Grawitacyjna czy mechaniczna wentylacja?

To jedna z najważniejszych decyzji, bo sprawna wentylacja jest niezbędna, a przy tym ma duży wpływ na koszty budowy i eksploatacji domu.

Wentylacja to dosłownie "wietrzenie", jednak wietrzenie kojarzy się przede wszystkim z krótkotrwałą, intensywną wymianą powietrza przez otwarcie okien, a wentylacja powinna działać stale. Wynika to z faktu, że świeże powietrze jest potrzebne nie tylko nam do oddychania. Jakość powietrza w pomieszczeniach pogarszają:

• mikroorganizmy żyjące w domach (bakterie, grzyby, roztocza);
• meble, okładziny ścienne, podłogowe, itp., które wydzielają stale niewielkie ilości szkodliwych substancji;
• czynności takie jak gotowanie, czy pranie, bo do pomieszczeń trafia wówczas dużo pary wodnej oraz substancji o intensywnym zapachu.

Nie wolno również zapominać, że dopływ powietrza jest niezbędny do pracy niektórych urządzeń, np. kotłów grzewczych, kominków, kuchni gazowych.

Minimum powietrza

Najlepiej jeśli intensywnością wietrzenia pomieszczeń da się sterować - ograniczyć, gdy nie ma nas w domu lub w nocy oraz zwiększyć, kiedy np. przyjmujemy gości, bierzemy kąpiel, gotujemy.

Musimy też pamiętać, że strumienie powietrza powinny się równoważyć - jeśli będzie możliwość napływu powietrza, ale nie będzie go jak usunąć, to nie będzie ruchu powietrza, i odwrotnie - przez kanał wyciągowy powietrze nie popłynie, jeśli nie wykonamy jego nawiewu do pomieszczeń.

Dobrze wykonana instalacja powinna to wszystko umożliwić, a ponadto musi spełniać określone przez prawo wymogi, co do intensywności wymiany powietrza. Przepisy określają, jaka powinna być minimalna ilość zużytego powietrza usuwanego z niektórych pomieszczeń, do pozostałych zaś powinno napływać świeże. Wielkości wymiany są następujące:

• 70 m³/h z kuchni z kuchenką gazową,
• 50 m³/h z kuchni z kuchenką elektryczną,
• 50 m³/h z łazienki,
• 30 m³/h z oddzielnego WC,
• 15 m³ z pomieszczeń pomocniczych bez okna (garderoba, spiżarnia itp.),
• 30 m³/h z pokoi mieszkalnych, które oddzielają od kuchni lub łazienki więcej niż dwie pary drzwi (albo znajdują się na innej kondygnacji).

W kuchniach i łazienkach zaleca się montowanie urządzeń (wentylatorów wyciągowych), umożliwiających okresowe zwiększenie intensywności wentylacji co najmniej do 120 m³/h.

W godzinach nocnych dopuszcza się zaś zmniejszenie intensywności wentylacji, jednak nie więcej niż o 40%.

Pamiętajmy jednak, że podane wymagania to jedynie nieprzekraczalne minimum i nie dla każdego, i nie w każdej sytuacji taka wymiana powietrza będzie wystarczająca.

Każdy z nas ma nieco inny próg wrażliwości na zanieczyszczenie powietrza, po przekroczeniu którego zaczyna odczuwać zaduch, a sama wielkość wymiany powietrza to nie wszystko.

Jeśli na osobę przypada niewielka kubatura pomieszczenia, to powietrze odbieramy jako nieświeże także wówczas, gdy jego wymiana jest intensywna. Przykładowo nawet przy wymianie 50 m³/h na osobę człowiek o przeciętnej wrażliwości odczuwa już pogorszenie jakości powietrza, jeśli przypadająca na niego kubatura pomieszczenia jest mniejsza niż 15 m³. Dla standardowej wysokości pomieszczenia - ok. 2,7 m daje to powierzchnię 5,5 m² na osobę.

Ponadto powietrze zużyte jest cieplejsze niż nawiewane i unosi się w kierunku sufitu. Dlatego, choć kubatura pomieszczeń może być identyczna, to w wyższych pomieszczeniach powietrze odbieramy jako świeższe.

Trzeba też pamiętać, że właściwa - w skali całego domu - ilość nawiewanego i usuwanego powietrza nie gwarantuje jeszcze odpowiedniej wymiany powietrza w każdym z pomieszczeń. Skoro powietrze z niektórych pomieszczeń jest tylko usuwane, a do innych jedynie dostarczane, to niezbędne jest umożliwienie swobodnego przepływu pomiędzy nimi - oczywiście w kierunku pomieszczeń z wyciągiem (łazienki, kuchnie). Dlatego właśnie typowe drzwi przeznaczone do łazienek mają u dołu otwory.

Drzwi do pokoi powinny mieć nieco podcięte skrzydła, tak by kończyły się 1 cm nad podłogą. Do kuchni natomiast należy wybrać albo drzwi z otworami, albo przyciąć je wyżej - ok. 2,5 cm.

Rodzaje wentylacji

W domach jednorodzinnych stosuje się kilka sposobów wentylacji. O żadnym z nich nie można jednoznacznie powiedzieć, że jest najlepszy, ale najważniejsze jest to, że każdy z nich wymaga innego podejścia przy projektowaniu i wymaga rozwiązania innych problemów, by działał właściwie.

Grawitacyjna. Wykorzystuje zjawisko naturalnego ruchu powietrza wynikającego z różnicy jego gęstości. Zimne, gęstsze powietrze zewnętrzne napływa do pomieszczeń przez nawiewniki (nawietrzaki) i inne nieszczelności budynku i wypiera rzadsze, ciepłe powietrze zużyte. Zużyte powietrze wypływa ponad dach pionowymi kanałami wentylacyjnymi.

Wymiana powietrza jest tym intensywniejsza, im większa jest różnica temperatury w pomieszczeniu i na zewnątrz, a kanały wentylacyjne wyższe.

Uwaga! Ważna jest tzw. czynna wysokość kanału - pomiędzy wlotową kratką wentylacyjną a wylotem kanału. Absolutne minimum to 2 m, inaczej ruch powietrza ustaje. To powszechnie odczuwany problem w domach z użytkowym poddaszem, gdzie czynna wysokość kanałów w łazienkach na poddaszu jest znikoma i skuteczną wentylację zapewnia tylko mechaniczny wyciąg powietrza.

Rodzaje wentylacji: (a) grawitacyjna; (b) mechaniczna wywiewna; (c) mechaniczna nawiewno-wywiewna.

Niezaprzeczalną zaletą wentylacji grawitacyjnej jest to, że do działania nie wymaga energii elektrycznej, a jej pracy nie towarzyszy hałas. Ponadto dobrze sprawdza się w pomieszczeniach, w których pracują kotły z otwartą komorą spalania oraz kominki. Strumienie powietrza usuwanego i nawiewanego równoważą się same - po prostu intensywny ciąg kominowy powoduje zassanie większej ilości powietrza przez nawiewniki.

Problemy powoduje nierównomierne działanie tego rodzaju wentylacji - zimą może być nawet zbyt intensywne, a praktycznie ustaje, gdy temperatura w domu i na zewnątrz się wyrównuje. Wówczas wymianę powietrza trzeba zapewnić po prostu przez otwarcie okien.

Mechaniczna wyciągowa. Ruch powietrza wywołany jest przez wentylator wyciągowy, dopływ powietrza świeżego zapewniają zaś nawiewniki - tak samo jak w przypadku wentylacji grawitacyjnej.

Mechaniczny wyciąg działa niezależnie od warunków zewnętrznych (temperatury), nie są potrzebne wysokie kanały wywiewne, zaś intensywność wymiany powietrza można zmieniać w szerokim zakresie, zmieniając prędkość obrotową wentylatora.

Tego rodzaju wentylacji nie wolno stosować w pomieszczeniach, w których pracują urządzenia z otwartą komorą spalania. Działanie wentylatora wyciągowego mogłoby spowodować cofnięcie się spalin.

Wadą jest także konieczność zasilania energią elektryczną. Chodzi przede wszystkim nie o zużycie prądu, bo to jest znikome, jeśli stosujemy wentylatory dobrej jakości, lecz o to, że awaria zasilania powoduje zatrzymanie wymiany powietrza. A zdarzają się rejony, gdzie takie awarie sieci energetycznej są częste.

Hybrydowa. To połączenie wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej wyciągowej. Wentylator wyciągowy jest zwykle częścią specjalnej nasady kominowej, skonstruowanej tak, by gdy wentylator nie pracuje, nie tamował grawitacyjnego ruchu powietrza. Jeśli naturalny ciąg jest wystarczający, to wentylacja pracuje jako grawitacyjna, jeśli zaś staje się zbyt słaby - uruchamia się wentylator.

Mechaniczna nawiewno-wywiewna. W tym systemie ruch powietrza także jest wymuszony przez wentylatory. Jednak instalacja składa się nie tylko z sieci kanałów wywiewnych, ale i nawiewnych, którymi świeże powietrze jest dostarczane do pomieszczeń. Nawiewniki w przegrodach zewnętrznych (oraz inne nieszczelności) są nie tylko niepotrzebne, ale nawet szkodliwe, bo utrudniają zrównoważenie strumieni powietrza usuwanego i dostarczanego.

Kanały wywiewne i nawiewne zwykle zbiegają się w centrali wentylacyjnej, w której znajdują się wentylatory (nawiewny i wyciągowy), filtry oraz najczęściej także wymiennik ciepła (rekuperator) pozwalający odebrać ciepło z powietrza usuwanego i za jego pomocą podgrzać powietrze nawiewane.

Przewaga mechanicznej wentylacji nawiewno-wywiewnej nad mechaniczną wyciągową polega na:

• możliwości czerpania powietrza z jednego miejsca - przydaje się to, gdy dom stoi np. przy ruchliwej drodze, wówczas można umieścić czerpnię z dala od niej;
• powietrze nawiewane może być wstępnie ogrzane przez rekuperator albo podgrzewane lub chłodzone za pomocą gruntowego wymiennika ciepła;
• powietrze dostarczane do budynku może być filtrowane, np. z pyłków roślin.

Oczywiście nie jest to też rozwiązanie bez wad:

• sieć kanałów jest dłuższa i bardziej złożona, bo poza kanałami wyciągowymi potrzebne są również nawiewne;
• zużycie prądu przez wentylatory jest większe, bo rozbudowana sieć kanałów, filtry i rekuperator powodują większe opory przepływu. Z drugiej jednak strony odzysk ciepła zmniejsza koszty ogrzewania;
• zwiększa się ryzyko powstania uciążliwego hałasu, bo jego źródłem są także kanały nawiewne, umieszczone też w pomieszczeniach, gdzie wymagamy ciszy (np. sypialnie);
• dłuższą sieć kanałów trudniej jest utrzymać w czystości.

Nawiewniki

Stosowanie nawiewników (nawietrzaków) to sprawa powodująca sporo wątpliwości nawet wśród projektantów i wykonawców. Przyczyną jest z jednej strony zmiana technologii i materiałów budowlanych, jaka nastąpiła w ciągu ostatnich 20 lat, a z drugiej zmiany prawa oraz błędy w przepisach.

Nawiewniki mają za zadanie doprowadzać do pomieszczeń świeże powietrze zewnętrzne. W starych domach ich stosowanie nie było potrzebne, bo powietrze i tak napływało przez liczne nieszczelności okien, drzwi zewnętrznych itp. W latach 90. pojawiły się okna plastikowe - nawet zbyt szczelne i przez to uniemożliwiające wymianę powietrza. Zaczęto je więc rozszczelniać, stosując rozmaite "mikrowentylacje" albo nawiewniki. Jednak od 2009 r. obowiązują przepisy wymuszające bardzo wysoką szczelność samych okien (wyeliminowano "mikrowentylację"). Nie oznacza to jednak, że wszystkie obecnie sprzedawane okna muszą mieć nawiewniki.

Po pierwsze, okna powinny być jak najbardziej szczelne, jeśli w domu jest mechaniczna wentylacja nawiewno-wywiewna albo są to okna przeznaczone do łazienek - gdzie znajduje się wyciąg (kanał wywiewny). Po drugie, powietrze może dostarczać równie dobrze nawiewnik ścienny, a nie okienny. Po trzecie, w obowiązującej normie wentylacyjnej znajduje się ewidentny błąd - wymóg stosowania nawiewników w kuchniach z oknem zewnętrznym. Kłopot w tym, że to rozwiązanie powoduje "krótkie spięcie" - kanał wywiewny w kuchni usuwa powietrze zassane przez nawiewnik w kuchni, a powinno nim wypływać powietrze zassane z sąsiednich pomieszczeń (pokoi), które po wykonaniu nawiewnika w kuchni pozostają w zasadzie niewentylowane - mają zapewniony dopływ powietrza, ale już nie jego usuwanie.

Podsumowując, stosowanie nawietrzaków jest konieczne w przypadku wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej wyciągowej. Jeśli wentylacja jest mechaniczna nawiewno-wywiewna, to nawiewników nie należy stosować, bo będą zaburzać wymuszoną przez wentylatory równowagę powietrza nawiewanego i usuwanego.

Nawiewniki mogą być:

• stałe (bez regulacji) - takie montuje się np. w kotłowniach;
• regulowane ręcznie - w praktyce mało kto pamięta o zmienianiu stopnia ich otwarcia. Nawiewniki regulowane ręcznie, a nawet stałe dobrze sprawdzają się zaś w przypadku mechanicznej wentylacji wyciągowej, w której intensywność wymiany powietrza zmienia się poprzez zmianę prędkości obrotowej wentylatora;
• regulowane automatycznie - reagujące na różnicę ciśnienia lub wzrost wilgotności w pomieszczeniu. To rozwiązanie jest korzystne, bo przepływ powietrza jest intensywniejszy w pomieszczeniach, w których przebywa więcej osób (każdy z nas wydziela znaczne ilości pary wodnej wraz z oddechem i przez skórę).

Trudne sytuacje

Sytuacji, w których wentylacja działa nieprawidłowo, jest w praktyce wiele i często pomoc doświadczonego specjalisty okazuje się niezbędna. Tu omówimy kilka typowych przykładów.

Wykonanie otworu w ścianie zamiast podłączenia pomieszczenia do kanału wyciągowego. W przeciwieństwie do kanału, otwór w ścianie zewnętrznej działa raczej jako nawiewnik, chyba że zostanie w nim zamontowany wentylator. Jednak wtedy wentylacja będzie działać tylko okresowo - gdy wentylator zostanie włączony.

Uwaga! Wentylatora ściennego nie wolno montować w pomieszczeniu, w którym pracuje kocioł lub piec na paliwo stałe albo gazowe urządzenie grzewcze z otwartą komorą spalania. Byłoby to niebezpieczne - po włączeniu takiego wentylatora mogłoby dojść do odwrócenia ciągu kominowego, a wyłączony blokowałby usuwanie z kotłowni szkodliwych produktów spalania i ewentualnie gazu (w razie rozszczelnienia się instalacji). Takie rozwiązanie jest zakazane przez prawo.

Podłączenie wentylatora wyciągowego do jedynego kanału wentylacyjnego w pomieszczeniu. Taki błąd zdarza się najczęściej w kuchniach, w których do tego jedynego kanału przyłącza się okap z wentylatorem. Kiedy wentylator w okapie nie pracuje, hamuje naturalny ruch powietrza w kanale. Może to być niebezpieczne, gdy dojdzie do rozszczelnienia instalacji gazowej, bo nieusuwany z pomieszczenia gaz stwarza zagrożenie wybuchem. Najlepiej przyłączyć okap kuchenny do drugiego, odrębnego kanału wentylacyjnego. Jeśli nie ma takiej możliwości, powinno się wykonać otwór wentylacyjny w ścianie kanału powyżej okapu.

Zamontowanie nawiewników w łazience. Pisaliśmy już o tym, że spowoduje to zanik wymiany powietrza w sąsiednich pomieszczeniach. Ponadto nawiewnik zasysa zimne powietrze zewnętrzne, a przez otwory w drzwiach powinno napływać już ogrzane, z sąsiednich pomieszczeń. A wychłodzenie łazienki - pomieszczenia, w którym przebywamy bez ubrania - jest szczególnie przykre.

Umieszczenie kratek wentylacyjnych zbyt nisko. Powinny być umieszczone nie niżej niż 15 cm od sufitu, bo właśnie tam gromadzi się najwięcej zanieczyszczeń powietrza (a także gaz ziemny, gdyby w instalacji gazowej pojawiła się nieszczelność).

Brak kanału nawiewnego dla kominka. Nawet kominek zamknięty potrzebuje bardzo dużych ilości powietrza do spalania - zgodnie z przepisami 10 m³/h na 1 kW mocy cieplnej wkładu, a kominki mają zwykle moc powyżej 10 kW. Doprowadzenie takiej ilości powietrza tylko za pomocą nawiewników okiennych jest trudne, a jego niedobór powoduje trudności w rozpalaniu kominka i cofanie się dymu do pomieszczenia - szczególnie gdy komin jest zimny.

Dlatego najlepiej doprowadzić w pobliże paleniska, albo bezpośrednio do komory spalania (jeśli wkład ma odpowiedni króciec) kanał nawiewny. Kanał zwykle prowadzi się w podłodze. Powszechnie spotykanym błędem jest jednak stosowanie kanału o zbyt małej średnicy, najczęściej 10 cm. Daje to powierzchnię przekroju ok. 80 cm², a powinna ona wynosić ok. 200 cm² - tyle co typowa kratka wentylacyjna, np. nawiewna montowana w pomieszczeniach z kotłami na paliwo stałe.

Brak izolacji termicznej i akustycznej przewodów wentylacji mechanicznej. W pomieszczeniach domu z taką nieizolowaną instalacją wentylacyjną słyszany jest szum pracujących wentylatorów i przepływającego powietrza, a ponadto na ściankach kanałów może wykraplać się wilgoć z powietrza. Jeśli kanały biegną przez pomieszczenia nieogrzewane, dochodzi także do strat ciepła. Przewody powinno się zatem starannie izolować np. wełną mineralną.

Odzysk ciepła

Odzysk ciepła albo inaczej rekuperacja to sposób na zmniejszenie strat ciepła w domu, a więc i obniżenie rachunków za ogrzewanie. Budzi coraz większe zainteresowanie, bo w domach o dobrej izolacji ścian i innych przegród zewnętrznych to właśnie wentylacja jest głównym źródłem strat ciepła.

Rekuperacja wymaga przy tym mechanicznej wentylacji nawiewno-wywiewnej, a takie instalacje spotyka się coraz częściej. Rekuperator to po prostu wymiennik ciepła w centrali wentylacyjnej, przez który - nie mieszając się - przepływają strumienie powietrza usuwanego i nawiewanego. Dzięki temu świeże, chłodne powietrze odbiera ciepło od zużytego i do pomieszczeń trafia już wstępnie podgrzane.

Zasada działania rekuperatora jest bardzo prosta.

Trzeba bardzo ostrożnie podchodzić do deklaracji sprzedawców na temat uzyskiwanych oszczędności. bardzo często podają oni tzw. sprawność temperaturową wymiennika jako sprawność odzysku ciepła w instalacji, a ta jest niestety znacznie niższa.

Sprawność temperaturowa wymiennika ciepła - oblicza się ją, uwzględniając jedynie temperaturę powietrza, a pomijając zmianę jego wilgotności, w wyniku przejścia przez wymiennik. Jednak fałszuje to wynik, bo powietrze wewnętrzne ma więcej wilgoci niż nawiewane z zewnątrz. A powietrze wilgotne o tej samej temperaturze zawiera więcej ciepła niż suche. Faktyczna, uwzględniająca rzeczywistą ilość ciepła zawartego w strumieniach powietrza usuwanego i doprowadzanego, sprawność wymiennika jest zawsze niższa niż tzw. sprawność temperaturowa.

Sprawność centrali wentylacyjnej - uwzględnia nie tylko sprawność wymiennika, ale też energię zużytą przez pracujące w niej wentylatory oraz grzałkę służącą do odszraniania wymiennika. Sprawność centrali jest zawsze niższa niż wymiennika, a zużywany dodatkowo prąd jest najdroższym nośnikiem energii.

Sprawność całej instalacji wentylacyjnej - to sprawność centrali pomniejszona o straty powodowane przez sieć kanałów (straty ciepła, spadek wydajności wentylatorów spowodowany oporami przepływu). Ponadto sprawność instalacji nigdy nie jest stała i zmienia się wraz ze zmianą warunków pracy (temperatura, wilgotność, ilość wymienianego powietrza).

Manipulacje danymi mogą znacząco zafałszować rzeczywiste parametry rekuperatora. Przykładowo przy wydajności centrali ok. 200 m³/h i stosunkowo niewielkiej mocy wentylatorów wynoszącej 50 W, to choć temperaturowa sprawności wymiennika wynosi 80%, rzeczywista sprawność odzysku ciepła to ok. 60% - i to bez uwzględnienia energii zużytej na potrzeby odszraniania.

Konserwacja instalacji wentylacyjnej

Z takich pustaków kanały wentylacyjne buduje się znacznie szybciej niż z cegły (fot. Cerpol Kozłowice).

O każdą instalację wentylacyjną trzeba dbać, przede wszystkim - niezależnie od tego, czy jest grawitacyjna, czy mechaniczna - kanały muszą być utrzymywane w czystości. Jednak by czyszczenie było możliwe, trzeba do kanałów zapewnić dostęp. W przypadku wentylacji grawitacyjnej konieczne są wyczystki u dołu kanałów oraz dostęp do komina, w mechanicznej - otwory rewizyjne na kanałach.

Ze względu na czystość należy unikać kanałów "harmonijkowych", bo nie dość, że ich karbowana powierzchnia sprzyja gromadzeniu brudu, to jeszcze są mało wytrzymałe i łatwo je uszkodzić przy czyszczeniu. Kanały wentylacyjne powinny być sprawdzane, a w razie potrzeby czyszczone, przynajmniej raz w roku. Nie należy tego lekceważyć, bo jeśli na ściankach typowego kanału 14 × 14 cm zgromadzi się 1 cm warstwa brudu, to jego pole przekroju spadnie o ¼.

opr.: Jarosław Antkiewicz
zdjęcie wprowadzające: Fotolia