Skuteczność wentylacji

Wszyscy jesteśmy narażeni na działanie pyłów, a ponieważ praktycznie każdy pył stanowi zagrożenie dla człowieka, to trzeba w miarę możliwości stosować środki ograniczające ich negatywne działanie na organizm.

Zanieczyszczenie powietrza to problem globalny, z którym trudno sobie poradzić w ramach indywidualnych działań. Każdy może jednak zadbać o swoje środowisko lokalnie. Najprostszym środkiem jaki przychodzi na myśl to maska przeciwpyłowa, niestety jej noszenie nie jest zbyt wygodne i raczej trudne do użytkowania w sposób ciągły, a ponieważ prawie 90% czasu spędzamy wewnątrz różnych pomieszczeń to stosowanie środków ochronnych i ograniczających zapylenie powietrza powinno być stosowane przede wszystkim w budynkach.

Skutecznym rozwiązaniem, które można stosować w zamkniętych powietrza są oczyszczacze powietrza. Niestety one nie zapewnią wymiany powietrza, a jedynie usuwają zanieczyszczenia z powietrza wewnętrznego. Ciągle trzeba wentylować w sposób naturalny co powoduje ciągły napływ zanieczyszczeń z zewnętrz.

Najsensowniejszym rozwiązaniem  wydaję się w tej sytuacji być zastosowanie wentylacji mechanicznej, która pozwala na filtrację powietrza już na wejściu do budynku, a ponieważ zgodnie z aktualnymi wymaganiami należy stosować rozwiązania ograniczające straty energii przez wentylację, to wg mnie optymalne będzie zastosowanie wentylacji nawiewno-wywiewnej z rekuperatorem, przy czym każdorazowo należy rozpatrzyć możliwości stosowania odzysku ciepła w układzie.

Stopnie filtracji

W zależności można zastosować filtrację kilkustopniową. Podstawą jest filtracja w jednostkach centralnych. W urządzeniach wyposażonych w wymienniki ciepła zgodnie z przepisami wymagana jest minimalna filtracja w klasie G4. W budynkach gdzie nie ma specjalnych wymagań, a więc w domach, biurach itp. jest wystarczająca, przy czym standardem staje się filtracja w klacie M5 i F7. Dodatkowo zaleca się by na odcinku od czerpni do centrali jeśli ma on powyżej 1m, zastosować filtrację wstępną w klasie G3 lub G4.

W pomieszczeniach o podwyższonych wymaganiach np. pomieszczeniach czystych, stosuje się filtrację 3 stopniową:

• 1 stopień – filtrację wstępną (G3-G4)
• 2 stopień – filtrację bardzo dokładną (F7-F8)
• 3 stopień – filtracja absolutna (H10-H13) z lokalnymi strefami laminarnymi (H14)

W przypadku dużego zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego lub dla uzyskania warunków aseptycznych  stosuje się filtrację 4-kaskadową poprzez filtrację powietrza świeżego [rys.1].

Klasyfikację filtrów podawałem w poprzednich artykułach i nie będę jej tym prazem przytaczał.

Rys. 1. Przykład rozwiązania układu wentylacji w produkcji farmaceutycznej.

Coraz bardziej popularne stają się, także w układach domowych urządzenia wykorzystujące procesy takie jak np. promieniowa jonizacja katalityczna do usuwania zanieczyszczeń i zapachów z powietrza wentylacyjnego. Urządzenia tego typu montuje się podobnie jak filtry kanałowe wewnątrz instalacji, z tym że do ich pracy jest potrzebne zasilanie elektryczne [fot_1].

Skuteczność wentylacji

Wprowadzenie do pomieszczenia oczyszczonego powietrza świeżego to połowa sukcesu w walce o czystość. Równie istotne jest jednoczesne wyprowadzanie z pomieszczeń istniejących w nich zanieczyszczeń. Sposób rozwiązania instalacji wyciągowej jest zależny od rodzaju oraz intensywności zanieczyszczeń. W większości budynków wystarcza zbiorcza wentylacja wyciągowa. W przypadku miejscowych źródeł stosuje się indywidualne rozwiązania wyciągowe zaprojektowane na potrzeby określonej sytuacji. Typowym przykładem są okapy zlokalizowane nad źródłem powstania zanieczyszczeń np. w gastronomii lub przemyśle [fot_2].

Jeśli uwzględnimy zanieczyszczenia przedostające się do pomieszczenia za pośrednictwem instalacji wentylacyjnej oraz emisję wewnątrz i założymy jednorodny rozkład zanieczyszczeń wewnątrz przestrzeni, to stężenie zanieczyszczenia powietrza można opisać poniższym wzorem:

S= (m/V) + Sn

gdzie:

 S – to stężenie zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu w stanie ustalonym

Sn – stężenie zanieczyszczeń w powietrzu nawiewanym

m – emisja zanieczyszczeń w pomieszczeniu w [1/h]

V – ilość powietrza nawiewanego w [m3/h]

 

Określenie stężenia zanieczyszczeń pozwala dalej na określenie ogólnej skuteczności wentylacji którą opisuje zależność:

e = (S – Sn) / (Sr – Sn)

gdzie:

e – ogólna skuteczność wentylacji

S – przeciętne stężenie zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu w [1/m3]

Sr – rzeczywiste stężenie zanieczyszczeń w pomieszczeniu w [1/m3]

Sn – stężenie zanieczyszczeń w powietrzu nawiewanym w [1/m3]

Powyższa zależność jest związana ze skutecznością usuwania zanieczyszczeń przez system wentylacji.

Większa skuteczność wentylacji oznacza bardziej efektywne wyprowadzanie zanieczyszczeń i tak:

e < 1 dla rzeczywistego systemu mieszczącego

e=1 dla idealnego systemu mieszającego

e > 1 dla systemu wyporowego

Z punktu widzenia komfortu człowieka istotna jest miejscowa skuteczność wentylacji np. w strefie przebywania człowieka i określa ją zależność:

em = (Sw-Sn) / (Sm-Sn)

gdzie:

em  – miejscowa skuteczność wentylacji

Sn – stężenie zanieczyszczeń w powietrzu nawiewanym w [1/m3]

Sw – stężenie substancji szkodliwych w powietrzu wylotowym w [1/m3]

Sm – miejscowe stężenie substancji szkodliwych np. w strefie przebywania ludzi

Jeśli w powietrzu nawiewanym nie ma substancji szkodliwych, wówczas miejscowa skuteczność wentylacji określona jest przez zależność:

em = S/Sm

Określając skuteczność wentylacji należy odnieść się przede wszystkim do rodzaju pomieszczenia, przy czym należy uwzględnić fakt, że wartość skuteczności ogólnej w tym samym pomieszczeniu może być inna aniżeli wartość lokalna miejscowa wyznaczony w tej samej kubaturze.

Dodatkowo trzeba pamiętać, że zdefiniowana powyżej skuteczność wentylacji nie ma bezpośrednio związku z rzeczywistym stężeniem zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu, a określa jedynie wpływ takich czynników jak sposób rozdziału powietrza i gradient temperatury na stężenie zanieczyszczeń [tab_1].

Sposób dystrybucji powietrza	e [-]
Dostarczanie zimnego powietrza górą	1,0
Dostarczanie ciepłego powietrza górą, a wciąg dołem	1,0
Dostarczanie górą ciepłego powietrza o temp. wyższej o co najmniej 8*C od temp. w pomieszczeniu, wyciąg górą	0,8
Dostarczanie górą ciepłego powietrza o temp. wyższej o ok.. 8*C od temp. w pomieszczeniu, wyciąg górą, przy nawiewach o prędkości 0,8m/s, powodujących doprowadzenie powietrza nie wyżej niż 1,4m od poziomu podłogi.	1,0
Dostarczanie zimnego powietrza dołem, wyciąg górą, zakładając, że prędkość powietrza nawiewanego wynosi 0,8 m/s, powodując doprowadzenie powietrza na wysokość 1,4m od poziomu podłogi	1,0
Dostarczenie zimnego powietrza dołem, wyciąg górą, przy niskoprędkościowym i niskoburzliwym przepływie, z uwarstwionym rozkładem temperatur w pomieszczeniu	1,2
Dostarczanie ciepłego powietrza dołem, wyciąg dołem	1,0
Dostarczanie ciepłego powietrza dołem, wyciąg górą	0,7
Dostarczanie powietrza z nawiewników zlokalizowanych naprzeciw wyciągów ew. odciągów miejscowych	0,8
Dostarczanie powietrza z nawiewników zlokalizowanych blisko wyciągów ew. odciągów miejscowych	0,5

Tab.1. Przykładowe wartości skuteczności wentylacji w zależności od rozdziału powietrza oraz rozkładu temperatury powietrza wg Addendum n to ANSI/ASHRAE Standard 62-2001

Sławomir Mencel

Wszystkie zdjęcia z arch. KLIMATSYSTEM

Literatura:

1. Krzysztof Kaiser, Andrzej Wolski: „Hałas i zanieczyszczenia w wentylacji pomieszczeń”