Vytápění a větrání
Vytápění a větrání objektů může mít mnoho podob. Existuje několik systémů vytápění lišících se druhem spotřebovávané energie, provedením a umístěním topidel, způsobem rozvodu tepla do místností, topným výkonem apod. Souběžně s vytápěním je stále důležitější i větrání, u něhož jsou také různé možnosti řešení.
Část první - Vytápění
Hlavní funkcí vytápění je zajistit s co nejnižšími provozními náklady a požadavky na obsluhu v budově co nejvyšší úroveň tepelné pohody pro jeho obyvatele. Vzhledem k tomu, že každý dům má jiné podmínky pro využívání zdrojů tepla, jsou i jednotlivé druhy vytápění dosti odlišné a při rozhodování pro ten správný otopný systém hrají roli jak finanční možnosti investora, tak i dostupnost paliv a energií v místě objektu.
Zdroje energie
Vytápět dům lze v dnešní době s pomocí různých energetických zdrojů. Nejčastější zdroje energie jsou zemní plyn, elektřina, kapalná paliva, uhlí či biomasa (kusové dřevo, štěpky, pelety, včetně rostlinných). Dále je možné vytápět dům či byt netradičními způsoby, kdy zdrojem tepla pro vytápění je sluneční záření. To nese velkou energii (s příkonem cca 1000 W/m2). Tato energie může být využita k přímému ohřevu teplonosné kapaliny v tzv. solárních kolektorech. Druhou možností je využít slunečního záření k přímé výrobě elektrické energie v tzv. fotovoltaických panelech1) a tu pak použít k výrobě tepla. Teplo můžeme získávat také pomocí tepelných čerpadel, pro jejichž pohon je často výhodné využít solární elektřiny.
Téma: tepelná čerpadla
Základní dělení vytápění
Z pohledů zdrojů tepla lze vytápění rozdělit do tří kategorií:
- lokální vytápění,
- etážové vytápění,
- ústřední vytápění.
Lokální vytápění spočívá ve vytápění jedné místnosti jedním topidlem. Patří mezi tradiční, nejjednodušší a mnohdy i nejvhodnější způsob vytápění. Zdrojem tepla je topidlo, které je zároveň i topným tělesem. To pak předává teplo do celé místnosti. Proto se tento systém vytápění uplatňuje hlavně v objektech s občasným užíváním nebo v menších účelových objektech. Výhodou lokálního vytápění je rychlá instalace topidla bez nutnosti budování rozvodných systémů tepla, jednoduchá obsluha a nízká pořizovací cena. Nevýhodou je u nejlevnějších řešení nutnost samostatné obsluhy každého topidla a nepružná regulace.
U etážového vytápění otopný systém využívá jednoho topidla (kotle), které vyrábí teplo a to je rozváděno do otopných těles nacházejících se ve stejné rovině (patře) jako vlastní topidlo. Výhodou je vyšší komfort bydlení a snadná regulace teploty v bytě. Nevýhodou jsou vyšší náklady na vybudování otopného systému, zejména trubkových rozvodů u teplovodního vytápění.
Ústřední vytápění má topidlo umístěno obvykle v samostatné místnosti (kotelně) a prostřednictvím rozvodů je teplo rozváděno do dalších podlaží domu, kde je předáváno do místností sestavou otopných těles. Jeho součástí je většinou plynulá regulace teploty otopné vody, ale i teplot v jednotlivých místnostech. Celou obytnou plochu domu je možné využít k bydlení. Nevýhodou jsou možné ztráty v rozvodech tepla a často nutnost rozúčtování tepla na všechny vytápěné samostatné jednotky.
Vytápění podle způsobu předávání tepla
Další možné dělení je založeno na způsobu, jak se teplo předává do vytápěného prostoru. Na základě toho rozeznáváme:
- vytápění lokálními otopnými tělesy (konvektivní typ vytápění),
- vytápění plošné, tedy sálavé.
Sálavé vytápění lze dále rozdělit na:
- podlahové,
- stěnové,
- stropní.
Vytápění otopnými tělesy (radiátory) je nejčastější způsob přenosu tepla od tepelného zdroje do místností. Každé otopné těleso je opatřeno samostatným regulačním prvkem, případně je regulace výkonu otopných těles zajišťována prostorovými termostaty, které ovládají jak okamžitý výkon otopného tělesa, tak i výkon centrálního zdroje tepla. Otopná tělesa pracují na relativně vysoké teplotě (cca do 50 °C) a mohou mít různé provedení. V různém poměru zajišťují přestup tepla do místnosti hlavně prouděním ohřátého vzduchu, částečně i sáláním. Speciální skupinou lokálních otopných těles jsou elektrické přímotopy, které pracují samostatně.
Sálavé (plošné) způsoby vytápění pracují na nižší teplotě, obvykle do 30 °C, výjimečně a jen krátkodobě je jejich teplota vyšší. Tento způsob vytápění je také nejúčinnější, a to jak z pohledu výroby tepla (např. tepelným čerpadlem), tak i z pohledu jeho distribuce v místnosti. U podlahového vytápění přímo ohříváme celou podlahu, anebo její část. To lze realizovat teplovodními trubkami uloženými pod podlahou nebo elektrickými topnými kabely, rohožemi či fóliemi. Otopným tělesem se tedy stává celá vytápěná část podlahy. Přestup tepla do prostoru se děje hlavně sáláním, konvektivní složka (stoupání teplého vzduchu) je slabší, ale významná.
Téma: Sálavé vytápění
Podlahové vytápění je oblíbené pro své výhody, což jsou zejména nízké ztráty tepla, nižší teplota vzduchu v místnostech potřebná pro dosažení tepelné pohody, nízká prašnost v místnostech a příjemný pocit stále teplých chodidel. Nevýhodou je někdy velká teplotní setrvačnost podlahy, to se týká zejména betonové podlahy s keramickými obklady. Jinou potíží bývá zakrytí podlahy koberci či nábytkem.
Téma: Podlahové vytápění
Stěnové vytápění je založeno na stejném principu. Sálavá složka je na úkor konvektivní složky silnější. Dá se použít i pro objekty s většími tepelnými ztrátami (horším zateplením), protože je možné ho provozovat za vyšších teplot topné vody než u podlahového vytápění. Stěnové vytápění je velmi vhodné pro vnitřní bazény, pro koupelny a dále pro kancelářské prostory. Příjemným doplňkem je např. stěnové vytápění instalované ve sprchových koutech, kdy pocitově navozuje nejvyšší stupeň tepelného komfortu. Nevýhodou stěnového vytápění je omezení v podobě budoucího užívání prostor (do zdí se v místě instalací nesmí vrtat ani jinak stavebně zasahovat, nelze také všude bez rozmyslu ke zdem přistavit nábytek, aby nedošlo k odstínění vyzařovaného tepla.)
Systém stropního vytápění je ideální při vytváření zdravého a maximálně komfortního prostředí. Připomíná přírodní ohřev sluncem shora. Od mírně ohřátého stropu (cca 5 °C nad požadovanou prostorovou teplotou) se sálavě ohřívají zejména svislé stěny, podlaha a nábytek; vzduch až následně. Toto vytápění bývá realizováno např. soustavou otopných trubek upevněných shora a kontaktně na teplovodivém stropním zákrytu. Ohřívat strop i také elektrickými topnými fóliemi a rohožemi. V létě lze do otopných trubic vhánět chladnou vodu a stropem tak sálavě chladit. Správně provedené stropní vytápění vykazuje nejen nejvyšší topnou účinnost, ale zejména velmi rychle reaguje na otopný podnět.
Poznámka: Kritici stropního vytápění říkají, že teplo přeci vždy stoupá vzhůru. Věci se ale mají tak, že vzhůru stoupá jen teplý vzduch. Tepelné záření (sálání) žádnou gravitaci nezná a šíří se od ohřátého stropu dolů rychlostí světla. Otopný strop tak rychle sálavě ohřeje podlahu a nábytek pod ním, na což bezprostředně reaguje prostorová sálavá teplota a se zpožděním i teplota prostorového vzduchu. Připomíná to "vytápění Země Sluncem". Správně navržené a zhotovené stropní vytápění je bezkonkurenčně nejrychlejší a nejúčinnější.
Téma: Stropní vytápění
Při rekonstrukcích je někdy stropní vytápění jedinou možnou variantou nízkoteplotního a komfortního vytápění, konstrukční výška je často nižší, než u podlahových systémů. Suché systémy stropního vytápění jsou velmi vhodné do místností, kde se uvažuje o sádrokartonových stropech.
Část druhá - Větrání
U novodobých domů s moderními okny se klade důraz na vysokou těsnost, což je výhodné z hlediska energetického, ale už ne tak z hlediska kvality vzduchu v domě. Měřítkem znečištění vzduchu je tzv. Pettenkoferovo kriterium2), které používá koncentraci snadno měřitelného oxidu uhličitého jako indikátoru vydýchanosti a stanovuje maximální objemovou koncentraci oxidu uhličitého CO2 pod 0,1 % (1000 ppm).
Jiné ukazatele vydýchanosti vnitřního vzduchu nastavuje významný americký výrobce monitorů vydýchanosti vzduchu:
do 450 ppmv: Zdravá, venkovní hladina CO2 ve vzduchu;
do 700 ppmv: Akceptovatelná hladina CO2 ve vzduchu;
do 1000 ppmv: Pocity únavy a zapáchajícího vzduchu;
do 2500 ppmv: Obecná choulostivost;
do 5000 ppmv: Očekávaný nepříznivý zdravotní účinek;
nad 5000 ppmv: Nutnost časově omezeného pobytu pod 8 hodin.
Při běžné činnosti vyprodukuje jedna osoba za hodinu asi 15 až 20 litrů oxidu uhličitého a pro udržení tohoto limitu je nutné zajistit intenzitu větrání čerstvým venkovním vzduchem na úrovni zhruba 20 až 30 m3 za hodinu na každou osobu.
Pomocí následujícího programu si sami odvoďte intenzitu větrání místnosti s lidmi: Stanovení intenzity větrání v místnosti
Dalším velkým zdrojem emisí je vaření (vodní pára, pachy, nebo oxidy dusíku při použití plynových sporáků). Sušení prádla nebo sprchování produkuje mnoho vlhkosti, která může vést v nedostatečně větraných koupelnách ke kondenzaci na stěnách a ke vzniku plísní. Laserové tiskárny zase uvolňují do ovzduší malá množství vysoce jedovatého a dráždivého ozónu. Celá řada těkavých organických látek (angl. Volatile Organic Compounds, VOC) se uvolňuje také z nábytku, koberců či podlahových krytin. Některé z těchto látek jsou zdraví škodlivé nebo mají nepříjemný pach.
V moderním těsném domě je přirozená výměna vzduchu už příliš malá, než aby zajistila potřebnou kvalitu vnitřního prostředí. Je proto nezbytné zajistit přiměřené větrání. Následující program pro Vás určí nutnou intenzitu větrání v místnosti o Vámi zadaném objemu (v m2), ve kterém až 4 osoby o známé hmotnosti vykonávají různé pohybové činnosti (čtení vaření ap.)
Problém ovšem je, že výměna teplého vnitřního vzduchu za studený venkovní vzduch s sebou nese poměrně značnou ztrátu tepla. Průměrný rodinný dům s objemem obytných místností 300 m3 potřebuje pro ohřev větracího vzduchu při vnitřní teplotě 20 °C a venkovní teplotě –12 °C příkon přibližně 1,7 kW. Za rok je to něco přes 3 MWh tepla (to může být ve slušně zatepleném domě skoro třetina celkové tepelné ztráty).
Větrání s rekuperací
Kvůli vysoké těsnosti budov se stává kvalita vnitřního vzduchu základním problémem, který nelze plně vyřešit větráním okny včetně použití okenních mikroventilací. Nedostatečná výměna vzduchu způsobuje, že vzduch k dýchání je nevhodný, což je především vážný zdravotní problém. Dále hrozí problémy s vlhkostí, se vznikem plísní a s množením mikroorganismů jako jsou např. roztoči.
Na řadu tak přicházejí samostatné větrací prvky nebo větrací soustavy, které zajišťují požadovanou kvalitu vzduchu v místnostech, ale tak, aby ztráty tepla větrání byly co nejnižší. Odborně tomu říkáme nucené větrání s rekuperací tepla. V pasivních domech je větrání s rekuperací povinné, často se však uplatní i ve standardní výstavbě. Systém větrání s rekuperací tepla slouží k zajištění optimální výměny vzduchu v objektu a zároveň minimalizaci tepelných ztrát při větrání. Tepelné ztráty větráním u běžných rodinných domů, kde je větrání zajištěno systémem mikroventilace nebo infiltrací okenními štěrbinami, tvoří až 40 % celkové ztráty objektu, u rekuperačního větrání je to cca 10 %. Nevýhodou bývá údržba a čištění trubních rozvodů a soustrojí centrální rekuperace, což lze řešit lokálními stěnovými rekuperátory.
Závěr
Vytápění a větrání jsou dvě důležité funkce každého domu určeného k pobytu osob. Proto bychom měli této problematice vždy věnovat zvýšenou pozornost.
V dnešní technické době se stále uplatňují klasické způsoby vytápění, např. lokální kamna, i klasické zdroje tepla, např. uhlí a dřevo. Čím dál více se však rozšiřují moderní způsoby vytápění, zejména podlahové a stropní vytápění. Co se týká větrání, je na něj kladen stále větší důraz, a to především ze zdravotních důvodů. Je tedy nutné zvolit správný systém pro příslušný dům, aby docházelo k pravidelné výměně vzduchu s rekuperací.
Doplnění
²) Obecné kritérium pro stanovení nezbytného množství větracího vzduchu v bytech a domech. Toto kritérium je používáno i v ostatních zemích, přesto se jednotlivé požadavky na větrání bytů v jednotlivých zemích liší jak množstvím větracího vzduchu, tak i způsobem vyjádření požadavku na větrání.
³) Rekuperace = zpětné získávání tepla. Přiváděný venkovní čerstvý vzduch prochází přes rekuperační výměník uvnitř vzduchotechnické jednotky, do kterého z druhé strany vstupuje teplý odpadní vzduch z objektu. Odcházející i přicházející vzduch si vyměňují teplo, aniž by se promíchávaly.
