Wentylacja hybrydowa - jak działa i jak nią sterować?
Wentylacja hybrydowa - jak działa? Wentylacja naturalna jest niedoskonała, a mechaniczna ma rozmaite ograniczenia. Postanowiono więc poszukać rozwiązania mającego cechy, które są w obu tych systemach najlepsze. Rezultatem poszukiwań jest wentylacja hybrydowa.
Wentylacja hybrydowa w sprytny sposób łączy atuty systemów grawitacyjnego i mechanicznego. Działa naprzemiennie, czyli hybrydowo zależnie od warunków - temperatury powietrza na zewnątrz, siły i kierunku wiatru.
Na czym polega wentylacja hybrydowa
Wentylacja hybrydowa działa naprzemiennie w sposób mechaniczny i naturalny lub działanie obydwu systemów (naturalnego oraz mechanicznego) wzajemnie się uzupełnia. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu elementów sterujących pracą obu układów, monitorujących warunki zewnętrzne i parametry pracy instalacji wentylacyjnej. Układ nazywany wentylacją hybrydową działa w sposób naturalny, gdy sprzyjają temu warunki wewnętrzne i zewnętrzne, a kiedy są one niewystarczające do sprawnej wymiany powietrza, zaczyna pracować w sposób mechaniczny. Lub odwrotnie – działanie mechaniczne jest wspomagane albo zastępowane przez naturalną wymianę powietrza, gdy tylko jest to możliwe. Na świecie pod hasłem wentylacja hybrydowa kryją się rozmaite systemy wentylacji, na przykład:
- mechanicznej i naturalnej działające naprzemiennie
- naturalnej wspomaganej pracą wentylatora;
- mechanicznej wspieranej działaniem wyporu termicznego i wiatru.
Zasada jest jedna – współdziałanie wentylacji naturalnej i mechanicznej – ale koncepcje tego współdziałania mogą być odmienne i realizowane przez różnorodne urządzenia. Niezmienny jest także cel – zachowanie wymaganej intensywności wymiany powietrza w pomieszczeniach przy jednoczesnym maksymalnym ograniczeniu zużycia energii niezbędnej do pracy instalacji. W polskich przepisach budowlanych nie ma definicji wentylacji hybrydowej, jednak określenie to potocznie jest używane w odniesieniu do systemów wentylacji grawitacyjnej okresowo wspomaganych działaniem wentylatora.
Plusy wentylacji hybrydowej
- SKUTECZNA Wspomaga wentylację grawitacyjną wtedy, gdy potrzeba. Nie zależy od kapryśnych warunków zewnętrznych, jak naturalna, lecz umiejętnie je wykorzystuje.
- TANIA Oprócz kanałów wywiewnych i nawiewników koniecznych do wentylacji naturalnej są potrzebne jedynie nasady hybrydowe. Koszt systemu jest znacznie niższy niż wentylacji mechanicznej nawiewno- -wywiewnej.
- CICHA Nasady hybrydowe mają silniki o małej mocy wytwarzające niewielkie podciśnienie w kanałach i są montowane na ich wylocie nad dachem domu. Odgłosy ich działania nie są uciążliwe we wnętrzach.
Wentylacja hybrydowa o niewielkim sprężeniu
Wentylatory wspomagające zazwyczaj montuje się na wylocie kanałów wentylacji grawitacyjnej wywiewnej. Taki zabieg przeprowadzony nieumiejętnie niesie jednak ze sobą pewne niebezpieczeństwo. Gdyby wydajność wentylatora była za duża, mogłoby dochodzić do zasysania spalin z urządzeń grzewczych wyposażonych w grawitacyjny system odprowadzania spalin, a w konsekwencji do bardzo niebezpiecznych sytuacji. Wentylatory stosowane w systemach wentylacji hybrydowej nie stwarzają takiego zagrożenia. Mają postać nasad kominowych przeznaczonych do instalowania na szczycie kanałów wentylacji grawitacyjnej i wytwarzają w nich niewielkie podciśnienie o wartości zbliżonej do podciśnienia powstającego w kanałach wywiewnych w naturalny sposób. Teoretycznie nie ma więc obawy, że w kanałach odprowadzających dym z kominków lub spaliny z urządzeń gazowych zainstalowanych w budynku albo pomieszczeniu z wentylacją hybrydową dojdzie do odwrócenia ciągu i wysysania z nich produktów spalania.
Bezpieczniej jednak nie montować nasad na kanałach wywiewnych obsługujących pomieszczenia, w których są urządzenia z otwartą komorą spalania. W ten sposób będzie się także w zgodzie z przepisem zakazującym stosowania wentylacji mechanicznej wywiewnej w takich wnętrzach.
Założenie ciągów kominowych przy wentylacji hybrydowej
Zadaniem nasad hybrydowych nie jest intensywne przewietrzanie pomieszczeń, ale przede wszystkim stabilizowanie ciągu kominowego. Ich wentylatory nie działają stale, więc jest ważne, aby w czasie postoju nie zakłócały naturalnego działania wentylacji grawitacyjnej, której siła napędowa jest przecież niewielka. Dlatego łopatki ich wirników są specjalnie ukształtowane. Gdy warunki atmosferyczne sprzyjają działaniu wentylacji naturalnej i prędkość wiatru jest niewielka, wentylator jest wyłączony, lecz może się obracać pod wpływem wiatru. Kiedy wiatr wieje zbyt mocno i powoduje za szybki ruch wirnika oraz za duży ciąg w przewodzie, silnik zachowuje się jak hamulec. Nasady działają bardzo cicho. Pobór energii do napędu nasad hybrydowych jest niewielki. Moc pojedynczego silnika wynosi 5-15 W, a do tego urządzenie nie pracuje stale, tylko od czasu do czasu, więc zużycie prądu jest znacznie mniejsze (rocznie mniej więcej 15-krotnie) niż w przypadku wentylacji mechanicznej wyciągowej. Dodatkowe oszczędności uzyskuje się, wykorzystując proste systemy sterowania umożliwiające zmianę intensywności wymiany powietrza w zależności od wilgotności powietrza, stężenia dwutlenku węgla lub warunków pogodowych. Nasady są w stanie usunąć do 250 m3 powietrza/h, co pozwala skutecznie wentylować kilka pomieszczeń jednocześnie. Wytwarzają podciśnienie o wartości mniej więcej 12 Pa.
Wentylację hybrydową można zaprojektować i zainstalować w nowo budowanym domu, ale także bez problemu da się ją zamontować w istniejącym budynku z wentylacją naturalną, gdy ta okaże się niewystarczająca. W domach wielorodzinnych można ją zrobić na potrzeby jednego konkretnego mieszkania.
Jaki nawiewnik do wentylacji hybrydowej
Dobrze zbudowane kanały wywiewne i sprzyjające warunki atmosferyczne nie wystarczą do skutecznego działania wentylacji grawitacyjnej, jeżeli nie zostanie zapewniony dopływ odpowiedniej ilości świeżego powietrza do budynku. Bez tego nasady hybrydowe również nie będą działały prawidłowo lub na przykład będą powodowały odwrócenie ciągu w kanałach, które nie zostaną w nie wyposażone. Powietrza może być doprowadzane do pomieszczeń przez nawiewniki okienne albo ścienne.
Przeczytaj także:
Strumień nawiewanego powietrza musi być co najmniej równy ilości powietrza usuwanego kanałami wywiewnymi. Schemat wymiany powietrza w pomieszczeniach pozostaje taki jak w przypadku wentylacji naturalnej. Świeże powietrze z zewnątrz dostaje się do pokoi, przepływa w kierunku kanałów wywiewnych znajdujących się tradycyjnie w kuchni, łazienkach, toaletach oraz w pomieszczeniach pomocniczych bez okien (garderobach, schowkach itp.), a w domach (mieszkaniach) dwukondygnacyjnych także w pokojach na górnym poziomie, i wydostaje się na zewnątrz przez nasady zamontowane na szczycie wyprowadzonych z nich kanałów wentylacyjnych.
Minimalna ilość powietrza usuwanego/nawiewanego przez wentylację
Ilość powietrza nawiewanego do pomieszczeń z wentylacją hybrydową musi być co najmniej równa sumie strumieni powietrza, które ze względów higienicznych należy usuwać z poszczególnych pomieszczeń w domu z wentylacją grawitacyjną, czyli:
- 70 m³/h – w kuchni z oknem zewnętrznym wyposażonej w kuchenkę gazową lub węglową;
- 30 m³/h – w kuchni z oknem zewnętrznym wyposażonej w kuchenkę elektryczną w mieszkaniu zamieszkanym przez nie więcej niż trzy osoby i 50 m3/h w takiej kuchni w mieszkaniu przeznaczonym dla większej liczby osób;
- 50 m³/h – w kuchni bez okna zewnętrznego wyposażonej w kuchenkę elektryczną;
- 70 m³/h – w kuchni bez okna zewnętrznego wyposażonej w kuchenkę gazową i mechaniczną wentylację wywiewną;
- 50 m³/h – w łazience z WC lub bez niego;
- 30 m³/h – w oddzielnym WC;
- 15 m³/h – w pomieszczeniach bez okien (na przykład garderobach);
- 30 m³/h – w pokoju mieszkalnym oddzielonym od kuchni, łazienki i WC więcej niż dwojgiem drzwi lub pokoju znajdującym się na wyższym poziomie w wielopoziomowym domu jednorodzinnym lub wielopoziomowym mieszkaniu w domu wielorodzinnym.
Wymiana powietrza w pomieszczeniu w ciągu godziny powinna być równa co najmniej jego kubaturze.
Jak sterować wentylacją hybrydową
Systemem wentylacji hybrydowej można sterować ręcznie, lecz nie jest to ani specjalnie wygodne, ani korzystne dla jakości wentylacji. W takiej sytuacji instalator powinien dobrać prędkość obrotową nasady hybrydowej na podstawie pomiaru przepływu powietrza przez kratkę wywiewną w kanale, na którym jest zainstalowana, lub danych z karty katalogowej urządzenia. Wartość ta pozostaje stała przez cały okres pracy nasady.
Lepiej jest, gdy regulacja wentylacji hybrydowej odbywa się automatycznie. W tym celu nasada musi być połączona z modułem sterującym z czujnikiem, który sygnalizuje zmiany ciśnienia w jej pobliżu. Gdy czujnik zarejestruje nadciśnienie, nasada jest uruchamiana i zaczyna wytwarzać niewielkie podciśnienie, przywracając powietrzu właściwy kierunek przepływu. Elektroniczne sterowniki umożliwiają programowanie pracy nasady z wybraną prędkością w określonych godzinach i /lub dniach tygodnia. Dzięki temu podczas nieobecności domowników nasada może się obracać wolniej, czyli wydajność wentylacji może być mniejsza. Większa prędkość jest przewidziana w okresach, kiedy mieszkańcy przebywają w domu i jest potrzebna większa intensywność wymiany powietrza. Zużycie energii do zasilania nasad hybrydowych jest niewielkie, a takie rozwiązanie sprzyja dodatkowo jego ograniczeniu i zachowuje wymaganą intensywność wymiany powietrza. Są sterowniki regulujące pracę nasady w zależności od wilgotności powietrza w pomieszczeniu. W domach wyposażonych w tak zwane inteligentne instalacje sterowanie nasadami hybrydowymi można włączyć do systemu automatyki domowej.
Eksploatacja i montaż wentylacji hybrydowej - cena
Wydatki na zakup systemu hybrydowego zależą między innymi od wielkości domu, a więc liczby potrzebnych nasad, oraz od tego, w jakiej sytuacji zdecydujemy się na montaż. Do domu z istniejącą, ale nieskuteczną wentylacją grawitacyjną, w którym są już kanały wentylacyjne, a często także nawiewniki dostarczające świeże powietrze z zewnątrz, należy dokupić tylko nasady. Gdy będą potrzebne do kanałów wentylacyjnych w kuchni, dwóch łazienkach i dwóch pokojach na górnej kondygnacji (w średniej wielkości domu jednorodzinnym), wydamy na nie 5000-6000 zł. Gdyby chcieć porównać to z wydatkami na wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną z rekuperatorem, należałoby jeszcze doliczyć koszt montażu nasad oraz nawiewników i wybudowania kanałów wywiewnych, które w domu z systemem wentylacji mechanicznej nie są potrzebne. Mimo to byłoby odczuwalnie taniej.
Przeczytaj także:
Nasady hybrydowe mają silniki o małej mocy (3-15 W), więc i zużycie przez nie prądu jest niewielkie. Silnik nasady pracujący na maksymalnych obrotach nieprzerwanie przez całą dobę zużyłby 0,36 kWh energii (15 W x 24 h), czyli za mniej więcej 20 gr. Praca 5 nasad w takich warunkach kosztowałaby dziennie 1 zł, ale przecież idea wentylacji hybrydowej jest taka, że wentylatory włączają się tylko czasem, przy niesprzyjających warunkach, więc taka wycena jest bardzo zawyżona. Zgodnie z zaleceniami producentów nasady hybrydowe co najmniej raz w roku wymagają konserwacji (oczyszczenia z nalotów stałych, sprawdzenia wydajności). Kominiarz powinien także sprawdzić przewody wentylacyjne.
