Wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła

w starym budynku

Jakie są możliwości zastosowania wentylacji mechanicznej w starym budynku

Czy wentylacja mechaniczna w starym budynku jest korzystna?

Przykłady modernizacji starych budynków i zabudowy wentylacji mechanicznej

Wydanie 1/2016

30.09.2016

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Tył szafy: 5 oC

Ościeżnica: 11 oC

Naroże: 9 oC

Zewnętrzna ściana: 11 oC

Naroże: 10 oC

Niski standard izolacji cieplnej lub jej brak, powoduje nadmierne obniżanie temperatury na

powierzchni lub wewnątrz przegród - poniżej tzw. punktu rosy. Powoduje to skraplanie pary

wodnej zawartej w powietrzu wewnętrznym. Zjawisko to staje się intensywniejsze

w połączeniu z ograniczoną wentylacją pomieszczeń – małą ilością świeżego powietrza

napływającego z zewnątrz i brakiem cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu. Przykładowo dla

temperatury powietrza 20 oC i wilgotności względnej 60%, temperatura punktu rosy wynosi

12 oC. W miejscach o niższej temperaturze może wykraplać się wilgoć.

- 5 oC 20 oC

Źródło: „Altbau modern sanieren”, proKlima – Der enercity-Fonds, 2013

Problem zawilgocenia konstrukcji budynku

- temperatura punkt rosy

3

Niska temperatura na powierzchni i wewnątrz przegród budynku (poniżej punktu rosy)

powodująca stałe ich zawilgocenie, prowadzi w konsekwencji do rozwoju grzybów i pleśni.

Stanowią one silne zagrożenie dla zdrowia i życia człowieka, a także dla samej konstrukcji

budynku. Usunięcie grzybów i pleśni z przegród budynku stanowi wysoki problem i wiąże się

z wysokimi kosztami prac specjalistycznych służb.

Konsekwencje zawilgocenia konstrukcji

budynku – rozwój grzybów i pleśni

Powstawanie grzybów i pleśni ma miejsce szczególnie w obrębie tzw. mostków cieplnych,

gdzie występują zwiększone straty cieplne. Skutecznym (i w zasadzie jedynym) sposobem

na wykrycie mostków cieplnych jest wykonanie badania budynku z użyciem kamery

termowizyjnej. Można dzięki temu również odnaleźć mankamenty w wykonaniu izolacji

cieplnej budynku, czy też błędy w osadzeniu stolarki okiennej, itd.

4

Już w samym wydychanym przez jedną osobę powietrzu, znajduje się ponad 2 litry wody

(przy przebywaniu w domu 24 godziny). Takie czynności jak kąpiel, gotowanie, pranie jest

kolejnym znaczącym źródłem wilgoci w budynku mieszkalnym. Przeciętnie przyjmuje się,

że dzienna ilość pary wodnej w domu zamieszkałym przez 4 osoby, wynosi w przeliczeniu

na wodę 1015 litrów, co w skali roku oznacza nawet więcej niż 5.000 litrów. Taka ilość

wilgoci może być następnie akumulowana w konstrukcji budynku.

Źródło: Lüften und Energieparen, BINE Informationdienst 2011

4-osobowa rodzina:

10÷15 dm3/d

W mieszkaniu lub domu zamieszkałym

przez 4-osobową rodzinę, dzienna ilość

powstającej wilgoci sięga nawet 15 litrów

W ciągu roku ilość wilgoci przy 4 osobach

może wynieść nawet ponad 5.000 litrów (!)

Nawet 300350 typowych wiader wody może

trafiać w ciągu roku w konstrukcję budynku.

Ilość wilgoci wytwarzanej w pomieszczeniach

mieszkalnych w ciągu dnia i całego roku

5

Jednym z błędnych przekonań z jakimi można się

zetknąć jest stwierdzenie o „oddychaniu ścian”.

W rzeczywistości przez przegrody budynku przenika

z wnętrza śladowa ilość wilgoci.

Niemal cała wilgoć z powietrza wewnątrz budynku

jest usuwana dzięki wentylacji. Od jej skuteczności

zależy więc ile wilgoci zostanie odprowadzonej na

zewnątrz, a ile zostanie pochłonięta przez przegrody

budynku. Gdyby ściany rzeczywiście „oddychały”, to

nie występowałoby ich trwałe zawilgocenie, mogące

prowadzić do powstawania grzybów i pleśni.

„Oddychanie ścian” budynku

– prawda czy fałsz?

1÷3%

97÷99%

6

Wpływ wilgotności powietrza w budynku

na zapotrzebowanie ciepła

40% 20oC 21oC

Pomieszczenie 50 m3

- ilość powietrza: 59,7 kg

60% 20oC 21oC

Pomieszczenie 50 m3

- ilość powietrza: 59,8 kg

2.201

kJ

2.677

kJ

+21%

Nie bez znaczenia pozostaje fakt, z którego rzadko kiedy

mieszkańcy domu zdają sobie sprawę. Podgrzanie do

takiej samej temperatury powietrza o większej zawartości

wilgoci, wymaga dostarczenia większej ilości ciepła.

To przekłada się wprost na wyraźne zwiększenie kosztów

ogrzewania domu. Również niższa temperatura powie-

-rzchni przegród wymusza zwiększenie temperatury

powietrza dla odczucia komfortu cieplnego. Wynika to

z pojęcia tzw. temperatury odczuwalnej dla człowieka, na którą wpływ odgrywa nie tylko

temperatura samego powietrza, ale także temperatura powierzchni otaczających człowieka

(wymiana ciepła na drodze promieniowania cieplnego).

7

Optymalne warunki wewnętrzne

Ze względu na dobre samopoczucie człowieka, istotne jest zachowanie odpowiedniej

relacji temperatury i wilgotności powietrza. Im wyższa temperatura powietrza, tym niższa

powinna być jego wilgotność. Za optymalny poziom wilgotności przyjmuje się zakres od 40

do 60%. Niższy poziom może powodować dyskomfort i wzrost objawów alergologicznych

oraz chorób dróg oddechowych. Z kolei wyższy poziom wilgotności prowadzi do rozwoju

grzybów, pleśni, bakterii i roztoczy.

Źródło: HEA Fachverband für Energie-Marketing und –Anwendung e.V. beim VDEW.

Wilg

otn

ość w

zg

lęd

na

(%

)

Temperatura powietrza (oC)

optymalnie, komfortowo

8

Wentylacja grawitacyjna w domu

- czy spełnia swoją rolę?

Tradycyjna naturalna wentylacja domu

funkcjonuje w sposób mało przewidywalny,

silnie zależny od warunków pogodowych,

a także sposobu wietrzenia (otwarcie okien).

Z jednej strony, przy szczelnych oknach,

intensywność wymiany powietrza obniża się

nawet poniżej 0,1 na godzinę. Otwieranie

okien zwiększa wymianę powietrza do 1040

na godzinę. Następuje więc albo zawilgocenie

pomieszczenia, albo jego wychłodzenie

i wzrost zapotrzebowania ciepła.

Wentylacja pomieszczeń powinna dostarczać wymaganą dla człowieka ilość świeżego

powietrza, co oznacza przeciętnie 30 m3/h (min. 20 m3/h podczas snu, maks. 70 m3/h

podczas prac domowych). Liczba wymian powietrza w pomieszczeniu powinna wynosić

0,3 do 0,7 na godzinę (30 do 70% powietrza z kubatury pomieszczenia wymieniona na świeże)

!

9

Wentylacja mechaniczna z odzyskiem

ciepła (rekuperacja)

recoVAIR VAR

260/4 lub 360/4

do 260 lub 360 m3/h

powietrze

zewnętrzne powietrze

usuwane

powietrze

nawiewane

powietrze

usuwane

Jedynym praktycznie rozwiązaniem,

które jest w stanie zapewnić wymaganą

jakość powietrza wewnętrznego

i jednocześnie obniżyć potrzeby

cieplne budynku, jest system

wentylacji mechanicznej z odzyskiem

ciepła (rekuperacja).

Stała praca systemu zapewnia

nieprzerwane usuwanie z wnętrza

domu zanieczyszczeń, wilgoci

i zapachów.

Centrala wentylacyjna służy

do nawiewu i wywiewu powietrza,

przy jednoczesnej wymianie ciepła

(rekuperacja).

10

Czym jest wentylacja budynku?

Należy odróżnić system służący wentylacji pomieszczenia od systemu powodującego

jedynie cyrkulację powietrza z jego ewentualnym nagrzewaniem lub schładzaniem.

Klimatyzatory, klimakonwektory, czy też inne

ogrzewacze powietrza, standardowo nie

dostarczają świeżego powietrza. Pracują

z powietrzem wewnętrznym ogrzewając je lub

schładzając. Urządzenia chłodzące posiadają

często dodatkowy tryb osuszania powietrza na

zasadzie jego schładzania dla skraplania wilgoci.

Wentylacja pomieszczenia zapewnia wymianę

powietrza w pomieszczeniu i może działać jako

wentylacja nawiewno-wywiewna lub jedynie

nawiewna bądź wywiewna. W tym ostatnim

przypadku na przykład, powietrze jest usuwane

mechanicznie z pomieszczenia (np. wentylator),

a świeże napływa do wnętrza przez otwory

nawiewne (w ścianie, oknie) lub poprzez

nieszczelności budynku.

11

3.000 m3/d

Syndromy chorego budynku jako wynik

nieodpowiedniej wentylacji

W zależności od aktywności fizycznej, organizm ludzki potrzebuje od 15 do 50 litrów tlenu

w ciągu godziny, tak więc 4-osobowa rodzina potrzebuje do 3.000 m3 świeżego powietrza.

Prawidłowa zawartość tlenu w powietrzu powinna wynosić 20% (min. 19,5%). Często przy

ograniczonej wentylacji użytkowanych długotrwale pomieszczeń (np. sypialnia), zawartość

tlenu obniża się nawet do 17% (!), co w wysokim stopniu zagraża zdrowiu ludzkiemu.

15÷50 dm3/h

02

12

Korzyści z zastosowania wentylacji

mechanicznej z odzyskiem ciepła

Zastosowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła przynosi

szereg korzyści istotnych z punktu widzenia komfortu, zdrowia i bezpieczeństwa

mieszkańców domu. Są one szczególnie istotne przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej

w starym budynku poddanym termomodernizacji (poprawa izolacji cieplnej, szczelne okna).

Do głównych korzyści można zaliczyć m.in.:

10 korzyści z zastosowania wentylacji

mechanicznej z odzyskiem

ciepła – według opinii

użytkownika

Skrócenie sezonu grzewczego

Wysoka jakość powietrza

Usuwanie wilgoci z pomieszczeń

Możliwość chłodzenia pomieszczeń

Mniej zanieczyszczeń wewnątrz domu

Filtracja powietrza z alergenów

Zwiększony poziom bezpieczeństwa

Ograniczenie hałasu wewnątrz domu

Brak komarów i innych owadów

Dom „bez komina”

Więcej szczegółów w prezentacji >>>

13

Na co zwrócić uwagę planując zastosowanie

wentylacji mechanicznej w starym budynku?

Wybrane aspekty zastosowania

wentylacji mechanicznej

w starym budynku

14

1. Wybór rekuperatora o jak najwyższej klasie

efektywności energetycznej

Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła (rekuperator) powinna cechować się jak

najwyższą sprawnością odzysku ciepła, która np. wg zaleceń austriackich wynosi min. 70%

(np. recoVAIR 260/4: 87%, stopień przygotowania ciepła). Zużycie energii elektrycznej nie

powinno przekraczać 40 W na każde 100 m3/h wydajności rekuperatora (np. recoVAIR

260/4: 31 W/(100 m3h) wg normy EN13141-7). Wysoka sprawność rekuperatora oznacza,

że przy temperaturze zewnętrznej 4,9 oC, do pomieszczeń nawiewane będzie powietrze

podgrzane do 16,0 oC (normalnie powietrze infiltrujące do wnętrza przez nieszczelności

miało by także 4,9 oC).

4,9 oC

16,0 oC

18,0 oC

7,6 oC

15

2. Wybór miejsca zabudowy rekuperatora

W miejscu zabudowy rekuperatora temperatura wewnętrzna musi być dodatnia (według

danych producenta np. 10 oC), aby ograniczyć straty ciepła, a także uniknąć możliwości

zamarzania kondensatu. Kondensat (skropliny) powstaje przy schładzaniu powietrza, które

jest usuwane z wnętrza budynku oddając ciepło do chłodnego powietrza zewnętrznego

w sezonie zimowym. Kondensat może także powstawać, gdy rekuperator wykorzystywany

jest do chłodzenia budynku. Wówczas schładzane jest powietrze zewnętrzne zawierające

w okresie letnim stosunkowo dużo wilgoci.

16

3. Prowadzenie przewodów wentylacyjnych

i usytuowanie

Zastosowanie wentylacji mechanicznej w istniejącym budynku napotyka trudności głównie

w rozprowadzeniu przewodów wentylacyjnych i usytuowaniu nawiewników, wywiewników.

Przewody wentylacyjne przy wyższych wysokościach pomieszczeń mogą być chowane

w suficie podwieszonym. Przy grubszych przegrodach, stosuje się także chowanie

przewodów w ścianach. Rzadziej praktykuje się prowadzenie przewodów po ścianach

zewnętrznych, ale taka opcja również jest możliwa, np. przy izolowaniu cieplnym ścian.

Usytuowanie nawiewników i wywiewników musi zapewniać odpowiednią cyrkulację

powietrza w pomieszczeniu, brak „przeciągów” i jednocześnie „martwych” stref.

KUCHNIA

wywiew

65 m3/h

SALON + JADALNIA

nawiew

90 m3/h

WC

wywiew

40 m3/h

ŹLE DOBRZE

17

4. Szczelność budynku, dla ograniczenia

infiltracji powietrza i wzrostu potrzeb cieplnych

Jakość wykonania budynku oceniana jest także w aspekcie jego szczelności. Powietrze

infiltrujące (wnikające) do wnętrza domu zwiększa istotnie zapotrzebowanie ciepła. Dla

oceny szczelności przeprowadza się test szczelności „Blower-Door-Test” (wg PN-EN 13829)

który pozwala wykazać jaka będzie wymiana powietrza (nL50) przy różnicy ciśnienia 50 Pa

między wnętrzem, a otoczeniem domu. Np. w domu niskoenergetycznym wyposażonym

w wentylację mechaniczną wskaźnik nL50 nie powinien przekraczać 1,0 /h co oznacza, że

powietrze wewnątrz nie powinno wymieniać się więcej niż 1 raz na godzinę (przy 50 Pa).

Budynek pasywny

Klasa efektywności „A++” Wymóg: nL50 < 0,6 /h

Budynek niskoenergetyczny

Klasa efektywności „A” Wymóg: nL50 < 1,5 /h

Zalecenie: nL50 < 1,0 /h

Budynek z wentylacją

grawitacyjną (klasa „D/E”)

Wymóg: nL50 < 3,0 /h

Zalecenie: nL50 < 1,5 /h

++

18

5. Bezpieczna eksploatacja urządzeń

grzewczych w budynku

Szczególnie ważne ze względów bezpieczeństwa jest zapewnienie właściwych warunków

pracy dla źródeł ciepła z tzw. otwartym paleniskiem, np. kominka z pobieraniem powietrza

wewnętrznego do spalania, piecyka łazienkowego (termy) lub kotła z otwartą komorą

spalania. W przeciwnym razie praca wentylacji mechanicznej może powodować przede

wszystkim odwrócenie ciągu spalin, kierując je do wnętrza budynku. W nowych budynkach

na etapie projektu, przewiduje się zastosowanie urządzeń grzewczych z zamkniętą komorą

spalania, pracujących niezależnie od powietrza wewnątrz budynku. Jeśli w istniejącym

domu zachowane zostają urządzenia z otwartą komorą spalania,

to należy zastosować dodatkowe regulatory ograniczające pracę

wentylacji mechanicznej w zależności np. od temperatury na

wyjściu spalin, czy też różnicy ciśnienia pomiędzy powietrzem

wewnątrz pomieszczenia, a stroną spalinową.

19

Przykłady termomodernizacji budynków,

bez i z wentylacją mechaniczną

Przykłady termomodernizacji

starych budynków

jednororodzinnych

20

Przykład 1. Termomodernizacja domu bez

wymiany źródła ciepła i układu wentylacji

Budynek z lat 30-tych XX w.

Powierzchnia ogrzewana: 140 m2

Zastosowanie izolacji cieplnej, m.in. dla

ścian 20 cm, stropodachu 27 cm, stropu nad

piwnicą 15 cm (wełna mineralna) oraz dla

fundamentów 10 cm, podłogi na gruncie

20 cm (polistyren ekstrudowany)

Wymiana okien na 3-szybowe

Źródło ciepła: kocioł olejowy (istniejący)

Obniżenie zużycia paliwa (olej opałowy)

po przeprowadzeniu termomodernizacji

obniżono z 2.100 na 560 litrów rocznie

Dodatkowo: instalacja solarna 6 m2

dla potrzeb podgrzewania wody użytkowej

Wentylacja budynku: bez zmian,

pozostawiono grawitacyjną

Źródło: „Vom Althaus zum Niedrigenergiehaus” LandesEnergieVerein Steiermark 2008

Wskaźnik zapotrzebowania ciepła

przed termomodernizacją: 180 kWh/m2rok

Wskaźnik zapotrzebowania ciepła

po termomodernizacji: 40 kWh/m2rok

-78%

21

Przykład 2. Termomodernizacja domu

z wymianą źródła ciepła i układu wentylacji

Budynek z lat 50-tych XX w.

Powierzchnia ogrzewana: 150 m2

Zastosowanie izolacji cieplnej, m.in. dla

ścian 16 cm, stropodachu 14 cm (wełna)

Wymiana okien na 3-szybowe

Źródło ciepła: kocioł olejowy, zużycie oleju

opałowego 3.000/rok (budynek ogrzewany

częściowo, temp. wewnętrzna 19 oC),

po termomodernizacji kocioł na pelety,

ogrzewający cały dom, zużycie 2.000 kg/rok

Dodatkowo: instalacja solarna 12 m2

z podgrzewaczem uniwersalnym (kombi)

800 dm3, dla podgrzewania wody CWU

i wspomagania ogrzewania domu CO

Wentylacja budynku: zastosowano

mechaniczną z odzyskiem ciepła (sprawność

85%) z gruntowym wymiennikiem ciepła

Wskaźnik zapotrzebowania ciepła

przed termomodernizacją: 160 kWh/m2rok

Wskaźnik zapotrzebowania ciepła

po termomodernizacji: 34 kWh/m2rok

-79%

Źródło: „Vom Althaus zum Niedrigenergiehaus” LandesEnergieVerein Steiermark 2008

Chłodzenie

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl