Zemní výměník pro přívod vzduchu

VZT systémem se zemním výměníkem se míní nasávání vzduchu pro vzduchotechniku skrz zemní výměník – zpravidla trubka uložená v zemině. Výsledkem je, že v zimě dochází k předehřátí vzduchu v zemině, naopak v létě k ochlazení. Tento systém byl dříve velmi preferován, neboť před nástupem kvalitních rekuperací se jednalo o velmi zajímavý způsob, jak ušetřit náklady na ohřev či ochlazování vzduchu. V současné době se již využívá velmi sporadicky, neboť při vytápění a využití rekuperace tepla má téměř nulový význam. Určitý význam může mít toto při chlazení, ovšem vzhledem k velmi malé tepelné kapacitě vzduchu a relativně malé schopnosti předat zemině chlad vzduchu (záleží na rychlosti proudění vzduchu a délce potrubí) tento způsob není v současné době využíván.

Mimo to, že je málo energeticky přínosný, je zde i problém s výskytem plísní v potrubí a jejich následnému šíření do mikroklimatu interiéru. Pro odstranění mikrobiálních zárodků se často potrubí vyrábělo s příměsí stříbra, které zamezovalo růstu plísní.

Měrné ceny, úspory, návratnosti

• Náklady na experimentální vzduchový ZVT v České republice v roce 2013 přesáhly 99 000 Kč. Více než polovinu této částky tvořily zemní práce a šachty.
• Zahraniční zdroje (USA, 2012) uvádějí široké rozpětí, pro jednodušší systémy pod 2000 USD.
• Pro srovnání s alternativami, náklady na samotné elektrické předehřívače jako ochranu proti zamrzání ve VZT jednotce se v Evropě pohybovaly kolem 200–400 € (údaj z roku 2002).

Spočtěte si sami

Výhody, nevýhody, mýty

Související úsporné opatření

FAQ

Co je zemní výměník tepla (ZVT) a jakou má roli v pasivních domech?
Zemní výměník tepla (ZVT), známý také jako Earth-to-Air Heat Exchanger (EAHX) nebo Ground-Coupled Heat Exchanger (GCHE), je technologie, která využívá relativně stabilní teplotu zemského masivu (v hloubce přibližně 1,2 až 3 metry) k úpravě teploty venkovního vzduchu před jeho vstupem do větracího systému s rekuperací tepla (VZT). V pasivních domech, které jsou charakteristické velmi nízkou potřebou energie na vytápění a kladením důrazu na kvalitu vnitřního prostředí, hraje řízené větrání s rekuperací tepla klíčovou roli. ZVT může dále snížit energetickou náročnost na dohřev či dochlazení vzduchu a přispět ke zvýšení tepelného komfortu. Jeho funkce spočívá v předehřevu vzduchu v zimě (čímž chrání rekuperační jednotku před zamrzáním) a jeho předchlazení v létě (což pomáhá omezit přehřívání interiéru).

Jaké jsou základní typy zemních výměníků tepla a jak se liší?
Existují dva hlavní typy ZVT: vzduchové a kapalinové.

Vzduchové zemní výměníky (vzduch-země): Venkovní vzduch proudí přímo potrubím uloženým v zemi, kde dochází k přímé výměně tepla se zeminou. Tento systém je koncepčně jednodušší a potenciálně levnější na pořízení. Jeho hlavními riziky jsou kondenzace vody v potrubí, možný růst plísní a bakterií a riziko nasávání radonu z podloží, pokud systém není dokonale těsný a hygienicky navržený a udržovaný.
Kapalinové (solankové) zemní výměníky (kapalina-země-vzduch): V uzavřeném okruhu potrubí uloženém v zemi (zemní kolektor nebo sonda) cirkuluje nemrznoucí kapalina (solanka), která získává/odevzdává teplo zemině. Teplo se pak předává přiváděnému venkovnímu vzduchu pomocí samostatného výměníku tepla kapalina-vzduch. Tento systém je hygienicky bezpečnější, protože větrací vzduch nepřichází do přímého kontaktu se zemním prostředím. Je však investičně náročnější (kvůli hydraulickému modulu a výměníku) a má mírně vyšší provozní náklady spojené s chodem oběhového čerpadla.
Volba mezi těmito typy představuje kompromis mezi hygienickými riziky (vzduchový) a vyššími náklady a provozní složitostí (kapalinový).

Jaké jsou hlavní výhody zemních výměníků tepla v pasivních domech?
Hlavními výhodami ZVT v pasivních domech jsou:

Energetické úspory: Předehřev vzduchu v zimě snižuje potřebu dohřevu rekuperační jednotkou, předchlazení v létě snižuje potřebu aktivního chlazení. Tyto úspory jsou relevantní pro celkovou energetickou bilanci pasivního domu.
Zvýšení tepelného komfortu: Zajišťuje stabilnější teplotu přiváděného vzduchu, čímž omezuje teplotní šoky a zvyšuje celkovou pohodu obyvatel. Pomáhá udržet příjemnější vnitřní teploty v létě.
Ochrana rekuperační jednotky proti zamrzání: Předehřátím vzduchu v zimě na teplotu nad 0 °C zabraňuje tvorbě námrazy na výměníku, čímž zajišťuje nepřetržitý a účinný provoz rekuperace bez nutnosti aktivního odmrazování nebo elektrického předehřevu.
Potenciál pro letní předchlazení a snížení vlhkosti: V létě dokáže vzduch ochladit a při poklesu pod rosný bod i částečně odvlhčit, což dále přispívá ke komfortu.

Jaké jsou hlavní nevýhody a limity zemních výměníků tepla?
Mezi hlavní nevýhody a limity ZVT patří:

Vysoké investiční náklady: Zahrnují zejména nákladné zemní práce (výkopy nebo vrty) a pořízení materiálu. To vede k často dlouhé době návratnosti investice.
Nároky na pozemek a realizaci: Vyžaduje dostatečnou plochu pozemku pro uložení potrubí (zejména horizontální systémy) a je obtížné je realizovat v zastavěných oblastech nebo při rekonstrukcích.
Možný pokles účinnosti: Dlouhodobý intenzivní provoz může vést k tepelné saturaci zeminy v okolí potrubí, což snižuje efektivitu výměny tepla. Účinnost ovlivňuje i délka potrubí a rychlost proudění.
Tlakové ztráty a spotřeba energie: Zařazení ZVT do systému zvyšuje tlakové ztráty, což vede ke zvýšené spotřebě energie ventilátorů VZT jednotky. U kapalinových ZVT je nutné připočítat spotřebu oběhového čerpadla.
Nároky na údržbu: Vyžaduje pravidelnou údržbu, zejména u vzduchových ZVT (čištění potrubí, výměna filtrů, kontrola odvodu kondenzátu).

Jaká rizika jsou spojena s provozem zemních výměníků tepla a jak je lze minimalizovat?
Provoz ZVT, zejména vzduchových, je spojen s riziky pro kvalitu vzduchu:

Kondenzace a odvod kondenzátu (vzduchové ZVT): Při ochlazování vlhkého vzduchu v potrubí dochází ke kondenzaci. Stojatá voda je živnou půdou pro mikroorganismy. Minimalizace: Správné spádování potrubí (1-2%), funkční systém odvodu kondenzátu se sifonem, použití potrubí s hladkým vnitřním povrchem, pravidelná kontrola a čištění.
Mikrobiální kontaminace (plísně, bakterie) (vzduchové ZVT): Vlhkost a usazené nečistoty podporují růst mikroorganismů, které mohou zhoršovat kvalitu vzduchu a způsobovat zdravotní potíže. Minimalizace: Efektivní filtrace nasávaného vzduchu (filtry G4/F7, pravidelná výměna), použití potrubí odolného proti růstu mikroorganismů (např. se speciální vrstvou), dokonalá těsnost systému, možnost pravidelného čištění a dezinfekce potrubí.
Riziko pronikání radonu (vzduchové ZVT): Radon z podloží může netěsným potrubím pronikat do systému a do interiéru, což představuje zdravotní riziko. Minimalizace: Použití certifikovaného radon-těsného potrubí (PP, KG PP s kvalitními spoji), pečlivé utěsnění spojů a prostupů. V oblastech s vyšším radonovým rizikem je vhodnější kapalinový ZVT nebo alternativy.
Další rizika: Zamrzání okolí potrubí, zápach ze stojatého vzduchu nebo nevhodně umístěného nasávacího otvoru, mechanické poškození potrubí, hluk, únik nemrznoucí směsi (u kapalinových ZVT). Minimalizace: Pečlivé plánování trasy, kvalitní materiály, dodržování instalačních postupů, tlumiče hluku, kontrola těsnosti okruhu u kapalinových ZVT.

Jak je na zemní výměníky tepla nahlíženo v roce 2025 a jaké jsou jejich hlavní alternativy?
V roce 2025 je patrný trend spíše k ústupu od používání ZVT, zejména z ekonomických důvodů a kvůli rizikům spojeným se vzduchovými systémy. Jejich roli přebírají moderní alternativy, často integrované přímo do VZT jednotek:

Entalpické výměníky (ERV): Kromě tepla přenášejí i vlhkost, čímž řeší problém suchého vzduchu v zimě a zároveň fungují jako efektivní protimrazová ochrana bez nutnosti externího předehřevu.
Kompaktní větrací jednotky s integrovaným malým tepelným čerpadlem (TČ): Umožňují aktivní a přesné dohřev a chlazení přiváděného vzduchu, často pokrývají významnou část energetických potřeb pasivního domu. Jsou kompaktní a vysoce efektivní.
Vysoce účinné rekuperační jednotky: Moderní jednotky dosahují účinnosti přes 90 % a díky inteligentnímu řízení si poradí se zamrzáním i bez specifického předehřevu.
Tyto alternativy často nabízejí lepší poměr ceny, výkonu a bezpečnosti než ZVT, zejména entalpické výměníky a jednotky s integrovaným TČ se jeví jako velmi perspektivní řešení pro pasivní domy v roce 2025.

Jaký je rozdíl v hygieně a bezpečnosti mezi vzduchovými a kapalinovými ZVT?
Rozdíl v hygieně a bezpečnosti je zásadní. Vzduchové ZVT představují vyšší riziko, protože větrací vzduch proudí přímo potrubím v zemi. Zde hrozí:

Kontaminace vzduchu plísněmi a bakteriemi ze zkondenzované vody a usazených nečistot.
Nasávání radonu z podloží při nedostatečné těsnosti potrubí.
Kapalinové ZVT jsou z hlediska kvality přiváděného vzduchu výrazně bezpečnější. Vzduch nepřichází do přímého kontaktu se zemním kolektorem; výměna tepla probíhá v samostatném výměníku. Rizika u kapalinových ZVT se soustředí spíše na možné netěsnosti v okruhu solanky a její únik do půdy.

Z hlediska hygieny a zdraví obyvatel jsou kapalinové ZVT obecně upřednostňovány, pokud nelze u vzduchového systému zaručit absolutní těsnost a bezchybnou údržbu.

Jaké jsou klíčové aspekty pro rozhodování o použití zemního výměníku tepla v pasivním domě v roce 2025?
Při rozhodování o použití ZVT v pasivním domě v roce 2025 je třeba zvážit:

Celkové náklady životního cyklu: Porovnat nejen pořizovací, ale i provozní náklady a životnost s alternativami.
Místní podmínky: Klimatické podmínky, typ zeminy a zejména radonový index pozemku. V oblastech se středním a vysokým radonovým rizikem se vzduchový ZVT nedoporučuje.
Prioritu kvality vnitřního prostředí: Upřednostnit řešení s minimálními hygienickými riziky.
Rozsah požadovaných funkcí: Je hlavním cílem jen protimrazová ochrana, nebo i letní chlazení?
Detailní srovnání s moderními alternativami: Porovnat ZVT s VZT jednotkami s entalpickými výměníky nebo integrovanými tepelnými čerpadly, které často nabízejí lepší poměr výkonu, komfortu a bezpečnosti.
Odborný návrh a instalace: ZVT vyžaduje precizní návrh a instalaci kvalifikovanou firmou, aby se minimalizovala rizika a zajistila správná funkce.
Vzhledem k vysokým nákladům a rizikům vzduchových systémů se v roce 2025 pro většinu pasivních domů jeví jako výhodnější spolehnout se na pokročilé technologie integrované přímo ve větracích jednotkách, které nabízejí komplexní řešení s minimalizací rizik a optimalizací provozu.

Reference

Tzb-info: Energie země a její využití pro předehřev a předchlazení větracího vzduchu

Externí články, publikace