Wentylacja naturalna czy rekuperacja. Czy warto inwestować w rekuperację?

Wentylacja mechaniczna z rekuperacją czy naturalna wentylacja? Ten dylemat towarzyszy budowie każdego nowego domu, a zdarza się, że i remontowi starego. Wybór sposobu wentylowania ma wpływ nie tylko na komfort mieszkańców domu, lecz także koszty jego eksploatacji.

Spis treści

1. Wentylacja w domu to konieczność
2. Wentylacja naturalna - skuteczność działania
3. Wentylacja mechaniczna działa skutecznie
4. Materiały i instalacja wentylacji
5. Wentylacja mechaniczna – policzona i rozrysowana
6. Montaż wentylacji mechanicznej
7. Odgłosy działania wentylacji
8. Wentylacja naturalna – bardzo cicha
9. Wentylacja mechaniczna – głośniejsza
10. Straty i zyski ciepła
11. Oszczędniej z GWC
12. Jak oszacować koszty wentylacji?

Wentylacja w domu to konieczność

Rolą wentylacji jest wymiana zużytego powietrza na świeże, zewnętrzne, czyli usunięcie tego pierwszego i dostarczenie w jego miejsce takiego samego strumienia tego drugiego. Gdy wentylacja jest niewystarczająca, szybko pogarsza się komfort w pomieszczeniach, a w skrajnych przypadkach także bezpieczeństwo, związane z tak zwanym niepełnym spalaniem (niedobór tlenu sprawia, że podczas spalania paliw w urządzeniach grzewczych, zamiast CO₂ powstaje niewidzialny, bezwonny i trujący CO). Gdy jest nadmierna – rosną wydatki na utrzymanie domu, bo w sezonie grzewczym trzeba dostarczać więcej energii cieplnej do podgrzania dużego strumienia zimnego powietrza napływającego do pomieszczeń. W rezultacie zmniejsza się również wilgotność powietrza we wnętrzach, co często prowadzi do wysuszenia skóry i błon śluzowych, a także może powodować nieżyty górnych dróg oddechowych u mieszkańców.

Do wyboru mamy wentylację naturalną lub mechaniczną z odzyskiem ciepła. Porównajmy oba rozwiązania pod względem skuteczności działania, możliwości zastosowania, łatwości montażu, hałaśliwości i kosztów.

Czytaj też: Jakie filtry stosować do rekuperatora? Co ma znaczenie?

Wentylacja naturalna - skuteczność działania

Pod względem skuteczności nie wypada dobrze. Przede wszystkim dlatego, że jest nieprzewidywalna. W domach z taką wentylacją wymiana powietrza odbywa się bez udziału urządzeń mechanicznych, jedynie dzięki różnicy temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynku. Powietrze wewnętrzne jest cieplejsze od tego na zewnątrz (nie zawsze, ale przez znaczną część roku), więc ma mniejszą gęstość, dzięki której unosi się i wypływa przez kanały wywiewne. Różnica temperatury powietrza w okolicy wlotu do kanałów wentylacyjnych i wylotu z nich nad dachem jest niewielka (tym większa, im wyższe są kanały), a zatem i siła wymuszająca ruch powietrza nie jest imponująca – wynosi mniej więcej 120 Pa. Dodatkową przeszkodą bywa wiatr, który zaburza ruch powietrza i w zależności od siły i strony świata, z której wieje – może go wzmagać, ale częściej go osłabia albo zmienia jego kierunek.

Niedostateczna wydajność wentylacji naturalnej (grawitacyjnej) wynika nie tylko z niesprzyjających warunków atmosferycznych. Może być także skutkiem błędów popełnionych podczas budowy lub remontu domu (za krótkich, mających nieodpowiednie pole przekroju albo nieprawidłowo zbudowanych kanałów wentylacyjnych, braku przepływu powietrza między pomieszczeniami, do których napływa świeże powietrze, a tymi, w których są kanały wywiewne) albo rezultatem okresowego zwiększenia zanieczyszczenia powietrza (wilgocią, intensywnymi zapachami czy dymem papierosowym). Trudno nad tym wszystkim zapanować.

Polecamy także: Jak wietrzyć dom zimą bez wysokich rachunków za ogrzewanie? Podstawowe zasady

Wentylacja mechaniczna działa skutecznie

System z rekuperacją zawsze jest mechaniczny, więc nie ma głównych mankamentów wentylacji naturalnej. Wszystko jest precyzyjnie obliczone i zaprojektowane (a przynajmniej takie powinno być) i – co najważniejsze – niezależne od wpływu otoczenia, tego wewnątrz domu (liczby przebywających w nim osób, rodzaju ich aktywności) oraz zewnętrznego (temperatury, ciśnienia atmosferycznego, siły i kierunku wiatru). Ruch powietrza wymuszają wentylatory – nawiewny i wywiewny – wchodzące w skład centrali wentylacyjnej, nazywanej rekuperatorem, od wymiennika do odzyskiwania ciepła z powietrza wywiewanego, który jest jej głównym elementem.

System wentylacji z rekuperacją włącza się od razu po zamontowaniu i od tej pory powinien już pracować nieprzerwanie. Nie wolno go wyłączać, bo to oznacza pobawienie domu wentylacji.

Pracą centrali steruje automatyczny program, który dostosowuje intensywność przepływu powietrza do ustawionych parametrów i trybów. Zwykle przewidziane są w nim harmonogramy wentylacji na dni powszednie i weekendy, a w wersjach rozbudowanych także dodatkowe scenariusze, przeznaczone do innych typowych sposobów eksploatacji domu (na przykład podczas dłuższej nieobecności domowników czy wizyty licznych gości).

Wybór określonego modelu wentylacji należy do inwestora i projektanta domu. Teoretycznie można zastosować wentylację grawitacyjną (lub jej nieco ulepszoną wersję – wentylację hybrydową) albo mechaniczną. Nie wolno ich łączyć w jednym domu. W praktyce jednak, po wprowadzeniu w 2021 r. przepisów uzależniających uzyskanie pozwolenia na budowę od osiągnięcia przez dom wskaźnika EP równego lub niższego niż 70 kWh/(m^2.rok), wybór ten jest iluzoryczny. Bez zastosowania wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z rekuperacją w wielu wypadkach uzyskanie wymaganych parametrów jest bowiem niemożliwe.

Materiały i instalacja wentylacji

W obu systemach, naturalnym i mechanicznym z rekuperacją, znajdziemy kanały i kratki wywiewne. Na tym jednak kończy się lista podobieństw.

Wentylacja naturalna nie potrzebuje skomplikowanej i kosztownej instalacji, co jednak nie znaczy, że może być wykonana w dowolny sposób. Powinna spełniać wymagania zawarte w normach i Rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. W rzeczywistości często ich nie spełnia, choćby dlatego, że poza ustaleniem miejsca usytuowania kanałów wentylacyjnych i otworów wlotowych do nich (kratek wywiewnych) nie oblicza się jej ani nie projektuje (obliczenie rzeczywistej wydajności kanałów jest skomplikowane i ma spory margines błędu).

Zdarza się też, że w trosce o ładniejszy wygląd domu (mniej wystających ponad dach kominów, mniej otworów w pokryciu dachu) architekt, w porozumieniu z inwestorem lub na jego życzenie, świadomie rezygnuje z części kanałów wentylacyjnych albo godzi się na poprowadzenie ich w sposób niezgodny z wymaganiami i niekorzystny dla działania wentylacji.

Przewody wentylacji grawitacyjnej muszą być prowadzone pionowo, gładkie wewnątrz i, dla ochrony przed zbyt szybkim wychładzaniem przepływającego nimi powietrza, umieszczone w miarę możliwości w ścianach wewnętrznych albo ocieplone. Zaizolowana cieplnie powinna być także część kanału wystająca ponad dach.

Oprócz kanałów wywiewnych do działania wentylacji naturalnej konieczne są jeszcze urządzenia nawiewne (nawiewniki) zamontowane w oknach, drzwiach balkonowych lub ścianach zewnętrznych we wszystkich pokojach, doprowadzające do wnętrza domu świeże powietrze. Strumień tego powietrza musi być równy ilości powietrza usuwanego z pomieszczeń i w ciągu godziny nie mniejszy niż wynosi połowa kubatury budynku.

Wentylacja mechaniczna – policzona i rozrysowana

Wentylacja mechaniczna z rekuperacją to cały system, w skład którego wchodzą: centrala wentylacyjna z wymiennikiem ciepła (rekuperator), dwa komplety przewodów (nawiewny i wywiewny), elementy wywiewne i nawiewne w pomieszczeniach (kratki, anemostaty), czerpnia, wyrzutnia i – w miarę potrzeby oraz stopnia rozbudowania systemu – inne dodatkowe składniki (tłumiki, filtry, nawilżacz, wymiennik gruntowy itp.). Połączenie tych wszystkich elementów w sprawnie działającą instalację, pracującą automatycznie, niedrogą w eksploatacji i gwarantującą mieszkańcom komfort, wymaga sporządzenia jej projektu, a w nim:

• dobrania średnic i długości kanałów wentylacyjnych, parametrów centrali wentylacyjnej i (ewentualnie) gruntowego wymiennika ciepła;

• określenia sposobu sterowania instalacją i koniecznych do tego elementów automatyki;

• ustalenia optymalnego sposobu rozprowadzenia kanałów wentylacyjnych, rozmieszczenia elementów nawiewnych i wywiewnych w pomieszczeniach oraz dogodnej lokalizacji rekuperatora, czerpni i wyrzutni powietrza;

• wrysowania wszystkich tych elementów w rzuty kondygnacji.

Zwykle zajmują się tym firmy produkujące i/lub sprzedające rekuperatory, których pracownicy potem także montują, uruchamiają i regulują instalację w domu klienta.

W projektach nowych domów energooszczędnych, często także tych tak zwanych gotowych, instalacja wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła jest elementem standardowej dokumentacji technicznej i nie trzeba jej zamawiać osobno.

Montaż wentylacji mechanicznej

Powinno się go przeprowadzić, kiedy budynek jest w stanie surowym zamkniętym, czyli wtedy, gdy układa się w nim także inne instalacje. Jeśli od początku wiadomo, że w domu będzie wentylacja z rekuperacją, można wszystko przygotować tak, żeby później nie trzeba było wykuwać otworów na przewody.

Centralę wentylacyjną, zlokalizowaną poza pomieszczeniami mieszkalnymi – najlepiej z dala od pokoju dziennego i sypialni, ponieważ jest źródłem hałasu – można zainstalować nawet po zakończeniu budowy.

Można ją umieścić na przykład w pomieszczeniu technicznym, garażu, między stropem a kalenicą (w przestrzeniach nieogrzewanych musi być zaizolowana cieplnie), pod schodami lub w garderobie, ale pod warunkiem zapewnienia dostępu do jej wnętrza w celu okresowego czyszczenia lub wymiany filtrów albo ewentualnej naprawy uszkodzonych elementów (na przykład wentylatorów). Trzeba też doprowadzić do niej instalację elektryczną na napięcie 230 V.

Przekroje kanałów zależą od ilości powietrza, które ma być nimi transportowane – są tym większe, im więcej powietrza musi być dostarczane do pomieszczeń i z nich usuwane.

Gdy dom został zaprojektowany do wentylacji grawitacyjnej i jego budowa jest już zaawansowana, zwykle niełatwo zamontować w nim elementy systemu z rekuperacją. Największy kłopot stanowią kanały. W domu parterowym potrzebne są tylko poziome i można je ułożyć na nieużytkowym poddaszu. W piętrowym odcinki poziome można osłonić sufitami podwieszanymi (jeśli nie obniży to zanadto wysokości pomieszczeń), a pionowe obudować płytami gipsowo-kartonowymi. W przestrzeni nad sufitem podwieszanym kanały prowadzi się często także w nowo budowanych domach, ale wtedy jest to uwzględnione w wysokości kondygnacji.

Widoczne części elementów nawiewnych i wywiewnych w pomieszczeniach montuje się dopiero na etapie wykańczania wnętrz. Na zakończeniach przewodów nawiewnych instaluje się anemostaty z regulowanym przepływem powietrza, a na końcach wywiewnych – kratki o stałym przepływie powietrza. Do dodatkowej regulacji – oprócz tej, którą umożliwiają anemostaty – służą przepustnice montowane w przewodach nawiewnych, w miejscach wskazanych w projekcie.

Dwie kratki wentylacyjne, podobne do tych na kanałach wywiewnych, ale większe, trzeba zamontować w ścianach zewnętrznych domu. Czerpnię – do zasysania świeżego powietrza – najlepiej umieścić w ścianie północnej, wyrzutnię – wszystko jedno, z której strony, byle daleko od czerpni, żeby usuwane powietrze nie było z powrotem zasysane do systemu wentylacji.

W systemach wyposażonych w GWC ważniejsza jest tak zwana czerpnia terenowa, zamontowana na zakończeniu kanału doprowadzającego powietrze pod ziemię do wymiennika gruntowego, ale ścienna (na odgałęzieniu głównego przewodu prowadzącego do rekuperatora) również się przyda - po to, by wentylacja mogła okresowo pracować z pominięciem GWC.

Odgłosy działania wentylacji

Instalacje są w domu konieczne, ale wyglądają, jak wyglądają, więc zwykle się je ukrywa, a nie eksponuje. Wyjątek stanowią wnętrza o stylistyce industrialnej, loftowej, w których blaszane przewody instalacji wentylacyjnej zostawia się czasem nieosłonięte, jako element podkreślający charakter wystroju. Jednak również wtedy, może zwłaszcza wtedy, odgłosy pracy instalacji powinny być jak najmniej słyszalne, ponieważ nie są w domu pożądane. Nie tylko nocą, kiedy dźwięki otoczenia cichną i wszystkie inne stają się bardziej uciążliwe, ale również w ciągu dnia.

Wentylacja naturalna – bardzo cicha

Niełatwo wykazać przewagę wentylacji naturalnej nad mechaniczną, lecz w kategorii „odgłosy działania instalacji” jest ona zdecydowanym zwycięzcą. Wymiana powietrza pod wpływem naturalnych sił – grawitacji i wiatru – odbywa się w zasadzie bezgłośnie. Jedyne hałasy, o jakich można mówić w tym przypadku, to znany wszystkim, charakterystyczny świst powietrza, pojawiający się przy bardzo silnym wietrze. Niezbyt przyjemny, ale też nieszczególnie uciążliwy i występujący raczej rzadko.

Wentylacja mechaniczna – głośniejsza

Hałas lub – mające mniej negatywny wydźwięk – odgłosy pracy, to jeden z podstawowych mankamentów systemów wentylacji mechanicznej.

Źródłem największego hałasu jest centrala wentylacyjna, a konkretnie zamontowane w niej wentylatory, najgłośniejsze podczas pracy na najwyższym biegu, czyli wtedy, gdy system pracuje z największą wydajnością i tłoczy maksymalny w danej instalacji strumień powietrza. Drgania kanałów i odgłosy przymykania przepustnic są wtedy również najsilniejsze.

Niezależnie od tego, jak bardzo dokuczliwe są te hałasy, centrali wentylacyjnej nie można wyłączyć, bo wtedy dom zostanie pozbawiony wentylacji. Nie znaczy jednak, że trzeba się godzić na życie w hałasie. Z odgłosami działania wentylacji mechanicznej trzeba i można skutecznie walczyć.

Warto zacząć od kupienia urządzenia pracującego jak najciszej. Parametry, które trzeba sprawdzić przed zakupem, to ciśnienie lub moc akustyczna przekazywana przez silniki wentylatorów do kanałów nawiewnego i wywiewnego oraz do otoczenia. Producenci podają je w kartach katalogowych rekuperatorów, lecz ponieważ dokonują pomiarów w różnych warunkach, trudno je porównać.

W pewnej odległości od wentylatora ciśnienie akustyczne jest niższe od mocy akustycznej, choć odbierany hałas jest taki sam. Dlatego wraz z wielkością ciśnienia akustycznego powinna być podana odległość od źródła dźwięku, w jakiej ją zmierzono (zwykle 1-5 m).

Wentylator nawiewny może być umieszczony w centrali za lub przed wymiennikiem ciepła. W pierwszym rozwiązaniu cała energia akustyczna jest przenoszona do pomieszczeń za pośrednictwem instalacji kanałowej, w drugim – lepszym pod względem akustycznym – fala akustyczna, zanim trafi do kanałów nawiewnych, jest rozpraszana przez kanaliki w wymienniku, którymi przepływa powietrze.

Dodatkowo, na kanale nawiewnym, którym powietrze opuszcza rekuperator, montuje się tłumiki akustyczne.

Nawet względnie cichą centralę wentylacyjną należy ulokować jak najdalej od pomieszczeń mieszkalnych (salonu, sypialni) oraz posadowić na wibroizolatorach albo podwiesić, aby ograniczyć przenoszenie drgań na elementy konstrukcyjne. Konieczne jest też zaizolowanie akustyczne przejść kanałów wentylacyjnych przez przegrody budowlane materiałem elastycznym umieszczonym między ścianą kanału a przegrodą budowlaną.

Szum przenoszony przez kanały będzie mniejszy, jeśli zostaną one zrobione z półsztywnych przewodów polietylenowych systemu rozdzielaczowego albo izolowanych akustycznie rur stalowych typu spiro i niewielkich odcinków przewodów elastycznych, których wewnętrzne karbowanie tłumi hałas. Te ostatnie przydadzą się między innymi bezpośrednio za centralą wentylacyjną oraz przed elementami nawiewnymi/wywiewnymi. Nie może być ich jednak za dużo, bo skutek będzie odwrotny – zwiększą się opory przepływu, a więc i szum.

Na instalacji (zwłaszcza na ciągu głównym, w pobliżu centrali wentylacyjnej), ale także na odcinkach czerpnym i wyrzutowym, dobrze jest zamontować tłumiki akustyczne – kanałowe, z materiałem dźwiękochłonnym z wełny mineralnej o grubości około 50 mm. Im większa będzie ich łączna długość, tym lepszy efekt tłumiący uda się osiągnąć.

Instalacja z elastycznych przewodów z tworzywa sztucznego, z wyjątkiem fragmentów przed elementami nawiewnymi/wywiewnymi, nie wymaga tłumienia. 

Straty i zyski ciepła

Dobrze działająca wentylacja to z jednej strony usuwanie z pomieszczeń powietrza pozbawionego tlenu i zanieczyszczonego, z drugiej – dostarczanie w jego miejsce dostatecznie dużego strumienia powietrza świeżego. To pierwsze ma temperaturę mniej więcej 20oC (taką, jaka panuje we wnętrzach), drugie jest przez większą część roku chłodniejsze, a w miesiącach zimowych ma nierzadko temperaturę ujemną, więc jeśli chce się zapewnić użytkownikom komfort, trzeba je ogrzewać. Ceny nośników energii są coraz wyższe, a wraz z nimi rosną koszty wentylowania pomieszczeń. To może rodzić – zgubną w ostatecznym rozrachunku – pokusę ograniczania intensywności wentylacji. Problem dotyczy głównie wentylacji naturalnej. W przypadku mechanicznej z rekuperacją, której istotą jest właśnie odzyskiwanie ciepła z powietrza wywiewanego, nie jest tak dotkliwy.

Oszczędniej z GWC

Sprawność odzysku ciepła w nowoczesnych rekuperatorach jest obiecująca – sięga 90%, a jeśli zainwestuje się w gruntowy wymiennik ciepła, można ją jeszcze polepszyć.

W GWC powietrze ogrzewa się, zanim trafi do systemu wentylacji. Wykorzystywana jest do tego darmowa energia zakumulowana w gruncie, który już 1,5 m pod powierzchnią ziemi ma zawsze, niezależnie od pory roku, temperaturę dodatnią – od kilku stopni Celsjusza w lutym, do kilkunastu w sierpniu. Przetłoczony przez niego strumień powietrza wentylacyjnego podgrzeje się o co najmniej kilka stopni.

Przydatność GWC nie ogranicza się jedynie do okresu zimowego. Podobnie jak do podgrzewania powietrza zimą, można go wykorzystać do chłodzenia powietrza latem. Temperatura obniży się wprawdzie zaledwie o kilka stopni, ale odbędzie się to bez udziału dodatkowych urządzeń chłodzących, jedynie kosztem dodatkowej energii do napędu wentylatorów, koniecznej do pokonania większych oporów przepływu.

Jak oszacować koszty wentylacji?

Do wentylacji naturalnej wystarczą kominy, budowane zazwyczaj wraz ze ścianami domu, i nawiewniki będące przeważnie elementami okien. Do mechanicznej z rekuperacją potrzebne są kosztowne urządzenia i elementy sterujące oraz rozbudowana instalacja, której zmontowanie zwykle zleca się specjalistycznej firmie. W domu może być tylko jeden system wentylacji, a o tym – jaki, trzeba zdecydować na wczesnym etapie budowy, kiedy wydatki są największe i często rezygnuje się z rozwiązań drogich na rzecz tańszych, nawet jeśli nie są równie dobre.

Nie ma sensu wyposażanie domu w wentylację naturalną (budowanie kominów i montowanie okien z nawiewnikami) po to, by po jakimś czasie, kiedy sytuacja finansowa się polepszy, zastąpić ją wentylacją mechaniczną z rekuperacją. Jest to rozwiązanie karkołomne przede wszystkim ze względów technicznych, ale finansowo również nieuzasadnione. Zamontowanie w istniejącym domu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z rekuperacją o podobnym standardzie i wielkości jak w domu nowo budowanym kosztuje jeszcze więcej. Trzeba dostosować instalację do ograniczeń wynikających z istniejącej infrastruktury budynku, więc prace montażowe są trudniejsze i trwają dłużej, a próby dyskretnego poprowadzenia przewodów i efekt ich ukrywania i tak nie zawsze zadowalają użytkowników.

Na system wentylacji mechanicznej z dobrej klasy rekuperatorem trzeba, w zależności od wielkości domu, przeznaczyć 20-30 tys. zł. Kolejne kilka, a nawet kilkanaście tysięcy pochłonie budowa gruntowego wymiennika ciepła i zakup dodatkowych elementów wyposażenia instalacji, na przykład dokładnych filtrów oczyszczających powietrze ze smogu i alergenów czy nawilżacza powietrza nawiewanego. Nie da się bardzo odsunąć w czasie wydatków na materiały i montaż instalacji od tych na kupno i zamontowanie najdroższego elementu instalacji – rekuperatora. Trzeba go podłączyć przed zasiedleniem domu, bo bez niego instalacja nie będzie działała, więc dom będzie pozbawiony jakiejkolwiek wentylacji.

Szacunkowe koszty instalacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w nowo budowanym domu można pomniejszyć o wydatki na te elementy, z których można dzięki niej zrezygnować. To przede wszystkim nawiewniki i ewentualnie nasady na kominach. Dodatkowo część okien (ze względu na kłopot z myciem raczej tylko na parterze) może być nieotwieranych, a więc tańszych.

W domach z rekuperacją nie trzeba budować kominów wentylacyjnych, a więc i na tym można zaoszczędzić. Nie zawsze da się zrezygnować z kominów w ogóle (mogą ich potrzebować kocioł albo kominek), ale w budynkach z rekuperacją i pompą ciepła jako źródłem ogrzewania już tak.

Murowane starcie

Technologie grzewcze – pellet czy gaz? MUROWANE STARCIE