Zemní kolektory na vytápění budov
Kontrolované větrání moderních budov s vysokými hodnotami tepelných odporů se stává nezbytností. Využívání tepla země je technika, která se dnes již často zužitkovává v systémech tepelných čerpadel. V systémech kontrolovaného větrání lze využít i teplo země pomocí zemních kolektorů na vytápění budov v zimních obdobích, jakož i zemní chlad pro chlazení budov ve stále větších letních vedrech.
Běžnou součástí systému je rekuperační výměna tepla,
která zajišťuje odvádění odpadního vzduchu a přivádění čerstvého vzduchu s následným dohřevem, respektive dochlazováním. Často se buduje se takzvaný zemní výměník tepla (někde se označuje jako zemní registr či zemní kolektor). Jako při každém jiném systému, tak i při zemním výměníku je nejdůležitější právě správný návrh a použití správného materiálu. Při návrhu je třeba zajistit optimální poměr mezi tlakovou ztrátou při proudění vzduchu, dále mezi hodnotou prostupu tepla, rychlostí proudícího vzduchu a investičními náklady.
Jak to funguje
Zemní kolektor nebo zemní výměník je určen pro předehřev (ať v létě chlazení) větracího vzduchu. Kolektor - systém trubek s vnitřní antibakteriální povrchovou úpravou - je uložen v hloubce asi 2 m. Využívá akumulační schopnost půdy: v hloubce asi 2 m je teplota konstantní v zimě i v létě (7 až 12 ° C). Klasický vzduchový zemní výměník přes sací box nasává venkovní vzduch do zemního tepelného výměníku vzduchu a během přechodu vzduchu dochází k výměně tepla mezi zeminou a proudícím vzduchem v potrubí. V současnosti se používají i solankové výměníky, kde výměnu tepla mezi větracím vzduchem a zeminou zajišťuje v malém výměníku "voda - vzduch" nemrznoucí kapalina, která protéká hadicí zakopanou v zemi.
Výběr materiálu
Na efektivní a spolehlivé fungování klasického zemního výměníku je třeba použít trubkový materiál se zvýšenou tepelnou vodivostí a vysokou podélnou tuhostí, například polypropylen. Materiál potrubí musí být těsný proti nasávání radonu ze země do potrubí a také by měl zamezovat tvorbě bakterií. Při návrhu celkové délky potrubí zemního výměníku je třeba počítat s rychlostí vzduchu pod 3 m / s. Dalšími parametry, které je třeba zohlednit při návrhu, jsou tepelná vodivost materiálu použitého na potrubí a množství vzduchu vycházející z požadované intenzity výměny vzduchu v objektu. Důležitým parametrem je také určení správného průměru potrubí.
Antibakteriální úprava vnitřního povrchu potrubí
Ideální je, pokud potrubí zemního výměníku umožňuje občasnou kontrolu a čištění - při letním provozu vzniká v potrubí kondenzát, může se tam usadit prach. Aby se omezilo vytváření choroboplodných zárodků, někteří výrobci nabízejí potrubí s antibakteriální úpravou povrchu. Ta brání množení bakterií přímo na stěnách potrubí. Pro výměníky, které neumožňují účinné čištění (například pro členitý tvar či větvení), je to nevyhnutelné řešení. Při solankovému výměníku nemusíme řešit problémy hygieny vzduchu, i odvod kondenzátu a ochrana proti radonu jsou jednodušší a tlaková ztráta je nižší, nicméně platíme za to daň v podobě potřeby oběhového čerpadla. Při klasickém větrání z domu odchází spolu se vzduchem i teplo, a tak se řízeným větráním s rekuperací vyřeší hned několik problémů najednou - budete mít v interiéru čerstvý vzduch, předejdete problémům s nadměrnou vlhkostí a ušetříte velké množství energie. S řízeným větráním třeba počítat již při projektování domu - jsou tu totiž třeba rozvody vzduchotechniky, které by měly být skryty například v podlahách nebo pod stropem. Čerstvý vzduch se obvykle přivádí do obytných místností, kde se lidé nejvíce zdržují, odsává se z koupelny, kuchyně, toalety ..., tedy z míst, kde se vzduch nejvíce znečišťuje.
Umístění a velikost
Svou roli u fungování zemního výměníku plní i kvalitní podloží, do kterého se potrubní rozvody uloží. Ideální jsou jíly, respektive jílovité zeminy, méně příznivé je to štěrkovité a pískové podloží.Potrubní vedení může být dle místní situace navrženo jako přímá nebo okružní trasa kolem objektu, případně formou rejstříku. Možné jsou i kombinace obou způsobů. Potřebnou délku určujeme výpočtem, pro rodinný dům je to při klasickém řešení zpravidla 30 až 60 m potrubí, při solankovému výměníku přibližně 150 m hadice, jaká se používá u tepelných čerpadel. Pokud délka potrubí přesáhne 400 m, doporučuje se rozvod rozdělit na dvě paralelní smyčky po 200 metrech. Velikost plochy zemního kolektoru na pozemku dosahuje přibližně dvoj až trojnásobnou velikost vytápěné plochy domu.
Kvalita vzduchu je nejdůležitější
Nejvyšší kvalita vzduchu ze zemního výměníku vzduchu je zaručena optimální konstrukcí celého systému. Je nutná předfiltrace nasávaného vzduchu zajištěna filtračním boxem nebo nasávací věží, aby se docílila optimální hygiena a svěžest vzduchu. Z důvodu vzniku kondenzátu v letním období je třeba vyřešit jeho odvod. Jinak totiž zkondenzovaná voda znečistí přiváděný vzduch hnilobným zápachem a větracím systémem bude pak tento zápach rozváděn po celém objektu.Ještě horším následkem může být množení bakterií, které v tomto prostředí najdou optimální životní podmínky. Při odvádění kondenzátu je třeba počítat při potrubním vedení se spádem minimálně 2% k sifonu na odvod kondenzátu, případně ke kondenzační sběrné šachtě. Problémy se shromažďující se vodou, a to v nejnižších místech potrubí, se projevují i při použití potrubí s nedostatečnou pevností. Samozřejmostí je zajištění vodotěsnosti a plynotěsnosti potrubí výměníku od jeho vstupu až po vyústění do rekuperační jednotky.
Autor: Lenka Kostková
