envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa











55Jak ważny jest właściwie pracujący system wentylacyjny? – Oczywiście, jest to pytanie banalne, ale właściciele budynku czy potencjalni pracodawcy zawsze będą je rozpatrywać w kontekście ponoszonych kosztów. Dlatego warto, aby zdali sobie sprawę z podstawowej kwestii: wydatki na energię zużywaną w budynku zwykle stanowią znikomą część kosztów pracowniczych, a zapewnienie zdrowego i komfortowego klimatu wewnętrznego oznacza zdecydowanie lepszą wydajność pracy i mniejszą absencję. Rozwiązania, które zapewniają dobry klimat we wnętrzach, a jednocześnie dają możliwość znaczącej redukcji wydatków energetycznych związanych z wentylacją i klimatyzacją, z pewnością są najbardziej pożądane.

56Dostarczanie świeżego powietrza oraz usuwanie zapachów i wilgoci stanowi podstawę do zapewnienia zdrowia i dobrego samopoczucia ludzi przebywających w budynku oraz prawidłowego funkcjonowania urządzeń technicznych. Budynki wznoszone ponad 100 lat temu miały wystarczającą wentylację naturalną ze względu na niekontrolowaną infiltrację przez nieszczelności przegród budowlanych. Choć wymiana powietrza była wystarczająca, to powodowała zwiększone straty ciepła oraz aktualnie nieakceptowalne warunki wewnętrzne. Obecnie, zarówno budynki, jak i sposoby ich użytkowania i wyposażenie zmieniły się na tyle, że bez odpowiedniego systemu wentylacyjnego nie jest możliwe osiągnięcie właściwej jakości powietrza w pomieszczeniach. Szczelne przegrody budowlane przyczyniają się do tego, że jakość powietrza wewnętrznego jest znacznie gorsza niż kiedyś. Również w domach jednorodzinnych i w mieszkaniach coraz wyższe standardy komfortu użytkowego i efektywności energetycznej skłaniają do korzystania z wentylacji mechanicznej. Zastosowanie wentylacji mechanicznej może bowiem znacznie zmniejszyć zużycie energii grzewczej, szczególnie w budynkach o obniżonym zapotrzebowaniu na energię. Instalacja wentylacji mechanicznej jest bezwzględnie konieczna w domach pasywnych.

Zdecentralizowane jednostki elewacyjne – indywidualna klimatyzacja
Jeśli chodzi o klimatyzowane budynki biurowe, ważne jest, aby osiągnąć możliwie najlepszą jakość powietrza w pomieszczeniach i komfort w miejscu pracy, wykorzystując możliwie najbardziej energooszczędną i opłacalną technologię. Z tych powodów w ostatnich latach budynki niemieszkalne coraz częściej – zamiast centralnego ogrzewania i klimatyzacji – są wyposażane w zdecentralizowane systemy wentylacyjne zintegrowane z zewnętrzną ścianą. W takim układzie powietrze nie jest już dostarczane i klimatyzowane centralnie, ale w sposób rozproszony. Te nowe systemy wentylacyjne, zintegrowane z zewnętrzną ścianą obiektu lub podłogą, mogą być indywidualnie regulowane, a tym samym ich działanie może być dostosowywane dokładnie do wymagań operacyjnych, a także wymagań dotyczących ciepła i komfortu pracowników.
Zdecentralizowana technologia wentylacji w budynkach niemieszkalnych umożliwia każdemu użytkownikowi indywidualną kontrolę wentylacji i temperatury w jego miejscu pracy (biurze). Do każdego miejsca pracy dostarczane jest klimatyzowane powietrze zewnętrzne przez pojedyncze urządzenie, a urządzenie to pracuje tylko wtedy, gdy miejsce pracy jest użytkowane. W porównaniu do systemów centralnych pozwala to zaoszczędzić dużo energii, ponieważ całkowite wyłączenie może nastąpić poza czasem użytkowania, co nie jest możliwe w przypadku systemu centralnego.57

58Rozwiązania i multifunkcyjność. Zdecentralizowaną technologię wentylacji można zintegrować ze wszystkimi obecnie powszechnie stosowanymi metodami budowy fasad, w obszarze podpodłogowym lub parapetowym. W zależności od rodzaju wykorzystywanych urządzeń, można realizować pracę systemu w trybie recyrkulacji oraz korzystać z dodatkowych funkcji ogrzewania i chłodzenia; w przypadku urządzeń z czystym powietrzem nawiewanym, powietrze wywiewane jest usuwane centralnie. Możliwe jest także odzyskiwanie ciepła za pomocą pompy ciepła i udostępnianie go do kontroli temperatury systemu aktywnego budynku (TABS) lub do podgrzewania ciepłej wody użytkowej.
Na rynku dostępne są rozwiązania systemów rozproszonych łączące w sobie trzy funkcje: grzewczą, chłodniczą i wentylacyjną (rys. 1). W zależności od wymagań projektowych, odzysk ciepła realizowany może być w sposób centralny: rozproszony nawiew i centralny wywiew albo rozproszony: każda jednostka rozproszona ma nawiew, wywiew oraz wymiennik ciepła.

Koszty. Zdecentralizowany system wydaje się drogi inwestycyjnie ze względu na dużą liczbę pojedynczych urządzeń, jednak realizując go można pominąć takie elementy jak technologia HVAC systemów centralnych. Jednocześnie krótsze czasy pracy poszczególnych urządzeń w codziennym użytkowaniu oznaczają znaczne oszczędności energii (i kosztów eksploatacji). Nakłady na konserwację i wymianę filtrów w urządzeniach systemów zdecentralizowanych są około dwa razy wyższe niż w przypadku systemów centralnych – z tendencją spadkową w przypadku nowszych urządzeń. Tym niemniej warto corocznie wymieniać filtry: pomiary w budynku, który poddano analizie badawczej, wykazały, że moc wejściowa prądu elektrycznego zmniejszyła się o jedną czwartą po wymianie filtra.
Podsumowując – wykorzystanie systemu rozproszonego pozwala, przy zachowaniu wymagań przepisów prawnych, na znaczne zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych obiektów biurowych. Jest to również rozwiązanie, które wymaga mniej miejsca (przestrzeni) w budynku niż system wentylacji centralnej, a ponadto jest proste pod względem regulacji i sterowania. Przy wykorzystaniu jednego urządzenia może być realizowana funkcja grzewcza, chłodząca oraz wentylacyjna. System rozproszony doskonale nadaje się zarówno do pomieszczeń biurowych, jak i mieszkalnych.

Projekt badawczy
Jak działają systemy rozproszone w praktyce i czy ich stosowanie faktycznie jest uzasadnione pod względem wydatków energetycznych? – Między innymi na te pytania starano się odpowiedzieć w ramach projektu badawczego EnBop „Optymalizacja energetyczna operacji budynków” (Energetische Betriebsoptimierung). W badaniu przeanalizowano pod względem energetycznym oraz warunków komfortu wewnętrznego 10 budynków biurowych wyposażonych w rozproszone systemy wentylacyjne. Naukowcy wzięli pod uwagę rachunki za zużytą energię (cieplną i elektryczną) oraz bilanse jednostkowe. Zebrane zostały również ogólne informacje o budynkach, a także o tym, jak użytkownicy i operatorzy techniczni oceniają system wentylacyjny pod względem niezawodności, warunków konserwacji i działania urządzeń. Wszystkie analizowane budynki zostały oddane do użytkowania po 2000 r. dla celów biurowych. W jednym z nich, powstałym w 1706 r., rewitalizacja przed oddaniem do użytkowania objęła montaż zintegrowanego systemu rozproszonego w historycznej fasadzie.
W tabeli 2 zostały przedstawione kryteria oceny przy porównaniu systemu wentylacji centralnej i rozproszonej w budynku, z kolei w tabeli 3 – koncepcje energetyczne trzech wybranych budynków, które były poddane analizie w ramach projektu badawczego, oraz zastosowane w nich urządzenia do wentylacji rozproszonej.

59Koszty inwestycyjne i finalna ocena
Koszty technologii i zrealizowania inwestycji w trzech budynkach, dla których dostępne były dane liczbowe, okazały się zgodnie ze wskaźnikiem kosztów budowy z 2006 r. na poziomie dla budynków biurowych o średnim i wysokim standardzie. Wynosiły one w 2006 r. od 1140 do 2400 EUR na urządzenie, w zależności od zakresu funkcji.
W 2005 i 2006 roku operatorzy techniczni (serwisanci) analizowanych 10 budynków zostali przepytani o ogólną satysfakcję z systemu HVAC. Większość z nich była zadowolona z urządzeń, dwóch uważało ich obsługę za problematyczną, jeden uznał wybór systemu za złą decyzję. Jeśli chodzi o użytkowników, to brakowało pełnych opinii lub było ich niewiele. Użytkownicy pięciu budynków byli bardzo zadowoleni z temperatury w pomieszczeniach, z których korzystali, i stwierdzili, że ogólna jakość powietrza jest neutralna. Krytykowali jednak zbyt niską wilgotność powietrza oraz przeciągi i zanieczyszczenie hałasem.
W celu uzupełnienia i zabezpieczenia ankiet, zmierzono klimat wewnętrzny, jakość powietrza i poziom hałasu w poszczególnych miejscach pracy. Powietrze w badanych obiektach biurowych osiągało przybliżoną jakość do powietrza zewnętrznego, komfort termiczny był bardzo dobry. Bez nawilżania powietrza względna jego wilgotność w budynkach była w okresie grzewczym odpowiednio niższa.
Z kolei zużycie energii w badanych budynkach było w porównaniu z systemem centralnym znacznie niższe, oczywiście w przypadku prawidłowo działających i użytkowanych urządzeń systemu rozproszonego. Przykładowe obliczenia w oprogramowaniu symulacyjnym wykazały oszczędności energii cieplnej na poziomie około 18% w porównaniu do klasycznego systemu centralnego oraz prawie 76% w przypadku energii elektrycznej.
Istotne znaczenie dla kosztów ma również powierzchnia wymagana na rozwiązanie instalacyjne. Stosunek powierzchni użytkowej budynku do jego całkowitej powierzchni jest zwykle lepszy w przypadku zdecentralizowanej wentylacji, ponieważ wystarczające są mniejsze pomieszczenia techniczne oraz szachty pionowe. W ten sposób możliwe jest zapewnienie większej liczby pięter, a tym samym zapewnienie większej przestrzeni użytkowej dla nowo planowanych budynków o tej samej wysokości.60

61Systemy rozproszone w budownictwie mieszkaniowym
W nowoczesnych (lub rewitalizowanych) budynkach mieszkalnych obecnie stosunkowo często stosowane są systemy rozproszone z nieobrotową masą akumulacyjną. Jest to jednorurowy system wentylacji rozproszonej zbudowany na bazie kanału teleskopowego, wewnątrz którego umieszczony jest wentylator rewersyjny, ceramiczny, akumulacyjny wymiennik ciepła oraz dwa filtry powietrza zakończone kratką wentylacyjną wewnętrzną i wylotem zewnętrznym.
Praca urządzenia odbywa się w dwóch cyklach roboczych i pozwala na nawiew oraz wywiew powietrza połączony z ładowaniem i rozładowywaniem akumulatora ciepła (rys. 2).
Przebiega ona następująco:

  • w cyklu pierwszym wentylator wyciąga ciepłe, zużyte powietrze z pomieszczenia, które następnie przechodzi przez ceramiczny wymiennik ciepła odbierający z powietrza 91% energii cieplnej i wilgotności; 
  • po nagrzaniu się wymiennika urządzenie przełącza się automatycznie w tryb nawiewny i rozpoczyna się drugi cykl pracy, w którym świeże, czyste powietrze z zewnątrz przechodzi przez ceramiczny wymiennik, absorbując skumulowaną w nim wilgoć i energię cieplną;
  • kiedy temperatura wymiennika spada, wentylator przełącza się ponownie na tryb wywiewny. Zmiana cyklu operacyjnego następuje co 70 sekund. 

Perspektywy dla wentylacji zdecentralizowanej
Czy istnieje potrzeba zmiany paradygmatu w projektowaniu klimatyzacji do dużych budynków oraz czy centralny, duży system klimatyzacji budynków biurowych będzie powszechnie zastępowany przez wiele małych systemów działających bezpośrednio w miejscu pracy? – Za przyjęciem nowego kierunku przemawia niższe zużycie energii, bardziej elastyczny przydział pomieszczeń i łatwiejsze rozliczanie zdecentralizowanej technologii wentylacji na podstawie zużycia.
Zdecentralizowana technologia wentylacji sprawdza się w obszarach komfortu cieplnego, energii i wydajności przestrzeni. Urządzenia działające w tym systemie stały się bardziej ekonomiczne i łatwiejsze w utrzymaniu w ostatnich latach, niemniej jednak wymagana konserwacja tych urządzeń jest blisko dwa razy droższa niż w przypadku systemów centralnych. Przeprowadzone badania budynków wyposażonych w systemy zdecentralizowane wykazały, że wciąż istnieje możliwość poprawy rozwiązań: czasami powietrze w pomieszczeniach było zbyt suche, a urządzenia zbyt głośne. Możliwość bardziej efektywnego wykorzystania zamkniętej przestrzeni nie została zrealizowana. Wynika to często z faktu, że zdecentralizowana technologia wentylacji została wprowadzona do koncepcji energetycznej jedynie jako zamiennik systemów centralnych na późnym etapie planowania.
Warto też pamiętać, że zdecentralizowana wentylacja nadaje się o budynków poddawanych renowacji. Naukowcy oczekują, że nadal będzie zyskiwać na znaczeniu w porównaniu do klasycznych systemów klimatyzacyjnych.

Literatura:
[1] www.kampmanngroup.com
[2] EnBop – Energetische Betriebsoptimierung
[3] Gerhard Hirn, BINE, Bürogebäude dezentral lüften und klimatisieren, ISSN 0937-8367
[4] www.e-narzedziownia.pl 


 

pi