Efektywność energetyczna w budownictwie

4. Systemy wentylacji i klimatyzacji

Nie masz dostępu do tej lekcji

Ukończ poprzednie lekcje aby przejść do tej lekcji.

wentylacja

4.1 Szczelność budynku

Szczelność budynku ma duży wpływ na mikroklimat wewnętrzny. Między innymi razem z izolacyjnością przegród oraz wentylacją, szczelność wpływa na utratę i zyski ciepła oraz komfort użytkowania pomieszczenia.

Aby uzyskać zadawalające parametry zużycia energii, budynek powinien być szczelny. Nie należy jednak zapominać, że w przypadku budynków z wentylacją grawitacyjną do poprawnego jej działania należy zapewnić odpowiedni dopływ świeżego powietrza. Jednym z rozwiązań na to pozwalającym jest wykorzystanie nawiewników okiennych.

Sprawdzenie szczelności wybudowanego budynku polega na wykonaniu testu ciśnieniowego. Klasyczne testy ciśnieniowe obudowy budynku polegają na wytwarzaniu nienaturalnie dużej różnicy ciśnienia pomiędzy wnętrzem budynku a otoczeniem i jednoczesnym pomiarze strumienia powietrza wtłaczanego lub wyciąganego z budynku. Różnica ciśnienia wytwarzana jest za pomocą specjalnych zestawów pomiarowych, wyposażonych w wentylatory o zmiennej charakterystyce.

Krotność wymian powietrza przez infiltrację n50 – określa krotność wymiany powietrza przy różnicy ciśnienia 50Pa w czasie jednej godziny [1/h].

  • budynki z wentylacją grawitacyjną – do 3 [1/h];
  • z wentylacją mechaniczną – do 1,5 [1/h];
  • budynek energooszczędny – poniżej 1,5[1/h];
  • budynek pasywny – poniżej 0,6 [1/h]
Rys. 46 Budynek przygotowany do testu szczelności. Na drzwiach zamontowany został system uszczelniający z wentylatorem

4.2 Dlaczego wentylacja jest ważna?

Zapewnia dopływ tlenu do oddychania

W źle wentylowanych pomieszczeniach nasza obecność wystarczy, by mocno podnieść poziom dwutlenku węgla. Stężenie CO2 nie jest tak duże, aby było szkodliwe, lecz powoduje spadek poziomu tlenu. Kłopoty z dotlenieniem organizmu objawiają się zmęczeniem, rozkojarzeniem i uczuciem duszności.

Wentylacja budynku
Rys. 47 Wentylacja budynku

Usuwa zanieczyszczenia z powietrza

Zanieczyszczenia emitowane są przez materiały budowlane, preparaty chemii budowlanej, meble i inne tworzywa. Emitowane związki chemiczne mogą powodować alergie.

Filtr powietrza
Rys. 48 Filtr powietrza

Zmniejsza wilgotność

Wilgoć skrapla się początkowo tylko na szybach, a potem na ścianach. Na wilgotnym tynku pojawiają się zarodniki pleśni. Symptomy „chorego budynku” nie dotyczą tylko konstrukcji domu, ale narażają mieszkających w nim ludzi na złe samopoczucie.

Wilgoć na oknie
Rys. 49 Skroplenia wilgoci pojawiające się na oknach w źle wentylowanym pomieszczeniu

Chroni przed zatruciem tlenkiem węgla

Sprawna wentylacja jest bardzo ważna w domach, w których używane są piecyki gazowe starego typu lub piece wolno stojące, zwane kozami.

Piec typu koza
Rys. 50 Piec typu koza

4.3 Rodzaje wentylacji

Grawitacyjna (naturalna)

Działa na zasadzie różnicy pomiędzy ciśnieniem zewnętrznym, a wewnętrznym domu. Zatem intensywność wymiany powietrza zależy od warunków pogodowych. Zimą powoduje duże straty ciepła.

Schemat wentylacji naturalnej grawitacyjnej
Rys. 51 Schemat przedstawiający powietrze nawiewane i wywiewane w budynku z wentylacją grawitacyjną

Mechaniczna wywiewna

Napływ powietrza odbywa się w sposób naturalny przez nawiewniki okienne lub ścienne oraz nieszczelności. Wywiew w sposób mechaniczny – wentylator wymusza usuwanie powietrza.

Schemat wentylacji mechanicznej
Rys. 52 Schemat przedstawiający powietrze nawiewane i wywiewane w budynku z wentylacją mechaniczną wywiewną

Mechaniczna nawiewna

Powietrze usuwane jest przez nawiewniki okienne lub ścienne oraz nieszczelności. Nawiew w sposób mechaniczny wentylator wymusza napływ powietrza.

Schemat wentylacji mechanicznej nawiewnej
Rys. 53 Schemat przedstawiający powietrze nawiewane i wywiewane w budynku z wentylacją mechaniczną nawiewną

Mechaniczna nawiewno-wywiewna

Napływ świeżego powietrza i usuwanie zużytego następuje w sposób wymuszony za pomocą wentylatorów. Powietrze pobierane jest z zewnątrz przez czerpnię, a usuwane przez wyrzutnię najczęściej usytuowaną na dachu.

Mechaniczna z odzyskiem ciepła

Wentylacja nawiewno-wywiewna rozbudowana dodatkowo w urządzenie do odzysku ciepła z powietrza wentylowanego (rekuperator).

Schemat wentylacji nawiewno-wywiewnej
Ryc. 54 Schemat przedstawiający powietrze nawiewane i wywiewane w budynku z wentylacją mechaniczną nawiewno-wywiewną

4.4 Rodzaje rekuperatorów

  • Przeciwprądowy – sprawność 85-97%
  • Krzyżowy – sprawność max 60-65%
  • Obrotowy – sprawność 75-85%
  • Spiralny – sprawność 85%
Schemat rekuperatora krzyżowego
Rys. 55 Schemat działania wymiennika krzyżowego
Schemat rekuperatora spiralnego
Rys. 56 Schemat działania wymiennika spiralnego

4.5 GWC – gruntowe wymienniki ciepła

Zasady działania GWC

  • Zimą – Zadaniem GWC jest wstępne ogrzanie powietrza zimą, co zapewnia optymalną pracę rekuperatorów podczas silnych mrozów oraz znacznie obniża koszty eksploatacyjne.
  • Latem – Latem GWC ochładza (nawet o 8 10 stopni) i osusza nawiewane powietrze, co znacznie poprawia komfort przebywania w wentylowanych pomieszczeniach, zapewniając uczucie przyjemnego chłodu.
  • Okresy przejściowe – Z wymiennika ciepła korzysta się wyłącznie latem i zimą. W okresach przejściowych, kiedy temperatura waha się od 1 do około 20 stopni korzystanie z GWC będzie niewskazane. Przy takich wartościach temperatur zewnętrznych korzystanie z GWC nie daje żadnego efektu energetycznego, ponieważ powietrze po przejściu przez wymiennik będzie miało podobną temperaturę jak na zewnątrz.
Schemat gruntowego wymiennika ciepła
Rys. 57 Instalacja wentylacyjna z wymiennikiem gruntowym – bezprzeponowym

Rodzaje GWC

Wymienniki przeponowe

to takie, w których powietrze nie płynie w bezpośrednim kontakcie z gruntem, a jest oddzielone (tzw. przeponą) np. rurowy, glikolowy.

Przeponowy gruntowy wymiennik ciepła
Rys. 58 Instalacja wentylacyjna z wymiennikiem gruntowym – przeponowym

Wymienniki bezprzeponowe

skuteczniejsze, niż przeponowe, ponieważ wymiana ciepła między powietrzem, a gruntem następuje w sposób bezpośredni – powietrze ma kontakt z odpowiednio przygotowanymi warstwami gruntu np. żwirowy, płytowy.

Żwirowy gruntowy wymiennik ciepła
Rys. 59 Instalacja wentylacyjna z wymiennikiem gruntowym – bezprzeponowym
Płytowy gruntowy wymiennik ciepła
Rys. 60 Wymiennik gruntowy

4.6 Systemy klimatyzacji

Rodzaje klimatyzacji ze względu na budowę:

  • rozwiązania typu split – jedno z najpopularniejszych urządzeń klimatyzacyjnych na polskim rynku. Urządzenie składa się z dwóch jednostek – wewnętrznej i zewnętrznej – połączonych z sobą
    linią chłodniczą zwaną freonową. Linia chłodnicza to para rur miedzianych w izolacji, która umożliwia swobodny przepływ czynnika chłodniczego. Dodatkowo obydwa urządzenia są połączone instalacją elektryczną, która odpowiada za prawidłową komunikację jednostek.
  • rozwiązania typu monoblock – jest urządzeniem składającym się z pojedynczej jednostki. Pod względem zasady działania klimatyzator monoblokowy praktycznie w niczym nie różni się od klimatyzacji typu split. Jedyną różnicą jest sposób odprowadzenia gorącego powietrza, które – w zależności od modelu urządzenia oraz możliwości technicznych w obiekcie – odprowadza się odpowiednim przewodem umieszczonym w otworze okiennym, lub poprzez podłączenie bezpośrednio do kanału wentylacyjnego.
  • rozwiązania typu multisplit – urządzenia klimatyzacyjne zbudowane tak samo jak klimatyzatory typu split. Od klasycznych splitów różnią się tym, że do jednej jednostki zewnętrznej podłącza się wiele jednostek wewnętrznych.
System klimatyzacji typu split
Rys. 61 Klimatyzator typu split

Alternatywne metody chłodzenia:

  • Wykorzystanie do chłodzenia instalacji płaszczyznowej (np. podłogówka) z pompą ciepła (np. z wymiennikiem gruntowym),
  • Chłodzenie woda gruntową,
  • Nocne przewietrzanie – szczególnie efektywne, gdy odpowiednio zostaną rozmieszczone okna, aby zwiększyć przepływ powietrza.