Systemy wentylacyjne stosowane dla sprawnej wymiany powietrza, chłodzenia i odzysku ciepła

Dodano: wtorek, 10 lipca 2018 09:27
Systemy wentylacyjne stosowane dla sprawnej wymiany powietrza, chłodzenia i odzysku ciepła

Instalacja wentylacyjna jest nieodzownym elementem każdego budynku, w którym przebywają ludzie. Dobór systemu musi uwzględniać wymagania higieniczne i technologiczne dla określonego rodzaju obiektu. Zmienność warunków zewnętrznych jak i intensywności użytkowania wymaga, aby zapewniona była regulacja wydajności wymiany powietrza w możliwie szerokim zakresie.

Wentylacja zgodna z przepisami Prawa Budowlanego

Podstawowe wymagania dotyczące wentylacji pomieszczeń zawarte są w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 „w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” (tekst jednolity Dz. Ustaw nr 1422 z 2015 roku). Przepisy te zawierają szczegółowe wymogi odnośnie efektywności, racjonalnego zużycia energii, sposobu prowadzenia instalacji jak i zapewnienia komfortu użytkowania i ochrony przeciwpożarowej.

Wstępne założenia dla instalacji wentylacyjnej

  • Wydajność - strumień powietrza wentylacyjnego powinien odpowiadać wymaganiom higienicznym i technologicznym dla konkretnego obiektu lub pomieszczenia. Intensywność wymiany określają szczegółowe przepisy oraz normy, niemniej jako podstawową ilość powietrza wentylowanego przyjmuje się dla pomieszczeń mieszkalnych wartość powyżej 20 m3/h na każdą przebywającą tam osobę.
  • Energochłonność - wentylacja pomieszczeń wiąże się ze stratami ciepła, które powinny być możliwie najmniejsze. W instalacjach wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej o wydajności powyżej 500 m3/h konieczne jest instalowanie urządzeń do odzysku ciepła o skuteczności powyżej 50%.
  • Alternatywnie, zamiast odzysku ciepła może być instalowany układ recyrkulacji, pod warunkiem zapewnienia wymaganego standardu higienicznego powietrza wewnętrznego, a system w korzystnych warunkach pogodowych powinien zapewniać 100 % wymianę powietrza.
  • Przepisy określają też dopuszczalne moce wentylatorów w stosunku do ich wydajności, które nie powinny przekraczać wartości 0,8-1,6 kW/(m3/s) zależnie od rodzaju systemu wentylacyjnego. W przypadku zastosowania dodatkowych elementów filtracyjnych moce te można zwiększyć o 0,3 kW/(m3/s).
  • Przewody wentylacyjne powinny być osłonięte izolacją cieplną, a także zabezpieczone przed wywoływaniem i przenikaniem hałasu.
  • Zabezpieczenie p.pożarowe - ze względów przeciwpożarowych (kanały wentylacyjne sprzyjają rozprzestrzenianiu się ognia) kanały wentylacyjne muszą być odsunięte od materiałów łatwopalnych lub poprowadzone w stosownej osłonie. W obiektach wyposażonych w wentylację nawiewno-wywiewną musi być zapewnione zamknięcie wlotów i wylotów powietrza wentylacyjnego, a także zamontowanie klap odcinających poszczególne strefy pożarowe.

Rodzaje systemów wentylacji

Przepisy dopuszczają instalowanie różnych systemów wentylacyjnych zależnie od wymaganej efektywności wymiany powietrza. W budynkach wysokich (W) i wysokościowych (WW) (powyżej 25 m i 55 m) wymagane jest wyposażenie ich w mechaniczną wentylację nawiewno-wywiewną.

Wentylacja grawitacyjna

Tradycyjna wentylacja grawitacyjna praktycznie może być stosowana jedynie w niewielkich obiektach mieszkalnych. Podstawowym warunkiem jej funkcjonowania jest umożliwienie dopływu powietrza zewnętrznego, co przy obecnie montowanych szczelnych oknach wymaga instalowania nawiewników.

Nawiewnik powietrza Insolio zintegrowany z oknem, montowany pomiędzy górną częścią ramy, a nadprożem, Brevis
Nawiewnik powietrza Insolio zintegrowany z oknem, montowany pomiędzy górną częścią ramy, a nadprożem, Brevis

Zależnie od potrzeb intensywność napływy powietrza jest w nich regulowany ręcznie lub samoczynnie reagując na zmiany wilgotności powietrza w pomieszczeniu (nawiewniki higrosterowane). Usprawnienie wentylacji grawitacyjnej umożliwia zamontowanie specjalnych wentylatorów w kanałach wywiewnych, które dostosowują ciąg wentylacyjny zależnie od warunków zewnętrznych tworząc tzw. wentylację hybrydową.

Nawiewno-wywiewny system wentylacji

Pełną kontrolę i możliwość regulacji intensywności wentylacji w szerokim zakresie niezależnie od warunków pogodowych, zapewnia jednak jedynie system nawiewno-wywiewny. Takie instalacje wentylacyjne składają się z jednostki centralnej, układu rur nawiewno-wywiewnych z elementami regulacyjnymi, czerpni i wyrzutni powietrza.

System może być wyposażony w automatyczne układy regulacji dostosowujące intensywność wymiany powietrza od aktualnie panujących warunków w pomieszczeniu. Obecnie coraz częściej instalacja nawiewno-wywiewna wyposażana jest w rekuperator - wymiennik ciepła pozwalający nie tylko na odzyskiwanie ciepła z usuwanego powietrza, ale także schładzanie nawiewanego w okresie letnim.

Rekuperatory - centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła, Ventia
Rekuperatory - centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła, Ventia

System ten może współpracować z zdecentralizowaną klimatyzacją jak i tworzyć zespolony układ centralnej klimatyzacji budynku. Rozwiązania takie stosowane są w dużych „hermetycznych” obiektach, w których za jakość powietrza wewnętrznego odpowiada centralna wentylatornia. Centrale wyposażane są również w filtry oczyszczające powietrze, zespoły dogrzewające powietrze nawiewane, układ sterowania i antyoblodzeniowy.

Elementem decydującym o efektywności odzysku ciepła jest wymiennik o konstrukcji krzyżowej, przeciwprądowej oraz obrotowej. Obecnie ze względu na wymaganą efektywność instalowane są głównie wymienniki przeciwprądowe lub krzyżowo-przeciwprądowe. Oba te typy wymienników praktycznie nie powodują zmieszania powietrza, co ma szczególne znaczenie, gdy instalacja obsługuje pomieszczenia o różnym, przeznaczeniu i musi zabezpieczać przed rozprzestrzenianie się zapachów czy bakterii.

Zasada działania wymiennika przeciwprądowego w centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła, Ventia
Zasada działania wymiennika przeciwprądowego w centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła, Ventia
Zasada działania wymiennika obrotowego w centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła, Ventia
Zasada działania wymiennika obrotowego w centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła, Ventia

Specyficzną konstrukcję mają wymienniki obrotowe - ciepło z wywiewanego powietrza przekazywane jest do obracającego się bębna o dużej zdolności przejmowania energii cieplnej. Nagrzany fragment bębna przemieszcza się w strefę powietrza nawiewanego przekazując nagromadzoną energię.

Sprawność odzyskiwania ciepła podawana przez producentów zawiera się w przedziale 70-95%, jednak wartości te należy traktować wyłącznie jako orientacyjne. Efektywność przekazywania ciepła w warunkach eksploatacyjnych zależy bowiem od kilku czynników - różnicy temperatur wewnątrz i na zewnątrz, wilgotności powietrza, intensywności przepływu strumienia powietrza.

W praktyce rzeczywista sprawność rekuperacji w sezonie grzewczym zawiera się w granicach 50-60 % zależnie od typu i warunków pracy wymiennika. Przy bilansowaniu efektywności energetycznej odzysku ciepła nie można też zapomnieć o uwzględnieniu energii potrzebnej do napędu wentylatorów i osprzętu.

Sterowanie wentylacją w budynku

Centrale wentylacyjne wymieniają powietrze w budynku w sposób ciągły. Z reguły mają kilka prędkości obrotowych wentylatorów bądź umożliwiają regulację płynną pozwalającą na zmianę wydajności zgodnie z potrzebami. Dzięki zastosowaniu elektronicznych programatorów można ustawić kilka cykli pracy centrali przewidzianych na różne pory dnia.

System wentylacji z wysokim odzyskiem ciepła Mistral + sterowanie zdalne Webmanipulator, Pro-Vent

System wentylacji z wysokim odzyskiem ciepła Mistral + sterowanie zdalne Webmanipulator, Pro-Vent

Automatyka sterująca może być podłączona do różnego rodzaju czujników badających parametry powietrza wewnątrz budynku. Detektory mogą reagować na poziom zanieczyszczeń, podwyższoną wilgotność, zadymienie lub zawartość dwutlenku węgla.

Rozbudowana automatyka pozwala kontrolować temperaturę nawiewanego powietrza, informować użytkownika o uszkodzeniach urządzenia, przypominać o czynnościach serwisowych. Najbardziej zaawansowane centrale wentylacyjne umożliwiają podłączenie do sieci komputerowej, co pozwala zdalnie kontrolować i sterować pracą całego układu.

autor: Cezary Jankowski

oprac.: Aleksander Rembisz

zdjęcie otwierające: Vents Group

zdjęcia w tekście: Brevis, Ventia, Pro-Vent