Výhody multizonové regulace

Obsah

1. ÚVOD

1.1 Proč řešit regulaci v rezidenčním sektoru

1.2 Demografický vývoj - svět se mění

1.3 Hlavní problémy při větrání s rekuperací v rodinných domech

2. ZÁKLADNÍ TYPY REGULACE VĚTRACÍCH SYSTÉMŮ S REKUPERACÍ TEPLA V RODINNÝCH DOMECH

2.1 Trvalá regulace

2.2 Dynamická regulace

3. VÝHODY MULTIZÓNOVÉ REGULACE V RD

3.1 Zadání

3.2 Výsledky simulace

4. ZÁVĚR

5. CO NABÍZÍME

1. ÚVOD

V poslední době se stále časteji setkáváme s poptávkou po dynamické řízení průtoku vzduchu do jednotlivých místností obytných budov, které jsou vybaveny centrální větrací jednotkou se zpětným ziskem tepla. Tento systém regulace je nazýván také jako multizónová regulace. 

1.1 Proč řešit regulaci v rezidenčním sektoru

Výrobci větracích jednotek se zpětným ziskem tepla se neustále snaží zlepšovat parametry jednotek. S dostupnými technologiemi a materiály je posun v účinnosti zpětného zisku tepla, vlhkosti a spotřebě ventilátorů relativně malý. Zásadní vylepšení tak v současné době může přinést spíše sofistikovanější optimalizace průtoku vzduchu do jednotlivých větví. Při návštěvě zahraničních veletrhů je jasně patrné, že si toto uvědomují i světoví výrobci větracích systémů pro obytné budovy. Česká republika se nyní řadí mezi špičku, která nabízí několik systémů dynamického řízení průtoku vzduchu do jednotlivých místností, pro rodinné domy nebo byty, které jsou vybaveny centrální větrací jednotkou se zpětným ziskem tepla.

Naše společnost si této potřeby všimla již v roce 2017 a začala vyvíjet vlastní zařízení umožňující multizónovou dynamickou regulaci. V roce 2025 jsme naše řešení, řídícím modulu LUFTaTOR Control a modulární klapky servopohony LUFTooL Damper , po několika letech testování představili jsme na veletrhu ISH ve Frankfurtu nad Mohanem. V září 2025 jsme dokončili vývoj distribučních modulárních boxů, tak abychom nabídli řešení na míru pro každého klienta.  

1.2 Demografický vývoj - svět se mění

Demografický vývoj a situace po pandemii COVID-19 otevírají nové otázky týkající se operativního řízení průtoku vzduchu v obytných budovách. Klesající porodnost pod 1,45 dítěte na matku [1] a rozvodovost přes 40 % [2] vytvářejí určitý stupeň nejistoty ohledně využívání prostor. Proměna pokojů na kanceláře v době po pandemii, prázdné dětské pokoje kvůli střídavé péči a nízká porodnost  vyžadují cílené úpravy intenzity větrání v jednotlivých místnostech, nikoliv v celém bytě. 

1.3 Hlavní problémy při větrání s rekuperací v rodinných domech před uvedením LUFTooL Distribute a LUFTaTOR Control

Během naší dlouholeté praxe se setkáváme s těmito nedostatky.

Z pohledu uživatele:
1) příliš nízká relativní vlhkost v domě
2) vysoké ceny za filtry obvzlášť v lokacích s vysokou prašností a krátkým intervalem výměny
3) vysoké účty za energie
4) složité snížení průtoku vzduchu v nepoužívaných místnostech
5) problematické napojení na rekuperace s duálním zónováním na chytré domácnosti

 Z pohledu montážní organizace:
1) nedostatetečný výběr skladových distribučních boxů odovídajích potřebám domu
(naše společnost řešila klempířskou výrobou atypickým komor, což často prodlužovalo termíny)
2) nedostatek komponentů pro regulaci průtoku na začátku větví 
3) problém se servisem klapek (nutnost dalších servisních otvorů + rozvod bylo třeba rozebrat)
4) složitá a nepřesná regulace na ventilech, způsobující hluk

2. ZÁKLADNÍ TYPY REGULACE VĚTRACÍCH SYSTÉMŮ S REKUPERACÍ TEPLA V RODINNÝCH DOMECH

2.1 Trvalá regulace

Rekuperační jednotka reaguje na nejvyšší hodnotu škodliviny v jakékoli místnosti. I když škodliviny přesahují požadované hodnoty jen v jedné místnosti, je navýšena intenzita výměny vzduchu i ve všech ostatních místnostech domu. Regulovat lze na konci větve (na vyústkách nebo těsně před nimi vkládáním např. regulačních prvků s hluk tlumícími účinky před vyústky, případně klapkami na plénum boxech) nebo na začátku větve tzn. např. pomocí klapek na distribuční komoře. U páteřních rozvodů v rodinných domech je obvykle tento způsob regulace limitován vysokým počtem servisních otvorů potřebných pro servis.

Obr. 1 Příklad trvalá regulace větrání s rekuperací tepla v rodinném domě. Při jakékoliv změně průtoku jednotky se úměrně zaregulování mění průtok vzduchu ve všech místnostech. 

2.2 Dynamická regulace (zónování)

Větrání je v principu směrováno do místnosti/ místností, kde vzniká škodlivina. Momentálně lze využít tzv. dvouzónové regulace, kdy objekt obvykle projektant rozdělí na denní a noční zónu. Často je řízen časovým harmonogramem nebo čidly CO₂. Za jednotkou se rozvod s přívodním vzduchem větví a je zde osazena trojcestná neboli směšovací klapka.

Další možností je využít tzv. multizónové regulace. Tento systém řízení využívá výhod hvězdicovitého systému rozvodů, jehož srdcem je distribuční box. Z něho se rozbíhají do jednotlivých místností potrubí. Průtok vzduchu do jednotlivých vzduchovodů je řízen % uzavření klapek, které jsou buď součástí distribuční komory nebo jsou umístěny na potrubí za ní. Komora se přetlakuje vzduchem, ale do vzduchovodů a vyústek teče jen tolik vzduchu, kolik je třeba.
Toto řešení lze označit za regulaci na začátku větve. Regulace probíhá pomocí připravených scén, které lze spínat časově, tlačítky, čidly kvality vzduchu nebo jinými způsoby, které umožňují chytré domácnosti (západ/východ slunce, počet připojených mobilních zařízení do domácí WIFI sítě nebo interakce s dalšími prvky smart home jako jsou bezpečnostní kamery, chytré vyínače apod.).
Množství scén není omezeno. V případě osazení multizónové regulace na přívod i odvod lze
k sobě párovat různé skupiny místností. Např. v případě vaření využijeme většinu výkonu pro odvod vzduchu z kuchyňských vyústek a přívod nasměrujeme do obývacího pokoje.

Obr. 2 Vlevo – příklad trvalá regulace, uprostřed a vpravo příklady scén pro dynamickou multizónovou regulaci - režim Vaření a režim Home office (zvýrazněné mistnosti jsou prioritní, nevýrazné jsou větrány vždy min. 0,1x výměny vzduchu)

3. VÝHODY MULTIZÓNOVÉ REGULACE V RD

Pro vyčíslení výhod multizónové regulace větrání z pohledu finančních nákladů na provoz domu a kvalitu vnitřního prostředí v podobě průběhu relativní vlhkosti bylo nutné provést počítačové dynamické simulace v programu Trnsys v hodinovém kroku.

Pozn. Každá budova je jedinečná stejně jako její uživatelé a jejich chování. Nelze tedy jednoznačně označit jakékoliv výsledky, které níže uvádíme za obecně platné.

3.1 Zadání

Pro vyčíslení rozdílu mezi trvale zaregulovaným domem (Scénář A) a dynamickou multizónovou regulací (Scénář B) jsme zvolili jednopodlažní rodinný dům.

Základní charakteristika domu a užívání

Samostatně stojící rodinný dům, podlahová plocha 111 m² , střecha sedlová, okna orientovaná na jih, východ a západ jsou vybavena venkovními žaluziemi, lokace budovy Praha, součinitele prostupu tepla pro tepelnou obálku budovy byly zvoleny min. jako normou doporučené hodnoty, dům je vytápěn pomocí tepelného čerpadla vzduch voda s COP=5, tepelná ztráta domu 3 kW.

Dům je v naší simulaci užíván tříčlennou rodinou. Z nichž jedna využívá pracovnu pro tzv. Home office 3x týdně. Pro zjednodušení, není uvažováno s žádným režimem prázdnin.

Výkon větrání

Výměna vzduchu je pro oba scénáře nastavena tak, aby větráním byla mařena stejná škodlivina ve stejné místnosti shodným průtokem vzduchu (CO2, vlhkost, apod.). Týdenní režim simuluje, kde a kdy vznikají škodliviny. V případech nejistoty, kde se osoby pohybují je i v případě Scénáře B, použita scéna nazvaná Pohyb osob, kdy větrání probíhá stejně jako u trvalé regulace ve všech místnostech budovy.

Hlavní parametry určující výměnu vzduchu pro oba scénáře jsou:

- Hladina CO2 - osoba bez pohybu 25 m³/h, osoba v pohybu 30 m³/h, nebo 240 m³/h v případě nejistoty pozice osob

- Vlhkost a pachy - boost režim - vaření -120 m³/h, koupelna – 80 m³/h

V případě nepřítomnosti osob v domě nebo místnosti je stanoveno větrání vždy min. Výměnou 0,1 násobnosti výměny vzduchu.

Obr. 3 Nastavení průtoku vzduchu v jednotlivých místnostech a celkově pro Scénář A

Obr. 4 Nastavení průtoku vzduchu v jednotlivých místnostech pro Scénář B

Větrací jednotka

Je shodná pro oba typy scénářů, je definována účinností zpětného získávání tepla a vlhkosti.

Obr. 5  Zadané hodnoty pro tepelnou (vlevo) a vlhkostní účinnost (vpravo)

Jednotka je vybavena spojitě řízeným bypassem dle teploty vzduchu a je bez dohřevu vzduchu. Pro simulace vývoje vlhkosti v domě je uvažována i varianta s entalpickým výměníkem, který je zadán účinností zpětného získávání vlhkosti v závislosti na průtoku vzduchu.

3.2 Výsledky simulace

Pozn. Ve všech kalkulacích je cena za jednu kWh stanovena na 10 Kč.

Obr. 6 Měsíční porovnání celkové potřeby tepla a potřeby tepla pro větrání v MWh

Pro Scénář A byla vyčíslena celková roční bilance: vytápění 10,5 MWh a chlazení 0,244 MWh. Pro Scénář B vyšly tyto výsledky: vytápění 8,4 MWh, chlazení 0,342 MWh. Vyšší potřeba na chlazení u Scénáře B je dána jednotným zadáním průtoků pro celý rok. Scénář A umožňuje účinnější chlazení díky vyššímu průtoku. V případě vhodnosti využítí bypassu
a nočního předchlazení je vhodné navýšit průtoky pro celý dům. Pro multizónové systémy je tedy vhodné aktivovat vždy scénu s vyšším průtokem.

Celková úspora na vytápění je 2100kWh při COP=5 je úspora 4 200Kč/rok

Spotřeba ventilátorů

Z provozních stavů lze vyčíslit spotřebu energie na chod ventilátorů. V kalkulaci jsou uvažovány shodné tlakové ztráty pro přívod a odvod.

Tab. 1 Vyčíslení spotřeby ventilátorů pro oba scénáře

Celková úspora na chod ventilátorů je 209 kWh, tzn 2 090Kč/rok

Filtry

Tab. 2 Vyčíslení průtoků přes filtraci

V případě Scénáře A je uvažována výměna filtrů 4x za rok. U Scénáře B lze vzhledem
k výrazně nižšímu ročnímu průtoku uvažovat o dvou nebo třech výměnách za rok.

Průměrná cena filtračních sad: G4+G4: 1 090Kč vč. DPH, Sada F7+G4: 1589Kč vč. DPH

Tab. 3 Vyčíslení ceny za filtraci pro oba scénáře a různé sady filtrů

Celková úspora za filtraci při scénáři B, tři výměny ročně je 1 090 Kč/rok pro hrubé filtry a v provedení F7 na sání je rozdíl 1 589Kč/rok.

Relativní vlhkost v interiéru

Simulace byla provedena pro nejchladnější týden roku 2024 pro případy, kdy je jednotka vybavena tepelným nebo entalpickým výměníkem. Dále pak při interiérové teplotě 21 °C
a 23 °C.

Tab. 4 Průměrná relativní vlhkost v nejchladnějším týdnu pro všechny místnosti

4. ZÁVĚR

Výpočtový model rodinného domu, který je větraný centrální jednotkou se zpětným ziskem tepla prokázal prospěšnost využití dynamicky řízené multizónové regulace.
Roční úspora na vytápění, spotřebu ventilátorů i filtraci na modelové budově dosáhla roční úspory cca 7 500Kč oproti větrání s trvalou regulací. Prokazatelnou výhodou je i snížení akustické zátěže v nočních hodinách. Snížení celkového průtoku vzduchu díky operativnímu větrání, přináší výhody i v zimních měsících, kdy většina uživatel novostaveb vybavených deskovými rekuperátory pociťuje problémy s nízkou vlhkostí. Cílené větrání dosahuje významně vyšších hodnot RH a snižuje potřebu dodatečného vlhčení nebo použití entalpického výměníku.

Požadavky na systém s dynamickým řízením multizónové regulace:​

- Rekuperační jednotky s CF​

- Vhodné distribuční boxy

- Ekonomická návratnost klapek, triggerů a řídících modulů​

- Čistitelnost a snadný servis

- Pro maximální využití ideálně spolupráce s chytrou domácností (geofence, čidla z dalších zařízení) ​

6. CO NABÍZÍME

- Modulární distribuční boxy na míru s možností kombinace trvalé i dynamické regulace LUFTooL Distribute Box, které vyrobíme do 48h od objednání*. Box nabízí připojení flexibilního potrubí s vnějším průměrem 75 mm, 90 mm  a SPIRO 100 mm. 

- Klapky LUFTooL Damper s manuálním  i automatickým ovládáním, které lze přišroubovat na distribuční box nebo osadit nebo s pomocí hrdel osadit na potrubí.

- Zařízení LUFTaTOR Control umožňující ovládání automatických klapek přes MODBUS nebo MQTT protokol - jedná se o Open Source řešení, které je otevřené ke spolupráci s různými typy chytrých domácností. I díky našim klientům tak neustále rostou možnosti ovládání 

-  Řídící moduly chytré domácnosti a příslušenství - momentálně připravujeme balíčky na míru

Literatura

[1] Český statistický úřad, Sňatky, rozvody. Online. Dostupné z https://csu.gov.cz/snatky-rozvody?pocet=10&start=0&podskupiny=135&razeni=-datumVydani [citováno 2025-12-08].

[2] Český statistický úřad, Veřejná databáze. Online. Dostupné z https://vdb.czso.cz/vdbvo2/faces/index.jsf?page=vystup-objekt&skupId=4791&z=T&f=TABULKA&katalog=33157&pvo=DEMDCR1&pvo=DEMDCR1 [citováno 2025-12-08].

SEZNAM OZNAČENÍ

COP topný faktor [ - ]