Wentylacja to proces usuwania z pomieszczeń zanieczyszczonego powietrza i dostarczania w jego miejsce powietrza świeżego. Wentylacja jest konieczna ponieważ powietrze we wszystkich pomieszczeniach stale ulega zanieczyszczeniu.
Wentylacja pomieszczeń może następować w sposób naturalny. Dzięki różnicy temperatury, a więc i gęstości powietrza wewnątrz i na zewnątrz budynku oraz dzięki działaniu wiatru powietrze dostaje się do budynku przez nieszczelności w oknach i drzwiach lub przez specjalne nawiewniki, a wydostaje się przez kratki i kanały wentylacyjne. Skuteczność wentylacji naturalnej, zwanej też grawitacyjną, zależy od warunków atmosferycznych, zmienia się więc w ciągu roku. Na działanie wentylacji naturalnej wpływa także konstrukcja budynku, jego otoczenie oraz rozmieszczenie pomieszczeń.
Wentylacja może także działać w sposób mechaniczny. Wymiana powietrza jest wtedy niezależna od jakichkolwiek wpływów atmosferycznych. Wymuszony przepływ powietrza uzyskuje się dzięki zastosowaniu wentylatora. Najprostszym rozwiązaniem jest Wentylacja wywiewna polegająca na zainstalowaniu wentylatorów w kanałach wentylacyjnych. W takim systemie wentylacji powietrze dostaje się do budynku przez nieszczelności okien i drzwi lub przez nawiewniki, podobnie jak w wentylacji naturalnej. Uniezależniamy się jednak od kaprysów przyrody, zmniejszających skuteczność usuwania powietrza z pomieszczeń. Lepszym rozwiązaniem jest Wentylacja nawiewno-wywiewna, w której zarówno doprowadzanie, jak i usuwanie powietrza jest możliwe dzięki wentylatorowi.
Zaletą wentylacji mechanicznej jest możliwość dostosowania jej wydajności do faktycznych potrzeb mieszkańców, dzięki temu można stworzyć komfortowe warunki w pomieszczeniach. Regulacja systemu wentylacji mechanicznej może odbywać się automatycznie. Montując specjalne urządzenia
''rekuperatory'' można odzyskiwać ciepło z usuwanego powietrza, a zatem oszczędzać zimą cenną energię. Można także zastosować filtry zatrzymujące zanieczyszczenia dostające się do budynku z zewnątrz. Docenią to z pewnością alergicy.
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 nie zapewniają wystarczającego napływu powietrza potrzebnego do wentylacji, dlatego wymagają montażu nawiewników.
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 80cm2 (można podciąć drzwi o 1cm na całej szerokości). Pod drzwiami do kuchni, łazienki, w.c. i garderoby szczelina musi być większa - 200cm2. Można podciąć drzwi o 2,5 cm lub zamontować w dolnej części kratkę.
Gazowe urządzenia grzewcze potrzebują do prawidłowej pracy odpowiedniej ilości tlenu, a spaliny muszą być bardzo skutecznie usuwane. Konieczna jest sprawna instalacja wentylacyjna. Dlatego szczególnej uwagi wymaga wentylacja kuchni i łazienki wyposażonej w takie urządzenia.
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 oczywiście zapewnienie odpowiedniej ilości powietrza, które przedostaje się do pomieszczeń. Gdy okna są zbyt szczelne, nie ma nawiewników, nawet korzystna różnica gęstości powietrza nie spowoduje wystarczająco dużego ciągu w kanałach wentylacyjnych i wymiana powietrza będzie zła.
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 po prostu zbyt mała.
W kominach, które są niewłaściwie rozmieszczone w budynku lub sąsiadują z wysokimi obiektami, takimi jak ściana wyższego budynku, wysokie drzewa, dochodzi do osłabienia ciągu kominowego.
Ciąg może też być zaburzony także przez wiatry, zwłaszcza na pogórzu i na terenach nadmorskich. Dlatego na zakończeniu komina warto stosować nasady kominowe wzmacniające siłę ciągu.
Wentylację mechaniczna można podzielic ze względu na kilka kryterów.
W zależności od sposobu wymiany powietrza wentylację mechaniczną możemy podzielić na:
• ogólną, czyli zapewniającą równomierną wymianę powietrza w całym pomieszczeniu,
• miejscową, przeciwdziałającą zanieczyszczeniu powietrza w miejscu ich wydzielania,
Do wentylacji miejscowej zaliczają się takie urządzenia jak :
• odciągi miejscowe, urządzenia służące do usuwania zanieczyszczeń bezpośrednio w miejscu ich powstawania,
• nawiewy miejscowe stosowane do wytwarzania w określonym miejscu warunków odmiennych od tych, które panują w całym pomieszczeniu,
• kurtyny powietrzne, stosowane do ochrony pomieszczeń przed przenikaniem zimnego powietrza zewnętrznego (w okresie zimy) bądˇ gorącego (w okresie lata) przez często otwierane bramy i drzwi wejściowe w budynkach przemysłowych lub użyteczności publicznej.
W zależności od kierunku ruchu powietrza w stosunku do wentylowanego pomieszczenia rozróżnia się wentylację mechaniczną:
• nawiewną - dostarczanie powietrza odbywa się w sposób mechaniczny a usuwanie w sposób naturalny,
• wywiewną - tu powietrze dostarczane jest w sposób naturalny a mechanicznie wspomagany jest wywiew,
• nawiewno - wywiewną - w tym przypadku dostarczanie i usuwanie powietrza odbywa się w pełni mechanicznie.
W zależności od różnicy ciśnień wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia wentylacja jest:
• nadciśnieniowa, przy której strumień objętości powietrza nawiewanego jest większy od strumienia objętości powietrza wywiewanego,
• podciśnieniowa, gdzie strumień objętości powietrza nawiewanego jest mniejszy od strumienia objętości powietrza wywiewanego.
Uwzględniając możliwość uzyskania określonych warunków w pomieszczeniach rozróżnia się:
• wentylację zwykłą zapewniającą wymaganą temperaturę w pomieszczeniu tylko zimą,
• wentylację z chłodzeniem, gdzie utrzymywanie wymaganej temperatury jest możliwe zimą i latem,
• wentylację z dowilżaniem - wyposażoną w urządzenia zwiększające wilgotność powietrza w pomieszczeniach,
• wentylację z osuszaniem - powodującą zmniejszenie wilgotności powietrza w pomieszczeniu,
• urządzenia klimatyzacyjne, za pomocą których temperaturę i wilgotność względną powietrza w pomieszczeniu można utrzymać z odpowiednią dokładnością w ciągu całego roku.
Widoczne skutki złej wentylacji to:
Niewidoczne skutki złej wentylacji to:
Konsekwencją złej wentylacji i oddychania zanieczyszczonym powietrzem może być astma lub inne choroby dróg oddechowych, a nawet nowotwory. Niesprawnie działająca wentylacja w pomieszczeniach z gazowymi urządzeniami grzewczymi może doprowadzić do wydzielania się tlenku węgla. Zatrucie tlenkiem węgla może mieć bardzo poważne konsekwencje zdrowotne, może być śmiertelne.
O syndromie chorych budynków (z ang. sick building syndrome) mówimy, gdy użytkownicy uskarżają się na dolegliwości zdrowotne występujące w wyniku przebywania w budynku. Dolegliwości te są tym silniejsze im dłużej się przebywa w pomieszczeniach, a przy tym trudno konkretnie określić co właściwie jest ich przyczyną. Pewne jest natomiast, że większość z nich mija po opuszczeniu budynku.Występowanie objawów syndromu chorych budynków wiąże się ze złą jakością powietrza wewnętrznego. Powoduje ona nie tylko dyskomfort wywołany niewłaściwymi parametrami fizycznymi powietrza. Jakość powietrza psują także zanieczyszczenia chemiczne i biologiczne. Ograniczanie strumienia powietrza wentylacyjnego oraz niewłaściwa eksploatacja przewodów składają się na przyczyny syndromu chorych budynków.
Użytkownicy budynków narzekają na: bóle głowy, podrażnienie oczu, nosa i gardła, suchy kaszel, przesuszenie i łuszczenie skóry, zawroty głowy i mdłości, trudności z koncentracją, zmęczenie i nadwrażliwość na zapachy.
Objawy syndromu chorych budynków może więc także wpływać na wydajność pracy, a nawet powodować absencję.
Przyczyny
• Zanieczyszczenia chemiczne wewnętrzne - emitowane przez materiały budowlane, wyposażenie, urządzenia biurowe (szczególnie duże zanieczyszczenie powodują drukarki laserowe, ksero kopiarki), środki czyszczące. Są to główne źródła zanieczyszczenia powietrza wewnętrznego. Doświadczenia pokazały, że u niektórych osób nawet niewielkie stężenia wywołują chroniczne dolegliwości.
• Zanieczyszczenia chemiczne zewnętrzne - przedostają się wraz z powietrzem zewnętrznym. Są to spaliny, odpowietrzenie kanalizacji, odpowietrzenie kanałów wentylacyjnych łazienek, toalet i kuchni, dymy z sąsiednich kominów. Mogą się one dostawać do budynku przez okna lub, gdy czerpnie powietrza zostały niewłaściwie rozmieszczone.
• Zanieczyszczenia biologiczne - pyłki roślin, bakterie wirusy i pleśnie. Te zanieczyszczenia mogą się rozwijać w stojącej wodzie, a więc na przykład w nawilżaczach i wszędzie tam, gdzie woda może się gromadzić.
• Niewłaściwa wentylacja - dążenie do ograniczenia energii spowodowało znaczne uszczelnienie nowych budynków, a więc zmniejszenie dopływu świeżego powietrza. Źle zaprojektowana lub niewłaściwie użytkowana wentylacja może się okazać niewystarczająca.
Usuwanie źródeł i przyczyn zanieczyszczeń - to najskuteczniejsza metoda. Między innymi czyszczenie miejsc, w których może zbierać się kurz i wilgoć, w szczególności elementów systemu wentylacyjnego lub klimatyzacyjnego
Rozwiązania:
• Zwiększyć wydajność wentylacji oraz skuteczność dystrybucji powietrza w pomieszczeniach.
• Z reguły zmniejsza to w prosty sposób stężenie zanieczyszczeń. Należy pamiętać, że systemy wentylacji, klimatyzacji i ogrzewania spełnią oczekiwania tylko wtedy, gdy są zaprojektowane pod kątem rzeczywistych wymogów. Nie należy zapominać o ich właściwej eksploatacji i konserwacji, co zapewni utrzymywanie warunków przewidzianych w projekcie.
• Jeżeli w pomieszczeniach są silne źródła zanieczyszczeń np. stanowisko drukarek lub ksero kopiarek, konieczne może się okazać zapewnienie miejscowego sposobu usuwania zanieczyszczonego powietrza.
Wilgoć jest wszechobecna w powietrzu. W mieszkaniu, jeżeli jest jej więcej niż tego potrzebuje człowiek, należy ją traktować jak substancję zanieczyszczającą powietrze. Nadmiar należy usuwać za pomocą wentylacji. Zawartość pary wodnej w powietrzu może się znacząco zmieniać, przy czym maksymalna zawartość wilgoci w powietrzu zależy od ciśnienia atmosferycznego i temperatury. Ze względów zdrowotnych i dla utrzymania komfortu cieplnego wilgotność względna powietrza w temperaturze 20-22 stopnie Celsjusza może wynosić 30-65%. W temperaturze około 26 stopni wilgotność nie powinna przekraczać 55%. Gdy wilgotność przekracza 70%, warunki zaczynają sprzyjać powstawaniu grzybów i pleśni, które są szkodliwe dla ludzi i niszczą konstrukcję budynku.
Źródeł wilgoci w mieszkaniu jest wiele. Dostaje się ona do pomieszczenia wraz z powietrzem zewnętrznym, powstaje także w wyniku czynności wykonywanych przez domowników. Kąpiele, pranie, gotowanie produkują najwięcej pary wodnej. Także wszystkie organizmy żywe emitują wilgoć jako produkt metabolizmu.
Orientacyjna intensywność wydzielania pary wodnej:
Wysokie koszty energii mobilizują wszystkich do jej oszczędzania. Dlatego warto 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 rola strat wentylacyjnych w całym bilansie energetycznym rośnie. Często jest to więc powodem nadmiernego uszczelniania budynku, co ma doprowadzić do zmniejszenia intensywności jego wentylowania. W efekcie znacznie pogarsza się jakość powietrza w pomieszczeniach, a przede wszystkim nadmiernie wzrasta wilgotność powietrza sprzyjająca rozwojowi grzybów i pleśni.
Rozsądne jest znalezienie kompromisu pomiędzy oszczędzaniem energii a właściwą wentylacją pomieszczeń. O taki kompromis trudno, gdy dom jest wentylowany w sposób naturalny. Możliwości są ograniczone. Rozwiązaniem jest zastosowanie 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 również w jego miejsce dostarczają świeże powietrze zewnętrzne. Powietrze jest czerpane z zewnątrz i systemem kanałów wentylacyjnych dostarczane 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, 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 temperatury. Rekuperatory są konstruowane w taki sposób, że zużyte, usuwane powietrze nie miesza się ze świeżym, zasysanym do budynku.
Najważniejszą normą z punktu widzenia projektantów wentylacji jest norma PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej - Wymagania. W dniu 8 lutego 2000 uchwalono zmianę do tej normy PN-83/B-03430/Az3:2000. Najważniejsze postanowienia obu norm w odniesieniu do budynków mieszkalnych:
Strumień objętości powietrza wentylacyjnego w budynku mieszkalnym jest określony przez sumę strumieni powietrza usuwanego z pomieszczeń pomocniczych. Strumienie te powinny wynosić co najmniej :
• w kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę gazową lub węglową - 70 m3/h
• w kuchni z oknem zewnętrznym, wyposażonej w kuchenkę elektryczną - 30 m3/h w mieszkaniu do 3 osób, - 50 m3/h w mieszkaniu dla więcej niż 3 osób
• w kuchni bez okna zewnętrznego wyposażonej w kuchnię elektryczną - 50 m3/h
• w łazience ( z WC lub bez) - 50 m3/h
• w wydzielonym WC - 30 m3/h
• w pomocniczym pomieszczeniu bezokiennym - 15 m3/h
• w kuchni bez okna zewnętrznego, wyposażonej w kuchnię gazową, obowiązkowo z mechaniczną wentylacją wywiewną - 70 m3/h
• dla pokoju mieszkalnego oddzielonego od pomieszczeń kuchni, łazienki i WC więcej niż dwojgiem drzwi lub pokoju znajdującego się na wyższym poziomie w wielopoziomowym domu jednorodzinnym lub w wielopoziomowym mieszkaniu domu wielorodzinnego - 30 m3/h
Zaleca się ponadto projektowanie urządzeń wentylacyjnych umożliwiających okresowe zwiększanie strumienia objętości powietrza do co najmniej 120 m3/h.
Strumień objętości powietrza wentylacyjnego powinien wynosić:
- dla pokojów mieszkalnych - 20 m3/h dla każdego mieszkańca lecz nie mniej niż 1 wymiana na godzinę
- dla pokojów zbiorowego przebywania ludzi (świetlice, pokoje nauki, jadalnie) - 20 m3/h dla każdej przebywającej osoby
- dla pokojów klimatyzowanych oraz wentylowanych o nie otwieranych oknach - 30 m3/h
- kuchnie, łazienki oraz ustępy przeznaczone dla użytku indywidualnego jak dla budownictwa mieszkaniowego
Strumień objętości powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniach przeznaczonych na stały i czasowy pobyt ludzi powinien wynosić:
- 20 m3/h dla każdej przebywającej osoby
- 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby jeżeli dopuszcza się palenie tytoniu
- 15 m3/h dla każdego dziecka (żłobki i przedszkola)
W klimatyzowanych oraz wentylowanych pomieszczeniach o nie otwieranych oknach strumień objętości powietrza wentylacyjnego powinien wynosić 30 m3/h dla każdej przebywającej osoby,
a 50 m3/h jeśli jest dozwolone palenie
Według normy PN-83/B-03430 strumień objętości powietrza wentylującego dla mieszkań określa się jako sumę strumieni powietrza usuwanego z pomieszczeń kuchni, łazienki, oddzielnego ustępu i ewentualnie garderoby, w temperaturze wewnętrznej zgodnie z PN-82/B-02402, bez uwzględnienia różnicy ciśnień spowodowanej działaniem wiatru. W takich warunkach wymagany normatywny strumień powietrza wywiewanego (niezależnie od wielkości mieszkania) wynosi:
• kuchnia z oknem zewnętrznym wyposażona w kuchenkę gazową lub węglową - 70m3/h
• kuchnia z oknem zewnętrznym, wyposażona w kuchenkę elektryczną - 30 m3/h w mieszkaniu do 3 osób, - 50 m3/h w mieszkaniu dla więcej niż 3 osób.
• kuchnia bez okna zewnętrznego wyposażona w kuchenkę elektryczną - 50 m3/h
• kuchnia bez okna zewnętrznego, wyposażona w kuchenkę gazową, obowiązkowo z mechaniczną wentylacją wywiewną - 70 m3/h
• łazienka z wc lub bez - 50m3/h
• oddzielny wc - 30m3/h
• pomieszczenie bezokienne (garderoba) - 15m3/h
• pokój mieszkalny oddzielony od pomieszczeń kuchni, łazienki i wc więcej niż dwojgiem drzwi lub pokój znajdujący się na wyższym poziomie w wielopoziomowym domu jednorodzinnym lub w wielopoziomowym mieszkaniu domu wielorodzinnego - 30 m3/h. Wymiana powietrza w ciągu godziny powinna być równa co najmniej kubaturze pokoju.
Łączny strumień objętości powietrza wentylującego w zależności od układu mieszkania może wynosić:
• dla mieszkania typu A - 120m3/h
• dla mieszkania typu B - 150m3/h
• dla mieszkania typu C - 165m3/h
mieszkanie typu A - lokal, gdzie łazienka i WC to jedno pomieszczenie,
mieszkanie typu B - łazienka oraz WC to oddzielne pomieszczenia,
mieszkanie typu C - łazienka i WC jako oddzielne pomieszczenia oraz dodatkowo w tym mieszkaniu znajduje się pomieszczenie bezokienne.
• Nocą strumień objętości powietrza wentylującego może być zredukowany do 20m3/h/osobę.
Zaleca się projektowanie urządzeń, które pozwalają zwiększyć ilość powietrza usuwanego z kuchni w czasie jej użytkowania. Ich wydajność powinna wynosić co najmniej 120 m3/h