Systemy wentylacyjne rekuperacyjne w budynkach mieszkalnych

Systemy wentylacyjne – rodzaje

Wentylacja to proces wymiany powietrza w budynku, który polega na usuwaniu zużytego powietrza z pomieszczeń i dostarczaniu świeżego z zewnątrz. Właściwie działające systemy wentylacyjne są kluczowe dla utrzymania odpowiednich parametrów środowiska wewnętrznego, takich jak temperatura, wilgotność względna oraz stężenie zanieczyszczeń, np. dwutlenku węgla czy lotnych związków organicznych. Dzięki odpowiedniej wymianie powietrza poprawia się komfort przebywania w pomieszczeniach, a także eliminowane są negatywne skutki zdrowotne wynikające z braku odpowiedniej jakości powietrza wewnętrznego.

Wentylacja budynków może być realizowana na kilka podstawowych sposobów:

• wentylacja grawitacyjna (naturalna) – polega na ruchu powietrza spowodowanym różnicą ciśnień i gęstości powietrza, które dostaje się do budynku przez nieszczelności, a następnie jest usuwane na zewnątrz przez kanały wentylacyjne. Takie systemy wentylacyjne najlepiej funkcjonują w starszych obiektach z nieszczelną stolarką okienną oraz przy odpowiednich warunkach zewnętrznych (znaczne różnice temperatur między powietrzem wewnętrznym a zewnętrznym oraz obecność wiatru). W nowo budowanych domach, gdzie zwraca się uwagę na odpowiednią izolację przegród budowlanych i stolarki okiennej, naturalny przepływ powietrza jest ograniczony, co sprawia, że wentylacja grawitacyjna przestaje spełniać swoją funkcję;
• wentylacja hybrydowa – ten typ wentylacji uzupełnia wentylację grawitacyjną. Na kominie wentylacyjnym montuje się specjalną nasadę – turbinę, która wykorzystuje energię wiatru do wytworzenia odpowiedniego podciśnienia i usuwania powietrza z budynku. Nawet gdy wiatr przestaje wiać, nasada nadal się obraca dzięki zamontowanemu w niej silnikowi, zapewniając ruch powietrza;
• wentylacja mechaniczna – ruch powietrza jest generowany przez działanie wentylatorów (samych wentylatorów lub wentylatorów centrali wentylacyjnej). Instalacja składa się z dwóch części – nawiewnej (dostarcza świeże powietrze do budynku) oraz wywiewnej (usuwa powietrze z budynku). Zaletą wentylacji mechanicznej jest praca niezależna od warunków zewnętrznych oraz pełna kontrola nad ilością powietrza, które jest dostarczane i usuwane z pomieszczeń. Dodatkowo instalacja ta umożliwia filtrację powietrza zewnętrznego (odpowiednie filtry mogą zatrzymać, np. cząsteczki smogu) oraz regulację temperatury powietrza nawiewanego przy użyciu dodatkowych urządzeń, takich jak chłodnica i nagrzewnica;
• wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła (rekuperacja) – jest to rodzaj wentylacji mechanicznej, gdzie przepływ powietrza powoduje ruch wentylatorów w centrali wentylacyjnej, która wyposażona jest w wymiennik ciepła. Systemy wentylacyjne rekuperacyjne umożliwiają odzysk energii, która byłaby bezpowrotnie usunięta z budynku (odpowiedniej klasy rekuperatory są w stanie odzyskać ponad 90% energii). Niektóre wymienniki pozwalają także na odzysk wilgoci z powietrza wywiewanego.

Systemy wentylacyjne – dobór rozwiązań w budownictwie mieszkalnym

Korzyści zapewniane przez systemy wentylacyjne rekuperacyjne, takie jak odzysk ciepła, kontrola nad strumieniami powietrza i możliwość filtracji), skłoniły autora artykułu do skupienia się na tym rozwiązaniu. Aby właściwie dobrać odpowiedni system rekuperacji, należy wykonać kolejno:

• bilans wydatków powietrza,
• projekt instalacji rekuperacji,
• zweryfikować założenia projektowe na budowie.

Bilans wydatków powietrza

Bilans wydatków powietrza polega na zestawieniu pomieszczeń w budynku wraz ze strumieniami powietrza, które mają być nawiewane lub wywiewane z tych wnętrz. Minimalny nawiew powietrza często jest ustalane na podstawie normy PN-83/B-03430/Az3:2000 (choć już nieaktualnej, jednak nadal używanej przez projektantów) oraz zgodnie z wytycznymi zawartymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. wraz z późniejszymi zmianami. Powietrze należy nawiewać do pomieszczeń, w których przebywają mieszkańcy, takich jak sypialnie, gabinety czy salon (czyli tzw. pomieszczenia czyste). Z kolei powietrze jest wywiewane z wnętrz brudnych, takich jak kuchnia, łazienka i pomieszczenia gospodarcze. Ilość powietrza nawiewanego i wywiewanego powinna być równoważna, aby uniknąć negatywnych skutków podciśnienia lub nadciśnienia w budynku, które mogą prowadzić, np. do kondensacji wilgoci przy nieszczelnościach przegród budowlanych.

Projekt instalacji rekuperacji

Systemy wentylacyjne rekuperacyjne w budynkach mieszkalnych składają się z dwóch głównych części – instalacji nawiewnej i wyciągowej. Przy projektowaniu i doborze systemu rozprowadzania powietrza istnieją dwa powszechnie stosowane rozwiązania:

• instalacja bazująca na kanałach sztywnych – jest najczęściej wykonana z kanałów spiralnie zwiniętej blachy ocynkowanej, tzw. spiro. To rozwiązanie zaczerpnięte z instalacji przemysłowych i zaadaptowane do zastosowań w budownictwie mieszkalnym. W ostatnim czasie rosnącą popularnością cieszą się kanały wykonane z EPS lub EPP oraz izolowane kanały elastyczne z tworzywa sztucznego wzmocnionego spiralą stalową. W przypadku instalacji w domach jednorodzinnych najczęściej stosuje się kanały o średnicach mieszczących się w zakresie od 100 do 250 mm. Ze względu na swoje gabaryty, instalacja wykonana w ten sposób wymaga zastosowania dodatkowej zabudowy, w celu ukrycia kanałów;
• instalacja rozdzielaczowa – jest to nowoczesne rozwiązanie systemów wentylacyjnych dla budynków mieszkalnych. Instalacja składa się częściowo z kanałów sztywnych, które obejmują odcinki między rekuperatorem a czerpnią i wyrzutnią oraz odcinki między rozdzielaczami a rekuperatorem (tzw. kanały główne). Druga część systemu składa się ze skrzynek rozprężnych, z których prowadzone są elastyczne kanały łączące się w rozdzielaczach.

Realizując systemy wentylacyjne rekuperacyjne w budynkach mieszkalnych najczęściej wykorzystuje się kanały o średnicy zewnętrznej 75 mm i wewnętrznej 63 mm. Jednak na rynku dostępne są również rozwiązania o nieco większych rozmiarach – o średnicy zewnętrznej 77 mm i wewnętrznej 68 mm. Umożliwiają one zwiększenie strumienia powietrza o ok. 20% przy zachowaniu tej samej prędkości przepływu. Rzadziej stosuje się kanały o większej średnicy, takie jak DN90 lub kanały o niższej wysokości (owalne).

Jedną z zalet zastosowania wentylacji rozdzielaczowej jest możliwość jej poprowadzenia w warstwie izolacji stropu międzykondygnacyjnego lub nawet jej zalanie w stropie, co pozwala na całkowite ukrycie instalacji. Ponadto, korzystając z systemu rozdzielaczowego, skraca się czas potrzebny do wykonania instalacji – liczba kształtek i elementów potrzebnych do jej budowy jest zminimalizowana, a elastyczność przewodów umożliwia ich swobodne prowadzenie bez konieczności stosowania dodatkowych kolan. Dodatkowo w systemie rozdzielaczowym dostarczenie większej ilości powietrza do danego pomieszczenia nie wymaga stosowania kanałów o większej średnicy, jak ma to miejsce w przypadku instalacji na kanałach sztywnych. Zamiast tego, stosuje się większą liczbę kanałów elastycznych, które dochodzą do skrzynek rozprężnych. Dzięki temu zachowuje się wysokość instalacji, co jest istotne w przypadku ograniczonej przestrzeni montażowej.

Systemy wentylacyjne należy projektować tak, aby były możliwie najmniej energochłonne oraz najbardziej opłacalne ekonomicznie. Po wytyczeniu tras przewodów wentylacyjnych konieczne jest przeprowadzenie obliczeń hydraulicznych, które pozwolą określić opory przepływu na instalacji (przeciętnie sięgają one rzędu 100–150 Pa). Wspomniane dane są istotne przy doborze odpowiedniej centrali wentylacyjnej, czyli takiej, której spręż dyspozycyjny umożliwi przetłoczenie projektowanej ilości powietrza przez instalację.

Podczas projektowania należy także uwzględnić dobór urządzeń peryferyjnych, takich jak dodatkowe filtry, chłodnice lub nagrzewnice. Każde z nich powoduje dodatkowe opory przepływu, które również muszą być uwzględnione przy doborze rekuperatora.

Weryfikacja założeń projektowych na budowie

Wszelkie założenia projektowe dotyczące wybranych rozwiązań technologicznych oraz tras prowadzenia kanałów wentylacyjnych powinny zostać sprawdzone podczas trwania prac budowlanych. Pozwala to na wczesne wykrycie ewentualnych niedociągnięć i wprowadzenie zmian w projekcie, aby instalacja rekuperacji mogła funkcjonować poprawnie oraz efektywnie.

Na co należy zwrócić uwagę dobierając i montując nowoczesne systemy wentylacyjne?

Dobierając i wykonując systemy wentylacyjne rekuperacyjne w budynkach mieszkalnych, istnieje kilka istotnych aspektów, na które należy zwrócić szczególną uwagę. Oto niektóre z nich:

• wybór odpowiednich materiałów – przy projektowaniu systemów rozdzielaczowych, które są ukryte w warstwie izolacji stropu międzykondygnacyjnego, istotne jest wybranie materiałów, które są odporne na rozwój bakterii. Zaleca się przeprowadzenie konsultacji z producentem, aby potwierdzić takie właściwości i uzyskać dokumentację oraz długoterminową gwarancję (najlepiej na okres 30 lat). Dodatkowo zgodnie z normą PN-EN 17192, warto stosować szczelne systemy o klasie przynajmniej ATC 3. W przypadku domów jednorodzinnych, systemy wentylacyjne muszą mieć klasę reakcji na ogień min. E;
• dobór liczby kanałów elastycznych oraz średnic kanałów głównych – zbyt mała średnica lub niewystarczająca liczba kanałów elastycznych może prowadzić do wzrostu prędkości przepływu powietrza, co z kolei powoduje zwiększone opory przepływu i głośny szum w instalacji. Właściwe dostosowanie do projektu instalacji jest kluczowe i pomaga uniknąć błędów podczas montażu;
• warunki otoczenia pracujących urządzeń – należy zweryfikować, czy rekuperator i inne urządzenia w instalacji są zamontowane w pomieszczeniach, które spełniają warunki określone przez producentów (szczególnie dotyczy to temperatury). Praca w nieodpowiednim środowisku może prowadzić do poważnych awarii, takich jak uszkodzenie urządzeń lub obniżona sprawność odzysku ciepła;
• izolacja kanałów wentylacyjnych – zbyt mała grubość warstwy izolacji skutkuje niską sprawnością energetyczną instalacji oraz skraplaniem się wody wewnątrz kanałów i na nich. Szczególną uwagę należy zwrócić na fragmenty instalacji prowadzone w przestrzeniach nieogrzewanych, gdzie występuje duża różnica temperatur między powietrzem płynącym w kanałach a otoczeniem. Trzeba również upewnić się, że przepusty przez przegrody budowlane są odpowiednio izolowane, np. przy przebiciach na czerpnię i wyrzutnię powietrza;
• zabezpieczenie instalacji przed zabrudzeniem w trakcie trwania robót budowlanych – wszystkie otwory powinny być odpowiednio zabezpieczone zaślepkami, aby zapobiec zabrudzeniu instalacji kurzem i pyłem. Instalację rekuperacji należy uruchomić dopiero po zakończeniu prac budowlanych, aby uniknąć zanieczyszczenia, które oprócz konieczności czyszczenia może spowodować uszkodzenie rekuperatora, np. uszkodzenie wentylatorów lub zatkanie wymiennika ciepła;
• odpowiedni rekuperator – dobór centrali wentylacyjnej o zbyt małym sprężu dyspozycyjnym lub nieuwzględnienie dodatkowych urządzeń peryferyjnych spowoduje zmniejszenie ilości powietrza przepływającego przez instalację oraz zwiększone zużycie energii na pracę wentylatorów;
• dostęp do instalacji – w instalacji należy wykonać rewizje, które umożliwią sprawdzenie stanu i konserwację instalacji;
• staranne wykonanie instalacji – wszystkie połączenia elementów instalacji powinny być starannie wykonane, aby zapewnić szczelność systemu, która jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania instalacji rekuperacji;
• kalibracja instalacji – przy uruchomieniu instalacji należy przeprowadzić pomiary strumieni powietrza dostarczanego i usuwanego z pomieszczeń. Ich wartości powinny być zgodne z projektowanymi.

Systemy wentylacyjne w podsumowaniu

Nowoczesne systemy wentylacyjne w budynkach mieszkalnych zapewniają prawidłową wentylację pomieszczeń, a co za tym idzie komfort przebywania w pomieszczeniach oraz eliminację negatywnych skutków zdrowotnych. Wentylacja z rekuperacją dodatkowo pozwoli odzyskać znaczną część energii, która przy zastosowaniu innych systemów wentylacyjnych zostałaby bezpowrotnie utracona. Stosując się do wymienionych wyżej uwag, można mieć pewność, że instalacja zostanie wykonana poprawnie i będzie bezproblemowo funkcjonowała przez lata.

www.ground-therm.com