W budownictwie jedno- i wielorodzinnym zastosowanie zazwyczaj znajduje wentylacja naturalna (grawitacyjna) i mechaniczna. Każde z tych rozwiązań ma swoje wady i zalety. Jednak uwzględnić można również rodzaj wentylacji, który łączy w sobie zalety obu tych rozwiązań.
W przypadku wentylacji grawitacyjnej uwzględnia się działanie wiatru i wyporu termicznego. Efektem jest powstanie zjawiska podciśnienia, które pozwala na pracę instalacji wentylacyjnej. Dzięki zastosowaniu kratek wywiewnych powietrze jest usuwane z pomieszczeń pomocniczych. Z kolei nawiewniki okienne lub ścienne zapewniają dopływ powietrza do pomieszczeń mieszkalnych.
Wentylacja mechaniczna jest niezależna od zjawisk naturalnych. Ruch powietrza wymienianego w budynku jest zapewniony przez ciągłą pracę wentylatorów. Wentylacja mechaniczna może przybrać formę wentylacji wywiewnej i nawiewno-wywiewnej. W wentylacji wywiewnej przewiduje się jeden centralny wentylator, który usuwa zanieczyszczone powietrze z budynku natomiast świeże powietrze zewnętrzne napływa w sposób naturalny. W rozwiązaniu bazującym na wentylacji nawiewno-wywiewnej przewiduje się centralkę wentylacyjną z dwoma wentylatorami zapewniającymi napływ powietrza i jego usuwanie. Istotną rolę odgrywa przy tym wymiennik ciepła (rekuperator) pozwalający na odzyskiwanie ciepła z powietrza usuwanego.
Zalety i wady
Każdy sposób wentylacji ma swoje zalety. W przypadku wentylacji grawitacyjnej należy zwrócić uwagę na brak urządzeń zużywających energię elektryczną. Ważna jest przy tym łatwa konserwacja oraz fakt, że nie występują problemy z hałasem powodowanym pracą instalacji. Warto zwrócić uwagę na stosunkowo niskie koszty wykonania takiego systemu wentylacji oraz jego bezawaryjną pracę. Mówiąc o wentylacji naturalnej należy mieć na uwadze fakt, że podczas najcieplejszych dni wentylacja nie zawsze pracuje. I tak np. nocą wentylacja wyciąga powietrze a podczas dnia dochodzi do ciągu wstecznego. Oprócz tego im niższa kondygnacja tym większe wahania zarówno w skuteczności pracy jak i wydajności wentylacji. W efekcie w pomieszczeniu ciśnienie jest zbyt niskie a podciśnienie zamiast na zewnątrz powstaje w pomieszczeniu. Nadciśnienie może powstać również na zewnątrz chociażby w efekcie działania wiatru. Dochodzi wtedy do tzw. ciągu wstecznego kiedy to powietrze cofa się do pomieszczenia.
FOT. 1. Zalety wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej łączą w sobie rozwiązania w postaci wentylacji hybrydowej.Z kolei wentylacja mechaniczna pozwala na kontrolowanie przepływu przez cały rok. Dostępna jest przy tym opcja przepływu maksymalnego. Na uwagę zasługują niewielkie wymiary nawiewników i kratek oraz dobre właściwości w zakresie tłumienia hałasu przez kratki wyciągowe.
Zalety wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej łączą w sobie rozwiązania w postaci wentylacji hybrydowej. W wentylacji hybrydowej zastosowanie znajdują specjalne nasady o niskim zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Z kolei przepływy mogą być kontrolowane przez cały rok. Poszczególne elementy systemu łatwo się konserwuje oraz nie występują problemy z hałasem powodowanych pracą instalacji. Istotna jest możliwość pracy w przypadku awarii.
FOT. 2. W wentylacji hybrydowej zastosowanie znajdują specjalne nasady o niskim zapotrzebowaniu na energię elektryczną.Nasady hybrydowe
Za podstawę w zakresie wentylacji hybrydowej można uznać wspomniane już nasady kominowe. To właśnie one w sposób dynamiczny wykorzystują siłę wiatru celem wspomagania ciągu kominowego. Istotną rolę w konstrukcji nasad odgrywa silnik bezszczotkowy małej mocy. Stąd też niezależnie od kierunku wiatru, siły i rodzaju wiatru turbina nasady obraca się zawsze w jedną stronę, tym samym, wytwarzając podciśnienie w końcu dolotowym nasady. Dochodzi więc do wzrostu natężenia przepływu powietrza w przewodach. W przypadku gdy wiatr nie jest na tyle silny aby powstała prędkość obrotowa silnik elektryczny ma za zadanie zapewnić zadaną prędkość nasady. Z kolei jeżeli prędkość wiatru jest zbyt wysoka prędkość obrotowa zostaje ograniczona. Jeżeli siła wiatru jest wystarczająca do zapewnienia odpowiedniej prędkości obrotowej nasada działa jest tradycyjna nasada wiatrowa, a co za tym idzie, pobór energii elektrycznej jest minimalny.
FOT. 3. Nasady w sposób dynamiczny wykorzystują siłę wiatru celem wspomagania ciągu kominowego.Cechy nasad hybrydowych
Nasady hybrydowe mają za zadanie wytwarzanie podciśnienia w kanałach wywiewnych, które jest zbliżone do podciśnienia jakie powstaje w naturalny sposób. Zminimalizowane jest więc ryzyko odwracania ciągu w kanałach spalinowych, do których podłącza się urządzenia spalające gaz. Jednak należy pamiętać, że producenci zabraniają stosowania nasad na kanałach obsługujących pomieszczenia, w których znajdują się urządzenia gazowe z otwartą komorą spalania (np. przepływowe podgrzewacze wody). Otwarta konstrukcja wlotu wentylatora w nieskrępowany sposób pozwala na wypływ powietrza grawitacyjnego.
Oferowane na rynku wentylatory hybrydowe produkuje się z materiałów spełniających wymagane warunki eksploatacji oraz zabezpieczających wentylator przed działaniem warunków atmosferycznych. Główne elementy obudowy wykonuje się z tworzywa sztucznego a wylot wentylatora zabezpieczony jest siatką w postaci prętów stalowych. Istotną rolę w konstrukcji wentylatora odgrywa wirnik wyważony dynamicznie. Wirnik jest osadzany bezpośrednio na czopie silnika i zabezpieczony zespołem krążka dociskowego z podkładką. Napęd stanowi silnik elektryczny mocowany do ramy nośnej za pomocą śrub.
FOT. 4. Turbowentylator hybrydowy z regulatorem.Rodzaje nasad
Odpowiednią nasadę można dobrać w zależności od wymagań konkretnego systemu wentylacyjnego i możliwości zabudowy. Stąd też standardowe nasady kominowe o średnicy dolotowej wynoszącej 150 mm przeznaczone są do zabudowy na kominach położonych blisko siebie. Oprócz tego zastosowanie znajdują nasady o średnicy dolotowej 200, 400 oraz 500 mm. Urządzenia tego typu uwzględnia się na kominach w budynkach jedno- i wielorodzinnych oraz w obiektach przemysłowych. W niektórych modelach przewidziano konstrukcję głowicy zapewniającą bardzo dobre właściwości w zakresie podciśnienia i wydajności przy zapewnieniu minimalnego poboru energii i niskiego poziomu hałasu. Odpowiednią nasadę można wybrać z myślą o montażu na pustakach wentylacyjnych w układzie osiowym i nie osiowym. Montaż wentylatora na pustaku odbywa się przy pomocy adaptera montażowego. Nabyć można również nasady w wariancie montażowym na dachówkę ceramiczną. W takim rozwiązaniu dachówka jest wyposażona w adapter poziomujący o średnicy 160 mm umożliwiający dopasowanie nasady do różnych kątów spadu dachu. W oferowanych na rynku wentylatorach hybrydowych przewidziano konstrukcję zabezpieczającą przed przedostawaniem się wody opadowej. Nowoczesne sterowniki pozwalają na uruchamianie wentylatora przy określonym poziomie wilgotności powietrza. Tym sposobem w pomieszczeniu, zwłaszcza w łazience, zyskuje się optymalny poziom wilgotności.
FOT. 5. Specjalne nasady oferuje się z myślą o zastosowaniu przemysłowym.Interesujące rozwiązanie stanowią wersje nasad, które mogą być sterowane za pomocą komputera PC. Poszczególne nasady łączone są elektrycznie i sygnałowo w specjalnych szafach rozdzielczych a w każdej sieci można przewidzieć 32 nasady. Do sterowania powstałej w ten sposób instalacji przeznaczone jest darmowe oprogramowanie komputerowe pozwalające na ustawianie różnych prędkości obrotowych turbiny, czyli intensywności wentylacji w zależności od pory dnia.
Montaż nasady
Ważne jest aby przed przystąpieniem do eksploatacji wentylatora wykonać ruch próbny układu wirującego. Stąd też należy uruchomić silnik wentylatora na około 1 min. oraz obserwować jego ruch ze szczególnym zwróceniem uwagi na drgania i akustykę pracy. Należy przeprowadzić pomiar wielkości napięcia fazowego. W przypadku silnika jednofazowego odchyłka napięcia fazowego nie powinna przekraczać ±10% napięcia znamionowego. W następnej kolejności przeprowadza się pomiar poboru prądu przez silnik napędzający wentylator. Wielkość prądu nie powinna przekroczyć wartości prądu znamionowego, podanego na tabliczce znamionowej silnika. Jeżeli bieg układu wirującego wentylatora jest niezakłócony a wyniki pomiarów są pozytywne można prowadzić dobowy ruch wentylatora. Pamiętać należy, aby obserwować poziom drgań i hałas. Na niewłaściwą pracę urządzenia może wskazywać wzrost hałasu, dudnienia, drgania oraz wibracje konstrukcji wsporczej.
FOT. 6. W oferowanych na rynku wentylatorach hybrydowych przewidziano konstrukcję zabezpieczającą przed przedostawaniem się wody opadowej.Dla przemysłu
Specjalne wentylatory hybrydowe nabyć można również z myślą o zastosowaniu w przemyśle. Bazują one na konstrukcji z wirnikiem promieniowym, talerzowym. Tym sposobem zyskuje się niski poziom hałasu, który emitowany jest do otoczenia i sieci kanałów wentylacyjnych. Istotną rolę odgrywają specjalne cechy geometryczne, dzięki czemu przy wyłączonym zasilaniu silnika wentylator może pełnić rolę stacjonarnej nasady wentylacyjnej (grawitacyjnej) o niskim współczynniku oporu miejscowego. Zastosowanie znajduje przy tym układ automatycznej kontroli ciągu wentylacyjnego. Badany jest więc przepływ powietrza wentylacyjnego w instalacji a w oparciu o uzyskane dane włączany jest wentylator. W zależności od warunków zasilania na miejscu zabudowy wentylatory mogą być dostarczone z silnikami asynchronicznymi z wirującym stojanem jednofazowymi lub trzyfazowymi, jednobiegowymi.
FOT. 7. Odpowiednią nasadę można dobrać w zależności od wymagań konkretnego systemu wentylacyjnego i możliwości zabudowy.Podsumowanie
Instalując system wentylacji hybrydowej należy mieć na uwadze fakt, że jej skuteczność nie zależy wyłącznie od właściwego usuwania zużytego powietrza z pomieszczenia ale również od zapewnienia należytego nawiewu świeżego powietrza. Pomiędzy ilością powietrza nawiewanego a wywiewanego musi być zachowana odpowiednia proporcja. Stąd też wybierając nasadę wywiewną należy zadbać o odpowiedni nawiew świeżego powietrza do pomieszczenia. Istotną rolę odgrywają więc nawiewniki instalowane w oknach lub ścianach. Zastosowanie znajdują chociażby nawiewniki ścienne o regulowanym przepływie, które pozwalają na dostosowanie intensywności nawiewu w zależności od potrzeb. Jeżeli w pomieszczeniu występuje czasowo mniejsza emisja zanieczyszczeń istnieje możliwość ograniczenia przepływu powietrza. Regulacja odbywa się poprzez ręczne ustawienie pokrętła przesłony w odpowiednio wybranej pozycji. Niektóre modele nawiewników wyposażone są w grzałki elektryczne, które odpowiadają za ogrzewanie powietrza.
Damian Żabicki
Literatura:
Materiały informacyjne firm Ventosystem, Darco, Aereco, Schiedel, Uniwersal oraz Stowarzyszenia Polska Wentylacja.
