Jak poprawić jakość powietrza za pomocą wentylacji?

Jak naturalna wentylacja poprawia jakość powietrza w pomieszczeniach?

Naturalna wentylacja zastępuje wykorzystane powietrze świeżym i może poprawić jakość powietrza w pomieszczeniach poprzez obniżenie poziomu dwutlenku węgla w budynku komercyjnym. Zastosowanie otwieranych okien dachowych lub świetlików i okien elewacyjnych może również zmniejszyć zależność od mechanicznego chłodzenia, takiego jak klimatyzacja, tworząc zdrowsze środowisko dla użytkowników.

Jakie są korzyści z dobrej jakości powietrza w pomieszczeniach i jaki wpływ ma ona na budynek oraz jego użytkowników?

Jeśli w zamkniętej przestrzeni znajdują się zanieczyszczenia wewnętrzne i niskie wskaźniki wentylacji, wpływa to negatywnie na zdolność ludzi do skupienia się i może prowadzić do zwiększenia odczucia zmęczenia. Badania wykazują jednak, że przy odpowiedniej strategii wentylacyjnej wydajność może wzrosnąć nawet o 15%, gdy użytkownicy budynku pracują w środowisku wewnętrznym ze świeżym powietrzem (Olesen, 2020).

Świetliki modułowe z wentylacją komfortową

Znaczenie jakości powietrza w pomieszczeniach

W placówkach oświatowych, takich jak szkoły i uniwersytety, wprowadzenie wentylacji znacznie poprawiło zakres uwagi, koncentrację i wyniki w nauce. Badania wykazały, że zadania komputerowe wykonywane przez ponad 200 studentów skutkowały szybszymi i dokładniejszymi odpowiedziami w odniesieniu do pamięci, czujności i rozpoznawania słów, gdy zapewniono wyższe wskaźniki wentylacji. (Bakó-Birób, 2011). Wprowadzenie świeżego powietrza w połączeniu z redukcją poziomu dwutlenku węgla tworzy przyjemne i miłe środowisko w każdym budynku komercyjnym.

Wiodące na świecie badania podkreślają potrzebę świeżego powietrza w pomieszczeniach. Nie tylko środowiska edukacyjne odnoszą korzyści z wprowadzenia wentylacji. Światowej sławy profesor z Queensland University of Technology Lidia Morawska uważa, że wentylacja ma kluczowe znaczenie dla poprawy ogólnego stanu zdrowia i samopoczucia ludzi. Wdrożenie wentylacji do projektu budynku zmniejsza narażenie na niepożądane toksyny, chemikalia i opary.

Kopułowe świetliki dachowe z komfortową wentylacją

Świeże powietrze poprawia zdrowie i obniża koszty eksploatacji budynku. Ostatnie badanie przeprowadzone przez Grupę VELUX dotyczyło pojawienia się "pokolenia wewnętrznego" i wpływu, jaki ma to na zdrowie, koncentrację i produktywność ludzi. Wyniki ujawniły, że 78% osób nie zdaje sobie sprawy, że powietrze w pomieszczeniach jest często bardziej zanieczyszczone niż to na zewnątrz. Słabo wentylowane przestrzenie negatywnie wpływają na zdrowie użytkowników budynków, powodując wzrost liczby dni chorobowych, a także potencjalne przenoszenie wirusów (Dijken & Boerstra, 2021).

Powszechne sposoby przenoszenia wirusów w pomieszczeniach:

• Zatłoczone skupiska ludzi
• Miejsca bliskiego kontaktu, gdzie występują rozmowy twarzą w twarz
• Ciasne i zamknięte pomieszczenia z brakiem wentylacji

IWłączenie odpowiedniej strategii wentylacji zapewnia, że świeże powietrze jest dostarczane do użytkowników budynku we wszystkich porach roku przy najniższych kosztach. Na przykład, wykorzystanie wentylacji hybrydowej jest najbardziej energooszczędnym i opłacalnym sposobem wentylacji. W zimie priorytetem jest zastosowanie systemu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w celu zmniejszenia jego strat, a w lecie wentylacja naturalna pozwala na wysoki stopień przepływu powietrza przy jednoczesnym oszczędzaniu energii elektrycznej wentylatorów.

Czy powinienem wybrać wentylację mechaniczną, hybrydową czy naturalną?

Chociaż zarówno wentylacja naturalna, jak i mechaniczna mają określone korzyści, wentylacja hybrydowa - oparta na potrzebach sezonowych - pozostaje najbardziej efektywnym i opłacalnym sposobem osiągnięcia dobrej jakości powietrza wewnątrz budynków. Wentylacja hybrydowa utrzymuje kontrolowaną wentylację, która odzyskuje ciepło z odnawialnego powietrza w sezonie grzewczym (poprzez wentylację mechaniczną) i dlatego ogranicza potrzeby grzewcze, ale również skutecznie wentyluje poza sezonem grzewczym poprzez wentylację naturalną, jeśli otwory takie jak okna dachowe lub świetliki są kontrolowane przez system zarządzania budynkiem (BMS).

Jakie są główne różnice pomiędzy wentylacją naturalną, mechaniczną i hybrydową?

Istnieją kluczowe różnice pomiędzy wentylacją naturalną i mechaniczną, ale obie zapewniają budynkowi świeże powietrze. Połączenie każdej z tych strategii wentylacji jest często preferowane, aby najlepiej służyć budynkowi komercyjnemu w zakresie dostarczania świeżego powietrza w pomieszczeniach. Trzy rodzaje wentylacji to naturalna, mechaniczna i hybrydowa. Tutaj przyjrzymy się, jak każda z nich funkcjonuje w budynku komercyjnym.

Wentylacja mechaniczna

Wentylacja mechaniczna działa niezależnie od warunków pogodowych, takich jak silny lub słaby wiatr. Ułatwia to utrzymanie stałej temperatury, jak również kontrolę kierunku przepływu powietrza w złożonych przestrzeniach budynku.

Wentylacja mechaniczna może obejmować system odzyskiwania ciepła, który odzyskuje część ciepła z usuwanego powietrza przed wypuszczeniem go na zewnątrz budynku. Powietrze nawiewane z wlotów wentylacji mechanicznej ma zwykle 16-19 stopni, nawet w zimny dzień. Wentylacja mechaniczna wykorzystuje albo niskie ciśnienie do wymuszenia wyciągnięcia powietrza z pomieszczeń, albo wysokie ciśnienie do wymuszenia napływu powietrza.

Niskie ciśnienie – usuwa powietrze wewnętrzne (wyciąg)
Wysokie ciśnienie – wprowadza powietrze zewnętrzne (wlot)

A table showing the strengths and weaknesses of natural and mechanical ventilation

Wentylacja naturalna

Wentylacja pasywna, znana również jako wentylacja naturalna wykorzystuje czynniki pogodowe, takie jak ciśnienie wiatru i wypór termiczny do wymiany powietrza z zewnątrz do wewnątrz przestrzeni budynków przez otwory takie jak okna, okna dachowe i świetliki. Chłodzenie nocne dotyczy wykorzystania okien (lub okien dachowych czy świetlików) w godzinach wieczornych, gdy budynek nie jest użytkowany, w celu uzyskania dużych przepływów powietrza oraz usunięcia zużytego i ciepłego powietrza z budynku.

Dzięki wykorzystaniu wiatru i wyporu termicznego, wentylacja naturalna może w odpowiednich warunkach osiągnąć znacznie wyższe wskaźniki wymiany powietrza niż wentylacja mechaniczna. Powoduje to, że jest dobrym rozwiązaniem w celu szybkiego pozbycia się zanieczyszczeń z pomieszczeń, np. po spotkaniu z wieloma osobami zgromadzonymi na małej przestrzeni.

W cieplejszych porach roku wentylacja naturalna może zapewnić niezbędne świeże powietrze bez znacznych strat ciepła, gdy temperatury zewnętrzne są zbliżone do temperatur wewnętrznych. Oznacza to, że wentylacja mechaniczna nie jest konieczna. W tych specyficznych warunkach wentylacja naturalna staje się bardziej energooszczędna, ponieważ nie ma potrzeby stosowania wentylatora zasilanego energią elektryczną.

Jednak do ogrzania powietrza potrzebna jest energia. Oznacza to, że jakość odzyskanego ciepła z wentylacji mechanicznej jest bardziej efektywna energetycznie niż wentylacja naturalna w zimie, ponieważ ciepło z powietrza wywiewanego jest "odzyskiwane" pomimo wentylatorów zasilanych energią elektryczną i faktu, że wentylacja mechaniczna działa, gdy okna i świetliki nie są otwarte. Wentylacja naturalna prowadzi do strat ciepła w zimie i powinna być ograniczona do sporadycznego wietrzenia.

Czym jest wentylacja hybrydowa?

Wentylacja hybrydowa łączy cechy wentylacji naturalnej z systemem mechanicznym i uwzględnia sezonowe zmiany pogody. Wentylacja mechaniczna zapewnia stały dopływ powietrza, który można połączyć ze zdolnością wentylacji naturalnej do szybkiego usuwania zużytego powietrza poprzez okazjonalne wietrzenie. Typowa strategia wentylacji hybrydowej polega na zastosowaniu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w zimie, aby zmniejszyć straty ciepła i priorytetowego użycia wentylacji naturalnej w cieplejszych okresach w celu zaoszczędzenia energii chłodniczej lub szybkiego usunięcia wysokiego poziomu zanieczyszczeń w pomieszczeniach.

Otwarte świetliki dachowe dla naturalnej wentylacji

Czy system hybrydowy jest lepszy dla budynku komercyjnego?

Biorąc pod uwagę cykl roczny, poleganie na wentylacji hybrydowej (wentylacja mechaniczna w zimnych okresach i naturalna w ciepłych okresach) jest bardziej energooszczędne niż używanie wentylacji mechanicznej przez cały rok. Jest to stosowne dla ciepłego, umiarkowanego i zimnego klimatu.
Wentylacja hybrydowa łączy w sobie to, co najlepsze z obu stron: dobrą wydajność energetyczną zimą przez wentylację mechaniczną z odzyskiwaniem ciepła oraz dobrą wydajność latem z wentylacją naturalną. Przeznaczenie i struktura budynku będzie dyktować jakie komponenty wentylacyjne należy uwzględnić i jak można wykorzystać potencjał wentylacji hybrydowej.

Strategia wentylacji będzie musiała uwzględniać projekt budynku komercyjnego lub przemysłowego, wewnętrzne obciążenia cieplne, rozmieszczenie świetlików i okien oraz wpływu gromadzenia się energii słonecznej na temperaturę. Dzięki zrozumieniu projektu konstrukcyjnego i sposobu użytkowania budynku, wentylacja może być wprowadzona w najbardziej opłacalny sposób. Pozwala to właścicielom budynków i architektom na podejmowanie bardziej świadomych decyzji przy wyborze naturalnego, mechanicznego lub hybrydowego systemu wentylacji w celu poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach.

 

Do ważnych czynników, które należy wziąć pod uwagę należą:

• Komfort cieplny
• Łatwość obsługi
• Bezpieczeństwo osób przebywających w budynku
• Personel konserwacyjny mający dostęp do okien dachowych, świetlików lub dachówek
• Normy przeciwpożarowe i prawne
• Przeznaczenie i kształt budynku

Zdrowe, wygodne i wydajne środowisko wewnętrzne

Monitorowanie poziomu dwutlenku węgla jest kluczowym czynnikiem pozwalającym na wybór właściwego systemu wentylacji i zapewnienie zdrowego klimatu w pomieszczeniach przez cały rok. Wentylacja mechaniczna w miesiącach zimnych i naturalna w miesiącach ciepłych jest jednak bardziej ekonomiczna niż stosowanie wentylacji mechanicznej przez cały rok. Naturalne chłodzenie wentylacyjne może również zmniejszyć zapotrzebowanie na użycie klimatyzacji w budynkach komercyjnych. W większości budynków komercyjnych systemy wentylacyjne są kontrolowane przez czujniki i mogą zawierać system zarządzania budynkiem (BMS), który pomaga dostosować się do wentylacji hybrydowej.

Dowiedz się więcej o naszych rozwiązaniach dotyczących światła dziennego, które oferują wentylację zapewniającą użytkownikom budynków komercyjnych zdrowszy klimat wewnętrzny.

Źródła:

Bakó-Birób, Z., 2011. Ventilation rates in schools and pupils' performance, Reading: The University of Reading.

Olesen, B., 2020. Productivity and Indoor Air Quality, Copenhagen: Technical University of Denmark.

Dijken, F. V. & Boerstra, A., 2021. Implications of COVID-19 pandemic for application of natural ventilation, Brussels: REHVA Journal.