Wentylacja na dachu

Wentylator dachowy z powodzeniem zastąpi urządzenie kanałowe. Przed zakupem należy zanalizować charakterystyki przepływowe i akustyczne, aby jak najlepiej dopasować wentylator do projektu instalacji.

FOT. 1. Dachowe wentylatory hybrydowe umożliwiają wentylację naturalną, wspomaganą w razie potrzeby mechanicznie.

O obowiązku wentylowania pomieszczeń nie trzeba już przekonywać nikogo, niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z budynkiem mieszkalnym, czy zakładem produkcyjnym. Ciągła wymiana powietrza stanowi podstawę dla zapewnienia komfortu użytkowników budynku oraz bezpieczeństwa procesów technologicznych.

Wentylatory dachowe stanowią bardzo istotny element wentylacji mechanicznej wyciągowej lub oddymiającej pozwalający na skuteczną wymianę powietrza, choć stosuje się je również do wspomagania wentylacji grawitacyjnej – włączają się, gdy naturalny ciąg wentylacyjny jest zbyt słaby. Urządzenia wyciągają z wnętrza budynku zużyte powietrze, świeże zaś dostaje się do środka poprzez nawiewniki okienne lub innego rodzaju otwory nawiewne. Wywiew może być realizowany przez kilka wentylatorów zlokalizowanych w różnych częściach obiektu (lokalnie) lub jeden wentylator zbierający powietrze z wszystkich kanałów (centralnie).

Wentylatory dachowe znajdą zastosowanie przede wszystkim w przypadku, gdy użytkownik obawia się, że szum urządzenia kanałowego będzie przeszkadzał mu w codziennym funkcjonowaniu. O wiele łatwiej wyprowadzić wentylator na dach niż izolować wentylatory kanałowe czy zabudowywać je w podwieszanych sufitach. Obecnie produkowane urządzenia są na tyle niepozorne i mają na tyle małe gabaryty, że z pewnością nie wpłyną negatywnie na estetykę wykończenia dachu.

FOT. 2. Wentylator z wywiewem poziomym, silnikiem z zewnętrznym wirnikiem, dla wywiewu powietrza o temperaturze do 70°C bez zanieczyszczeń.

Osiowe, promieniowe, hybrydowe

Wentylatory dzielimy na dwa podstawowe typy: osiowe oraz promieniowe, kryterium stanowi tu kierunek przepływu powietrza tłoczonego przez wirnik. W wentylatorach osiowych oś obrotu wirnika jest równoległa do kierunku przepływu wciąganego powietrza, w promieniowych zaś – prostopadła. Popularniejsze są urządzenia promieniowe – z powodu większych spręży dyspozycyjnych potrzebnych m.in. do pokonania oporów sieci kanałów, niższego poziomu hałasu (czy też mniej uciążliwej głośności) oraz możliwości wywiewu zarówno pionowego, jak i poziomego. Wirniki promieniowe dostępne są w wersji z łopatkami giętymi do tyłu i do przodu – konstrukcje wygięte do tyłu uważa się za cichsze i sprawniejsze.

Na rynku pojawiły są również urządzenia pozwalające na połączenie wentylacji grawitacyjnej z mechaniczną, czyli wentylatory hybrydowe. Ich podstawową zaletą jest możliwość minimalizowania kosztów wentylacji – system włącza się, gdy naturalny odprowadzenie zużytego powietrza z pomieszczenia nie jest możliwe. Wentylatory wyposażone są w sterowniki z czujnikami wilgotności, które umożliwiają regulację procesu wymiany powietrza w zależności od poziomu wilgotności względnej panującej w budynku. Urządzenia umożliwiające naprzemiennie wentylację grawitacyjną lub mechaniczną to przede wszystkim wywietrzaki zintegrowane (połączenie wywietrzaka i wentylatora).

FOT. 3. Zastosowanie wentylatorów dachowych pozwala na zrezygnowanie z urządzeń kanałowych. Dzięki temu praca systemu jest cichsza.

Należy się także zastanowić czy wentylator powinien mieć wlot poziomy (wzdłuż powierzeni dachu) czy pionowy (prostopadły do płaszczyzny dachu). Wlot pionowy zalecany jest wtedy, gdy istnieje ryzyko, że strumień powietrza będzie przenoszony w pobliże okien czy czerpni powietrza zamontowanej na ścianie, co spowodowałoby mieszanie się świeżego i zużytego powietrza – urządzenie wyrzuca strumień odprowadzonego z pomieszczenia powietrza na odległość kilku metrów. W innym przypadku bez obaw można zastosować wlot poziomy.

Do zadań specjalnych

Innym kryterium rozróżniającym poszczególne rodzaje urządzeń są zabezpieczenia przed szeregiem czynników (wentylatory standardowe, chemoodporne, przeciwwybuchowe, oddymiające). Bowiem dobierając wentylator do inwestycji, należy najpierw zanalizować, jakiej jakości będzie wyciągane powietrze – weźmy pod lupę jego temperaturę i ewentualne zanieczyszczenia, a nawet agresywność oraz wybuchowość. Urządzenia chemoodporne znajdują zastosowanie w specjalistycznych zakładach produkcyjnych, czy innych obiektach, w których w powietrzu znajdują się opary agresywnych związków chemicznych, czy też duża ilość pary wodnej. Wentylatory przeciwwybuchowe stanowią zakończenie specjalistycznej instalacji, wyposaża się je więc w wyjątkowo trwałe silniki. Natomiast urządzenia odporne na wysokie temperatury (m.in. oddymiające) mogą mieć własny układ chłodzenia silnika.

FOT. 4. Dachowe wentylatory oddymiające są przeznaczone do usuwania dymu i ciepła z pomieszczeń podczas pożaru oraz do normalnej wentylacji.

Silnik

Silniki do napędów wentylatorów mogą być zasilane z sieci jedno- lub trójfazowej. Silniki jednofazowe stosuje się przede wszystkim w małych wentylatorach o niewielkich wydatkach. Wykorzystuje się silniki przystosowane do stopniowej (z transformatorem) lub płynnej regulacji obrotów (z przetwornikiem częstotliwości, czyli falownikiem). Nowoczesne urządzenia mogą zaś posiadać energooszczędne wentylatory EC elektronicznie komutowane, czyli umożliwiające elastyczne sterowanie i regulację prędkości.

Wszystkie silniki elektryczne posiadają stałą kontrolę wewnętrznej temperatury silnika. Termostyki umieszczone w uzwojeniu silników rejestrują graniczną dozwoloną temperaturę. Dzięki temu zabezpieczają układ przez przeciążeniem, utratą jednej fazy, zablokowaniem silnika lub nadmierną temperaturą wciąganego powietrza.

FOT. 5. Wentylatory dachowe wybierane są m.in. ze względu na łatwy dostęp do nich, a przez to wygodną konserwację.

Silnik

Ważne parametry

Dostępne na stronach internetowych intuicyjne w obsłudze programy sprawiają, że z zadaniem doboru wentylatora poradzi sobie nie tylko doświadczony instalator. Mimo to należy pamiętać o kilku ważnych czynnikach, które zadecydują o pracy urządzenia oraz – w dużej mierze – również całego systemu. Tym bardziej, że programy sprawdzają jedynie kilka podstawowych parametrów urządzenia. Parametry, które należy brać pod uwagę przy dobieraniu mocy wentylatora, określa m.in. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. Są to przede wszystkim ilość przetłaczanego powietrza, czyli wydajność [w m3/h] oraz ciśnienie, które może wytworzyć wentylator, czyli spręż [Pa]. Zależność pomiędzy tymi dwoma parametrami nazywamy charakterystyką wentylatora, zestawiona w wykresie pozwala na dobór urządzenia w zależności od zastosowania. Oprócz tego należy przeanalizować również jego budowę, rodzaj silnika wraz ze sposobem jego regulacji, żywotność, zabezpieczenia, pobór energii.

FOT. 6. Na akustykę wpływa również projekt całego systemu wentylacyjnego.

Bardzo ważną kwestią w przypadku wentylatorów dachowych jest ich akustyczność, czyli głośność, szczególnie, jeśli mamy do czynienia z budynkiem mieszkalnym. Norma PN-87/B-02151/02 informuje nas, że hałas pochodzący od wentylatora, a przenikający do pomieszczenia przez instalację wentylacyjną, nie może przekraczać 65 dB. Dopuszczalny poziom hałasu w odległości 1 m od urządzenia należy natomiast określić indywidualnie w przypadku, gdy przenika on do pomieszczeń przez okna. Jeśli projekt wymaga zainstalowania urządzenia dość blisko okien budynku, sprawdzi się jedynie model izolowany akustycznie. Może być wyposażony np. w obudowę tłumiącą z 50 mm warstwą tłumiącej wełny mineralnej. Do zmniejszenia hałasu wykorzystuje się m.in. różnorodne kształty wirnika oraz niskie obroty.

Montaż i eksploatacja

Na wspomniane parametry przepływu oraz akustyki (a także poboru energii elektrycznej) niebagatelny wpływ ma również specyfika całej instalacji oraz montaż wentylatora. Proste odcinki kanałów, bez ostrych skrętów, sprawią, że praca systemu będzie bardziej cicha. Ponadto zaleca się, aby urządzenia były montowane w pozycji pionowej przy użyciu dobranych do modelu wentylatora podstaw dachowych. Mocowanie powinno być na tyle stabilne, by zapobiec przenoszeniu wibracji na konstrukcję nośną dachu lub budynku. Od kanałów wentylacyjnych urządzenie zaizolujemy za pomocą łączy elastycznych. Najlepiej wybrać kompletny system, dostarczany przez producenta z podstawą oraz odpowiednim, czyli dobranym do rodzaju pokrycia dachowego, przejściem przez połać.

FOT. 7. Konstrukcja wentylatora umożliwia bezproblemowy montaż na podstawie dachowej lub cokole murowanym.

Na pracę wentylatora oraz – ponownie – parametry akustyczne wpływa także jego eksploatacja. Urządzenie powinno się zabezpieczać przed zabrudzeniami wewnętrznymi przy pomocy specjalnych filtrów, które dobieramy, biorąc pod uwagę specyfikę powietrza i zawarte w nim zanieczyszczenia. Podwyższona głośność brudnego urządzenia może mieć związek również ze wzrostem poziomu drgań, co w dalszej perspektywie doprowadzi do przedwczesnego zużycia łożysk.

Oczywistym atutem dachowych wentylatorów jest miejsce ich usytuowania. W odróżnieniu od zabudowanych urządzeń kanałowych pozwalają na stosunkowo łatwy dostęp w razie potrzeby konserwacji, czyszczenia czy przeglądów.

Zdaniem EKSPERTA

Serce wentylatora: silnik

Jakikolwiek wentylator, aby spełnił swoje zadanie, musi posiadać napęd w postaci silnika – najczęściej elektrycznego. Na rynku dostępne są różne rozwiązania napędów stosowanych w wentylatorach dachowych, są to przede wszystkim silniki z wirująca obudową (otwartą obudową), silniki konwencjonalne (kołnierzowe) zgodne z IEC oraz przyszłościowe silniki komutowane elektroniczne EC.

– Silnik z wirującą obudową jest połączeniem silnika elektrycznego i koła wirnikowego, tzn. koło wirnikowe jest rotorem silnika. Układ charakteryzuje się wysokim stopniem wyważenia i wysoką sprawnością. Wentylator wyposażony w taki silnik może być regulowany napięciowo, np. transformatorem lub regulatorem elektronicznym tyrystorowym.

– Silnik kołnierzowy przypomina klasyczny silnik elektryczny z wyprowadzonym wałem napędowym. Wentylatory dachowe wyposażone w tego typu silnik są przeznaczone zarówno do wentylacji bytowej, jak i wentylacji technologicznej, np. wyciąg z okapów. Konstrukcja tego rodzaju urządzeń charakteryzuje się odseparowanym kołem wirnikowym sprzężonym z wałem napędowym silnika. Takie rozwiązanie wykorzystywane jest przede wszystkim w wentylatorów dachowych do wyciągu powietrza zanieczyszczonego i o podwyższonej temperaturze. Urządzenia mogą być regulowane za pomocą przemienników częstotliwości. – Silniki elektronicznie komutowane EC, przez niektórych nazywane stałoprądowymi, są rozwiązaniem najbardziej energooszczędnym ze wszystkich napędów stosowanych w wentylatorach. Są to silniki synchroniczne, a zatem pozbawione poślizgu. Wbudowany elektroniczny układ sterujący (układ komutacji), który utrzymuje obroty w optymalnym zakresie pracy wentylatora charakteryzuje przede wszystkim niski pobór energii elektrycznej oraz łatwe sterowanie samym wentylatorem, sygnałem 0-10 V w płynny sposób. Wentylatory z silnikami EC idealnie nadają się do systemów wentylacji zorientowanej na zapotrzebowanie, gdzie bardzo ważne jest dostosowanie wydajności systemu wentylacji do aktualnych potrzeb. Niektóre modele są wyposażone w układ kontroli podciśnienia, który odpowiednio steruje wentylatorem w przypadku zmian ciśnienia w systemie – systemy często wykorzystywane w przypadku centralnego systemu wyciągowego w budynkach wielokondygnacyjnych mieszkaniowych. Ze względu na zaostrzenia przepisów na terenie UE odnośnie minimalnych wartości sprawności wentylatorów, udział silników elektronicznie komutowanych (EC) w wentylatorach znacznie zwiększył się. Następne etapy wprowadzania w życie założeń Ekoprojektu 2020 oraz ogólne trendy ograniczenia poboru energii spowodują, że technologia EC może całkowicie wyprzeć klasyczne silniki asynchroniczne stosowane w wentylacji bytowej.

Robert Szczepański Product Manager, Systemair

Iwona Bortniczuk

Na podstawie materiałów: Systemair, BSH Klima, Uniwersal