Środowisko wnętrza w budynku poddanym termomodernizacji

Termomodernizacja obiektów budowlanych jest przede wszystkim działaniem wywołanym koniecznością zmniejszenia ich energochłonności. Cel oszczędności energetycznych nie może jednak przysłaniać zapewnienia odpowiedniego środowiska wewnętrznego w budynku, w którym człowiek spędza nawet 80% czasu swego życia. Dotyczy to w większym stopniu budynków mieszkalnych, w mniejszym biurowych czy produkcyjnych.

Wentylacja podstawowym problemem budynku poddanego termomodernizacji

Budynki przed termomodernizacją miały zapewniony napływ powietrza przez drzwi wejściowe i nieszczelne okna. Nieszczelności były tak spore, że zapewniały wymianę powietrza w mieszkaniu.

O tym, na jakim poziomie wydajności odbywa się wymiana powietrza w mieszkaniu, decyduje opór tzw. kanału. Pojęcie „kanał” obejmuje każdy element, który musi pokonać gaz, a więc otwory lub szczeliny nawiewne, szczeliny okien, drzwi czy element wylotowy powietrza lub spalin. Wynika z tego, że największym problemem wentylacji po termomodernizacji jest problem napływu powietrza do pomieszczeń. Współczesne okna mają odpowiedniej konstrukcji nawiewniki powietrza zewnętrznego i praktycznie przez te elementy oraz uchylone okna może być realizowany napływ powietrza do pomieszczenia.

Rolą wentylacji jest nie tylko dostarczenie do pomieszczenia świeżego powietrza, ale i odprowadzenie zużytego i nadmiaru pary wodnej.

Systemy wentylacyjne w budynkach dzielą się na: naturalne (grawitacyjne), naturalne ze wspomaganiem i wymuszone.

W systemach naturalnych siłą napędową, która wymusza ruch powietrza w mieszkaniu, jest tzw. wypór termiczny spowodowany różnicą ciśnień powietrza na dole (ciśnienie atmosferyczne) i u wylotu kanału wentylacyjnego. Na wielkość wyporu mają wpływ: różnica wysokości (długość kanału), różnica temperatur powietrza wylotowego i atmosferycznego, a także wielkość przyciągania ziemskiego. Siła wyporu w kanale, czyli skuteczność wentylacji w mieszkaniu uzależniona jest wyłącznie od różnicy między temperaturą powietrza w kanale i temperaturą powietrza atmosferycznego. Istnieje jeszcze jeden ważny czynnik mający wpływ na działanie wentylacji grawitacyjnej. Jest nim siła wiatru, dlatego istnieje konieczność wspomagania tego typu wentylacji. Wspomaganie wentylacji grawitacyjnej może być realizowane za pomocą:

– wentylatorów wyciągowych dachowych,

– agregatów aerodynamicznych wykorzystujących energię kinetyczną wiatru,

– systemu grzewczego w kanale,

– nagrzewnic słonecznych ogrzewających wylot kanału na wysokości ok. 1 m,

– nasad termodynamicznych, wykorzystujących promieniowanie cieplne i siłę wiatru.

Od kiedy oszczędność energii stała się priorytetem, zastępuje się energochłonne wentylatory dachowe urządzeniami, które wykorzystują energię zjawisk występujących w atmosferze zewnętrznej.

Jeszcze raz należy podkreślić, że warunkiem poprawnej wentylacji jest zagwarantowanie napływu powietrza do mieszkania, a tym samym odpływu powietrza zużytego.

System wentylacyjny wspomagany wentylatorami dachowymi to system, którego ideą jest utrzymanie podciśnienia, którego wielkość gwarantuje stabilną pracę wentylacji, niezależnie od zmiennych uwarunkowań atmosfery zewnętrznej (temperatura, ciśnienie, siła wiatru), a także niezależnie od sposobu użytkowania mieszkania (uszczelnianie mieszkań, otwieranie okien etc.). Nie jest to łatwe, o czym przekonała praktyka lat 80. i 90. Ten system nie zdał egzaminu, gdyż wentylatory dachowe pobierały więcej powietrza z nieszczelnych kanałów, niż z pomieszczeń przewietrzanych (kuchnia, łazienka, toaleta). Montaż wentylatorów dachowych w budynku poddanym termomodernizacji nie spełnił również oczekiwań z powodu nadmiernego hałasu, odczuwanego szczególnie przez mieszkańców wyższych kondygnacji. Niełatwe jest również znalezienie uzasadnienia ekonomicznego dla montażu wentylatorów dachowych, oprócz kosztu inwestycyjnego mamy tu do czynienia z większymi kosztami eksploatacyjnymi. Korzystniejszym rozwiązaniem dla budynku termomodernizowanego jest zastosowanie nasad dachowych termodynamicznych. Wzmacniają one wypór termiczny przy wentylacji grawitacyjnej dzięki wykorzystaniu promieniowania słonecznego i siły wiatru dla intensyfikacji przepływu. Odpowiednie pofałdowanie powierzchni nasady oraz pokrycie jej farbą pochłaniającą ciepło sprawiają, że nasada kumuluje ciepło. Powietrze przepływające przez nasadę zostaje podgrzane do temperatury wyższej od temperatury zewnętrznej, co zwiększa motorykę termicznego wyporu grawitacyjnego. Nasady wykorzystują również siłę wiatru do wytworzenia ciśnienia inżektorowe- go. W kanale powstaje podciśnienie

dynamiczne (zassanie inżektorowe), którego wielkość jest proporcjonalna do kwadratu prędkości wiatru. Stosowanie nasady termodynamicznej zapobiega również zjawisku odwrócenia kierunku przepływu gazów w kanałach spalinowych i wentylacyjnych przy silnym wietrze, które to zjawisko występuje przy klasycznej wentylacji z kanałem zadaszonym.

Fot. © Scriblr – Fotolia.com

Wentylacja w świetle przepisów a stan faktyczny

Ilości strumienia powietrza wentylacyjnego przy projektowaniu budynku określają normy dotyczące wentylacji. Układ wentylacji mieszkania powinien zapewnić co najmniej:

– doprowadzenie powietrza zewnętrznego do pokojów mieszkalnych oraz kuchni z oknem zewnętrznym;

– usuwanie powietrza zużytego z kuchni, łazienki, toalety i innego pomieszczenia pozbawionego okien;

– odprowadzenie pary wodnej wytworzonej w mieszkaniu.

Strumień objętości powietrza wentylacyjnego dla mieszkania jest określony przez sumę strumieni powietrza odprowadzanego z tego mieszkania. Wielkości strumieni niezależnie od rodzaju wentylacji powinny wynosić co najmniej:

– dla kuchni z oknem zewnętrznym i kuchnią gazową lub węglową – 70 m³/h;

– jak wyżej, lecz z kuchnią elektryczną – 30 m³/h (do 3 osób) lub 50 m³/h (powyżej 3 osób);

– dla kuchni bez okna zewnętrznego lub wnęki kuchennej z kuchnią elektryczną – 50 m³/h;

– dla łazienki – 50 m³/h;

– dla toalety – 30 m³/h.

Kuchnie bez okna zewnętrznego a wyposażone w kuchnię gazową powinny mieć wentylację mechaniczną wywiewną, gwarantującą strumień wywiewny 70 m³/h. Nocą podane wielkości strumieni powietrza mogą być zmniejszone o 40%.

Dodatkowe wymagania:

– w ramach jednego mieszkania nie dopuszcza się stosowania równolegle wentylacji mechanicznej wywiewnej o działaniu ciągłym i wentylacji grawitacyjnej oraz jednoczesnego stosowania przewodów zbiorczych i indywidualnych wentylacji grawitacyjnej;

– w mieszkaniach wyposażonych w paleniska na paliwo stałe, kominki lub gazowe podgrzewacze wody z grawitacyjnym odprowadzaniem spalin może być stosowana wyłącznie wentylacja grawitacyjna lub mechaniczna nawiewno-wywiewna;

– dopływ powietrza zewnętrznego do pomieszczeń powinien być zapewniony przez nawiewniki z regulowanym stopniem otwarcia, przez otwory nawiewne wentylacji mechanicznej.

Każdy proces termomodernizacji powinien obejmować czynność izolacji kanałów spalinowych. Zapewnia to ograniczenie strat ciepła i zabezpiecza przed wykraplaniem się wilgoci na powierzchniach kanałów, co zapobiega zjawisku korozji. Izolacje kominowe są wyrobami niepalnymi i zapobiegają ewentualnym pożarom, których źródłem może być komin. Izolacja kanałów wentylacyjnych spełnia również funkcję dźwiękochłonną, poprawiając komfort akustyczny wewnątrz pomieszczeń.

Wpływ wentylacji na fizjologię człowieka

Wentylacja mieszkania wpływa na wszelkie aspekty fizjologii człowieka. Podstawowym warunkiem skutecznej wentylacji jest dostarczenie organizmowi wymaganej ilości tlenu oraz odprowadzenie wydzielonych przez organizm dwutlenku węgla i pary wodnej. Zapotrzebowanie człowieka na tlen jest wynikiem liczby oddechów w jednostce czasu, pojemności wdechu oraz procentowej objętości tlenu w powietrzu wdychanym i wydychanym. Uśredniając, wymagana ilość powietrza w mieszkaniu na jedną osobę powinna wynosić 12 m³/h. Minimalna bezpieczna zawartość tlenu w powietrzu to 19,5%, a spadek do poziomu 16% powoduje zgon.

Budynki mieszkalne z lat 70. i 80. poddawane obecnie termomodernizacji w przeważającej większości posiadają instalacje gazowe zasilające gazowe przepływowe podgrzewacze c.w.u. oraz kuchnie gazowe. Obydwa rodzaje urządzeń gazowych wymagają dostarczenia do spalania gazu sporej ilości tlenu, który trzeba dostarczyć w powietrzu. Jednocześnie istniejące kanały spalinowe powinny odprowadzić powstające spaliny do atmosfery. Doprowadzanie powietrza do łazienki odbywa się w sposób pośredni (takie przypadki dominowały w budownictwie tamtego okresu) z innych pomieszczeń w mieszkaniu. Minimalna wielkość otworu doprowadzającego powietrze do łazienki, w której znajduje się piecyk, wynosi 300 cm². Obowiązuje bezwzględny zakaz stosowania w tych pomieszczeniach urządzeń wspomagających wentylację, typu wentylatorki czy podobnych. Oczywiście zarówno gazowy ogrzewacz wody przepływowej, jak i kuchnia gazowa powinny spełniać wszelkie wymogi bezpieczeństwa.

Dostarczenie na potrzeby spalania gazu mniejszej ilości tlenu (powietrza), niż wymagana, sprawia, że mamy do czynienia z niecałkowitym spalaniem gazu palnego.

Wywołuje to trzy zjawiska, wyjątkowo niekorzystne zarówno dla człowieka, jak i budynku:

– wynikiem spalania niecałkowitego jest tlenek węgla, stwarzający zagrożenie dla życia i zdrowia człowieka;

– odpływ gazów palnych do atmosfery, co zmniejsza sprawność urządzenia i zwiększa koszty przygotowania ciepłej wody;

– znajdujący się w spalinach wodór przy niedostatecznej wentylacji może wytworzyć mieszaninę wybuchową już przy 4-procentowym stężeniu.

Największe zagrożenie dla człowieka stanowi tlenek węgla (bezbarwny, bezwonny, nie można go odróżnić od powietrza). Charakterystyczną cechą tego gazu jest jego silna absorpcja z hemoglobiną, ponad 200 razy silniejsza od tlenu, a gdy hemoglobina transportuje do mózgu człowieka nie tlen, lecz truciznę – tlenek węgla – mózg obumiera. Już 0,05% stężenie tlenku węgla stanowi zagrożenie dla życia człowieka. Skala zjawiska zatrucia tlenkiem węgla w kraju to kilkaset osób rocznie! Przyczyną tego stanu jest niedostateczna wentylacja, a jej bezpośrednimi przyczynami są najczęściej:

– odwrócenie kierunku przepływu gazów w kanale spalinowym;

– nadmierny opór wlotu powietrza do mieszkania, będący efektem uszczelnienia okien;

– trudności z odprowadzeniem spalin w przypadku wyższej temperatury zewnętrznej;

– stosowanie pomocniczych urządzeń wentylacyjnych.

Upraszczając, pierwszą przyczyną zatruć jest zawsze brak napływu powietrza do pomieszczenia.

Minimalne wymagane wielkości przepływu spalin z gazowego ogrzewacza wody, jakie powinny być zapewnione w pomieszczeniu łazienki, są następujące:

– gdy urządzenie nie jest zapalone – 20 m³/h,

– gdy urządzenie pracuje – 40 m³/h. Dla przypomnienia – ta ilość spalin nie wypłynie do atmosfery, jeżeli identyczna ilość powietrza nie zostanie dostarczona. Świadomość zapewnienia dostarczenia tak sporych ilości powietrza do łazienki uchroniłaby prawdopodobnie wiele istnień ludzkich lub zapobiegła kalectwu.

W celu zmniejszenia zagrożenia na przyszłość autorzy proponują, aby podejmować następujące działania w ramach termomodernizacji budynku:

– tradycyjne ogrzewacze wody zastąpić ogrzewaczami z zamkniętą komorą spalania, w których powietrze jest dostarczane oddzielnym kanałem, w wymaganych ilościach;

– zainstalowanie na wylocie kanałów spalinowych nasad termowentylacyjnych;

– zainstalowanie wskaźników (wykrywaczy) gazu;

– zapewnienie właściwej wielkości wlotów kanałów dopływu powietrza do łazienki.

Warto przypomnieć o odpowiedzialności karnej: za wielkość ciągu w kanałach spalinowym oraz wentylacyjnym, warunkującego odprowadzenie powietrza z kuchni, łazienki, toalety, odpowiada właściciel (zarządca) budynku, a za napływ powietrza do mieszkania odpowiada najemca (użytkownik) mieszkania.