Serwis internetowy inzynierbudownictwa.pl wykorzystuje pliki cookies. Korzystanie z serwisu oznacza zgodę na ich zapis lub odczyt zgodnie z ustawieniami przeglądarki.     Zamknij
Dodatki specjalne / Klimatyzacja i wentylacja
Drukuj

Środowisko wnętrza w budynku poddanym termomodernizacji

2016-10-06

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) budynki, w których ponad 30% mieszkańców jest niezadowolonych z mikroklimatu wnętrza, klasyfikuje się jako budynki chore.


Termomodernizacja obiektów budowlanych jest przede wszystkim działaniem wywołanym koniecznością zmniejszenia ich energochłonności. Cel oszczędności energetycznych nie może jednak przysłaniać zapewnienia odpowiedniego środowiska wewnętrznego w budynku, w którym człowiek spędza nawet 80% czasu swego życia. Dotyczy to w większym stopniu budynków mieszkalnych, w mniejszym biurowych czy produkcyjnych.

 

Wentylacja podstawowym problemem budynku poddanego termomodernizacji

Budynki przed termomodernizacją miały zapewniony napływ powietrza przez drzwi wejściowe i nieszczelne okna. Nieszczelności były tak spore, że zapewniały wymianę powietrza w mieszkaniu.

O tym, na jakim poziomie wydajności odbywa się wymiana powietrza w mieszkaniu, decyduje opór tzw. kanału. Pojęcie „kanał" obejmuje każdy element, który musi pokonać gaz, a więc otwory lub szczeliny nawiewne, szczeliny okien, drzwi czy element wylotowy powietrza lub spalin. Wynika z tego, że największym problemem wentylacji po termomodernizacji jest problem napływu powietrza do pomieszczeń. Współczesne okna mają odpowiedniej konstrukcji nawiewniki powietrza zewnętrznego i praktycznie przez te elementy oraz uchylone okna może być realizowany napływ powietrza do pomieszczenia.

Rolą wentylacji jest nie tylko dostarczenie do pomieszczenia świeżego powietrza, ale i odprowadzenie zużytego i nadmiaru pary wodnej.

Systemy wentylacyjne w budynkach dzielą się na: naturalne (grawitacyjne), naturalne ze wspomaganiem i wymuszone.

W systemach naturalnych siłą napędową, która wymusza ruch powietrza w mieszkaniu, jest tzw. wypór termiczny spowodowany różnicą ciśnień powietrza na dole (ciśnienie atmosferyczne) i u wylotu kanału wentylacyjnego. Na wielkość wyporu mają wpływ: różnica wysokości (długość kanału), różnica temperatur powietrza wylotowego i atmosferycznego, a także wielkość przyciągania ziemskiego. Siła wyporu w kanale, czyli skuteczność wentylacji w mieszkaniu uzależniona jest wyłącznie od różnicy między temperaturą powietrza w kanale i temperaturą powietrza atmosferycznego. Istnieje jeszcze jeden ważny czynnik mający wpływ na działanie wentylacji grawitacyjnej. Jest nim siła wiatru, dlatego istnieje konieczność wspomagania tego typu wentylacji. Wspomaganie wentylacji grawitacyjnej może być realizowane za pomocą:

- wentylatorów wyciągowych dachowych,

- agregatów aerodynamicznych wykorzystujących energię kinetyczną wiatru,

- systemu grzewczego w kanale,

- nagrzewnic słonecznych ogrzewających wylot kanału na wysokości ok. 1 m,

- nasad termodynamicznych, wykorzystujących promieniowanie cieplne i siłę wiatru.

Od kiedy oszczędność energii stała się priorytetem, zastępuje się energochłonne wentylatory dachowe urządzeniami, które wykorzystują energię zjawisk występujących w atmosferze zewnętrznej.

Jeszcze raz należy podkreślić, że warunkiem poprawnej wentylacji jest zagwarantowanie napływu powietrza do mieszkania, a tym samym odpływu powietrza zużytego.

System wentylacyjny wspomagany wentylatorami dachowymi to system, którego ideą jest utrzymanie podciśnienia, którego wielkość gwarantuje stabilną pracę wentylacji, niezależnie od zmiennych uwarunkowań atmosfery zewnętrznej (temperatura, ciśnienie, siła wiatru), a także niezależnie od sposobu użytkowania mieszkania (uszczelnianie mieszkań, otwieranie okien etc.). Nie jest to łatwe, o czym przekonała praktyka lat 80. i 90. Ten system nie zdał egzaminu, gdyż wentylatory dachowe pobierały więcej powietrza z nieszczelnych kanałów, niż z pomieszczeń przewietrzanych (kuchnia, łazienka, toaleta). Montaż wentylatorów dachowych w budynku poddanym termomodernizacji nie spełnił również oczekiwań z powodu nadmiernego hałasu, odczuwanego szczególnie przez mieszkańców wyższych kondygnacji. Niełatwe jest również znalezienie uzasadnienia ekonomicznego dla montażu wentylatorów dachowych, oprócz kosztu inwestycyjnego mamy tu do czynienia z większymi kosztami eksploatacyjnymi. Korzystniejszym rozwiązaniem dla budynku termomodernizowanego jest zastosowanie nasad dachowych termodynamicznych. Wzmacniają one wypór termiczny przy wentylacji grawitacyjnej dzięki wykorzystaniu promieniowania słonecznego i siły wiatru dla intensyfikacji przepływu. Odpowiednie pofałdowanie powierzchni nasady oraz pokrycie jej farbą pochłaniającą ciepło sprawiają, że nasada kumuluje ciepło. Powietrze przepływające przez nasadę zostaje podgrzane do temperatury wyższej od temperatury zewnętrznej, co zwiększa motorykę termicznego wyporu grawitacyjnego. Nasady wykorzystują również siłę wiatru do wytworzenia ciśnienia inżektorowe- go. W kanale powstaje podciśnienie
dynamiczne (zassanie inżektorowe), którego wielkość jest proporcjonalna do kwadratu prędkości wiatru. Stosowanie nasady termodynamicznej zapobiega również zjawisku odwrócenia kierunku przepływu gazów w kanałach spalinowych i wentylacyjnych przy silnym wietrze, które to zjawisko występuje przy klasycznej wentylacji z kanałem zadaszonym.

 

Fot. © Scriblr - Fotolia.com

 

Wentylacja w świetle przepisów a stan faktyczny

Ilości strumienia powietrza wentylacyjnego przy projektowaniu budynku określają normy dotyczące wentylacji. Układ wentylacji mieszkania powinien zapewnić co najmniej:

- doprowadzenie powietrza zewnętrznego do pokojów mieszkalnych oraz kuchni z oknem zewnętrznym;

- usuwanie powietrza zużytego z kuchni, łazienki, toalety i innego pomieszczenia pozbawionego okien;

- odprowadzenie pary wodnej wytworzonej w mieszkaniu.

Strumień objętości powietrza wentylacyjnego dla mieszkania jest określony przez sumę strumieni powietrza odprowadzanego z tego mieszkania. Wielkości strumieni niezależnie od rodzaju wentylacji powinny wynosić co najmniej:

- dla kuchni z oknem zewnętrznym i kuchnią gazową lub węglową - 70 m3/h;

- jak wyżej, lecz z kuchnią elektryczną - 30 m3/h (do 3 osób) lub 50 m3/h (powyżej 3 osób);

- dla kuchni bez okna zewnętrznego lub wnęki kuchennej z kuchnią elektryczną - 50 m3/h;

- dla łazienki - 50 m3/h;

- dla toalety - 30 m3/h.

Kuchnie bez okna zewnętrznego a wyposażone w kuchnię gazową powinny mieć wentylację mechaniczną wywiewną, gwarantującą strumień wywiewny 70 m3/h. Nocą podane wielkości strumieni powietrza mogą być zmniejszone o 40%.

Dodatkowe wymagania:

- w ramach jednego mieszkania nie dopuszcza się stosowania równolegle wentylacji mechanicznej wywiewnej o działaniu ciągłym i wentylacji grawitacyjnej oraz jednoczesnego stosowania przewodów zbiorczych i indywidualnych wentylacji grawitacyjnej;

- w mieszkaniach wyposażonych w paleniska na paliwo stałe, kominki lub gazowe podgrzewacze wody z grawitacyjnym odprowadzaniem spalin może być stosowana wyłącznie wentylacja grawitacyjna lub mechaniczna nawiewno-wywiewna;

- dopływ powietrza zewnętrznego do pomieszczeń powinien być zapewniony przez nawiewniki z regulowanym stopniem otwarcia, przez otwory nawiewne wentylacji mechanicznej.

Każdy proces termomodernizacji powinien obejmować czynność izolacji kanałów spalinowych. Zapewnia to ograniczenie strat ciepła i zabezpiecza przed wykraplaniem się wilgoci na powierzchniach kanałów, co zapobiega zjawisku korozji. Izolacje kominowe są wyrobami niepalnymi i zapobiegają ewentualnym pożarom, których źródłem może być komin. Izolacja kanałów wentylacyjnych spełnia również funkcję dźwiękochłonną, poprawiając komfort akustyczny wewnątrz pomieszczeń.

 

Wpływ wentylacji na fizjologię człowieka

Wentylacja mieszkania wpływa na wszelkie aspekty fizjologii człowieka. Podstawowym warunkiem skutecznej wentylacji jest dostarczenie organizmowi wymaganej ilości tlenu oraz odprowadzenie wydzielonych przez organizm dwutlenku węgla i pary wodnej. Zapotrzebowanie człowieka na tlen jest wynikiem liczby oddechów w jednostce czasu, pojemności wdechu oraz procentowej objętości tlenu w powietrzu wdychanym i wydychanym. Uśredniając, wymagana ilość powietrza w mieszkaniu na jedną osobę powinna wynosić 12 m3/h. Minimalna bezpieczna zawartość tlenu w powietrzu to 19,5%, a spadek do poziomu 16% powoduje zgon.

Budynki mieszkalne z lat 70. i 80. poddawane obecnie termomodernizacji w przeważającej większości posiadają instalacje gazowe zasilające gazowe przepływowe podgrzewacze c.w.u. oraz kuchnie gazowe. Obydwa rodzaje urządzeń gazowych wymagają dostarczenia do spalania gazu sporej ilości tlenu, który trzeba dostarczyć w powietrzu. Jednocześnie istniejące kanały spalinowe powinny odprowadzić powstające spaliny do atmosfery. Doprowadzanie powietrza do łazienki odbywa się w sposób pośredni (takie przypadki dominowały w budownictwie tamtego okresu) z innych pomieszczeń w mieszkaniu. Minimalna wielkość otworu doprowadzającego powietrze do łazienki, w której znajduje się piecyk, wynosi 300 cm2. Obowiązuje bezwzględny zakaz stosowania w tych pomieszczeniach urządzeń wspomagających wentylację, typu wentylatorki czy podobnych. Oczywiście zarówno gazowy ogrzewacz wody przepływowej, jak i kuchnia gazowa powinny spełniać wszelkie wymogi bezpieczeństwa.

Dostarczenie na potrzeby spalania gazu mniejszej ilości tlenu (powietrza), niż wymagana, sprawia, że mamy do czynienia z niecałkowitym spalaniem gazu palnego.

Wywołuje to trzy zjawiska, wyjątkowo niekorzystne zarówno dla człowieka, jak i budynku:

- wynikiem spalania niecałkowitego jest tlenek węgla, stwarzający zagrożenie dla życia i zdrowia człowieka;

- odpływ gazów palnych do atmosfery, co zmniejsza sprawność urządzenia i zwiększa koszty przygotowania ciepłej wody;

- znajdujący się w spalinach wodór przy niedostatecznej wentylacji może wytworzyć mieszaninę wybuchową już przy 4-procentowym stężeniu.

Największe zagrożenie dla człowieka stanowi tlenek węgla (bezbarwny, bezwonny, nie można go odróżnić od powietrza). Charakterystyczną cechą tego gazu jest jego silna absorpcja z hemoglobiną, ponad 200 razy silniejsza od tlenu, a gdy hemoglobina transportuje do mózgu człowieka nie tlen, lecz truciznę - tlenek węgla - mózg obumiera. Już 0,05% stężenie tlenku węgla stanowi zagrożenie dla życia człowieka. Skala zjawiska zatrucia tlenkiem węgla w kraju to kilkaset osób rocznie! Przyczyną tego stanu jest niedostateczna wentylacja, a jej bezpośrednimi przyczynami są najczęściej:

- odwrócenie kierunku przepływu gazów w kanale spalinowym;

- nadmierny opór wlotu powietrza do mieszkania, będący efektem uszczelnienia okien;

- trudności z odprowadzeniem spalin w przypadku wyższej temperatury zewnętrznej;

- stosowanie pomocniczych urządzeń wentylacyjnych.

Upraszczając, pierwszą przyczyną zatruć jest zawsze brak napływu powietrza do pomieszczenia.

Minimalne wymagane wielkości przepływu spalin z gazowego ogrzewacza wody, jakie powinny być zapewnione w pomieszczeniu łazienki, są następujące:

- gdy urządzenie nie jest zapalone - 20 m3/h,

- gdy urządzenie pracuje - 40 m3/h. Dla przypomnienia - ta ilość spalin nie wypłynie do atmosfery, jeżeli identyczna ilość powietrza nie zostanie dostarczona. Świadomość zapewnienia dostarczenia tak sporych ilości powietrza do łazienki uchroniłaby prawdopodobnie wiele istnień ludzkich lub zapobiegła kalectwu.

W celu zmniejszenia zagrożenia na przyszłość autorzy proponują, aby podejmować następujące działania w ramach termomodernizacji budynku:

- tradycyjne ogrzewacze wody zastąpić ogrzewaczami z zamkniętą komorą spalania, w których powietrze jest dostarczane oddzielnym kanałem, w wymaganych ilościach;

- zainstalowanie na wylocie kanałów spalinowych nasad termowentylacyjnych;

- zainstalowanie wskaźników (wykrywaczy) gazu;

- zapewnienie właściwej wielkości wlotów kanałów dopływu powietrza do łazienki.

Warto przypomnieć o odpowiedzialności karnej: za wielkość ciągu w kanałach spalinowym oraz wentylacyjnym, warunkującego odprowadzenie powietrza z kuchni, łazienki, toalety, odpowiada właściciel (zarządca) budynku, a za napływ powietrza do mieszkania odpowiada najemca (użytkownik) mieszkania.

Ograniczenie intensywności przewietrzania mieszkania powoduje również inne, całkowicie niepożądane, zagrożenia dla człowieka.

Niewystarczająca ilość powietrza w pomieszczeniu nie odprowadzi wytworzonej w tym pomieszczeniu wilgoci. To z kolei spowoduje powstanie grzybów domowych i flory bakteryjnej. Niska ilość powietrza oznacza oczywiście brak wystarczającej ilości tlenu i wszelkie związane z tym następstwa, a przede wszystkim niedotlenienie. Zbyt ograniczone ilości powietrza w stosunku do potrzeb powodują inny dyskomfort, sprowadzający się najogólniej do złego samopoczucia człowieka przebywającego w danym pomieszczeniu. Jest to objaw tzw. syndromu chorego budynku (sick building syndrome).

Liczne badania w USA pozwoliły stwierdzić, że pierwszym podejrzanym są tu zanieczyszczenia lotnymi organicznymi związkami. W następnej kolejności są pozostałe zanieczyszczenia i czynniki socjopsychologiczne, takie jak np. temperatura, hałas, naświetlenie, usytuowanie budynku.

W ostatnich latach zidentyfikowano kolejne czynniki mające wpływ na mikrośrdowisko wnętrza i ogólnie na zdrowie i życie człowieka. Są nimi niska emisja i smog, powstające w wyniku spalania paliw, przede wszystkim paliw stałych.

Czynnikiem mającym wielki wpływ na środowisko mieszkania i samopoczucie człowieka jest odpowiednia temperatura, a dokładnie temperatura, jaką odczuwa dany człowiek. Wpływ na to ma rodzaj ogrzewania, a dokładnie sposób przekazywania ciepła. Powinno ono być przekazywane w jak największym stopniu przez promieniowanie, a nie przez konwekcję. Przekazywanie ciepła przez promieniowanie zapewnia ogrzewanie powierzchniowe (ścienne lub podłogowe).

Temperatura ściany to 35-40oC, promienie ogrzewają bezpośrednio człowieka, bez pośrednictwa powietrza, które jest chłodne i o optymalnej wilgotności, optymalne do oddychania. Taki sposób ogrzewania sprawia, że odczuwalna przez człowieka temperatura jest o 2-3oC wyższa, niż jest w rzeczywistości.

Jak wielkie znaczenie w dobrym samopoczuciu człowieka ma zapach, można się przekonać letnią porą w nieklimatyzowanym autobusie. Zanieczyszczenie zapachem pochodzącym od jednej dorosłej osoby pracującej w pozycji siedzącej i korzystającej z prysznica 0,7 razy na dobę określono nazwą 1 olf. Ale to nie człowiek powoduje największe zanieczyszczenia tego typu. Dla przykładu: palący papierosy - do 25 olfów, uszczelki w oknach - 0,6 olfa/ m2, dywany sztuczne - 0,4 olfa/m2, dywany wełniane i PCV - połowę tego. W mieszkaniu o powierzchni 10 m2 powstają zanieczyszczenia z tych źródeł równoważne czterem osobom. I taką wymianę powietrza należy przewidzieć dla tego pomieszczenia.

 

Podsumowanie

Prawidłowo działająca wentylacja w budynkach i pomieszczeniach to podstawowy wymóg do zapewnienia wysokiego komfortu klimatu wewnętrznego oraz dobrego samopoczucia ich użytkowników. Skuteczność wentylacji zależy od właściwego doprowadzenia świeżego powietrza z zewnątrz do budynku, zapewnienia odpowiedniego przepływu między pomieszczeniami i sprawnego usunięcia powietrza zanieczyszczonego. Zastosowanie odpowiednich sposobów poprawiających skuteczność wentylacji w budynkach poddanych termomodernizacji powinno zapewnić wymagany komfort cieplno-wilgotnościowy osób przebywających w pomieszczeniach takich budynków.

 

mgr inż. Jerzy Ćwięk

dr inż. Arkadiusz Węglarz



Zaprenumeruj Wypisz się
 

Środa
18
Styczeń
 Styczeń 2017 
Pn Wt Śr Cz Pi So Nd
2627282930311
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
303112345
 Imieniny obchodzą dziś:
Beatrycze, Bogumił, Krystyna, Liberata, Małgorzata i Piotr
Notowanie NBP na dzień 2017-01-18
Nazwa walutyKod walutyKurs średni
bat (Tajlandia)1 THB0.1157
dolar amerykański1 USD4.0870
dolar australijski1 AUD3.0866
dolar Hongkongu1 HKD0.5268
dolar kanadyjski1 CAD3.1271
dolar nowozelandzki1 NZD2.9423
dolar singapurski1 SGD2.8763
euro1 EUR4.3705
forint (Węgry)100 HUF1.4192
frank szwajcarski1 CHF4.0798
funt szterling1 GBP5.0354
hrywna (Ukraina)1 UAH0.1489
jen (Japonia)100 JPY3.6089
korona czeska1 CZK0.1617
korona duńska1 DKK0.5877
korona islandzka100 ISK3.6345
korona norweska1 NOK0.4833
korona szwedzka1 SEK0.4591
kuna (Chorwacja)1 HRK0.5800
lej rumuński1 RON0.9719
lew (Bułgaria)1 BGN2.2346
lira turecka1 TRY1.0801
nowy izraelski szekel1 ILS1.0726
peso chilijskie100 CLP0.6227
peso filipińskie1 PHP0.0820
peso meksykańskie1 MXN0.1890
rand (Republika Południowej Afryki)1 ZAR0.3010
real (Brazylia)1 BRL1.2723
ringgit (Malezja)1 MYR0.9194
rubel rosyjski1 RUB0.0690
rupia indonezyjska10000 IDR3.0625
rupia indyjska100 INR6.0076
won południowokoreański100 KRW0.3500
yuan renminbi (Chiny)1 CNY0.5977
SDR (MFW)1 XDR5.5500
Wydawnictwo Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa Sp. z o.o., ul. Kopernika 36/40, lok. 110, 00-924 Warszawa, tel. 22 551 56 00
KRS 0000192270 (Sad Rejonowy dla m.st. Warszawy, XII Wydział Gospodarczy KRS), NIP 525-22-90-483, Kapitał zakładowy 150 000 zł

© Copyright by Wydawnictwo Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa Sp. z o.o. 2006-2015
Publikowane artykuły prezentują stanowiska, opinie i poglądy ich Autorów