Zapewnienie komfortu (cieplnego) użytkowanego lokalu wiąże się ze spełnieniem szeregu warunków dotyczących: temperatury w pomieszczeniu, temperatury płaszczyzn ota­czających, wilgotności względnej w pomieszczeniu, prędko­ści powietrza w strefie przebywania ludzi, czystości powie­trza, poziomu hałasu itd. Uznaje się, że są spełnione warunki komfortu, gdy wartości wszystkich powyższych parametrów mieszczą się w określonych granicach. Odstępstwo choćby jednego z nich w mniejszym lub większym stopniu odczuwa­ne jest jako dyskomfort. Zapewnienie komfortu cieplnego związane jest z odpowiednio izolowaną bryłą budynku, po­prawnie funkcjonującą instalacją grzewczą oraz sprawną wentylacją.

O ile mówiąc o efektywności energetycznej budynków (która jest jednym z podstawowych czynników spełnienia komfortu cieplnego) miało się od dosyć dawna na myśli dobrą izolację i sprawną instalację grzewczą, o tyle o wenty­lacji mówiło się mało albo prawie wcale. Sprawą anormalną, jaka wynikła ze stosowania energooszczędnych rozwiązań jest to, iż przyczyniło się to do znacznego pogorszenia wa­runków wewnątrz pomieszczeń. Uszczelniona - nowa - sto­larka potrafi całkowicie wyeliminować dotychczas stosowany grawitacyjny sposób wentylacji budynku. Konsekwencją tego jest koncentracja w pomieszczeniu niepożądanych związków, które przyczyniają się do pogorszenia zdrowia zamieszkują­cych ich użytkowników, jak i budynków.

Należy tutaj pamiętać, iż sprawą trudną do pogodzenia jest potrzeba ograniczenia kosztów eksploatacji (ogrzewania) z potrzebą oddychania zdrowym, świeżym powietrzem (za­potrzebowanie energetyczne dla celów wentylacji stanowi nawet 50%- ogólnego zapotrzebowania na energię budynku).

Zdaniem autora, drugi z tych warunków jest nie mniej ważny, jak nie ważniejszy od pierwszego, i sprawnej wentylacji chciałbym poświęcić fen artykuł.

Wymagania

Warunki, jakie musi spełnić budynek związane z wentylacją zawarte są w normie PN-83/B-03430 „Wentylacja w bu­dynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użytecz­ności publicznej". Zmiany w normie zostały dokonane w roku 2000 jako PN-83/B-03430/Az3:2000.

Przyjmuje się, iż strumień objętości powietrza wentyla­cyjnego w budynku mieszkalnym jest określony przez sumę strumieni powietrza usuwanego z pomieszczeń pomocni­czych.

Strumienie te powinny wynosić, co najmniej:

• w kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę gazową lub węglową - 70 m3/h
• w kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę elektryczną - 30 m3/h w mieszkaniu do 3 osób i 50 m3/h dla więcej niż 3 osób,
• w kuchni bez okna zewnętrznego wyposażonej w kuchnię elektryczną - 50 m3/h
• w łazience (z WC lub bez) - 50 m3/h
• w wydzielonym WC - 30 m3/h
• w pomocniczym pomieszczeniu bezokiennym -15 m3/h
• w kuchni bez okna zewnętrznego, wyposażonej w kuchnię gazową, obowiązkowo z mechaniczną wentylacją nawiewno-wywiewną- 70 m3/h
• dla pokoju mieszkalnego oddzielonego od pomieszczeń kuchni, łazienki i WC więcej niż dwojgiem drzwi lub po­koju znajdującego się na wyższym poziomie w wielopo­ziomowym domu jednorodzinnym lub w wielopoziomo­wym mieszkaniu domu wielorodzinnego - 30 m3/h.

Zalecanym jest projektowanie urządzeń wentylacyjnych, które umożliwiają okresowe zwiększenie strumieni powietrza do co najmniej120 m3/h.

Norma nie nakazuje stosowania konkretnego systemu wentylacyjnego (grawitacyjny, mechaniczny) dla budynków niskich.

Poza powyższymi wymaganiami istnieją również wyma­gania dotyczące wentylacji mechanicznej zawarte w rozpo­rządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75 z 15 czerwca 2002 r. poz. 690).

Strumień powietrza wewnętrznego doprowadzanego do pomieszczeń nie będących pomieszczeniami pracy winien być nie mniejszy niż 20 m3/h na osób przewidywaną na pobyt stały.

Jak to winno funkcjonować w praktyce?

Tradycyjny, grawitacyjny system wentylacji mieszkań ma za zadanie usunięcie zużytego powietrza z pomieszczeń mogących wydzielać zapachy oraz duże ilości wilgoci, tj. kuchni, łazienek, WC itp. za pomocą kratek i kanałów wenty­lacyjnych oraz wyrzuceniu go ponad dach budynku. Świeże powietrze dopływa przez nieszczelności okien do pomiesz­czeń „czystych": pokoje, salony. Powietrze przepływa od pokoi, salonów sypialni, poprzez korytarze do kuchni i łazienek.

Ważne jest, aby każde pomieszczenie było właściwie wentylowane - dochodziła odpowiednia ilość powietrza, ale również była właściwa cyrkulacja, bowiem ruch powietrza odbywa się grawitacyjnie za sprawą różnicy ciśnień (powie­trza zewnętrznego i wewnętrznego).

I tak, aby wentylacja grawitacyjna funkcjonowała poprawnie:

• okna i drzwi winny być nieszczelne - zapewnić dopływ świeżego powietrza,
• kanały wentylacyjne winny być prawidłowo zaprojekto­wane i wykonane,
• winna występować różnica temperatur między wnętrzem a otoczeniem. W przypadku różnicy temperatur konieczny jest na zewnątrz przepływ wiatru.

A jak to jest w rzeczywistości?

Podczas eksploatacji instalacji wentylacji grawitacyjnej przyjmowane założenia teoretyczne - prawidłowego nawiewu i wyciągu powietrza nie zawsze sprawdzają się w praktyce.

Uzależnienie procesu wymiany powietrza od warunków pogodowych sprawia, że niezwykle trudno jest nad nim panować a jeszcze trudniej regulować. Dwukrotny wzrost różnicy temperatur powoduje dwukrotny wzrost wymiany powietrza. Dwukrotny wzrost wiatru przyczynia się do cztero­krotnego wzrostu wymiany powietrza.

W szczelnych domach może pojawić się ciąg odwrotny. Pojawia się on wtedy, kiedy istnieje różnica temperatur mię­dzy kuchnią i łazienką. Wtedy w pomieszczeniu o wyższej temperaturze kratka wentylacyjna działa jako wywiewna, o niższej - jako nawiewna. Może to być niebezpieczne, jeśli stosujemy w łazience gazowy podgrzewacz wody.

Ze względu na to, iż wielkość ciągu kominowego uzależniona jest od długości kanału, w budynkach wielokondy­gnacyjnych mieszkania na wyższych piętrach praktycznie zawsze są gorzej wentylowane.

Uwzględniając porę roku, wentylując powietrzem zewnętrznym w zimie, powietrze w pokojach zwłaszcza sypial­ni należy nawilżyć. W pomieszczeniach mokrych mamy zaś do czynienia z nadmiarem wilgoci, którą trzeba odprowadzić na zewnątrz. W lecie zaś instalacja wentylacji naturalnej praktycznie nie działa.

Dochodzą jeszcze do tego błędy, jakie popełnia się pod­czas budowy i eksploatacji wentylacji:

• brak nawiewników w oknach dla nowej, szczelnej stolarki
• brak otworów wyrównawczych w drzwiach do pomiesz­czeń - brak cyrkulacji powietrza,
• źle usytuowane wyloty kanałów, zbyt krótkie źle ocieplo­ne,
• zaklejanie kratek wentylacyjnych,
• prowadzenie kanałów poziomych wentylacji naturalnej.

Wentylacja budynków wielorodzinnych

W mieszkaniach stosuje się model wentylacji ogólnej po­legający na traktowaniu mieszkania jako wydzielonego hy­draulicznie obiektu. Traktując w ten sposób mieszkanie nale­ży pamiętać o następujących sprawach:

• Wentylacja pokoi mieszkalnych

Pokoje mieszkalne muszą mieć zapewniony odpływ po­wietrza poprzez tzw. otwory wyrównawcze. Rolę otworów pełnią szczeliny między krawędzią drzwi a sufitem lub ewentualnie między krawędzią drzwi a podłogą. Przekrój powierzchni wyrównawczych musi wynosić co najmniej 80 cm2.

Warunki te nie muszą być spełnione, jeśli w ramie okiennej zainstalowany jest nawiewnik, umożliwiający wy­mianę powietrza między pomieszczeniem a środowiskiem zewnętrznym.

• Wentylacja łazienki i kuchni

Łazienki, ustępy kuchnie i pomieszczenia pomocnicze bez okien muszą być zaopatrzone w piony wentylacyjne z kratką wywiewną. Pion wentylacyjny musi mieć średnice minimalnie 14 cm i gwarantować odpływ zanieczyszczonego powietrza (jest wyprowadzone ponad dach). Powietrze do­pływające dociera do tych pomieszczeń poprzez otwory w dolnych częściach drzwi lub przez szczeliny pomiędzy dolną krawędzią drzwi a podłogą lub progiem. Przekrój netto otwo­rów lub szczelin powinien wynosić 200 cm².

Dodatkowej wentylacji wymaga kanalizacja sanitarna. Każdy pion kanalizacyjny musi być wyprowadzony na dach (0,5 m ponad powierzchnią dachu) i zakończony rurą wy­wiewną.

• Wentylacja piwnic i pomieszczeń gospodarczych

Pomieszczenia gospodarcze, takie jak pralnie i suszarnie wymagają osobnego pionu wentylacyjnego. Nie można łą­czyć tych pionów i pionów obsługujących mieszkania.

W piwnicy często znajduje się węzeł cieplny lub kotłownia (na paliwa stale lub gazowe). Kotłownia musi mieć system wentylacji nawiewno-wywiewnej, nie można stosować mechanicznej wentylacji wyciągowej.

W praktyce rozwiązanie przedstawione powyżej jest bar­dzo niedoskonałe. „Projektowanie" instalacji wentylacji ogranicza się do umiejscowienia na rzutach kondygnacji w projekcie architektury przewodów wentylacyjnych o typo­wych przekrojach takich samych w odniesieniu do pomiesz­czeń znajdujących się na pierwszej i ostatniej kondygnacji. Dopływ powietrza do pomieszczenia przez okna jest zdecy­dowanie niewystarczający. Stosowanie prefabrykowanych kanałów wentylacyjnych przyczyniało się do powstawania błędów w momencie ich budowy (mieszanie strumieni kana­łów, zamurowywanie). Jednocześnie prace modernizacyjne układu grzewczego polegające na instalowaniu zaworów termostatycznych i urządzeń regulacji pogodowej przyczynia się do znacznego obniżenia intensywności wentylacji.

Podsumowując, intensywność wymiany powietrza w bu­dynku wielorodzinnym jest wielkością przypadkową zależną między innymi od:

• jakości wykonania stolarki budowlanej i przewodów wy­wiewnych,
• aktualnych warunków atmosferycznych - kierunku i pręd­kości wiatru oraz temperatury zewnętrznej,
• położenia budynku względem budynków sąsiednich,
• umiejscowieniu mieszkania w budynku,
• zachowań użytkowników mieszkań - częstotliwość i dłu­gości okresów wietrzenia przez otwieranie okien.

Jakie są skutki źle działającej wentylacji?

Nieprawidłowo działająca wentylacja w budynkach mieszkalnych ma niekorzystny wpływ zarówno na zdrowie osób w nich przebywających jak również na konstrukcję budynku.

Nieprawidłowo działająca wentylacja przyczynia się do:

• Niewystarczającego odprowadzania wilgoci powstałej w wyniku działalności domowników, operacji w kuchni i w łazience co stwarza sprzyjające warunki do rozwoju niebezpiecznych grzybów i pleśni oraz ich zarodników i wzrostu pajęczaków, roztoczy itd. Mikroorganizmy te wpływają w zdecydowanie negatywny sposób na zdrowie i życie mieszkańców.
• Wzrostu stężenia pyłów i zanieczyszczeń stałych.
• Zwiększenia emisja szkodliwych gazów z materiałów zastosowanych podczas budowy. Sprawna wentylacja pozwoliłaby na zmniejszenie poziomu tych substancji do bezpiecznego poziomu.
• Zmniejszenia poziom tlenu. Zmniejszenie ilości tlenu do poziomu poniżej 18% jest szkodliwe dla człowieka, zaś poniżej 16% śmiertelne.
• Zwiększenia ilości dwutlenku węgla powyżej 0,15% jest niewskazane. Dyskomfort związany z zwiększoną ilością CO2 powyżej 0,1 % powoduje przygnębienie i spadek wy­dajności pracy. Normalne stężenie CO2 jest na poziomie 0,04%.
• Podniesienia zawartości CO (powstaje on podczas niezupełnego spalania palipa). Maksymalne stężenie CO do 50 ppm (czyli 0.005%), jednak nawet niewielkie stężenie jest szkodliwe dla zdrowia.

Wyniki przeprowadzanych badań w budynkach miesz­kalnych potwierdzają, iż wskutek hermetyzacji pomieszczeń zawartość CO2 przekracza 0,5%, a CO przekracza 3-4 razy normy.

Doprowadzenie i odprowadzenie odpowiedniej ilości powietrza nie gwarantuje jeszcze sprawnego usuwania wilgoci z pomieszczenia (co jest jednym z zadań wentylacji). Równie ważny jest odpowiedni ruch, czyli cyrkulacja powietrza w pomieszczaniu. Stosując wentylację grawitacyjną może to być niemożliwe.

A może wentylacja mechaniczna?

Istnieje wiele sposobów realizowania wentylacji mechanicznej. Najprostszą formę wentylacji stanowi wentylacja wywiewna lub nawiewna. Stanowi ona połowiczne rozwiązanie wentylacji mechanicznej. Wentylacja wywiewna za­pewnia usuwanie zużytego powietrza na zewnątrz. Stosowa­na być może w „pomieszczeniach brudnych" (kuchnie, łazienki). Stosowanie wentylacji wywiewnej mechanicznej obwarowane jest pewnymi ograniczeniami.

Trzeba pamiętać, aby okap w kuchni był podłączony do oddzielnego przewodu wentylacyjnego.

Ponadto okapów i wentylatorów nie wolno stosować w pomieszczeniach, gdzie znajdują się urządzeniu gazowe z otwartą komorą spalania, które do prawidłowego działania potrzebują powietrza. W tym przypadku może nastąpić tak duży spadek ilości powietrza w pomieszczeniu, że przebywa­nie tam może być niebezpieczne dla zdrowia. Stosując ten system, trzeba szczególnie dbać o zapewnienie dopływu powietrza.

Wentylacja nawiewna zapewnia dopływ świeżego po­wietrza do „pomieszczeń czystych" (pokoje). Stosowanie oddzielnych instalacji wentylacji mechanicznych (nawiewnej i wywiewnej) nie zapewnia optymalnego doprowadzenia i odprowadzenia powietrza. Sterowanie takimi systemami bywa utrudnione.

Skuteczniejszą i pozbawioną wad wentylacji mechanicz­nej nawiewnej i wywiewnej jest system wentylacji mecha­nicznej nawiewno-wywiewnej (z podgrzaniem powietrza nawiewanego) z odzyskiem ciepła. System wentylacji na­wiewno-wywiewnej pozwala na odzyskanie znacznej ilości ciepła z powietrza usuwanego z pomieszczeń. Głównym elementem systemu wentylacyjnego oprócz wentylatora jest rekuperator. Zadaniem tego urządzenia jest wymiana ciepła.

Ciepło pobierane jest z powietrza odprowadzanego na zewnątrz i przekazywane powietrzu napływającemu (do bu­dynku napływa ogrzane powietrze). Dzięki zastosowaniu rekuperatora można odzyskać nawet do 90% ciepła jakie byłoby stracone, gdyby stosowało się system wentylacji bez odzysku ciepła. Konstrukcja rekuperatora uniemożliwia mie­szanie powietrza usuwanego ze świeżym.

Budowa instalacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła.

Instalacja taka składa się z:

• Czerpni oraz wyrzutni, którymi powietrze zasysane jest i odprowadzane z instalacji. Ważna jest ich wielkość, umiej­scowienie i lokalizacja względem siebie.
• Centrali wentylacyjnej z rekuperatorem - będącej sercem systemu i zapewniającej przygotowanie powietrza oraz je­go transport. Winna się ona charakteryzować wysokimi pa­rametrami eksploatacyjnymi przy prostocie konstrukcji. Sprawą istotną jest okresowa wymiana lub czyszczenie fil­trów.
• Kanały główne oraz doprowadzające mają za zadanie transport powietrza. Mogą być to kanały zarówno okrągłe, jak i prostokątne, płaskie i spiralne, stalowe i plastikowe. Wybór zależy od czynników lokalizacyjnych, eksploatacyjnych i upodobań instalatora. Ważną sprawą jest dobra izolacja kanału, która chroni przed niekontrolowaną ucieczka ciepła, ale również ogranicza hałas związany z transportem powietrza.
• Anemostaty nawiewne i wywiewne (kratki wentylacyjne) mają na celu odpowiednie rozprowadzenie, jak też odebra­nie powietrza z pomieszczenia.

Sprawą istotną jest zbilansowanie wentylacji tak, aby ilość powietrza nawiewanego przewyższała o 5-10% ilość powietrza usuwanego. Budynek winien być szczelny - likwi­dacja kanałów wentylacji grawitacyjnej. Ważna jest izolacja kanałów wentylacyjnych.

Dodatkowo, projektując i budując taką instalację należy zapewnić minimalne opory przepływu powietrza przez insta­lację, odpowiednią lokalizację centrali wentylacyjnej, odpo­wiednie odprowadzenie skroplin, estetykę instalacji oraz minimalny poziom hałasu emitowany przez instalację. Zalety wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, to:

• wentylacja przebiega w kontrolowany sposób,
• efektywne dostarczanie świeżego powietrza, jak też odbiór zużytego powiązane z usuwaniem nadmiaru wilgoci,
• znaczna oszczędność w kosztach ogrzewania poprzez odzysk ciepła z powietrza usuwanego z pomieszczenia do 75%.

^{Miesięcznik Zarządców Nieruchomości "DOMUS"}

^{dr inż. Krystian Kurowski
Instytut Paliw i Energii Odnawialnej}