Wentylacja grawitacyjna dobra oraz zła (z ciągiem wstecznym)
Wentylacja – cyrkulacjapowietrza, z reguły pomiędzy pomieszczeniami a przestrzenią na zewnątrz. W sensie technicznym jest to wymiana powietrza w pomieszczeniach mająca na celu usunięcie zbędnego ciepła oraz zanieczyszczeń, co pozwala na utrzymanie założonego stanu powietrza. Podstawowym zadaniem instalacji wentylacyjnej jest doprowadzanie świeżego powietrza z otoczenia zewnętrznego oraz usuwanie powietrza zużytego, a także odprowadzanie nadmiaru ciepła i wilgoci wydzielanych wewnątrz budynku.
Prawidłowo działająca wentylacja jest niezbędna w pomieszczeniach, w których przebywają zwierzęta lub ludzie. Dopływające z zewnątrz powietrze zapewnia wymianę zużytego i zanieczyszczonego na świeże, niezbędne do oddychania oraz prawidłowej i bezpiecznej pracy urządzeń. Prawidłowo zaprojektowany system wentylacyjny zabezpiecza obiekty przed nadmiernym wzrostem wilgotności w okresie chłodnym oraz przed zbyt wysokimi temperaturami w okresie letnim. W dobrze izolowanych i ogrzewanych budynkach wentylacja odprowadza skumulowaną wilgoć, zapobiegając powstawaniu grzybów oraz pleśni.
Rodzaje wentylacji
Schemat wentylacji mechanicznej w mieszkaniu: powietrze nawiewane (strzałki niebieskie) oraz wywiewane w kuchni, łazience i WC (strzałki czerwone)Wentylacja naturalna przez okna i drzwi; na schemacie ODA – powietrze zewnętrzne, EHA – powietrze wywiewaneWentylacja grawitacyjna (efekt kominowy): ciepłe, zużyte powietrze uchodzi górą, a chłodne powietrze zewnętrzne napływa dołem przez uchylone oknoCentrala wentylacyjna (AHU); cyframi oznaczono kolejne elementy: kanał powietrza zasilającego, komorę wentylatora, komorę filtracyjną, nagrzewnicę/chłodnicę i kanał powietrza powrotnegoHistoryczna wentylacja naturalna: wieża wiatrowa i kanat
Podstawowy podział systemów wentylacyjnych obejmuje wentylację naturalną (w tym przewietrzanie), grawitacyjną, mechaniczną oraz hybrydową. Wentylacja grawitacyjna wykorzystuje ukształtowanie ciągów powietrznych wynikające z różnicy gęstości powietrza, natomiast wentylacja mechaniczna wymusza przepływ za pomocą wentylatorów i dedykowanych instalacji. Systemy hybrydowe stanowią połączenie zasad działania wentylacji grawitacyjnej oraz mechanicznej.
Ze względu na sposób wymuszenia przepływu powietrza
naturalna – przepływ powietrza pomiędzy pomieszczeniem a otoczeniem zewnętrznym, odbywający się dzięki różnicy ciśnień wywołanej czynnikami naturalnymi, takimi jak różnica temperatur lub oddziaływanie wiatru na budynek. Główną wadą naturalnego systemu wentylacji jest brak możliwości precyzyjnej kontroli i regulacji swobodnego strumienia przepływu powietrza. Efektywność swobodnej wymiany powietrza jest ograniczona przez czynniki zewnętrzne, takie jak ukształtowanie terenu, obecność przeszkód (drzew lub sąsiednich obiektów) oraz niewłaściwe usytuowanie budynku względem dominujących kierunków wiatrów. Wyróżnia się w jej ramach kilka podstawowych odmian:
grawitacyjna – wymiana powietrza zachodząca pod wpływem różnicy ciśnień wynikającej z różnej gęstości powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz, przy czym przepływ odbywa się przez przeznaczone do tego celu otwory i kanały. Mechanizm ten opiera się na tak zwanym ciągu kominowym, wywołanym różnicą temperatur i gęstości między cieplejszym powietrzem wewnętrznym a chłodniejszym zewnętrznym. Do zaistnienia prawidłowego obiegu powietrza w tym systemie temperatura wewnątrz budynku musi być wyższa niż na zewnątrz (optymalnie o co najmniej 12°C), co umożliwia wypieranie rzadszego, ciepłego powietrza w górę i jego odprowadzenie kanałami wentylacyjnymi. Zanieczyszczone powietrze zostaje wyssane z pomieszczenia przez kratkę wentylacyjną, a napływa z zewnątrz przez celowo wykonane nawiewy (okna, kratki sterowane higroskopijnie) lub nieszczelności w obudowie budynku. Prawidłowe funkcjonowanie wymaga zapewnienia swobodnych dróg napływu świeżego powietrza oraz dróg jego wywiewu przez kanały kominowe.
przewietrzanie – polega na infiltracji powietrza do pomieszczeń przez nieszczelności w stolarce okiennej i drzwiowej lub poprzez okresowe otwieranie okien.
aeracja – stosowana przede wszystkim w dużych halach przemysłowych, ruch powietrza wymuszany jest głównie energią wiatru.
z wywietrznikami dachowymi – wymiana powietrza następuje przez wywietrzniki, krótkie kanały wentylacyjne lub elementy wywiewne zamontowane na dachu obiektu.
mechaniczna – wymiana powietrza wymuszana za pomocą wentylatora jako mechanicznego ośrodka pobudzania ruchu powietrza, co pozwala wytworzyć odpowiednio dużą różnicę ciśnień w sieci przewodów niezależnie od czynników meteorologicznych. Systemy wentylacji mechanicznej dzieli się na:
wywiewne – usuwają zużyte powietrze z pomieszczenia, wytwarzając w nim podciśnienie zapobiegające przenikaniu zanieczyszczeń do pomieszczeń sąsiednich; ich odmianą są odciągi miejscowe, wychwytujące zanieczyszczenia bezpośrednio u źródła ich powstawania w obiektach przemysłowych.
nawiewne – tłoczą świeże powietrze do pomieszczeń, wytwarzając nadciśnienie, podczas gdy zużyte powietrze jest usuwane przez otwory wywiewne lub nieszczelności.
nawiewno-wywiewne – zapewniają zorganizowany i równoczesny nawiew oraz wywiew powietrza, co umożliwia precyzyjną regulację ciśnienia w pomieszczeniu oraz odzysk energii. W budownictwie pasywnym jedynym skutecznym rozwiązaniem technicznym jest zastosowanie wentylacji tego typu.
hybrydowa – kombinacja wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej, wykorzystująca wentylatory wyciągowe lub obrotowe nasady kominowe do wspomagania ciągu. Stosowana w zależności od zapotrzebowania na świeże powietrze i warunków pogodowych. Wykorzystanie w niej rekuperacji pozwala na odzysk ciepła z powietrza wywiewanego, co ogranicza straty energii cieplnej w budynku.
Ze względu na organizację i kierunek ruchu powietrza
nawiewna – polega na doprowadzaniu świeżego powietrza do pomieszczenia i wytwarzaniu w nim nadciśnienia.
wywiewna – polega na usuwaniu powietrza z pomieszczenia przy założeniu, że stworzone podciśnienie wywoła napływ powietrza spoza pomieszczenia drogą infiltracji przez nieszczelności z zewnątrz lub z sąsiednich pomieszczeń.
nawiewno-wywiewna – podstawowy system wentylacji mechanicznej różnego rodzaju pomieszczeń, w którym wymuszenie przepływu odbywa się w sposób zorganizowany.
wyporowa (zwana również warstwową) – szczególna forma przepływu skierowanego do góry, w której chłodniejsze powietrze nawiewane jest w pobliżu podłoża pomieszczenia.
Ze względu na obszar i cel działania
ogólna – polega na usuwaniu zużytego lub zanieczyszczonego powietrza z całej objętości pomieszczenia i dostarczaniu na jego miejsce świeżego powietrza czerpanego z zewnątrz.
lokalizująca – ma na celu wychwycenie zanieczyszczeń wydzielających się w trakcie procesu technologicznego możliwie blisko miejsca ich powstania.
Instalacja wentylacji mechanicznej
Agregat dachowy wentylacyjny – widoczne żaluzjowe czerpnie powietrza oraz wyrzutnia; obok skraplacz chłodnicyFiltr powietrza w kasecie – jeden z pierwszych elementów instalacji wentylacji mechanicznej, zatrzymujący zanieczyszczenia stałe
Typowa instalacja wentylacji mechanicznej składa się z czerpni powietrza, filtrów, przepustnic, wentylatorów, nagrzewnic, chłodnic, kanałów wentylacyjnych oraz wyrzutni powietrza. Stosowane w sieciach wentylacyjnych wentylatory dzieli się, ze względu na kierunek przepływu powietrza, na promieniowe, osiowe oraz diagonalne.
W systemach nawiewno-wywiewnych energia cieplna zawarta w powietrzu wywiewanym może być odzyskiwana za pomocą wymienników rekuperacyjnych z przeponą lub regeneracyjnych, umożliwiających wymianę ciepła i masy.
Wentylacja grawitacyjna
Wymagania techniczne
Długość kanału wentylacyjnego w systemie grawitacyjnym, mierzona od kratki wywiewnej do wylotu nad dachem, powinna wynosić co najmniej 3metry.
Minimalny przekrój kanału wywiewnego dla wentylacji grawitacyjnej wynosi 0,016m², a jego najmniejszy wymiar poprzeczny nie może być mniejszy niż 0,1m.
Kratki wentylacyjne montuje się w górnej części ściany, z zachowaniem co najmniej 15cm odstępu od sufitu (w pomieszczeniach takich jak kuchnia, łazienka, WC czy pomieszczenia bezokienne).
W celu zapewnienia cyrkulacji powietrza pomiędzy pomieszczeniami stosuje się podcięcia lub otwory wentylacyjne w dolnej części drzwi o minimalnym przekroju netto 220cm².
Przepisy zabraniają łączenia w jeden pion wentylacyjny przewodów z pomieszczeń mieszkalnych oraz z pomieszczeń o charakterze niemieszkalnym, takich jak piwnice, garaże czy pralnie.
Zalety i wady
Kanały wentylacyjne okrągłe (typu spiro) – przewody transportujące powietrze w instalacji wentylacji mechanicznejPomiar szczelności budynku (test blower door): dmuchawa w drzwiach tarasowych – metoda wykrywania nieszczelności powodujących infiltrację powietrza
Do głównych zalet wentylacji grawitacyjnej należą: niskie koszty montażu, bezgłośna praca, brak zapotrzebowania na energię elektryczną oraz samoczynne działanie. Wadami systemu grawitacyjnego są: znaczne straty ciepła, sięgające od 20% do nawet 50%, uzależnienie wydajności od warunków pogodowych oraz ryzyko powstawania ciągu wstecznego przy zbyt szczelnych oknach.
Tryby pracy i parametry procesów wentylacyjnych
otwarty przebieg wentylacji – występuje, gdy do wentylowania pomieszczenia używa się wyłącznie powietrza zewnętrznego.
recyrkulacja powietrza – polega na wykorzystywaniu do wentylowania mieszaniny powietrza zewnętrznego oraz powietrza wywiewanego.
skuteczność wentylacji – miara efektywności usuwania zanieczyszczeń z pomieszczenia. Jakość i skuteczność oceniana jest na podstawie czystości i parametrów powietrza, ze szczególnym uwzględnieniem stężenia gazów szkodliwych oraz obecności drobnoustrojów.
wiek powietrza – całkowity czas przebywania powietrza w danym pomieszczeniu.
aeracja – naturalna wymiana powietrza w pomieszczeniach budynku.
infiltracja – zjawisko samoczynnego napływu powietrza do wnętrza przez nieszczelności w drzwiach, oknach oraz szczeliny w przegrodach budowlanych.
eksfiltracja – wypływ powietrza z pomieszczenia na zewnątrz (zjawisko odwrotne do infiltracji).
Wymagania higieniczne i parametry eksploatacyjne
Sala lekcyjna – przykład pomieszczenia, w którym wymagany strumień powietrza wentylacyjnego liczy się na liczbę przebywających osób (30 m³/h na osobę)
Jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń jest bezpośrednio uzależniona od wielkości dostarczanego strumienia powietrza wentylacyjnego. Polskie przepisy prawne określają minimalny wymagany strumień na poziomie 30m³/h na jedną osobę. Ograniczanie nakładów energetycznych poprzez redukcję powietrza wentylacyjnego prowadzi do znacznego pogorszenia jakości środowiska wewnętrznego. Niewystarczająca wymiana powietrza oraz brak prawidłowo działającej wentylacji stanowią jedną z głównych przyczyn występowania syndromu chorego budynku (SBS).
Skutki nieprawidłowej wentylacji
Brak odpowiedniej wymiany powietrza wskutek całkowitego uszczelnienia pomieszczeń prowadzi do wzrostu wilgotności, kumulacji szkodliwych gazów oraz pogorszenia stanu zdrowotnego. Brak właściwej wymiany powietrza w systemie grawitacyjnym może dodatkowo powodować gromadzenie się wilgoci, nieprzyjemnych zapachów oraz rozwój pleśni na ścianach.
Czarny nalot pleśniowy w łazience na styku podłogi ze ścianą – typowy widoczny objaw złej wentylacji
12345678910111213Henryk GrzegorzSabiniak:Wentylacja.Wyd.III, uzupełnione i rozszerzone.Łódź:Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej,2022,seria:Podręczniki i Skrypty Politechniki Łódzkiej, nr 2380. ISBN978-83-66741-40-9.
