Ventilační hlavice a přivzdušňovací klapky jsou důležitými prvky každého správně fungujícího kanalizačního systému. HT-Systém (PPs)® - odpadní trubky a tvarovky jsou špičkovým produktem s vysokými užitnými vlastnostmi, například teplotní odolností 100°C a chemickou odolností pH 2-12. Surovinou pro výrobu tohoto systému je polypropylen, charakteristický svou vysokou houževnatostí, dlouhodobou teplotní a chemickou stabilitou, což propůjčuje potrubí životnost až 100 let. Léty prověřeným výrobním postupem bylo dosaženo dokonale hladkého vnitřního i vnějšího povrchu trubek i tvarovek. Precizně navržený tvar hrdlového spoje umožňuje vynikající hydraulické vlastnosti potrubí, což zaručuje nízké riziko zanášení. Snadné spojování prvků systému, pomocí násuvných hrdel, těsněných elastomerovým kroužkem, urychluje (narozdíl od lepených či svařovaných systémů) jinak obtížnou montáž. HT-Systém (PPs)® navíc zaručuje okamžitou a dokonalou těsnost spojů, čímž umožňuje např. provedení tlakové zkoušky bezprostředně po ukončení montáže.
Typy ventilačních hlavic a jejich použití
Odvětrávací hlavice jsou vyrobeny z odolného PP s UV stabilizací a jejich bezešvá konstrukce typu UNIVENT zaručuje dlouhou životnost bez rizika netěsností. Přivzdušňovací klapky se používají tam, kde je vzdálenost od hlavního ventilačního potrubí větší než 3 metry. Vyrovnávají podtlak vznikající při odtoku vody, čímž brání vysátí vody ze sifonů a eliminuje se únik zápachu zpět do interiéru.
Autor se ve svém článku zabývá rotujícími větracími hlavicemi, které jsou s oblibou dodávány jako náhrada za nástřešní ventilátory pro systémy centrálního odsávání bytových jader. V tzv. komplexní bytové výstavbě, což byl název pro velkosériovou "výrobu" panelových domů, byla v Československu za socialismu stavěna převážná většina bytů. U této výstavby bylo příslušenství (koupelna, WC) standardně řešeno formou bytových jader, situovaných uprostřed domovní dispozice, čili bez oken. Řešení větracích systémů bytových jader se pak v posledních desetiletích uvedené bytové výstavby ustálilo na centrálním odsávání s nástřešními větracími (ventilátorovými) jednotkami. Kromě vlastního příslušenství bytu byly těmito ventilátory odsávány i kuchyňské digestoře. Vzhledem k tomu, že nebyl instalován žádný nucený přívod vzduchu, jednalo se vlastně o větrání celých bytů - vzduch proudí infiltrací (netěsnostmi) okny přes jednotlivé pokoje do bytového jádra, odkud je odsáván vyústkami. V poslední době bývají tyto nástřešní ventilátory často nahrazovány rotujícími větracími hlavicemi poháněnými (roztáčenými) větrem, původně určenými k provětrávání podstřešních prostorů. Důvodem bývá někdy nefunkčnost či opotřebovanost původních jednotek, někdy i jiné důvody, jako například omezení hlučnosti, nebo snahy o úsporu elektrické energie.
Tyto hlavice bývají dodavateli označovány marketingově vděčným názvem "ventilační turbíny" z anglického "ventilation turbine". V tomto názvu jsou však hned dvě chyby: jednak se nejedná o turbínu (rotační stroj převádějící energii proudící tekutiny na mechanickou energii) a jednak správný překlad slova "ventilation" je větrací. Odborný název daného prvku je "hlavice" s bližším určením "větrací". Větrací hlavice pak jsou buď bez pohyblivých částí, nebo s rotujícím oběžným kolem.
Technické parametry a měření větracích hlavic
Základní charakteristikou ventilátoru, tzn. i větrací hlavice, je závislost vytvářeného celkového (dopravního) tlaku na průtoku vzduchu. U ventilátoru nestačí udávat parametr průtok, ventilátor musí překonávat i tlakovou ztrátu, odpor, který proti průtoku klade potrubí. Pokud totiž nedává dostatečný tlak, nemůže daný průtok potrubím protlačit. Jinak řečeno, je-li v technických podkladech ventilátoru udáván pouze průtok, je tento údaj nepoužitelný, protože nemůžeme určit, zda bude schopen vyvinout tlak potřebný k překonání tlakové ztráty potrubí.
Čtěte také: Sádrokarton a větrání
Rychlost větru a účinnost hlavic
Protože odsávací schopnost hlavice pochopitelně závisí na rychlosti větru, je nutné se zabývat otázkou, jakou rychlost větru považovat za relevantní. Statistická charakteristika aritmetický průměr není pro tento účel vypovídající. Správné je použití tzv. kvantilů. Kvantil je statistická kategorie - poměrná četnost, kdy nabývá sledovaný fyzikální parametr hodnoty menší nebo rovné dané hodnotě. Jednoduše řečeno, v našem případě to znamená v kolika procentech z celkové doby (roku) je skutečná rychlost větru nižší než zadaná rychlost. Nás ale vlastně zajímá doplněk kvantilu do 100 %, čili jak často se u nás vyskytuje rychlost větru vyšší než určitá, zadaná rychlost. Z diagramu je zřejmé, že vysoké rychlosti větru jsou výjimečné. Například rychlost větru 9 m/s ("čerstvý vítr" - na vodě tvoří zpěněné hřebeny) a vyšší se během roku vyskytuje jen v méně než jednom procentu doby, tzn. řádově jen desítky hodin. S ohledem na sledování vhodnosti použití hlavic pro uvedený účel budeme pro další úvahy uvažovat dva případy - 50% četnost (splněno v polovině celkové doby) a 10% četnost rychlostí větru vyšších než uvažovaná rychlost. Je potřeba zdůraznit, že ve druhém případě je podmínka splněna jen v deseti procentech doby, jinak řečeno "budeme 9 dní čekat, než nám zařízení bude 1 den odsávat".
Funkce systému s rotující hlavicí
Impulsem pro měření rotující hlavice bylo časté použití těchto hlavic jako náhrady za nástřešní ventilátory u centrálního odsávání bytových jader panelových domů. Proto budeme nyní sledovat, jak takovýto systém funguje. Z důvodu zjednodušení si pro úvahy vybereme jeden dům, a to některý z typických panelových domů. Nejčastěji se stavěly devítipodlažní (8 pater) a třináctipodlažní (12 pater). Budeme raději uvažovat méně nepříznivý případ. Z hlediska větrání je příznivější menší počet podlaží, proto si za modelový dům vybereme osmipatrový. Výška domu je 27 m (stavební výška podlaží 3 m), odbočky jsou vlastně po celé délce svislého potrubí, nejnevýhodnější podmínky však bude mít většinou odbočka nejvzdálenější od ventilátoru (hlavice), tedy v přízemí. Odsávací zařízení bylo projektováno na průtoky odsávaného vzduchu 200 m3/h/byt, 100 m3/h připadalo na kuchyň, 100 m3/h na příslušenství. Pro 9 podlaží tak připadá na jedno zařízení 1800 m3/h. "Stoupací" - svislá potrubí byla dvě: jedno bylo pro kuchyň a druhé pro příslušenství, protože z hygienických důvodů bylo potřeba oddělit větrání kuchyně od větrání WC. Obě svislá potrubí byla na střeše zaústěna do tzv. sběrné komory, odkud byl dalším potrubím vzduch veden k ventilátorové jednotce typu NRC8. Rotující větrací hlavice bývají většinou montovány na "sběrné komory" stávajícího odsávacího zařízení. Důsledkem tohoto uspořádání je, že maximální průměr hlavice, který je možné takto připojit je 400 mm.
Nyní se podíváme, co nastane, když nástřešní ventilátor nahradíme větrací hlavicí. Neboli, budeme sledovat funkci systému stávající potrubní síť - rotující hlavice. Je známé, že množství vzduchu dopravovaného vzduchotechnickým zařízením je dáno charakteristikou potrubní sítě (závislost tlakové ztráty na průtoku) a charakteristikou ventilátoru (závislost dopravního tlaku na průtoku), který je k této potrubní síti připojen. Pracovní bod tohoto systému síť - ventilátor je na průsečíku obou charakteristik, tzn. když nastane takový průtok, že tlaková ztráta potrubní sítě je rovná dopravnímu tlaku ventilátoru. Pro naše úvahy není třeba detailně zkoumat, jak je v modelovém případu panelového domu provedeno odsávací potrubí. Vyjdeme jednoduše z původního pracovního bodu. Jmenovitý průtok zde byl, jak je uvedeno výše, 1800 m3/h. Bod na charakteristice ventilátoru NRC8 odpovídající průtoku 1800 m3/h je tím hledaným původním pracovním bodem. Když tímto bodem proložíme křivku - charakteristiku sítě, kterou je obecně parabola 2. stupně, dostaneme charakteristiku odsávacího zařízení, tak jak byla vypočtena pro původní systém.
Nový pracovní bod (body) po záměně původního ventilátoru za větrací hlavici najdeme na průsečíku zkonstruované paraboly s charakteristikou náhradního "ventilátoru", tedy větrací hlavice, respektive s řadou charakteristik pro různé rychlosti větru. Z obrázku je zřejmé, že při rychlosti větru 5 m/s stačí hlavice na odsávání pouze jednoho bytu a při 2 m/s je průtok cca polovina průtoku potřebného pro jeden byt. Protože se mnohdy "pro zvýšení výkonu" hlavice zdvojují (řadí paralelně).
Vliv teploty a tlaku
V letních podmínkách musí odsávací zařízení překonávat ještě záporný vztlak - obrácený "komínový" efekt způsobený tím, že venkovní vzduch je teplejší než vzduch uvnitř budovy. Při vnitřní teplotě v domě 25 °C, venkovní teplotě vzduchu 35 °C a uvedené výšce činí 10 Pa (přesně 9,9 Pa). Pohledem zjistíme, že při rychlosti větru 5 m/s nám není schopna hlavice překonat tento opačně působící vztlak ani ze tří čtvrtin. V důsledku toho nebude zařízení odsávat, dokonce bude docházet ke zpětnému proudění vzduchu. V zimních podmínkách nám vztlak, komínový efekt naopak pomáhá odsávat, což se jeví na první pohled jako příznivé. Pro vnitřní teplotu 20 °C a venkovní teplotu vzduchu -5°C a pro danou výšku domu činí vztlak cca 30 Pa (28,8 Pa). Jenže u našeho zařízení jsou odbočky po celé délce (výšce) potrubí. Pokud je přirozený vztlak výrazně větší než tlak vyvozovaný hlavicí, tak hlavice brání průtoku vzduchu, působí jako hydraulický odpor a v důsledku toho v horní části vzduchovodu nastane přetlak se všemi jeho negativními důsledky. V horní části domu nedochází k odsávání, ale naopak vzduch odsátý z dolních podlaží je zde vyfukován do bytů (pokud systém není opatřen spolehlivými zpětnými klapkami). To znamená, že v domě bude docházet k nežádoucímu přenášení pachů vzduchotechnikou. Abychom tomu zabránili, potřebujeme k posunutí tzv. neutrální osy (v ní není ani podtlak ani přetlak) nad horní podlaží, tzn. kdy nastane v celém vzduchovodu podtlak, cca polovinu z uvedené hodnoty vztlaku, čili 15 Pa. Takový tlak však není hlavice schopna při rychlosti větru 5 m/s vyvodit ani z poloviny. Při nižších teplotách je deficit ještě výraznější: pro venkovní teplotu -15 °C vyvine hlavice třetinu tlaku potřebného k zabránění přenosu pachů odsávacím zařízením. Navíc je všeobecně známo, že při teplotních extrémech bývá rychlost větru nižší než při "středních" venkovních teplotách.
Čtěte také: Větrací pojistka: Instalace krok za krokem
Rozložení tlaku na fasádě domu vlivem větru je komplikovaná problematika, pro naše zjednodušené úvahy můžeme uvažovat obecné přibližné hodnoty aerodynamických součinitelů pro návětrnou stranu +0,5 až +0,9, s tím že nejběžnější hodnota je +0,6. Pro závětrnou stranu pak -0,3 až -0,6, nejběžnější hodnota je -0,3. Tento součinitel vyjadřuje, jakou částí dynamického tlaku větru tlak působící na fasádu je. Z diagramu je vidět, že i při nulových průtocích dává hlavice tlak jen cca 0,45 až 0,5 hodnoty dynamického tlaku větru, což je méně, než tlak větru působící na fasádu. Z toho vyplývá, že hlavice nemůže eliminovat náhodné otevírání oken nebo i jen okenní ventilace uživateli jednotlivých bytů. Když bude v některém z bytů otevřeno či jen pootevřeno okno na návětrné straně, přetlak z fasády "vnikne" do tohoto bytu a způsobí, že se pach např. ze smažené cibulky bude z tohoto bytu šířit potrubím do ostatních bytů. Tento vliv se neodstraní vyšší rychlostí větru - hlavice při ní sice lépe odsává, ale současně vzroste hodnota tlaku větru na fasádu. Protože se odsávaný vzduch dostává do prostoru bytu netěsnostmi obvodového pláště budovy, musí odsávací zařízení překonávat tlakový rozdíl, který při tom vzniká. Není zcela zřejmé, zda se v původních projektech s tímto počítalo, nebo zda zařízení bylo navrženo jen na překonání tlakových ztrát sítě, nicméně vzhledem k tehdy běžné netěsnosti pláště budovy a dostatečně výkonnému nástřešnímu ventilátoru to není podstatné. V každém případě však utěsňování pláště (oken) vede nárůstu nároků na dopravní tlak hlavice takovým způsobem, že průtok při zavřených oknech klesá ještě výrazněji, než bylo uvedeno, u těch plastových oken, která nemají záměrně zavedenou netěsnost (trvalá mikroventilace), až prakticky k nule.
Srovnání rotujících a nepohyblivých hlavic
Abychom si udělali představu o přínosnosti rotujících větracích hlavic, provedeme jejich základní porovnání s hlavicemi bez pohyblivých částí. Nejvýznamnějším představitelem hlavic bez pohyblivých částí je hlavice CAGI (podle autorství - ústavu Centralnyj aerogidrodynamičeskij institut), která byla kdysi velmi populární a dodnes je na trhu nabízena. Její tvar je znázorněn na obr. 7. Hlavice velmi efektivně využívá účinku úplavu, podle dostupných pramenů se jedná o aerodynamicky nejlépe vyřešenou nepohyblivou hlavici. Její charakteristika je výsledkem experimentů a je uvedena v diagramu (čárkovaná čára). Charakteristika je vynesena ve zobecněných souřadnicích: na vodorovné ose je poměr rychlosti v hlavici k rychlosti větru a na svislé ose poměr celkového dopravního tlaku hlavice k dynamickému tlaku větru. V diagramu jsou v těchto zobecněných parametrech vyneseny i charakteristiky měřené rotující hlavice. Z obrázku je patrné, že pro uvažované rychlosti větru jsou v celém rozsahu průtoků parametry CAGI lepší než vlastnosti rotující hlavice, v oblasti od středních průtoků hlavicí výše jsou pak výrazně lepší.
Hlavice typu CAGI u nás též dříve vyráběla Janka Radotín, projekční podklady pro návrh této hlavice vycházejí z pracovního bodu, který je vynesen v diagramu. Jestliže pro stejný dopravní tlak (rovný 0,254 hodnoty dynamického tlaku větru) jako má tento pracovní bod, vyhodnotíme poměr průtoků měřené rotující hlavice a hlavice CAGI Janka (při stejném vstupním průměru hlavice) získáme závislost uvedenou na obr. 9.
Tabulka porovnání průtoku (orientační hodnoty)
| Rychlost větru (m/s) | Poměr průtoku měřenou hlavicí / průtok hlavicí CAGI Janka |
|---|---|
| 2 | < 0,5 |
| 5 | ~ 0,5 - 0,7 |
| 10 | ~ 0,8 - 0,9 |
Čtěte také: Instalace větracích otvorů do plastových oken
tags: #vetraci #hlavice #uod #omitku #vysvětlení