Energy4Home

Wentylacja grawitacyjna w budynku jest instalacją składającą się z wielu elementów. Prześledźmy drogę wraz z powietrzem przepływającym przez budynek. Powietrze musi dostać się do budynku przez nawietrzak umieszczony w górnej części ściany lub ramie okna.

JAK TO DZIAŁA:
Najlepiej gdy w okolicach nawietrzaka znajduje się grzejnik. Wówczas ciepłe powietrze wypływające z grzejnika do góry spotyka się z zimnym powietrzem wypływającym z nawietrzaka i opadającym w dół. Powietrze ciepłe i zimne mieszają się. Zmieszane powietrze płynie do pozostałych części pomieszczenia. z zasady powietrze z zewnątrz należy dostarczać do pomieszczeń „czystych” pod względem zapachu, czyli do pokojów i salonu (a także przez to, że w tych pokojach zwykle nie ma otworów wentylacji wywiewnej – więc dostarczone powietrze do wylotu musi przepłynąć przez całe mieszkanie). Oczywiście chcemy do pomieszczenia wpuścić tylko powietrze. Owady, hałas, deszcz i śnieg chcemy zostawić na zewnątrz. Osłonę wlotu chron iącą przed deszczem i śniegiem. Zabezpieczenie przeciw owadom stanowi zwykle drobna siatka lub filtr z włókniny. Hałas w miarę możliwości jest zatrzymywany w labiryncie umieszczonym w nawietrzaku.

Nawietrzak okrągły produkcji Darco Sp. z o. o.

Ważna jest również możliwość regulacji ilości dopływającego powietrza, więc w nawietrzaku powinien być też mechanizm pozwalający na taką regulację. Należy pamiętać, że takiego mechanizmu nie da się zamknąć całkowicie. Norma mówi, że po zamknięciu mechanizmu regulacji przepływu nawietrzak powinien posiadać ok 20~30% swojej nominalnej wydajności.

Przepływ powietrza przez pomieszczenia (Darco Sp. z o.o.)

Zanim prześledzimy dalszą drogę powietrza, warto nadmienić co w jego składzie decyduje o naszym samopoczuciu. Bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na kondycję człowieka jest poziom dwutlenku węgla. Tym zagadnieniem zaczął zajmować się już w XIX wieku niemiecki profesor Max von Pettenkofer. Poziom CO2 w powietrzu świeżym to ok 0,04% czyli 400 PPM (Parts Per Milion – cząstek na milion). Akceptowalne warunki powietrza świeżego w pomieszczeniach biurowych i mieszkalnych to poniżej 0,06% czyli ok. 600 PPM. Wartość poniżej 0,1% to wartość maksymalna dla powietrza higienicznego. Wartość 1% powoduje wzrost częstości oddychania. Wartość 1,5% to maksymalna dawka tolerowana przez człowieka pracującego w szczególnych warunkach, np. statki podwodne, statki kosmiczne. Wartość 2% powoduje dwukrotny wzrost szybkości oddychania, po dłuższej ekspozycji również bóle głowy. Przy wartości 5% i więcej CO2 jest wyczuwalny jako ostry zapach podobny do wody sodowej. Przy wartości 10% następuje gwałtowna i szybka utrata przytomności. Dłuższe przebywanie w takich warunkach prowadzi do śmierci.

Umieszczenie wlotów i wylotów powietrza (Darco Sp. z o.o.).

Podczas snu człowiek pobiera z otoczenia tlen, a oddaje dwutlenek węgla. Jeśli więc wstajemy rano zmęczeni z bólem głowy, to przyczyną może być niewystarczająca wentylacja. Prawdopodobnie stężenie CO2 w powietrzu wzrosło z 0,04% do 2%. Musimy więc doprowadzić odpowiednią ilość powietrza – 20m3/h x ilość osób w sypialni – zgodnie z normą. w  dobrze wentylowanym pokoju człowiek nawet po krótkim śnie wstaje wypoczęty. Skoro zapewnione zostało dostarczenie powietrza do sypialni, trzeba też zadbać o skuteczne usunięcie „starego” powietrza. Ciężar właściwy dwutlenku węgla to w normalnych warunkach otoczenia ok 1,9kg/m3. Dla porównania średnia gęstość właściwa powietrza suchego to 1,2kg/m3, tlenu 1,4kg/m3. Zatem w powietrzu będącym w bezruchu CO2 będzie „osadzać się” w dolnej części pokoju. Wniosek jest więc następujący: z sypialni i innych pomieszczeń, gdzie zanieczyszczeniem powietrza jest dwutlenek węgla (CO2) powietrze usuwamy otworem umieszczonym w dolnej części ściany lub drzwi, np. szczeliną między drzwiami i podłogą której minimalna wielkość zgodnie z normą to 80cm2. Powietrze wędruje zwykle przez korytarz do kuchni lub łazienki czy ubikacji. Do tych pomieszczeń powietrze powinno się dostać wlotami w dolnej części drzwi o przekroju minimum 200cm2. Kuchnia i łazienka to miejsce, gdzie w wyniku prania, gotowania itd. wytwarza się dużo pary wodnej. Ponadto są to miejsca, w których często zachodzi proces spalania gazu w kuchence gazowej czy  urządzeniu grzejącym wodę. w procesie spalania gazu powstaje dwutlenek węgla i para wodna. Istnieje także ryzyko, że przy niekorzystnych warunkach dla spalania – powstanie tlenek węgla (CO), potocznie zwany czadem – bardzo niebezpieczny dla człowieka. Ciężar właściwy pary wodnej wynosi ok 0,75kg/m3, a czadu 1,1kg/m3. Te gazy będą gromadzić się więc w górnej części pomieszczenia, dlatego kratki wywiewne są umieszczone – zgodnie z normą – w  górnej części pomieszczenia. w kuchni, łazience, czy ubikacji, w pomieszczeniu bez okien będącym garderobą lub schowkiem na buty powietrze jest zanieczyszczane zapachami. Jest to kolejny powód, dla którego w tych pomieszczeniach umieszcza się kratki wywiewne.

Wykres przedstawiający ciąg kominowy o różnych porach roku.

Schemat instalacji wentylacyjnej.

Zanieczyszczone powietrze trafia przez kratki wywiewne do kanału wentylacyjnego i wydostaje się na zewnątrz. Pompą poruszającą cały mechanizm wentylacji grawitacyjnej jest zjawisko zwane ciągiem kominowym. Ciąg kominowy to podciśnienie wytwarzane w wyniku różnicy pomiędzy gęstością powietrza znajdującego się w  kanale kominowym, a gęstością powietrza znajdującego się na zewnątrz budynku. Gęstość powietrza jest proporcjonalna do jego temperatury (t), więc w przybliżeniu możemy powiedzieć, że ciąg kominowy zależy od różnicy temperatury wewnątrz komina i na zewnątrz budynku. w przybliżeniu, ponieważ na gęstość powietrza ma niewielki wpływ zmiana jego składu (na przykład para wodna z gotowania, dwutlenek węgla z procesów życiowych i spalania itp.).  w zimie będziemy mieć bardzo dobre warunki dla wentylacji grawitacyjnej. Na wiosnę i w jesieni warunki będą wystarczające, natomiast lato to okres, kiedy wentylacja grawitacyjna praktycznie nie działa. W wyjątkowych sytuacjach może nawet działać w przeciwnym kierunku – gdy w budynku jest zimniej niż na zewnątrz. Drugą istotną cechą mającą wpływ na ciąg kominowy jest wysokość komina. Im komin wyższy, tym lepszy jego ciąg. Właściwie im wyższy słup ciepłego powietrza w kominie tym lepszy ciąg, dlatego ważne jest ocieplenie komina, np. w przestrzeniach chłodnych takich jak strych, lub od strony ściany zewnętrznej – jeśli komin jest w nią wbudowany. Jeśli znaczna część komina wystaje ponad dach, też powinna być ocieplona, żeby brała udział w wytwarzaniu ciągu kominowego. Jako, że na sprawność wentylacji grawitacyjnej wpływa wiatr, ważne jest usytuowanie komina w budynku, tak by wylot z komina był w odpowiedniej pozycji względem dachu, przeszkód terenowych (np. wysoka ściana sąsiedniego budynku). Chodzi o umieszczenie wylotu z komina poza strefami nadciśnienia, czy zawiewania wiatrem. Schematy poprawnego sytuowania wylotów kominów przedstawiają rysunki poniżej. Jeśli te reguły są zachowane, wiatr, w większości przypadków sprzyja działaniu wentylacji, jeśli wylot komina znajduje się w niewłaściwej pozycji, jest duże ryzyko osłabienia ciągu a nawet powstawania ciągów wstecznych. Wtedy zwykle konieczne jest zamontowanie specjalnej nasady kominowej.

Usytuowanie wylotu z komina.

Nasady kominowe chronią przed zawiewaniem powietrza do komina oraz wykorzystują energię kinetyczną powietrza do wytworzenia podciśnienia. Ciekawą alternatywą są także obrotowe nasady kominowe w wykonaniu hybrydowym, które wytwarzają ciągu kominowy z kolejnego źródła - energii elektrycznej. w przypadku braku warunków do zaistnienia ciągu kominowego oraz braku wiatru sterownik takiej nasady włącza silnik napędzający turbinę tejże nasady i w ten sposób nasada w dalszym ciągu wytwarza podciśnienie porównywalne z ciągiem kominowym. Mamy wówczas do czynienia z tzw. wentylacją hybrydową, bo do wytworzenia ciągu kominowego są używane trzy źródła energii, w zależności od tego które aktualnie jest dostępne. Kolejnym aspektem, który musimy wziąć pod uwagę przy projektowaniu instalacji wentylacji grawitacyjnej to urządzenia grzewcze znajdujące się w budynku. Prawo budowlane mówi, że jeśli w pomieszczeniu znajduje się urządzenie grzewcze: kominek, kuchenka gazowa, czy gazowe urządzenie grzejące wodę, to pomieszczenie takie musi być wyposażone w wentylację grawitacyjną. Powinien też być zapewniony dopływ powietrza do spalania w odpowiedniej ilości. Jeśli paliwem jest gaz, to ilość powietrza [m3/h] = moc [kW] x 1,6. Jeśli używamy paliwa stałego (drewno lub węgiel), to ilość powietrza [m3/h] = moc [kW] x 10. Jeśli użytkujemy kominek, warto więc przewidzieć kanał nawiewny doprowadzający powietrze do spalania, inaczej otwór przez który kominek będzie czerpał powietrze może nie być tym, który pożądamy (np. kratka wywiewna w kuchni), a duże opory przepływu mogą utrudnić prawidłowe palenie.

Brak doprowadzenia powietrza do budynku

Zbyt duży ciąg kominowy. Kanały „chcą” przetransportować więcej powietrza, niż dopływa przez nawietrzaki

W domu zimniej niż na zewnątrz

w poprzednim paragrafie poruszony został problem tzw. ciągu wstecznego. Zjawisko to może wystąpić w różnych sytuacjach. Najbardziej popularny przypadek to brak dopływów powietrza do budynku – dom nie ma nawietrzaków. w budynku są zwykle dwa lub więcej kanałów wentylacyjnych. Często mają one również różną długość. Jeśli nie ma dopływu do budynku powietrza z zewnątrz, to wówczas kanał wytwarzający najmniejszy ciąg kominowy zostanie pokonany przez pozostałe kanały wentylacyjne. Wówczas przez „najsłabszy” kanał, który zwykle jest kanałem najkrótszym, do budynku dostaje się powietrze z zewnątrz, a przez pozostałe kanały powietrze płynie w  prawidłowym kierunku. Jeśli jest to dom parterowy z użytkowym poddaszem, to zwykle kanał „nawiewny” znajduje się w łazience na poddaszu. Łazienka ta w zimie jest najchłodniejszym pomieszczeniem w domu. Rozwiązaniem tego problemu jest prawidłowe zamontowanie nawietrzaków. Jednak nawet montaż nawietrzaków nie zawsze może pomóc. Ciąg kominowy jest zmienny, bo zależy od zmiennych czynników takich jak różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz budynku oraz wiatr. Przyjmijmy, że wentylacja działa prawidłowo przy ciągu rzędu 10Pa. Jeśli zmienią się warunki (temperatura, lub zawieje wiatr) i podciśnienie w kominach wzrośnie np. do 40Pa, czyli czterokrotnie. Dostarczenie większej ilości powietrza do budynku powoduje większy spadek ciśnienia na nawietrzakach. Wówczas może się okazać, że ta zwiększona ilość powietrza łatwiej dostanie się najsłabszym kanałem wentylacyjnym niż nawietrzakami i znowu powstanie ciąg wsteczny. To jedno niebezpieczeństwo, drugie, to generowanie strat cieplnych, zbyt intensywna wentylacja, zwłaszcza w okresach zimowych powoduje wychładzanie pomieszczeń i, co za tym idzie, wzrost nakładów na ogrzewanie. Bilansowanie wentylacji grawitacyjnej (tak, to nie przejęzyczenie – można regulować działanie wentylacji naturalnej) jest więc nie tylko pożądane, a wręcz konieczne. Problem mogą rozwiązać stabilizatory wentylacji (przepływu). Są to takie urządzenia, które ograniczają przepływ do określonej wartości. Przy małym przepływie stabilizator wentylacji stawia mały opór dla powietrza. Gdy przepływ osiągnie wartość nominalną urządzenia, przepustnica odchyla się i zmniejsza szczelinę, przez którą płynie powietrze. Wówczas zwiększenie podciśnienia nie powoduje zwiększenia strumienia powietrza (patrz diagramy poniżej). Zastosowanie stabilizatorów przepływu umożliwia kontrolę nad rozdziałem strumieni powietrza zgodnie z  zaleceniami przepisów.

Stabilizatory wentylacji.

 

Zasada działania

 

Charakterystyka przepływu Jest jeszcze przypadek, gdy w budynku powietrze jest chłodniejsze niż na zewnątrz. Sytuacja taka występuje zwykle w lecie. Wówczas do w budynku jest „cięższe” powietrze, które wydostaje się otworami w dolnej części budynku, a świeże powietrze na jego miejsce dostaje się kanałami wentylacyjnymi. Ratunku można szukać stosowaniu nasad kominowych. Poza tym jest to okres letni i wówczas zwykle otwiera się okna i drzwi, przez które przepływa znacznie więcej powietrza, więc napływ powietrza przez kratki wentylacyjne może zostać niezauważony. Na koniec tego artykułu ciekawostka - sprawdźmy ile dziennie może kosztować skuteczna wentylacja. Rozważmy dom jednorodzinny o powierzchni ok 150m2, kubatura ok 350m3, ogrzewany gazem, z gazową kuchnią, dwoma łazienkami, zamieszkałym przez 5 osób. Wydajność wentylacji obliczona ze względu na pomieszczenia: kuchnia + 2 łazienki = 70 m3/h + 2 x 50 m3/h = 170 m3/h Wydajność wentylacji obliczona ze względu na ilość mieszkańców: 5 mieszkańców x 20 m3/h = 100 m3/h Do obliczeń przyjmiemy zatem 170 m3/h. w tabeli poniżej przedstawione zostały wyliczenia strat cieplnych w okresie zimowym (temp. zewnętrzna -5 oC), pokazano straty na skutek różnych czynników – w tym wentylacji (29% strat cieplnych ogółem).

 

Parę złotych dziennie po to, żeby się dobrze czuć, komfortowo i zdrowo mieszkać. Po drugiej stronie stoją zagrożenia wynikające z niewłaściwej wentylacji takie jak pleśnie, grzyby, toksyny z mebli i okładzin, ból głowy, częste infekcje dróg oddechowych, alergie, w skrajnych przypadkach - astma lub gruźlica.  Nie szacuję kosztów leczenia – bo zupełnie się na tym nie znam… no ale przecież stara prawda mówi, iż zdrowie jest bezcenne.

źródło: http://www.darco.com.pl/wentylacja1/art,2,jak-dziala-wentylacja-naturalna-w-domu-przeplyw-powietrza.html