Komplexní způsob řešení systému TZB nízkoenergetických budov

V poslední době, zejména s výraznějším nástupem rekonstrukcí domů starší zástavby, ale i výstavby nových rodinných domů, vyvstává otázka použití způsobů vytápění, ohřevu vody, větrání i chlazení vzduchu s možnosti celoročního využití tepelného čerpadla.

V rámci globálního řešení musíme uvažovat o spojení potřeb a technických možností dosavadních i „nových" zařízení, tedy o vhodném komplexním způsobu řešení systému TZB nízkoenergetických budov.

V čem je problém?

Všichni již víme, že musíme počítat, a šetřit nejen na nákladech na vytápění. Již není šance postavit dům stejný jako před 20 lety, i štítkování budov tuto možnost vylučuje. Při rekonstrukcích si budete muset klást otázky jako: Zachovat objekt jako standard nebo stavět nízkoenergetický? Při uvažování o stavbě nízkoenergetický nebo pasivní? A další otázky: Je nucené větrání nezbytnost? S rekuperací nebo bez? Jaký zvolit systém vytápění? Vysokoteplotní? Nízkoteplotní? Teplovodní nebo teplovzdušné? Jaký ohřev vody – kotel plyn, elektřina, boiler elektro, solár? Použít tepelné čerpadlo? Musí být pro letní chlazení klimatizace? Musí být klimatizace komfort? Takové otázky napadají asi mnohé (a měly by inspirovat zejména projektanty).

Tyto systémy jsou totiž již natolik „svázané”, že již není možné projektovat např. zvlášť vytápění, zvlášť větrání atp. Pokud ano, tak je to diletantství. Protože se s takovými projekty setkávám, domnívám se, že někteří autorizovaní inženýři nezvládají požadavky na ně kladené. Je nutné vytápění (přípravu teplé vody) a větrání (klimatizaci?) řešit jako systém.

Ekonomické vytápění

Co je tedy nejdůležitější? Ekonomické vytápění. A to samozřejmě souvisí s větráním, a samozřejmě s rekuperací. Při hlubším studiu dojdete k tomu, že v rámci globálního řešení je v dnešní době nejenom vhodné, ale spíš nutné uvažovat o spojení potřeb a technických možností dosavadních i „nových" systémů a zařízení. A využít výhody jednotlivých způsobů pro komplexní systémové řešení.

Je nucené větrání nutnost nebo komfort?

Protože se začínají čím dál více stavět zateplené „vzduchotěsné” objekty, prvořadým požadavkem, a to nejen v pasivních a nízkoenergetických domech, se tak stává větrání. Nezbytností se stává využívání nuceného větrání, zejména pak u novostaveb.

K zajištění minimálních požadavků na větrání, tj. zajištění výměny vzduchu, by se proto mělo několikrát denně okny větrat. Již jste to viděli? Protože se tak neděje, dochází ke zvýšení koncentrace jednak CO₂, ale i těkavých složek, tak zejména i ke zvýšení vlhkosti (zejména u novostaveb s použitím mokrých technologií), což s sebou obvykle v případě nedodržení zásad větrání a požadavku na minimalizace tepelných mostů, přináší tvorbu plísní a tzv. nemoci budov (a tím i osob tam žijících). Leckde již před nastěhováním uživatelů. Vlhkost v podkroví může zvlášť v případě nesprávné skladby izolací či špatně provedených parozábran sádrokartonových obkladů způsobit i hnilobu střešní konstrukce.

Projektanti větrání obvykle neřeší a jak jsem zjistil, stavební úřady v rámci stavebního řízení také ne. Stále je standard max. pouze odsávání z kuchyně a WC, případně i koupelny. Již se však vůbec neřeší přívod čerstvého vzduchu! (Přitom Norma ČSN 73 0540-2(2002) v souladu s EU specifikuje hygienické požadavky – výměnu vzduchu, využití řízeného větrání, a kontrolu neprůvzdušnosti dle EN 13 9829 Blower - door test.) Dříve přirozené „větrání” komínem, netěsnými okny a u starších lidí neodmyslitelné přirozené větrání okny je nyní potlačeno. Do budovy se pak ale nedostává dostatečné množství čerstvého vzduchu – ono již nestačí větrat pouze netěsnostmi oken a komínem.

V takto utěsněném obydlí není nejzdravěji. PROČ? Objevují se tzv. „nemoci budov”. Je proto nutné zajistit řádné větrání! Již se objevují i domy s vnitřním bazénem a ty si není možno představit bez větrání vůbec. Pak je možno uvažovat, jak případně spojit větrání domácnosti s větráním bazénu. A chceme-li eliminovat tepelné ztráty větráním, musíme použít řízené větrání. (mikroventilace? – jako ponechat stará okna). Samostatnou kapitolou je použití zemního registru nejen z hlediska návratnosti. Výhodou nuceného větrání je i snížení hlučnosti, prašnosti (zavřená okna), i pocit pohybu čerstvého vzduchu v objektu. A to „pouze” za cenu energie pro pohon ventilátoru. Samozřejmou součástí větracího zařízení je rekuperační část, která v chladném období využívá teplo z odváděného odpadního – znečistěného vzduchu z objektu (z kuchyně, koupelny, WC) pro ohřev čerstvého – přiváděného vzduchu. Naopak v horkých dnech „předchlazuje” přisávaný venkovní vzduch. Soustavným přiváděním čerstvého vzduchu se výrazně zvýší kvalita vzduchu v obytných prostorách, což se projeví vámi dosud nepoznaným velmi příjemným klimatem v interiéru, bez potřeby větrat oknem. A záruka čerstvého vzduchu v ložnici za to stojí.

Systémy vytápění

Nabízí se pak další otázka. Když větrací zařízení, tak proč je nevyužít i pro teplovzdušné vytápění? Naprosto běžné již i na západě, ale... – Zejména u „starší” generace (ale i projektantů) přetrvává v mysli vysokoteplotní vytápění – nízkoteplotní podlahové vytápění „trpí” předsudky a teplovzdušné vytápění jakbysmet, i vzhledem k tomu, že se o něm zatím ani mnoho neví.

• Teplovzdušné vytápění patří k nejpoužívanějšímu způsobu vytápění zejména v Americe a Kanadě. V našich končinách není ještě příliš rozšířené. Argumentace, že se práší, není pravdivá, naopak – protože se jedná o nízký teplotní gradient – malou rychlost vzduchu – a není nutné otvírání oken a pro cirkulační i přiváděný vzduch jsou použity filtry – je prašnost menší.

Většinou tato zařízení tak zajišťují větrání – přívod čerstvého vzduchu, i rozvod tepla – vytápění – cirkulaci ohřátého (či ochlazeného) vzduchu v objektu. I pro tento druh vytápění je však nutno zvolit způsob ohřevu topného média – vzduchu. Buď nepřímo – teplovodním systémem, či s přímým elektrickým ohřevem vzduchu, nebo plynem. Jedná se o pružný systém větrání s využitím vnitřních zisků (vaření, praní, koupání). Jeho výhoda spočívá v jednoduché regulaci. Nevýhoda – poměrně velký objem obíhajícího vzduchu, pro přenesení potřebného výkonu. Nutnost kvalitní projektu aby se předešlo pocitu diskomfortu.

• Teplovodní vytápění můžeme je rozdělit na vysokoteplotní a nízkoteplotní. Vysokoteplotní je vhodné zejména pro radiátory, nízkoteplotní pro podlahové a stěnové vytápění.

Zdrojem pro oba systémy může být kotel na tuhá či plynná paliva (pro malé výkony ale již problém), elektro kotel, a pro nízkoteplotní i tepelné čerpadlo.

Klasické teplovodní – s radiátory (nejenže zbytečně zabírají prostor) se pro tyto domy již nehodí. U vysokoteplotního vytápění je větší prašnost – proudění vzduchu je intenzivnější a vynáší prach na záclony, které jsou jeho lapačem.

V nízkoenergetických domech je vhodné nízkoteplotní vytápění. Může být využito podlahové i stěnové. Tento způsob vytápění je maximálně výhodný při ohřevu vody tepelným čerpadlem. K tomuto typu vytápění však panuje averze, protože mnoho lidí si je spojuje se starým „krytalovým” vytápěním (např. v nemocnicích) které se vyhřívalo i parou. A „teplá” podlaha způsobovala otoky nohou obsluhujícího personálu. Od té doby přetrvávají i mýty, že tento způsob vytápění je nezdravý – a prašný. Takové soudy však většinou vynášejí ti, kteří o tom jenom někdy slyšeli. Bohužel i tzv. „odborníci”, kteří mají na veřejné mínění velký vliv. Většinou se jedná o spojení s nějakými firmami a lobbing je dobrý byznys. Ti, kteří v prostředí s nízkoteplotním podlahovým vytápěním zatím měli možnost strávit nějaký čas, jsou v menšině, a proto jejich zkušenostem není zatím přikládán význam.

Nízkoteplotní vytápění podlahové – např i přímotopné elektrosystémy – má jednu nespornou výhodu, a to příjemný pocit „tepla od nohou” a „chladná” hlava. To ocení zejména rodiny s malými dětmi i starší populace. Může být využito i stěnové. Tento způsob vytápění je maximálně vhodný při ohřevu vody tepelným čerpadlem (kde s nižší teplotou vody stoupá topný faktor) a je i energeticky méně náročný, protože pro pocit pohody stačí nižší prostorová teplota.

A jaký typ tedy zvolit?

Každý způsob má své výhody a nevýhody, spíše jde o to využít maximálně příznivé vlastnosti. Kombinace podlahového vytápění a radiátorů s tepelným čerpadlem asi nebude to nejvhodnější. (Ztráta výhody nízké teploty vody a tím vyššího topného faktoru.)

Podíváme-li se na systém z pohledu regulace zjistíme, že na jednu stranu je vhodná „akumulace”, na druhé straně rychlá reakce. To zajistit v jednom systému asi nepůjde. Na druhou stranu skloubením můžeme získat výhody obou druhů, a maximálně využít příznivé vlastnosti. (Teplovzdušné rychlé a podlahové akumulační – rovnoměrné.)

Nejvýhodnější pro obytné prostory (obývací pokoj, hala, kuchyň) a pro koupelnu je systém podlahového – nízkoteplotního vytápění a pro doregulování těchto, a vytápění ostatních prostor (chodby, podkroví, spaní) pak stačí vytápění teplovzdušné. Při správně navrženém systému je v obytné části vyšší teplota, v noční prostorách nižší teplota. Je zajištěn i případný noční útlum i rychlý náběh.

Ohřev vody

Příprava teplé vody se stává tím více i v pasivním domě (mimo větrání) prioritní. V poslední době se používají pro ohřev vody i solární zařízení.

Nutno však varovat před kombinací tepelného čerpadla a solárního systému. Nejen pro technické řešení (vysoká teplota vody a tlaky chladiva tepelného čerpadla – nutnost oddělit), velké akumulační nádoby, ale i pro prodlužující se dobu ekonomické (ne)návratnosti. (Dotace poněkud narušují). Není možné počítat návratnost jednotlivých prvků, musí se počítat návratnost systému.

Klimatizace?

V posledních letech při letních teplotách asi mnoho z nás začalo uvažovat o možnosti letního chlazení. K tomu bude zřejmě zapotřebí další – klimatizační – zařízení. Takový způsob zajištění komfortu rozhodně vyžaduje větší náklady nejenom na pořízení zařízení, energii, ale i na prostor a na montáž, zrovna tak i zvyšuje požadavky na regulaci.

Pokud se dnes používá klimatizace, tak většinou jako decentralizovaná – pro jednotlivé místnosti. Přitom se pak může stát, že vedle sebe běží – a tím také spotřebovává energii – klimatizační zařízení, které odvádí přebytečné teplo, a zařízení, které „vyrábí” teplo pro ohřev vody. To vede opět k myšlence proč nevyužít tepelné čerpadlo ke chlazení vzduchu a ohřevu vody?

Jaké jsou možnosti?

Použít samostatné větrací jednotky, použít větrací jednotky s rekuperací, dále jsou na trhu větrací zařízení s aktivní rekuperací, pak jsou již zařízení i trochu komplikovanější, ale která nezajistí všechno, pouze jedno nebo druhé. Jsou i větrací jednotky pro teplovzdušné vytápění s větráním s rekuperací.

Pro zajištění požadavku na řešení komfortního vytápění, větrání, klimatizace o ohřevu vody by bylo možné použít zařízení projektovaná na míru, která však jsou podstatně dražší, a tudíž jsou vhodná zejména pro zařízení s většími výkony např. pro velké budovy. Pro malé výkony – domácnosti a rodinné domy – taková zařízení vyžadující větší prostor na trhu zatím k dispozici nebyla. Ne že by se nedala vyrobit, ale problémem zůstává poměr cena/výkon.

V poslední době se na trhu objevila zařízení, která splňují některé požadavky. Většinou zajišťují větrání a využívají teplo z odváděného vzduchu (ohřevem teplé vody tepelným čerpadlem – trochu nouzovka, skutečný topný faktor blízký 1!) – může dojít i k převětrání s důsledkem nízké relativní vlhkosti.

Pro obydlí s čím dál menšími potřebami energií se jeví nejvhodnější přímotopné elektrické vytápění – a je jedno jestli pro přímý ohřev vzduchu, nebo pro podlahové vytápění, a to topnými kabely, nebo teplovodní (suché systémy).

Kompaktní systém

Napadlo vás použít vše v jednom? Na trhu je již i kompaktní systém komplexního řešení pro komfortní větrání, vytápění, klimatizaci a ohřev teplé vody, s integrovaným tepelným čerpadlem (vzduch-voda). Tím se snižují nároky na řešení regulace systému (sloučení samostatné regulace jednotlivých prvků v domě v podstatě vyžaduje další regulační prvek, který v případě kompaktu je součástí zařízení).

Výhoda spojení klimatizačního zařízení s tepelným čerpadlem spočívá v tom, že tepelné čerpadlo (vzduch-voda) řeší v létě i požadavek na klimatizaci v rámci řešení jednoho komplexního systému vzduchotechniky.

Zařízení je vrcholem domovní techniky – TZB – efektivní, úsporné, kompaktní. Zajišťuje vysoký obytný komfort jako přidanou hodnotu tohoto řešení. Podmínkou je kompetentní projektování domu, včetně komplexního systému TZB. Mimo jiné i tím, že nejsou mnohdy nutné rozvody vzduchu – nejlepší potrubí je žádné potrubí.

Výhody kompaktního systému:

• sloučení funkcí vzduchotechnického zařízení a tepelného čerpadla do jednoho agregátu,
• úspora nákladů oproti pořízení několika samostatných zařízení k zajištění všech funkcí,
• není nutný např. zemní registr, – celoroční využití tepelného čerpadla zároveň i pro klimatizaci v systému vzduchotechniky,
• využití vzduchotechnických rozvodů pro větrání i pro vytápění a klimatizaci,
• v případě s kombinací podlahového vytápění jednoduchá regulace teploty,
• využití odpadního tepla při klimatizaci pro ohřev vody.

Dokážete si už odpovědět na počáteční otázky? Snad již ano: Větraní – ano a určitě s rekuperací. Spojit s teplovzdušným vytápěním? Když už rozvody, tak proč je nevyužít – s výhodou „rychlé” regulace pro obytné místnosti, spojit s teplovodním podlahovým vytápěním – výhoda akumulace a teplo „odspodu”. Tepelné čerpadlo vzduch-voda – využít i pro klimatizaci – „odpad” pro ohřev vody.