Vzduchotechnika a klimatizace - teorie

Čím je ovlivněna intenzita přirozeného větrání

Z předchozího výkladu je jasné, že intenzitu vzduchové výměny ovlivňuje například rozdíl teplot vzduchu v hale a venku. Možná Vás také napadne, že to jak do budovy táhne je funkcí velikosti a četnosti okenních spár a trhlin v plášti. Toto má jistě velký vliv, ale krom toho přirozené větrání tlumí a nebo podporují geometrické charakteristiky a to je výška haly a velikost prostoru. Mezi zásadní faktory patří i tepelná kapacita konstrukce a vybavení haly. Vliv tepelné kapacity haly popíšu v následujícím tématu této kapitoly. Může to dále být například i vliv větru, ale vzduchovou výměnu v hale musíme zajistit i když to nefouká. Rozhodně jsem zde nevyjmenoval všechny faktory, ale jen ty všeobecné a zásadní. Je to tedy výška haly, velikost haly a kvalita konstrukce haly.

Výška haly

Vrátíme li se k příkladu jenž posuzuje tlakové poměry přirozeného větrání a uvažujeme výšku haly 6 metrů. Je jasné, že hodnoty podtlaku a přetlaku jsou poloviční než u 12-ti metrové haly. Pokud máme halu vysokou jen 3 metry bude přetlak a podtlak čtvrtinový ( ± 2 Pa) a tato hala ve většině případů ztrácí schopnost přirozené vzduchové výměny. Pokud však budeme uvažovat halu vysokou 24 metrů, je pod střešním pláštěm přetlak 16 Pa, u vrat podtlak 16 Pa.

Je mi jasné, že číselné hodnoty přetlaku a podtlaku některým z Vás nic moc neříkají, ale pokud v této hale otevřeme vrata (a vyrovnáme venkovní tlak a tlak u podlahy), máme pod stropem přetlaku 32 Pa a ten se běžně používá k rozezvučení píšťal u varhan. Vypnuté odtahové ventilátory se točí téměř na provozní otáčky a dveře takového objektu zavíráme silou 60 N.

Nízké haly ztrácejí schopnost přirozené vzduchové výměny. Vysoké haly mají problém s nárůstem infiltrace v zimním období.

Velikost haly

Vzduchová výměna je relativní veličina. Definujeme ji jako množství vzduchu, jenž přivedeme do haly za jednu hodinu a toto množství je vztažené k celkovému objemu haly. Pokud budete mít halu 10 x 10 metrů, vysokou 10 metrů, bude mít objem 1 000 m3. Jednonásobná výměna znamená, že do haly přivedu za hodinu právě 1 000 m3 čerstvého vzduchu. Výměnu 0,5 dosáhnu přivedením 500 m3 a k dvojnásobné výměně potřebuji 2 000 m3.

S velikostí haly se mění poměr plochy pláště a objemu haly. U velkých hal máme problémy s přirozenou výměnou a většinou je nutné nainstalovat vzduchotechniku.

Čerstvý vzduch se do haly dostává netěsnostmi. Kolik těchto netěsností v hale je, to nám určuje kvalita pláště. O určité konstrukci můžeme například prohlásit, že při přetlaku 5 Pa stěnou haly o ploše 10 x 10 m profoukne za hodinu 100 m3 vzduchu. Další příklad dokazuje předchozí tvrzení.

Jak se mění infiltrace s velikostí haly

V hale je konstantní podtlak 5 Pa (na velikosti nezáleží, neovlivní výpočet). Kvalita pláště stěn i střechy je stejná - plochou 10 x 10 m projde 100 m3 vzduchu/hod., plochou 1 m2 projde 1 m3 za jednu hodinu.

Hala A má rozměry 5 x 5 m - výška 5 metrů. Objem haly je 125 m3. Plocha pláště včetně střechy je 125 m2 {(5 x 5) x 5, čtyři stěny + střecha}. Poměr objemu a plochy pláště je 1 : 1. Za jednu hodinu do haly pronikne 125 m3 vzduchu (125 m2 x 1 m3). Vzduch v hale se za hodinu vymění 1-krát, to znamená že infiltrace = 1. V hale je 1 násobná výměna vzduchu.

Hala B má rozměry 10 x 10 m - výška 10 metrů. Objem haly je 1 000 m3. Plocha pláště včetně střechy je 500 m2 {(10 x 10) x 5, čtyři stěny + střecha}. Poměr objemu a plochy pláště je 1 : 0,5. Za jednu hodinu do haly pronikne 500 m3 vzduchu (500 m2 x 1 m3). Vzduch v hale se za hodinu vymění 0,5-krát, to znamená že infiltrace = 0,5. V hale je 0,5 násobná výměna vzduchu.

Hala C má rozměry 50 x 50 m - výška 10 metrů. Objem haly je 25 000 m3. Plocha pláště včetně střechy je 4 500 m2 {(50 x 10) x 4 + (50 x 50)}. Poměr objemu a plochy pláště je 1 : 0,18. Za jednu hodinu do haly pronikne 4 500 m3 vzduchu (4 500 m2 x 1 m3). Vzduch v hale se za hodinu vymění 0,18-krát, to znamená že infiltrace = 0,18. V hale je 0,18 násobná výměna vzduchu.

Hala D má rozměry 100 x 100 m - výška 20 metrů. Objem haly je 200 000 m3. Plocha pláště včetně střechy je 18 000 m2 {(100 x 20) x 4 + (100 x 100)}. Poměr objemu a plochy pláště je 1 : 0,09. Za jednu hodinu do haly pronikne 18 000 m3 vzduchu (18 000 m2 x 1 m3). Vzduch v hale se za hodinu vymění 0,09-krát, to znamená že infiltrace = 0,09. V hale je 0,09 násobná výměna vzduchu.

Kvalita konstrukce haly

Starší železobetonové konstrukce nemají s přirozeným větráním žádné problémy, naopak, ve většině případů nám dá dost práce (a stojí nás to dost peněz) v hale udržet teplý vzduch. Zde je ucpávání otvorů a výměna „drátoskla“ za polykarbonát zcela na místě. Inovace však nabízí konstrukce a materiály, jenž infiltraci budovy snižují na minimum.

Přesvědčil jsem se o tom v jedné moderní hale. Opláštění tvořil polyuretanový sendvič, jenž měl spáry lepené silikonem a byl vybaven speciálními okny, u nichž výrobce dokladoval 100% těsnost. V této hale docházelo k naprosto nevysvětlitelnému selhávání vytápěcího systému. Po určité době automatika odpojila hořák a zářič byl v poruše. Na příčinu jsem přišel náhodou a to když jsem otevíral dveře do haly a zarazila mě síla s kterou jsem je odtrhával od futra. Hořák z haly vysál tolik vzduchu, že ho vzniklý podtlak vyřadil. Hala byla skutečně tak těsná, že se do ní nedostalo ani těch potřebných 200 m3 vzduchu za hodinu. Stačilo pak na vhodném místě vyrobit v opláštění haly několik úhledných otvorů a infrazářič běhá dodnes. Jaké z toho plyne ponaučení?

V každé hale je třeba zajistit alespoň minimální vzduchovou výměnu.

Už jenom proto, aby se nám na oknech nesrážela vzdušná vlhkost. Pokud uvěříte obchodníkovi, že dokonalá těsnost je to co potřebujete a necháte si takovou halu postavit, tak jenom proto, abyste ji mohly vybavit vzduchotechnikou, která zajistí potřebný přísun čerstvého vzduchu. Investice do dokonalé těsnosti v tomto případě není podložená úsporou provozních nákladů, naopak, přirozená infiltrace, kterou musíme nahradit chodem ventilátorů by nám halu větrala zdarma. Pokud se náklady na vytápění takové „supertěsné“ haly pohybují okolo 50 tisíc Kč za rok a v hale, jenž by byla o milion korun levnější, byste protopili závratných 60 tisíc, pak je investice do těsnosti návratná za sto let. Stejně si zaměstnanci dříve či později otevřou okna a ta budou nechávat otevřená.