Jak poprawić jakość powietrza w pomieszczeniach za pomocą wentylacji naturalnej, mechanicznej lub hybrydowej?

W jaki sposób naturalna wentylacja poprawia jakość powietrza w pomieszczeniach? 

Naturalna wentylacja wymienia zużyte powietrze na świeże, poprawiając jakość powietrza wewnątrz budynków komercyjnych poprzez obniżenie poziomu dwutlenku węgla. Używanie otwieranych okien dachowych, świetlików oraz okien fasadowych może również zmniejszyć zależność od klimatyzacji, tworząc zdrowsze środowisko dla użytkowników. 

Jakie korzyści płyną z zapewnienia wysokiej jakości powietrza w pomieszczeniach, i w jaki sposób wpływa to na budynek oraz jego użytkowników? 

Gdy w zamkniętej przestrzeni gromadzą się zanieczyszczenia i brakuje odpowiedniej wentylacji, może to negatywnie wpływać na zdolność koncentracji oraz powodować wzrost zmęczenia. Badania pokazują jednak, że przy odpowiedniej strategii wentylacji wydajność może wzrosnąć nawet o 15%, gdy użytkownicy budynku pracują w środowisku wewnętrznym ze świeżym powietrzem (Olesen, 2020). 

Świetliki modułowe z komfortową wentylacją

Znaczenie jakości powietrza w pomieszczeniach   

W środowiskach edukacyjnych, takich jak szkoły i uniwersytety, poprawa wentylacji przynosi znaczące korzyści, zwiększając koncentrację, skupienie na nauce i ogólne wyniki uczniów. Badania przeprowadzone na grupie ponad 200 studentów wykazały, że w warunkach lepszej wentylacji zadania komputerowe były wykonywane szybciej i precyzyjniej, co wpłynęło pozytywnie na pamięć, czujność i rozpoznawanie słów (Bakó-Birób, 2011). Wprowadzenie świeżego powietrza i redukcja poziomu dwutlenku węgla sprawiają, że każde środowisko edukacyjne staje się bardziej komfortowe i sprzyjające efektywnej nauce.

Wiodące na świecie badania podkreślają potrzebę świeżego powietrza w pomieszczeniach 

Nie tylko środowiska nauki 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 operacyjne budynku. Niedawna ankieta przeprowadzona przez Grupę VELUX koncentrowała się na pojawieniu się „pokolenia przebywającego w pomieszczeniach” i jego wpływie na zdrowie, koncentrację i produktywność ludzi. Wyniki ujawniły, że 78% osób nie zdaje sobie sprawy, że powietrze w pomieszczeniach jest często bardziej zanieczyszczone niż powietrze na zewnątrz. Słabo przewietrzone pomieszczenia mają negatywny wpływ na zdrowie osób przebywających w budynkach, powodując wzrost liczby odnotowanych dni chorobowych, a także potencjalne przenoszenie wirusów (Dijken & Boerstra, 2021). 

Powszechne sposoby przenoszenia wirusów w pomieszczeniach:

• Zatłoczne miejsca 
• Miejsca bliskiego kontaktu z rozmowami twarzą w twarz 
• Zamknięte i ograniczone przestrzenie z brakiem wentylacji 

Wdrożenie odpowiedniej strategii wentylacji zapewnia dostarczanie świeżego powietrza do użytkowników budynku przez cały rok, przy minimalnych kosztach. Na przykład, strategia wentylacji hybrydowej jest jedną z najbardziej efektywnych i ekonomicznych metod. Zimą kluczowe jest wykorzystanie mechanicznego systemu wentylacji z odzyskiem ciepła, co pozwala zredukować straty ciepła. Latem natomiast, naturalna wentylacja zapewnia doskonałą wymianę powietrza, jednocześnie obniżając zużycie energii elektrycznej przez wentylatory. 

Czy powinienem wybrać wentylację mechaniczną, hybrydową czy naturalną?

Choć wentylacja naturalna i mechaniczna mają swoje mocne strony, wentylacja hybrydowa, dostosowana do zmieniających się warunków sezonowych, stanowi najefektywniejsze i najbardziej ekonomiczne rozwiązanie dla zapewnienia wysokiej jakości powietrza w budynkach. System ten harmonijnie łączy mechaniczne odzyskiwanie ciepła w okresie grzewczym, co redukuje potrzeby związane z ogrzewaniem, z naturalną wentylacją latem. Kontrola takich elementów jak okna dachowe czy świetliki za pomocą systemu zarządzania budynkiem (BMS) umożliwia skuteczną wymianę powietrza przez cały rok, optymalizując komfort i efektywność energetyczną.

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

Wybór odpowiedniego systemu wentylacji w budynku komercyjnym może znacząco wpłynąć na jego komfort i efektywność energetyczną. Chociaż wentylacja naturalna i mechaniczna mają swoje unikalne cechy, oba podejścia skutecznie zapewniają dostęp do świeżego powietrza. W praktyce, optymalne rezultaty często osiąga się poprzez ich połączenie. Wyróżniamy trzy główne typy wentylacji: naturalną, mechaniczną i hybrydową. W dalszej części przyjrzymy się, jak każdy z tych systemów działa w kontekście budynków komercyjnych. 

Wentylacja mechaniczna 

Wentylacja mechaniczna działa niezależnie od warunków pogodowych, takich jak silne lub słabe wiatry. Ułatwia to utrzymanie stałej temperatury, a także kontrolowanie kierunku przepływu powietrza w złożonych przestrzeniach budynku.   

Wentylacja mechaniczna może być wyposażona w system odzyskiwania ciepła, który przechwytuje część energii cieplnej z powietrza usuwanego z budynku przed jego wyrzuceniem na zewnątrz. Dzięki temu, powietrze dostarczane do wnętrza przez otwory wentylacyjne ma zwykle temperaturę 16-19 stopni, nawet podczas zimniejszych dni. W zależności od konstrukcji, wentylacja mechaniczna może działać na zasadzie niskiego ciśnienia, które wymusza usuwanie powietrza z pomieszczenia, lub wysokiego ciśnienia, które wprowadza świeże powietrze do środka. 

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

Tabela przedstawiająca mocne i słabe strony wentylacji naturalnej i mechanicznej 

Wentylacja naturalna 

Wentylacja pasywna jest również znana jako wentylacja naturalna i wykorzystuje czynniki pogodowe, takie jak ciśnienie wiatru i wyporność termiczna, do wymiany powietrza z zewnątrz do wnętrza przestrzeni przez otwory, takie jak okna, okna dachowe i świetliki dachowe. Chłodzenie nocne ("nocne oczyszczanie") odnosi się do wykorzystywania otworów wentylacyjnych w godzinach wieczornych, gdy budynek nie jest używany, w celu generowania wysokich przepływów powietrza oraz usuwania zużytego i ciepłego powietrza z budynku.

Wykorzystując wiatr i wyporność termiczną, naturalna wentylacja może osiągnąć znacznie wyższe współczynniki wymiany powietrza niż wentylacja mechaniczna w odpowiednich warunkach, co czyni ją dobrym rozwiązaniem do szybkiego usuwania zanieczyszczeń z pomieszczeń, na przykład po spotkaniu z wieloma osobami zgromadzonymi w małej przestrzeni. 

W cieplejszych porach roku naturalna wentylacja 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 szczególnych warunkach wentylacja naturalna staje się bardziej energooszczędna, ponieważ nie ma potrzeby stosowania wentylatora zasilanego energią elektryczną.  

Jednakże, ogrzewanie powietrza wymaga energii. Oznacza to, że jakość odzysku ciepła w wentylacji mechanicznej jest bardziej energooszczędna niż wentylacja naturalna zimą, ponieważ ciepło z powietrza wywiewanego jest "odzyskiwane", pomimo że wentylatory są zasilane elektrycznie, a wentylacja mechaniczna działa, gdy okna i świetliki są zamknięte. Wentylacja naturalna prowadzi do utraty ciepła zimą i powinna być ograniczona do okazjonalnego wietrzenia. 

Czym jest wentylacja hybrydowa? 

Wentylacja hybrydowa łączy cechy wentylacji naturalnej z systemem mechanicznym i dostosowuje się do sezonowych zmian pogody. Wentylacja mechaniczna zapewnia ciągły dopływ powietrza, który można połączyć ze skutecznym usuwaniem zużytego powietrza poprzez okazjonalne wietrzenie. Typowa strategia wentylacji hybrydowej polega na wykorzystaniu wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła zimą, aby zminimalizować straty ciepła, oraz priorytetyzacji wentylacji naturalnej w cieplejszych okresach, aby oszczędzać energię potrzebną do chłodzenia lub szybko usuwać wysokie poziomy zanieczyszczeń wewnątrz pomieszczeń. 

Otwarte okna dachowe zapewniają naturalną wentylację

Czy system hybrydowy to lepsze rozwiązanie w budynku komercyjnym? 

Biorąc pod uwagę cykl roczny, poleganie na wentylacji hybrydowej (wentylacja mechaniczna w zimnych okresach i wentylacja naturalna w ciepłych okresach) jest bardziej energooszczędne niż stosowanie wentylacji mechanicznej przez cały rok. Sprawdza się to w ciepłym, umiarkowanym i zimnym klimacie.

Wentylacja hybrydowa łączy najlepsze cechy obu systemów: dobrą efektywność energetyczną zimą dzięki wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła oraz dobrą wydajność latem dzięki wentylacji naturalnej. Przeznaczenie i struktura budynku decydują o tym, jakie elementy wentylacyjne należy uwzględnić i jak można wykorzystać potencjał wentylacji hybrydowej. 

Strategia wentylacji musi uwzględniać projekt budynku komercyjnego lub przemysłowego, wewnętrzne obciążenia termiczne, rozmieszczenie świetlików dachowych i okien oraz wpływ zysków słonecznych na temperaturę. Dzięki zrozumieniu projektu konstrukcyjnego i użytkowania budynku, wentylację można wdrożyć 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. 

Istotne czynniki, jakie należy wziąć pod uwagę:   

• Komfort termiczny  
• Łatwość obsługi  
• Bezpieczeństwo użytkowników budynku  
• Dostęp personelu konserwacyjnego do okien dachowych czy świetlików dachowych  
• Normy przeciwpożarowe i regulacyjne
• Użytkowanie i kształt budynku 

Zdrowe, komfortowe i wydajne środowisko wewnętrzne 

Monitorowanie poziomu dwutlenku węgla jest kluczowym czynnikiem zapewniającym wybór odpowiedniego systemu wentylacji i utrzymanie zdrowego klimatu w pomieszczeniach przez cały rok. Mechaniczna wentylacja w zimnych miesiącach i naturalna wentylacja w ciepłych miesiącach jest jednak bardziej ekonomiczna niż korzystanie z wentylacji mechanicznej przez cały rok. Naturalne chłodzenie wentylacyjne może również ograniczyć potrzebę korzystania z klimatyzacji w budynkach komercyjnych. W większości tych budynków systemy wentylacyjne są sterowane za pomocą czujników i mogą być zintegrowane z systemem zarządzania budynkiem (BMS), co ułatwia dostosowanie wentylacji hybrydowej. 

Dowiedz się więcej o naszych systemach światła dziennego, które oferują wentylację zapewniającą użytkownikom budynków komercyjnych zdrowszy klimat w pomieszczeniach. 

Źródła

Bakó-Birób, Z., 2011. Wskaźniki wentylacji w szkołach i wyniki uczniów, Reading: The University of Reading.  

Olesen, B., 2020. Produktywność i jakość powietrza w pomieszczeniach, Kopenhaga: Duński Uniwersytet Techniczny.  

Dijken, F. V. & Boerstra, A., 2021. Implikacje pandemii COVID-19 dla zastosowania naturalnej wentylacji, Bruksela: REHVA Journal.