Budynki pasywne. Jakość powietrza a wentylacja

WENTYLACJA I KLIMATYZACJA
Budynki pasywne.
Jakość powietrza a wentylacja pomieszczeń
Maciej Danielak
Dla zdrowego środowiska wewnętrznego bardzo ważna jest właściwa wentylacja pomieszczenia. Niewłaściwie realizowana jest nie tylko kosztowna, ale również może powodować
nadmierny hałas lub być przyczyną przeciągów, co źle wpływa na komfort wewnętrzny.
O
koło 80% swojego życia człowiek spędza
w zamkniętych pomieszczeniach. Niewłaściwa wentylacja, zła jakość powietrza, nadmiar
wilgoci oraz grzyby pleśniowe na ścianach i suficie mają negatywny wpływ na nasze zdrowie
i poczucie komfortu.
Od dawna wiadomo, że człowiek nie jest jedynym źródłem zanieczyszczenia czy zapachu
w pomieszczeniach, ale są nimi również elementy wyposażenia, takie jak: meble, materiały
podłogowe, farby, kleje itp. Bardzo często zdarza
się również, że sama instalacja wentylacyjna zalicza się do źródeł zanieczyszczenia, ewentualnie
do pomieszczenia doprowadzane jest powietrze
już zanieczyszczone.
W budynkach pasywnych (szczelnych z natury),
które ostatnio ze względu na rosnące ceny energii zyskują na znaczeniu, wentylacja realizowana
jest najczęściej jako mechaniczna. Szczególnie
ważne jest, by była w tych budynkach właściwie
zaprojektowana i wykonana.
Dom oszczędzający energię
Domy pasywne są przy obecnych cenach energii
prawie standardem dla obiektów budowlanych.
Budynki te wyróżniają się bardzo dobrymi parametrami izolacyjnymi przegród zewnętrznych
oraz zastosowaniem szeregu rozwiązań, mających na celu zminimalizowanie zużycia energii.
Praktyka pokazuje, że zapotrzebowanie na energię w takich obiektach jest ośmiokrotnie mniejsze niż w tradycyjnych budynkach wznoszonych
według obowiązujących norm.
Współczynniki domu pasywnego to:
⚫⚫maksymalne zużycie energii cieplnej
– 15 kWh/(m2rok),
⚫⚫maksymalne zapotrzebowanie na ciepło
– 10 W/m2,
⚫⚫maksymalne nieszczelności n50 = 0,6 h-1,
38 Dom konwencjonalny
Dom niskoenergetyczny
Zapotrzebowanie na ciepło 80-120 W/m
2
Dom pasywny
Zapotrzebowanie na ciepło 40-60 W/m
2
Zapotrzebowanie na ciepło <10 W/m2
1. Zapotrzebowanie na ciepło różnych domów, rys. autor
⚫⚫zużycie energii pierwotnej wraz z energią
Koszty eksploatacyjne budynku
elektryczną <120 kWh/(m2rok).
Wykres pokazany na rysunku 2 przedstaNiezbędnym elementem każdego budynku
wia schematycznie (ideowo) koszty w funkcji
pasywnego, pozwalającym na znaczne ograwspółczynnika zużycia energii. Wraz z rosnącym
niczenie strat ciepła, jest mechaniczna wenwspółczynnikiem zużycia energii rosną kosztylacja nawiewno-wywiewna dostosowująca
ty eksploatacyjne budynku. Lepsza izolacyjność
swoją wydajność do aktualnego zapotrzebobudynku oraz koszty związane z lepszą jakowania na świeże powietrze. Najważniejszym
ścią budynku rosną wraz ze współczynnikiem
elementem instalacji wentylacyjnej jest wysoko
malejącym. Koszty całkowite odniesione do m2
powierzchni użytkowej są w pewnym zakresie
sprawny wymiennik ciepła, w którym powietrzu
nawiewanemu
zostaje przekazana duża
część ciepła odzyskana
z powietrza wywiewanego. Wymiennik ten powinien charakteryzować
się wysoką sprawnością
– powyżej 80% i niskim
zużyciem energii elektrycznej. Budynki pasywne charakteryzuje bardzo
niskie zapotrzebowania
na ciepło dlatego można
je ogrzewać podgrzewanym powietrzem wenty2. Schemat kosztów dla budynków o różnych współczynnikach zużycia energii, [2]
lacyjnym.
Polski Instalator 9/2013
WENTYLACJA I KLIMATYZACJA
3. Schemat instalacji wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła, rys. Kampmann
stałe. Wzrost kosztów inwestycyjnych pokrywany jest przez oszczędność energetyczną. Zakres
ten przypisany został budynkom niskoenergetycznym. Wynika z niego, że przy dostępnych
funduszach inwestycyjnych budowa domu
niskoenergetycznego jest opłacalna. W miarę
dalszego zmniejszania współczynnika zużycia
energii dochodzi się do momentu, w którym zrezygnować można z systemu ogrzewania, co daje
spory spadek kosztów jednostkowych. Spadek
ten występuje w okolicy 15 kWh/m2rok.
Wentylacja z odzyskiem ciepła
Instalacja wentylacyjna z odzyskiwaniem ciepła umożliwia doprowadzenie świeżego i przefiltrowanego powierza bez generowania przeciągu oraz odprowadzanie powietrza zużytego
i zapachów dokładnie z miejsca ich powstawania. Instalacja wentylacyjna wymienia powietrze
w domach pasywnych co ok. 3 godziny, co odpowiada liczbie wymian 0,3-0,4 1/h. Ta liczba zapewnia niezmiennie dobrą jakość powietrza i zrównoważoną jego wilgotność w pomieszczeniach.
Wentylacja z odzyskiem ciepła jest nieodzowna
dla spełnienia wymagań standardu domu pasywnego z zapotrzebowaniem na ciepło do ogrzewania rzędu maks. 15 kWh/m2rok. Konieczna
ze względów higienicznych wymiana powietrza,
ale bez odzysku ciepła prowadzi do rocznego
zapotrzebowania na ciepło grzewcze rzędu 30
kWh/m²rok.
Schematyczną instalację systemu wentylacji przedstawia rysunek 3. Do wszystkich pokoi
mieszkalnych i sypialni wdmuchiwane jest świeże powietrze. Z łazienek, toalet i kuchni, a więc
pomieszczeń o wysokim poziomie wilgotności
i zanieczyszczeń lotnych powietrze jest odsysane.
www.polskiinstalator.com.pl
4. Optymalna temperatura pomieszczenia wg [1]
Wymagania komfortu
wewnętrznego
Komfort wewnętrzny jest funkcją wielu zmiennych. W uproszczony sposób można go podzielić na:
⚫⚫komfort termiczny:
a) temperatura,
b) asymetria promieniowania,
c) prędkość powietrza;
⚫⚫jakość powietrza:
a) stężenie CO2,
b) zanieczyszczenia, zapachy;
⚫⚫hałas.
Wymagania termodynamiczne, jakościowe oraz
hałasu trzeba każdorazowo precyzyjnie zdefiniować. Dopiero po określeniu tych parametrów należy dokładnie określić, jak osiągnąć
ten cel.
W zasadzie, wymagania domu niskoenergetycznego i pasywnego określone ogólnie i dotyczące
również powyższego aspektu to:
⚫⚫temperatura nawiewu ≥16,5°C,
⚫⚫sprawność energetyczna ≥75%,
⚫⚫zużycie charakterystyczne energii elektrycznej
≤0,45 Wh/m3,
⚫⚫szczelność budynku,
⚫⚫izolacyjność budynku,
⚫⚫zrównoważony nawiew i wywiew,
⚫⚫regulacja 70/100/130%,
⚫⚫ochrona przed hałasem ≤25 dB(A) w pomieszczeniach,
⚫⚫wymagania higieny, filtr F7, G4,
⚫⚫ochrona przed zamarznięciem.
Wartości temperatury w pomieszczeniach spełniające wymagania komfortu określone zostały
w [1]. Są one funkcją aktywności fizycznej człowieka oraz jego ubioru.
Wnioski
Projektowanie i wykonywanie instalacji wentylacyjnych w budynkach pasywnych jest zadaniem
zbliżonym do projektowania instalacji standardowych. Różnice wynikają z dążenia do ograniczenia strat ciepła.
Główną przyczyną rzadkiego stosowania rozwiązań energooszczędnych w instalacjach wentylacyjnych jest wciąż niewystarczająca świadomość wśród inwestorów oraz brak informacji
dla instalatorów. Inwestorzy myślą, że rozwiązania takie są drogie i ekonomicznie nieopłacalne,
a instalatorzy, że wykonanie wymaga zaawansowanych i skomplikowanych prac. Przy rosnących cenach energii oraz powszechnej dostępności do nowoczesnych materiałów i rozwiązań
wydaje się oczywiste, że popularność rozwiązań pasywnych będzie rosnąć.
Przy tym wszystkim należy jednak cały czas
pamiętać, że budujemy dla użytkownika, a nie
dla energooszczędności, dlatego zdefiniowanie
odpowiednich warunków komfortu wewnętrznego musi odbywać się przed wyborem systemów i rozwiązań. ■
Literatura:
[1] ISO 7730 :2006E: Ergonomia środowiska termicznego –
Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego
z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego
[2] Dietmar Kraus, Projektierung von Passivhäusern, 2011
O AUTORZE
dr inż. Maciej Danielak
kierownik działu sprzedaży
Kampmann Polska Sp. z o.o.
39