Úvod. n = 0,05 až 0,15 (h ). Přitom hygienický požadavek na větrání v celé řadě vyspělých států je dodržován v hodnotách

Transkript

1 Úvod 1. Věrací jednoky, rekuperace epla kapiola 1. vydání /27 1. VÝZNAM VĚTÁNÍ BUDOV Již od dob sarověku pařilo zajišění dosaečné výměny vzduchu v budovách mezi základní úkoly archieků. Již před dvěma isíci ley požadoval římský archiek Viruvius, aby se vzduch v mísnosech hodinu co hodinu obnovoval a nepůsobil ak člověku škodu. V současnosi bývá u nás oo saré pravidlo ignorováno, zejména při požadavku na snížení spořeby energie na vyápění. Spáry oken se dokonale uěsňují a přirozená výměna vzduchu v byech (ale i školách a společenských prosorách) klesá až na hodnoy -1 n =,5 až,15 (h ). Přiom hygienický požadavek na věrání v celé řadě vyspělých sáů je dodržován v hodnoách -1 několikanásobně vyšších n =,5 až 1, (h ). Sále plaí, že kvalia vzduchu v budovách je všeobecně horší než kvalia vzduchu venkovního a věrání čersvým venkovním vzduchem je pro lidské zdraví neposradaelné a ničím nezasupielné. Dále se budeme zabýva prosředím, ve kerém žijeme, jednolivými druhy škodlivin ve vzduchu a jejich působením na lidský organismus. 2. VNITŘNÍ POSTŘEDÍ BUDOV Složky vzduchového prosředí budov záměrně vyvářeného pro poby člověka v uzavřených prosorách lze obecně charakerizova jako inerní mikroklima: 2.1. epelně vlhkosní 2.2. mikrobiální 2.. ionizační 2.4. aerosolové 2.5. odérové 2.6. oxické 2.1. Tepelně - vlhkosní mikroklima Paří k nejdůležiějším složkám pro zajišění vniřního prosředí z hlediska zdraví a spokojenosi lidí. Je ale důležié i ve vzahu k živonosi savebních maeriálů, budov, výrobních echnologií, ap. Teploa a vlhkos vzduchu se v budovách úzce vzájemně ovlivňují a podmiňují. Základními veličinami určujícími kvaliu epelně-vlhkosního mikroklimau v budovách jsou: ai... eploa vzduchu (ve C), měřená ruťovým eploměrem (prakicky nezohledňuje epelné sálání okolních ploch) G... výsledná eploa (ve C), měřená kulovým eploměrem uprosřed mísnosi, s regisrací epelného sálání ploch okolních sěn a oken (je arimeickým průměrem mezi ai a průměrnou eploou všech vniřních povrchů) je základní veličinou při hodnocení mikroklimau r hi... relaivní vlhkos vzduchu v ineriéru (uvádí se v procenech a udává supeň nasycení vzduchu vodní parou) x i... měrná vlhkos vzduchu v ineriéru, vyjadřuje hmonos vodních parvgna1kgsuchého vzduchu... eploa rosného bodu (ve C) r Zajišěním opimální eploy i v mísnosech se dosahuje epelné rovnováhy při odvodu epla z organismu člověka do okolního prosředí (s korekcí na dané roční období), při konkréním vývinu meabolického epla. V obyných a občanských savbách se doporučuje dodrže hodnoy dle abulky č. 1. V průmyslových provozech se sanoví opimální eploy v závislosi na druhu vykonávané práce člověkem (lehká až ěžká, s meabolickým vývinem epla 1 až 7 W / osoba). Zaímco se zajišěním opimálních eplo v budovách věšinou nebývají obíže, díky současným kvaliním regulacím pružných oopných sousav a zaeplování obvodových sěn budov bývá časo problemaické dosáhnou vyhovující relaivní vlhkosi. Zde si řada hledisek vzájemně odporuje. Hygienicky doporučované vyšší relaivní vlhkosi vzduchu v rozsahu 5 až 6 % zabraňující vysychání sliznic oiž pravidelně vedou ke vzniku plísní (například rodu Alernaria, Aspergillus,..), hlavně v chladných a nevěraných rozích mísnosí, nadpražích a osěních, s nebezpečnými zárodky paogenních spor. Důsledkem pak je zvýšená nemocnos obyvael, časé nevolnosi, alergie, záněy průdušek, aj. V současnosi nabývá eno fenomén nebývalých rozměrů při nezodpovědném uěsňování okenních spar v celém rozsahu bez alernaivní náhrady. Přirozená výměna vzduchu pak v byech časo klesá až pod -1 n =,1 /h /. K výskyu plísní v současných byech však dochází pravidelně již od usálených relaivních vlhkosí nad 55 %. V minulosi, při lokálním vyápění každé mísnosi a odvodu spalin do komínů, fungovala výměna vzduchu přisáváním sparami oken bez problémů a plísně byly, až na výjimky, zcela neznámým pojmem. Lidská populace byla nesporně zdravější. Současně se při vyšších relaivních vlhkosech vzduchu nad 6 % zvyšuje až na dvojnásobek proceno přežívajících mikroorganismů (např. Saphylococus, Srepococus) vůči výskyu mikroorganismů při relaivní vlhkosi až 4 %. Při poklesu relaivní vlhkosi se naopak snižuje výhodně poče rozočů v exiliích a výsky následných alergií asma. Mezi hlavní zdroje vlhkosí v budovách paří: meabolismus člověka (produkce 5 až 25 g vodní páry / h / os, podle druhu činnosi) koupelny (produkce 7 až 26 g vodní páry / h) kuchyně (produkce 6 až 15 g vodní páry / h) sušení prádla (produkce 2 až 5 g vodní páry / h / 5 kg) Pro průměrný by ak dosáhne celková produkce vodní páry 8 až 12 kg / den. Nárazová množsví vlhkosi jsou pohlcena sorbcí omíek, a posupně odvěrána s věším či menším efekem při absenci jiných věracích sysémů pouze spárovou infilrací oken. V řadě vyspělých zemí se z ěcho důvodů předepisuje nucené věrání byů s rekuperací epla, s inenziou výměny -1 vzduchu až n =,5 až 1, /h /.

2 2.2. Mikrobiální mikroklima Je vyvářeno mikroorganismy bakerií, virů, plísní, spor a pylů, keré se vyskyují v ineriéru budov, s přímými účinky na člověka. Vážným problémem se dnes sávají alergické syndromy způsobené sporami různých druhů, plísněmi a pylovými čásicemi. Hlavními nosieli mikroorganismů jsou kapalné aerosoly, vznikající v pračkách klimaizačních zařízení a pevné aerosoly (prachy, suchý pačí rus, ad.), usazené ve vzduchovodech. Zvlášť nebezpečné jsou pak bakerie yčinkové - legionelly, vázané na kapalné aerosoly, způsobující až smrelná záněová onemocnění plic. Ve všech ypech filrů se zachycují především prachové čásice, ale i všechny druhy mikroorganismů, keré se při silném zašpinění, případně i vlhnuí filrů, inenzivně rozmnožují a pronikají zpěně do věracího vzduchu. Je proo velmi důležiá pravidelná konrola a výměna filrů v závislosi na druhu prosředí. Obdobně je nuné zabráni zvlhnuí usazeného prachu v uzavřených a ěžko přísupných vzduchovodech (pomocí zpěných klapek, garanovaného přelaku ad.), neboť zde hrozí výsky virů i plísní s neomezenou živonosí. Kvalia mikrobiálního mikroklimau se hodnoí podle únosné koncenrace mikrobů. Pro obyná prosředí činí max. 2 až 5 mikrobů / m, v operačních sálech max. 7 mikrobů / m. Ve venkovním prosředí měs jsou koncenrace až 15 mikrobů / m. Dosud nejúčinnějším způsobem, jak sníži mikrobiální koncenrace v budovách, je dokonalé věrání s přívodem kvaliního venkovního vzduchu, dále lze výhodně použí deodorisace vzduchu proi hmyzu jako přenašeči mikrobů rozprašováním slabého rozoku oleje z himalájského cedru. Použií chemické a fyzikální serilizace vzduchu (rieylenglykolem, ěkavými roslinnými fyoncidy, germicidními výbojkami, ionisací) je již speciálním úkolem insalovaných vzduchoechnických zařízení. 2.. Ionizační mikroklima Je charakerizováno oky ionizujícího záření z přírodních radionuklidů a umělých zdrojů. V běžných podmínkách byových a občanských saveb se jedná převážně o zdroje ionizujícího záření ze savebních hmo, např. radioakivních popílků s obsahem radia (Gama záření udávané v jednokách mikrosiever / hod) a emanaci radioakivních plynů z podloží, případně ze savebních hmo do ineriérů budov. 222 Hlavním předsavielem je adon n, a následným rozpadem vzniklé dceřinné produky radiové nebo horonové řady Po (aa), Pb (ab), Bi (ac), Po (ac) a Th (n). Samoný radon je inerní plyn, ale závažné jsou jeho dceřinné produky vdechované spolu s nosnými pevnými či kapalnými aerosoly do plic. Zde se usazují a zářením alfa ozařují plicní epiel, čímž vyváří poenciální riziko pro vznik plicního karcinomu. Jednokou pro objemovou akiviu radioakivních láek je 1 Bq / m, což udává jeden průměrný rozpad za sekundu v 1 m láky, obdobně se udává měrná akivia pro 1 kg láky. Jako přípusné se u nás uvádějí hodnoy EOA (ekvivalenní objemové akiviy radonu) v ineriéru: pro sávající budovy 2 Bq / m vzduchu pro nové budovy 1 Bq / m vzduchu Obecně se udává i hodnoa podle USA normy ASHAE 1981 j. 74 Bq / m. V Č se vyskyly exrémní hodnoy až 18. Bq / m v mísnosech, zaímco průměrná hodnoa ve všech domech je asi 68 Bq / m, a ve venkovním ovzduší 7 až 12 Bq / m. Jako ochrana nových saveb před účinky radonu se používá plynoěsná fólie pod základovou deskou. Pro sávající budovy je však osvědčenou nejúčinnější ochranou řízené věrání, výhodně s čásečným -1 přelakem, s inenziou výměny,5 až 1, /h / Aerosolové mikroklima Aerosoly se v ovzduší vyskyují ve formě pevných čásic (prachů), nebo kapalných čásic (mlhy). Pevné aerosoly jsou původu organického, anorganického, popř. smíšeného, s elekrickým nábojem kladným či záporným, s velikosí,1 až 1 mikromerů. Velikos zároveň limiuje rychlos jejich graviačního usazování v ovzduší v rozsahu dnů až 4 sec. Ve venkovním ovzduší velkoměs se spad prachu 2 pohybuje v hodnoách až 11 / km / rok, při běžné koncenraci 1 až mg / m. V čisém horském prosředí se vyskyují koncenrace od,5 do,5 mg / m, ale v ineriérech škol dosahují yo koncenrace prachu až 1 mg / m. Domovní prach, zvlášě čásice pod 1 mikromer, jsou hlavní příčinou posižení asmaem. Jako přípusná hodnoa v běžných budovách se uvádí koncenrace inerních pevných aerosolů 1 mg / m. Pro speciální pracovišě pak řádově nižší hodnoy, zajišťované vysoce účinnou vícesupňovou filrací, nebo ionisací vzduchu Odérové mikroklima Obecně jsou odéry plynné složky ovzduší, vnímané jako vůně nebo zápachy, produkované člověkem nebo jeho činnosí. Mimo běžné odéry (kouření, příprava jídel) se v ineriéru dnes vyskyují i syreny, formaldehydy a odpary z náěrů, edy láky dříve neznámé. Z venkovního ovzduší do budov infilruje především CO2 a mnoho dalších odérů. Ve vniřním prosředí vzniká při pobyu lidí hlavně CO 2 (až 18 l / hod / os) a ělesné pachy anropooxiny, keré jsou obecně indikáorem kvaliy vniřního vzduchu. Jako krieriální a exakně měřielná hodnoa se všeobecně udává koncenrace,1 % CO 2, pro odsranění pociu vydýchaného vzduchu z produkce TAB. 1: DOPOUČENÉ PAAMETY VNITŘNÍHO POSTŘEDÍ v opném období v lením období opimální přípusné opimální přípusné výsledná eploa i ( C) 2,8 ±, ±,5 22, 28, eploa podlahy p ( C) min. 24, min. 17,5 min. 24, min. 17,5 relaivní vlhkos r hi (%) rychlos proudění vzduchu w (m/s) max.,15 max.,2 max.,15 až 1,

3 ělesných odérů pak,7 % CO 2, přičemž i podle sandardu ASHAE se připouší 2 % nespokojených respondenů s kvaliou inerního ovzduší. Zásadním způsobem lze kvaliu odérového mikroklimau v budovách ovlivni pouze dosaečným přívodem čersvého vzduchu. Základní a ve svěě uznávaná hodnoa inenziy věrání se udává 25 m / hod čersvého venkovního vzduchu na jednu osobu pro odvedení běžných ělesných odérů. Tao hodnoa plaí obecně pro školní učebny i obyné mísnosi. Pro jídelny a kanceláře se zvyšuje až na 6 m / hod / os (ASHAE ). Množsví čersvého vzduchu lze redukova při věším volném prosoru připadajícím na jednu osobu. V provozovnách je nuno zajisi množsví čersvého vzduchu podle druhu vykonávané práce od m / hod / os pro velmi lehkou práci, až po 6 m / hod / os pro velmi ěžkou práci Toxické mikroklima Je vyvářeno oxickými plyny s paologickými účinky. Charakerisickými jsou zejména oxidy síry (SO x), oxidy dusíku (NO x), oxid uhelnaý (CO), ozón (O ), smog, formaldehyd ad. V ineriéru budov je zdravoně nejzávažnějším plynem CO, vznikající hlavně nedokonalým spalováním fosilních paliv při nevyhovujícím přívodu vzduchu nebo španém odahu, únikem svíiplynu a kouřením. Při dlouhodobé expozici může dojí až k chronické oravě s poruchami paměi a psychiky. Obdobně vzniká ve španě nebo cirkulačně věraných kuchyních s neodvěranými plynovými sporáky koncenrace oxidu dusíku NOx až 5 mikrogramů / m, zaímco v jiných mísnosech max. 2 mikrogramů / m. Oxid dusičiý má přiom prokazaelně karcinogenní účinky. Formaldehyd způsobuje ve vyšších koncenracích dráždění očí a sliznic, současně je i alergenem a poenciálním karcinogenem. Zarážející je skuečnos, že i po 15 leech ješě převyšují koncenrace formaldehydu v objekech ypu OKAL několikanásobně přípusné liminí hodnoy NPK-P, j.,5 mg / m. Ekonomicky i echnicky nejpřijaelnějším řešením pro odsranění oxických plynů zůsává sále věrání, případně obížná filrace akivním uhlím, nebo ionisace vzduchu.. SYSTÉMY VĚTÁNÍ BUDOV Zcela obecně se dělí věrací sysémy u budov byových, občanských i průmyslových na:.1. sysémy přirozeného věrání.2. sysémy nuceného věrání.. sysémy kombinovaného věrání.1. Sysémy přirozeného věrání Již od sarověku byly empiricky a úspěšně využívány lakové rozdíly způsobené jednak graviačním vzlakem (j. v zimě rozdílem hmonosi vniřního eplého a vnějšího chladného vzduchu) a dynamickým (náporovým) účinkem věru na fasádních a sřešních plochách budovy. Graviační věrání působí vždy již při minimálním rozdílu eplo vniřního a vnějšího vzduchu (pokud není překonáno náporem věru) a lze je vhodně využí prakicky v celé délce opného období. Klasické využií ohoo principu předsavují svělíkové šachy uvniř sarých činžovních domů, kdy do obyných mísnosí byl z uliční fasády sparami oken nasáván (ehdy ješě) čersvý a čisý venkovní vzduch a procházel celým prosorem byu až k WC, kde byl odsáván do rozměrné svělíkové šachy vyápěné prosupem epla přes zdi okolních byů. Sysém selhával až v lením období při inverzi, kdy sěny šache byly chladnější než okolí, vzduch v šachě se ochlazoval a proudil směrem dolů. Podsaně v omezenější formě působí graviační vzlak i po výšce oken v podlaží, kdy přibližně horní polovinou okenních spar je vniřní eplejší vzduch z mísnosi odváděn, spodní čásí oken naopak je čersvý vzduch přiváděn v závislosi na ěsnosi spar. U novodobých výškových budov (např. již 6-podlažních) dochází k nepříjemnému úkazu, kdy cenrální oevřené schodišě, nebo neuěsněné výahové a insalační chodbové šachy vyváří vniřní komín. Teno komín odsává vzduch přes dveřní spáry spodních byů a naopak lačí vzduch do horních byů. Výsledkem je značné infilrační prochlazování byů v nejnižších podlažích a hygienicky zcela nevhodné věrání horních byů odpadním vzduchem ze schodišě. V řadě průzkumů se povrdila vyšší nemocnos obyvael právě v ěcho nejvyšších podlažích. Řešením je samozřejmě dokonalé uěsnění spar dveří z byů na schodišě. Graviační věrání v lením období věšinou selhává při opačných gradienech eplo vniřního a vnějšího vzduchu, kdy oevírání a zvlášě vyklápění oken na osluněných fasádách siuaci ješě zhorší, neboť vrsva horkého vzduchu proudící ěsně podél fasády vzhůrusedosávápřímodobyů. U výrobních halových objeků dochází v opném období k inenzivnímu rozvrsvení eplo u podlahy a pod sřechou haly, kdy rozdíly činí běžně 8 až 12 C (v závislosi na výšce, charakeru výrobní echnologie, a způsobu vyápění). Tím se vyváří lakový spád po výšce haly. Sparami a ovory svělíků je odváděn nejeplejší vzduch z haly (běžně i 5 C) a naopak neěsněnými sparami vra a oken se do pracovní zóny přivádí sudený vzduch, působící nepříznivě průvanem u podlahy ve fyziologicky cilivé oblasi koníků. Při oevření vra pak dochází k neúnosnému nárazovému prochlazení haly v délce až několika desíek merů. Vůči prakicky usálenému účinku eplo na věrání, je působení věru v našem podnebném pásmu zcela nahodilé jak čenosí, ak směrem. Účinky změny pohybové energie věru do lakového náporu na fasádu, nebo sřechu budovy se vyjadřují zv. lakovým součinielem. Pro návěrnou sranu budov běžných varů lze uvažova hodnoou An =,6 (přelak), pro závěrnou sranu Az = -, (vyjadřuje podlak). Obdobně u sřešních ploch rozlehlých hal lze při návrhu věracích svělíků uvažova se součinielem As = -, výhodně podporující odvěrání i v lením období, kdy graviační (aerační) sysémy zcela selhávají. U obyných budov je proo výhodné orienova byy s rohovou, nebo lépe obousrannou dispozicí, kerá zajišťuje zv. příčné náporové věrání součovým účinkem věru. V našich podmínkách omu vyhoví nejlépe orienace fasád východ západ. Pro výpoče přirozeného věrání je nuno vždy vycháze ze saisicky zjišěných hodno čenosi výskyu eplo a rychlosi věru v průběhu uvažovaného období. Pro lení a přechodné období přiom nelze uvažova v našem podnebném pásmu s vyšší časovou účinnosí náporového věrání než 5 %.

4 .2. Sysémy nuceného věrání Zajišťují nucený přívod a současně nucený odvod vzduchu z vniřních prosor budov, pomocí mechanických srojních zařízení, nejčasěji veniláorů. Podle použií rozeznáváme nucené věrání nízkolaké, keré se rozděluje na celkové (podlakové, rovnolaké, přelakové), oblasní, mísní a havarijní. Dále věrání vysokolaké, používané pro vysoké rychlosi proudění, hlavně pro klimaizaci. Věrání u všech budov obyných, průmyslových i občanských se používá převážně v rovnolakém sysému při vyrovnané bilanci množsví přiváděného a odváděného vzduchu. Nespornými výhodami ěcho vzduchoechnických sysémů nuceného věrání vůči přirozenému jsou: a) Ideální možnos zpěného získávání epla z odváděného vzduchu pro předehřev vzduchu přiváděného. Náklady na věrání předsavují časo nejvyšší provozní položku, při sále se zvyšujících cenách epelné energie. Časo lze insalací rekuperace odpadního epla zcela vylouči nunos dalšího dohřevu přiváděného vzduchu, neboť se zároveň využívá i veškerých eploních zisků v budovách z meabolismu osob, osvělení, echnologie, apod. Účinnos rekuperace běžně dosahuje 6 až 8 %. Tyo sysémy se plně osvědčily při věrání rodinných domů, škol, bazénů, plynových koelen, ad. b) Dokonalá filrace přiváděného, případně cirkulačního vzduchu na speciálních kaninových nebo i elekrosaických filrech, zachycujících mikročásice velikosi 1 až mikronu s účinnosí 95 až 99 %. c) Snadná auomaická regulace výkonu podle momenálních požadavků (např. podle poču osob v prosoru) na základě vyhodnocení údajů čidel vlhkosi, čidel odérů, CO2 nebo senzorů pohybu osob. Tím je dána možnos úplné hermeizace oken v budově, čímž se zcela vyloučí nežádoucí infilrace prachu a výrazně se sníží přenos hluku z ulic do vniřního prosředí budov (zvlášť významné u škol, u frekvenovaných ulic a pod.). d) Zaručená funkce sysému i při nepříznivých lakových podmínkách v budově (např. při lení inverzi). e) Možnos kombinace věracího sysému budov s rekuperací epla a eplovzdušného sysému vyápění (případně cirkulačního solárního přes prosklenné pasívní zákryy, zimní zahrady, skleníky ap.). f) Možnos insalace výměníků pro chlazení, případně vlhčení přiváděného vzduchu. Dříve byly převážně používány cenrální vzduchoechnické sesavné jednoky pro přívod a odvod vzduchu do celé budovy. Tao koncepce vyžadovala velmi dlouhé a náročné rozvody po budově s rozlehlými srojovnami a s problemaickým zaregulováním výúsek. Celé VZT zařízení obsluhovalo i několik rozdílných sekcí budovy s odlišným časovým využiím, a bylo ak zcela neekonomicky provozováno. Moderní sysémy dnes preferují spíše dislokované věrací sysémy, celkového rovnolakého věrání, keré přináší řadu výhod: a) Ekonomický provoz a regulace vzduchoechniky pouze pro jednu funkční zónu objeků (obdobně u halových objeků věrání pouze uceleného pracovišě sysémem násřešních, nebo násěnných věracích jednoek s rekuperací epla). b) Dislokované jednoky lze siuova do pomocných prosor, např. v podsropním uspořádání, bez jakýchkoli nároků na prosorově drahé srojovny (např. komforní vzduchoechnický sysém DUPLEX, sandardně i s rekuperací epla) c) Podsaně úspornější dimensování porubních rozvodů, s jednoduchým zaregulováním sysému. Podlakové nucené věrání, charakerizované nižším výkonem přívodních veniláorů vůči odsávacím, se používá hlavně při požadavku na lokalizaci škodlivin (např. u kuchyní, kdy posačí pouze 5 % podlak, umožňující i efekivní použií rekuperačních výměníků epla, dále v nebezpečných provozech, ad.). Přelakové věrání se používá naopak u hygienicky nejnáročnějších prosředí (zv. čisých provozů ) a am, kde je požadováno serilní ovzduší, zajišťované speciální filrací přiváděného vzduchu. Oblasní věrání je speciálním případem věrání v průmyslové hale, kdy oblas pohybu člověka (zv. homosfera) je oddělena od oblasi škodlivin (zv. noxosféry) zásěnami od sropu až do nezbyně manipulační, nebo podchodné výšky. Při dosažení ochranné rychlosi proudění pod zásěnou,2 až,5 m / s se vylučuje konaminace přívodního vzduchu škodlivinami z výrobní echnologie. Mísní věrání se používá především pro lokalizované odsávání od zdrojů škodlivin (digesoře u kuchyní a laboraoří, šěrbinové odsávací zákryy u galvanických lázní), dále pro vzduchové clony a oasy. Havarijní věrání je předepsáno bezpečnosními předpisy pro rychlé odvedení škodlivin z budovy (např. u velkých plynových koelen)... Sysémy kombinovaného věrání V byové a občanské výsavbě se používají především v kombinaci nuceného odahu s přirozeným přívodem vzduchu okny a dveřmi (např. odsávání sociálních zařízení s přívodem z předsíní a chodeb, mísní odsávání v kuchyních apod.). Poměrně jednoduchý sysém odsávání běžně používaný pro malé výkony však způsobuje poíže u věších výkonů, například při odsávání v kuchyních. Zde oiž dochází k nasávání buď silně znečišěného eplého vzduchu do digesoří z přilehlých nečisých prosor, dokonce i z WC, nebo sudeného nefilrovaného vzduchu z oken. Oba případy způsobují u personálu silný poci diskomforu a odsávací zařízení obsluha vypíná. V průmyslu se pro věrání a současně vyápění používá naopak sysém cenrálního přívodu eplého filrovaného vzduchu a graviační odvod sřešními venilačními ovory nebo aeračními svělíky do amosféry. Při nuně vysoké eploě přiváděného vzduchu do pracovní oblasi (z hygienických hledisek) dochází k sacionárnímu rozvrsvení eplo a k odahu nejeplejšího vzduchu bez využií. Oba sysémy kombinovaného věrání pro věší výkony mají společnou zásadní nevýhodu - není zde možnos insalace zařízení pro zpěné získávání epla, keré by v současné energeicky vypjaé době mělo bý již samozřejmosí prakicky u všech moderních vzduchoechnických sysémů. Je přiom na první pohled paradoxní, že při revizi původních projeků vzduchoechniky s kombinovaným přelakovým věráním dochází při redesignu na rovnolaké sysémy s rekuperací k podsaným provozním úsporám a ke snížení původních pořizovacích nákladů i nároků na prosor.

5 4. EKUPEACE ODPADNÍHO TEPLA A CHLADU PŘI VĚTÁNÍ BUDOV 4.1. Deskové výměníky epla Deskové výměníky epla vyrábí společnos ATEA s.r.o. progresivní echnologií enkosěnných desek z plasické hmoy hps (houževnaého polysyrénu). Díky vynikajícím vlasnosem hps při jejich váření lze dosáhnou opimálních hydraulických charakerisik pro návrh různých ypů i koncepcí výměníků pro speciální provozní požadavky. Hlavním požadavkem je buď minimalizace lakových zrá (např. pro silně znečišěné prosředí) nebo exrémní zvýšení účinnosi (pro sysémy věrání bez dalších nároků na dohřev vzduchu proiproudé uspořádání). Speciálním požadavkem je asymerické provedení šikmých výměníků (určené pro rekuperační digesoře DiNE pro graviační odok kondenzáu). Všechny ypy výměníků firmy ATEA jsou průběžně laboraorně zkoušeny a esovány, s hlavním cílem dosáhnou opimálního poměru mezi jejich základními charakerisikami, j. základní epelnou účinnosí rekuperace a lakovou zráou Vlasnosi rekuperačních výměníků hps Firma ATEA vyrábí dva základní ypy rekuperačních výměníků epla: s křížovým uspořádáním desek (ve varu čverce) K s proiproudým uspořádáním (var šesiúhelníka) S V obou případech dochází ke sdílení epla vzduchovým obékáním eplosměnných ploch desek s různým supněm urbulizace proudění v hydraulicky varovaných kanálcích. Teplo prosupuje přes loušťku desek k druhému povrchu, kde se obdobně předává s účinnosí až 9 %. ŘEZ DESKOVÝM VÝMĚNÍKEM a) křížový Na rozdíl od enalpických výměníků jsou desky hps paroěsné a nedochází při rekuperaci k zpěnému přenosu vlhkosi. Proo lze výměníky hps výhodně použí i pro odvěrávání vlhkosi z kuchyní, bazenů, při vysoušení, ad. Přesože základním maeriálem desek je umělá hmoa (hps) s velmi nízkým součinielem epelné vodivosi ( =,16 W / m / K), není prakicky snížena účinnos rekuperace vůči běžně používaným kovovým maeriálům. Při sandardní loušťce desek pouze,2 mm je zvýšení epelného odporu minimální (řádově v několika procenech) a je plně kompensováno nižším povrchovým znečišěním hps desek s několikanásobně nižším součinielem drsnosi povrchu oproi například hliníkovým plechům. ekuperační výměníky se vyrábějí ve dvou základních provedeních. V základním provedením (yp F) jsou výměníky opimalizovány z hlediska jejich lakové zráy. Jsou vyráběny bez urbulizačních prolisů a jsou vhodné pro vyšší výkony vzduchu. V provedení se zvýšenou účinnosí (yp G) jsou jednolivé desky vybaveny diagonálně příčnými urbulizačními prolisy. Účinnos rekuperace ěcho výměníků je cca o 1 % vyšší než účinnos výměníků bez prolisů. Výměníky ypu G mají ovšem vyšší lakovou zráu, jsou proo vhodné pro menší průoky vzduchu. Vzájemná vzdálenos jednolivých desek je vymezena výškou kanálků (5 až 7,5 mm), vzájemná sabilia a uhos bloků je zajišěna bodovým lepením v celé ploše a spojiým slepením okrajů po obvodě. Nároží bloků jsou vymelena a překrya rohovou nerez lišou. Tím se dosáhne hermeické ěsnosi mezi oběma sekory vzdušin a nemůže docháze k zkraování Tepelná odolnos Tepelná odolnos rekuperačních výměníků hps je zaručena v rozmezí eplo -25 C až +8 C Proipožární odolnos Proipožární odolnos je zajišěna reardéry hoření přímo v granuláu hps a odpovídá normě UL Tlaková odolnos Přípusný lakový rozdíl mezi oběma vzdušninami rekuperačních výměníků všech ypů je 6 Pa, při běžných eploách v rozsahu -1 C až + C. b) proiproudý Korozní odolnos a bezpečnos Korozní odolnos houževnaého polysyrenu s reardéry hoření (hps-) umožňuje univerzální použií výměníků v oblasech ph v rozsahu,5 až 11,, například v mokrých prosředích (bazény s chlórem), chemicky agresivních prosředích (galvanizovny viz abulka chemických odolnosí). Zásadně výměníky nelze použí do prosředí s obsahem aromaických uhlovodíků (oluen, xylen, ad.) a do prosředí s nebezpečím výbuchu.

6 Odolnos proi znečišění ekuperační výměníky hps s kanálky hydraulického průřezu 15 x 7,5 mm až 2 x 5 mm zaručují rvalou funkci i při vysokém provozním znečišění ovzduší. Při alespoň základní filraci vzduchu G1 prakicky nemůže nikdy dojí k zráě průchodnosi kanálků. Dalším fakorem ovlivňujícím znečišění je velmi nízká ekvivalenní drsnos povrchu desek hps dosahující hodno e =,5 mm, na rozdíl od kovových povrchů s hodnoou e =,4 mm. Ve věšině případů se však doporučuje již z hygienických důvodů předřadi před výměníky filry ve řídě alespoň G4, čímž se znečišění prachem nad 1 mikromer zcela eliminuje Kondenzace Ke kondenzaci par z odváděného odpadního vlhkého vzduchu dochází při jeho ochlazení uvniř deskového rekuperačního výměníku hps pod eplou rosného bodu, na mezi nasycení par. Kondenzá se voří na sěnách jednolivých desek, odkud graviačně séká buď ze svislých ploch ke spodnímu rohu výměníku a do sběrné vany nebo z vodorovných ploch desek (s vlnami kanálků vždy nahoru!), posupně v celé šířce přes jednolivé vrsvy až k spodnímu odvodňovacímu žlábku. Při vodorovném osazení desek výměníků hps je nuno vždy zajisi alespoň 2 % minimální spád směrem k výsupu odpadního vzduchu i2 ve směru proudění. Pro exrémně vlhká prosředí, například u kuchyňských rekuperačních digesoří, se výměníky hps dodávají ve speciálním kosoúhlém varu pro lepší odvod kondenzáu. Při kondenzaci se zvyšuje základní účinnos rekuperace až o 15 % podle relaivní vlhkosi odpadního vzduchu v důsledku zvýšení epelného oku při uvolnění skupenského epla viz graf v čási rekuperační výměníky. Elimináory kapek zařazované za výměník z důvodu separace vodních kapek unášených v proudu vzduchu je nuné insalova pouze při překročení rychlosi proudění vzduchu w = 2,8 m /s ozdílné průoky vzduchu Při rozdílném množsví odpadního a přiváděného vzduchu se mění základní účinnos rekuperace v závislosi na poměru V / V (viz graf). i Údržba a čišění V běžném provozu (s předřazenými filry) není nuné výměníky hps prakicky vůbec čisi, v nejnunějším případě posačí čelní plochy kanálku vysá vysavačem nebo opláchnou vodou. V exrémních podmínkách znečisěného vzduchu (odsávání prachu od srojů, svařovny bez filrace, rekuperační digesoře kuchyní, masné prachy a aerosoly) je nuné rekuperační výměníky vyjmou a promý horkou vodou s deergenem (eploy do max. 7 C). Všechny jednoky DUPLEX a kuchyňské digesoře DiNE jsou sandardně vybaveny vodícími lyžinami pro snadné vysunuí rekuperačních výměníků hps Proimrazová ochrana Při vysokém supni účinnosi rekuperace u rekuperačních výměníků hps dochází při vyšší relaivní vlhkosi odpadního vzduchu k posupnému zamrzání vořícího se kondenzáu směrem od rohového sekoru i e. e 2 1 Jako sandardní a ekonomické řešení proimrazové ochrany výměníků hps používá firma ATEA mikroprocesorem řízené snížení množsví přiváděného mrazivého vzduchu e1 regulací oáček veniláoru po dobu nezbyně nunou k odmrazení eplým odpadním vzduchem. Touo proimrazovou ochranou jsou vybaveny všechny jednoky DUPLEX s vesavěným digiálním regulačním modulem MD i kuchyňské digesoře ypu DiNE s rozvodnicí G Ekonomie rekuperačních sysémů ozhodující fakory pro ekonomii rekuperace jsou: epelná účinnos rekuperace výše pořizovacích nákladů doba využií sysému úspory invesičních nákladů na jinak nuné zvýšení výkonů zdrojů epla enalpie odsávaného vzduchu (eploa, vlhkos) provozní vícenáklady na sysém s rekuperací epla vůči běžným věracím sysémům roční amorizace, návranos invesičních prosředků cena epelné a elekrické energie Základní účinnos rekuperace η (bez přenosu vlhkosi) e2 -e1 η (%) - i1 Příklad výpoču Zadání: Pro resaurační provoz pro obsazení lidí (kuřáků) navrhnou věrání s rekuperací. Zadané údaje: Celkové vniřní zdroje v resauraci: Q P, S, L=Q P+Q S+Q L=4,85kW kde: Q P.. epelná produkce (meabolismus) od lidí á 1 W / os = kw Q S.. solární záěž ransmisí okny (neuvažována) Q L.. epelná produkce insalovaného osvělení a osaních epelných zdrojů (chladící agregáy, hrací auomay, ad.) = 1,85 kw η.. = 6 % - základní účinnos rekuperace (bez korekcí) ρ.. objemová hmonos vzduchu = 1,2 kg/m c.. specifické eplo vzduchu = 1,1 kj/kg/ C io.. = +2 C eploa v mísnosi e.. = +5 C venkovní eploa Výpoče: Pořebné množsví věracího vzduchu: V e= V i= x 6 m /h/os = 18 m /h =,5 m /s Pro ohřev vzduchu od vniřních zdrojů plaí: Q=VxρxcxΔ[kW] odkud zvýšení eploy od vniřních zdrojů činí: Δ = Q/(V x ρ x c) = 4,85/(,5 x 1,2 x 1,1) = +8 C Odhadneme eplou odsávaného vzduchu se zahrnuím epelných zisků: i1 = +25 C Poom eploa přiváděného vzduchu do mísnosi po rekuperaci: =η ( - )+ =,6(25-5)+5=+17 C e2 i1 e1 e1 e1

7 Závěr: ozdíleploδ=i1 - i2 =25-17=8 Codpovídá odhadnuému zvýšení eploy od vniřních zdrojů, není edy nuný další dohřev přiváděného vzduchu při věrání resauračního provozu (při venkovní eploě e = +5 C). Poznámka: Teno závěr plaí pouze za předpokladu indukční bezprůvanové disribuce přívodu chladnějšího vzduchu +17 C s minimální rychlosí od sropu do pobyové zóny. QS QL QP e1 =+5 C i1 =+25 C Bilanční účinnos rekuperace η (bez přenosu vlhkosi) e2 -e1 η B (%) - io io =+2 C Bilanční účinnos rekuperace zahrnuje (oproi základní účinnosi rekuperace) i epelnou produkci vniřních zdrojů a slouží pro výpočy renabiliy využií rekuperace: a) V běžných případech občanských i byových saveb činí rozdíl základní a bilanční účinnosí 15 až 25 procenních bodů: ηb= η+ (15 až 25) =~ 75 až 85 % b) V průmyslových objekech s podsaně vyšší epelnou záěží vniřních zdrojů však může dosáhnou rozdíl ěcho účinnosí i až 6 procenních bodů: ηb = η + ( až 6) =~ 9 až 12 % V praxi oo znamená, že eploa přiváděného vzduchu po rekuperaci e2 je vyšší než eploa v pracovní oblasi io a objeky lze eplovzdušně věra i vyápě bez dalších nároků na oopný sysém, pouze využiím odpadního epla. Příklad: Pro hodnoy z příkladu v kapiole činí bilanční účinnos rekuperace: B =(e2- e1)/(io - e1)=(17-5)/(2-5)=8% Bilanční účinnos je edy v omo případě o 2 % vyšší než základní účinnos rekuperace. e1 i2 =+1 C B e2 =+17 C Energeická efekivnos rekuperace a regenerace e Energeická efekivnos rekuperace epla (příp. chladu) vyjadřuje poměr mezi epelným výkonem získávaným z rekuperace a pořebným elekrickým příkonem pro pohon veniláoru (přívodního a odahového): Q e= (-) P Významově je eno poměr e analogický s opným fakorem epelné účinnosi u epelných čerpadel, kde vyjadřuje poměr mezi celkovým epelným výkonem na kondenzáoru vůči pořebnému příkonu kompresoru. U epelných čerpadel dosahuje fakor účinnosi běžně hodno 2,2 až 4, v závislosi na eploě zdrojů, ypu kompresorů, chladiva a eploě oopné sousavy. U rekuperačních a regeneračních cyklů vzduch-vzduch lze obecně charakerizova jejich energeickou efekivnos (pro účely ohřevu i chlazení) v závislosi na: množsví odváděného a přiváděného vzduchu (případně i jejich poměru) rozdílu eplo odváděného a přiváděného vzduchu účinnosi a příkonu veniláoru základní účinnosi rekuperace η pro daný rekuperační výměník lakové zráě výměníku, j. hydraulickém odporu Δp supni znečišění odpadního vzduchu a nunosi filrace vlhkosi odváděného vzduchu a rozsahu kondenzace U ekonomických sysémů zpěného získávání epla z odpadního vzduchu dosahuje maximální energeická efekivnos rekuperace hodno až e =22 (v případě výpočových hodno), v případě kondenzace se zvyšuje až na hodnoy e =28. Pro bilanční výpočy se uvažuje s průměrnou venkovní eploou: e, sř. = + až +5 C poom pro obyné budovy: Δ sř. =15až17 C a hodnoa e, sř. se pak pohybuje podle grafu průměrně v rozsahu: e =9až14, sř. ENEGETICKÁ EFEKTIVNOST energeická efekivnos e e s kondenzací V < 16 m /h V<5 m /h Δ = i - e

8 5. EKONOMICKÉ HODNOCENÍ VĚTACÍCH SYSTÉMŮ Energeicky úsporná zařízení, j. sysém zpěného získávání epla a auomaická regulace provozu, vyžadují vyšší pořizovací náklady oproi sandardním řešením. Pro zjišění, zda se invesice do úsporných opaření navráí a v jakém čase, je nuno vypočía celkové náklady (j. invesiční a provozní) v několika následujících rocích a ak sanovi dobu prosé návranosi (bez vlivu úročení). V následujících úvahách se pro zjednodušení a názornos vychází z předpokladu, že se celá invesice zajišťuje z vlasních prosředků, bez úvěru. Tím odpadají komplikované výpočy spláek a úroků z poskynuého úvěru. Dále se předpokládá shodná amorizace obou varian řešení. Pro výpoče prosé návranosi τ K,i vynaložených prosředků obecně plaí (pro P= kons.): IN + τ. P = IN + τ. P O O Z oho doba návranosi = IN - IN O τk (rok) PO - P Pro výpoče ekonomického efeku (zisku) v i-ém roce provozu plaí (pro i > τ ): Z = ( P - P ). (i - τ) (Kč) O Kde: IN O... invesiční náklady sandardního vzduchoechnického řešení IN... invesiční náklady energeicky úsporného řešení (např. zpěné získávání epla, auomaická regulace) P O... roční provozní náklady sandardního řešení P... roční provozní náklady úsporného řešení Z... zisk dosažený insalací úsporných opaření τ... doba návranosi v rocích Poznámka: Náklady na vlasní energie však nejsou časo jedinými náklady, v určiých případech jsou důležié i zv. vyvolané náklady, kdy s vyšší spořebou epla je nuno počía s výkonnějším epelným zdrojem, epelnými rozvody, věší srojovnou, koelnou a případně věším obesavěným prosorem v budově. Příklad Orienační ekonomické posouzení dvou varian vzduchoechnického sysému kuchyně: Pořizovací náklady: IN O = 28, Kč (sandardní vzduchoechnický sysém) IN = 4, Kč (sysém s rekuperací epla a auomaickou regulací podle eploy) Provozní náklady: P O = 79, Kč/rok (sandardní vzduchoechnický sysém) z oho: P V = 58, Kč/rok ohřev vzduchu P E = 14, Kč/rok pohon veniláorů P U = 7, Kč/rok údržba P = 24, Kč/rok (sysém s rekuperací epla a auomaickou regulací podle eploy) z oho: P V = 6, Kč/rok ohřev vzduchu P E = 8, Kč/rok pohon veniláorů P U = 1, Kč/rok údržba Financování je zajišěno z vlasních zdrojů invesora, při insalaci VZT nebylo nuné zvyšova výkon sávajících kolů a rozvodů. V obou varianách bylo zařízení insalováno do sávajících prosor, bez dalších savebních nároků. Výpoče je proveden za předpokladu konsanních provozních nákladů ( P = kons.) ve sledovaném období. Prosá doba návranosi rozdílu vynaložených prosředků: O τ = IN - IN = 4-28 = 12 =2,18roků K P - P Ekonomický efek (zisk) dosažený insalací provozně úspornější variany za prvních 5 roků provozu: Z = P (i - τ ) = 55 (5-2,18) = 155, Kč O K Poznámka: Při reálném nárůsu cen epelné a elekrické energie podle grafu 7.2.b bude ekonomický efek insalace provozně úspornější variany podsaně vyšší a doba návranosi se zkráí na přibližně 1,8 roku. 6. PODNIKOVÁ ZKUŠ EBNA Aerodynamická zkušební laboraoř společnosi ATEA je vybudována v souladu s evropskou normou ISO 581, pro měření průoků vzduchu v rozsahu od do 15 m /hod a lakových paramerů od do 1 5 Pa. Umožňuje přesné a operaivní měření paramerů věracích jednoek a všech dalších vzduchoechnických výrobků firmy. Naměřené informace jsou svedeny do vyhodnocovacího a archivního pracovišě. Jeho cenrem je průmyslový počíač vybavený sofwarem vyvinuým speciálně pro yo pořeby v prosředí LabVIEW. Sofware je v reálném čase schopen naměřená daa vyhodnocova, archivova a ve zvoleném rozsahu a formě prezenova. Velkou přednosí je možnos auomaického měření, kdy bez zásahu obsluhy je možné načís a zpracova veškeré informace o měřeném výrobku. Uvedením éo moderní laboraoře do provozu se výrazně zpřesnila a zkvalinila daa publikovaná společnosí ATEA s.r.o. v odborných podkladech. Projekanům a zákazníkům garanuje shodu publikovaných a reálných paramerů všech výrobků.

9 7. PŘÍLOHA GAFICKÉ ZNÁZONĚNÍ EKONOMIE 7.1 Časový průběh souhrnných nákladů (I n + P) 7.2 Energeická náročnos věrání VLIV EKUPEACE PŘI STANDADNÍCH CENÁCH ENEGIÍ v závislosi na výkonu věrání a denním provozu (pro 4,- Kč/GJ epelné energie) Výpoče je proveden pro paramery: denosupně = 75 pro 6 h / den; 5 pro 12 h / den, účinnos zpěného získávání epla 65 %, bilanční koeficien, účinnos epelných zdrojů 7 %, osazena auomaická regulace graf je proveden pro hodnoy podle příklady v čási 5 a při konsanních cenách energií roční náklady na ohřev P V (Kč/rok) z = 12 h/den z = 6 h/den VZT sysém bez rekuperace VZT sysém s rekuperací z = 12 h/den z = 6 h/den věrací výkon V (m /h) souhrnné náklady IN + Σ P(Kč) IN IN O k roky od insalace ΣP ΣP O ZISK VLIV AUTOMATICKÉ EGULACE v závislosi na výkonu věrání a denním provozu (pro,5 Kč/kWh elekrické energie) Výpoče je proveden pro paramery: paramery vzduchoechnického sysému: Δp = 55 Pa, účinnos veniláoru,55, doba provozu dní / rok, auomaická regulace snižuje výkon v 7 % provozní doby na 45 % N max PŘI OSTOUCÍCH CENÁCH ENEGIÍ graf je proveden pro shodné vsupní údaje jako předchozí graf, ale za předpokladu rvale rosoucích cen energií roční náklady na ohřev P V (Kč/rok) z = 12 h/den VZT sysém bez au. regulace z = 6 h/den s au. regulací z = 12 h/den z = 6 h/den věrací výkon V (m /h) souhrnné náklady IN + Σ P(Kč) IN IN O k ZISK roky od insalace

10 8. PŘÍLOHA KOEKCE ÚČINNOSTI EKUPEACE Korekce účinnosi rekuperace plasových rekuperačních výměníků ATEA: η=η xη xη 1 2 KOEKCE η1 eploa vniřního vzduchu i1 ( C) měrná vlhkos vniřního vzduchu x i1 (g / kg s.v.) % 4% 5% 6 % 7 % relaivní vlhkos vniřního vzduchu j i1 (%) 8 % 9% 1 % eploa venkovního vzduchu e1 ( C) g/kg i1 1 g/kg eploa vniřního vzduchu ( C) +15 C 15 g/kg +2 C 2 g/kg 1,,5 1, 1,5 2, 2,5,,5 4, poměr průoků vzduchu V i: Ve 25 g/kg +25 C měrná vlhkos vniřního vzduchu x i1 g/kg + C výpoče viz příklad +5 C +4 C 1,4 1,5 1, 1,25 1,2 1,15 1,1 1,5 korekce η 1 KOEKCE η2 1,2 výpoče viz příklad 1,1 1,,9 korekce η 2,7,5 1, 1,5 2, 2,5,,5 4, poměr průoků vzduchu V i: Ve,8 PŘÍKLAD VÝPOČ TU zadání: 1) odsávaný vzduch: množsví odsávaného vzduchu V i = 5 m h eploa odsávaného vzduchu i1 = 22 C relaivní vlhkos ods. vzduchu r.h.i. = 68 % 2) přiváděný vzduch: množsví přiváděného vzduchu V e = 2 7 m h eploa přiváděného vzduchu e1 = -2 C ) účinnos zařízení: základní účinnos podle grafu ηo = 55 % (viz kaalogový lis) -1-1 výpoče: 1) výpoče korekce η: 1 odeče z grafu η 1 = 1,12 2) výpoče korekce η2: poměr průoku vzduchu: 5 : 2 7 = 1, odeče z grafu η2 = 1,7 ) výpoče konečné účinnosi η: η = η x η x η = 55 x 1,12 x 1,7 = 65,9 % 1 2 Poznámka: pro výpočy lze s výhodou použí i specializovaný návrhový sofware firmy ATEA