Mniej powietrza, lepsza wentylacja: dlaczego liczy się kierunek, a nie ilość

Autor: Instalator Ariel

Rozmowa o wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła prawie zawsze schodzi na ilość powietrza. Ile metrów sześciennych na godzinę, jaka jednostka, jaka wydajność. Tymczasem dom z wentylacją grawitacyjną potrafi w styczniu przepuścić przez siebie kilka razy więcej powietrza niż ten sam dom z rekuperacją przez cały rok, a i tak będzie wentylowany gorzej. W sypialni nad ranem będzie duszno, w łazience wilgoć zostanie do wieczora, a rachunek za ogrzewanie wyjdzie wyższy.

Nie ma w tym sprzeczności. O jakości wentylacji nie decyduje ilość przepuszczonego powietrza, tylko to, gdzie ono wpłynęło, gdzie wypłynęło i czy po drodze zabrało to, co miało zabrać. Ten tekst jest o tej różnicy, bo bez niej cała reszta rozmowy o wyższości rekuperacji, nad wentylacją(nie tylko grawitacyjną, ale też taką do której podpięty jest rekuperator) nie ma sensu.

Co znaczy, że powietrze wykonało pracę

Wentylacja ma konkretne zadania: usunąć dwutlenek węgla wydychany przez mieszkańców, usunąć wilgoć z kąpieli, gotowania, prania i suszenia, usunąć zapachy i związki lotne uwalniane z materiałów wykończeniowych oraz doprowadzić na ich miejsce świeższe powietrze z zewnątrz. Metr sześcienny powietrza, który wpłynął do domu, przeszedł przez pomieszczenie, w którym ktoś oddycha, poci się i gotuje, a potem wypłynął przez łazienkę, wykonał całą tę pracę.

Metr sześcienny, który wpłynął przez nieszczelność w oknie kuchennym i pół metra dalej wyszedł kratką w kuchni, nie wykonał żadnej. Wychłodził kuchnię i wyszedł. W statystyce wymiany powietrza liczy się jednak identycznie jak ten pierwszy.

To zjawisko nazywa się w wentylacji przepływem obiegowym, potocznie krótkim spięciem. Im go więcej, tym więcej powietrza trzeba przepuścić, żeby uzyskać jakikolwiek efekt. I tu jest cała różnica między dwoma systemami: jeden składa się prawie wyłącznie z takich spięć w wybranych pomieszczeniach, drugi jest tak zaprojektowany, żeby ich nie było, ale też pozwala na wentylowanie każdego pomieszczenia, a nie tylko tych z kominem.

Metr sześcienny, który wpłynął przez nieszczelność i pół metra dalej wyszedł kratką, wychłodził kuchnię i wyszedł. W statystyce liczy się identycznie jak ten, który przeszedł przez cały dom.

Wentylacja grawitacyjna nie ma jak wybrać drogi powietrza

Wentylacja grawitacyjna działa dzięki różnicy gęstości powietrza ciepłego w środku i zimnego na zewnątrz. Ta różnica gęstości daje ciśnienie proporcjonalne do wysokości kanału i do różnicy temperatur. To wszystko, czym system dysponuje. Nie ma wentylatora, nie ma sterowania, nie ma nikogo, kto decyduje, którędy powietrze pójdzie.

W przypadku wentylacji mechanicznej, nie ważne czy z podpiętym rekuperatorem, czy tylko opartej na wentylatorach w łazience, czy ewentualnie okapie w kuchni, powietrze płynie skądś(zazwyczaj wpływa przez nawiewniki okienne, ale też przez nieszczelności), jakoś tam sobie przepływa pomiędzy pomieszczeniami, albo i nie gdzieś się pojawia. Czasami w kominie, kiedy wentylator, wyciąga, czasami w nieszczelnościach jeśli nawiewa, a często losowo „nie wiadomo gdzie”, kiedy instalacja rekuperacji nią nie jest, bo była realizowana na podstawie wyssanego z palca bilansu, albo projektu za paręset złotych z paroma kreskami i kropkami.

Ogólny skutek jest taki, że powietrze wpływa tam, gdzie napotyka najmniejszy opór, czyli przez najbliższą nieszczelność albo otwarty nawiewnik okienny, i wypływa najbliższym kanałem. Jeżeli nawiewnik jest w oknie kuchennym, a kratka wywiewna dwa metry dalej pod sufitem tej samej kuchni, to powietrze przejdzie tę drogę i tyle. Sypialnia na drugim końcu domu nie bierze w tym udziału. Dlaczego? Odpowiem prześmiewczo „nie wiem, ale się domyślam”. Przecież nie dalej jak wczoraj widziałem taki właśnie post, w którym autor ubolewał nad tym że powietrze z kanału wentylacyjnego w kuchni jedyne co robi, to wydmuchuje mu z niej ciepło na zewnątrz przez okap, lub w drugą stronę. Podtrzymam więc żart i zapytam, „a nie o to chodziło” ?

Co z tego wynika dla mieszkańca

Do tego dochodzi rzecz, z której zdają sobie sprawę jedynie ci, którzy na fizyce w szkole nie rzucali po oknach, a jednak przesądza sprawę. Ta różnica ciśnień jest zmienna i niezależna od potrzeb. W styczniu przy różnicy temperatur trzydziestu kelwinów ciąg kominowy jest duży i przez dom przepływa mnóstwo powietrza, dużo więcej, niż jest potrzebne. Cały ten nadmiar trzeba ogrzać. W lipcu, gdy w środku i na zewnątrz jest tyle samo stopni, różnica gęstości spada do zera i ciąg zanika.

Otwieramy wtedy okno i modlimy się o podmuch wiatru, lub zamawiamy usługi miejscowego Indianina, z tańcem przed ogniskiem. System, który zimą przewietrza za mocno, latem nie działa w ogóle, no chyba że macie klimatyzację. Wtedy chłód jaki ona wyprodukowała wymieniany jest z dworem, lub polem, w zależności od części Polski. Jednak za każdym razem kiedy mieszkańcy otwierają okna, to po cichu się przyznają, że wentylacja nie działa. Gdyby działała, to po co je otwierać?

Najdroższa jest wentylacja, która nie działa

Wychodzi z tego układ, który zużywa najwięcej energii dokładnie wtedy, gdy najmniej trzeba, i zatrzymuje się dokładnie wtedy, gdy jest najbardziej potrzebny. Więcej o samym porównaniu obu systemów piszemy w tekście rekuperacja czy wentylacja grawitacyjna.

Cecha	Grawitacyjna	Mechaniczna wywiewna	Z odzyskiem ciepła
Co napędza przepływ	Różnica gęstości powietrza	Wentylator wywiewny	Dwa wentylatory, nawiewny i wywiewny
Kto wybiera drogę powietrza	Nikt, idzie tam, gdzie najłatwiej	Nikt po stronie nawiewu	Projektant, na etapie geometrii
Zima	Ciąg za duży, nadmiar powietrza do ogrzania	Ciąg zależny od nieszczelności	Stały, zaprojektowany strumień
Lato	Ciąg zanika, system nie działa	Działa, ale nawiew niekontrolowany	Bez zmian, niezależny od pogody
Sterowanie	Brak	Włącznik albo higrostat	Czujniki CO₂, wilgotności i LZO
Filtracja nawiewu	Brak	Brak	Filtr w jednostce, opcjonalnie elektrofiltr
Odzysk ciepła	Brak	Brak	Tak, jako skutek przejścia przez jedno urządzenie

Rekuperacja prowadzi powietrze przez cały dom

W wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła kierunek przepływu jest ustalony na etapie projektu i nie zależy od pogody. Nawiew idzie do pomieszczeń, w których ludzie przebywają: do sypialni, pokoi i salonu. Wywiew jest w pomieszczeniach, w których powstaje wilgoć i zapachy: w łazience, ustępie, kuchni i pomieszczeniu gospodarczym. Między jednymi a drugimi powietrze przepływa przez podcięcia drzwi i przez korytarz. Każde pomieszczenie jest wentylowane. Każde w wielkości zadanej, wynikającej z geometrii instalacji. Bardziej w pomieszczeniach mokrych, mniej w suchych. Bardziej w sypialniach i biurach, mniej w salonie, który i tak w naszych domach jest przecież wentylowany pośrednio całym wydatkiem centrali.

Ten sam metr sześcienny wpływa więc do sypialni, zabiera dwutlenek węgla i wilgoć wydychane przez śpiących, przechodzi przez „korytarzo- salono- kuchnio- jadalnio- klatkę schodową”, czyli tak naprawdę jedno największe w Waszym domu pomieszczenie, aby wejść do łazienki, zabrać wilgoć po kąpieli i wychodzi na zewnątrz. Jedna porcja powietrza wykonuje pracę w dwóch albo trzech pomieszczeniach po kolei, zamiast wychłodzić jedno i wyjść.

Dlatego przy dobrze poprowadzonej instalacji dom potrzebuje wyraźnie mniej powietrza niż przy grawitacji, lub źle wykonanej instalacji rekuperacji, żeby uzyskać lepszy efekt. Nie dlatego, że rekuperacja jest cudowna, tylko dlatego, że nie marnuje powietrza na drogi, które nic nie dają. Myślę że większość z Was nie myślała nawet o rekuperacji w ten sposób, ale mam nadzieję, na otworzenie parę głów w tym aspekcie.

Co decyduje, czy to naprawdę zadziała

Jak już pisałem wcześniej, to sama obecność centrali nic nie gwarantuje. Instalacja może być mechaniczna i nadal działać jak wentylacja grawitacyjna, tylko z prądem. Decydują tu trzy rzeczy.

Rozmieszczenie nawiewu i wywiewu

Nawiew i wywiew w tym samym pomieszczeniu, to gotowe krótkie spięcie Poza pomieszczeniami o dużej kubaturze, gdzie robi się to świadomie, ale też w układzie nie bilansującym się, czyli na zasadzie minimalna ilość powietrza nawiewanego, mocna kuchnia, która wentyluje salon.

To samo dotyczy nawiewu i wywiewu ustawionych zbyt blisko siebie w otwartej przestrzeni. Powietrze wybierze najkrótszą drogę, bo nie ma powodu wybrać dłuższej. Tak samo zresztą jak woda, prąd i człowiek, który prędzej podniesie pieniądze z podłogi, niż będzie na nie ciężko pracował. Jak widać to zasada działająca nie tylko w fizyce, ale i innych dziedzinach, nawet naszego życia.

Droga przepływu przez dom

Powietrze musi mieć jak przejść z pomieszczeń nawiewnych do wywiewnych. Konieczne jest też podzielenie domu na cztery strefy. Dwie brudne i dwie czyste. Jeżeli drzwi są bez podcięcia albo z uszczelką na całym obwodzie, sypialnia z zamkniętymi drzwiami zostaje odcięta od reszty układu. Nawiew tam wchodzi i nie ma jak wyjść, więc punkt przestaje nawiewać. To jeden z najczęstszych powodów, dla których nowa instalacja nie robi tego, czego się od niej oczekuje. Jeśli chcę mieć w sypialni ciszę i spokój od domowego harmidru, to montuję uszczelkę samo opadającą, akustyczną do wentylacji, a nie montuję nawiewu i wyciągu w jednym pomieszczeniu.

Geometria instalacji, nie przepustnice

Wymagane przepływy w poszczególnych pomieszczeniach powinny wynikać z liczby przewodów doprowadzonych do pomieszczenia i z ich długości, a nie z dławienia instalacji na przepustnicach. Pomieszczenie, które potrzebuje więcej powietrza, dostaje cztery przewody zamiast jednego, bo standardowa skrzynka rozprężna przyjmuje cztery króćce fi 75, przy czym średnicy przewodów rozprowadzających nie miesza się w obrębie jednej instalacji: dobiera się ją raz, dla całego rozprowadzenia. Instalacja ustawiona przez dławienie zachowuje się przewidywalnie w jednym punkcie pracy, a w domu jednostka pracuje w kilku. Rozwijamy to w tekście bilans powietrza z tabelki.

System, który zimą przewietrza za mocno, latem nie działa w ogóle.

Odzysk ciepła jest skutkiem, nie celem

Warto ustawić to w poprawnej kolejności, bo w rozmowach jest zwykle odwrotnie. Celem systemu jest stała, kontrolowana i możliwie jak najmniejsza wymiana powietrza, a w rezultacie usuwanie z domu dwutlenku węgla, wilgoci, zapachów i zanieczyszczeń. Odzysk ciepła, czy filtracja, jest ważną korzyścią energetyczną, ale to konsekwencja tego, że powietrze i tak przechodzi przez jedno urządzenie, więc opłaca się ustawić na jego drodze wymiennik ciepła. Jak pisałem już wielokrotnie wcześniej sam montaż na końcu instalacji rekuperatora, nie powoduje że mamy do czynienia z instalacją rekuperacji i pisząc szczerze, prędzej nazwałbym rekuperacją efektywną instalację opartą na wentylatorach, która małą ilością powietrza efektywnie wentyluje dom, niż te molochy, jakie projektują „biura projektowe” pokroju r…pl, p…x i im podobne, z rekuperatorem na końcu.

Widać to na tej samej różnicy, o której jest ten tekst, i widać też, dlaczego sama suma z tabelki niczego nie przesądza, o czym piszemy w tekście o bilansie powietrza z tabelki. Skoro do uzyskania właściwego efektu potrzeba mniej powietrza, to mniej powietrza trzeba ogrzać. Oszczędność bierze się najpierw z tego, że powietrze nie idzie na marne, a dopiero potem ze sprawności wymiennika. Instalacja z centralą o wysokiej sprawności, ale z krótkimi spięciami i odciętymi sypialniami, zmarnuje więcej, niż wymiennik odzyska.

Co z tego wynika przy planowaniu

Pierwsza rzecz: nie oceniaj instalacji po wydajności centrali podanej w karcie katalogowej. Duża liczba nie oznacza dobrej wentylacji, a przy złej geometrii oznacza tylko większy pobór mocy i większy hałas. Dobór wynika z geometrii instalacji, z podziału domu na pomieszczenia czyste i brudne oraz z liczby domowników, o czym piszemy w tekście ile metrów sześciennych na godzinę naprawdę potrzeba.

Druga rzecz: przy rozmowie o instalacji pytaj o drogę powietrza, a nie o liczby. Skąd wchodzi, przez co przechodzi, którędy wychodzi i co się dzieje, gdy wszystkie drzwi w domu są zamknięte. Nie na papierze, ale naprawdę. Odpowiedź na to pytanie mówi o przyszłej jakości powietrza więcej niż cała tabelka.

Trzecia rzecz: sterowanie. Skoro potrzeby zmieniają się w ciągu doby, niech wydatek zmienia się razem z nimi. Czujniki dwutlenku węgla, wilgotności i związków lotnych robią z instalacji układ, który podnosi wydatek, gdy w domu coś się dzieje, i schodzi, gdy nikogo nie ma. Wtedy „mniej powietrza” przestaje być kompromisem i staje się po prostu trafnym dopasowaniem. Tą drogę pokazali nam Finowie i wygląda na to że jest słuszna, albo przynajmniej na razie nie mamy lepszej.

Planujesz instalację

Jeżeli chcesz, żeby dobór wynikał z geometrii instalacji i z drogi powietrza, a nie z sumy w tabelce, zacznij od bezpłatnej wyceny rekuperacji. Przy budynku istniejącym albo trudniejszej bryle sensowniejszym pierwszym krokiem bywa wizja lokalna.