Vnitřní mikroklima a lokální větrací jednotky

Větrání ve své základní podstatě zajišťuje výměnu vzduchu ve vnitřních prostorách budov. Vzhledem k tomu, že člověk v interiérech budov stráví většinu svého času, má v tomto ohledu kvalita vnitřního prostředí zásadní vliv na jeho zdraví. Vnitřní mikroklima velmi významně ovlivňuje výskyt alergií, nemocí dýchacích cest a dalších zdravotních problémů. Je obecně známo, že pokud se v budovách neobjevuje nadměrná vlhkost a je současně zajištěn dostatečný přívod čerstvého vzduchu, je riziko těchto nemocí celkově nízké.

V současné době (v závislosti na požadovaných úsporách energií a snižování produkce CO₂) dosahuje vzduchotěsnost nových i zateplovaných staveb takových parametrů, že přirozené větrání infiltrací je neúčinné. Zateplením a zatěsněním vnějšího pláště vzniká velký problém. Jedná se o problém tzv. nedostatečného větrání, který se projevuje zvýšeným výskytem vnitřní vlhkosti, doprovázený růstem plísní a koncentrace CO₂ a celé řady škodlivých toxických látek. Tím se rychle zhoršuje kvalita vnitřního vzduchu. Dochází k množení plísní, možnému poškození stavebních konstrukcí a vzniká prostředí nevhodné pro lidský organizmus. Poslední výzkumy ve světě prokázaly přímou souvislost mezi zdravotními problémy lidí a nedostatečným větráním.

Prostory, ve kterých se zdržují lidé, musí být pro zajištění zdravotně nezávadného prostředí dostatečně větrány. Dostatečné větrání dnes nelze zajistit přirozenou cestou (infiltrace těsných oken se blíží k nule). Řešením je tzv. řízené větrání, které odvede znehodnocený vzduch podle produkce a koncentrace škodlivin a zajistí přívod dostatečného množství čerstvého vzduchu. Bez nuceného řízeného větrání se neobejdou tzv. „nízkoenergetické“ a „pasivní“ stavby, dnes již označované jako budovy s téměř nulovou spotřebou tepla.

Za řízené větrání však nelze považovat otevírání oken, jelikož tento druh větrání je závislý na venkovních klimatických podmínkách. Okna jsou převážně otevírána, je-li cítit zápach, tedy pouze v případě silného subjektivního pocitu vydýchaného vzduchu. Bohužel na tyto vjemy (zápach, teplo) se člověk dokáže velice rychle adaptovat a stává se vůči nim netečným, nebo tyto podněty překryje například osvěžovači vzduchu. Největším problémem, v tomto případě, není subjektivní pocit člověka, ale zdravotní důsledky způsobené škodlivými látkami (CO₂, VOC – volné organické sloučeniny, formaldehyd apod.), které nejsou vnímány čichem. Nedostatečně větrané prostory jsou velmi často kontaminovány plísněmi, především v místech s vyšší relativní vlhkostí. Nejčastěji se vyskytující plísně způsobují alergie a podílí se též na vzniku nádorových onemocnění.

Přítomnost škodlivých látek v interiéru většinou poznáme až po vzniku zdravotních obtíží (únava, pálení očí, nesoustředěnost, nekvalitní spánek). Látky způsobující alergie (pyly, VOC atd.) se projevují v krátké době a jsou tedy lehce rozeznatelné, na rozdíl od většiny škodlivin, kdy se zdravotní obtíže projeví až po velmi dlouhé době expozice, a to i za 10 až 15 let. Jedná se o dlouhodobé působení toxických a karcinogenních látek. Zdroje těchto zdraví škodlivých látek se nachází uvnitř interiéru a produkují je v menších koncentracích stavební konstrukce, předměty běžného vybavení bytů a přípravky používané v domácnosti. Mezi nejnebezpečnější látky, které přímo ohrožují zdraví i život, patří toxický oxid uhelnatý (CO), který vzniká při nedokonalém spalování (vytápění, ohřev teplé vody, vaření na plynovém sporáku). Mezi hlavní karcinogeny patří cigaretový kouř, formaldehyd (vybavení bytu, nábytek, stavební konstrukce, barvy, mycí prostředky, tmely, lepidla). Účinně snížit tyto koncentrace škodlivých látek pod jejich dovolené expoziční limity lze pouze dostatečným větráním. Chceme-li pak snížit energetickou náročnost větrání, musíme použít řízené větrání se zpětným získáváním tepla z odpadního vzduchu. V současné době existuje celá řada systémů nuceného větrání. Jejich volba je ovlivněna místní platnou legislativou, normovými požadavky a místními klimatickými podmínkami. Systémy nuceného větrání se navrhují pro minimální nutné zabezpečení přívodu kyslíku (minimální intenzitu výměny vzduchu v prostoru – tzv. trvalé větrání) a pro intenzivnější odvod při nebezpečných koncentracích škodlivin (nárazové, časově omezené větrání).

Normové hodnoty jsou zaměřeny na minimální požadavky větrání pro odvod škodlivin (odéry, vlhkost) a zabezpečení dostatečného množství kyslíku přívodem venkovního vzduchu (min. 25 m³/hod./osobu). V České republice odkazují stavební legislativní předpisy (vyhl. č. 20/2012) na normové hodnoty. Ty lze převzít z dosud platných norem ČSN 74 7110 – bytová jádra a ČSN 73 0540 – 2 – tepelná ochrana budov.

Podrobné požadavky na větrání bytů a bytových domů včetně doporučených systémů větrání a koncepce větrání bytů jsou nejpodrobněji a komplexně řešeny v normě ČSN EN 15665 – větrání budov s hodnotami uvedenými v národním dodatku této normy – změny Z1 (tab. 1). Je požadováno, aby v době pobytu osob bylo množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m³/h na osobu, nebo aby docházelo k minimální výměně vzduchu (0,3 až 0,5).h⁻¹. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitý (CO₂), jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1500 ppm (což je požadavek značně změkčený, původní limit byl 1000 ppm). CO₂ je označen jako základní škodlivina. Přestože není cítit, podílí se na pocitu nepohody, únavě, nesoustředěnosti a zdravotních potížích.

Jak zajistit kvalitu vnitřního vzduchu bez nadměrné spotřeby energie?

Pomocí řízeného nuceného větrání, u kterého jsou jako hnací síly pro pohyb vzduchu použity ventilátory. Řízené větrání s rekuperací je systém řízeného větrání s výměníkem pro zpětné získávání tepla. Výměník je spolu s ventilátory osazen v kompaktní větrací jednotce. Ta pak zajišťuje nejen neustálý přívod čerstvého vzduchu, odvod kontaminovaného vzduchu, ale i úsporu při vytápění. Vzduch je rekuperačním výměníkem předehříván, a to pouze za cenu provozu jednotky, nikoliv za cenu tepelné energie nebo za cenu její výroby. Rekuperační jednotky se tak starají o příjemné prostředí bez prachu, hluku a pylových alergenů při ideální vlhkosti vzduchu v interiéru.

Lokální větrací jednotky

Pro prostory, do kterých nelze instalovat centrální větrací jednotky s rozvodem potrubí, byly pro zajištění efektivní výměny vzduchu bez nutnosti klasického větrání okny vyvinuty malé lokální větrací jednotky se zpětným získáváním tepla. Jednotky byly původně určeny pro větrání jedné místnosti a často bývají nazývány nesprávně jako „pokojová či jednopokojová rekuperace“ pro decentrální větrání.

Jedná se o malá levná zařízení pro větrání se zpětným ziskem tepla s velmi jednoduchou instalací do obvodové zdi větrané místnosti. Pro řízené větrání využívají kombinaci přívodu a odvodu vzduchu, přenosu tepla do proudu vzduchu pomocí výměníku tepla a účinné filtrace. Podle typu použitého výměníku pro zpětný zisk tepla lze lokální jednotky rozdělit na rekuperační (pouze přenos tepla) a regenerační (přenos tepla a vlhkosti).

Rekuperační jednotky jsou osazeny klasickým deskovým nebo trubičkovým výměníkem, dvěma ventilátory (pro přívod a odvod vzduchu) a filtry. Tyto jednotky pracují jako rovnotlaké se současným přívodem a odvodem vzduchu z větrané místnosti. Nepracují tedy s přepínacími větracími cykly jako jednotky s regeneračním výměníkem.

Regenerační jednotky (tzv. přepínací) jsou vybaveny keramickým regeneračním výměníkem, reverzibilním ventilátorem (ten zabezpečuje střídání odvodu a přívodu vzduchu v závislosti na teplotách, proudění a směru cirkulace vzduchu) a filtrací vzduchu.

Princip regenerace u těchto jednotek pracuje tak, že při odvodu ohřátého vnitřního vzduchu se teplo spolu s vlhkostí akumuluje ve výměníku a při nasávání venkovního vzduchu se toto teplo uvolňuje a ohřívá čerstvý venkovní vzduch. Tím šetří podstatně energii vytápěcího systému.

V letním období využívají oba typy lokální jednotek princip zpětného získávání tepla opačně. Čerstvý teplejší venkovní vzduch ochlazují na původní pokojovou teplotu.

Lokální větrací jednotky byly původně určeny pro větrání jedné místnosti, dnes díky využití EC motorů s plynule měnitelnými otáčkami a vývoji automatických systému mikroprocesorového řízení jsou stále více využívány pro řízené větrání celých bytů a rodinných domů. Pro tyto systémy se používá více jednotek a systémů automatického řízení s větracími cykly (střídavými nebo synchronními). Pokud jedna jednotka vzduch přivádí, druhá jej odvádí. Tyto decentrální systémy jsou používány hlavně z důvodů snadné instalace, bez nutnosti potrubních rozvodů a jednoduché údržbě.

V poslední době nastává prudký rozvoj decentrálních systému hlavně v Německu a Rakousku. V roce 2018 byla EU vydána studie EwWatt, zabývající se energetickým hodnocením decentrálních systémů se střídavým provozem. Závěr studie uvádí, že decentrální větrání dosahuje vysoké efektivnosti větrání s účinností zcela srovnatelnou s jinými systémy (např. centrálními).

Výhody decentrálního větracího systému:

• jedná se o řízené větrání se zpětným ziskem tepla
• čerstvý vzduch bez hluku, prachu a průvanu, snížení koncentrace virů ve vnitřním prostředí, řízení vlhkosti
• výhodné pro odvětrání radonu
• vhodné pro novostavby a zvlášť pro rekonstruované objekty
• jednoduchá instalace jednotek do obvodové zdi, bez potrubních rozvodů
• snadná údržba (pouze výměna filtrů) a dlouhá životnost
• víceotáčkové drátové nebo bezdrátové ovládání, automatické řízení více jednotek v cyklech
• funkčnost za jakýchkoliv povětrnostních podmínek
• úspora energie na vytápění (teplotní účinnost 40 až 90 %)
• tiché bezprůvanové větrání (hlučnost mezi 20 až 40 dB)
• neprůzvučnost (obdobná hodnota útlumu zvuku jako u stavební konstrukce – obvodové zdi)