Ciąg wsteczny w wentylacji domu jednorodzinnego: dlaczego wentylacja działa w odwrotnym kierunku i jak to wyeliminować

Aby stworzyć komfortowe warunki, konieczny jest odpowiedni dopływ świeżego powietrza. Przy nieprawidłowym funkcjonowaniu systemu wymiany powietrza może wystąpić cofanie ciągu w wentylacji domu jednorodzinnego, co negatywnie wpływa na jego mikroklimat.

W takim przypadku należy zrozumieć i usunąć przyczyny zmiany kierunku przepływu. Przyjrzyjmy się przyczynom powstania cofania ciągu w systemie wentylacyjnym domu oraz sposobom ich usunięcia.

Przyczyny powstawania ciągu wstecznego

Cofanie ciągu występuje przy błędach w projektowaniu systemu wentylacyjnego lub jego niewystarczająco fachowym wykonaniu. Ponieważ jednak powietrze posiada dobrze zbadane właściwości fizyczne, łatwo można zidentyfikować przyczyny problemu i znaleźć sposoby jego usunięcia.

Prawo zachowania objętości w wentylacji

Podczas modelowania wymiany powietrza dla małych objętości, typowych dla domów jednorodzinnych, można pominąć takie parametry środowiska powietrza jak stopień sprężania i nierównomierna gęstość.

W tym przypadku podstawowe prawo fizyczne wentylacji nawiewno-wywiewnej można sformułować następująco: różnica objętości powietrza napływającego i wychodzącego w dowolnym okresie czasu wynosi zero.

Wentylację wywiewną instaluje się w miejscach największego nagromadzenia zanieczyszczających aerozoli. Są to łazienka, kuchnia i pomieszczenia gospodarcze. Niektóre wyciągi są wyposażone w wentylatory do wymuszonego zwiększenia objętości usuwanego powietrza.

Wentylację nawiewną instaluje się w pokojach mieszkalnych, aby zapewnić dopływ świeżego powietrza w miejsca stałego przebywania ludzi. Z reguły jest to typ wymuszony z wcześniej zadanymi objętościami strumienia wejściowego.

Jest to konieczne do precyzyjnego utrzymania parametrów mikroklimatu, takich jak temperatura, wilgotność i reżim tlenowy.

Przed zaprojektowaniem systemu wymiany powietrza lub wdrożeniem nowego sprzętu wentylacyjnego należy na podstawie podobnego schematu wykonać obliczenia i przeanalizować możliwości nawiewów i wyciągów przepuszczenia uzyskanych objętości powietrza.

Zatem najczęściej objętości napływu powietrza w różnych miejscach domu są stałe, a rozkład powietrza wychodzącego przez otwory jest zmienny.

Jeżeli w pewnym momencie część systemu wywiewnego przepuszcza strumień większy niż zapewnia wentylacja nawiewna, następuje kompensacja brakującej objętości przez otwory przeznaczone do wypuszczania powietrza.

Przed montażem wyciągów należy przeprowadzić proste obliczenia arytmetyczne, które pokażą bilans powietrza przy różnych kombinacjach pracy urządzeń

Aby zapobiec takiemu scenariuszowi, należy podczas projektowania systemu wentylacji wykonać następujący zestaw działań:

• na każdym otworze wyciągowym zamontować zawór zwrotny, aby uniemożliwić przez niego dopływ powietrza;
• zorganizować jeden lub kilka rezerwowych otworów nawiewnych typu naturalnego w celu skompensowania brakującej objętości.

Przekrój otworów w rezerwowych urządzeniach nawiewnych należy obliczyć w taki sposób, aby łącznie mogły skompensować maksymalną objętość brakującego powietrza. Każde z nich należy wyposażyć w zawór zwrotny, aby wykluczyć odpływ powietrza. Grozi to oblodzeniem i zablokowaniem nawiewników zimą.

Nieuwzględniona wymiana powietrza z zewnątrz

Swoją rolę w bilansie powietrza w domu odgrywa filtracja – niekontrolowany przepływ powietrza przez szczeliny i nieszczelności. Jeśli to zjawisko jest intensywne, niemożliwe jest przeprowadzenie dokładnych obliczeń parametrów systemu wentylacyjnego.

Ponadto infiltracja (filtracja skierowana do wewnątrz) umożliwia przenikanie powietrza do pomieszczenia bez jego oczyszczania przez filtry przeciwpyłowe i bez ogrzewania do wymaganej temperatury zimą. Dlatego to zjawisko należy całkowicie wyeliminować lub sprawić, aby jego wpływ na ogólny obieg powietrza był nieznaczny.

Filtrację powietrza przez nieszczelności łatwo wykryć zimą za pomocą kamery termowizyjnej. Nagranie wewnątrz pomieszczenia pokaże zimne miejsca infiltracji, a na zewnątrz – ciepłe miejsca eksfiltracji

Otwarte okna, balkony i drzwi mansardowe tworzą dodatkową wymianę powietrza. Z góry nie można go wiarygodnie obliczyć, ponieważ prędkość, a nawet wektor przepływu zależą od wielu czynników, przede wszystkim temperatury zewnętrznej i wewnętrznej, a także kierunku i intensywności wiatru.

Jedynym rozwiązaniem przy wykryciu wystąpienia ciągu wstecznego w kanałach wentylacyjnych może być montaż zaworów zwrotnych.

W okresie zimowym dodatkowym urządzeniem wyciągowym o zmiennej mocy jest komin. Przez niego gorące powietrze z produktami spalania wydostaje się na zewnątrz, wnosząc istotny wkład w całkowitą wartość objętości strumienia wyciągowego.

Objętość powietrza wychodzącego przez komin zależy od mocy kotła. Dla wyrobów fabrycznych łatwo ją obliczyć, ponieważ w instrukcji znajdują się tabele, w których podano minimalny przekrój komina oraz prędkość wyrzutu produktów spalania dla konkretnego modelu.

Jeżeli piec lub kocioł zostały wykonane samodzielnie, to przybliżoną wartość objętości usuwanego powietrza należy pobrać z dokumentacji technicznej urządzenia o podobnych parametrach.

W dokumentacji technicznej kotłów może być podane zapotrzebowanie na objętość powietrza. Jeśli takiej informacji brak, należy pomnożyć prędkość wypływu spalin przez przekrój komina.

Jeśli rozpatrywać komin jako kanał wyciągowy, to jego specyfiką jest niemożność zamontowania na nim zaworu zwrotnego. Alternatywą może być zintegrowany wyciąg spalin, ale tylko w przypadku, gdy jego montaż jest technicznie możliwy. Wtedy ogrzewanie można włączyć do modelu jako wyciąg z wentylatorem.

Do obliczania bilansu powietrza przy obecności komina należy podejść odpowiedzialnie. Nawet jednokrotny rewers przepływu może całkowicie zepsuć wystrój pomieszczenia. Ponadto, przy dużym płomieniu istnieje ryzyko pożaru oraz możliwość zatrucia ludzi produktami spalania.

Typowe problemy przy organizacji wymiany powietrza

Zmniejszenie prędkości przepływu w stosunku do obliczonej nawet w jednym nawiewie lub wywiewie prowadzi do braku równowagi obiegu powietrza w domu. Wpływa to na pracę pozostałych urządzeń, w których następuje kompensacyjna zmiana parametrów przepływu, w tym może wystąpić rewers.

Dlatego konieczne jest zbadanie wszystkich miejsc dopływu i odpływu powietrza, a wtedy będzie można ustalić, dlaczego wentylacja ogólna w domu działa, kierując przepływ w odwrotną stronę.

Ten przykład wyraźnie pokazuje, że nawet przy ustaleniu zależności wystąpienia ciągu wstecznego (w łazience) od jakiegoś warunku (włączenie okapu kuchennego), przyczyna może być inna. Dlatego należy sprawdzić całą wentylację.

Zmniejszenie objętości napływającego powietrza

Zmniejszenie prędkości powietrza w urządzeniu nawiewnym z wentylatorem może być spowodowane następującymi przyczynami:

• Utrata mocy silnika, wibracje wentylatora i inne oznaki zużycia urządzenia. Należy przeprowadzić naprawę i usunąć wykryte usterki.
• Błąd w ustawieniu parametrów systemu. Należy ponownie skonfigurować system lub naprawić jednostkę sterującą.
• Zanieczyszczenie filtrów. Najczęstsza przyczyna spadku mocy wentylacji nawiewnej. Konieczne jest czyszczenie lub wymiana wkładu.
• Zanieczyszczenie wentylatorów. W wyniku osadzania się zanieczyszczeń zmienia się geometria łopatek. Wówczas przy tej samej liczbie obrotów zmniejsza się charakterystyka ciśnienia urządzenia.
• Zmniejszenie żywego przekroju kanału. Może to nastąpić w każdym węźle systemu nawiewnego, przez który przepływa powietrze: rura, rekuperator, nagrzewnica itd. Należy regularnie przeprowadzać ich czyszczenie serwisowe.
• Cięciowe lub całkowite zamknięcie zewnętrznej kratki. Kratka filtrująca może być zatkana przez owady, liście i inne zanieczyszczenia. Zimą może być zasypana śniegiem. Dlatego należy okresowo sprawdzać jej przepustowość.

W naturalnej wentylacji nawiewnej częstą przyczyną prowadzącą do niedostatecznego napływu, a czasem do wystąpienia ciągu wstecznego, jest efekt rozrzedzonego powietrza od strony zewnętrznej.

Takie zjawisko może wystąpić po zawietrznej stronie budynku. Można je wyeliminować, stosując specjalne osłony w pobliżu otworu wlotu powietrza.

Aby zapobiec powstawaniu strefy podciśnienia w pobliżu otworu nawiewnego, należy postawić niewielkie ogrodzenie. Jednak zimą będzie trzeba częściej usuwać śnieg.

Usterki wyciągu i ich usuwanie

Przyczyny złego działania wywiewu wymuszonego są takie same jak w przypadku urządzenia nawiewnego. Jednak najczęściej problem nie wynika z zabrudzenia filtrów (które nie zawsze są instalowane na wywiewie), lecz z powodu zwężenia żywego przekroju kanału wentylacyjnego.

W przeciwieństwie do świeżego powietrza, usuwany strumień niesie wilgoć, opary, drobne kropelki tłuszczu, które przyklejają się do ścianek kanału wentylacyjnego.

Z czasem po wewnętrznej stronie tworzą się narośla, które powodują opór aerodynamiczny, co prowadzi do zmniejszenia objętości wychodzącego powietrza. Przy tym samo urządzenie wywiewne może działać prawidłowo.

W domach prywatnych kanał wentylacyjny projektuje się tak, aby można było bez większego wysiłku przeprowadzić jego oględziny wizualne. Należy to robić 2-3 razy w roku, a po wykryciu zwężeń czyścić je samodzielnie lub przy pomocy pracowników organizacji świadczących takie usługi.

Istnieją zasady dotyczące rozmieszczenia rur systemu wywiewnego na dachu. Jeśli je zignorować, w zależności od warunków pogodowych może wystąpić podparcie wiatrowe, które prowadzi do spowolnienia prędkości wentylacji lub nawet odwrócenia ciągu.

Wskaźnikiem wskazującym właśnie na tę przyczynę są zmienne, a nie stałe problemy z cyrkulacją powietrza.

Położenie przewodów kominowych względem elementów dachu jest regulowane przez p. 6.6.12 SNiP 41-01-2003 “Ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja”. Jest ono określone w tym dokumencie na podstawie obliczeń podparcia wiatrowego, dlatego można je stosować również dla rur wentylacyjnych.

Zasady rozmieszczania rur na dachu są dość proste, dlatego wentylację można wyprowadzić przez dach praktycznie w dowolnym punkcie. Trzeba będzie tylko zachować odpowiednią wysokość.

Często zdarza się sytuacja, że podczas budowy domu wszystkie normy dotyczące rozmieszczenia wyjść wentylacyjnych były przestrzegane, ale później nastąpiła zmiana krajobrazu, prowadząca do powstania stref podciśnienia wiatrowego:

• modyfikacja geometrii dachu (w tym montaż anteny satelitarnej);
• budowa w bezpośrednim sąsiedztwie wysokiego budynku;
• wyrosłe w pobliżu drzewo.

W takim przypadku można przenieść wyjście kanału wentylacyjnego w inne miejsce, zwiększyć wysokość rury lub spróbować usunąć przyczynę tworzącą strefę podciśnienia wiatrowego.

Należy również sprawdzić jakość działania deflektora. Jeśli ma on uszkodzenia mechaniczne lub w wyniku słabego zamocowania zmienił swoje położenie względem rury, to również może być przyczyną problemów. Znacząco zwiększyć ciąg można, wymieniając zwykły deflektor na obrotowy.

Odwrócenie w systemie kanałów wentylacyjnych

W domach jednorodzinnych rozpowszechnił się system przewodów wentylacyjnych łączących kilka otworów wywiewnych z jednym szybem wentylacyjnym. Niektóre punkty mogą być wyposażone w urządzenia do wymuszonego poboru powietrza, takie jak okap kuchenny czy wentylator kanałowy.

Wystąpienie ciągu wstecznego w jednej z gałęzi przewodu wentylacyjnego może być spowodowane nie tylko opisanymi powyżej problemami z ogólnym wyciągiem, ale także redystrybucją wektora przepływu wewnątrz systemu kanałów wentylacyjnych.

Praca mocnych wyciągów tworzy wysokoprędkościowy przepływ i zwiększa ciśnienie w przewodzie wentylacyjnym. Dlatego powietrze pędzi do wszystkich otwartych otworów wentylacyjnych.

Aby zapobiec takiemu scenariuszowi, stosuje się montaż zaworów zwrotnych dla każdej z gałęzi przewodu wentylacyjnego. Urządzenia te przepuszczają przepływ w jednym kierunku i zamykają przekrój kanału przy jego rewersie.

Z reguły podczas montażu przewodu wentylacyjnego specjaliści instalują zawory zwrotne. Może go brakować w przypadku dodatkowego wcięcia gałęzi, jeśli montaż został wykonany później. W takim przypadku należy zainstalować takie urządzenie. Można to zrobić samodzielnie bez przebudowy całego systemu przewodów wentylacyjnych.

Do tego konieczne jest:

1. Nabyć zawór o odpowiednich wymiarach.
2. Rozmontować system przewodów wentylacyjnych w miejscu, gdzie będzie on zainstalowany.
3. Odciąć fragment prostokątnego kanału lub giętkiej rury o długości równej długości zaworu.
4. Złożyć system z zaworem.
5. Sprawdzić jego szczelność.

Jeśli zawór zwrotny jest zainstalowany, ale występuje ciąg wsteczny, oznacza to, że urządzenie jest uszkodzone.

Przyczyn może być kilka:

• powstanie szczeliny w membranie, klapce lub osłonie zaworu;
• zużycie części ruchomych, w wyniku czego nie następuje zamknięcie klapki lub membrany;
• dostanie się gęstych zanieczyszczeń (np. kawałka papieru lub dużego owada), które uniemożliwiają pełne zamknięcie urządzenia.

W każdym razie konieczne jest demontaż części kanału wentylacyjnego i zdjęcie zaworu. W przypadku braku możliwości jego naprawy należy nabyć urządzenie o takich samych wymiarach i ponownie złożyć kanał wentylacyjny.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Jak zrobić wentylację nawiewną, aby zapobiec ciągowi wstecznemu w wyciągach:

Prawidłowe działanie wentylacji wyciągowej, a zwłaszcza nawiewnej, jest gwarancją braku ciągu wstecznego. W tym celu należy okresowo przeprowadzać przegląd urządzeń i dokonywać pomiarów prędkości przepływu.

Jeśli po przeczytaniu materiału pojawią się Państwu pytania lub znajdą Państwo nieścisłości, proszę zostawić komentarze w bloku poniżej. Być może również mają Państwo problem z działaniem systemu wentylacyjnego? Proszę go opisać, a wspólnie spróbujemy sobie z nim poradzić.