Vetranie klimatizovaných budov podľa EN 378

Zámerom tohto príspevku je vyzdvihnúť význam vetrania v moderných budovách. Vetranie sa chápe v najširšej predstave ako výmena znečisteného, vydýchaného vzduchu v uzavretom priestore za čerstvý. Dôvodov na vetranie môže byť celý rad, pričom nevyhnutnosť vetrať treba brať ako základnú požiadavku na udržanie, resp. zachovanie napríklad hygieny, zdravia, bezpečnosti, výrobných postupov, kvality, systému kvality, ale aj ako podmienku na prevádzku technických zariadení budov. Preto považujeme vetranie za jednu zo základných súčastí stavby. 

Smernica CPR 305/2011, ktorá stanovuje harmonizované podmienky pre stavebné výrobky, potvrdzuje, že aj vetranie je súčasťou stavby, preto musí zodpovedať bezpečnostným požiadavkám tak, aby bola stavba pri bežnej údržbe a počas ekonomicky primeraného obdobia životnosti bezpečná. Napriek legitímnej snahe znižovať spotrebu energií a emisií CO₂ podľa smernice č. 2010/31/EÚ o energetickej hospodárnosti budov (implementovaná vo forme zákona č. 555/2005 Z. z. o energetickej hospodárnosti budov) musíme rešpektovať aj tie miesta spotreby energie vetraním, ktoré sú potrebné na udržanie systémovej bezpečnosti klimatizovanej stavby.

Veľmi často sa stáva, že v súvislosti so šetrením energiou sa znehodnocuje nielen kvalita vnútorného vetraného prostredia, ale zároveň sa obmedzuje aj systémová bezpečnosť spojená s vetraním tzv. pomocných systémov. Ako príklad uvádzame ďalej systémové vetranie, ktoré si vyžaduje dodržiavanie novely EN 378. Jej vypracovanie bolo podložené mandátom, na ktorý mali vplyv skutočnosti uvedené nižšie.

Inovácie v klimatizačných zariadeniach typu inverter alebo VRV (VRF)

Na základe uskutočnených energetických kontrol podľa zákona č. 314/2012 Z. z. môžeme konštatovať, že VRV (VRF) systémy sú v súčasnosti v rámci svojho výkonového spektra absolútne najlepším riešením vzhľadom na požiadavku energetickej hospodárnosti budov. Spájajú najvyššiu efektivitu výroby chladu a tepla z pohľadu úspor energie, znižujú emisie CO₂ a zvyšujú podiel využívania obnoviteľných zdrojov energie (OZE).

Inovácie v oblasti chladív

Chladiaci systém môže podľa najnovších inovačných trendov prispieť k zvýšeniu energetickej efektivity aj voľbou samotného chladiva, a to vzhľadom na jeho GWP (Global Warming Potential). V súčasnosti je zvlášť perspektívne chladivo R32 s GWP 650 a s bezpečnostnými vlastnosťami A2L. Tieto vlastnosti ho charakterizujú ako mierne horľavé chladivo.

Aby sa umožnilo jeho širšie uplatnenie, novelizovala sa európska norma EN 378-1: Chladiace systémy a tepelné čerpadlá. Bezpečnosť a ochrana životného prostredia. Časť 1: Základné požiadavky, definície, triedenie a kritériá výberu, ktorá v základe mení doterajší pohľad na bezpečnosť v smere od pôvodných kritérií starého prístupu v štýle vyhovuje/nevyhovuje k bezpečnostnému manažmentu.

Prečo je práve o toto chladivo taký záujem? V tab. 1 je uvedený prehľad praktických vlastností známych chladív v porovnaní s chladivom R32, pričom ODP (Ozone Depletion Potential) je uvedený už iba pri chladive, pri ktorom je ďalšia distribúcia už vylúčená (R22). Chladivá R32, R1234yf a 290 patria pritom do skupiny alternatívnych perspektívnych chladív.

Na obr. 1 vidieť porovnanie dôležitých vlastností vybraných chladív, ako sú bezpečnosť (safety), ekonomická výkonnosť (economic performance), ODP (ozone depletion potential), celkový vplyv na oteplenie počas životného cyklu (LCCP) a energetická efektivita (energy efficiency). Platí pritom, že R22 sa používa v súčasnosti v rozvojových krajinách, R410A v priemyselne vyspelých krajinách a chladivá R32, R1234yf a R290 patria k novej generácii chladív, označovanej spoločným názvom alternatívne chladivá.

Tie sú výsledkom výskumu a vývoja s cieľom nájsť kompromis požadovaných vlastností chladív. Pre investorov je pri nákupe správny výber chladiva veľmi dôležitý, pretože jeho výhody alebo nevýhody pôsobia počas celej životnosti klimatizačného systému. V súčasnosti je pri komfortnej klimatizácii najperspektívnejšie práve uvedené chladivo R32.

Obr. 1 Porovnanie dôležitých vlastností vybraných chladív

Inovácie v oblasti bezpečnostnej normy

Aby sa energeticky efektívne klimatizačné jednotky s alternatívnymi chladivami ujali v praxi aj napriek množstvu chladiva, vychádza im v ústrety inovovaná EN 378: 2016, ktorá vďaka stanoveným postupom, opatreniam a použitiu bezpečnostného manažmentu umožňuje bezpečné použitie klimatizačných systémov na báze jednotiek VRV (VRF) s alternatívnymi chladivami typu A2L. Norma určuje bezpečné množstvo chladiva na základe výpočtu limitu pre miestnosti, v ktorých sú umiestnené vnútorné jednotky VRV systému. Na určenie bezpečného množstva chladiva je v článku uvedený skrátený postup a údaje majú obmedzený rozsah z dôvodu copyrightu európskej normy.

Obr. 2 Opatrenie v praxi na zamedzenie únikov chladiva – detektor ovláda uzatváracie ventily chladivových rúrok.

Obmedzenie náplne vzhľadom na horľavosť

Obmedzenie náplne pri klimatizačných systémoch alebo tepelných čerpadlách určených na zvýšenie komfortu ľudí vzhľadom na horľavosť sa rieši v EN 378-1. časť, C.2. V norme je uvedený postup pri určení bezpečného množstva chladiva, pričom limity naplnenia chladivom sa vypočítajú podľa tabuľky C.2 (pri kategórii A2L) takto:

• určí sa príslušná kategória prístupu a, b, resp. c (tab. 2) a trieda umiestnenia I, II, III, IV (tab. 3),
• určí sa trieda horľavosti chladiva použitého v chladiacom systéme v triede 2L podľa prílohy E, 
• určí sa príslušná LFL podľa prílohy E (tab. 4),
• určí sa limit náplne pre chladiaci systém založený na horľavosti ako väčší: – z limitu náplne v tabuľke C.2 (tab. 5),  – alebo vzťahu m₁ (základný stropný faktor) × 1,5 (pri hermetických chladiacich systémoch s použitím triedy horľavosti 2L),
• použije sa najmenšie množstvo chladiva získané z predošlého postupu.

Limity náplne v tabuľke C.2 majú stropy založené vzhľadom na limity LFL; v prípade horľavosti chladiva triedy II alebo III sú základné stropné (cap) faktory m₁, m₂ a m₃. Pri horľavosti chladív triedy 2L je základný stropný (cap) faktor zvýšený koeficientom 1,5, rozlišujúcim nižšiu rýchlosť horenia týchto chladív, ktorá znižuje pravdepodobnosť a dôsledok zapálenia.

Stropné (cap) faktory v tabuľke C.2 sú:

• m₁ = 4 m³ × LFL, 
• m₂ = 26 m³ × LFL,
• m₃ = 130 m³ × LFL

kde
LFL predstavuje dolný limit horľavosti v kg/m³ podľa prílohy E.

Použité limity sú:

• QLAV množstvový limit s prídavným vetraním,
• QLAM množstvový limit s minimálnym vetraním,
• LFL dolný limit horľavosti.

Alternatívny manažment rizík chladiacich systémov v obsadenom priestore

Manažment rizík sa rieši v EN 378-1. časť, C.3. Kombinácia triedy umiestnenia a kategórie prístupu podľa tabuliek C.1 a C.2 dovoľuje použiť alternatívne opatrenia, takže projektant si môže vybrať (pri niektorých alebo všetkých obsadených priestoroch využívajúcich zariadenie) výpočet dovolenej náplne použitím RCL, QLMV alebo QLAV hodnôt podľa C.3.2. Všetky obsadené priestory, v ktorých sú umiestnené časti obsahujúce chladivo, sa musia pri výpočte dovolenej chladiacej náplne brať do úvahy.

Uvedené alternatívne opatrenia sa však môžu použiť len vtedy, ak obsadený priestor spĺňa všetky stanovené podmienky normy. Uvádzame základný výber, pri ktorom sú v priestore:

• systémy, ktorých chladivá sú klasifikované ako A1 alebo A2L podľa prílohy E,
• systémy, v ktorých nie je chladiaca náplň väčšia ako 150 kg a 1,5 × m³ (pri A2L chladivách),
• systémy umiestnené v triede II,
• systémy, v ktorých sú použité len nerozoberateľné spoje okrem spojov vyrobených na mieste na priame pripojenie vnútornej jednotky na potrubie,
• systémy, v ktorých sú potrubia či rúrky obsahujúce chladivo inštalované takým spôsobom, že sú chránené proti náhodnému poškodeniu.

Dôležitou podmienkou týkajúcou sa obsadeného priestoru je, že dvere nie sú utesnené. Pozn.: Za predpokladu, že sú všetky stanovené podmienky splnené, sa nepredpokladá maximálny únik v obsadenom priestore väčší ako cez bodovú netesnosť, pričom maximálna náplň je vypočítaná na základe tohto predpokladu.

Obr. 3 Príklad inštalácie vnútornej jednotky s chráneným chladivovým potrubím podľa požiadaviek EN 378-1 zabudovaním do plastových žľabov

Požiadavky na vetranie ako súčasť systémovej bezpečnosti podľa EN 378

Na bezpečné užívanie klimatizovaných budov s nainštalovanými klimatizačnými zariadeniami je bezpodmienečne nutné vetranie, ktoré je súčasťou systémovej bezpečnosti klimatizačných systémov podľa EN 378 a stáva sa tzv. bezpečnostným príslušenstvom. Na objasnenie uvádzame výber z požiadaviek a definícií podľa normy.

• Bežne používané chladivá sú ťažšie ako vzduch, preto treba dbať, aby sa zabránilo koncentrácii ťažších pár chladiva správnym umiestnením nasávacích a výfukových otvorov.
• Obsadený priestor je priestor v budove ohraničený stenami, podlahou, stropom a taký, ktorý je obsadený osobami počas významnej periódy. Pozn.: Ak priestory okolo zjavne obsadeného priestoru nie sú vzduchotesné (vzhľadom na miesta obsadené osobami), môžu sa považovať za časť obsadeného miesta. Ide napríklad o zdvojené podhľady, prechodné priestory, potrubia, posuvné pohyblivé priečky a dvere s mriežkami alebo štrbinové dvere.
• QLAV – množstvový limit s prídavným vetraním – predstavuje hustotu chladiva, ktorá, ak sa prekročí, vytvorí v prípade úniku celej chladiacej náplne do obsadeného priestoru okamžite nebezpečnú situáciu. Pozn.: C.3 určuje použitie množstvového limitu s prídavným vetraním na zvládnutie rizika systémov v obsadených priestoroch (s prítomnosťou osôb), kde je dostatočná úroveň vetrania, na rozptýlenie uniknutého chladiva v priebehu 15 min.
• QLMV – množstvový limit s minimálnym vetraním – predstavuje hustotu chladiva, ktorá spôsobí koncentráciu RCL v neutesnenej miestnosti s miernym únikom chladiva. Pozn.: C.3 určuje použitie množstvového limitu s minimálnym vetraním (rozptýlenie uniknutého chladiva do 15 min). Výpočet je založený na otvore s plochou 0,0032 m² a veľkosti úniku 2,78 g/s.
• Vetracie otvory musia byť pri nútenom vetraní umiestnené na vhodných miestach a primerane nadimenzované tak, aby zabezpečili dostatočné prúdenie vzduchu vzhľadom na vlastnosti chladiva, nastavenie prívodu a odvodu vzduchu a na výkon ventilátora. Otvory na prívod a odvod vzduchu musia byť usporiadané tak, aby sa chladivo v prípade úniku odviedlo v akýchkoľvek podmienkach. 
• Čo sa týka údržby bezpečnostných zariadení, musí prevádzkovateľ/vlastník alebo jeho splnomocnenec pravidelne aspoň raz za rok kontrolovať nútené vetranie a detektory, vetracie otvory na rozptýlenie koncentrácie atď., pričom výsledky týchto kontrol sa musia zaznamenávať do prevádzkového denníka.

Obr. 4 Príklad použitia dverí so štrbinou – splnenie požiadaviek na minimálne vetranie QLMV (podľa EN 378-1)

Záver

Vzhľadom na požiadavky EN 378 predstavuje vetranie súčasť systémovej bezpečnosti budovy, v ktorej je inštalovaný klimatizačný systém. Správnu funkciu vetrania je nevyhnutné monitorovať v prevádzke aj vo všetkých častiach životného cyklu.

Ing. Jozef Löffler
Autor pôsobí vo Výskumnom ústave vzduchotechniky, s. r. o.

Obrázky: archív autora, isifa/Shutterstock

Literatúra
EN 378 Chladiace systémy a tepelné čerpadlá. Bezpečnosť a ochrana životného prostredia:
Časť 1: Základné požiadavky, definície, triedenie a kritériá výberu.
Časť 2: Návrh, konštrukcia, skúšanie, označovanie a dokumentácia.
Časť 3: Miesto inštalácie a ochrana osôb.
Časť 4: Prevádzka, údržba, oprava a recyklácia.

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 3/2018.