Topení a větrání v ostrovním domě.

Teorie a praxe používání rekuperační jednotky, nuceného větrání a dalších prvků nízkoenergetických domů v ostrovním domě.

Topení a větrání v nízkoenergetických domech je v poslední době předmětem mnoha diskusí. V ostrovním domě, tedy v domě bez elektrické přípojky k tomu přistupuje další rozměr - potřeba maximálně šetřit s elektřinou a spotřebovávat ji pokud možno v době, kdy svítí slunce.

Rád bych tady popsal, jak jsem navrhl topení a větrání v našem domě a popsal praktické zkušenosti s provozem a chyby, kterých jsem se při návrhu dopustil. Je potřeba si uvědomit, že projekt vznikal před devíti roky,v době, kdy o této problematice u nás nikdo nic nevěděl.

Celá stavba je navržena tak, aby pasivně získávala teplo ze slunce, pokud svítí. To je popsáno v části
"o domě".

Další pro hospodaření s teplem významnou věcí je skutečnost, že dům je postaven z masivního betonu, poměrně slušně zaizolován a ze severu a západu zahrnut zeminou, která pokrývá i střechu. Dům je tak ochráněn před krátkodobími extrémy počasí a i svým umístěním je maximálně chráněn před větrem.

To vše dává předpoklad pro dlouhodobě konstantní teplotu v domě, která se jen obtížně změní.

Protože je dům zahrnut zemí a proto důkladně zaizolován proti vodě, nemůžeme počítat s výměnou vzduchu infiltrací. V ložnicích navíc nejsou okna. Proto je nutné použít nucené větrání. Původně jsem předpokládal, že budeme dům vytápět teplým vzduchem a proto jsme zakoupili rekuperační jednotku od Atrei a vybudovali systém rozvodu vzduchu po celém domě. Vzduch jsem vedl i rastrem trubek v podlaze s výdechy u skleněné stěny. Tím jsme vybudovali podlahové teplovzdušné vytápění. Rozvod vzduchu byl původně napojen i na krb.

Naštěstí jsem si nebyl jistý fungovávím teplovzdušného systému, a tak jsem do všech místností ještě přidal topné registry.

Jako primární zdroj tepla slouží litinový kotel dakon o výkonu až 34 kW. Tento kotel je napojen přímo samotížně na akumulační nádobu o objemu 4 500 l. Toto řešení prakticky znemožňuje přetopení kotle. Vysoký výkon umožní natopit nádobu za krátkou dobu. Kotel přitom může hořet na plný výkon bez jakékoli regulace. Nádoba je beztlaková. V horní části nádoby prochází nerezový vlnovec o celkové délce 32 m, který průtočně ohřívá teplou vodu.

Voda z akumulační nádoby se přímo rozvádí do topných registrů a k rekuperační jednotce.

V praxi bylo vše jinak:

Spojení kotle a akumulační nádoby funguje skvěle. V zimě vždy jeden den zatopíme, kotel pokryje potřebu tepla pro přímé topení a ještě natopí nádobu tak, že stačí na topení druhý den.

Problém byl s větrací jednotkou, pracuje dobře, ale má takový příkon, že za den spotřebuje několik kWh proudu. Proto jsme ji začali využívat jen na periodické provětrávání ložnic a jako zdroj tepla ztratila význam.

Rozvod vzduchu z krbu se ukázal také jako nepoužitelný, protože "tichý" ventilátor vytváří dlouhodobě nesnesitelný hluk. Problém s hlukem jsem řešil i u rekuperační jednotky, ale tam stačilo do rozvodu přidat 6 m hluk tlumící trubky a nebylo nic slyšet ani v noci v ložnicích. To u krbu nešlo, protože bychom museli utlumit hluk před ventilátorem, aby nešel ke krbu, ale i za ventilátorem, protože se šířil výdechy trubek a potom dát ventilátor do hlukově izolační bedny a zajistit jeho větrání, aby neshořel. Na to nebyl prostor, ani chuť.

Krb používáme bez rozvodu vzduchu a jsme s ním velmi spokojeni, protože vytváří "teplo domova". Otevřený oheň je v interieru nezastupitelný.
Při topení se před krbem vytváří u stropu vrstva velmi teplého vzduchu. Proto chci do tohoto místa zavěsit stropní ventilátor (s daleko menším příkonem než mají potrubní ventilátory) a teplý vzduch rozmíchávat.

V průběhu roku funguje větrání a topení následovně:

V letních měsících je otevřená skleněná střecha nad átriem a většinou i skleněná stěna. Dům je přirozeně dobře provětráván. Prostorem átria odchází nejteplejší vzduch a chladnější se nasává stěnou a dveřmi u země. Nucené větrání pouštíme jen na noc periodicky každou hodinu vháníme vzduch přibližně 15 minut, ale to spíš pro náš dobrý pocit.
Teplota v domě je poměrně stálá. Tepelná kapacita masivní betonové konstrukce domu stačí na vyrovnání rozdílů teplot mezi dnem a nocí. Skleněnou stěnu jsme původně chtěli zastiňovat, ale není to třeba. Také vůbec nepoužíváme zemní registr, přestože jsem ho vybudoval.

Takto dům funguje v závislosti na počasí přibližně do října.
Potom zavřeme střechu nad átriem a i skleněná stěna v obytném prostoru zůstává většinou zavřená. Stále netopíme, protože teplo stačí dodat tepelné zisky skleněné stěny. Stále větráme ložnice periodicky v noci a pokud je dostatek proudu, tak i během dne. V tomto období již podle počasí větráme přes rekuperační výměník, ale nemá to velký význam. Teplota v domě postupně klesá z letních cca 25 stupňů na cca 21, kdy nám začne být zima a začínáme topit. Toto období trvá přibližně měsíc.

Začátek topné sezony je nepříznivé období, protože dokud je venku pěkné počasí, tak máme i v domě subjektivně pocit tepla. Ale jakmile se venku zhorší počasí, tak máme potřebu zvýšit teplotu interieru a to znamená zpočátku topit stejně jako v období největší zimy.

V této době začínáme topit i v krbu, (především protože vytváří pocit tepla a pohody), a podle potřeby natápíme vodu v akumulační nádobě tak, aby po natopení měla teplotu horní vrstvy vody cca 70 stupňů a u dna cca 50 stupňů. Ve středu výšky nádoby je voda teplá také přibližně 70 stupňů.

Vodu v akumulační nádobě ohříváme v průběhu celého roku, protože slouží i pro průtočný ohřev teplé vody a proto musí mít v horní vrstvě teplotu minimálně 50 stupňů. Mimo topnou sezonu vodu v nádobě stačí ohřívat dva trubicové vakuové kolektory. Voda v nádobě bývá v letním období teplá tak, že překoná týden nepříznivého počasí a zcela odpadá nutnost ohřívat ji kotlem.

V zimě nahřátí nádoby kotlem znamená topit přibližně 8 hodin. Voda v horní části nádoby se ohřeje velmi rychle, a protože se voda na topení i teplou vodu odebírá u hladiny, tak je odezva na zatopení téměř stejně rychlá, jako bychom akumulační nádobu neměli.

Na ohřátí 4500 l vody v nádobě z 50 ti na 70 stupňů se spotřebuje přibližně 100 kWh tepla. Podle toho máme při topení skutečný průměrný výkon kotle okolo 16 kW a protože voda v nádobě stačí na den topení, tak jsou skutečné ztráty domu okolo 5 kWh. Výpočtové ztráty domu jsou 8 kWh.

Čísla se mi zdají rozumná, protože při výpočtu jsem počítal s venkovní teplotou - 20 stupňů a navíc občas topí i krb.

Větrání v zimě v praxi také vypadá jinak než se běžně uvádí. Přesto, že je dům dobře utěsněn, tak se dovnitř v průběhu dne dostane velké množství vzduchu neřízeně. Dům tvoří vlastně jeden velký prostor o oběmu cca 600 m3. Máme tři psy a tak velmi často procházíme dveřmi ven. Dále ve dveřích do zázemí jsou malá dvířka pro kočky, které nejdou utěsnit. Do spíže jsou zavedeny dvě trubky větrání, díky nim je ve spíži zima, ale všemi těmito místy do domu vniká venkovní vzduch. Navíc při hoření krb i kotel nasává velké množství vzduchu z domu, který potom odchází komínem a musí být nahrazován čerstvým venkovním vzduchem.

Proto během dne pokud se topí, není potřeba nucené větrání. Používáme ho jen v noci na větrání ložnic a s ohledem na spotřebu proudu opět jen periodicky. Při tomto režimu je otázka, zda se vyplatí drahá rekuperace. Stejně tak ani v zimě příliš nevyužíváme zemní registr, protože vlastně slouží jen jako protimrazová ochrana výměníku v rekuperační jednotce, který je pro nás navíc zbytečný.

Ale zpátky k běhu času. V průběhu zimy vždy jeden den topíme v kotli a druhý den využíváme natopenou vodu z akumulační nádoby. Současně topíme v krbu, ale tam nám jde spíš o efekt plápolajícího ohně a proto netopíme intenzivně.

Pokud se objeví dny, kdy svítí slunce, tak je jeho topný efekt výrazný. Opět se projevuje akumulační schopnost domu, protože do radiátorů topíme jen během dne a v noci netopíme, přesto rozdíl teplot při topení a hez něho je zhruba 1,5 stupně za den. Předpokládám, že konstrukce domu má střední teplotu a mění se jen teplota povrchů a vzduchu. Pro ilustraci letos se nám stalo, že v době, kdy mrzlo psi otevřeli večer vstupní dveře, které tak zůstaly celou noc otevřené a ráno byla naměřená teplota v domě o jeden stupeň nižší oproti normálu, ale trvalo týden, než jsme konstrukci domu dotopili.

Jak se v březnu objevují slunečné dny, tak přestáváme topit. Sluníčko nahrazuje topení. Začínáme otevírat skleněnou stěnu a v dubnu otevíráme střechu nad átriem. (Letos jsme ji otevřeli teprve začátkem května). Dům nevychladne ani když jsou chladné noci, protože slunce během dne ztráty doplní a i případné zamračené dny díky akumulaci překoná.