Rodzaje systemów wentylacji: porównawczy przegląd opcji organizacji systemów wentylacyjnych

Obecność systemu wentylacji jest niezbędna do zapewnienia wymiany powietrza wewnątrz budynku poprzez usuwanie nadmiaru wilgoci, ciepła i szkodliwych substancji. Jego obecność jest jednym z głównych warunków zapewnienia funkcji życiowych.

Jeśli w pomieszczeniu brakuje jakichkolwiek rodzajów systemów wentylacji, szkodzi to organizmowi ludzkiemu i prowadzi do powstawania pleśni, ponieważ w warunkach braku wymiany powietrza tworzy się kondensacja.

Proponujemy zapoznać się z istniejącymi rodzajami systemów wentylacji i zasadami ich działania.

Klasyfikacja systemów wentylacji

Systemy klasyfikuje się według różnych kryteriów:

• sposobu dostarczania;
• przeznaczenia;
• sposobu wymiany powietrza;
• konstrukcji.

Rodzaj wentylacji określa się na etapie projektowania budynku. Przy tym bierze się pod uwagę zarówno aspekty ekonomiczne, jak i techniczne, a także warunki sanitarno-higieniczne.

Rodzaje systemów wentylacji według sposobu dostarczania

Jeśli opierać się na sposobach dostarczania i usuwania powietrza z pomieszczenia, można wyróżnić 3 kategorie wentylacji:

• naturalna;
• mechaniczne;
• mieszany.

Wykonują projektowanie wentylacji, jeśli takie rozwiązanie jest w stanie zapewnić wymianę powietrza zgodną z obowiązującymi normami.

Gdy wentylacja naturalna nie spełnia wymogów norm sanitarno-higienicznych, wybiera się drugi wariant — mechaniczny sposób aktywacji masy powietrza.

Jeśli możliwe jest, oprócz drugiego wariantu wentylacji, częściowe wykorzystanie pierwszego, w projekcie uwzględnia się wentylację mieszaną. W budynkach mieszkalnych powietrze dostaje się przez okna, a urządzenia wyciągowe znajdują się w kuchni i pomieszczeniu sanitarnym. Dlatego ważne jest zapewnienie dobrej wymiany powietrza między pomieszczeniami.

Wentylacja typu mieszanego. Stosuje się ją, gdy wentylacja naturalna nie może być jedynym rozwiązaniem. Dla wysokiej jakości wymiany powietrza w pomieszczeniach o bardzo zanieczyszczonym powietrzu urządza się wentylację mechaniczną.

Rodzaje wentylacji według przeznaczenia

W zależności od przeznaczenia wentylacji wyróżnia się systemy wentylacyjne robocze i awaryjne. O ile pierwsze mają stale zapewniać komfortowe warunki, o tyle drugie włączają się tylko w przypadku awarii pierwszych i wystąpienia sytuacji nadzwyczajnej, gdy naruszone są standardowe warunki życia.

Są to nagłe awarie, kiedy dochodzi do zanieczyszczenia powietrza trującymi oparami, gazami, substancjami wybuchowymi, toksycznymi.

Rodzaje systemów wentylacji dla wszystkich typów pomieszczeń są prawie takie same. Po zapoznaniu się ze wszystkimi ich rodzajami i rozważeniu wszystkich zalet i wad, można wybrać optymalną opcję dla konkretnego budynku.

Wentylacja awaryjna nie jest przeznaczona do dostarczania świeżego powietrza. Zapewnia tylko odprowadzenie gazów i nie pozwala, aby masa powietrza z niebezpiecznymi substancjami rozprzestrzeniła się po całym pomieszczeniu.

Systemy wentylacji według sposobu wymiany powietrza

Według tego kryterium wyróżnia się systemy wentylacji ogólnej i miejscowej. Pierwszy z nich powinien zapewnić całej objętości pomieszczenia wystarczającą wymianę powietrza z utrzymaniem wszystkich niezbędnych parametrów powietrza. Dodatkowo powinien usuwać nadmiar wilgoci, ciepła, zanieczyszczeń. Wymiana powietrza może odbywać się zarówno w systemie kanałowym, jak i bezkanałowym.

Wentylacja nawiewna ogólna zmniejsza poziom stężenia szkodliwych substancji pozostałych po działaniu miejscowego i ogólnego systemu wentylacji wyciągowej.

Przeznaczeniem wentylacji miejscowej jest dostarczanie czystego powietrza do określonych miejsc i usuwanie zanieczyszczonego z tych punktów, gdzie ono powstaje. Z reguły instaluje się ją w dużych pomieszczeniach z ograniczoną liczbą pracujących. Wymiana powietrza odbywa się tylko na stanowiskach pracy.

Podział systemów według konstrukcji

Na podstawie tej cechy systemy wentylacji dzieli się na kanałowe i bezkanałowe. Systemy kanałowe składają się z rozgałęzionej trasy składającej się z przewodów wentylacyjnych, przez które transportowane jest powietrze. Instalacja takiego systemu jest uzasadniona w dużych kubaturowo pomieszczeniach.

Gdy kanałów brak, system nazywa się bezkanałowym. Przykładem takiego systemu jest zwykły wentylator. Istnieją 2 rodzaje systemów bezkanałowych – sufitowe i układane pod podłogą. Systemy bezkanałowe są prostsze w wykonaniu i zużywają mniej energii.

Naturalna wentylacja pomieszczeń

Ruch mas powietrza przy naturalnej wentylacji odbywa się w sposób naturalny bez dodatkowego wymuszania dzięki:

• różnicy temperatur wewnątrz i na zewnątrz budynku;
• różnicy ciśnienia między pomieszczeniem a wyciągiem umieszczonym na dachu budynku;
• pod wpływem wiatru.

To najprostszy system. Nie wymaga instalacji skomplikowanego, drogiego sprzętu zużywającego dużo energii elektrycznej. Tego systemu nie można nazwać niezawodnym, ponieważ jego skuteczność zależy od czynników niekontrolowanych przez człowieka.

System może być zorganizowany i niezorganizowany. Regulowany lub zorganizowany system działa dzięki aeracji lub obecności deflektorów. Aeracja to proces ogólnej wymiany, podczas którego powietrze wchodzi i wychodzi przez otwarte okienka, świetliki, naświetla.

Infiltracja lub nieuregulowana wentylacja naturalna – to przedostawanie się powietrza do pomieszczenia przez nieszczelności w konstrukcjach.

Pomimo rozwoju technologii, naturalna wentylacja jest stosowana również w nowoczesnych budynkach ze względu na prostotę i brak kosztów eksploatacji. Oprócz jej zależności od warunków otoczenia nie można ignorować faktu, że istnieje możliwość wystąpienia zjawiska, dla którego używa się terminu „przewrócenie ciągu”. To bardzo trafne określenie – masa powietrza nagle zmienia kierunek i zaczyna się cofać.

W przemyśle aeracja jest stosowana w procesach, w których zgodnie z technologią praca wiąże się z wydzielaniem dużych ilości ciepła. Jej zastosowanie jest dopuszczalne pod warunkiem, że w powietrzu nawiewanym znajduje się mniej niż 30% szkodliwych emisji w stosunku do dopuszczalnego stężenia bezpośrednio w strefie ich powstawania.

Nie można stosować aeracji, jeśli powietrze wpadające do pomieszczenia wymaga wstępnego uzdatnienia lub w wyniku napływu powietrza z zewnątrz może pojawić się kondensat lub mgła. Dzięki aeracji uzyskuje się wielokrotną wymianę powietrza przy minimalnym zużyciu energii. To jest jej główna zaleta.

Zasada działania systemu wentylacji z naturalnym ruchem strumieni powietrza opiera się na różnicy ich temperatury i ciśnienia:

W niektórych przypadkach na wylotach kanałów wyciągowych montuje się deflektory – specjalne nasadki. Działają one dzięki wykorzystaniu energii wiatru. Deflektory dobrze radzą sobie z zadaniem usuwania brudnych i nadmiernie nagrzanych mas powietrza z niewielkich pomieszczeń. Stosuje się je również do lokalnego wyciągu.

Normalną pracę wentylacji napędzanej różnicą ciśnień zapewnia minimalna różnica wysokości między punktem poboru a wylotem wyciągu wynosząca 3 m.

Dla efektywnego funkcjonowania wentylacji specjaliści zalecają, aby przy układaniu kanałów wentylacyjnych nie wykonywać odcinków poziomych dłuższych niż 3 m. Powietrze w nich powinno przemieszczać się z prędkością nie większą niż 1 m/s.

Charakterystyka wentylacji mechanicznej

System wentylacyjny, za pomocą którego powietrze jest dostarczane i usuwane z użyciem dodatkowych urządzeń napędzających na znaczne odległości, nazywany jest mechanicznym. Istnieją również inne nazwy tego rodzaju wentylacji – wymuszona i sztuczna.

Stosuje się ją zarówno do zapewnienia procesów technologicznych w różnych zakładach produkcyjnych, jak i do stworzenia komfortowych warunków dla człowieka.

Prostym w instalacji i eksploatacji urządzeniem zapewniającym wyciąg zużytego powietrza z łazienek, kuchni i toalet w domach prywatnych jest system wentylacji z automatycznym mikroprocesorem:

Wentylacja mechaniczna, w przeciwieństwie do naturalnej, nie zależy od warunków zewnętrznych. Jest całkowicie kontrolowana i sterowana. Powietrze dostarczane do pomieszczenia jest uzdatniane, a przy dobrze wyregulowanym systemie wszystkie jego parametry są zgodne z normami. Emisje również trafiają do atmosfery już oczyszczone ze szkodliwych domieszek do wymaganego stopnia.

System mechaniczny obejmuje przyrządy i urządzenia – automatykę, wentylatory, odpylacze, nagrzewnice powietrza, silniki elektryczne. Wszystko to zużywa dużo energii elektrycznej.

Obecność mechanicznego systemu wentylacji pozwala na optymalne rozprowadzenie powietrza z dostarczeniem go do konkretnego miejsca. Za jego pomocą szkodliwe emisje są wychwytywane u źródła ich powstawania, nie dopuszczając do zanieczyszczenia powietrza w całym pomieszczeniu.

Wadą wentylacji mechanicznej są duże nakłady finansowe przy jej montażu i eksploatacji. Aby korzystać ze wszystkich jej zalet, trzeba zmagać się z zanieczyszczeniem kanałów oraz regularnie wymieniać filtry.

Jeżeli zainstalowano filtr wentylacyjny z funkcją rekuperacji ciepła, przed nadejściem okresu letniego należy przejść na wkładkę letnią. Pozostawienie wariantu zimowego obniży efektywność wentylacji.

Wentylacja mechaniczna może być zarówno miejscowa, jak i ogólna. Tę drugą realizuje się w dwóch wariantach – bezkanałowym i kanałowym. Wymiana powietrza w systemie kanałowym odbywa się za pomocą wentylatorów – odśrodkowych, osiowych lub wyrzutowych.

W produkcji do wyciągu najczęściej stosuje się urządzenia wyrzutowe, szczególnie tam, gdzie występują gazy wybuchowe. Użycie zwykłych wentylatorów jest tu niedopuszczalne, ponieważ mogą one iskrzyć w przypadku awarii. Ich montaż praktykuje się przy instalacji systemu nawiewnego lub nawiewno-wywiewnego.

Wentylacja ogólna z napędem mechanicznym

Konstrukcje z napędem mechanicznym mogą być zarówno nawiewne, jak i wywiewne. Wentylację nawiewną czasami wykonuje się razem z centralnym ogrzewaniem.

Czerpnia powietrza w takim systemie może mieć postać otworów w konstrukcjach przegrodowych budynku, oddzielnie stojącej lub przystawnej wieży. Przy montażu poza budynkiem wieża czerpni znajduje się nad poziomem gruntu lub na dachu.

Schemat rozmieszczenia urządzeń czerpni: w konstrukcji przegrodowej (a), przy ścianie zewnętrznej (b), na dachu (c). Kanały wywiewne i wieże ociepla się z zewnątrz, w przeciwnym razie zimą pojawi się w nich szron.

Na wybór konstrukcji i lokalizacji czerpni wpływają wymagania dotyczące stopnia czystości powietrza zewnętrznego oraz cechy architektoniczne budynku. Dolna krawędź otworu, przez który dostaje się czyste powietrze, powinna znajdować się w odległości co najmniej 2 m od ziemi, a w przypadku lokalizacji budynku w strefie zielonej – 1 m. Zewnętrznych czerpni nie wolno umieszczać tam, gdzie występują szkodliwe emisje.

Masy powietrza dostają się do wieży za pomocą wentylatora. Przechodząc przez nagrzewnicę, nagrzewają się, nawilżają lub odwrotnie – osuszają, i trafiają do wnętrza kanałami wentylacyjnymi posiadającymi otwory.

Dopływ powietrza może odbywać się również przez odgałęzienia wyposażone w dysze kierujące nawiewne masy powietrza. Ilość dostarczanego powietrza regulują przepustnice lub zawory znajdujące się w odgałęzieniach.

Mechaniczna wentylacja miejscowa nawiewna

Lokalną wentylację mechaniczną działającą w ograniczonej przestrzeni nazywa się prysznicem powietrznym. Taki wariant wentylacji stosuje się w tych strefach roboczych, gdzie natężenie promieniowania cieplnego przekracza 300 kcal/h lub gdzie produkcja wiąże się z emisją toksyn, których nie można usunąć za pomocą wyciągu miejscowego.

Urządzenia prysznicowe mogą być przenośne i stacjonarne. Pierwsze, zapewniając stanowisko pracy czystym powietrzem, pobierają je z pomieszczenia. Czasami do rozpylanej masy powietrza dodaje się wodę. Jej krople, trafiając na ciało człowieka, stają się dodatkowym chłodziwem. Drugie poprzez dysze nawiewowe dostarczają czyste powietrze z zewnątrz lub wstępnie oczyszczone.

Wentylacja ogólna wyciągowa

Usuwanie zużytego powietrza z pomieszczenia to zadanie wentylacji wywiewnej. Usuwanie powietrza z pokoju następuje dzięki obniżeniu w nim ciśnienia. W ten sposób powstają warunki do napływu powietrza z zewnątrz lub z sąsiedniego pomieszczenia.

W skład konstrukcji wentylacji wywiewnej wchodzi urządzenie oczyszczające (1), wentylator (2), kanały wentylacyjne – główny (3) i odciągowy (4). Gdy w pomieszczeniu nie ma innego rodzaju wentylacji oprócz wywiewnej, ciśnienie w nim spada do poziomu niższego niż w sąsiednich pomieszczeniach lub niż na zewnątrz.

Projektując wywiew ogólny dla hal produkcyjnych, uwzględnia się, że usuwanie zanieczyszczonego powietrza powinno odbywać się bezpośrednio ze źródła powstawania szkodliwych emisji, zgodnie z ich naturalną trajektorią, i nie zanieczyszczać czystych stref. Takimi miejscami są laboratoria biologiczne, hale o szkodliwych warunkach.

Mechaniczna wentylacja nawiewno-wywiewna

Podstawą wentylacji nawiewno-wywiewnej są dwa strumienie poruszające się ku sobie. Składa się ona z dwóch niezależnych systemów – nawiewnego i wywiewnego – lub z jednego zespołu. W nim zamontowane jest całe urządzenie niezbędne do pracy zarówno nawiewu, jak i wywiewu.

Przy obecności dwóch oddzielnych systemów wentylacja pracuje bez recyrkulacji i nazywana jest otwartą. System wentylacyjny drugiego rodzaju nazywa się zamkniętym i pracuje z recyrkulacją.

System z recyrkulacją oszczędza energię zużywaną na chłodzenie lub ogrzewanie powietrza, ponieważ masa powietrza nie jest ogrzewana w całości, a tylko ta jej objętość, która napływa z zewnątrz. Powietrze usuwane w systemie z recyrkulacją wraca do pomieszczenia ponownie z domieszką świeżego powietrza, stanowiącego 10-15% całkowitej objętości masy powietrza.

Instalacja takiej wentylacji jest możliwa w miejscach, gdzie nie ma niebezpiecznych zanieczyszczeń. W regionach o zimnym klimacie system zamknięty jest nieefektywny, ponieważ recyrkulacyjne i zewnętrzne masy powietrza mieszają się niewystarczająco dobrze.

Mechaniczna wentylacja awaryjna

Na wypadek wystąpienia niestandardowych sytuacji, oprócz wariantu roboczego, instaluje się wentylację awaryjną. Jest ona zawsze wyciągowa. Mechaniczną wentylację awaryjną montuje się w pomieszczeniach, w których istnieje zagrożenie przedostania się wybuchowych par lub gazów. W takim przypadku stosuje się wentylatory przeciwwybuchowe i iskrobezpieczne.

W składzie osiowego wentylatora przeciwwybuchowego znajduje się silnik w obudowie przeciwwybuchowej. Jest on zamocowany w taki sposób, że w razie potrzeby można go szybko wymienić.

Istnieją takie niebezpieczne składniki, których nie można usunąć za pomocą wentylatorów. Wtedy do systemu włącza się eżektor. Włączenie wentylacji awaryjnej powinno następować automatycznie, gdy tylko przestanie działać wentylacja podstawowa. Otwieranie otworów, przez które będzie usuwane zanieczyszczone powietrze, należy przeprowadzać zdalnie.

Króćce i kratki przeznaczone do wypływu powietrza podczas pracy wentylacji awaryjnej umieszcza się w miejscach najbardziej prawdopodobnej koncentracji niebezpiecznych substancji w dużych ilościach. Otwory, przez które usuwa się powietrze w trybie awaryjnym, nie powinny znajdować się w strefach, w których stale przebywają ludzie. Na rurach i szybach systemu awaryjnego nie wolno montować osłon (daszków).

Emisje uwalniane awaryjnie do atmosfery należy maksymalnie rozpraszać i nie dopuszczać, aby trafiały na zamknięte strefy terenu przylegającego do budynku. Najwyższe dopuszczalne stężenia (NDS) kontroluje się za pomocą analizatorów gazu odpowiednio wyregulowanych.

Wentylacja przeciwdymowa

Głównym zadaniem wentylacji przeciwdymowej jest jak najszybsze usunięcie dymu z pomieszczenia lub budynku, zablokowanie jego rozprzestrzeniania się i tym samym ochrona ludzi podczas ich ewakuacji.

Na zdjęciu – schemat działania wentylacji przeciwdymowej. Montuje się ją jako uzupełnienie wentylacji podstawowej, aby zapewnić ewakuację ludzi w przypadku pożaru i odciąć drogi rozprzestrzeniania się dymu.

Tego typu wentylację instaluje się tam, gdzie przy stałej obecności dużej liczby osób niemożliwy jest dopływ powietrza w sposób naturalny. Są to windy, klatki schodowe, ślepe korytarze i tym podobne miejsca. Podstawą działania wentylacji przeciwdymowej jest schemat nawiewno-wywiewny.

Kanały, wentylatory o dużej mocy, wchodzące w skład wentylacji, charakteryzują się podwyższoną odpornością ogniową oraz zdolnością do nieulegania odkształceniom pod długotrwałym działaniem wysokich temperatur.

Odcinki systemu wyposażone są w dwa rodzaje zaworów – przeciwdymowe i ogniotrwałe. Składowymi systemu przeciwdymowego są również wytrzymałe, nieprzepuszczalne dla gazów i dymu ekrany oraz drzwi.

Aby uniknąć problemów podczas przeprowadzania ewakuacji ludzi, w konstrukcji wentylacji przeciwdymowej przewiduje się 2 rodzaje sterowania – automatyczne i zdalne ręczne.

Do systemu obowiązkowo włącza się elementy informujące o powstaniu pożaru:

• czujniki, które po zadziałaniu automatycznie uruchamiają otwarcie wentylatorów wyciągowych i klap dymowych;
• sygnał «Pożar» na centralnym pulpicie;
• ręczne włączanie wentylacji przeciwdymowej.

Klapy oddymiające są rozmieszczone równomiernie pod sufitem. Powierzchnia objęcia nie powinna przekraczać 900 m². System jest podzielony na strefy, a oprócz włazów i klap jest wyposażony w wentylatory oddymiające.

Ona nie tylko odprowadza dym, ale także usuwa tlenek węgla, drobne zawiesiny powstające podczas spalania. Więcej o montażu systemu oddymiania można przeczytać w tym materiale.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

To wideo to swoisty instruktaż na temat wentylacji. Szczegółowo omówiono w nim samo pojęcie wentylacji oraz poruszono wszystkie kwestie związane z jej właściwym projektowaniem:

Warsztaty montażu systemu wentylacyjnego:

Zarówno kierownicy przedsiębiorstw, jak i prywatni inwestorzy powinni zdawać sobie sprawę, że od skuteczności wentylacji zależy normalne funkcjonowanie osób, za które odpowiadają. Czasami chodzi nawet o życie ludzkie. Nie można tracić tego z oczu ani oszczędzać na tym.

Mają Państwo pytania dotyczące tematu artykułu, znaleźli Państwo błędy lub mają cenne informacje, którymi mogliby się Państwo podzielić z naszymi czytelnikami? Prosimy o pozostawianie komentarzy, dzielenie się doświadczeniem, uczestnictwo w dyskusjach.