Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Rekonstrukce větracího systému bytového domu

Datum: 5.3.2018  |  Autor: doc. Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D., ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí  |  Recenzent: Ing. Renata Straková, Entechgroup, energetický specialista

Současný trend snižování spotřeby energie vede k řešením, která jsou z hlediska zajištění zdravého vnitřního prostředí v obytných budovách nedostatečná. Jedná se zejména o masivní zateplování a výměnu oken, při současném zachování systému větrání, který se stává často nefunkčním. Článek se zabývá konkrétními příklady řešení nuceného větrání s vyčíslením nákladů na realizaci a následný provoz.

Úvod

Základním prostředkem k zajištění kvality vzduchu ve vnitřním prostředí je větrání, které je charakterizováno přívodem čerstvého venkovního vzduchu do vnitřních prostor budov a odvodem vzduchu znehodnoceného. Vnitřní prostředí budov je zatíženo znečišťujícími látkami, které se uvolňují ze stavebních materiálů, nábytku, chemických přípravků, ale i z povrchu osob a v důsledku jejich činnosti. Znečišťující látky lze z prostoru buď odstranit (odsávat u zdroje – odsávací zákryty v kuchyních), nebo ředit (celkové větrání s přívodem a odvodem vzduchu).

Úkolem větrání ve vnitřních prostorách obytných budov je především úprava čistoty ovzduší, popř. tepelně vlhkostních podmínek. Čerstvý venkovní vzduch se zpravidla filtruje, poté je přiváděn do obytných místností. Odvod vzduchu je realizován z místností s hlavními zdroji znečišťujících látek (kuchyně, koupelny, WC). Venkovní vzduch je nejčastěji přiváděn bez úpravy (podtlakové větrání), nebo předehřívaný (např. ve výměníku zpětného získávání tepla). Tepelnou ztrátu větráním v obytných budovách hradí většinou otopná soustava.

Řada lidí si potřebu větrat často ani neuvědomuje že větrání v nových a rekonstruovaných budovách bývá zcela opomíjenou záležitostí. Přitom nejčastějším problémem v obytných budovách je vysoká relativní vlhkost vnitřního vzduchu a s tím související problémy s kondenzací vodní páry.

Příklad návrhu podtlakového větrání bytu

Předmětem návrhu je byt 3+1 o celkové ploše 74 m2 umístěný v budově panelového typu v klidné zástavbě bez výrazných zdrojů znečištění. Předpokládejme, že byt obývá tří až čtyřčlenná rodina. Půdorys bytu s vyznačením plošné výměry jednotlivých místností a teplot vnitřního vzduchu je uveden na Obr. 1. Světlá výška podlaží je 2,6 m. Venkovní výpočtová teplota pro Prahu te,vyp = −12 °C.

Obr. 1 Schéma řešeného bytu
Obr. 1 Schéma řešeného bytu

Návrh větrání je proveden na základě doporučené intenzity větrání dle normy ČSN EN 15665/Z1 a je uveden v Tab. 1.

Norma ČSN EN 15665/Z1 doporučuje pro odvod vzduchu z kuchyně při nárazovém větrání použít odsávací zákryt. V případě, že je kuchyně opatřena trvalým celkovým větráním (v kuchyni je instalován trvalý odvod vzduchu), připouští se možnost využití cirkulačního zákrytu. Takové řešení se může hodit např. v případě nedostatku místa ve stoupací šachtě.

Tab. 1 Návrh podtlakového větrání bytu
MístnostObjem místnostiTrvalé větrání
1. otáčky ventilátoru
Nárazové větrání
2. otáčky ventilátoruZákryt
Intenzita větráníPrůtok větracího vzduchuPrůtok odv. vzduchuPrůtok větracího vzduchuPrůtok odv. vzduchuPrůtok odv. vzduchu
O
[m3]
I
[h−1]
Ve1
[m3/h]
Vo1
[m3/h]
Ve2
[m3/h]
Vo2
[m3/h]
Vod
[m3/h]
Ložnice37,70,52002800
Ložnice33,30,52002800
Obývací pokoj48,60,52503600
Kuchyně32,50,5200280100
Předsíň28,9000000
Koupelna8,600570800
WC2,900280400
CELKEM192,40,448585120120100
Centrální podtlakové větrání

Dopravu vzduchu zajišťuje centrální ventilátor umístěný na podstavci na střeše objektu, který je opatřen tlumičem hluku. Tento ventilátor je dimenzován na průtok vzduchu při nárazovém větrání. Přívod vzduchu je realizován přes přívodní otvory umístěné v každé obytné místnosti v obvodové stěně bytu. Odvod vzduchu je realizován přes 2 talířové ventily umístěné v hygienickém zázemí bytu, které jsou napojeny přes krátký potrubní rozvod z ohebné hadice na centrální vzduchovod umístěný ve stoupačce. Odvod vzduchu z kuchyně je řešen samostatně jako nárazový s odsávacím zákrytem nad plotýnkami vařičů. Odvodní vzduchovod je na střeše opatřen výfukovou hlavicí.

Obr. 2 Schéma centrálního podtlakového větrání
Obr. 2 Schéma centrálního podtlakového větrání
Lokální podtlakové větrání

Dopravu vzduchu v tomto případě zajišťuje lokální odsávací ventilátor umístěný v hygienickém zázemí každého bytu. Tento ventilátor je navržen jako dvouotáčkový pro 2 režimy provozu (trvalé a nárazové větrání). Ventilátor je vybaven hrdlem pro napojení odvodu vzduchu z vedlejší místnosti. Odvod vzduchu z koupelny je tedy přímo přes prvek ventilátoru, z WC je vzduch odsáván přes talířový ventil. Nad varnou plochou je opět instalován odsávací zákryt pro nárazové podtlakové větrání kuchyně s vlastním odvodním vzduchovodem.

Obr. 3 Schéma lokálního podtlakového větrání
Obr. 3 Schéma lokálního podtlakového větrání

Příklad návrhu rovnotlakého větrání bytu

Lokální rovnotlaké větrání se ZZT

V tomto případě, zajišťuje větrání lokální větrací jednotka se zpětným získáváním tepla. Větrací jednotka je umístěna nad kuchyňskou linkou. Umístění jednotky je ilustrativní, obecně závisí na jejím provedení a prostorových možnostech. Větrací jednotky se často umisťují do podhledů např. v chodbě nebo v hygienickém zázemí. Nesmí se však zapomenout na nutnost napojení výměníku ZZT na odvod kondenzátu. Sání vzduchu je realizováno z obvodové stěny objektu (lodžie), odvod vzduchu znehodnoceného je vyveden nad střechu objektu. Distribuce vzduchu v prostoru je zajištěna tryskami s dalekým dosahem, odvod vzduchu je opět realizován talířovými ventily.

Obr. 4 Schéma lokálního rovnotlakého větrání se ZZT
Obr. 4 Schéma lokálního rovnotlakého větrání se ZZT

Provozní a investiční náklady

Investiční náklady

V následujících tabulkách jsou uvedeny orientační náklady pro následující řešení větrání v obytném domě:

  1. centrální podtlakové větrání,
  2. lokální podtlakové větrání,
  3. lokální rovnotlaké větrání se ZZT.

Kalkulace jsou realizovány pro 8patrový dům, resp. pro řešení větrání v 8 stejných bytech umístěných nad sebou a napojených na jedno stoupací potrubí. Rozpočet předpokládá stavební připravenost objektu. V rozpočtu není zahrnuta doprava na místo montáže.

Tab. 2 Náklady na pořízení větracího zařízení (pro 8 bytů)
Položkapočetmj.Cena celkem [Kč]
a) Centrální podtlakové větrání
Centrální ventilátor1ks34 371
Podstavec pod ventilátor1ks6 706
Tlumič hluku1ks4 575
Vzduchovod – stoupačky48m18 695
Vzduchovod – tvarovky24ks12 968
Ohebná hadice hliníková24m1 952
Vzduchovod – napojení TV24m3 595
Odvodní prvek – talířový ventil16ks13 576
Přívodní prvek32ks75 910
Odsávací digestoř vč. zpětné klapky8ks81 748
MaR + kabeláž + ovladače do bytů1kpl49 220
Montážní materiál1kpl10 700
Montáž177 000
Celkem391 016
b) Lokální podtlakové větrání
Lokální ventilátory8ks55 075
Potrubní element8ks2 525
Vzduchovod – stoupačka48m18 695
Vzduchovod – tvarovky16ks7 772
Ohebná hadice hliníková8m651
Vzduchovod – napojení TV10m1 091
Výdechová hlavice2ks4 943
Odvodní prvek – talířový ventil8ks1 044
Přívodní prvek32ks75 910
Odsávací digestoř vč. zpětné klapky8ks81 748
Doběhy do bytů + kabeláž k vypínači1kpl12 840
Montážní materiál1kpl10 700
Montáž164 000
Celkem336 996
c) Lokální rovnotlaké větrání se ZZT
Rekuperační jednotka8ks414 000
Vzduchovod100m11 730
Ohebná hadice hliníková24m1 952
Výdechová hlavice1ks2 657
Odvodní prvek – talířový ventil24ks13 414
Přívodní prvek – tryska32ks58 880
Odsávací digestoř (cirkulační)8ks87 860
Vzduchovod – tvarovky72ks26 964
Montážní materiál1kpl11 500
Montáž1103 000
Celkem731 956
Provozní náklady za energie
Potřeba tepla pro ohřev venkovního vzduchu

V období, kdy je v provozu větrací zařízení a teplota venkovního vzduchu je nižší, než požadovaná teplota vnitřního vzduchu (u obytných budov je to většinou otopná sezóna) je potřebné větrací vzduch ohřívat. Stanovení potřeby tepla pro ohřev venkovního vzduchu při trvalém větrání je poměrně jednoduchou záležitostí a pro výpočet lze použít např. denostupňovou metodu. U nárazového větrání, které je víceméně nahodilé, je situace o poznání komplikovanější a do výpočtu vstupuje četnost, doba a denní čas spínání větracího zařízení. Jak bylo uvedeno v článku [7] potřeba energie pro nárazové větrání je prakticky zanedbatelná.

Denostupňová metoda je značně zjednodušená metoda výpočtu potřeby energie, kterou lze s výhodou použít pouze pro trvalé větrání, resp. nepřetržité větrání s konstantním průtokem vzduchu. V případě, že se průtok vzduchu během dne mění, je nutné použít přesnější metody výpočtu. Potřeba tepla pro ohřev venkovního vzduchu za rok se stanoví z rovnice

vzorec 1 (1) [kWh/rok]
 

kde je

V
průtok větracího vzduchu [m3/s],
ρ
hustota vzduchu [kg/m3],
c
měrná tepelná kapacita vzduchu c = 1010 [J/kg.K],
τ
počet provozních hodin chodu větrání za rok, resp. počet kdy je v provozu otopná soustava [h] (platí pro případy, kdy tepelnou ztrátu větráním hradí otopná soustava),
tem
průměrná teplota venkovního vzduchu během zkoumaného období [°C],
ti
teplota vzduchu v místnosti [°C].
 

V případě, že tepelnou ztrátu větráním hradí otopná soustava, je počet dnů roven počtu dnů otopného období. Pro trvalé větrání a otopné období trvající 240 dní platí:

τ = 24 . 240 = 5 760     [h/rok]
 

Obr. 5 Potřeba tepla pro ohřev venkovního vzduchu při trvalém větrání v závislosti na intenzitě větrání a teplotním faktoru (účinnosti) ZZT
Obr. 5 Potřeba tepla pro ohřev venkovního vzduchu při trvalém větrání v závislosti na intenzitě větrání a teplotním faktoru (účinnosti) ZZT

Na základě uvedeného výpočtu byl sestrojen graf na Obr. 5. Průměrná teplota venkovního vzduchu v otopném období je tem = 4,41 °C. Potřeba tepla pro ohřev venkovního vzduchu v kWh/(m2.rok) vztažená na celkovou podlahovou plochu bytu při trvalém větrání, je zde vynesena v závislosti na intenzitě větrání a teplotním faktoru (účinnosti) ZZT. Intenzita větrání byla při výpočtech vztažena k celkovému objemu bytu (světlá výška místnosti je 2,6 m). Teplotní faktor ZZT = 0 % odpovídá situaci, kdy není větrací systém vybaven výměníkem zpětného získávání tepla (nucené podtlakové větrání). Na vedlejší ose y je pak možné odečíst náklady na ohřev větracího vzduchu při trvalém větrání v Kč/m2 za rok při průměrné ceně za teplo 500 Kč/GJ. Reálně se cena tepla může pohybovat v poměrně širokém pásmu hodnot 300 až 700 Kč/G a výsledek je pak nutno jednoduše přepočítat. Výsledky nezohledňují volbu konkrétního zdroje tepla, nejedná se tedy o skutečnou spotřebu tepla, nýbrž potřebu.

Potřeba tepla na ohřev větracího vzduchu pro zkoumaný byt o ploše 74 m2 (viz Tab. 3) a oba navržené systémy větrání podtlakové i rovnotlaké je uvedena v Tab. 4.

Tab. 3 Orientační náklady na ohřev větracího vzduchu (1 byt o ploše 74 m2; 500 Kč/GJ)
VětráníTeplotní faktor ZZT
Φ
Průměrná teplota vzduchu za výměníkem ZZT (1)
te2,m
Potřeba tepla na ohřev větracího vzduchuNáklady na ohřev větracího vzduchu
[%][°C][kWh/rok][Kč/rok]
Podtlakové04,425594607
Rovnotlaké se ZZT8517,7384691
Potřeba energie pro pohon ventilátorů

Spotřeba energie pro pohon ventilátorů závisí na elektrickém příkonu, který je dán průtokem vzduchu, dopravním tlakem, účinností ventilátoru a účinností pohonu (elektromotoru). Ideálním podkladem pro stanovení spotřeby energie je příkonová charakteristika tj. závislost příkonu na objemovém průtoku vzduchu. Cena elektrické energie závisí na vybrané sazbě. Prezentované kalkulace odpovídají běžné sazbě pro domácnosti společnosti ČEZ – Standard D02d. Dle ceníku společnosti činí cena elektrické energie cca 4,65 Kč/kWh vč. DPH. Výpočty zohledňují spotřebu energie ventilátorů během zkoumaného otopného období (240 dní).

Spotřeba elektrické energie pro pohon ventilátoru se stanoví z příkonu a doby jeho chodu

vzorec 2 (2) [Wh]
 

Obr. 6 Spotřeba elektrické energie ventilátoru pro trvalé větrání v otopném období
Obr. 6 Spotřeba elektrické energie ventilátoru pro trvalé větrání v otopném období

kde je

τ
doba chodu ventilátoru ve sledovaném období [h],
SFP
měrný příkon ventilátoru/jednotky [Ws/m3].
 

Na Obr. 6 je vynesena spotřeba elektrické energie ventilátoru v závislosti na intenzitě větrání a měrném příkonu ventilátoru SFP [Ws/m3]. Obr. 6 znázorňuje spotřebu energie jednoho ventilátoru při trvalém větrání v otopném období. Z Obr. 6 je zřejmé, že s rostoucím parametrem SFP, tzn. s rostoucím celkovým dopravním tlakem a se snižující se účinností spotřeba energie úměrně roste. Například měrný příkon lokálního ventilátoru pro trvalé podtlakové větrání, který pracuje s průtokem 85 m3/h a jehož elektrický příkon je 28 W, se stanoví jako

vzorec 3 (3) [W.s/m3]
 

Tab. 4 Orientační náklady na dopravu větracího vzduchu (1 byt o ploše 74 m2; 4,65 Kč/kWh)
VětráníPříkon ventilátoru/ jednotky
P
Měrný příkon ventilátoru/ jednotky SFPPotřeba energie na pohon ventilátorůNáklady na dopravu větracího vzduchu
[W][Ws/m3][kWh/rok][Kč/rok]
Podtlakové281191161750
Rovnotlaké se ZZT4017012301071
Náklady na údržbu a servis

Větrací jednotka a ventilátory obecně jsou strojní zařízení a obdobně jako jiné spotřebiče v domácnosti mají omezenou životnost, která je cca 10–15 let. Součásti systému, kde nejsou pohyblivé části (vzduchovody, vyústky, rekuperační výměníky ZZT apod.) mají životnost 20 až 30 let.

Náklady na údržbu a servis se týkají zejména výměny filtrů, které se doporučuje měnit jednou za 3 měsíce. Většina výrobků má filtr konstruovaný tak, aby uživatel měnil pouze filtrační tkaninu a byl schopen tento úkon provést sám. Ve většině případů se tak nejedná o nijak nákladnou položku. U jednotek, kde je nutné měnit celý rámeček s filtrem, jsou náklady vyšší.

Vyplatí se větrat?

Je jisté, že větrání (ať už přirozené nebo nucené) s sebou přináší provozní náklady (platby za energie, servis, údržbu). Často se lze setkat s názorem typu „nejvíc peněz ušetřím, když nevětrám“, což se může zdát v kontextu snižování spotřeby energie jako opodstatněné, z hlediska kvality vnitřního prostředí je však takový přístup nepochopitelný a nesprávný. Vyčíslení „návratnosti“ větrání je i z tohoto důvodu obtížné, často se totiž porovnávají neporovnatelné případy – stávající nevyhovující větrání a nový funkční systém. Větrání se vyplácí z dlouhodobého hlediska, neboť má prokazatelný vliv na lidské zdraví. Náklady na zdravotní péči, která vyplývá ze znehodnoceného ovzduší, jsou pro techniky těžko vyčíslitelné a argumentace ve prospěch zdravého vnitřního prostředí je velmi obtížná.

Náklady na větrání typického bytu s podlahovou plochou 74 m2 obývaného dvěma dospělými a dvěma dětmi rozpočítané do celého roku jsou (při uvažovaných cenách za teplo 500 Kč/GJ a elektrickou energii 4,65 Kč/kWh) pro podtlakové větrání 116 Kč/osobu.měsíc resp. 41 Kč/osobu.měsíc pro rovnotlaké větrání se ZZT. Je jisté, že výsledné náklady budou podstatně záviset i na daném zdroji tepla, provedení rozvodů tepla apod. Zda jsou uvedené částky za vytvoření vyšší kvality vzduchu v obytném prostředí (a tím i kvality života) vysoké, je třeba nechat na názoru čtenáře/potenciálního uživatele.

Tab. 5 Celkové provozní náklady (1 byt pro čtyřčlennou rodinu o ploše 74 m2)
VětráníOhřev větracího vzduchuDoprava větracího vzduchuVýměna filtrůCelkem náklady za energieCelkové náklady vztažené na osobu
[Kč/rok][Kč/rok][Kč/rok][Kč/rok][Kč/měsíc na osobu]
Podtlakové4607750200*5557116
Rovnotlaké se ZZT6911071200*196241
* Předpokládá se výměna filtrační tkaniny 4× ročně

Pokyny pro realizaci, přejímku, provoz a údržbu větracího zařízení

Pokyny pro realizaci, přejímku, provoz a údržbu větracího zařízení jsou zpracovány v dokumentu TPW 170 01 Koncept větrání [22].

Projektová dokumentace

Výchozím podkladem pro realizaci díla je ověřená projektová dokumentace zpracovaná v rozsahu a obsahu dokumentace pro provádění stavby podle přílohy č. 6 k vyhlášce č. 499/2006 Sb. [16]. Z dokumentace musí být jednoznačné, jaké parametry jsou navrženým větracím zařízením garantovány.

Realizace

Předpokladem pro správný průběh realizace díla a jeho úspěšného předání a převzetí je řádně uzavřená smlouva o dílo mezi dodavatelem a odběratelem. Pro realizaci díla se doporučuje vybrat společnost s odpovídající kvalifikací v oboru vzduchotechnika. Při výběru dodavatele lze využít informace uvedené v § 54 (Profesní kvalifikační předpoklady) a v § 56 (Technické kvalifikační předpoklady) zákona č. 137/2006 Sb. [12].

Změny při výstavbě je vhodné projednávat s autorem projektu a mít jeho písemný souhlas s provedením změn. V případě změn musí být vždy zachován snadný přístup ke všem komponentům, které vyžadují seřizování, údržbu, kontrolu, revizi atd. Přístup musí být umožněn i přes zakrývající stavební konstrukce, jako jsou pevné podhledy a ostění, např. zabudováním a označením odnímatelných dílců nebo dveří. Veškeré realizované změny se zaznamenávají do dokumentace skutečného provedení stavby, rozsah a obsah této dokumentace je stanoven v příloze č. 7 vyhlášky č. 499/2006 Sb. [16].

Přejímka dodaného díla
Zkoušky

Prověření způsobilosti vzduchotechnického zařízení se ověřuje:

  1. zkouškou chodu, která ověřuje schopnost delšího provozu zařízení,
  2. zaregulováním výkonových parametrů, kdy se seřizuje dopravované množství vzduchu v potrubních rozvodech a na distribučních elementech na hodnoty uvedené v projektu,
  3. případně dalšími zkouškami pro ověření parametrů instalovaného zařízení (např. měření hluku ve venkovním i vnitřním prostředí, měření mikroklimatických parametrů ve větraných prostorech, měření koncentrace škodlivin, měření tlakových poměrů a další zkoušky určené projektem nebo dodavatelskou smlouvou).

Výsledky zkoušek se zapisují a vyhodnocují do protokolu. Součástí protokolu o provedených zkouškách je i schéma (případně dispozice) se zakreslenými místy, ve kterých bylo provedeno měření nebo odběry.

Předání a převzetí díla

Podmínky předání a převzetí díla vychází z normy [21] a jsou uvedeny ve smlouvě o dílo v souladu s občanským zákoníkem. Součástí předání hotového díla profese vzduchotechnika je i předání dokumentace k tomuto dílu. Tuto dokumentaci tvoří následující položky (jsou-li relevantní):

  • projekt skutečného provedení stavby,
  • stavební deník,
  • návody pro obsluhu a údržbu jednotlivých zařízení,
  • protokol o zkoušce chodu a zaregulování vzduchotechnického zařízení včetně vyhodnocení,
  • výsledky dílčích a komplexních zkoušek (pokud byly dohodnuty) včetně jejich vyhodnocení,
  • protokol o autorizovaném měření hluku ve vnitřním a venkovním chráněném prostoru dle [12] stavby při provozu vzduchotechnického zařízení,
  • kniha požárních klapek (protokol o vstupní revizi požárních klapek),
  • revizní zprávy k zařízením, jejichž provedení to vyžaduje.

Provoz a údržba

Výchozím podkladem pro vypracování provozní dokumentace (řády, předpisy, směrnice) je dokumentace předaná zhotovitelem při převzetí díla. Další navazující dokumenty jsou: povinnosti pracovníků obsluhy a údržby, provozní deník, řešení havárií a požárů, plán údržby a obnovy, plán revizí a jejich evidence atd.

Provozní řád představuje soubor pravidel pro provozování objektu a jeho technického zařízení. O vypracování provozního řádu rozhodne provozovatel podle rozsahu zařízení a podle náročnosti na jeho provoz a obsluhu, nebo je to povinností uloženou zákonem (například ve smyslu § 100 zákona č. 258/2000 Sb. [13]).

Personál obsluhy musí prokázat znalost provozního řádu a navazujících dokumentů a je povinen tyto dokumenty při své práci respektovat. Pracovníci odpovědní za obsluhu a údržbu vzduchotechnického zařízení musí mít odbornou kvalifikaci odpovídající nárokům instalovaného technického zařízení.

Pravidelné servisní prohlídky obsahují zejména následující úkony:

  • výměnu filtrů (podle znečištění, zpravidla 1× za 3 měsíce),
  • kontrolu požárních klapek (minimálně 1× ročně),
  • a další úkony uvedené v provozním řádu nebo v návodu k použití.

U malých větracích zařízení bytů vybavených nuceným větráním je nutné, aby majitel/provozovatel se podrobně seznámil s provozními pokyny předmětného zařízení.

Převzato z PUBLIKACE Energeticky vědomá rekonstrukce systémů TZB v BD podpořené Státním programem na podporu úspor energie na období 2017–2021 – PROGRAM EFEKT 2 pro rok 2017.

 

Hodnotit:  

Datum: 5.3.2018
Autor: doc. Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D., ČVUT v Praze, Fakulta strojní, Ústav techniky prostředí   všechny články autora
Recenzent: Ing. Renata Straková, Entechgroup, energetický specialista



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)