VENTILACIJA

UVOD

Ventilacija je proces dovođenja i odvođenja vanjskog zraka u građevinu kroz za to projektirane otvore u svrhu postizanja i održavanja određene kvalitete zraka u unutamjem prostoru. Kvaliteta zraka u unutamjem prostoru (eng. InđoorAir Quality) je pojam povezan s ugodnošću, zdravljem i produktivnošću radnika. Na kvalitetu zraka utječe niz čimbenika, koji se dijele na 4 osnovne grupe:

1. Vanjski izvori zagađenja 2. Elementi građevine i namještaj 3. Oprema i postupci 4. Ljudi i/ili životinje

Osnovni razlozi za ventilaciju unutamjeg prostora su:

1. Dovođenje vanjskog zraka (kisika) u zatvoreni unutamji prostor, 2. Razrjeđivanje koncentracije zagađivača u zraku - protok vanjskog zraka može ovisiti o

koncentraciji zagađivača - MAK (njem. Maximdle Arbeitsplatz Konzentration) - (nastali C02 pri disanju, duhanski dim, miris znoja, tehnološka isparenja...),

3. Uklanjanje (odsis) zagađivača iz prostora (parkirne garaže, cestovni tuneli, laboratoriji, radionice...),

4. Uklanjanje topline i vlage iz prostora (zatvoreni bazeni, kuhinje...), 5. Uspostavljanje željene razdiobe zraka unutar prostora.

Osnovni zahtjevi kod projektiranja sustava ventilacije su:

(a) zrak u prostoru treba biti čist- bez mirisa, prašine i ostalih nečistoća, (b) temperatura i relativna vlažnost u unutamjem prostoru trebaju zadovoljavati roračunske

uvjete prema namjeni i aktivnostima u prostoru (c) ukupna dobavna struja zraka mora sadržavati barem određeni udio vanjskog zraka

Osjetna toplina

QoS = VKLPCp(tuN-tuB) - promjena temperature

Latentna toplina QL = VKLpro(xuN-XuB)

- promjena vlažnosti Proračun toplinskih gubitaka u sezoni grijanja provodi se prema normama:

DIN4701,EN12 831,... Proračun toplinskog opterećenja u sezoni hlađenja provodi se p prema postupcima/smjemicama:

CLTD/SCL/CLF, RTS, TETD/TA, TFM, VDI2078 ...

Pojmovi ventilacija i infiltracija odnose se na dovođenje vanjskog zraka u građevinu, a razlika između ventilacije i infiltracije je u sljedećem: VENTILACIJA predstavlja namjerno dovođenje određene količine vanjskog zraka u građevinu kroz projektirane otvore, dakle postoji namjera regulirane razdiobe zraka unutar građevine. INFILTRACIJA je ulazak vanjskog zraka u građevinu kroz zazore prozora i ostale nenamjeme otvore te kroz vanjska vrata pri ulaženju i izlaženju i povezana je s propuštanjem oplošja građevine. Broj izmjena zraka (eng. Air Changesper Hour) je pojam koji govori o količini zraka koja ventilacijom ulazi u građevinu i odnosi se na izmjenjeni zrak unutar korisnog volumena građevine tijekom jednog sata. Primjerice: Stanje ACH [1/h] Zatvoreni prozori i vrata 0-0,5 (infiltracija) Prozor otvoren na kiper 0,3-1,5 Napola otvoren prozor 5-10 Sirom otvoren prozor 10-15 Otvoreni prozori i vrata do40 na suprotnim zidovima SUSTAVI VENTILACIJE Podjela sustava ventilacije prema načinu strujanja:

1. Prirodna ventilacija 2. Prisilna (mehanička) ventilacija

Za oba navedena tipa sustava ventilacije OBAVEZNA je dobava vanjskog zraka u ventilirani prostor, jer sustav bez dobave vanjskog zraka predstavlja recirkulirajući sustav što nije sustav ventilacije! Prirodna ventilacija pokretana je prirodno i/ili umjetno dobivenim razlikama tlaka bez korištenja ventilatora. Zrak ulazi i izlazi iz građevine kroz za to projektirane otvore. Prednosti sustava prirodne ventilacije:

- mali investicijski troškovi - jednostavno održavanje - jeftina pogonska energija - mala brzina strujanja zraka i niska razina buke Nedostaci sustava prirodne ventilacije: - slaba učinkovitost - slaba mogućnost upravljanja - ovisnost o vremenskim uvjetima

Pogonska sila za prirodno strujanje zraka unutar građevine: 1. energijavjetra 2. efekt dimnjaka

Gore spomenute pogonske sile mogu djelovati zasebno ili zajedno. Energija vjetra omogućuje strujanje zraka kroz ulazne ventilacijske otvore usljed pretvorbe dinamičkog tlaka vjetra u statički tlak. Na strani građevine koja je izložena vjetru postoji pozitivna razlika tlaka između unutamjeg i vanjskog prostora, a negativna razlika tlaka je na strani koja je u zavjetrini, što izaziva ulazak zraka u građevinu.

Ulazi zraka u građevinu trebali bi biti usmjereni direktno u smjeru prevladavajućeg vjetra. Povoljne lokacije za smještaj izlaza zraka iz građevine su:

1. na strani zgrade u zavjetrini, točno nasuprot ulazima 2. na krovu, u području potlaka izazvanog diskontinuitetom u strujanju vjetra 3. na bočnim stranama gdje se pojavljuju zone potlaka 4. u tavanskom prostoru na strani u zavjetrini 5. putem dimnjaka 6. preko krovnih ventilatora

Efekt dimnjaka je pojava koja omogućuje strujanje zraka kroz građevinu usljed razlike temperatura između unutrašnjosti i vanjskog okoliša, jer je gustoća toplijeg zraka manja, pa on struji odozdo prema gore. U sezoni grijanja, kada je unutamji zrak topliji od vanjskog, donji dio zgrade je u potlaku, a gornji u pretlaku prema okolišu. Pri tom je raspoloživi tlak zraka: APUZG * ^PKAN -> iPo -p^gH^Rl + ^Z

Mehanička ili prisilna ventilacija omogućuje prisilno strujanje zraka usljed rada ventilatora. Prednosti sustava prisilne ventilacije:

- ne ovisi o vremenskim uvjetima - velik izbor opreme - dobra mogućnost regulacije - pojednostavljen proces projektiranja sustava Nedostaci sustava prisilne ventilacije: - veliki investicijski troškovi - velika potrošnja energije - recirkulacija zraka - problem buke

Tri osnovne izvedbe sustava prisilne ventilacije: 1. Tlačna ventilacija - prostor u pretlaku

- soba - učionica

2. Odsisna ventilacija - prostor u potlaku - kuhinja - toalet - kupaonica

3. Tlačna i odsisna ventilacija - komfoma ventilacija - industrijska ventilacija

Sustav tlačne i odsisne ventilacije naziva se uravnoteženi ili balansirani ukoliko je protok zraka u tlaku i odsfsu jednak. Podjela sustava prisilne ventilacije prema mjestu kondicioniranja zraka:

1. Sustav centralne ventilacije - priprema zraka se vrši na jednoj centralnoj lokaciji, a zatim se zrak distribuira u

prostore.

2. Decentralizirani (lokalni) sustav ventuacije

- priprema zraka se vrši za svaki prostor/zonu zasebno.

Ventilacijski zahtjev odnosi se na preporučeni ili normirani minimum vanjskog zraka koji treba osigurati sustav ventfteeije unutarnjeg prostora. VENTTLACHSKI ZAHTJEV PREMA BROJU OSOBA ASHRAE Standard 62 navodi preporučeni ventilacijski minimum (dobava vanjskog zraka) po osobi za disanje u zatvorenom prostoru (ZA NEPUŠAČE) od 8 lit/s (V0,P =30 m3/h), što zadovoljava percepciju mirisa oko 80% osoba. Ventilacija po osobi može biti i izdašnija, ovisno o namjeni i aktivnosti u prostoru, za što se mogu pronaći preporuke u literaturi; npr. preporučuje se do 100 m3/(h osobi) za urede u modernim visokim višekatnicama. Za uobičajene stambene i poslovne prostore, dobava vanjskog zraka po osobi je u rasponu VO)P=30-60 m3/h (>50 m3/h zadovoljava 90% lli više osoba u prostoru). Ukoliko se u prostorima dozvoljava pušenje, dobava vanjskog zraka mora biti povećana za min. +20 m /h u odnosu na predviđenu količinu za nepušače. Za N osoba u prostoru, minimalni ukupni protok vanjskog zraka [m3/h] je:

K = NV..P VENTILACnSKI ZAHTJEV PREMA DOPUŠTENOJ KONCENTRACtn ZAGAĐIVAČA U ZRAKU Štetne tvari, odnosno zagađivači utječu na zdravlje osoba koje borave u prostoru. Zagađivači mogu biti: nebiološke čestice (sintetička i staklena vlakna, produkti izgaranja, prašina, i dr.); bioaerosoli; plinovi i pare koje se stvaraju tijekom industrijskih procesa (ovisno o vrsti procesa), ishlapljenja od građevinskih materijala, namještaja, opreme, osoba i njihovih aktivnosti unutar prostora ili tvari unesene izvana. Standardi za industrijske i neindustrijske unutarnje prostore su različiti. Ukupni protok vanjskog zraka [m /h], potreban za smanjenje koncentracije određenog zagađivača unutarnjeg zraka i njegovo održavanje unutar dozvoljenih granica, može se izračunati iz izraza:

m jr _ con

° ~ C -C mcon - ukupna emisija izvora zagađenja [ug/h] C; - unutarnja koncentracija u stacionarnom stanju [ug/m3] C0 - koncentracija u vanjskom zraku [ug/m ]

Unutarnja koncentracija zagađivača Ci treba zadovoljavati odgovarajuće vrijednosti propisane normama (npr. koncentracija CO u garažama i tunelima). Koncentracija zagađivača izražava se najčešće u sljedećim jedinicama:

ppm - volumenski udio zagađivača u milijunu volumenskih dijelova zraka ug/m3 - mikrograma zagađivača po kubičnom metru zraka ppm=(24.45/M)(1000 u.g/m3); M - relativna molekularna masa zagađivača

- primjer - koncentracija CO2 u unutarnjim prostorima Unutarnja koncentracija u stacionarnom stanju je 1000 ppm, uobičajena koncentracija u vanjskom zraku je 350 ppm, nastali volumen CO2 po jednoj osobi: 18 L/h. Potrebno je odrediti količinu vanjskog zraka za ventilaciju prostora.

y Kon = 18/3600 =7? °'p C-C 0.001-0.00035 ' llt/s po osobi

VENTELACIJSKI ZAHTJEV PREMA BROJU IZMJENA ZRAKA Broj izmjena zraka na sat (ACH) predstavlja omjer volumena vanjskog zraka koji uđe u prostor u jednom satu prema volumenu korisnog unutarnjeg prostora Vp. Ukupni protok vanjskog zraka [m /h] je: V0=ACH-VP

Broj izmjena zraka ovisi o volumenu prostora, obliku, namjeni, aktivnostima u prostoru i sl. Taj kriterij za ventilacijske zahtjeve koristi se kada izvori zagađivača nisu određeni, a koristi se i kao kontrola proračuna dobavne količine zraka izračunate drugim metodama. Za uobičajene stambene i poslovne prostore, ACH se kreće u rasponu 4-8 h"1. Za različite tipove i namjene prostora, preporučeni broj izmjena se može pronaći u tablicama danim u literaturi. Vrsta prostora ACH (h-1) Ured 3. .6 Knjižnica 3. .5 Restoran 6. .8Dućan 4. .8Kazalište, kino dvorana 4. .6 Lakirnica 20. .50Operacijska dvorana 15. .20Skladište 4. .6Garderoba 3. .6Zatvoreni bazen 3. .6Laboratorij 8.. 15Radionice za zavarivanje 5.. 10

OSNOVNI PRINCIPI DISTRTJBUCIJE ZRAKA U PROSTORU Sustav distribucije zraka s miješajućim strujanjem temelji se na ubacivanju zraka u prostor većom istrujnom brzinom (2-3 m/s) i njegovo miješanje sa zrakom prostorije usljed podtlaka koji se stvara u zoni oko istrujnog mlaza (efekt indukcije). Zbog toga izmješani zrak dolazi u zonu boravka s brzinom i temperaturom koje odgovaraju uvjetima toplinske ugodnosti.

Prednosti: - pogodno za grijanje i hlađenje - efekt indukcije omogućuje veću temperaturnu razliku kod ubacivanja Atus - jednolika razdioba temperature - prilagodljivo glede smještaja istrujnih otvora Nedostaci: - velika potrošnja energije za hlađenje - moguća pojava propuha, pa treba voditi računa o brzinama strujanja zraka u zoni

boravka Kod sustava distribucije zraka s poprečnim strujanjem, zrak se ubacuje direktno u zonu boravka znatno manjom brzinom i s manjom temperaturnom razlikom između ubacivanja i stanja u prostoru. Strujanje se može usmjeriti odozdo prema gore (prikazano na slici) ili vodoravno od jednog zida prema suprotnom zidu. Ovakav način razdiobe zraka omogućuje efikasnije odvođenje'-štetnih tvari iz prostora, jer se isti dio zračne struje ne može vratiti u recirkulaciji na isto područje unutar volumena prostora.

Prednosti: - efikasno prozračivanje - mala potrošnja enefgijeza hlađenje - pogodno za hlađenje visokih prostora - mala brzina strujanja u zoni boravka Nedostaci: - veliki volumen zraka u cirkulaciji - smanjenje upotrebljive površine poda - velik gradijent temperature po visini - nije pogodno za veće kapacitete grijanja Lokalni sustavi ventilacije za industrijsko okruženje razvijaju se za niz različitih primjena uzimajući u obzir njihove specifične potrebe. Iz takvog pristupa proizlazi velik broj različitih tipova instalacije.

Postavljanje vanjskih ulaznih (usisnih) i izlaznih (istrujnih) otvora za ventilaciju izvodi se prema preporukama iz literature ovisno o primjeni i tipu sustava.

a) Vertikalni razmaci između ulaznih i izlaznih otvora b) Horizontalni razmaci između ulaznih i izlaznih otvora PROČIŠĆAVANJE ZRAKA Filter je dio opreme ventilacijskog sustava koji uklanja čestice zagađivača iz ventilacijskog zraka. Korištenjem filtera povećava se razina ugodnosti, ali povećavaju se i troškovi pogona i održavanja sustava. Postavljanjem filtera u ventilacijsku ili klima jedinicu provodi se, ne samo pročišćavanje zraka, nego i zaštita ostalih uređaja ugrađenih u sustav od nakupljanja i taloženja nečistoća. Time se posredno dodatno čuvaju elementi građevine od onečišćenja i oštećenja. Za posebne prostorije s najvišim standardima čistoće zraka zadnji stupanj filtracije se postavlja u distributere na ulazu zraka u prostoriju, jer se time sprječava mogućnost zagađenja filtriranog zraka u ventilacijskim zračnim kanalima. Modemi filteri danas omogućuju zadržavanje čestica u širokom rasponu 0,l-500 µm. Filter za čestice treba imati tri važne osobine:

1. visoka efikasnost - sposobnost uklanjanja čestica iz struje zraka 2. vefikikapacitet zadržavanja prašine - određena količina prašine koju filter zraka može

zadržati u pogonu 3. mali otpor strujanju zraka - pad statičkog tlaka na filteru

Osnovna podjela filtera po klasama vrši se prema europskim smjemicama i normama EUROVENT, EN779, ENI-822-pri čemu veći broj u oznaci općenito znači veću efikasnost: ,

1. Grubi filter - predfilter (Eurovent klasa EUl ...EU4, EN779 klasa Gl ...G4) 2. Fini filter - prvi/drugi stupanj filtracije (Eurovent klasa EU5...EU9, EN779 klasa

F5...F9) 3. Apsolutni (HEPA/ULPA) filter- završni stupanj filtracije (Eurovent klasa EU10..EU17,

EN1822 klasa H10...H13; U14...U17) Grubi filter vrši zadržavanje krupne prašine (čestice promjera 5-100 µm) i koristi se kao predfilter ili jedini filter za prostore s manjim zahtjevima za čistoćom zraka. Fini filter vrši zadržavanje fine prašine (čestice promjera 0.3-5 µm) i koristi se kao prvi ili drugi stupanj filtracije za prostore s povećanim zahtjevima za čistoćom zraka. Postavlja se u struji zraka iza grubog filtera i često se koristi u komfornoj ventilaciji i klimatizaciji. Jednu podgrupu unutar podjele filtera čine apsorpcijski filteri kojima se vrši uklanjanje mirisa iz zraka. Apsolutni (HEPA/ULPA) filter vrši zadržavanje najfinije prašine (lebdeće čestice vrlo malog promjera <0.3 µm) i predstavlja završni stupanj filtracije. Postavlja se u struji zraka iza finog filtera, najčešće na ulazu zraka u prostoriju. Takvi filteri koriste se samo u prostorima s najvišim standardima čistoće zraka (operacijske dvorane, laboratoriji, čisti prostori, proizvodnja elektronike...). POVRAT TOPLINSKE ENERGIJE Sustavi povrata toplinske energije omogućuju povrat dijela toplinske energije sadržane u istrošenom, odnosno otpadnom zraku, koja bi se ionako odbacila u vanjski okoliš. Sustavi povrata topline (SPT) dijele se na dvije grupe:

1. Uređaji za povrat osjetne topline - omogućuju promjenu temperature 2. Uređaji za povrat ukupne topline - omogućuju promjenu temperature i vlage

Za ocjenu učinkovitosti sustava povrata topline koriste se sljedeći parametri:

- stupanj povrata topline O - povrat osjetne topline - stupanj povrata vlage "F - povrat latentne topline (povrat vlage) - pad tlaka Ap

Stupanj povrata topline ili vlage najčešće se određuje na strani dobavnog zraka (indeks 2): RAZVOD ZRAKA Ventilator je uređaj za dobavu i odsis zraka za ventiliranje prostora unutar građevine.

Ventilator zagrijava struju zraka koja struji kroz njegove lopatice