Skoraj ničenergijske stavbe morajo biti primerno oblikovane in usmerjene, imeti sklenjen toplotni ovoj brez toplotnih mostov, okna morajo biti energijsko učinkovita, vgrajeno mora biti mehansko prezračevanje z vračanjem energije, biti morajo zrakotesne, še posebno skrbno pa morajo biti izvedeni vsi detajli. Potrebna toplota za ogrevanje skoraj ničenergijske stavbe je manj kot 25 kWh/m2a. Največja dovoljena vrednost primarne energije na enoto kondicionirane (ogrevanje ali hlajene) površine za novogradnjo na leto lahko pri enostanovanjski stavbi znaša 75 kWh/m2a. Del te energije se porabi tudi za prezračevanje in hlajenje.

Na ugodno počutje v bivalnem prostoru ali sposobnost koncentracije za delo vpliva več dejavnikov: temperatura in gibanje zraka, osvetljenost, hrup in tudi kakovost zraka. V zraku mora biti zadosten delež kisika, vlaž­nost mora biti primerna, količina raznih vonjav mora biti nemoteča.

Prezračevanje

Z vidika kakovosti zraka je popolnoma vseeno, na kakšen način prezračujemo. Naravno prezračevanje z odpiranjem oken zahteva pogosto kratkotrajno odpiranje oken, kar je z vidika ugodja bivanja moteče ali preveč časovno zamudno. Prostorov navadno ne začnemo intenzivneje prezračevati, ko zrak ni več ustrezne kakovosti, temveč ko nas na to opozorijo postranski pojavi, kot so npr. izdat­nejša površinska kondenzacija na izpostavljenih mestih toplotnega ovoja (okna) ali celo pojav plesni. Temu se lahko izognemo, če prostore prezračujemo z mehanskimi sistemi, ki delujejo stalno, avtomatsko in pri tem še varčujejo z energijo.

Sodobno grajene stavbe so dobro toplotno zaščitene in zrakotesne, zato je potreba po energiji za ogrevanje zelo majhna. Več kot polovica celotne ogrevalne energije je potrebna za nadomeščanje ventilacijskih izgub oziroma izgub, ki nastajajo pri izmenjavi zraka. Če ni zadostne izmenjave zraka, se v takih prostorih slabo počutimo, na zidovih se nabira plesen.

Prisilno prezračevanje s filtracijo vhodnega zraka in rekuperacijo odpadne toplote je zato v sodobni gradnji nujnost in ne razkošje.

Osrednji del prezračevalne naprave je energijsko učinkovit rekuperator, ki toploto odpadnega zraka prenaša na sveži zrak in ga s tem predgreva. Posebne izvedbe so poleg toplote sposobne vračati še del zračne vlage in tako odpravljajo težave, povezane s presuhim zrakom v času nizkih zunanjih temperatur.

Osnovni princip delovanja centralnega prezračevalnega sistema

Naprava za prezračevanje je povezana v centralni sistem s štirimi kanalskimi povezavami (dovod svežega zraka v stavbo, dovod segretega zraka po rekuperaciji v prostore, odvod iztrošenega zraka iz prostorov, odvod iztrošenega zraka po rekuperaciji v okolico).

Gibanje obeh ločenih zračnih tokov omogočata energijsko učinkovita ventilatorja. Od naprave se pričakuje vsaj 85 odstotkov vračanja toplote, maksimalno pa tudi čez 90 odstotkov.

Sistem prezračevanje ni prostorsko zahteven, vendar mora biti ustrezno načrtovan tudi z vidika vodenja kanalskih razvodov. Pri novogradnji lahko razvode intergiramo v AB-plošče, pogosto pa nad ali pod stropno ploščo.

Pri distribuciji zraka po stavbi moramo biti pozorni na izbor materialov za kanale, na trase njihovega vodenja in povezave s prostori. Kanali morajo biti vodeni znotraj toplotnega ovoja in so lahko okroglega ali ploščatega preseka iz pločevine ali fleksibilne cevi iz plastike (PE, antistatične in antibakterijske cevi).

V prostorih z eno funkcijo je običajno vgrajen samo dovodni ali odvodni element v strop ali visoko v steni (princip gibanja zraka med prostori). Zaželeno je oblivanje celotnega prostora: element se vgradi (če je mogoče) čim dlje od mesta, kjer zrak zapušča prostor.

Z elementi za dovod zraka (difuzorji) v bivalne prostore dovajamo zrak. Z njimi uravnavamo pretok in imamo na izbiro različne nastavitve. Odvodni elementi so navadno v bolj obremenjenih prostorih (kuhinje) in servisnih prostorih.

Sistem centralnega prezračevanja hiše mora biti enostavno konfiguriran in izveden. Seveda je potrebno tudi redno vzdrževanje: mesečna ali sezonska menjava grobih in finih filtrov, odvisno od vremena oziroma mikroklime, čiščenje dovodnih in odvodnih elementov.

Naravno hlajenje

Prezračevanje prostorov je proces, ki mora potekati stalno. Intenzivnost izmenjave notranjega zraka z okoliškim mora biti prilagojena režimu bivanja oziroma uporabe prostora ter s tem obremenjenosti zraka. Pomembno je, da je postopek za uporabnika nemoteč in energijsko učinkovit.

Prezračevanje z odpiranjem oken ne zadošča več, saj so okna zrakotesna in je nujno zagotoviti stalno menjavo zraka v vseh prostorih. Poleti lahko v nočnem času naredimo koristno izjemo, ker so pri nas zunanje temperature takrat relativno nizke, pod 20 °C, in nam omogočajo, da stanovanje ali hišo prijetno shladimo.

Hišo ali stanovanje s prepihom čez noč ohladimo ter čez dan oziroma zjutraj okna zapremo in z rekuperacijo ohranjamo hlad. Seveda morajo biti okna v poletnem soncu primerno zastrta in hlad ostane v prostorih večino dneva. Učinek naravnega hlajenja lahko še izboljšamo, če imamo v mansardi strešna okna, više ko so vgrajena, večji bo učinek. Takšno hlajenje imenujemo pasivno in je nanj treba misliti že ob načrtovanju hiše. Seveda pa nas ne sme motiti zunanji hrup, okna moramo zaščititi pred mrčesom, upoštevati moramo varnost, ne smemo pozabiti na nevihte in neurja.

Ohlajevanje s prezračevalno napravo

Sodobna stavba porabi zelo malo energije za ogrevanje, približno toliko kot za pripravo tople sanitarne vode. Ogrevanje je navadno izvedeno s toplotno črpalko ali pa ima stavba toplozračno ogrevanje.

V sodobnem prezračevalnem sistemu zrak neprestano kroži in zato seveda lahko pomislimo tudi na to, da bi poleg toplote lahko prenašal še hlad. To je mogoče narediti na več načinov. Rekuperacija poleti ohranja notranji hlad pred zunanjo vročino, vendar lahko zunanji zrak ohlajamo še na dva načina, in sicer tako, da ga ohlajamo za rekuperatorjem, preden gre v dovodne kanale, in pred rekuperatorjem, preden sploh pride do njega.

Preden pride zrak do rekuperatorja, ga lahko ohladimo z zemeljskim prenosnikom toplote, ki je lahko vodni ali zračni. Na globini približno dva metra so dokaj stalne temperaturne razmere vse leto. Temperatura zemlje se giblje med 10 in 12 °C.

V zemljo namestimo plastične cevi, napolnjene npr. s slanico, in jih prek obtočne črpalke povežemo s prezračevalnim sistemom. Za hlajenje ga uporabimo takrat, ko se temperatura zunanjega zraka dvigne nad 30 °C. Zrak se v prenosniku toplote voda–zrak ohladi z zunanjih 30 °C na okoli 22 °C in gre tako ohlajen v rekuperator. S tem načinom ohlajevanja dosegamo nižje, ugod­nejše temperature dovodnega zraka.

Vlaga, ki prihaja v hišo, v takih razmerah (zunanji zrak okoli 30 °C, temperatura tekočine okoli 15 °C) le delno kondenzira. Dovodni zrak ima nižjo temperaturo in kljub kondenzaciji višjo relativno vlažnost kot zunanji. To pomeni, da bo tudi v hiši višja relativna vlažnost kot zunaj.

Poleg vodnega zemeljskega prenosnika top­lote se lahko uporabi tudi zračni prenosnik toplote, vendar je investicija precej višja in izvedba zahtevnejša kot pri prvem. Zaradi pogoste težave z vdorom vode ali nabiranjem kondenza ter s tem povezanimi sanitarnimi problemi je ta rešitev vedno manj v uporabi.

Seveda ne smemo pozabiti, da v zemeljskem prenosniku zrak v zimskem času predgrevamo in da imamo energetsko učinkovito naložbo, saj je energija zemlje vedno in brezplačno na voljo.

Zavedati se moramo, da hišni prezračevalni sistem z rekuperacijo ni sistem za aktivno hlajenje. Ker so količine zraka, ki jih premikamo v njem, majhne, le delno vplivamo na temperaturo v hiši. Če bi želeli takojšen učinek, bi morali v sistem vstaviti kanalsko klimo, s katero bi zelo hitro tvegali kondenzacijo vlage na prezračevalnih kanalih, obenem pa bi dovajali majhne količine nezdravo hladnega zraka. Sodobna, dobro izolirana hiša sploh ne potrebuje aktivnega hlajenja, kot je klimatska naprava.

Ohlajevanje s toplotno črpalko

Oglejmo si še drugi način hlajenja zraka, ki poteka za rekuperatorjem s pomočjo toplotne črpalke. To je ohlajevanje s toplotno črpalko, ki dobavlja stalen hlad na aktiven način. Vir hladu dovedemo za rekuperatorjem, tako da namestimo prenosnik toplote med rekuperatorjem in razvodom zraka v prostore. Pri tem načinu imamo vedno zagotovljeno zadostno razvlaževanje. Razvlaževanje zraka je nujno, ko imamo denimo stensko hlajenje.

Vgradnja toplotne črpalke omogoča seveda tudi hlajenje objekta. Pri ogrevanju odvzema toplotna črpalka toploto iz okolice in jo na višjem temperaturnem nivoju oddaja v prostor. Pri hlajenju se proces obrne. Toplotna črpalka ohlaja prostor, prevzeto toploto pa oddaja v okolico.

Če uporabljamo toplotno črpalko voda/voda ali zemlja/voda, lahko objekt hladimo že samo z delovanjem obtočnih črpalk. Voda in zemlja v globini sta precej hladnejši od zraka v objektu, ki ga želimo ohladiti. Pri tem kompresor toplotne črpalke ne deluje. Ohlajeno vodo vodimo po cevnih razvodih skozi sistem talnega, stenskega ali stropnega hlajenja. Najbolj učinkovito in udobno je stropno hlajenje, saj se ohlajeni zrak spušča navzdol in se enakomerno porazdeli po prostoru. Temperatura hladilne vode mora biti vedno nad točko rosišča zraka, saj se nam drugače na hlajenih površinah začne pojavljati kondenz. Najboljša rešitev je, da v posameznih prostorih namestimo tipala temperature in vlage, ki posredujejo podatke krmilnemu sistemu, kar nam omogoča doseganje želene temperature v prostorih z ustreznim uravnavanjem temperature hladilne vode.

Drugi način hlajenja z uporabo toplotne črpalke je aktivno hlajenje, to je način delovanja, pri katerem se delovanje toplotne črpalke preprosto obrne. Hlajenje tako poteka z reverzibilnim načinom obratovanja. To pomeni, da se krogotok hladilnega sredstva interno obrne ali izvede z eksternim preklopom primarnih in sekundarnih priključkov. Kakor pri hladilniku toplotna črpalka tako aktivno proizvaja toploto. Sodobne, tako imenovane reverzibilne toplotne črpalke imajo namreč vgrajen sistem, ki zamenja vlogo uparjalnika in kondenzatorja, s tem pa se obrne proces delovanja. Za to je potrebnih le nekaj dodatnih ventilov in armatur. Bistvo tako imenovane reverzibilne toplotne črpalke je torej, da poleti črpa toploto iz objekta v okolico. Prostorom odvzeta toplota se lahko znova uporabi. Na primer za ogrevanje sanitarne vode ali plavalnega bazena.

Toplotne črpalke so vse bolj razširjen način ogrevanja prostorov in sanitarne vode čez vse leto. Manj znano pa je, da jih lahko poleti uporabljamo tudi za hlajenje. V sodobnih hišah naj bi bil zrak vedno svež.

Primer učinkovitega sodobnega prezračevanja in hlajenja

V večstanovanjski Eko Srebrni hiši v Ljub­ljani, zgrajeni v pasivnem standardu, je vgrajen sistem aktivnega prezračevanja. To je visokokakovostni prezračevalni sistem z vračanjem odpadne toplote – rekuperacijo, ki omogoča nadzorovano prezračevanje, ki je avtomatsko vodeno 24 ur na dan vse dni v letu in se odziva na kakovost zraka v prostoru.

Prezračevalni sistem zajema zrak z zelene, dvoriščne strani stavbe in s tem zagotavlja vedno svež zrak tudi pri zaprtih oknih. Skozi filtre se še dodatno prečisti. Sistem omogoča zdravo in mirno bivalno okolje, prispeva k večjemu udobju in večjim prihrankom energije in s tem k manjšim stroškom ogrevanja in hlajenja. Oken ni treba odpreti, s čimer se prepreči neprijeten vdor hladnega pozimi in vročega zraka poleti, omogoča pa blagodejno in mirno spanje na svežem zraku, saj bo zunanji hrup omejen na največ 24 decibelov.

Vsi sistemi prezračevanja imajo prigrajeno kanalsko hlajenje zraka, ki je povezano z zunanjo invertersko klimatsko napravo za pripravo zraka (uravnavanje temperature in vlažnosti ter menjavanje zraka), medtem ko imajo večja stanovanja možnost montaže dodatne notranje enote za hlajenje zraka (multisplit sistem). Hlajenje zraka je avtomatsko vodeno glede na letne čase in temperaturo okolja oziroma glede na temperaturo zraka v prostorih.