Prezračevalna naprava za ogrevanje prostorov

Pri gradnji družinskih hiš še ni razširjeno ogrevanje, ki za ogrevalni medij izkorišča topli zrak. Če ne potrebujemo veliko toplote v zgradbi, kar je značilno za nizkoenergijske in pasivne hiše, je takšno ogrevanje zelo primerno.

Količina zraka na osebo je 30 kubičnih metrov na uro, kar zadošča približno kubičnemu metru na kvadratni meter stanovanjske površine na uro – 1m3/(m2h). Pri omejitvi temperature δ < 50°C znaša v grelniku Δδ = 30 K. Maksimalna ogrevalna moč PH = 1m3/(hm2) x 0,33 Wh /(Km3) x 30 K = 10 W/ m2 stanovanjske površne.

Pri pasivnih hišah ta ogrevalna moč zadostuje, zato lahko opustimo standardni ogrevalni sistem. Glavno merilo za pasivno hišo so največje dovoljene specifične toplotne izgube, ki jih pokrijemo s PH = 10 W/m2. Prostore ogrevamo cenovno ugodno z grelnikom v prezračevalni napravi ali v kombinaciji s toplotno črpalko in sprejemniki sončne energije (slika 1). Postavitev zahteva izkušnje in ustrezno regulacijo ogrevanja.

 


Na sliki 2 je prikazano prezračevanje z rekuperacijo toplote za hišo z ogrevalno površino 120 kvadratnih metrov. Količina 120 kubičnih metrov na uro svežega zraka je za štiri osebe (do 30 kubičnih metrov na uro na osebo). Svež zrak vstopa v bivanjske prostore s površino 75 kvadratnih metrov. To zadošča izmenjavi zraka od 0,6 do 0,7 h-1. Zrak je speljan po pretočnih kanalih (hodniki, stopnišča, stranski prostori, neizkoriščeni deli odprtih dnevnih prostorov) v odvodne kanale. Zahteve za to so: kuhinja od 40 do 60, kopalnica 40 in stranišče 20 kubičnih metrov na uro. Zaradi odvisnosti od površine teh bivanjskih prostorov je vrednost izmenjave zraka v odvodnem kanalu 2,0 h-1. Povprečna izmenjava zraka v vseh prostorih stanovanja je 0,4 h-1.




Odvisno od uporabnosti se lahko določena vrednost spremeni. Med odsotnostjo stanovalcev in ponoči lahko količino zraka zmanjšamo na 90 kubičnih metrov na uro. Tako dobimo povprečno vrednost izmenjave zraka do 0,3 h-1.

Dovodne cevi vodijo v bivanjske prostore, izrabljen zrak iz obremenjenih in vlažnih prostorov je izsesan. Čim krajša je cevna napeljava in čim bolj preprosta je razporeditev kanalov, toliko bolj gospodarno je delovanje. Vsak meter cevi, predvsem pa vsako cevno koleno in vsaka odcepna spojka, filter, dušilci zvoka in register vplivajo na izgubo tlaka. Pri običajni hišni instalaciji ne smemo prekoračiti 100 pascalov. Smiselno je izračunati izgubo tlaka in glasnost napeljave za optimiranje naprave. Pri izbiri velikosti prereza cevi upoštevamo največjo hitrost zraka, to je do 3 metre na sekundo. Uporabljamo različne kanale in spojne elemente.

 

Za izvedbo prezračevanja obstajajo različne možnosti polaganja kanalov

1.    polaganje v jaške ali pod strop (na primer pod mavčno-kartonske stropne obloge); mogoče jih je namestiti pod strop na hodniku (hodnik je zato 20 centimetrov nižji od drugih prostorov), prednost pa je preprosto čiščenje;

2.    polaganje po tleh (pod estrih ali na spuščeni strop). Za to so primerni ravni prerezi. Prednosti sta preprosto načrtovanje in dosegljivost skoraj vseh prostorov v zgradbi brez vidnih oblog. Stroški gradnje se povišajo, če moramo povišati tla;

3.    namesto razvejenega sistema cevi lahko vsak prostor opremimo z razdelilnikom in eno napeljavo. Stroški za napeljavo so višji, lahko pa vsak prostor posebej reguliramo.


Ali je prezračevalna naprava gospodarna, je odvisno od prostora, v katerega je postavljena. Pomembna je razdelitev kanalov po vseh straneh stanovanja, kar pomeni čim krajšo pot do vstopnih oziroma izstopnih distribucijskih elementov za zrak. Če stoji naprava v neogrevanem prostoru, mora biti napeljava dobro izolirana (dovodne in odvodne kanale je treba dobro izolirati zaradi kondenzata). Dovod poenostavimo, če prezračevalno napravo namestimo čim bliže toplotni izolaciji. Na napravo s toplotno črpalko je na najnižji odvodni prezračevalni jašek treba namestiti še odtok za kondenzat z zaporo za vonjave.

Za kuhinjsko napo se priporoča vgradnja sistema za kroženje zraka (od 400 do 600 kubičnih metrov na uro), da iz zraka posesa vonjave in maščobo. Vgradnja sistema za kroženje zraka v prezračevalno napravo je sicer možna, toda za to potrebujemo dober filter, ki ga je treba postaviti tako, da ga lahko kontroliramo in menjavamo, če se preveč namasti.
Pomembno za učinkovito delovanje naprave je, da uravnotežimo pretoke zraka. Neuravnoteženost med dovodno in odvodno stranjo ne sme biti večja od 10 odstotkov. Regulacija prezračevalne naprave se v idealnih razmerah nastavi glede na število oseb in namembnost prostora. Skupna količina izmenjanega zraka se lahko stalno nastavi glede na potrebe.
Vsaka naprava mora imeti možnost za preprosto uravnavanje izmenjanega zraka. Če izhajamo iz enote 120 kubičnih metrov na uro, je običajno 75-odstotna redukcija v nočnem času ali med odsotnostjo. Ob povečanem kratkotrajnem zračenju napravo vklopimo s tipko v kuhinji, da med kuhanjem lahko zračimo.

Komponente prezračevalne naprave

Na trgu je veliko različnih sistemov, ki delujejo enako, vendar se razlikujejo po sestavnih delih.

a) Sesanje zraka in filtri

Sesanje zraka lahko prilagodimo potrebam zgradbe. Koristni so naslednji napotki:
•    Dovod zraka naj bo najmanj na višini 1,50 metra, da zmanjšamo količino mikroorganizmov iz neposredne okolice (DIN zahteva celo višino 2,50 metra). Dovod zraka ne sme biti zraven kompostnika.
•    Dovodne in odvodne odprtine za prezračevanje na isti strani zgradbe omogočajo, da je vpliv vetra na prezračevalno napravo zanemarljiv. Razmik mora biti tako velik, da naprava ne posesa že izrabljenega zraka nazaj.
•    Če poteka sesanje zraka na južni steni, lahko pričakujemo višje temperature zraka v primerjavi s severno steno. Učinek je vsekakor majhen, tako da niso potrebni višji gradbeni stroški.
•    Če naprava deluje brez zemeljskega toplotnega prenosnika, lahko sesamo zrak skozi streho, kar je cenovno ugodno.
•    Dostop do priključka za sesanje zraka naj bo na varnem območju (ne sme biti na zelo dostopnem mestu).

Zahteve po DIN EN 779 za filtre v prezračevalnih napravah niso zelo visoke: razred filtrov G3 na dovodni strani in G2 za izrabljeni zrak. Stroge higienske zahteve postavlja inštitut za pasivne hiše (filter za zunanji zrak pred zemeljskim prenosnikom toplote naj bo kakovosti F7 in za izrabljeni zrak G4). Pri močni zunanji obremenjenosti je potreben dodatni predfilter G3 na sesalni strani. S filtriranjem zraka preprečimo nabiranje prahu v napravi, zato so cevi in naprave higiensko neoporečne. S tem se v primerjavi z običajnim zračenjem skozi okna tudi izboljša kakovost zraka v prostoru. Za alergike se lahko namestijo filtri, s katerimi zmanjšamo ali onemogočimo vstop alergenov v prostor. S filtri lahko reduciramo tudi trose. Zagotoviti moramo reden nadzor higiene, kar lahko opravlja tudi uporabnik. Nadomestni filtri morajo biti cenovno ugodni, zato je treba pri zbiranju ponudb posvetiti veliko pozornosti servisiranju prezračevalne naprave.

b) Dušilec zvoka

Zvočna raven v bivanjskih prostorih mora biti največ 25 decibelov, v stranskih prostorih pa največ 30. Zaščito pred hrupom moramo načrtovati že pri izbiri naprav. Prezračevalna naprava ponuja večjo zaščito na mestnem območju in mestnem obrobju kot prezračevanje skozi okno. Dušilce zvoka moramo namestiti med prezračevalno napravo ter dovodne in odvodne zračne odprtine v prostorih, da dušimo hrup ventilatorja in hrup zaradi pretoka zraka. V običajnih razmerah imajo dušilci zvoka dolžino od 1 do 2 metrov.
 

Primerni so cevni dušilci zvoka, ki imajo znotraj nameščeno perforirano pločevino. Postavitev je odvisna od moči glasnosti prezračevalne naprave in postavitve cevi. Orientacijska vrednost za dušenje v kakovostnih dušilcih zvoka je glede na postavitev 17 decibelov za 0,5 metra in 20 za 1 meter.

V spalnicah in prostorih za počitek lahko dušilce zvoka namestimo zaporedoma. Prostori na koncu cevnega sistema so tako najbolje zaščiteni proti hrupu. Priporočljivo je, da za prezračevalno napravo pustimo odprtino za dodatni dušilec zvoka. Če je prehrupno, ga lahko preprosto dodamo. Pri nekaterih gradnjah je treba preveriti, ali je potreben tudi dušilec zvoka za sesanje zunanjega in izhodnega zraka.

c) Ventili za dovodni in izrabljeni zrak, čezmerni tok

Zrak prihaja v prostor in odhaja iz njega skozi ventile. Količina zraka se preprosto uravnava. Ventili zagotavljajo enakomerno porazdelitev po prostoru in dodatno zaščito proti hrupu. Ventili naj bodo čim tišji, kar pomeni, naj se čim manj sliši pretok zraka.

Obstajajo naslednji sistemi:
•    dovodni ventil kot ploskovni ventil: majhen zračni upor, neusmerjen tok. Nastavimo ga nasproti odprtine za izrabljeni zrak, za kar potrebujemo daljšo napeljavo za dovodni zrak;
•    režna odprtina na steni in stropu ter na tleh: ventil je v obliki škatle in se namesti kot ploskovni ventil;
•    šobe različnih oblik: namensko vodenje zraka več metrov v prostor omogoča kratke razdalje napeljave za razdelitev dohodnega zraka. Pomanjkljivost je povečana izguba tlaka zaradi šobe.

Oblike ventilov za izrabljeni zrak so lahko različne. Pomemben vidik je, da lahko vgradimo zamenljiv filter, posebno v vlažnih in z vonjavami nasičenih prostorih, kot so kopalnice in kuhinje. V osnovi naj bodo ventili preprosti za čiščenje. Pretočne odprtine so nameščene med bivanjskimi prostori in območjem čezmernega toka (hodniki), pa tudi pred odprtinami za izrabljeni zrak. Padec tlaka naj ne bo višji od 1 pascala, hitrost zraka naj bo največ 1 meter na sekundo.

Na voljo je več možnosti:
•    vrata spodaj skrajšamo, kar je sicer preprosto, a ni estetsko; 15 milimetrov omogoča pretok zraka 40 kubičnih metrov na uro;
•    rešetka v vratih, tudi v protihrupni različici;
•    dovod skozi stene z dušilci zvoka;
•    na vrhu podboja: okvir zmanjšamo za centimeter po širini ter med previsom in okvirjem pripravimo 2-centimetrski vmesni prostor.

d) Naprave za kroženje in kondicioniranje zraka

Če potrebujemo večjo ogrevno moč, kot velja za pasivne hiše (10 vatov na kvadratni meter), obstaja več možnosti za ogrevanje zraka:
•    povišanje temperature ogrevnega zraka ni smiselno, ker dobimo presuh zrak v prostoru (težava tudi s prašnimi delci);
•    povečanje števila izmenjav zraka v prostoru: z več zraka lahko prenesemo več toplote, hkrati je treba ogrevati več zraka, kar pomeni večjo porabo energije. Pomanjkljivost večje izmenjave zraka ob hladnih dnevih je suh zrak v prostoru;
•    izkoriščanje notranjega zraka: namesto da ogrevamo velike količine zunanjega zraka, lahko zrak v prostoru večkrat vodimo čez ogrevalni register in s tem dodatno ogrevamo. Kakovost zraka s tem upada, koncentracija mikroorganizmov se lahko zviša. Hkrati ne moremo izrabljeni zrak, ki prihaja iz vlažnih in z vonjavami obremenjenih prostorov, primerno pripraviti.

S kondicioniranjem zraka lahko pri kompleksnih prezračevalnih napravah preprečimo omenjene pomanjkljivosti. Vlaženje namesto suhega zraka, filter in dezinfekcija mikroorganizmov zaradi vlage in tudi zaradi suhega zraka pri prezračevalnih napravah s klimatizacijo v poletnem času so nekatere od možnosti. Nastanejo pa veliki investicijski in obratovalni stroški. Zgradbo bi morali cenovno in energijsko načrtovati tako, da pri vgradnji prezračevalne naprave ne predvidimo naprave za kroženje zraka (izkoristimo notranji zrak) in tudi kondicioniranje zraka.

e) Izmenjava toplote zemlje

Z izmenjavo toplote zemlje se izboljša učinek rekuperacije, predvsem pa preprečimo zamrznitev prenosnika toplote. Lahko uporabimo običajne cevi PE-HD ali specialne cevi za izmenjavo toplote zemlje. Glede na količino zraka v stanovanjskih prostorih izberemo cevi s premerom od 150 do 200 milimetrov. Dolžina in razvrstitev sta odvisni od minimalne temperature zraka prenosnika toplote. Navadno porabimo od 15 do 40 metrov cevi. Večja je pokritost z zemljo (najmanj 2 metra ali vodenje nad talno ploščo) in primernejši je zemeljski material (dobro zatesnjen ilovnati material), višja je stopnja učinkovitosti. Z zemeljskim prenosnikom toplote dosežemo prihranek energije od 0,5 do 1,5 kilovatne ure na kvadratni meter ogrevane površine na leto. Napeljava mora biti postavljena tako, da je 2-odstotni padec proti čistilnemu jašku, kamor lahko odteče odpadni kondenzat. Treba je zagotoviti redno čiščenje. To je pomembno, ker se pri prenosniku toplote zemlje lahko pojavi veliko vlage, s tem pa nastanejo razmere za razvoj mikroorganizmov. Napravo je treba redno čistiti, čeprav po dosedanjih raziskavah niso odkrili obremenilnih mikroorganizmov.
 

Preproste prezračevalne naprave za izrabljeni zrak imajo vgrajen ventilator, medtem ko so naprave za vračanje toplote izrabljenega zraka opremljene z ločenima ventilatorjema za dovodno in odvodno stran. Toplota izrabljenega zraka se prek prenosnika toplote prenese na dovodni zunanji zrak.

Učinkovite naprave morajo izpolnjevati naslednje zahteve

•    Učinek naprave za vračanje toplote η ≥ 75 odstotkov: gre za učinkovito »suho« stopnjo toplote z enakomernim masnim tokom pri zunanji temperaturi med –15 in 10 stopinjami Celzija ter suhem izrabljenem zraku (21 stopinj Celzija). Po kondenzaciji v prenosniku toplote se zviša stopnja toplote (denimo s 75 na več kot 90 odstotkov pri temperaturi –10 stopinj Celzija in 60-odstotni vlažnosti).

•    Specifična električna poraba energije na kubični meter potrebnega zraka mora zagotoviti električno učinkovitost Pel ≤ 0,45 Wh/m3. To pomeni, da pri količini zraka 120 kubičnih metrov za zračenje štiričlanskega gospodinjstva naprava lahko porabi največ 54 vatov za ventilator in celotno regulacijo.

•    Kriterij za udobno bivanje v prostorih je temperatura dovodnega zraka najmanj 16,5 stopinje Celzija.

•    Predvidena je preprosta regulacija naprave. Poleg standardne stopnje prezračevanja (30 kubičnih metrov na uro na osebo) je smiselno, da ponoči ali ko so stanovalci odsotni, nastavimo na zmanjšan volumen prezračevanja, in sicer na 75 odstotkov. Pri prhanju, kuhanju in ob navzočnosti gostov pa moramo nastaviti na višjo stopnjo prezračevanja.

•    Naprava mora tesniti. Uhajati sme samo 3 odstotke izrabljenega zraka. Stopnja učinkovitosti naprave je odvisna od tesnjenja. Tudi za higieno zraka v prostoru je pomembno, da zunanjemu zraku ni primešan izrabljeni zrak. Zato naj bo naprava konstruirana tako, da je za dovodni zrak pod nadtlakom.

•    Naprava mora biti tako kot hiša dobro toplotno izolirana. Vrednost transmisijskih izgub je ≤ 5 W/K.

•    Zamrznitev prenosnika toplote preprečimo s posebno zaščito proti zmrzali. Kot ukrep lahko uporabimo zemeljski prenosnik toplote ali predgrelni register. Filter za zunanji zrak (F7) in filter za izrabljeni zrak (G4) morata biti nameščena tako, da ju preprosto zamenjamo. Napravo s prenosnikom toplote moramo redno čistiti.

•    Večje udobje dosežemo z regulacijo obvoda, s čimer poleti dovajamo v zgradbo svež zunanji zrak.



Če so kanali položeni v ravnih linijah, je naprava cenovno ugodna, padci tlaka so nizki, zmanjša se poraba energije. Cevi morajo biti odznotraj gladke. Najmanjši padec tlaka imajo cevi, če so postavljene ravno. S kosi, kot so cevna kolena in odcepne spojke, vplivamo na izgubo tlaka in zvišanje cene. Fleksibilne aluminijaste cevi niso primerne zaradi neugodnega toka in neprimernih higienskih lastnosti. Aluminijastih cevi ne smemo stiskati.

Zračne kanale moramo postaviti tako, da tesnijo. Pri ogrevanju s prezračevanjem moramo izolacijo cevi natančno načrtovati, da ni preveč toplotnih izgub in da potrebna količina toplote pride v prostor.


 

Sklep

Za zagotovitev svežega zraka so potrebne kakovostne prezračevalne naprave, ki omogočajo tudi vračanje odpadne toplote. Različni ukrepi varčevanja z energijo na področju prezračevalnih naprav so pripomogli k temu, da se je v zadnjih letih njihova kakovost zelo izboljšala. Poleg tega bo treba upoštevati vse strožje domače predpise glede primerne kakovosti zraka v bivalnih prostorih. Pravilnik o klimatizaciji in prezračevanju stavb, ki velja od leta 2002, je nastal na podlagi analize stanj oziroma neustrezne zakonodaje na tem področju s ciljem zagotavljanja kakovostnega notranjega okolja, higiene zraka in učinkovite rabe energije.



Klimaterm, d. o. o.

Viri:
Bine Informationsdienst TUV – Verlag GmbH
www.junkers.at – Wohnungsluftung
www.enev-air.de, www.helios.de