Jesień i zima są porami roku, w których trudnej próbie poddawane jest funkcjonowanie wentylacji w obiektach budowlanych. Oczywisty jest wpływ jakości otaczającego powietrza na zdrowie i samopoczucie ludzi.

Wentylacja mechaniczna
Znane ułomności wentylacji naturalnej, wynikające z jej uzależnienia od warunków zewnętrznych, skłaniają część inwestorów budujących domy jednorodzinne do zastosowania wentylacji mechanicznej. Do typowych rozwiązań opracowanych dla budynków jednorodzinnych należą systemy wentylacji wywiewnej lub nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła. W tej klasie budynków jedynie w wyjątkowych sytuacjach stosuje się wentylację nawiewno-wywiewną bez wymienników ciepła. W przypadkach, gdy decyzja o zastosowaniu w budynku wentylacji mechanicznej jest świadomą decyzją inwestora, wybór najczęściej pada na jeden z systemów wentylacji z odzyskiem ciepła. Mimo iż koszt inwestycji jest kilkakrotnie wyższy niż przy wyborze wentylacji wywiewnej, o wyborze decyduje chęć obniżenia kosztów wynikających z konieczności ogrzewania powietrza wentylacyjnego oraz dążenie do zapewnienia w pomieszczeniach mieszkalnych większego komfortu termicznego. Na potrzeby budownictwa jednorodzinnego produkowane są kompaktowe centrale wentylacyjne o odpowiednich dla potrzeb typowego domu parametrach technicznych. Zwykle w zwartej obudowie znajdują się wentylatory nawiewny i wywiewny, filtry powietrza, wymiennik lub wymienniki ciepła, niekiedy grzałki lub nagrzewnice wstępna i wtórna oraz elementy automatyki o różnym stopniu złożoności. Centrale te służą do budowy systemów w układzie sieci przewodów z przewodem głównym lub rzadziej w układzie kolektorowo-rozdzielaczowym.

Rekuperacja
Instalacje wentylacji nawiewno-wywiewnej mogą być też budowane w systemie rozproszonym, w oparciu o indywidualne urządzenia, takie jak wymiennik, wentylatory, filtry i inne, wykonane w formie przystosowanej do montażu w kanałach wentylacyjnych. Ogólnie można stwierdzić, że te same czynniki mogą być zaliczone tak do zalet, jak i wad tych systemów w zależności od konkretnego przypadku. Użycie central kompaktowych upraszcza dobór urządzeń, powodując jednak w mniejszym lub większym stopniu konieczność dopasowania instalacji do możliwości oferowanych przez centralę. Stosowanie systemu kanałowego wymaga większego wkładu prac projektowych, ale pozwala na dokładniejszy dobór urządzeń do potrzeb obiektu. W zależności od konstrukcji wymienników ich sprawność temperaturowa podawana przez producentów mieści się w zakresie 50-90%. Najczęściej stosowane rekuperatory (czyli wymienniki, w których nie dochodzi do mieszania strumieni powietrza nawiewnego z wywiewnym) krzyżowe mają sprawność ok. 60%. Dla zwiększenia sprawności w niektórych centralach stosuje się układ kaskadowy dwóch rekuperatorów krzyżowych. Wyższą sprawnością, dochodzącą do 90%, charakteryzują się przeważnie rekuperatory przeciwprądowe oraz spiralne o zmiennych kierunkach przepływu powietrza w obrębie jednego wymiennika. Odmienną pod względem zasady działania grupę urządzeń stanowią regeneratory ciepła. Do stosowanych w omawianych systemach urządzeń należą wymienniki obrotowe, w których powierzchnie wymiany ciepła znajdują się cyklicznie w strumieniach powietrza usuwanego i dostarczanego, przekazując energię z powietrza cieplejszego do chłodniejszego. W regeneratorach ze względu na zasadę działania dochodzi do częściowego mieszania obu strumieni powietrza, co ogranicza zakres stosowania tego typu wymienników do przypadków, w których mieszanie to jest dopuszczalne. Z tego względu bardziej uniwersalne jest zastosowanie rekuperatorów charakteryzujących się bardzo dużą szczelnością.

Procesy
Gdy zajmujemy się układami wentylacji z wymiennikami ciepła, niezbędna jest znajomość procesów w nich zachodzących. Pod określeniem wymiana ciepła kryje się bowiem szereg zjawisk fizycznych zachodzących na skutek kontaktu powietrza o różnych temperaturach i zawartościach wilgoci z przegrodami o różnych temperaturach. Dla poprawnej analizy tych procesów istotne jest przypomnienie sobie znaczenia pojęć charakteryzujących stan powietrza w danych warunkach i praw pozwalających na wyznaczanie poszczególnych wartości. Są to m.in.:
•  Zawartość wilgoci w powietrzu, definiowana jako stosunek masy wody zawartej w powietrzu do masy powietrza suchego, wyrażana w [kg/kg] lub [g/kg]. Masa wody w powietrzu jest największa, gdy ciśnienie cząstkowe pary wodnej osiągnie wartość ciśnienia nasycenia wody odpowiadającą temperaturze powietrza. Dalsze doprowadzanie wody do powietrze powoduje powstawanie mgły i przechodzenie wody do stanu ciekłego bądź stałego.
•  Pojęcie wilgotności względnej, będącej stosunkiem ciśnienia cząstkowego pary w powietrzu do ciśnienia nasycenia w warunkach danej temperatury powietrza, wyrażana w [%].
•  Praktyczne w użyciu pojęcie stopnia nasycenia (a często mylone przez laików, a więc naszych klientów, z wilgotnością względną), określone przez stosunek zawartości wilgoci do zawartości wilgoci w stanie nasycenia w danej temperaturze.
•  Zależność między masą, objętością i gęstością powietrza i zmienność tych parametrów w funkcji ciśnienia, zawartości wilgoci i temperatury.
•  Entalpii powietrza, której zmiany charakteryzują przemiany energetyczne zachodzące w powietrzu.
•  Związki między własnościami materiału wymiennika, jego powierzchnią czynną, różnicami temperatur i strumieniem przekazywanej energii. Należy przy tym zaznaczyć, że przekazywanie ciepła przez przepony rekuperatora jest procesem złożonym i należy je analizować w oparciu o równania wywodzące się z teorii pola temperatury z uwzględnieniem przemian fazowych wilgoci na powierzchniach wymiennika.

Źródło: Magazyn instalatora nr 11(63) listopad 2003