Wentylacja

Dla budynków przeznaczonych do użytkowania przez ludzi celem jest uzyskanie odpowiedniego komfortu klimatu i użytkowania pomieszczeń poprzez dążenie do wysokiej jakości powietrza wewnętrznego.

Jakość powietrza wewnętrznego uzależniona jest od czynników egzogenicznych jakimi są warunki klimatu zewnętrznego i pogody, typowe są dla danej pory roku, danego dnia i danego obszaru geograficznego, jak również czynników endogenicznych zależnych od obecności i efektywności działania urządzeń technicznego wyposażenia, liczby użytkowników przypadających na jednostkę powierzchni i ich osobistych nawyków higienicznych oraz wykonywanych przez nich czynności. Ponadto jakość powietrza uwarunkowana jest również czynnikami mezogenicznymi w postaci właściwości termofizycznych i biologicznych zastosowanych materiałów budowlanych.

Utrzymanie sztucznych warunków klimatycznych w pomieszczeniach jest bardzo ważnym i jednocześnie trudnym zadaniem, z uwagi na wielorakość i różniące się rozwiązania konstrukcyjne budynków, zmienne oddziaływanie atmosfery zewnętrznej oraz podwyższone wymagania komfortu pomieszczeń, przy zachowaniu ekonomicznego wykorzystania energii pierwotnej.

Wymagany strumień powietrza zewnętrznego zależny jest od wielu kryteriów określających przeznaczenie budynków. Podstawą do wyznaczania niezbędnej ilości powietrza świeżego dla wentylacji w budynkach mieszkalnych, jak również budynkach użyteczności publicznej są przyjęte normatywnie minimalne ilości powietrza świeżego przypadające na jedną osobę.

Norma DIN 1946-2: 1994-01 podaje strumienie powietrza wentylacyjnego, przypadające na jedną osobę. Wielkości te są różne i zależą od stopnia aktywności ludzi, a niekiedy od czynników, które wywołują zakłócenia jak np. palenie papierosów.

Wentylacja jest procesem zorganizowanej wymiany powietrza w pomieszczeniu w celu jego odświeżenia, przy jednoczesnym usunięciu na zewnątrz zanieczyszczeń powstających w pomieszczeniu.

Wyróżniamy kilka typów wentylacji:

wentylacja naturalna

Najbardziej popularnym rodzajem wentylacji budynków mieszkalnych w Polsce, stosowanym od lat, jest wentylacja naturalna, zwana też grawitacyjną. Siłą napędową wentylacji naturalnej jest różnica gęstości powietrza zimnego (świeżego, na zewnątrz pomieszczeń) i ciepłego (znajdującego się w pomieszczeniach). Powietrze zimne napływa do pomieszczeń przez nieszczelności w oknach i ścianach budynku lub przez nawiewniki instalowane w oknach i ścianach. Po wymieszaniu z powietrzem znajdującym się w pomieszczeniu i ogrzaniu, opuszcza pomieszczenie, wraz z zanieczyszczeniami, przez kratki wentylacyjne podłączone do kanałów wentylacyjnych.
Zgodnie z polskimi przepisami budowlanymi wloty do przewodów wentylacyjnych muszą się znajdować w kuchni, łazience lub w.c., pomieszczeniach bezokiennych, czasem także w innych pomieszczeniach.

wentylacja mechaniczna

Wentylacja mechaniczna nazywana jest również wymuszoną, gdyż wymiana powietrza jest skutkiem działania urządzenia wentylacyjnego napędzanego silnikiem elektrycznym. Użycie mechanizmu daje nam możliwość kontroli i sterowania systemem. wentylacja mechaniczna jest znacznie skuteczniejsza od tej naturalnej, ale nadal inwestorzy wybierają ją rzadziej. Wentylacja mechaniczna może mieć wiele odmian zależnych od sposobu wymiany powietrza, kierunku ruchu powietrza w stosunku do wentylowanego pomieszczenia, różnicy ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia. Możliwe jest też zmienianie parametrów powietrza wentylującego.

Najprostszym rozwiązaniem jest wentylacja wywiewna polegająca na zainstalowaniu wentylatorów w kanałach wentylacyjnych. W takim systemie wentylacji powietrze dostaje się do budynku przez nieszczelności okien i drzwi lub przez nawiewniki, podobnie jak w wentylacji naturalnej. Uniezależniamy się jednak od kaprysów przyrody, zmniejszających skuteczność usuwania powietrza z pomieszczeń.
Lepszym rozwiązaniem jest wentylacja nawiewno-wywiewna, w której zarówno doprowadzanie, jak i usuwanie powietrza jest możliwe dzięki wentylatorowi.

Zaletą wentylacji mechanicznej jest możliwość dostosowania jej wydajności do faktycznych potrzeb mieszkańców, dzięki temu można stworzyć komfortowe warunki w pomieszczeniach. Regulacja systemu wentylacji mechanicznej może odbywać się automatycznie. Montując specjalne urządzenia – rekuperatory – można odzyskiwać ciepło z usuwanego powietrza, a zatem oszczędzać zimą cenną energię. Można także zastosować filtry zatrzymujące zanieczyszczenia dostające się do budynku z zewnątrz. Docenią to z pewnością alergicy.

Podział systemów wentylacji mechanicznej

W zależności od sposobu wymiany powietrza wentylację mechaniczną możemy podzielić na:

ogólną, czyli zapewniającą równomierną wymianę powietrza w całym pomieszczeniu,
miejscową, przeciwdziałającą zanieczyszczeniu powietrza w miejscu ich wydzielania,

Do wentylacji miejscowej zaliczają się takie urządzenia jak :

odciągi miejscowe, urządzenia służące do usuwania zanieczyszczeń bezpośrednio w miejscu ich powstawania,
nawiewy miejscowe stosowane do wytwarzania w określonym miejscu warunków odmiennych od tych, które panują w całym pomieszczeniu,
kurtyny powietrzne, stosowane do ochrony pomieszczeń przed przenikaniem zimnego powietrza zewnętrznego (w okresie zimy) bądˇ gorącego (w okresie lata) przez często otwierane bramy i drzwi wejściowe w budynkach przemysłowych lub użyteczności publicznej.

W zależności od kierunku ruchu powietrza w stosunku do wentylowanego pomieszczenia rozróżnia się wentylację mechaniczną:

nawiewną – dostarczanie powietrza odbywa się w sposób mechaniczny a usuwanie w sposób naturalny,
wywiewną – tu powietrze dostarczane jest w sposób naturalny a mechanicznie wspomagany jest wywiew,
nawiewno – wywiewną – w tym przypadku dostarczanie i usuwanie powietrza odbywa się w pełni mechanicznie.

W zależności od różnicy ciśnień wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia wentylacja jest:

nadciśnieniowa, przy której strumień objętości powietrza nawiewanego jest większy od strumienia objętości powietrza wywiewanego,
podciśnieniowa, gdzie strumień objętości powietrza nawiewanego jest mniejszy od strumienia objętości powietrza wywiewanego.

Uwzględniając możliwość uzyskania określonych warunków w pomieszczeniach rozróżnia się:

wentylację zwykłą zapewniającą wymaganą temperaturę w pomieszczeniu tylko zimą,
wentylację z chłodzeniem, gdzie utrzymywanie wymaganej temperatury jest możliwe zimą i latem,
wentylację z dowilżaniem – wyposażoną w urządzenia zwiększające wilgotność powietrza w pomieszczeniach,
wentylację z osuszaniem – powodującą zmniejszenie wilgotności powietrza w pomieszczeniu,
urządzenia klimatyzacyjne, za pomocą których temperaturę i wilgotność względną powietrza w pomieszczeniu można utrzymać z odpowiednią dokładnością w ciągu całego roku.

W instalacjach wentylacji mechanicznej wykorzystuje się różną ilość świeżego powietrza. Wyłącznie świeże powietrze wykorzystuje się w instalacjach wentylacji mechanicznej wywiewnej oraz niektórych instalacjach nawiewno-wywiewnych. Oczywiście wyłącznie świeże powietrze wykorzystuje się w instalacjach grawitacyjnych.

wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła działa na zasadzie wentylacji mechanicznej rozbudowanej o rekuperator odpowiedzialny za odzysk ciepła z powietrza wywiewanego z domu. Jest to wydajne rozwiązanie o podwyższonym standardzie, tak ekonomicznym, jak i ekologicznym. Zapewnia także większy komfort domownikom.

Wysokie koszty energii mobilizują do jej oszczędzania. Dlatego też warto jest wiedzieć, że straty ciepła zimą w dużym stopniu są powodowane przez wentylację. Wraz z powietrzem usuwanym z pomieszczeń tracimy także ciepło. Na wentylację może przypadać od 30 do 60 % wszystkich strat. W starych domach, w których znaczna część ciepła uciekała przez zimne przegrody, straty wentylacyjne stanowiły mniejszy udział w całości. Im ściany, dach i okna są cieplejsze, tym rola strat wentylacyjnych w całym bilansie energetycznym rośnie. Często jest to więc powodem nadmiernego uszczelniania budynku, co ma doprowadzić do zmniejszenia intensywności jego wentylowania. W efekcie znacznie pogarsza się jakość powietrza w pomieszczeniach, a przede wszystkim nadmiernie wzrasta wilgotność powietrza sprzyjająca rozwojowi grzybów i pleśni.

Aby temu zapobiec właściwe jest znalezienie kompromisu pomiędzy oszczędzaniem energii a właściwą wentylacją pomieszczeń. w przypadku wentylowania budynków w sposób naturalny, nie jest to niestety łatwe.

Pomocnym rozwiązaniem jest zastosowanie systemu wentylacji nawiewno-wywiewnej z centralą wentylacyjną (rekuperatorem) odzyskującą ciepło.

System wentylacji nawiewno-wywiewnej odróżnia się od systemu wywiewnego tym, że wentylatory nie tylko usuwają powietrze z budynku, ale również w jego miejsce dostarczają świeże powietrze zewnętrzne. Powietrze jest czerpane z zewnątrz i systemem kanałów wentylacyjnych dostarczane do pokoi. Inne kanały, wywiewne, usuwają zanieczyszczone powietrze z kuchni, toalet, łazienki i garderoby, a więc zgodnie z zasadami wentylacji budynku.

System wentylacji nawiewno-wywiewnej pozwala na zachowanie pełnej kontroli nad wymianą powietrza. Ma to duże znaczenie nie tylko ze względu na jakość powietrza lecz również dla ograniczania strat ciepła poprzez wentylację. System wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej daje możliwość odzyskania znacznej ilości ciepła z powietrza usuwanego z budynku. Głównym elementem systemu jest centrala wentylacyjna. Centrala składa się z wentylatorów i wymiennika ciepła, nazywana jest rekuperatorem. Zasilane energią elektryczną rekuperatory pozwalają odzyskać przeciętnie 50-80% ciepła z powietrza usuwanego z budynku.
Energię odzyskuje się ogrzewając chłodne powietrze czerpane z zewnątrz ciepłem z powietrza usuwanego z pomieszczenia. Dzięki temu powietrze doprowadzane do pomieszczenia nie wychładza go zbyt intensywnie, a tym samym potrzeba mniej energii na podtrzymanie temperatury.

Rekuperatory są konstruowane w taki sposób, że zużyte, usuwane powietrze nie miesza się ze świeżym, zasysanym do budynku.

Decydując się na założenie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła należy zadbać o jak największą szczelność okien i drzwi zewnętrznych. Dzięki temu zapobiegnie się przedostawaniu się przez nie powietrza w sposób niekontrolowany, a więc niekontrolowanym stratom ciepła. Ograniczy się też ilość zanieczyszczeń.

wentylacja mieszająca

Wentylacja mieszająca, nazywana również strumieniową, opiera się na zasadzie, że zanieczyszczone powietrze w budynku powinno być jak najszybciej rozcieńczone (zmieszane z czystym) i wydalone na zewnątrz. Do osiągnięcia tego efektu konieczny jest szybki napływ świeżego powietrza powodujący ruch powietrza w całym pomieszczeniu. W tym celu projektuje się układ nawiewników powietrza.

wentylacja wyporowa

Wentylacja wyporowa opiera się na wydzieleniu w pomieszczeniu dwóch stref, w których będą odczuwalne zróżnicowane właściwości powietrza. Świadome podzielenie przestrzeni na strefę dolną do ok. 1,1 m (pozycja siedząca) lub 1,8 m (pozycja stojąca) i górną (powyżej) pozwala na akumulację nieczystości bliżej sufitu i zachowaniu świeżego powietrza tam, gdzie przebywają ludzie. Wentylacja przemieszająca oparta jest na termicznych uwarunkowaniach przepływu powietrza z zachowaniem niskoburzliwych parametrów tego ruchu.

Organizacja przepływu powietrza przez pomieszczenie przy wentylacji wyporowej.

wentylacja hybrydowa

Wentylacja hybrydowa jest połączeniem wentylacji naturalnej z mechaniczną. System ten działa naprzemiennie w zależności od warunków atmosferycznych, wykorzystując siły natury wynikające z różnicy temperatur i zewnętrznego ruchu powietrza (wiatru) oraz mechanikę pracy wentylatora w kanale wentylacyjnym poprawiającego warunki wentylacyjne w razie takiej potrzeby.

Mieszaninę powietrza świeżego i obiegowego stosuje się w systemach klimatyzacji pełnej i systemach wentylacji mechanicznej nawiewno – wywiewnej opartej na mieszaniu powietrza.

Najprostsze urządzenia wentylacyjne umożliwiają tylko przepływ powietrza, jego filtrację oraz utrzymanie pożądanej temperatury w okresie zimowym, w okresie letnim nie zachowują temperatury wewnątrz pomieszczenia. Natomiast urządzenia klimatyzacyjne, pozwalają utrzymywać temperaturę i wilgotność przez cały okres działania urządzeń (w ciągu całego roku).