Wstęp
Projektując domy jednorodzinne należy pamiętać o szeregu instalacji, w tym o zapewnieniu prawidłowej wentylacji. Tradycyjny system grawitacyjny (rys. 1a) jest skuteczny (zapewnia odpowiednią krotność wymian powietrza) tylko przez kilka miesięcy w roku, a do tego w dobrze izolowanych domach może generować znaczące straty ciepła. Im budynek lepiej zaizolowany, tym udział wentylacji w całości strat ciepła jest większy i może stanowić aż 50-60% ich wielkości. Nie dziwi więc fakt, że coraz częściej inwestorzy wybierają nowocześniejsze rozwiązanie jakim niewątpliwie jest wentylacja mechaniczna (rys. 1b).
Rys. 1. Schemat działania wentylacji: a) grawitacyjnej, b) mechanicznej
Wentylacja mechaniczna to droższa w wykonaniu instalacja (pomimo faktu, że można poczynić pewne oszczędności nie budując kominów wentylacyjnych), ale dająca zdecydowanie większy komfort użytkowania budynku i skutkująca oszczędnościami w kosztach jego ogrzewania. „Sercem” systemu jest rekuperator wyposażony w wymiennik ciepła, który odzyskuje ciepło z usuwanego zużytego powietrza, a następnie przekazuje je powietrzu nawiewanemu świeżemu.
W instalacji mechanicznej rekuperator łączy się rozbudowaną siecią przewodów wentylacyjnych ze skrzynkami rozprężnymi zakończonymi anemostatami. Kanały wentylacyjne najczęściej prowadzi się:
- na stropie (rys. 2a), chowając je w warstwie styropianu podposadzkowego lub
- pod stropem (rys. 2b), zakrywając je zabudową, np. sufitem podwieszonym.
Rys. 2. Najczęstsze sposoby prowadzenia kanałów wentylacyjnych w instalacji wentylacji mechanicznej: a) na stropie, b) pod stropem
Takie umiejscowienie przewodów wentylacyjnych bardzo często utrudnia wykonanie tej i innych instalacji i podnosi jej całkowity koszt.
W wariancie „na stropie”, z uwagi na stosowanie niewielkiej grubości warstwy ze styropianu, średnica zewnętrzna pojedynczego kanału bardzo często wynosi zaledwie 50 mm. W efekcie konieczne jest prowadzenie dużej liczby przewodów, tak aby całkowite pole przekroju poprzecznego było zgodne z wymaganym. W tym rozwiązaniu często dochodzi do problemów w miejscach pogrubienia instalacji, wynikających z mijanki rur oraz kolizji z innymi instalacjami, np. elektryczną, wodną itp.
Często zdarza się, że liczba potrzebnych kanałów jest zaniżana, co przy utrzymaniu wydajności wentylacji skutkuje zwiększeniem prędkość przepływu powietrza w kanale, a w efekcie głośną instalacją.
Drugie rozwiązanie wymusza zwieszenie wysokości kondygnacji i ukrycie kanałów za dodatkową zabudową, często gipsowo-kartonową, co znacząco zwiększa koszty.
Jak zatem wyeliminować wskazane powyżej wady?
Rozwiązaniem może być prowadzenie kanałów wentylacyjnych wewnątrz stropu. W wypadku konstrukcji z „pustą przestrzenią” takich jak np. Teriva Rector jest to stosunkowo proste zadanie, ponieważ kanały można poprowadzić wewnątrz pustaków w taki sposób, aby nie osłabiały elementów konstrukcyjnych (rys. 3a).
Sytuacja się komplikuje w przypadku stropu monolitycznego filigran (rys. 3b). W takim przypadku należy wykonać dodatkowe obliczenia sprawdzające nośność konstrukcji.
Rys. 2. Ukrycie kanałów wentylacyjnych wewnątrz stropu: a) w pustaku, b) w betonie
Przykładowe rozwiązanie
Zaprojektowano i wykonano dwa stropy monolityczne o gr. 20 cm (rys. 3). Na zbrojeniu dolnym płyt ułożono kanały wentylacji mechanicznej z materiału PE-HD (o wytrzymałości ponad 800 N na ściskanie) i średnicy zewnętrznej 75 mm.
a)
b)
Rys. 3. Wykonana instalacja przewodów wentylacyjnych w stropie monolitycznym:
a) nad parterem, b) stropodachu
Montaż przewodów wentylacyjnych okazał się w praktyce wyjątkowo prosty i wraz z przymocowaniem skrzynek rozprężnych do deskowania, zajęło to jednej osobie kilka godzin. Połączenia elementów systemu są zatrzaskowe i szczelne, co uniemożliwia dostanie się betonu do wnętrza instalacji w trakcie układania mieszanki betonowej. Kolejnym krokiem było ułożenie zbrojenia górnego stropu. W miejscach dużej intensywności kanałów w płycie dołożono strzemiona (spinki) w kształcie litery C.
Podsumowanie
Prowadzenie instalacji mechanicznej wewnątrz konstrukcji stropu jest rozwiązaniem niosącym szereg korzyści, ale nie należy zapominać o możliwych zagrożeniach związanych z tą metodą. W wypadku umieszczenia rur w środkowej części stropu (pamiętając o rozsądkowym doborze średnicy kanału do grubości stropu), zazwyczaj wpływ ten na nośność giętną tego elementu, jak również na jego sztywność będzie niewielki. Przy zginaniu, strefa ściskana w betonie ma zazwyczaj kilka centymetrów i swoim zasięgiem powinna zmieścić się poza kanałem. Jednakże należy zwrócić szczególną uwagę na ścinanie w płycie, gdyż to ono może okazać się decydujące w SGN.
W typowych sytuacjach wskazane jest przestrzeganie następujących ogólnych zaleceń:
a) znacząco nie osłabiać przekroju w miejscach występowania dużych sił poprzecznych tj.:
– nie prowadzić kanałów bezpośrednio przy podporach, na kierunku równoległym do nich,
– kanały prowadzić przez podpory prostopadle,
b) zmiany kierunków rur wykonać w strefie środkowej pola płyty,
c) lokalizować kanały w strefie rozciąganej płyty, ewentualnie (łatwiejsze wykonawczo) w obrębie środka jej grubości.
dr inż. Radosław Kupczyk
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Budownictwa, Katedra Konstrukcji Budowlanych
