Modernizacja systemów wentylacji

Autor rozdziału: dr inż. Dorota Bartosz

Poniżej znajduje się fragment publikacji.
Pełny tekst dostępny w Poradniku dla zarządców nieruchomości

Skuteczna wentylacja musi gwarantować świeże powietrze niezależnie od warunków pogodowych i pory roku oraz obejmować swoim zasięgiem wszystkie pomieszczenia w mieszkaniu.

Strumień powietrza wentylacyjnego w przepisach

Zagadnienie związane z zapewnieniem odpowiedniej wentylacji można podzielić na dwa etapy:

  1. Zapewnienie odpowiedniego strumienia wentylacyjnego w pomieszczeniu zgodnie
    z jego przeznaczeniem.
  2. Zaprojektowanie i wykonanie instalacji wentylacyjnej zapewniającej projektowany strumień wentylacyjny.

Podczas określania niezbędnego strumienia objętościowego powietrza wentylacyjnego napotyka się na pewną nieścisłość, która wiąże się z problemem współistnienia aż trzech wytycznych/norm:

  • PN–EN 12831 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego – strumień powietrza wentylacyjnego zależy od kubatury pomieszczenia wentylowanego.
  • PN-83/B-03430/Az3:2000 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej – strumień ten jest sumą strumieni powietrza usuwanych z pomieszczeń tzw. brudnych (łazienka, kuchnia, WC).
  • Metodologia sporządzania charakterystyki energetycznej budynku – strumień powietrza wentylacyjnego zależy od wskaźnika jednostkowego zapotrzebowania na wentylację, odniesionego do m2 powierzchni ogrzewanej, dla wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej.

Prawidłowy system wentylacji mieszkań powinien:

  • Zapewniać w trybie ciągłym odpowiedni mikroklimat i dobrą jakość powietrza.
  • Mieć regulowaną wydajność, czyli możliwość zwiększania lub zmniejszania strumienia powietrza według aktualnego zapotrzebowania.
  • Zapobiegać powstawaniu przeciągów.
  • Usuwać z pomieszczeń szkodliwe substancje oraz nieprzyjemnie zapachy.
  • Powstrzymywać rozwój pleśni i grzybów.
  • Ograniczać zapotrzebowanie na energię cieplną.

Wybrane systemy wentylacyjne w budynkach

Wentylacja naturalna:

  • Najprostszy system wymiany powietrza w polskich mieszkaniach.
  • Idea tego rozwiązania oparta jest na przepływie powietrza, wymuszanym przez ciśnienie czynne w kanale wentylacyjnym, zależne od różnicy gęstości powietrza zewnętrznego i wewnętrznego (podgrzanego) oraz wysokości przewodu wentylacyjnego (od położenia kratki wentylacyjnej w pomieszczeniu do zwieńczenia kanału wentylacyjnego).
  • Ruch powietrza determinuje różnica ciśnienia wywołana działaniem wiatru na budynek. W celu zachowania równowagi ciśnień świeże powietrze zewnętrzne przedostaje się do wnętrza budynku przez nieszczelności w drzwiach lub oknach (tzw. infiltracja), a także przez nawiewniki okienne i kratki ścienne umieszczone pod oknami.
  • Powietrze ogrzewa się dzięki obecności grzejników lub ogrzewania podłogowego i cyrkuluje po pomieszczeniu. Intensywność wymiany powietrza zależy również od siły wiatru (często stosowane są nasadki kominowe ograniczające jego oddziaływanie lub wykorzystujące go do wspomagania wentylacji) oraz od wysokości kanałów wentylacyjnych – im wyższe tym wentylacja działa sprawniej.
  • Straty ciepła często są wyższe od zamierzonych, opartych na nominalnych przepływach powietrza.

W dzisiejszym budownictwie o wysokiej izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych, bardzo często można się spotkać z sytuacją braku montażu nawiewników okiennych, a nawet jeśli są one stosowane, to pozostają często zamknięte. Oszczędność energii w takiej sytuacji jest tylko pozorna, bo z powodu braku wymiany powietrza w pomieszczeniach nie jest zapewniony komfort użytkowania oraz występuje możliwość zawilgocenia przegród i rozwój grzybów i pleśni.

Wentylacja mechaniczna:

  • Nazywany również systemem wentylacji wymuszonej, gdyż wymiana powietrza jest skutkiem działania wentylatorów nawiewnych i/lub wywiewnych, co daje możliwość kontroli i sterowania systemem.
  • Znacznie skuteczniejszy od grawitacyjnego, lecz nadal rzadko stosowany przez inwestorów. System składa się z wentylatora kanałowego, kanałów, kratek wywiewnych zlokalizowanych w pomieszczeniach wymagających wentylacji (łazienki, kuchnie, pomieszczenia bez okien) oraz wyrzutu powietrza zużytego na zewnątrz budynku, który znajduje się w ścianie zewnętrznej lub w dachu (dachówka wywiewna).
  • Może mieć różne odmiany, zależne od sposobu wymiany powietrza, kierunku ruchu powietrza w stosunku do wentylowanego pomieszczenia, różnicy ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia.
  • Podstawowy podział na:
    • wentylację nawiewną – wentylator zapewnia dopływ świeżego powietrza do pomieszczenia,
    • wentylację wywiewaną – wentylator usuwa zanieczyszczenia z pomieszczenia a świeże powietrze napływa w sposób naturalny,
    • wentylację nawiewno-wywiewną – układ wentylatora nawiewnego i wywiewnego zapewnia przepływ powietrza w pomieszczeniu.

W nowoczesnym budownictwie wielorodzinnym często stosuje się wentylację mechaniczną centralną, ze wspólnym przewodem zbiorczym, do którego podłączone są pomieszczenia z wielu mieszkań. Rozwiązanie takie jest korzystne ze względu na niewielką powierzchnię zajmowaną przez instalację wentylacyjną. Zalety wentylacji mechanicznej to stała i skuteczna wymiana powietrza, jednak jest to rozwiązanie droższe od wentylacji naturalnej. Wykorzystując zalety obu systemów, coraz częściej w nowo powstających budynkach mieszkalnych stosuje się system wentylacji hybrydowej.

Wentylacja hybrydowa:

  • Naprzemienne działanie instalacji w sposób mechaniczny i grawitacyjny.
  • W przypadku zbyt niskiego ciśnienia wynikającego z warunków atmosferycznych włączany jest system wentylacji wywiewnej poprawiający przepływ powietrza.
  • Na kominie, który kończy kanał wentylacyjny, montowane są specjalne nasady kominowe (wentylatory niskociśnieniowe) połączone z układem sterującym.
  • Zapewnia skuteczną i wymaganą wymianę powietrza.
  • Generuje straty ciepła na skutek wyrzucania podgrzanego powietrza na zewnątrz, niezależnie od chwilowej pracy sytemu grawitacyjnego czy mechanicznego.

Wentylacja higrosterowana:

  • Może być stosowany w nowych, jak również w istniejących budynkach.
  • Polega na dostosowaniu ilości świeżego powietrza do aktualnych potrzeb danego mieszkania, a wskaźnikiem decydującym o wielkości strumienia nawiewanego i wywiewanego powietrza jest wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach.
  • System składa się przede wszystkim z higrosterowanych nawiewników zlokalizowanych w pokojach, które umożliwiają dostarczanie powietrza zewnętrznego oraz higrosterowanych kratek wywiewnych lub wyciągowych, montowanych w pomieszczeniach tzw. brudnych (kuchnia, łazienka, WC), służących do regulowania ilości powietrza usuwanego.
  • Każdy element tego systemu reaguje samoczynnie i ustala przepływ powietrza w zależności od aktualnych potrzeb danego pomieszczenia, co jest realizowane poprzez wyposażenie elementów nawiewnych i wywiewnych w czujniki składające się z wiązki taśm wykonanych z poliamidu (zdolności zmiany długości w zależności od poziomu wilgoci). Pod wpływem zmiany wilgotności taśma wydłuża się lub skraca, następnie za pomocą układu mechanicznego przekładane jest to na ruch otwierający lub zamykający przepustnice, powodując tym samym powiększanie lub dławienie strumienia napływającego powietrza.
  • Minimalna liczba nawiewników to 1 nawiewnik w każdym pokoju i kuchni, natomiast prawidłowo liczbę nawiewników dobiera się na podstawie Vn (z Polskiej Normy PN-B-03430:1983 ze zmianą Az3:2000, która określa ilość powietrza jaką należy usunąć z poszczególnych pomieszczeń) oraz nominalnego strumienia powietrza, jaki może przepłynąć przez nawiewnik przy Δp=10 Pa.
  • Kratki higrosterowane, umieszczone w każdym pomieszczeniu tzw. brudnym, regulują strumień usuwanego powietrza poprzez stopień ich otwarcia, na podobnej zasadzie jak nawiewniki higrosterowane.
  • Wymiana powietrza realizowana poprzez stopień otwarcia nawiewników jest metodą uproszczoną, uwzględniającą zmienny strumień nawiewanego powietrza.
  • Często systemy higrosterowane pozwalają na współpracę kratek higrosterowanych z wentylacją mechaniczną wywiewną.

Wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła:

  • System z powodzeniem stosowany w budynkach biurowych czy przemysłowych, wciąż jest rzadkością w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych (coraz częściej stosowany w budynkach jednorodzinnych).
  • Zasada działania podobna jest do sytemu wentylacji mechanicznej, rozbudowanej o rekuperator odpowiedzialny za odzysk ciepła z powietrza wywiewanego z mieszkania.
  • Najlepszy, najskuteczniejszy i najbardziej wydajny system wentylacyjny pod względem ekologicznym i ekonomicznym.
  • Zapewnia lepszy komfort użytkowników w stosunku do innych systemów wentylacyjnych.
  • Pozwala na kontrolowany przepływ powietrza: usuwa zużyte powietrze, nawiewa świeże.
  • Do podgrzania powietrza zewnętrznego wykorzystuje ciepło powietrza usuwanego, zapewniając oszczędność energii.

Modernizacja systemów wentylacyjnych

Modernizacja systemów wentylacyjnych powinna być podyktowana zarówno zapewnieniem odpowiedniego strumienia wentylacyjnego, który zapewnia odpowiednią jakość powietrza, jak koniecznością ograniczania strat ciepła, które przekładają się bezpośrednio na zużycie energii.

W przypadku budynków istniejących zakres modernizacji systemów wentylacyjnych jest często ograniczony przez geometrię budynku, rozmieszczenie i wysokość pomieszczeń, krajowe przepisy budowalne oraz koszty. Z punktu widzenia użytkowników istotne jest minimalizowanie zakłóceń w trakcie działań modernizacyjnych, co często wyklucza inwazyjne rozwiązania techniczne, jak np. budowa instalacji wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła.

Nawiewniki

W przypadku modernizacji systemu wentylacji naturalnej (grawitacyjnej) należy zapewnić drożność przewodów wentylacyjnych w pomieszczeniach tzw. brudnych: kuchnia, łazienka, toaleta. Warunkiem działania każdego typu wentylacji jest doprowadzenie niezbędnej ilości powietrza do budynku, która zapewniana jest poprzez odpowiednio dobrane nawiewniki – to niewielkie, najczęściej nieskomplikowane urządzenia przeznaczone do montażu w oknach lub w ścianach budynku, które najczęściej klasyfikowane są ze względu na ich budowę i sposób regulacji ilości doprowadzanego powietrza. Wymagania dla nawiewników określone są w normie PN B 03430:1983 (ze zmianą AZ3:2000).

Nasady kominowe

Istotnym rozwiązaniem wspomagającym działanie wentylacji grawitacyjnej są niskociśnieniowe nasady kominowe montowane na szczycie kanałów wentylacyjnych. Nasady te zużywają zdecydowanie mniej prądu niż tradycyjna wentylacja mechaniczna i możliwe jest wykorzystanie automatyki, która dostosowuje tryb pracy do panujących warunków atmosferycznych. Popularne są trzy typy tych urządzeń, a ich wspólną cechą jest niskie podciśnienie wytwarzane w kanałach wywiewnych zbliżone do podciśnienia wytwarzanego w sposób naturalny.

Istniejące instalacje wentylacji mechanicznej wywiewnej w budynkach mieszkalnych mimo skutecznego działania z punktu widzenia przepływów powietrza często odbiegają od współczesnych wymagań w zakresie regulacji, adaptacji do bieżących warunków pracy i energooszczędności. Dlatego w wielu obiektach konieczna jest modernizacja i wymiana wentylatorów na efektywniejsze. Często dopiero sporządzany audyt energetyczny uświadamia zarządcom obiektów ile tak naprawdę energii zużywają wentylatory na istniejących instalacjach wentylacji wywiewnej w budynkach mieszkalnych. Należy zastosować rozwiązania, dzięki którym można w prosty, stosunkowo szybki i relatywnie tani sposób zmodernizować istniejące systemy wentylacji mechanicznej – producenci specjalizujący się w modernizacjach instalacji pod kątem oszczędności energii, oceniają na podstawie swoich doświadczeń, że dzięki modernizacji instalacji wentylacyjnej klienci zużywają średnio o 25-30% energii mniej.

W przypadku modernizacji istniejącej wentylacji mechanicznej wywiewnej warto rozważyć centralny odzysk ciepła z usuwanego powietrza wentylacyjnego poprzez wykorzystanie pompy ciepła. Odzyskane ciepło w pompie ciepła (z powietrza usuwanego kanałami wywiewnymi) wykorzystane może być do podgrzania wody na cele grzewcze lub przygotowania ciepłej wody użytkowej.

Efektywnymi systemami pod względem zapewnienia odpowiedniej ilości powietrza wentylacyjnego oraz oszczędności energii są:

  • Centralne instalacje wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła.
  • Zdecentralizowane instalacje wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła (niezależny zrównoważony system w każdym mieszkaniu).