1

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

Źródło: http://pl.fotolia.com/id/54202136

KURS

Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

MODUŁ Systemy wentylacji i klimatyzacji – rozszerzenie

2

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

6 Systemy wentylacji i klimatyzacji – rozszerzenie

6.1 Sposoby wentylacji obiektów o różnym przeznaczeniu oraz stanowisk roboczych

6.1.1 Obiekty wielkokubaturowe1

Duże obiekty stanowią wyzwanie dla projektanta instalacji wentylacyjnej, klimatyzacyjnej lub ogrzewania powietrznego. Dla dużych hal targowych i domów towarowych znacznych rozmiarów prawie zawsze stosuje się ogrzewanie powietrzne, gdyż w ten sposób można zapewnić konieczną, lecz niezbyt intensywną wentylację.

Współczesne domy towarowe (obecnie nazywane galeriami) na ogół mają ciągi komunikacyjne w centrum budowli, a część handlowa (małe sklepiki i sklepy) rozłożone przy zewnętrznych ścianach hali. Głównym źródłem ciepła jest nawiewane ciepłe powietrze, które jest również powietrzem wentylacyjnym. Dodatkowo, dzięki będącym do dyspozycji pompom powietrza, w okresach podwyższonych temperatur możliwe jest uzyskiwanie chłodu powietrza zewnętrznego i wewnątrz budowli. Duże obiekty wyposażone są w centrale wentylacyjne, które wstępnie, centralnie przygotowują świeże powietrze do nawiewania, lecz stworzenie odpowiedniej temperatury i klimatu w małych sklepikach stanowiących części kompleksu handlowego – spoczywa na ich dzierżawcach.

Rozwiązania w obiektach wielkokubaturowych powinny umożliwiać użytkownikowi zapanowanie nad nimi, czyli nad podziałami pionowymi i poziomymi instalacji, tak, aby były one powtarzalne. Nieodzowny w tym wypadku jest zapas części zamiennych, zapewnienie łatwych do nauczenia sposobów obsługi tych urządzeń i ich remontu. Rozległość instalacji sprawia, że nawet drobna awaria tej centralnej powoduje duże problemy z naprawą i wiąże się z koniecznością wyłączenia z wentylacji dużej części budynku. Podziały na sektory pozwalają oszczędzić ciepło i energię elektryczną pod warunkiem, że w takiej galerii właściwie rozmieści się użytkowników według branż. Umożliwi to wstępne przygotowanie powietrza o dostosowanych dla danej dziedziny parametrach oraz pozwoli na utrzymywanie różnych temperatur w obrębie sektorów, a także – gdy zajdzie taka potrzeba – pozwoli:

okresowo nawilżać powietrze;

osuszać tam, gdzie trzeba zabezpieczyć pomieszczenie przed wilgocią (np. piwnice, strefy dostawy towarów).

Na strefę dostawy towarów, składów piwnicznych i miejsc, gdzie do podziemia wjeżdżają samochody dostawcze, należy zwrócić szczególną uwagę, ponieważ na pierwszy ponad tą strefą poziom handlowy nie powinny przedostawać się żadne zapachy i hałas. Zimą działanie wentylacji wywiewnej może być zapewnione przez zastosowanie odpowiedniej liczby przewodów wentylacyjnych i grawitacyjnych wyprowadzonych nad dach. W ciepłe dni konieczne jest jednak uzupełnienie wentylacji grawitacyjnej przez wentylację mechaniczną. 1 http://www.instalator.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=3709%3Aogrzewanie-i-wentylacja-obiektow-wielkokubaturowych-ciepa-hala&Itemid=158&lang=pl

3

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

W obiektach, w których odbywa się sprzedaż, trzeba wytworzyć nadciśnienie. Przy dużym nasileniu ruchu nadciśnienie nie zapobiegnie wtargnięciom zimnego powietrza do wnętrza obiektu. Należy zastosować drzwi obrotowe lub tambury, a dodatkowo kurtyny powietrzne. Jeżeli zaproponowane rozwiązanie łączy ogrzewane powietrzne z wentylacją, to należy pamiętać, że do obiegu trzeba wprowadzić niezbędną ilość powietrza świeżego, ~10% całości powietrza będącego w obiegu. Taki system, który działa automatycznie, daje spore oszczędności, ponieważ może spełniać dwie role: ogrzewania powietrznego i wentylacji oraz tylko wentylacji, np. w okresie świąt czy z okazji wyprzedaży – w czasie, kiedy w obiekcie znajdzie się duże skupisko ludzi.

Instalowanie centralnych urządzeń do chłodzenia powietrza jest bardzo kosztowne, dlatego rzadko zachodzi potrzeba ich zastosowania. Liczba dni (wg statystyki), w których temperatura powietrza zewnętrznego jest równa lub przekracza temperaturę komfortu, np. dla Gdańska wynosi szacunkowo ok. 13 dni, a dla Wrocławia ok. 33 dni.

6.2 Wentylacja w pomieszczeniach produkcyjnych2

Głównym technologicznym celem wentylacji w pomieszczeniach produkcyjnych jest przestrzeganie sanitarnych wymagań stawianych jakości powietrza bezpośrednio na stanowisku roboczym. Wentylacja nawiewno-wywiewna w wielu przypadkach nie potrafi tego zapewnić.

Charakterystycznym przykładem tego, jest np. spawalnictwo. Technologiczny proces spawania w małym stopniu nadaje się do automatyzacji, dlatego przeważa w nim praca ręczna. Na podstawie statystyk można zaobserwować gwałtowny wzrost zawodowej zachorowalności związanej z wydzielającymi się substancjami szkodliwymi dla zdrowia człowieka. Z badań statystycznych wynika, że w ciągu ostatnich 15-20 lat w spawalnictwie liczba zachorowań zawodowych wśród elektrospawaczy wzrosła prawie dwukrotnie. Według tego wskaźnika zawód spawacza przesuwa się na jedno z czołowych miejsc jeśli chodzi o zachorowalność. Główną przyczyną rosnącej liczby zachorowań jest niedostateczna efektywność instalacji odciągów miejscowych lub jej brak.

Problem oszczędzania energii w systemach wentylacji produkcyjnych budynków nabrzmiał na początku 90 lat XX wieku i pozostaje aktualny do dziś. Udział zużycia energii na cele ogrzewania i wentylacji w przemyśle wynosi do 30% w bilansie cieplnym rozwiniętych krajów. Ten wskaźnik bilansu spowodowany jest rosnącymi wymaganiami w zakresie intensywności wymiany powietrza w pomieszczeniach produkcyjnych.

W pomieszczeniach mieszkalnych krotność wymiany powietrza wynosi na ogół od 0,3 do 0,5. W budynkach użyteczności publicznej (kina, teatry) – stanowi od 3 do 5, natomiast w pomieszczeniach z technologią spawalniczą wartość ta sięga od 10 do 20.

Główną rezerwą zmniejszenia energochłonności instalacji wentylacyjnych jest obniżenie przepływów powietrza w instalacjach nawiewnych i wywiewnych – z zachowaniem ich efektywności pod względem zapewnienia parametrów w strefie

2 Grimitlin A, Wentylacja i oczyszczanie powietrza w spawalnictwie, Asocjacja AVOK Nord-West, Rosja 2009

4

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

oddychania. Zatem zagadnienie „uzdrowienia” powietrza na stanowiskach roboczych przy pomocy wentylacji ma priorytetowe znaczenie gospodarcze i socjalne.

Jednym z rozwiązań zapewniających czystość powietrza na stanowisku roboczym jest pojawienie się samomocujących, giętkich przewodów z lejkiem zasysającym. Pozwala to maksymalnie przybliżyć się do źródła wydzielania się szkodliwych substancji i umożliwia łatwe przesunięcie lejka w razie potrzeby.

Szerszemu zastosowaniu omawianych urządzeń sprzyja:

opracowanie nowych materiałów włókninowych – stosowanych podczas filtrowania powietrza wywiewanego i nawiewanego;

opracowanie udoskonalonych paneli do rozdziału powietrza – pozwalających stwarzać strefy czystego powietrza na ustalonych stanowiskach roboczych.

Z kolei wysokoefektywne metody oczyszczania powietrza umożliwiają szerzej stosować recyrkulację wywiewu w wentylowanych pomieszczeniach. W wentylacji nawiewno-wywiewnej zaś na większą skalę stosuje się doprowadzanie nawiewanego powietrza do strefy roboczej metodą „zatopienia”.

6.3 Rozszerzenie wiadomości na temat wentylacji

6.3.1 Wentylacja naturalna3

Stosowanym od lat i najbardziej popularnym rodzajem wentylacji budynków mieszkalnych w Polsce jest wentylacja naturalna, zwana też grawitacyjną. Siłą napędową wentylacji naturalnej jest różnica gęstości powietrza zimnego (świeżego, na zewnątrz pomieszczeń) i ciepłego (znajdującego się w pomieszczeniach).

Powietrze zimne napływa do pomieszczeń przez nieszczelności w oknach i ścianach budynku lub przez nawiewniki instalowane w oknach i ścianach. Powietrze, po wymieszaniu z powietrzem znajdującym się w pomieszczeniu i ogrzaniu, opuszcza pomieszczenie wraz z zanieczyszczeniami przez kratki wentylacyjne, które są podłączone do kanałów wentylacyjnych.

Zgodnie z polskimi przepisami budowlanymi wloty do przewodów wentylacyjnych muszą się znajdować w kuchni, łazience lub toalecie, w pomieszczeniach bezokiennych i czasem także w innych pomieszczeniach.

Aby wentylacja naturalna działała prawidłowo, do budynku musi się dostać odpowiednia ilość powietrza. Dawniej, gdy okna były niezbyt szczelne, dopływ powietrza był zawsze wystarczający, a niekiedy nawet zbyt duży. Nowoczesne okna, wyposażone w systemy uszczelek wymagają montażu nawiewników, gdyż nie zapewniają wystarczającego napływu powietrza potrzebnego do wentylacji.

Powietrze, które dostanie się do pomieszczenia musi przedostać się przez całe mieszkanie w drodze do kratek wywiewnych wentylacji. Aby to było możliwe – trzeba zadbać o to, żeby pod skrzydłami drzwiowymi pomiędzy pokojami, pozostawić szczelinę o powierzchni 80 cm2 (można podciąć drzwi o 1 cm na całej szerokości). Pod drzwiami 3 http://www.wentylacja.org.pl/

5

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

do kuchni, łazienki, toalety i garderoby szczelina musi być większa – 200 cm2. Można podciąć drzwi o 2,5 cm lub zamontować w dolnej części kratkę4.

Gazowe urządzenia grzewcze do prawidłowej pracy potrzebują odpowiedniej ilości tlenu, a spaliny muszą być bardzo skutecznie usuwane. Konieczna jest sprawna instalacja wentylacyjna, a szczególnej uwagi wymagają wentylacja kuchni i łazienki.

Mankamentem wentylacji naturalnej jest zależność skuteczności jej działania od warunków panujących na zewnątrz budynku. Zimą, gdy różnica temperatury na zewnątrz i wewnątrz budynku jest duża, wentylacja działa sprawnie, a czasami nawet jest bardziej intensywna niż to konieczne. Wentylacja naturalna może działać prawidłowo tylko wtedy, gdy temperatura na zewnątrz jest zdecydowanie niższa niż w budynku. Przy małej różnicy temperatury siła ciągu może być zbyt mała, aby była skuteczna. W skrajnym wypadku może dojść nawet do odwrócenia kierunku przepływu powietrza przez kanały wentylacyjne. Powietrze z zewnątrz będzie tłoczone do pomieszczeń przez kratki wentylacyjne. Latem wentylacja naturalna najczęściej działa słabo.

Warunkiem działania wentylacji jest zapewnienie odpowiedniej ilości powietrza, które przedostaje się do pomieszczeń. Gdy okna są zbyt szczelne i nie mają nawiewników, nawet korzystna różnica gęstości powietrza nie spowoduje wystarczająco dużego ciągu w kanałach wentylacyjnych i wymiana powietrza nie będzie wystarczająca.

Na efekty działania wentylacji grawitacyjnej mają wpływ również rozwiązania konstrukcyjne budynków, wymagania urbanistyki oraz warunki użytkowania pomieszczeń. Skuteczność wentylacji naturalnej zależy także od długości kanału wentylacyjnego, a więc od odległości między wlotem do komina (kratką wentylacyjną w pomieszczeniu), a wylotem (końcem komina). Nic więc dziwnego, że pomieszczenia na ostatnich piętrach budynków z płaskimi dachami są słabo wentylowane. Podobnie jest z mieszkaniami na poddaszach użytkowych. Długość kanału wentylacyjnego jest w nich po prostu zbyt mała.

W kominach, które są niewłaściwie rozmieszczone w budynku lub sąsiadują z wysokimi obiektami, takimi jak ściana wyższego budynku czy wysokie drzewa, dochodzi do osłabienia ciągu kominowego5.

Ciąg może być zaburzony także przez wiatry, zwłaszcza na pogórzu i na terenach nadmorskich, dlatego na zakończeniu komina warto stosować nasady kominowe wzmacniające siłę ciągu.

4 http://renmebel.i15.eu/index.php/porady-zalecenia/16-wplyw-wentylacji-na-wilgotnosc 5 http://www.wentylujemy.com.pl/index.php/abc-wentylacji/14-wentylacja-naturalna

6

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

6.3.2 Wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła6

Rysunek 6.1 Wentylacja nawiewno-wywiewna

Źródło: www.fotolia.com

Wysokie koszty energii mobilizują wszystkich do jej oszczędzania. Warto więc wiedzieć, że straty ciepła zimą w dużym stopniu są powodowane przez wentylację. Wraz z powietrzem usuwanym z pomieszczeń tracimy także ciepło. Na wentylację może przypadać od 30 do 60% wszystkich strat. W starych domach, w których znaczna część ciepła uciekała przez zimne przegrody, straty wentylacyjne stanowiły mniejszy udział w całości. Im ściany, dach i okna są cieplejsze, tym większa rola strat wentylacyjnych w całym bilansie energetycznym. Często przyczyną jest nadmierne uszczelnianie budynku, które ma doprowadzić do zmniejszenia intensywności jego wentylowania. W efekcie znacznie pogarsza się jakość powietrza w pomieszczeniach, a przede wszystkim nadmiernie wzrasta jego wilgotność, sprzyjająca rozwojowi grzybów i pleśni.

Rozsądne jest więc znalezienie kompromisu pomiędzy oszczędzaniem energii a właściwą wentylacją pomieszczeń. O taki kompromis trudno, gdy dom jest wentylowany w sposób naturalny. Możliwości są ograniczone, lecz rozwiązaniem jest zainstalowanie systemu wentylacji nawiewno-wywiewnej z centralą wentylacyjną (rekuperatorem) odzyskującą ciepło.

System wentylacji nawiewno-wywiewnej odróżnia się od systemu wywiewnego tym, że wentylatory nie tylko usuwają powietrze z budynku, ale w jego miejsce dostarczają świeże powietrze zewnętrzne. Powietrze jest czerpane z zewnątrz 6 http://www.wentylujemy.com.pl/index.php?start=14

7

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

i systemem kanałów wentylacyjnych dostarczane jest do pokoi. Inne kanały wywiewne usuwają zanieczyszczone powietrze z kuchni, toalet, łazienki i garderoby, a więc zgodnie z zasadami wentylacji budynku.

System wentylacji nawiewno-wywiewnej pozwala na zachowanie pełnej kontroli nad wymianą powietrza. Ma to duże znaczenie nie tylko ze względu na jakość powietrza, lecz również dla ograniczania strat ciepła poprzez wentylację. System wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej daje możliwość odzyskania znacznej ilości ciepła z powietrza usuwanego z budynku.

Głównym elementem systemu jest centrala wentylacyjna. Centrala składa się z wentylatorów i wymiennika ciepła i popularnie jest nazywana rekuperatorem. Zasilane energią elektryczną rekuperatory pozwalają odzyskać przeciętnie 50-80% ciepła z powietrza usuwanego z budynku.

Energię odzyskuje się, ogrzewając chłodne powietrze czerpane z zewnątrz, ciepłem z powietrza usuwanego z pomieszczenia. Dzięki temu powietrze doprowadzane do pomieszczenia nie wychładza go zbyt intensywnie, a tym samym potrzeba mniej energii na podtrzymanie w nim temperatury.

Rekuperatory są konstruowane w taki sposób, aby zużyte, usuwane powietrze nie mieszało się z tym świeżym, zasysanym do budynku.

Rysunek 6.2 Rekuperator krzyżowy wewnątrz

Źródło: http://www.przepisnadom.pl/wp-content/uploads/2010/03/rekuperator_elektra.jpg

W domach jednorodzinnych stosuje się najczęściej tzw. rekuperatory krzyżowe. Wymiennik ciepła jest w nich zbudowany z kilku ułożonych równolegle płyt, między którymi przepływają dwa strumienie powietrza – ciepły wywiewany z budynku i zimny – nawiewany do niego. Płyty wymiennika przewodzą ciepło między strumieniami powietrza. Przepływają one we wzajemnie prostopadłych kierunkach.

8

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

Takie wstępne ogrzewanie powietrza świeżego jest skuteczne przy temperaturze zewnętrznej nie mniejszej niż -10°C. Gdy temperatura zewnętrzna jest niższa, nawiewanie powietrza bez dodatkowego podgrzania mogłoby być niezbyt komfortowe dla mieszkańców i nadmiernie wychładzać pomieszczenia. Aby dodatkowo podgrzewać powietrze zewnętrzne, w rekuperatorach montuje się elektryczne grzałki. Włączają się one automatycznie.

Rysunek 6.3 Zasada działania rekuperatora krzyżowego o skuteczności ok. 80% odzysku ciepła

Źródło: http://www.reku.net.pl/images/warto_wiedziec/rekuperator_dzialanie_medium.gif

Na wymienniku ciepła z reguły wykrapla się wilgoć. Jest to normalne zjawisko, dlatego przewidziano sposób usuwania skroplin. Trafiają one do specjalnego pojemnika, który należy co pewien czas opróżniać lub w innym wypadku – rekuperator połączyć z kanalizacją w budynku. Skraplająca się na wymienniku woda może zimą zamarzać, dlatego urządzenia są wyposażone w system rozmrażający. Działa w różny sposób, zależnie od konstrukcji.

Centrale wentylacyjne wymieniają powietrze w budynku w sposób ciągły. Z reguły mają kilka prędkości obrotowych wentylatorów, pozwalających na zmianę wydajności zgodnie z potrzebami. Gdy potrzebna jest wyższa wydajność, wystarczy włączenie wyższego biegu – może odbywać się to automatycznie, można uruchomić go ręcznie. Zwiększenie wydajności zaleca się, gdy w domu powstaje więcej zanieczyszczeń, np. podczas gotowania, kąpieli, suszenia prania lub wizyty gości. Dzięki zastosowaniu elektronicznych programatorów można ustawić kilka cykli pracy centrali przewidzianych na różne pory dnia. Automatyka sterująca może być podłączona do różnego rodzaju czujników badających parametry powietrza wewnątrz budynku.

Detektory mogą reagować na poziom zanieczyszczeń, np. na podwyższoną wilgotność lub zawartość dwutlenku węgla. Automatyka pozwala kontrolować temperaturę nawiewanego powietrza, informować użytkownika o uszkodzeniach urządzenia oraz przypominać o czynnościach serwisowych. Najbardziej zaawansowane centrale wentylacyjne można podłączyć do sieci komputerowej i za pomocą komputera PC sterować pracą całego układu i kontrolować ją. Takie rozwiązania, choć dosyć kosztowne, stosuje się w tak zwanych inteligentnych budynkach.

Latem, gdy temperatura powietrza w domu jest czasami niższa niż na zewnątrz, rekuperator może częściowo schładzać powietrze zewnętrzne doprowadzane do

9

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

mieszkania. Z kolei gdy nie chcemy, aby ciepłe powietrze wewnętrzne podgrzewało to, które wpada z zewnątrz (np. nocą), w systemie wentylacji nawiewno-wywiewnej można zamontować kanał omijający wymiennik. Powietrze nawiewane można skierować do zastępczego kanału za pomocą ręcznej przepustnicy, może nas też w tym zastąpić urządzenie automatyczne.

Powietrze jest zasysane z zewnątrz przez czerpnię. Należy ją umieścić w odpowiedniej odległości od komina, wyprowadzeń odpowietrzeń kanałów kanalizacyjnych i wyrzutni powietrza (zakończenia kanału usuwającego powietrze z budynku). Montuje się ją najczęściej na ścianie budynku, w miejscu, gdzie powietrze jest możliwie czyste. Najlepiej zlokalizować ją na ścianie północnej – wtedy powietrze zasysane latem jest najchłodniejsze.

Rysunek 6.4 Czerpnia i wyrzutnia

Źródło: http://www.kasiaijacek.mojabudowa.pl/

Warto także rozważyć możliwość umieszczenia czerpni w pewnej odległości od budynku, na przykład w ogrodzie. Czerpnia znajdująca się w cieniu, osłonięta roślinami przed kurzem, będzie dostarczać czyste i chłodne (latem) powietrze. Instalację wentylacyjną w budynku łączy się z czerpnią za pomocą kanału podziemnego. Przy tej okazji można wybudować gruntowy wymiennik ciepła. Dzięki temu można wykorzystać grunt do wstępnego podgrzewania powietrza nawiewanego zimą oraz schładzania latem, wykorzystując to, że na głębokości około 1,5 m ziemia ma stałą temperaturę (około 10°C). Zimą uzyska się dzięki temu dodatkowe oszczędności energii, a latem poprawi komfort w budynku.

10

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

Rysunek 6.5 Gruntowy wymiennik ciepła latem i zimą

Źródło: http://www.ikm.pl/wp-content/uploads/2009/06/gruntowy-wymiennik.jpg

Najprostszy gruntowy wymiennik ciepła to odporna na korozję rura, np. ze stali ocynkowanej, PVC lub kamionkowa, zakopana na odpowiedniej głębokości. Należy przy tym pamiętać, że rura musi być wyżej niż wody gruntowe, które mogłyby się do niej przedostać. Jeżeli nie można zakopać rury zbyt głęboko, należy nad nią ułożyć warstwę materiału termoizolacyjnego, który będzie chronić grunt przed nagrzewaniem latem i schładzaniem zimą. Średnica rury powinna być przynajmniej taka sama, jak króćców w centrali wentylacyjnej. Zastosowanie większej średnicy spowoduje wolniejszy przepływ powietrza w rurze, a tym samym nieznacznie zwiększy jego sprawność – powietrze lepiej ogrzeje się zimą oraz mocniej schłodzi się latem. Długość rury powinna być odpowiednio duża – ok. 30-50 m. W praktyce rura może opasywać fundament budynku. W takim rozwiązaniu wykorzystuje się wykop, który trzeba wykonać podczas wznoszenia budynku. Dzięki temu zaoszczędzi się również na kosztach robocizny.

11

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

Gruntowy wymiennik można także zbudować w inny sposób. Pod ziemią umieszcza się tzw. złoże żwirowe. Powietrze czerpane z zewnątrz przechodzi przez warstwę żwiru, gdzie pobiera lub oddaje ciepło. Z takiego wymiennika nie można jednak korzystać w sposób ciągły, co ok. dwanaście godzin powietrze należy kierować inną drogą, ponieważ złoże musi wymienić ciepło z otaczającym go gruntem.

Rysunek 6.6 Przykład gruntowego wymiennika ciepła opartego na złożu żwirowym

Źródło: http://www.dompasywny.warszawa.pl

Oznaczenia: 1 – czerpnia powietrza zewnętrznego; 2– kanały rozprowadzający powietrze w poziomie; 3 – kanały rozprowadzające powietrze do dna gwc; 4 –żwirowe złoże akumulacyjne; 5 – kanały zbierające powietrze; 6– poziomy kanał zbierający – ujęcie powietrza do budynku; 7 – humus (ziemia, trawa); 8 –

styropian; 9 – grunt rodzimy; 10 – instalacja zraszająca; 11 – folia

Decydując się na jeden z opisanych typów wymiennika gruntowego, należy odpowiednio dobrać centralę wentylacyjną. Trzeba bowiem uwzględnić opory przepływu, na jakie dodatkowo natrafia czerpane powietrze. Opory te zależą od długości zastosowanych podziemnych kanałów i wielkości złoża żwirowego. Rekuperator dostosowany do czerpania powietrza bezpośrednio z otoczenia budynku może się w takiej sytuacji okazać za mało wydajny.

Rozwiązanie polegające na zastosowaniu wymiennika gruntowego ma jednak również wadę. W okresach przejściowych, czyli wiosną i jesienią, temperatura powietrza na zewnątrz może być wyższa niż temperatura gruntu. Wtedy niepotrzebnie powietrze zewnętrzne jest schładzane w podziemnym kanale, a tym samym zmniejsza się wydajność rekuperatora. Dlatego konieczne jest zastosowanie w instalacji specjalnej przepustnicy i dodatkowej czerpni pobierającej powietrze bezpośrednio z otoczenia budynku.

12

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

6.3.3 Wentylacja hybrydowa7

Rysunek 6.7 Wentylacja hybrydowa

Źródło: http://www.muratorplus.pl/technika/wentylacja-i-klimatyzacja/wentylacja-hybrydowa-nowa-nasada-dachowa-vbp_57694.html

W domach jednorodzinnych najczęściej stosuje się wentylację naturalną, zwaną potocznie grawitacyjną. Ma ona wielu zwolenników, którzy cenią w niej przede wszystkim bezgłośną pracę i to, że nie trzeba jej zasilać energią elektryczną. Nie bez znaczenia są także niewielkie koszty eksploatacji, które ograniczają się do okresowej kontroli i okazjonalnego czyszczenia kanałów. Są i tacy, którzy na wentylację grawitacyjną decydują się bez specjalnego zastanowienia – z powodu tradycji panującej w polskim budownictwie, wszak tak budowało się „od zawsze”. Wspominanych zalet nie sposób negować, jednak należy przy tym mieć świadomość wad naturalnego wentylowania budynków.

Do głównych wad należy zaliczyć zmienną skuteczność (nierzadko o wiele mniejszą od potrzeb), zależną od pory roku i warunków atmosferycznych. Nie bez znaczenia są także tzw. wsteczne ciągi w kanałach wentylacyjnych, powodujące zamiast wywiewania – nawiewanie powietrza do pomieszczeń przez kratki wentylacyjne.

7 http://wentylacja.org.pl/pages-82.html

13

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

Podobnych problemów można uniknąć, instalując wentylację mechaniczną, w której ruch powietrza wymienianego w budynku jest możliwy dzięki ciągłej pracy wentylatorów. Najczęściej są tu stosowane dwa rozwiązania:

wentylacja wywiewna – w której jeden centralny wentylator usuwa zanieczyszczone powietrze z budynku, a świeże powietrze zewnętrzne napływa w sposób naturalny;

wentylacja nawiewno-wywiewna – wyposażona w centralkę wentylacyjną z dwoma wentylatorami, zapewniającymi zarówno napływ powietrza, jak i jego usuwanie. W takiej centralce najczęściej znajduje się również wymiennik ciepła (rekuperator), pozwalający zimą odzyskiwać energię z powietrza usuwanego.

Niewątpliwymi zaletami obydwu odmian wentylacji mechanicznej są: możliwość stałej, skutecznej wymiany powietrza, niezależnie od warunków zewnętrznych oraz dostosowania intensywności wentylacji do potrzeb. Dzieje się tak dzięki temu, że instalację najpierw się projektuje z uwzględnieniem specyfiki budynku, a następnie wykonuje ją zgodnie z projektem.

Przeciwnicy wentylacji mechanicznej zarzucają temu rozwiązaniu, że jest kosztowne, ponieważ wymaga zasilania urządzeń energią elektryczną. Krytykują także hałas mogący się rozchodzić od wentylatorów, zwłaszcza gdy instalacja jest nieprawidłowo zrobiona.

Wentylacja mechaniczna jest bardzo rozpowszechniona w wielu krajach europejskich, szczególnie tam, gdzie budownictwo jest bardziej zaawansowane technologicznie, a właściciele domów zwracają większą uwagę na komfort, który w pewnym stopniu zależy także od jakości powietrza w budynku. Przepisy budowlane rozmaitych państw wręcz wymuszają stosowanie systemów, które gwarantują skuteczną wymianę powietrza w domu przez cały rok. Jednocześnie dba się o racjonalne zużycie energii przez budynek, a także o regulowanie wydajności wentylacji zgodnie z potrzebami użytkowników. Tak jest między innymi w Holandii, Szwecji, Francji, Norwegii – czyli krajach o zróżnicowanym klimacie i odmiennych tradycjach budowlanych.

Aby zaspokoić oczekiwania inwestorów, stale prowadzi się prace i badania nad udoskonalaniem systemów wentylacyjnych. Jednym z najnowszych rozwiązań, sprawdzonych i z powodzeniem stosowanych w różnych typach obiektów – jest wentylacja hybrydowa, wykorzystująca zalety wentylacji naturalnej i mechanicznej w celu zapewnienia dobrej jakości powietrza w budynku, niezależnie od pogody, pory dnia czy roku.

O wentylacji hybrydowej można mówić wtedy, gdy instalacja działa naprzemiennie w sposób mechaniczny i naturalny, lub gdy obydwa systemy wzajemnie się uzupełniają. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu elementów sterujących pracą obu układów, monitorujących warunki zewnętrzne i parametry pracy instalacji wentylacyjnej. Czujniki sprzężone z układem sterowania umożliwiają przełączanie trybu pracy systemów – naturalnego i mechanicznego.

Wentylacja hybrydowa działa w naturalny sposób, gdy sprzyjają temu warunki wewnętrzne i zewnętrzne, przestawia się na sposób mechaniczny, kiedy są one niewystarczające do sprawnej wymiany powietrza. Również odwrotnie – gdy działa system mechaniczny, możliwe jest wspomaganie go lub zastępowanie przez naturalną

14

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

wymianę powietrza, jeśli warunki na to pozwalają. Możliwe są różne koncepcje techniczne współpracy sił natury i wentylatorów, a producenci oferują różnorodne urządzenia umożliwiające tę współpracę.

Stosowane w krajach Europy Zachodniej sposoby łączenia elementów systemu wentylacji hybrydowej można sprowadzić do trzech podstawowych rozwiązań, w których system:

wykorzystuje naprzemiennie ciąg naturalny i mechaniczny (np. systemy są przełączane o określonych porach w ciągu doby);

działa głównie w sposób naturalny i jest wspomagany wentylatorami w warunkach, gdy ciąg naturalny jest niewystarczający;

działa głównie w sposób mechaniczny i jest wspomagany wiatrem oraz instalacją kominową o naturalnym ciągu, gdy są sprzyjające warunki.

Brak jednej precyzyjnej koncepcji wentylacji hybrydowej nie zmienia tego, że cel jej stosowania jest zawsze taki sam – maksymalne ograniczenie zużycia energii niezbędnej do pracy instalacji przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej intensywności wymiany powietrza, dzięki której można zapewnić właściwą jakość powietrza wewnętrznego.

Dostępne w Polsce rozwiązania wentylacji hybrydowej zakładają model, w którym wentylacja naturalna jest wspomagana przez wentylatory niskociśnieniowe o specjalnej konstrukcji. Są one montowane w formie nasad kominowych na szczycie kanałów wentylacji naturalnej.

Nasady przeznaczone do wentylacji hybrydowej oferują trzy firmy: Aereco, Darco i Uniwersal. Wspólną cechą wspomnianych nasad jest niskie podciśnienie wytwarzane w kanałach wywiewnych. Jest ono zbliżone do podciśnienia, jakie w naturalny sposób powstaje w kanałach wywiewnych. Teoretycznie nie ma więc ryzyka odwracania ciągu w kanałach spalinowych, do których są podłączone urządzenia spalające gaz. Jednak na wszelki wypadek, a także po to, aby spełnić wymagane w tym zakresie przepisy (regulujące stosowanie wentylatorów wyciągowych), producenci zabraniają stosowania nasad na kanałach obsługujących pomieszczenia, w których znajdują się urządzenia gazowe z otwartą komorą spalania (np. przepływowe podgrzewacze wody).

Niezależnie od przepisów i wytycznych producentów, nie należy zapominać o tym, że rolą nasad jest usuwanie powietrza z budynku. Należy zapewnić dopływ świeżego powietrza z zewnątrz, gdyż w przeciwnym razie nasady te nie będą działać prawidłowo lub powstanie ryzyko odwrócenia ciągu w kanałach, które nie będą w nie wyposażone (np. w spalinowych). Jeśli zapewni się odpowiedni nawiew powietrza do budynku, można mieć pewność, że wentylacja hybrydowa nie stworzy większego zagrożenia niż naturalna. Podciśnienie wytwarzane w kanałach wentylacyjnych jest bowiem porównywalne z naturalnym ciągiem kominowym.

Wszystkie trzy nasady można bez większego kłopotu zamontować na istniejących kanałach wywiewnych wentylacji naturalnej. Z tego względu mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w budynkach nowych, ale dają szansę na skuteczną modernizację istniejących obiektów, także tych wyposażonych w zbiorcze kanały wywiewne. Nasady wszystkich trzech producentów to urządzenia energooszczędne. Zużycie prądu przez wentylatory jest znacznie mniejsze niż w przypadku tradycyjnej wentylacji mechanicznej

15

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

wyciągowej. Dodatkowe oszczędności można uzyskać, wykorzystując automatykę, dostosowującą tryb pracy do panujących warunków zewnętrznych, czyli stosującą tryb pracy wentylacji naturalnej.

Podstawą każdego ze wspomnianych rozwiązań jest tradycyjny schemat wymiany powietrza w budynku. Zakłada się, że świeże, zewnętrzne powietrze dostaje się do pokoi, a następnie przepływa w kierunku kanałów wywiewnych, ulokowanych w kuchni, łazienkach i toaletach oraz w pomieszczeniach gospodarczych bez okien (np. w garderobach, schowkach itp.), jak również w pokojach na górnej kondygnacji mieszkań dwupoziomowych, czyli np. na górnym piętrze domu.

6.4 Literatura

6.4.1 Literatura obowiązkowa

Grimitlin A., Wentylacja i oczyszczanie powietrza w spawalnictwie, Asocjacja AVOK Nord-West, Rosja 2009;

Wentylacja – Klimatyzacja – Ogrzewanie. Projektowanie – Montaż – Eksploatacja – Modernizacja, praca zbiorowa pod redakcją prof. T.R Fodemskiego, Verlag Dashofer, 2011;

Recknagel H., Sprenger E., Honmann W., Schramek E., Kompendium wiedzy. Ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo, 08/09, OMNI SCALA, 2008;

Systemy powietrzno-wodne w wentylacji i klimatyzacji. Poradnik projektanta, TROX TECHNIK.

6.4.2 Literatura uzupełniająca

Grzegorczyk W., Poradnik dla ucznia. Montaż instalacji wentylacyjnej i klimatyzacji, Wydawnictwo PIB, Radom 2006;

Krygier K., Klinke T., Sewerynik J., Ogrzewnictwo, wentylacja, klimatyzacja, WSiP, Warszawa 2007;

Więcek M., Poradnik dla ucznia. Wykonywanie i eksploatacja instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, Wydawnictwo PIB, Radom 2007.

6.4.3 Netografia

http://renmebel.i15.eu/index.php/porady-zalecenia/16-wplyw-wentylacji-na-wilgotnosc;

http://www.instalator.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=3709%3Aogrzewanie-i-wentylacja-obiektow-wielkokubaturowych-ciepa-hala&Itemid=158&lang=pl;

http://www.wentylacja.org.pl/pages-38.html;

http://www.wentylujemy.com.pl/index.php/abc-wentylacji/14-wentylacja-naturalna.

16

Kurs: Roboty związane z montażem i remontem instalacji wentylacyjnych i instalacji klimatyzacyjnych

6.5 Spis rysunków

Rysunek 6.1 Wentylacja nawiewno-wywiewna .................................................................................. 6

Rysunek 6.2 Rekuperator krzyżowy wewnątrz .................................................................................. 7

Rysunek 6.3 Zasada działania rekuperatora krzyżowego o skuteczności ok. 80% odzysku ciepła .................................................................................................................................................................... 8

Rysunek 6.4 Czerpnia i wyrzutnia ............................................................................................................ 9

Rysunek 6.5 Gruntowy wymiennik ciepła latem i zimą ................................................................ 10

Rysunek 6.6 Przykład gruntowego wymiennika ciepła opartego na złożu żwirowym .... 11

Rysunek 6.6 Wentylacja hybrydowa ..................................................................................................... 12

6.6 Spis treści

6 Systemy wentylacji i klimatyzacji – rozszerzenie ..................................................................... 2

6.1 Sposoby wentylacji obiektów o różnym przeznaczeniu oraz stanowisk roboczych ............ 2 6.1.1 Obiekty wielkokubaturowe .......................................................................................................................................... 2

6.2 Wentylacja w pomieszczeniach produkcyjnych .................................................................................. 3 6.3 Rozszerzenie wiadomości na temat wentylacji ................................................................................... 4

6.3.1 Wentylacja naturalna ...................................................................................................................................................... 4 6.3.2 Wentylacja nawiewno-wywiewna z odzyskiem ciepła .................................................................................... 6 6.3.3 Wentylacja hybrydowa ................................................................................................................................................ 12

6.4 Literatura .......................................................................................................................................................... 15 6.4.1 Literatura obowiązkowa ............................................................................................................................................. 15 6.4.2 Literatura uzupełniająca ............................................................................................................................................. 15 6.4.3 Netografia .......................................................................................................................................................................... 15

6.5 Spis rysunków ................................................................................................................................................. 16