Princíp teplovzdušného vykurovania

Ako už názov vypovedá, pri teplovzdušnom vykurovaní sa vykuruje objekt iba teplým vzduchom. Ten ohrieva miestnosť, sám sa ochladzuje a potom sa odvádza mimo miestnosti. Vzduch má nižšiu hustotu a je aj horším nosičom tepla ako voda.

Galéria

To znamená, že aby sme vykúrili miestnosť na rovnakú teplotu, zvyčajne potrebujeme teplého vzduchu oveľa viac ako teplej vody. Preto musia mať rozvody teplovzdušného vykurovania podstatne väčšie rozmery ako pri teplovodnom vykurovaní, takže aj stavebné zásahy do objektu sú pre rozvody väčšie. Len viac teplého vzduchu však nestačí, na dosiahnutie tepelnej pohody musí byť jeho teplotný spád (rozdiel v teplotách privádzaného a odvádzaného vzduchu) vyšší ako pri vode, lebo chýba odovzdávanie tepla sálaním. To znamená, že vzduch musí byť ohriaty na vyššiu teplotu. Zároveň sa teplovzdušné kúrenie pomerne ťažko napája na tradičný centrálny zdroj na tuhé palivá. Teplovzdušné vykurovanie má, samozrejme, mnohé prínosy. Nepotrebuje klasické vykurovacie telesá, ktoré prekážajú v miestnosti, a vie veľmi rýchlo reagovať na akúkoľvek zmenu požiadaviek ohľadom svojho výkonu.

Použitie teplovzdušných systémov
U nás zatiaľ nie je teplovzdušné vykurovanie príliš rozšírené, najmä pre nedôveru k tomuto systému a vzhľadom na to, že pre tradičné stavby na báze ťažkých obvodových konštrukcií s prirodzeným vetraním je vhodnejšie klasické teplovodné vykurovanie. S rozmachom výstavby nízkoenergetických ľahkých montovaných domov môžeme predpokladať, že sa teplovzdušné vykurovanie rozšíri aj u nás, keďže pre ľahké objekty na báze dreva je veľmi vhodné. Tieto stavby majú dobré tepelnoizolačné, zato slabšie tepelnoakumulačné vlastnosti. Pri tomto druhu stavieb nie je klasické teplovodné vykurovanie príliš vhodné, lebo málo pružne reaguje na požadované zmeny. Na zvýšenie tepelnej pohody aj pri nižšej teplote sa zvyčajne v najväčšej miestnosti drevenej stavby umiestni kachľová pec alebo rozmerný kozub, ktoré v sebe dokážu teplo akumulovať a sálať ho do celého okolia. Ďalšími stavbami, kde sa teplovzdušné kúrenie s úspechom používa, sú moderné, dobre tepelne a vzduchovo utesnené budovy. Dokonalé utesnenie okien a aj celej stavby znemožňuje prirodzenú výmenu vzduchu, čo by mohlo viesť k problémom s dýchaním a vzniku plesní. Tomuto problému sa predchádza alebo vytvorením vetracích otvorov v oknách (čo však na druhej strane opäť spôsobuje tepelné straty), alebo riadeným núteným vetraním.

Rozvody teplého vzduchu v celom dome	Hypokaustová pec	Teplovzdušný kozub

A keď sa už inštaluje systém núteného vetrania, bolo by mrhaním materiálom aj miestom, keby sa inštaloval ďalší rozmerný vykurovací systém, keď sa dá vetranie s vykurovaním spojiť do jedného systému so spoločnými rozvodmi. Takéto spojenie umožní úplnú kontrolu kvality vzduchu v miestnosti zároveň so zabezpečením vykurovania. Pri modernizácii starších objektov sa ale môžu vyskytnúť problémy najmä s miestom na montáž vzduchovodov a so zaistením kvalitnej zvukovej izolácie. Spojenie vetrania a vykurovania umožňuje aj rekuperáciu tepla – získavanie tepla z už vydýchaného vzduchu a jeho odovzdávanie čistému chladnejšiemu vzduchu zvonku; tu však už hovoríme o nízkoenergetickej budove. V nej ako doplnok možno použiť aj solárnu teplovzdušnú sústavu s teplovzdušnými kolektormi. Ďalším šikovným a lacným technickým riešením, ktoré pomáha šetriť energiou, je uloženie prívodu čerstvého vzduchu pod povrchom terénu, kde sa v zimnom období predhrieva, čiže na jeho zohrievanie sa spotrebuje menej tepla. V nízkoenergetických budovách sa často používajú aj tepelné čerpadlá, ktoré umožňujú ďalšie významné šetrenie energiou.
–>

Pece a kozuby
Pece a kozuby sú najjednoduchším spôsobom teplovzdušného vykurovania, patria však k lokálnym spôsobom kúrenia, hoci rozvodmi možno teplo prenášať aj do iných miestností. Na rozdiel od ostatných teplovzdušných systémov odovzdávajú teplo aj sálaním. Najjednoduchší princíp majú kachľové pece, ktoré ohrievajú vzduch medzi oceľovou vykurovacou vložkou a plášťom z keramických kachlíc. Do miestnosti prúdi teplý vzduch mriežkami, ktoré sa zväčša dajú regulovať. Vzduch možno viesť aj do ostatných miestností pomocou vzduchových kanálov. Výhodou tohto spôsobu vykurovania je možnosť rýchleho vykúrenia miestnosti, k nevýhodám patrí nadmerné vírenie prachu a vysúšanie vzduchu. Tieto nevýhody eliminujú hypokaustové uzavreté systémy. Ide o voľne stojace ohniská na spaľovanie dreva, ktoré sú umiestnené v uzatvorenej obstavbe. Vzduch prúdi pôsobením gravitácie (alebo je vháňaný ventilátorom) do dutých stien alebo dutých podláh z keramických tvaroviek, ktoré sálaním odovzdajú teplo do miestnosti. Jedným ohniskom sa tak dajú vykurovať aj dve podlažia rodinného domu. S hypokaustovým uzavretým systémom treba rátať už pri projekcii domu, jeho dodatočné osadenie by bolo veľmi zložité. Kombináciou pece či kozuba na spaľovanie dreva a solárneho vykurovania možno vykúriť celý dom, hlavne pri použití teplovodného výmenníka.

Systémy s cirkulačnou prevádzkou (obehovým vzduchom)
Tieto vykurovacie systémy sa používajú najmä v USA, Kanade a Škandinávii, čiže tam, kde je dlhá tradícia stavania montovaných drevených domov. Ako názov vypovedá, vzduch v ňom obieha stále dookola. Hlavným prvkom systému je plynový, olejový alebo elektrický kotol. Z neho sa kovovými potrubiami v konštrukcii podlahy, pod stropom alebo v podstrešnom priestore rozvádza teplý vzduch do jednotlivých izieb, ktoré ohrieva. Potrubia musia byť vzduchotesné a dobre tepelne izolované, netreba zabúdať ani na elimináciu prípadného hluku. Z izieb sa vzduch dostáva cez mriežky, rôzne netesnosti alebo pri otvorení dverí do chodby, kde sa spätne nasáva do vykurovacieho systému. Tento vykurovací systém minimalizuje prach v miestnostiach, pretože počas každého prechodu cez kotol sa vzduch filtruje. Problémom by mohlo byť spustenie systému po dlhšom vypnutí, keď sa usadený prach v potrubiach môže rozvíriť, špecializované firmy však dokážu potrubia pred začiatkom vykurovacej sezóny dobre vyčistiť. Každý dom vykurovaný pomocou systému s obehovým vzduchom má na zabezpečenie optimálnej tepelnej pohody aj sálavý kozub alebo kozub v hlavnej miestnosti.

Konvektory sú vyhrievacie telesá, okolo ktorých prúdi vzduch hnaný ventilátorom. Teplovzdušný konvektor možno zabudovať do okenného parapetu.	Rekuperačná jednotka – výmenník tepla – pracuje len pomocou ventilátora. Z odpadového vzduchu s teplotou 20 °C pri teplote vonkajšieho vzduchu 0 °C „urobí“ vzduch s teplotou 5,2 °C, „vyženie“ ho von a dnu privedie čerstvý s teplotou 14,8 °C.

Ak sme museli použiť teplovzdušné vykurovanie s dopravou teplého vzduchu iba cez otvory v stenách, môže sa stať, že teplý vzduch sa dostane len do prvej miestnosti, kde sa ochladí.

Vhodnejšie je situovať otvory pod sebou, asi na ich výšku – dolná hrana lícuje s hornou nasledujúceho otvoru. Teplý vzduch tak pri poklese teploty samovoľne prúdi postupne aj do ďalších miestností.

Nemali by sme zabúdať na otvory, ktorými sa ochladený vzduch bude vracať do kozubovej komory. V opačnom prípade budeme musieť nechať pootvorené dvere. Teplý vzduch sa však veľmi zle šíri, keď má k dispozícii iba otvorené dvere. Jednoducho sa zhromaždí pod stropom a ďalej neputuje. Pomôcť môžu napríklad stolové ventilátory.

Kotly pre systémy s cirkulačnou prevádzkou
Teplovzdušný kotol sa líši od nám známejších kotlov používaných v teplovodných systémoch. Jeho ohrievací dielec tvorí horák a výmenník tepla medzi spalinami a ohrievaným vzduchom. Okrem ohrievacieho dielca je súčasťou kotla vždy aj ventilačná a filtračná jednotka, ako aj regulácia. Odťah spalín je vždy nútený, pretože spaliny nemajú takú vysokú teplotu, aby odchádzali prirodzene komínovým ťahom. Vďaka tomu môže mať odťahový komín pomerne úzky profil. Vyššiu účinnosť ako klasické dosahujú kondenzačné kotly, ktoré okrem tepla z horenia využívajú aj kondenzačné teplo spalín. Dá sa povedať, že teplovzdušné kondenzačné kotly dokonale využívajú tento princíp, pretože na rozdiel od teplovodných kondenzačných kotlov nevzniká problém s nízkou teplotou ohrievanej látky (teplota vzduchu je asi 50 °C). Účinnosť klasických plynových teplovzdušných jednotiek je okolo 80 %, kondenzačné teplovzdušné jednotky dosahujú ešte oveľa vyššiu účinnosť – až 96 %. Teplovzdušné agregáty sa vyrábajú na zemný plyn, propán-bután alebo ľahký vykurovací olej. V zahraničí sa používajú aj plne elektrické agregáty, u nás však momentálne nie sú ekonomicky výhodné, keďže v teplovzdušných systémoch na rozdiel od teplovodných systémov nemôžeme rátať s akumuláciou tepla v médiu počas platnosti vysokej tarify za odber elektrickej energie.

Systémy s ventilačnou prevádzkou
Tieto systémy sa používajú predovšetkým v moderných, dobre zateplených budovách. Zabezpečujú nielen ohrievanie, ale aj výmenu vzduchu. V porovnaní so systémom s obehovým vzduchom je distribučná sieť zložitejšia, pretože musí zabezpečiť nielen vykurovanie, ale aj vetranie. Cieľom je zabrániť znečisťovaniu vzduchu jednej miestnosti od vzduchu v druhej, preto sa prívody vykurovania a zároveň vetrania umiestňujú v menej namáhaných priestoroch (obytné miestnosti, chodby) a odvádzacie otvory sa umiestňujú do priestorov s vyššou produkciou znečisteného vzduchu (kuchyne, kúpeľne, WC). Pri návrhu prívodov a odvodov vzduchu treba zabezpečiť aj dostatočnú zvukovú izoláciu jednotlivých miestností. Aj keď je systém správne navrhnutý, je vhodné doplniť miesta, kde sa produkuje najviac znečistenia lokálnymi vetracími prvkami, ako sú odsávače pár v kuchyniach a podtlakové vetranie WC.
   
Zdroje tepla pre systémy s ventilačnou prevádzkou
Na ohrev teplého vzduchu v tomto systéme sa môžu používať zdroje na olej, elektrinu, zemný aj kvapalný plyn. Pri použití plynu alebo oleja je ekonomicky najvhodnejšie použiť plynový teplovzdušný agregát, napriek tomu sa zatiaľ častejšie inštaluje klasický plynový teplovodný kotol spolu s výmenníkom, v ktorom sa odovzdáva teplo z vody vzduchu v potrubí. Toto riešenie je vhodné vtedy, keď sa zároveň budova vykuruje klasickou teplovodnou sústavou alebo je potrebné ohrievať vodu v bazéne. Elektrickú energiu možno využiť dvomi spôsobmi: jedným je odporový ohrev vzduchu alebo akumulácia tepla do vody, druhým je využitie slnečnej energie prostredníctvom teplovodných kolektorov s akumuláciou tepla do vody. Teplovzdušné vykurovanie s ventilačnou prevádzkou umožňuje aj rekuperáciu, čiže spätné získavanie tepla z odvádzaného vzduchu. Na tento účel sa obyčajne používajú doskové rekuperačné výmenníky. Ich účinnosť býva okolo 80 %.

Text: Ing. arch. Jana Macinská
Kresby: autorka
Foto: archív vydavateľstva JAGA,
Zodpovedný redaktor: Vladimír CHudý