Zasada działania wentylacji mechanicznej
Elementy systemu wentylacji z odzyskiem ciepła
Zasada działania wentylacji mechanicznej
Elementy systemu wentylacji z odzyskiem ciepła
MGR INŻ.DAWID WDOWIAK
Wraz ze wzrostem rozwoju społeczeństw oraz poziomu życia zwiększa się intensywność wykorzystania pomieszczeń. Współczesny człowiek, żyjący w mieście spędza w budynkach większość swojego życia. Dlatego obserwujemy dążenie do poprawienia klimatu w budynkach. W warunkach ciągłego wzrostu cen energii rośnie również tendencja do realizacji jej zużycia. (1)
Rolą wentylacji mechanicznej jest dostarczanie optymalnej ilości świeżego powietrza do budynku i usuwanie z niego powietrza zanieczyszczonego. W odróżnieniu od wentylacji grawitacyjnej wentylacja mechaniczna charakteryzuje się możliwością regulacji ilości powietrza dostarczanego do budynku niezależnie od warunków atmosferycznych, a wpływ na jej intensywność ma użytkownik systemu. Zaletą systemu wentylacji mechanicznej jest dodatkowo możliwość zastosowania odzysku ciepła (i opcjonalnie wilgoci), co pozwala zmniejszyć koszty ogrzewania i zdecydowanie poprawić jakość powietrza i komfort życia.
Urządzenia wentylacji mechanicznej powinny pracować w sposób ciągły (również podczas nieobecności użytkownika). Instalacja powinna obsługiwać wszystkie pomieszczenia w budynku, zapewniając optymalną wymianę powietrza ze względu na wymagania higieniczne, usuwanie zanieczyszczeń i wilgoci. Brak prawidłowo działającej wentylacji może powodować złe samopoczucie, problemy zdrowotne, a także zawilgocenie, a w skrajnych przypadkach zagrzybienie ścian i innych przegród zewnętrznych. (2)
Świeże powietrze jest pobierane z zewnątrz budynku za pomocą czerpni i dostarczane przez przewód wentylacyjny do centrali wentylacyjnej (rekuperatora). W centrali wentylacyjnej powietrze przechodzi przez wymiennik, gdzie wymienia ciepło z powietrzem wyciąganym z pomieszczeń. Po przejściu przez centralę wentylacyjną powietrze jest dostarczane przez sieć przewodów nawiewnych do pomieszczeń użytkowych takich jak: salon, sypialnie, pokoje dzienne, gabinety.
Przepływ powietrza w instalacji jest wymuszany przez wentylatory centrali wentylacyjnej. W typowych budynkach jednorodzinnych o małej powierzchni najczęściej stosuje się wyciągi z pomieszczeń sanitarnych i pomocniczych, takich jak łazienka, kuchnia, toaleta, garderoba, spiżarnia, pomieszczenie gospodarcze itp. W domach jednorodzinnych o dużej powierzchni stosuje się również wyciągi z pomieszczeń mieszkalnych, nie zapominając o priorytecie zapewnienia usuwania wilgoci i zanieczyszczeń z pomieszczeń higienicznosanitarnych i pomocniczych.
Świeże powietrze przepływa między pomieszczeniami przez szczelinę pod drzwiami, kratkę lub otwory w dolnej części drzwi. Z pomieszczeń sanitarnych i pomocniczych zużyte powietrze jest usuwane za pomocą elementów wyciągowych. Przez wyciągowe przewody wentylacyjne dociera ono do rekuperatora, gdzie w wymienniku ciepła oddaje swoją energię cieplną świeżemu, czerpanemu powietrzu. Następnie przez przewody wentylacyjne i wyrzutnię jest usuwane na zewnątrz budynku. (3)
Elementami systemu wentylacji z odzyskiem ciepła są:
Urządzenie służące do wymiany powietrza w budynku pełniące dodatkowo funkcję odzysku ciepła (w zaawansowanych centralach również odzysku wilgoci) i filtracji powietrza. Elementami centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła są:
Wymiennik ciepła - element centrali wentylacyjnej decydujący o efektywności odzysku ciepła. Najczęściej zbudowany z tworzywa lub aluminium. Zasada działania wymiennika polega na przepływie ciepłego i zimnego powietrza wąskimi przylegającymi do siebie kanalikami, dzięki czemu dochodzi do wymiany energii cieplnej pomiędzy obydwoma strumieniami powietrza. Najczęściej stosowane w domowych centralach wentylacyjnych rodzaje wymienników ciepła różnią się od siebie konstrukcją i efektywnością odzysku ciepła (zwaną często sprawnością rekuperatora):
Płytowe wymienniki krzyżowe – zbudowane z naprzemiennie ułożonych kanalików, w których poszczególne strumienie powietrza przepływają prostopadle do siebie, czyli w układzie krzyżowym. Najczęściej spotykany zakres efektywności (zwykle nazywanej sprawnością) odzysku ciepła dla tych konstrukcji to 50-70%. W poprawnie skonstruowanych rekuperatorach konstrukcja ta zapewnia pełne odseparowanie obydwu strumieni powietrza.
Płytowe wymienniki przeciwprądowe – konstrukcja podobna jak w wymiennikach krzyżowych, ale kanaliki ułożone są równolegle do siebie, a powietrze przepływa w nich w przeciwnych kierunkach. Dzięki temu oraz zwiększonej powierzchni wymiany ciepła, wymienniki przeciwprądowe uzyskują wyższą efektywność niż krzyżowe, nawet do wartości około 90%. Występują one również w wersji z odzyskiem wilgoci,
Wymienniki obrotowe (których bardziej poprawna nazwa powinna brzmieć „regeneracyjny wymiennik obrotowy” – wymiana ciepła pomiędzy dwoma strumieniami powietrza polega na tym, że obracający się walec (wirnik), skonstruowany z kanalików utworzonych z cienkiej blachy (lub innego materiału), przez które przepływa powietrze, obraca się z niewielką prędkością obrotową, kontaktując się okresowo z ciepłym i zimnym strumieniem powietrza. W czasie kontaktu ze strumieniem ciepłego powietrza ciepło jest przekazywane i akumulowane w masie materiału regeneratora, aby po pewnym czasie (gdy znajdzie się on w strumieniu zimnego powietrza) oddać je do tego powietrza odpowiednio je podgrzewając. Ze względu na opisaną powyżej konstrukcję wymiennika, niewielka część powietrza wyciąganego miesza się z powietrzem nawiewanym. Najczęściej spotykane wartości efektywności tego rodzaju konstrukcji to 75-90%. Standardową funkcją wymiennika obrotowego jest również odzysk wilgoci. Zastosowanie dodatkowej warstwy higroskopijnej umożliwia zwiększenie odzysku wilgoci.
Wentylator - urządzenie służące do wymuszenia ruchu powietrza w instalacji wentylacyjnej. Można wyróżnić dwa typy wentylatorów ze względu na sposób ich zasilania:
By-pass - element centrali wentylacyjnej, stanowiący specjalne obejście powietrza nawiewanego, stosowany w centralach z płytowymi wymiennikami ciepła. Działanie bypassu polega na przepływie powietrza przez centralę z pominięciem wymiennika ciepła.
Stosuje się go w okresie letnim w celu schłodzenia budynku, gdy temperatura zewnętrza jest niższa niż wewnątrz budynku. W takiej sytuacji by-pass otwiera się, powodując przejście powietrza nawiewanego poza wymiennikiem ciepła, co powoduje nawiew chłodniejszego, powietrza z zewnątrz. W okresie zimowym automatyczny by-pass może stanowić zabezpieczenie wymiennika ciepła przed zamarzaniem (szronieniem). Wyróżniamy dwa typy by-passów:
Sterownik - jego zadaniem jest regulacja strumienia powietrza w zależności od zapotrzebowania budynku. Sterowanie wydajnością systemu centrali wentylacyjnej może się odbywać w sposób:
Zaleca się stosowanie sterowania automatycznego. Sterowanie ręczne, wymagające kilkukrotnej zmiany parametrów, jest niepraktyczne i w przypadku braku zmiany ustawień może powodować zbyt intensywną wentylację zimą lub zbyt małą intensywność wymiany powietrza latem.
Filtry - służą do filtracji powietrza nawiewanego i wywiewanego. Służą one nie tylko do oczyszczania powietrza, lecz także chronią wymiennik ciepła przed zabrudzeniem i zwiększają jego żywotność (okres eksploatacji).
Zwrot środków zainwestowanych w system wentylacji mechanicznej następuje po kilku latach, podczas których instalacja będzie służyć zapewniając oszczędności, komfort oraz świeże powietrze. Skuteczność wentylacji mechanicznej oraz oszczędności wynikające z jej zastosowania zależą od poprawnego doboru urządzeń oraz ich sprawności energetycznej. (4)
Strumienie powietrza wentylującego pomieszczenia budynków mieszkalnych (PN-83/B03430) (5).
LITERATURA: