Wentylacja - jaka jest, a jaka być powinna
Drukować
2011-10-25 15:12
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