CS205504B1 - Aeration,air conditioning and heat recirculation system for multistoreyed buildings - Google Patents

Description

Vynález se týká integrovaného systému větrání, vytápění a ochlazováni vícepodlažních budov, s celoročním využitím energie slunečního záření dopadající na jejich obvodový plášt. V topném období systém zároveň řeší snížení tepelných ztrát prostupem obvodovými konstrukcemi budovy a při větrání, recyklací tepla.

Pro budovy s lehkým obvodovým pláštěm bez tepelná akumulace, s vyšší vnitřní zátěží z instalovaného osvětleni, teohnologle nebo koncentrace lidí, s vyášíml nároky na hygienická podmínky vzhledem k znečištění vnějšího ovzduší a při zvyšující se hladině hluku, jsou dnes navrhovány převážně pružné klimatizační systémy s nuceným oběhem centrálně upraveného vzduchu, případně decentralisované klimatizátory s místní regulací. Komfortní nízkotlaké systémy vyžaduji však rozměrná vzduchovody a při centrální recirkulaol vzduohu dochází k jeho nevhodnému směšování. Vysokotlaké systémy vyžadují oelou sít vícetrubnloh rozvodů medií s náročnou regulací, rozvodnou sít primárního vzduohu i indukčním jednotkám, s nižšími průřezy potrubí, a omezeným množstvím čerstvého vzduchu.

Všeobecně nezajistí tyto, převážně teplovzdušné, systémy hygienicky nutnou složku sálavého tepla, a tepelnou pohodu je nutno docílit nevhodně vysokou teplotou větracího a reelrkulačního vzduchu. Při jeho úpravě a filtraci dochází i k nevhodné změně ozón - iontového režimu, kdy je snížen obsah ozónu, na filtrech je zachycena většina aeroiontů a vzduoh

205 504

205 504 je zbaven přirozené svěžesti. Při vysoké citlivosti lidského organismu na kvalitu uměla upraveného vzduohu, zároveň s jeho nepříznivě konstantními teplotami, doohází v průběhu dne k pocitům únavy, fysiologioké deprese a tepelnému diskomfortu, Při umělém vlhčení vzduohu rozprášením vody ve vzduchových pračkáoh, dochází 1 k přenosu choroboplodných zárodků rozmnožujíoíoh se ve vodní nádrži, procházejíoíoh 1 filtry, pro které ohemioká desinfekce není dostatečně účinná.

Klimatizační systémy jeou všeobecně energeticky i investičně vysoce náročné, s požadavky na častou údržbu zařízeni a čistění filtrů.

Obvodové pláště víoepodlažnioh budov jsou dnes používány převážně jako sendvičové prefabrikáty na silikátové bázi a lehké pláětě na bázi metalicko - ohemioké.

Betonové panely jsou značně hmotné, s problematickou dopravou a dopadem na životní prostředí. Vlivem dotvarování, sedání a tepelného namáhání při prostorové deformaci v důsledku monolitického spojení jejich vnitřního a vnějšího pláště s různým tepelným namáháním, dále vlivem povětrnostních vlivů, vykazují tyto stěny časté závady především porušením ve spárách. Závady fyslkálního charakteru vznikají při kondenzaci difundujíoíoh par u stěn s nižším tepelným odporem a vlivem tepelných mostů spojovaoíoh žeber a výztuže. Používané hutné vnitřní povrohy stěn s vysokým koefleientem tepelné vodivosti a nízkou povrchovou teplotou, při tzv. studeném sálání, vytvářejí v topném období hygienloky nevhodné mikroklima v budově, při nutném zvýšení vnitřních teplot vzduchu. Dále zvyšují spotřebu energie pro vytápění a větrání. Vnější povrchové úpravy těžkýoh panelů řešené omítkami a nástřiky, se v znečištěné městské atmosféře neúměrně špiní, přičemž déšť znečištění jejioh hrubé struktury povrchu dále zvyšuje. Doohází k promáčení povrchů návětrných fasád z nasákavých materiálů, se zhoršením jejioh tepelně izolačních vlastností e dopadem na mikroklima budov, dále k poruohám jejich vzhledu.

Lehké obvodové stěny víoevrstvé, na metalloko - ohemioké bázi, s efektivními izolačními hmotami, jeou lehké, ale nemohou vyhovět z hlediska tepelného útlumu pro svou charakteristicky nízkou plošnou hmotnost. U neklímatizovanýeh budov pak dochází v letním období k celodenní tepelné nepohodě při oslunění místností, neboť železobetonové stropy skeletovýoh konstrukcí budov, běžně opatřené podhledy a tepelně izolačními krytinami podlah, nestačí svou omezenou tepelnou akumulací zajistit potřebnou tepelnou stabilitu místností.

Jelikož vnější pláště panelů jsou řešeny běžně s difusním odporem vyšším než vnitřní pláště, doohází při difúzi vodníoh par pláštěm z budovy ke kondenzaol, vlhnutí a znehodnocení tepelnýoh Izolací. Proto se navrhují konstrukoe s pevně uzavřeným jádrem mezi vnitřní a vnější plášť, jehož výroba je ale náročná, nevylučuje vznik deformací a netěsností při extrémním namáhání vnějšího pláště. Dochází k porušení parotěsnosti spojů panelu a kondenzaol pronlklýoh vodníoh par, nebo atmosferioké vlhkosti. Dále se navrhují konstrukoe resplračníoh panelů s nízkým difusním odporem vnitřního pláště a s odvětráním dutiny, se spodními otvory pro odtok Kondenzátu a s větraoíml otvory vrchem panelů. Při jednodušší konst205 504 rukoi a výhodném fyzikálním působení je však nebezpečí, že atmosferická voda bude silným větrem vháněna do otvorů, kde může 1 zamrzat. Používají se též vnitřní pláště s vyšším difuzním odporem, nebo parotěsnou zábranou, jejichž utěsnění je věak náročné.

U věeeh těohto panelů je velmi problematické těsnění konstrukčních a styxovacích spař neutahaných tepelnou dilataci panelů v důsledku vysokých koeficientů tepOlné roztažnosti použitých kovových materiálů. Těsnící materiály spař nevyhovují vždy po stránoe požadovaných fyzikálně mechanických vlastností, tj. pružnosti, přilnavosti a zejména trvanlivosti při atmosferické korozi a dynamiokém namáhání panelu větrem. Na vnějších vodorovných plochách lišt a rámů se usazuje prach, který je omýváním při dešti příčinou znečišťování povrchů panelů, případně i vzniku galvanické koroze. Obvodové rámy panelů vytváří často tepelné mosty s vnitřní kondenzací par a v letním období s vysokými povrchovými teplotami. Lehké obvodové pláště jsou řešeny převážně ve světlých odstínech pro snížení letní tepelné zátěže při osálání sluncem, oož se nepříznivě projeví v určitém uniformním vzhledu budov.

Okna, jako součást obvodového pláště, jsou i přes své efektivní skladby a konstrukce stále největším zdrojem tepelných ztrát budov v topném období, nebo nežádouoíoh tepelných zisků v létě. Přitom se často navrhují neúměrně plošně předimenzována, vůči požadavkům dostatečného prosvětlení interiéru* V topném období dochází k značným tepelným ztrátám jak vlastním prostupem tepla a neovladatelnou provzdušností oken otevíravýoh, tak i v důsledku hygienicky nutného zvýěení vnitřníoh teplot vzhledem k nízké povrchové teplotě vnitřního okenního skla.

Te vícepodlažních budováoh dochází navío k charakteristickému ustálenému rozvrstvení teplot po výšoe budovy ve schodišťových a výtahových šaohtáoh, tím k stacionárnímu vztlaku, a následnému proudění vzduohu infiltrací v okenních spárách. U výškových budov tento vztlak překonává dynamický tlak běžná působícího větru v převážné déloe topného období, a v nejvýššíoh podlažíoh dochází k stálé exfiltraci po oelém obvodu budovy a podstatným tepelným ztrátám. Podobně nejnižší podlaží jsou intenzívně oohlazována infiltrací vzduohu po oelém obvodu budovy. Znečištěný vzduoh z těohto podlaží, obsahujíoí 1 choroboplodné zárodky, proudí schodištěm a šachtami vzhůru a vniká do prostoru horních podlaží, kde je pravděpodobně příčinou vyěší nemocnosti jejich obyvatel. Celková výměna vzduchu přitom podstatně převyšuje hygienické požadavky.

Spárami oken se přenáší do budovy zároveň i hluk zvenčí, který ve městech stále narůstá. T letním období při oslunění způsobují okna v důsledku skleníkového efektu i celodenní přehřátí budov, které větráním, infiltrací ani otevřením oken běžně nelze snížit. Zároveň však tvoří i velmi významný pasivní energetický zdroj v přechodných a topných obdobích mírného zeměpisného pásma.

K zastínění oken ee používá buS pevnýoh slunolamů nevýhodnýoh při nižším jasu oblohy 1 z hlediska údržby, nebo spouštěcích žaluzií z lamel. Umísťují se z vnitřníoh stran oken, kde všae. tepelně zatěžájí interiér sáláním, nebo z vnější strany oken, kde fyzikálně jsou nejúčinnější, ale extrémně namáhány atmosferickými vlivy. Při umístění žaluzií mezi skly

205 504 je neodvětraný proetor dutiny zahříván a doohází k tepelnému toku do místnosti· Použití reflexních a determálníoh absorpčních zasklení pro snížení tepelné propustnosti oken vede i k nevhodnému snížení jejioh světelné propustnosti po oelý rok·

Sluneěnl energie je dnes v budovách využívána převážně principem fototermální konverze v aktivních systémeoh typu kolektor - přenosové medium - zásobník, ntzávlslýoh na konstrukoi objektu. Nejvíoe používané ploohé solární kolektory s náplní vody, opatřené selektivním povlakem, případně i reflexní vrstvou na transparentním krytu, jeou přitom vystaveny extrémním rozdílům teplot při značnýoh požadavoíoh na těsnost, trvanlivost a odolnost proti korozi. V zimním období jsou kolektory ohroženy úělnky mrazu, při použití nemrznoucích toxlokýoh směsí je nutno řeělt výměníky. Pro vytápění budov je zařízení nerentabilní při omezené životnosti, nízké účinnosti a vysokýoh pořizovacích nákladeoh, proto se někdy kombinuje e tepelným čerpadlem.

Dále Jsou používány vzduohové kolektory e různými typy absorbérů pro vytápění men&íoh objektů s krátkodobými akumulátory, případně 1 pro zemědělské účely. Cirkulaoe vzduohu v systému je zajiětěna ventilátory.

Pasivní systémy využití sluneční energie v budovách jsou dnes založeny na principu absorpoe a akumulaoe tepla v těžkýoh obvodových stěnáoh budovy, případně i s předsazeným průsvitným krytem, nebo s venkovními žaluziemi. Tyto systémy výhodně řeží přirozené klimatizování budov pomooí tepelně teohniokýoh vlastností klasických stavebníoh hmot, kdy masivní tepelně akumulační stěna přímo absorbuje sluneční energii a přitom plní funkoi tepelně Izolačního plážtě budovy. Akumulační stěny věak nepříznivě ovlivňují diepozioi a konstrukční řeěení budov a reálně jsou použitelné pouze pro nízké atyploké objekty, s vyloučením lehké prefabrikaoe. Jejioh tepelný výkon nelze praktloky regulovat a doohází 1 k přehřátí budovy při akumulaci slunečního záření.

Uvedené nedostatky jsou v podstatné míře odstraněny integrovaným systémem pro gravitační řízené větrání, klimatizování a recyklaci tepla ve vioepodlažníoh budováoh s celoročním využitím sluneční energie dopadající na obvodovou resplrační stěnu.

Systém je vyznačen tím, že vnitřní část vzduohové dutiny mezi lehkým tepelně izolačním vnitřním pláštěm a mezilehlou přepážkou, je po výěoe jednotlivýoh podlaží opatřena horizontálními otočný-ml klapkami.

Jsou známé i systémy, které vylučují přímé sluneční osálání akumulační stěny předsazením tepelně izolačního pláětě, absorbérů ve tvaru skoněnýoh lamel a průsvitného krytu, kde dutiny jsou propojeny s budovou soustavou štěrbin a klapkami. Systémy lze sloe tepelně regulovat, ale jsou příliš složité a nákladné, dále nevyužívají tepla v letním období pro ohřev vody, a ělětění vnltřníoh dutin je bez demontáže plášlů nemožné, oož zoela vylučuje použití pro vícepodlažní budovy.

Vzhledem k přenosu tepla z absorbérů do akumulační stěny pouze konvekoí ohřátého vzduohu mají tyto systémy poměrně nízkou energetickou účinnost v topném období.

20S 504

Přilehlými štěrbinami v přepážce navazuje na vnější vzduchovou dutinu mezi vnějším pláštěm a přepážkou, přičemž vnější část dutiny je spodem napojena na vzduohový kanál a v úrovni střechy vyústěna k výměníkům tepla akumulátoru nebo tepelného čerpadla systému vzduch - voda· K němu jsou současně vyústěny 1 vnitřní ventilační šachty· Vnější plášť je řešen bud jako průsvitný kryt a přepážka tvoří absorpční ploohu slunečního záření s oboustranným sdílením tepla konvekoí, nebo je přímo vnější plášť absorbárem slunečního záření, a potom přepážka z lesklá folie vytváří oboustranně reflexní plochu proti tepelnému vyzařování vnějšího nebo vnitřního pláště·

Prostory jednotlivýoh podlaží nebo prostory dutých stropů jsou na obvodovou dutinu 1 vnitřní šachty napojeny horizontálními štěrbinovými ventilačními výústkami a regulačními klapkami· Mezi zasklení oken, separované do vnitřního a vnějšího pláště, jsou vestavěny do meziokenní dutiny lamelové, spouštěcí žaluzie s nastavitelným sklonem. Ventilační šachty i obvodové dutiny jsou spodem napojeny vzduchotechnickými kanály na nasávaoí otvory ve vzrostlá parkové zeleni v okolí budovy·

Solární energie je v respirační stěně využívána působením slunečního záření na vnější nebo mezilehlý absorpční plášť, kdy doohází k jeho ohřevu v intenzitě závislé na jeho barvě, kvalitě povrchu, materiálu, intenzitě a úhlu slunečního záření a intenzitě ochlazování· Pro snížení přestupu tepla z povrchu absorpčního pláště vlastní tepelnou radiací lze jeho povrch řešit ae selektivní úpravou, s nízkou emlslvltou tepelného a vysokou absorpoí slunečního záření. Intenzita přestupu tepla z ohřátého pláště do cirkulačního vzduohu v dutině potom závisí na rozdílu teplot pláště a vzduohu, na rychlosti a charakteru proudění v mezní vrstvě, dále na emisivltě a jakosti povrchu. Účinný vztlak v dutině je úměrný výšce budovy a rozdílu hmotností solárně ohřátého a nasávaného chladnějšího venkovního vzduchu. Rychlost proudění je závislá na účinném vztlaku, charakteristice průřezu a proudění v dutině.

Řešením eystému pro klimatizování, větrání a recyklaci tepla vo vícepodlažních budovách je dosaženo oeloročníoh enorgotlokýoh úspor při větrání, oohlazování, vytápění a ohřevu teplé vody, využitím tepelné energie a gravitačního vztlaku solárně ohřátého vzduohu z dutiny respirační stěny, a energie odpadního vzduchu při řízeném větrání a vytápění.

Teplý vzduch tvoří ooloroční, ekologicky vhodný, zdroj nízkopotenclálního tepla pro efektivní velkoplošné vytápění budov tepelnými čerpadly, výhodně v kombinaci so sezónními tepelnými akumulátory. Respirační stěna zaohyouje v topném období prostupujíoí tepelný tok směrem z budovy a jeho rekuperaci do větracího vzduohu, který se tím předehřívá. V mírném zeměpisném pásmu, kde období letníoh extrémních teplot je velmi krátké, lze pro běžné budovy upustit od strojní klimatizace. Integrovaný systém zajišťuje řízené větrání jednotlivýoh podlaží systémem klapek 1 s centrálním ovládáním v závislosti na denním režimu provozu budovy, za libovolných povětrnostních podmínek. Tím je možno uvažovat 1 o snížení světlýoh výžok místností oproti dnešním požadavkům. Obvodová dutina stěny nahrazuje běžné vzduchotechnické rozvody a uvolňuje vnitřní prostory budovy. Vyloučením centrální cirkulace nedo20S 504 ohází k hygienicky nevhodnému směšování vzduohu z různých prostorů. Řešením systému pro výškové budovy se vylučuje i nežádoucí infiltrace při značném rozdílu tlaku vzduohu i tlakovým účinkem větru a nevhodné rozvrstvení teplot po výšoe budovy.

V letním a přechodném období při slunečním osálání jsou prostory větrány a chlazeny přirozeně ohladným, filtrovaným a vlhčeným vzduchem ze zkrápěné vzrostlé zeleně. Tím je zajištěna mimo stálé řízené, programované nebo i nárazové výměny vzduohu i určitá proměnnost teploty, vlhkosti, kvality a přirozeného ozón - iontového režimu vnitřního mikroklima v přímé závislosti na proměnáoh vnějších atmosferiokýoh podmínek, v průběhu dne 1 ročního období, oož fyziologicky dokonale odpovídá přirozeným potřebám člověka. Přitom proměna optimálníoh relativníoh vlhkostí vzduohu pro uvažované teploty je přípustná v poměrně širokém pásmu. Intenzita samotížného větrání stoupá v přímé závislosti na tepelné zátěži obvodovýoh stěn slunečním osáláním.

V letní ohladné nool při požadovaném ohlazení budovy se proudění obraoí v důsledku značné tepelné setrvačnosti masívních vnitřníoh konstrukcí stropů Dudovy. Vnitřní ventilační šaohtou se teplý vzduoh odvádí a respirační ochlazená stěna zajišťuje přívod ohladného vzduohu do jednotlivýoh podlaží budovy. V alternativě lze ohledný vzduoh obvodové stěny využít 1 při strojním nočním chlazení akumulátoru ohladu reversaoí ohodu tepelného čerpadla.

V topném a přeohodném období při slunečním osálání je ohřátý vzduoh od pláště a žaluzií z dutiny nasáván do jednotlivých podlaží, kde radikálně snižuje potřebu energie na vytápění, za předpokladu pohotové regulace otopného systému. Při větším tepelném zisku se proudění obraoí analogicky podle letního principu.

V topném období bez slunečního svitu, kdy tepelné ztráty běžnýoh budov prostupem všeoh obvodových konstrukcí dosahují až 55 % osikové energetické spotřeby, využívá respirační stěna jako zvláštní forma rekuperačního výměníku tohoto veškerého odpadního tepla k předehřátí větraoího vzduohu. V důsledku jeho relativně nízkýoh teplot v dutině obvodové stěny, nedochází ke kondénzaol na povrohu vnějšího pláště. V běžnýoh případeoh tak lze, včetně nutných ztrát, pokrýt potřebu tepla pro větrání, která činí běžně 35 až 50 % energetické spotřeby budovy, s omezením výměny vzduohu v nočním období.

Úplnou rekuperaoí tepla z odpadního vzduohu tepelným čerpadlem, s využitím sezónní nebo 1 noční akumulace tepla, lze vyloučit energetickou závislost budovy na dalším bivalentním tepelném zdroji. Oproti využití tepelné energie venkovního vzduohu tepelným čerpadlem se zvyšuje účinnost, vylučuje nemrzání, snižuje znečištění a korose výměníků, podstatně sa snižuje spotřeba elektrické energie pro pohon ventilátorů a omezuje se jejioh hluk.

V alternativě systému s oběhem recirkulačního vzduohu přes prostory dutin stropů se využívá statioky daných, tepelně akumulačních schopností železobetonových konstrukoí pro zvýšení tepelné stability budovy. Soustava zajišťuje temperování, nebo ohlazení i odvrácených neosluněnýoh traktů budovy, bez nutného strojního zařízení. Reoirkulační soustavu lze

205 504 výhodně kombinovat se soustavou pro větrání.

Obvodová respirační stěna vytváří v celém rozsahu velmi lehký, jednoduchý solární vzduchový kolektor jako integrální souěást obvodového pláětě budovy. Celková účinnost absorpoe slunečního záření se podstatně zvyšuje v alternativě s předsázeným průsvitným krytem, kdy ae pro větrání efektivně využívá i krátkodobých tepelných zisků při «slunění v průběhu celého roku v důsledku velmi nízké hmotnosti i tepelné setrvačnosti absorbéru.

V topném období při oalunění praouje stěnový kolektor, určený k předehřátí větracího vzduchu proudícího dutinou obvodové stěny, s vysokou účinností pro požadovanou teplotní oblast ohřevu, neboť absorbér pracuje s relativně nízkou teplotní diferencí vůči okolnímu ovzduší. Tím jsou omezeny tepelné ztráty na povrohu respirační stěny Konvekoí i tepelnou radiací oproti jiným používaným systémům. Podíl plných a průsvitných krytů lze též kombinovat v závislosti na místním podnebí a požadovaném tepelném zisku.

Respirační stěna, jako kolektor slunečního záření, vykazuje vysokou životnost bez nároků na těsnost a účinek mrazů a příznivou energetickou bilanci v přechodném i topném období mírného zeměpisného pásma.

Její vnější plný, případně i průsvitný, plášť seetává z vodorovně přeplátovaných samonosných desek vzájemně přeložených po směru stékající vody, čímž se vylučuje nebezpečí zatékání i při silném větru. Konstrukce plášťů umožní obousměrnou dilataci desek vlivem teplot nebo sedání, při snadném vyrovnání tolerancí hrubé stavby. Povrchy plášťů jsou dostatečně samočištěny pouze účinkem deště. Připevnění desek vnějších plášťů k budově lze řešit běžnými způsoby. Hloubku předsazení plášťů lze po výšce i šířce budovy libovolně měnit s ohledem na optimální charakter proudění vzduohu a architektonické členění budovy. Respirační stěny lze řešit barevně bez omezení, neboť nedochází k přeteplení budov. Prouděním vzduchu v dutině je zaručeno i dokonalé vysoušení tepelné, izolace vnitřního pláště. V běžných povětrnostních podmínkách ani nedochází ke kondenzaci par na povrohu plášťů v dutině. Vnitřní tepelně izolační plášť i mezilehlá přepážka jsou dokonale chráněny před účinky atmosferické vlhkosti, větru, extrémních teplot a slunečního záření, tím se zjednoduší jejich konstrukce, dimenzování a hlavně řešení spár. Separací plášťů se vylučuje jejich vnitřní pnutí termickými účinky a omezuje se výskyt tepelnýoh mostů. Montáž plášťů je výhodně řešena zevnitř objektu z jednotlivých podlaží, s postupem od vnějšího k vnitřnímu. Povroh vnitřního pláště vůči diatermnímu prostředí dutiny lze opatřit reflexní fólií s nízkou emisivitou, výhodně s perforací pro prostup difundujíoích par. Výrazně se tím snižuje letní tepelná zátěž vnitřního pláště infratepelným sáláním.

Vestavěné lamelové žaluzie jsou dokonale chráněny před účinky povětrnosti. Jejich čištění, včetně povrchů skel a plášťů v dutině, je řešeno zevnitř budovy otevřením vnitřních výhodně zdvojených oken. Přitom okna ve vnějším plášti jsou vždy z jednoduchého pevného prosklení.

Případně lze v systému kombinovat i běžná otevíravá zdvojená okaa vestavěná do stěny,

203 304 se vzduchotěsnými obvodovými zákryty vůči dutině. Proudící vzduch v respirační stěně tyto zákryty obtéká. Při uzavření ventilačních výústek lze v libovolném podlaží otevřít tato okna bez dopadu na funkoi systému větrání.

Úplná separace plášlů se zvětěenou tlouělkou vzduchové vrstvy, a vyloučením epár, v pevně zasklenýoh oknech ve vnějším plášti á s vnitřním antivibračním nátěrem, zvyšuje oelkovou neprůzvučnost obvodové konstrukce. Přenos zvuku mezi podlažími budovy svislými d&tinami je omezen akustiokou úpravou výústek.

Z hlediska pořizovacích nákladů a náročnosti montáže lze předpokládat respirační stěsrovnatelné s technologioí lehkých závěsových stěn.

Ha přiložených výkreseoh je na obr* 1 uveden základní funkční a konstrukční prlnolp systému při letním větrání a ochlazování budovy s využitím sluneční energie. Ha obr. 2 jsou detaily obvodové respirační steny pro letní období. V horní části s vnějším absorbérem slunečního záření a vnitřní reflexní přepážkou. Ha obr. 3 je uveden funkční prinelp systému pro topné období při větrání, vytápění a recyklaci tepla v obvodové stěně. Ha obr. 4 jsou detaily pro topné období, s analogickým uspořádáním podle obr. 2. Ha obr. 5 jo perspektivní pohled na vícepodlažní budovu s respirační stěnou. Šipky vyznačují směr proudění vzduohu v dutině při letním osálánl. Ha obr. 6 je výsek svislaého řezu A-Á vedeného okny e vestavenými žaluziemi. Ha obr. 7 je uveden základní funkční a konstrukční prlnolp systému při oirkulačním oběhu vzduohu dutinami stropů·. Vs spodní části alternativa oirkulaoe přea protilehlou stěnu budovy. Ha obr. 8 ja pohled na budovu s alternativou systému s běžnými otevíravými okny ve vnitřním plášti respirační stěny. Šipky vyznačují směr proudění vzduohu v dutině přes parapety oken. Ha obr. 9 je výsek svislého řezu B-Ú vedeného okny s vnitřními předeazenýml žaluziemi.

Integrovaný systém podle vynálezu obsahuje vnitřní lehký tepelně izolační pláži 2 s reflexním povrohem, vnější průsvitný nebo absorpční plášl J, mezilehlou reflexní nebo absorpční přepážku 6 s ventilačními horizontálními štěrbinami 19 po výšoe podlaží a otvory 20 pro vestavění mezlokenníoh žaluzií V dutině 1 mezi separovaným zasklením oken do plášlů 2 a 2 jeou vestavěné lamelové žaluzie J spouštěcí, s nastavitelným příčným sklonem, a horizontální otočné klapky £· V alternativě podle obr. 9 jsou lamelové žaluzie 17 předsazené. Prostory jednotlivých podlaží 12 nebo prostory dutin stropů a střeohy 11 jsou s dutinou 1 spojeny horizontálními štěrbinovými vyústkaml 10 s regulačními klapkami, případně přes perforované ventilační podhledy 18. Středem budovy jsou potom napojeny na ventilační šaohtu nebo prosvětlovaoí atrium 14 výústkaml 15. Hmota masívníoh stropů 9 vytváří tepelně - akumulační jádro při velkoplošném vytápění a chlazení budovy. Doplňková otopná soustava je řešena ventilátorovými konvektory 13 s napojením na rozvod topné a chladící vody. Dutina 1 je vyústěna do střešního sběrače 16 a přes klapku £ k výměníku 21 sezónního akumulátoru tepla nebo ohledu 22 nebo k výměníku tepelného čerpadla £. Dutina 1 je spodem napojena přes ovládaoí klapku 24 na přívodní vzduohový kanál 23. tepelné výměníky 25. přípádně s výtlačnými ventilátory a je vyústěna v parkové zeleni 26.

205 504

Základní funkční schéma systému letního denního větrání a chlazení ve vícepodlažní hadově je uvedeno na obr· 1, 2, 5 a 6. Přirozeně chladný, filtrovaný a vlhčený vzduoh zo skrápěné neosluněná zeleně 26. je kanálem 23. s případným dochlazením na výměníku 25. přiveden do vnitřní ventilační šachty JJ. Ochlazuje stěny, proudí vzhůru a vyústkami 15 je nasáván do jednotlivých podlaží přímo, nebo shuntovým způsobem· Odebírá tepelnou sluneční zátěž místnosti, světelných zdrojů a koncentrace lidí, a stoupá vzhůru k vyústce 10.

V extrémních podmínkách Je vzduoh c&azen na konvektorech 13 nebo i tepelně aKumulačními stropy £ a ústředním rozvodem chladná vody ze sezónního zásobníku chladu 22. výhodně z roztátého sněhu ze zimního období· Teplota chladící vody je volena tax, aby se vyloučila povrchová kondenzace par ze vzduohu. Z vyústek 10 je teplý vzduoh odsáván do vnitřní části dutiny 1, ochlazuje povrch pláště 2 včetně vnitřního zasklení a meziokenních žaluzií £.

U stropu vyššího podlaží je shuntovým způsobem vyústěn do vnější části dutiny 1 pomooí horizontální klapky £. Zde se Intenzivně ohřívá přestupem tepla z ošáleného vnějšího absorpčního pláště £, nebo absorpční přepážky 6 a působením gravitačního vztlaku proudí vzhůru· V úrovni střechy je přiveden k výměníku 21 nízkoteplotního akumulátoru tepla 22. případně k výměníku tepelného čerpadla £ pro ohřev teplá vody. Horký vzduch předává tepelnou energii a oohlazený je odveden do ovzduší. Větrací hlavice při vyústění zajišťují účin ný odtah při stálém výškovém větru. Při nedostatečném osálání a tím vztlaku se při vyšším hydrauliokém odporu výměníků zapínají odsávaoí ventilátory· Výměník 21 je výhodně řešen ze soustavy tepelných trubio jako tepelných diod, zajišťujících pouze jednosměrný přenos tepelné energie. Zeleň v okolí budovy přitom plní funkoi hygienickou, psychickou, estetickou, snižuje hladinu hluku a vytváří účinný filtr prachu* Zajistí 1 zvlhčení vzduohu, snížení teploty ovzduší a přirozenou produkci kyslíku ve vzduohu.

Funkční schéma systému při větrání a vytápění budov v topném období, s recyklací odpadního tepla a využitím slunečního záření, je uvedeno na obr· 3, 4* čerstvý vzduoh s celo roční parkové zeleně je Kanálem 23 přiveden rozvodným potrubím do vnější části obvodová dutiny 1 respirační stěny. Účinkem podtlaku v budově proudí vzhůru a shuntovým způsobem je v každém podlaží zaústěn do vnitřní části dutiny 1. Při povrchu pláště vnitřního 2, včetně zaskleni, se postupně předehřívá prostupujícím teplem z budovy, absorbuje i difundujíoí páry, při slunečním záření se navíc ohřívá přestupem tepla na obsorbčním plášti £ nebo absorpční přepážce 6 a proudí vzhůru, štěrbinami 10 je vyústěn u stropů do prostor jednotlivých podlaží, případně přes podhled 18, mimo oblast pobytu lidí. Směšuje se β cirkulujícím teplým vzduchem v podlaží, omezuje nevhodná rozvrstvení teplot v místnosti, případně je dohříván na konvektoru 13 s centrálním rozvodem otopného média. Znehodnocený teplý vzduoh při větrání včetně tepelná zátěže z osvětlení a Koncentrace lidí je z podlaží 12 odsáván vyústkami 15 do vnitřní ventilační šachty 14. Stacionárním vztlakem proudí vzhůru k výměníku tepelného čerpadla £, kde je využit s vysokou účinností jako nízkopotenoiální zdroj tepla pro ohřev nízkoteplotního otopného média. Vým&ník i čerpadlo je řešeno jako kompaktní agregát nástřešní s akustickou izolací, nebo separované. Otopná soustava budovy je řešena kombinací velkoplošných otopných ploch základního vytápění s vyšší akumulaoí do

205 504 stropní masívní konstrukce bez izolačních podhledů, s redukcí Špičkové spotřeby tepla a dimenzí soustavy, a konvektorového doplňkového vytápění s individuální regulaoi. Jako doplňkový energetický zdroj je řeSen nízkoteplotní sezónní akumulátor tepla do vody, nebo do země, s příznivým vlivem na okolní vegetaci, případné i zvýhodněný noční akumulační ohřev, V noci jsou žaluzie 2 sklopeny do oelistvé desky, čímž zvySují tepelný odpor okenní konstrukoe při snížené intenzltč větrání.

Na obr. 7 je vyznačeno funkční schéma systému s cirkulačním gravitačním, nebo nuceným oběhem vzduohu přes prostory dutin masivních stropů a střech, Při oslunění obvodové stěny systém zajistí přímý nebo akumulační ohřev hmoty stropů v topném a přechodném období, nebo přímé či akumulační letní ochlazení stropů s oohlazením cirkulačního vzduchu ve výměníku tepla, V letní noci lze ochlazovat budovu chladným vzduohem z obvodového pláětě. V horní části schématu vzduch cirkuluje vnitřní ěaohtou, ve spodní části je alternativa cirkulace přes protilehlou neosluněnou stěnu budovy.

Cirkulační vzduch je ve vnějěí dutině 1 ohříván slunečním zářením a gravitačně proudí vzhůru. V letním období je veden k výměníku 21 sezónního akumulátoru tepla 22. oohlazuje se a klesá šachtou 14. nebo protilehlou stěnou, k vyústkám 15 dutin stropů ll.Při průchodu teplou hmotou stropů absorbuje jejich tepelnou zátěž. Dále proudí vyústkami 10 do vnitřní části dutiny 1, konvekoí odvádí teplo z pláětě 2, přepážky 6 a žaluzií 2· V úrovni podlaží Je vyústěn do vnějěí části dutiny 1.

V letním období v chladné noci se stropy 11 akumulačně chladí jen prouděním vzduchu ochlazovaného v obvodové vyzářené stěně.

V topném a přechodném období je ohřátý vzduch z osálané dutiny 1 vyústěn přímo do dutin stropu 11 přes ěaohtu 14. nebo protější neosluněnou stěnu. Z masivních stropů je teplo sdíleno sáláním a konvekci při přímém ohřevu budovy nebo při krátkodobé akumulaol.

Integrovaný systém podle vynálezu je určen především pro víoepodlažní objekty s běžnými nároky na větrání a chlazení, zejména pro výškové objekty β lehkým obvodovým pláštěm. Uplatní se výhodně i pro rekonstrukce a úpravy stávajících objektů, kdy lze jednoduše předsadit nové vnější pláště včetně prosklení ke stávajícím stěnám. Vzhledem k trvanlivým povrohovým úpravám vnějěího pláště jsou náklady na opravy a údržbu později minimální. U výěkovýoh objektů lze umístit po výšce lnstalačníoh podlaží i několik tepelných výměníku, β případně využít i kinetické energie proudění horkého vzduohu v dutině osálané respirační stěny.

Vnější absorpční pláště lze navrhovat z rovnýoh nebo vlnitých plechů se selektivními povlaky, dále i keramických nebo azbestocementových desek s odolnou povrohovou úpravou apod

Transparentní kryty lze řešit ze skla nebo umělých hmot odolných dlouhodobě proti vlivům povětrnosti. Mezilehlé přepážky, nezatížené větrem a ostatními vlivy povětrnosti, lze výhodně řešit z reflexních nebo absorpčních velmi lehxých fólií, bez vlastní ohybové tuhosti.

205 504

Vnitřní pláště lze navrhovat 1 s minimálním difusním odporem, případně s perforovanou reflexní fólií v dutině.

Vnitřní ventilační šachty lze výhodně dimenzovat i pro odvod kouře při požáru, kdy v ohroženém podlaží při indikaci se automaticky otevírají vyústky do Šachty, přičemž všechny ostatní vyústky v budově se automaticky uzavřou, včetně hlavního přívodu vzduchu. Samočinně se zároveň zapínají odsávací ventilátory na střeše, V ohrožené zóně se vytváří podtlak, který účinně brání šíření kouře do dalších podlaží. Čistý vzduch je k centru požáru nasáván z přilehlých podlaží přes schodiště a výtahové šachty a zajišťuje větrání při evakuaci budovy. Ventilační šachtu lze pro nižší objekty řešit jako osvětlovací nad vnitřním atriem, v úrovni střechy překrytou světlíky.

Energetického a konstrukčního systému respirační stěny lze použít i pro šikmé osluněné střechy a stěny, kde dochází ještě k intenzivnějšímu ohřevu plášťů vhodně orientovaných k slunečnímu zenitu.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Systém větrání, klimatizování a recyklace tepla pro vícepodlažní budovy, s využitím sluneční energie, který sestává z obvodové respirační stěny, jejíž vnitřní, mezilehlý a vnější plášť vymezují dvě průběžné navzájem propojené části obvodové vzduchové dutiny, dále z tepelného čerpadla a z vnitřních ventilačních šachet, které vyústkami spojují prostory jednotlivých podlaží se vzduchovými přívodními kanály spodem budovy, vyznačený tím, že vnitřní část vzduchové dutiny (1) mezi vnitřním lehkým tepelně izolačním pláštěm (2) a mezilehlou přepážkou (6) je po výšce jednotlivých podlaží (12) opatřena příčnými horizontálními otočnými klapkami (4), a přilehlými horizontálními štěrbinami (19) v mezilehlé přepážce (6) je propojena s vnější částí vzduchové dutiny (1) ohraničenou vnějším pláštěm (3) a mezilehlou přepážkou přičemž vnější část dutiny (1) je spodem napojena na vzduohový kanál (23) a v úrovni třeu.iy vyúsťuje přes sběrač (16) k výměníku (21) akumulátoru tepla (22) a výměníku (5) tepelného čerpadla, ke kterému jsou současně vyústěny i vnitřní ventilační šachty (14), a ve vnitřním plášti (2) jsou po výšoe jednotlivých podlaží (12) osazeny horizontální ventilační vyústky (10) s regulačními klapkami.
2. 2. Systém podle bodu 1, vyznačený tím, že ve vzduchové dutině (1) mezi prosklením oken separovaným do plášťů (2, 3) jsou v rovině mezilehlé přepážky (6) vestavěny lamelové spouštěcí a sklápěcí žaluzie (7).
3. 3« Systém podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že vnější neprůsvitný plášť (3) je vytvořen jako absorbér slunečního záření a mezilehlá přepážka (6) je opatřena oboustranně reflexním povrchem.

   205 504
4. 4. Systém podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že vnšjSÍ plážt (3) je průsvitný a mezilehlá přepážka (6) je z vnější strany vytvořena jako absorpční pro sluneční záření.
5. 5. Systém podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že podhledy dutých etropú jsou perforované.
6. 6. Systém podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, že vyůstky (10} jsou zaústěny do vnitřních prostorů dutýoh stropů (11).
7. 7. Systém podle bodu 1 až 6, vyznačený tím, že prostory dutýoh stropů (11) jsou propojeny do vnitřní ventilační Saohty (14) vyústkami (15) s regulací.