Francouzi chladí domy pasivním vodním systémem. Za 1 Kč denně sníží teplotu až o 13 °C

Jednoduchá fyzika, velké výsledky

Jádrem celé instalace je nádrž o objemu 9 až 11 metrů krychlových, která se obvykle zakopává zhruba třicet centimetrů pod úroveň okolního terénu. Na samotné dno této jímky se umisťuje sto metrů dlouhý trubkový výměník. Ten bývá zhotoven z mědi nebo polyetylenu a je stočený do spirály o průměru jednoho metru a výšce 65 centimetrů. Tento vodní výměník je následně pomocí potrubí propojen s dalším výměníkem typu vzduch-voda. Ten se nachází uvnitř domu přímo na přívodu čerstvého vzduchu do systému dvouproudého mechanického větrání, tedy před rekuperační jednotkou.

Obyčejná stavební jáma

Spojení těchto dvou funkcí do jednoho funkčního celku přináší výhody oproti zemním vrtům nebo plošným kolektorům. Tradiční plošné kolektory vyžadují velkou část volného pozemku a hlubinné vrty jsou nákladné na realizaci. Francouzský koncept tyto problémy řeší tím, že využívá stavební jámu, která by se pro nádrž na dešťovou vodu musela vykopat tak jako tak. Voda má navíc velmi dobrou tepelnou kapacitu a funguje jako spolehlivý nosič tepla. To zajišťuje vyšší účinnost přenosu chladu ve srovnání s běžnými zemními vzduchovými výměníky, které se obvykle nazývají klimatické studny. Využití jedné společné instalace pro zadržování vody i klimatizaci šetří prostor na pozemku i použité materiály. Pro zajištění stálého provozu se v nádrži udržuje minimální hladina vody pomocí plovákového ventilu. To garantuje, že chladicí spirála zůstane neustále ponořená i v sušších obdobích. Pokud by došlo k nedostatku srážek a vyčerpání zásob, minimální úroveň se automaticky dopouští z běžného vodovodního řadu.

Jak je možné, že uchladí dům zdarma celé léto?

Častou otázkou bývá, proč se chladicí potenciál nádrže během celého léta nevyčerpá a voda se neohřeje natolik, aby přestala dům chladit. Klíčovou roli zde hraje přirozená teplotní stratifikace vody. V letních měsících se voda v nádrži přirozeně vrství. Nejteplejší voda se drží u hladiny, zatímco u dna, kde je umístěn tepelný výměník, zůstává voda nejchladnější. Teplotní rozdíl mezi dnem a hladinou může dosahovat až dva a půl stupně Celsia na každý metr hloubky. Díky tomuto jevu má výměník k dispozici vodu, jejíž teplota se obvykle pohybuje mezi osmnácti a dvaceti stupni Celsia i během pokročilého léta. Dalším faktorem, který pomáhá udržovat vodu chladnou, jsou letní srážky. Měření ukázala, že teplota deště často odpovídá takzvané teplotě vlhkého teploměru, která se v létě pohybuje kolem 20 stupňů Celsia. Nově přitékající dešťová voda tak nádrž buď ochlazuje, nebo má na její teplotu alespoň neutrální vliv. Při vydatném dešti navíc přitékající nová voda vytlačuje tu nejteplejší povrchovou vodu do bezpečnostního přepadu. Tím se celková teplota v nádrži snižuje. Zhruba třetina odpadního tepla z domu se plynule rozptyluje do okolní zeminy prostřednictvím stěn nádrže.

Výsledky reálných měření v praxi

Měření tohoto systému přinesla konkrétní výsledky. Během letní sezóny dokázalo zařízení vyprodukovat mezi 330 a 450 kWh chladicí energie. Při běžném průtoku dosahoval systém průměrného chladicího výkonu od 320 do 384 wattů. Ve špičkách, kdy bylo potřeba nejvíce chladit, dokázal generovat chladicí výkon až jeden kilowatt. Celé zařízení přitom spotřebovává minimum elektřiny, obvykle kolem 11 wattů pro oběhové čerpadlo (což při přepočtu na cenu elektřiny platnou v tuto chvíli v Česku vychází asi na 1 Kč denně). Topný faktor, neboli koeficient účinnosti, překračuje hodnotu 30. V horkém létě, kdy systém běžel nepřetržitě přes 1300 hodin, dokázal ochladit přiváděný vzduch do interiéru až o 13 stupňů Celsia.

Měření teplot uvnitř domu

Při detailním pohledu na teploty uvnitř domu jsou přínosy zřetelné. Když venkovní teploty během veder atakovaly hranici 37 až 39 stupňů Celsia, teplota v obytných místnostech se po celé léto udržela pod 26 stupni Celsia. Maximální zaznamenaná teplota v interiéru dosáhla jen zřídka 27 stupňů, a to za předpokladu běžného používání venkovní stínicí techniky. Venkovní vzduch, který měl například 37 stupňů, se průchodem přes vodní výměník zchladil na 24 až 25 stupňů, než byl vpuštěn do místností. Teplota samotné vody v nádrži se přitom pohybovala od minimálních zimních hodnot kolem sedmi stupňů až po maximálních třiadvacet stupňů na konci letní sezóny. Systém nezahálí ani v zimním období. Voda o teplotě mezi pěti a sedmi stupni se používá k předehřevu mrazivého venkovního vzduchu. Tím se chrání samotná větrací jednotka před zamrznutím a zároveň se šetří elektřina, která by se musela využít pro chod elektrického předehřevu. V průběhu zimy se tím voda v nádrži ochlazuje a lépe se tak připraví na léto. Z hlediska hospodaření s vodou dokázal systém pokrýt zhruba čtyřicet procent celkové spotřeby vody v domácnosti a efektivně zachytit třicet až šedesát procent všech srážek.

Jde si tento systém doma postavit svépomocí?

Vybudování takového systému svépomocí je možné, ale vyžaduje dobrou technickou přípravu. Zájemci by měli začít usazením kvalitní betonové nebo plastové nádrže o dostatečném objemu. Poté je nutné na dno umístit spirálu z trubek, přičemž je nezbytné dodržet rozestupy mezi jednotlivými závity asi čtyři centimetry, aby voda mohla dobře cirkulovat. Důležitým krokem je instalace spolehlivého plovákového systému, který zajistí, že hladina neklesne pod úroveň spirály. Následně je třeba propojit potrubí s domem, nainstalovat oběhové čerpadlo a napojit vzduchový výměník do systému rekuperace. Zvláštní pozornost se musí věnovat regulaci, aby systém fungoval efektivně.

Co je dobré vědět, než se do toho pustíme

Přes své výhody má toto řešení limity. Úskalím může být dlouhodobé sucho v kombinaci s velkou spotřebou vody v domácnosti. Pokud se nádrž příliš vyčerpá, systém ztrácí svou akumulační schopnost a chladicí spirála musí být udržována pod vodou dopouštěním z pitného řadu, což snižuje ekonomickou návratnost. Další nevýhodou je závislost na systému nuceného větrání, bez kterého nelze chlad do domu distribuovat. Vzduch jako nosič nepřenese tolik chladu jako plošné stropní chlazení, jedná se tedy spíše o udržování příjemného klimatu než o prudké klimatizování. Účinnost navíc mírně závisí na typu podloží, přičemž vlhčí a písčité půdy fungují pro odvod tepla z nádrže lépe než suché izolující zeminy.

P.S. Řešíte stavbu domu, možnosti větrání a vytápění? Navštivte online stavební veletrh Veleton, který se uskuteční 17. – 31. ledna 2027. Vstupenku lze získat již nyní na tomto odkazu (počet vstupenek je limitován). Těšit se můžete také na množství inspirace, živých přednášek, konzultací s odborníky i slevové vouchery.