Jakość środowiska w budynkach biurowych

2007-10-31 15:30

W ostatnich latach w Polsce obserwuje się bardzo duże zainteresowanie klimatyzowanymi pomieszczeniami biurowymi o podwyższonym standardzie. Niestety, ich użytkownicy często wyrażają niezadowolenie z jakości środowiska wewnętrznego. Wśród obiektów ocenianych negatywnie znajdują się także takie, w których inwestorzy, projektanci i wykonawcy starali się dotrzymać wszelkich, obowiązujących w Polsce zaleceń i norm.

Inwestorzy dążący do możliwie szybkiego i relatywnie taniego wzniesienia obiektów biurowych (przeznaczanych zwykle na wynajem) powtarzają błędy jakie kilkanaście lat temu towarzyszyły takiemu rodzajowi budownictwa w krajach rozwiniętych. Wtedy to, zgodnie ze wskazówkami Światowej Organizacji Zdrowia WHO, budynki, których ponad 30% użytkowników było niezadowolonych z warunków klimatu wewnętrznego, zaczęto klasyfikować jako "budynki chore" (Sick Buildings). Oceniano, że 10-30% istniejących obiektów biurowych powinno znaleźć się w tej grupie.

Czynniki sprzyjające niskiej ocenie jakości środowiska wewnętrznego

Badania nad syndromem chorych budynków (Sick Buildings Syndrome - SBS) pozwoliły na określenie czynników, które mogą negatywnie wpływać na samopoczucie ludzi przebywających w pomieszczeniach. Oprócz takich, jak:

  • parametry fizyczne powietrza (komfort cieplny)
  • podwyższone stężenia zanieczyszczeń gazowych, cząstek stałych lub mikroorganizmów (jakość powietrza) do czynników zagrożenia można zaliczyć także elementy stresu wynikające ze sposobu organizacji pracy.

Znaczenie poszczególnych czynników ryzyka zmienia się w trakcie eksploatacji budynku. Tuż po oddaniu obiektu do użytku przyczyną zagrożeń jest zwykle wysoki poziom stężenia zanieczyszczeń chemicznych. Główny tego powód to intensywna emisja zanieczyszczeń przez materiały budowlane i elementy wyposażenia wnętrz. Po kilku miesiącach emisja zanieczyszczeń zazwyczaj spada do wartości nie powodujących pogorszenia samopoczucia.
Dzięki zastosowaniu techniki wygrzewania nowo wykończonych budynków okres ten można znacznie skrócić. Proces polega na utrzymywaniu w pomieszczeniach przez kilka dni temperatury powyżej 30oC oraz ich jednoczesnej, bardzo intensywnej wentylacji.
Kiedy budynek starzeje się, wzrasta liczba awarii i zniszczeń, co wpływa na niezadowolenie użytkowników. Przy znaczącej liczbie skarg należy podjąć działania mające na celu poprawę sytuacji. Po niezbędnej renowacji budynku cykl "starzenia" zaczyna się od początku. Znacznie trudniej jest jednak stworzyć zdrowe środowisko w starym obiekcie, uprzednio zdewastowanym niż w budynku wznoszonym.
Nie wszyscy użytkownicy są w takim samym stopniu wrażliwi na bodźce środowiskowe. Symptomy SBS obserwuje się częściej wśród: astmatyków, osób palących lub przebywających często i przez dłuższy czas w pomieszczeniach zadymionych oraz noszących szkła kontaktowe. Jako czynniki ryzyka zwiększające występowanie symptomów SBS wymienia się także: niską pozycję w hierarchii przedsiębiorstwa, niewielki wpływ na wykonywaną pracę, jej dużą ilość, czynności wymagające pośpiechu, a także pracę z monitorami komputerowymi, kserokopiarkami oraz papierem samokopiującym.
Niektórzy z badaczy, szczególnie lekarze, podają jako dodatkowy czynnik ryzyka fakt klimatyzowania pomieszczeń. Należy jednak zaznaczyć, że według opinii specjalistów zajmujących się zagadnieniami dotyczącymi wentylacji, klimatyzowanie pomieszczenia nie jest niezależnym czynnikiem sprzyjającym niższej ocenie środowiska. Inwestorzy, w celu zminimalizowania kosztów eksploatacyjnych, zwykle dążą do ograniczenia strumienia powietrza wentylacyjnego do poziomu niezbędnego minimum higienicznego. Jego określenie opiera się ponapo na założeniu, że jedynym źródłem zanieczyszczeń w pomieszczeniach są ludzie. Pomijanie występowania zanieczyszczeń pochodzących z materiałów budowlanych i elementów wyposażenia wnętrz sprawia, że ich poziom pozostaje podwyższony. Dodatkowo, niedobór wiedzy dotyczący wrażliwości systemów klimatyzacji na brak należytej konserwacji sprawia, że w wielu instalacjach klimatyzacyjnych przewody i urządzenia nie są w ogóle czyszczone i dezynfekowane. Stwarza to niebezpieczeństwo pojawienia się zanieczyszczeń mikrobiologicznych i zapachowych w pomieszczeniach. Należy też pamiętać, że klimatyzowane biura często zajmują firmy, w których panuje duża rywalizacja pomiędzy pracownikami i związany z nią silny stres, czynnik ryzyka wymieniany uprzednio.
Reasumując, można przyjąć, że sam fakt klimatyzowania budynku nie jest czynnikiem sprzyjającym niskiej ocenie jakości środowisku wewnętrznego. Takimi czynnikami są jednak: niedostatecznie intensywna wentylacja oraz brak należytej konserwacji systemów klimatyzacyjnych.Nowe tendencje w kształtowaniu środowiska w budynkach biurowychWpływ przyjętego poziomu jakości środowiska wewnętrznego na założenia fazy projektowej

kategoria A - pomieszczenia o wymaganiach wysokich,
kategoria B - pomieszczenia o wymaganiach średnich,
kategoria C - pomieszczenia o wymaganiach umiarkowanych.
Kryteria (oprócz środowiska akustycznego) przedstawiane są zarówno w postaci konkretnych wielkości fizycznych, jak i dopuszczalnego odsetka osób niezadowolonych z danego elementu (tabela 1.).

Tabela 1. Kryteria kwalifikujące środowisko wewnętrzne do kategorii A, B lub C

kate-
goria

komfort cieplny

jakość
powietrza

komfort akustyczny

całe ciało

dyskomfort lokalny

odsetek niezado-
wolonych

dopu-
szczalny poziom dźwięku

wskaźnik PPD

wskaźnik
PMV

odsetek niezadowolonych spowodowany

przeciągiem

gradientem tempera-
tury

tempera-
turą podłogi

asymetrią promie-
niowania

[%]

 

[%]

[%]

[%]

[%]

[%]

[dB] (A)

A

<6

-0,2<PMV
<+0,2

< 15

<3

< 10

<5

< 15

35

B

<10

-0,5<PMV
<+0,5

<20

<5

< 10

<5

<20

40

C

<15

-0,7<PMV
<+0,7

<25

< 10

< 15

< 10

<30

45

Tabela 2. Podstawowe kryteria projektowe dla pomieszczeń biurowych

 

jednostka

klasa środowiska

A

B

C

Parametry powietrza (okres chłodzenia)

temperatura operacyjna

[°C]

24,5

24,5

24,5

dopuszczalny zakres wahań

[K]

±1,0

±1,5

±2,5

maksymalna prędkość powietrza

[m/s]

0,18

0,22

0,25

Parametry powietrza (okres ogrzewania)

temperatura operacyjna

[°C]

22,0

22,0

22,0

dopuszczalny zakres wahań

[K]

±1,0

±2,0

±3,0

maksymalna prędkość powietrza

[m/s]

0,15

0,18

0,21

Strumień powietrza zewnętrznego przypadający na 1 osobę

minimalny strumień powietrza zewnętrznego przypadający na 1 osobę (zakaz palenia)

[m3/h]

36

25,2

14,4

minimalny strumień powietrza zewnętrznego przypadający na 1 osobę (20% palaczy)

[m3/h]

72

50,4

28,8

minimalny strumień powietrza zewnętrznego przypadający na 1 osobę (40% palaczy lub więcej)

[m3/h]

108

75,6

43,2

Dodatkowy strumień powietrza zewnętrznego odniesiony do 1 m2 powierzchni

budynki niskoemisyjne

[m3/h]

3,6

2,52

1,44

pozostałe budynki

[m3/h]

7,2

5,04

2,88

Dopuszczalny poziom dźwięku

biura indywidualne (oddzielne pokoje)

[dB](A)

30

35

40

biura otwarte (nie oddzielane ścianami)

[dB](A)

35

40

45


Tabela 3. Łączne roczne koszty przypadające na 1 miejsce pracy dla analizowanego przykładu

składnik kosztów rocznych

Budynek biurowy o poziomie jakości środowiska

Różnica kosztów

konwencjonalnym

wysokim

[USD]

[USD]

[%]

roczne koszty wzniesienia budynku przypadające na 1 miejsce pracy (kredyt bankowy 7% na 15 lat)

3 874

4 258

+ 9,9

roczny koszt eksploatacyjny budynku przypadający na 1 miejsce pracy

850

900

+ 5,9

roczne koszty związane z wynagrodzeniem przypadające na 1 miejsce pracy

53 000

53 000

0

łączne koszty roczne

57 724

58 158

+0,75


W tabeli 2. przedstawiono podstawowe kryteria projektowe dla budynków biurowych kategorii A, B oraz C.

W raporcie CEN, CR 1752: 1998 rozróżnia się trzy klasy materiałów budowlanych: M 1, M2 oraz M3 - zgodnie z fińską klasyfikacją emisji zanieczyszczeń z materiałów budowlanych.
Do kategorii M1 zalicza się materiały budowlane, przebadane ze względu na emisję zanieczyszczeń, spełniające następujące kryteria:

  • całkowita emisja lotnych związków organicznych <0,2 mg/m2h (przy czym należy zidentyfikować związki chemiczne odpowiedzialne za co najmniej 70% emisji)
  • emisja formaldehydu (HCHO) <0,05 mg/m2h
  • emisja amoniaku (NH3) <0,03 mg/m2h
  • emisja związków kancerogennych zaliczanych do pierwszej kategorii według klasyfikacji IARC < 0,005 mg/m2h
  • materiał nie wydziela zapachu (odsetek niezadowolonych z zapachu w warunkach testowych powinien być mniejszy niż 15%)
  • tynki, płytki ceramiczne, materiały poziomujące, wypełnienia i tym podobne nie powinny zawierać kazeiny.

Do kategorii M1 zalicza się także materiały bezpieczne ze względu na emisję zanieczyszczeń takie jak: cegła, kamień naturalny, marmur, płytki ceramiczne, szkło, powierzchnie metalowe. Do kategorii M2 zalicza się materiały budowlane, przebadane ze względu na emisję zanieczyszczeń, spełniające następujące kryteria:

  • całkowita emisja lotnych związków organicznych <0,4 mg/m2h (przy czym należy zidentyfikować związki chemiczne odpowiedzialne za co najmniej 70% emisji)
  • emisja formaldehydu (HCHO) < 0,125 mg/m2h
  • emisja amoniaku (NH3) <0,06 mg/m2h
  • emisja związków kancerogennych zaliczanych do pierwszej kategorii według klasyfikacji IARC < 0,005 mg/m2h
  • materiał wydziela zapach w stopniu nieznacznym (odsetek niezadowolonych z zapachu w warunkach testowych powinien być mniejszy niż 30%)
  • tynki, płytki ceramiczne, materiały poziomujące, wypełnienia i tym podobne nie powinny zawierać kazeiny.

Do kategorii M3 zaliczane są materiały nie przebadane oraz takie, których emisja przekracza wartości dopuszczalne dla kategorii M2.
W budynkach klasyfikowanych jako budynki o niskiej emisji zanieczyszczeń z materiałów budowlanych, przeważająca powierzchnia powinna być wykonana z materiałów zaliczanych do klasy M 1, określony odsetek powierzchni może być zaliczany do klasy M2 (raport CEN nie podaje określonej wartości, dodaje tylko informację, że w Finlandii, gdzie opracowano klasyfikację materiałów M1, M2 i M3, dopuszczalny udział powierzchni wykonanych z materiałów klasy M2 w budynku niskoemisyjnym nie może przekraczać 20%), a powierzchnie wykończone materiałami zaliczanymi do klasy M3 mogą występować jedynie sporadycznie.

Efektywność ekonomiczna kształtowania podwyższonej jakości powietrza w budynkach biurowych
Zagadnienia dotyczące wentylacji i klimatyzacji

WentylacjaKlimatyzacjaKlasyfikacja systemów wentylacji

1. Idea organizacji przepływu powietrza przez pomieszczenie przy wentylacji wyporowej

może być dokonywana ze względu na wiele kryteriów. Do najczęściej stosowanych należą: rodzaj sił powodujących przepływ powietrza (wentylacja naturalna, mechaniczna), czas działania (wentylacja ciągła, okresowa), sposób organizowania wymiany powietrza (wentylacja ogólna, miejscowa), kierunek transportu powietrza w pomieszczeniu (wentylacja nawiewna, wywiewna, nawiew-no-wywiewna), różnica ciśnienia powietrza względem otaczających pomieszczeń (wentylacja nadciśnieniowa, podciśnieniowa), zakres uzdatniania powietrza (na przykład wentylacja z chłodzeniem, z dowilżaniem i tym podobne), prędkości transportu w przewodach nawiewnych (wentylacja o niskich, średnich i wysokich prędkościach przepływu powietrza w przewodach), liczba przewodów magistralnych (instalacje bezprzewodowe, jednoprzewodowe, dwuprzewodowe). W celu pełnego charakteryzowania systemu używa się zwykle kilku określeń. Na przykład wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna o działaniu okresowym z chłodzeniem. to utrzymywanie w zamkniętym pomieszczeniu powietrza o parametrach oraz właściwościach sanitarno-higienicznych zapewniających dobre samopoczucie człowieka (klimatyzacja komfortu) lub prawidłowy przebieg procesów technologicznych (klimatyzacja technologiczna). to zorganizowany proces wymiany powietrza w pomieszczeniu z jednoczesnym usuwaniem na zewnątrz substancji wydzielających się w pomieszczeniu i przedostających się do powietrza.Panuje opinia, że realizacja pomieszczeń biurowych charakteryzujących się wysokim poziomem jakości środowiska wewnętrznego jest jedynie luksusem, który nie ma uzasadnienia ekonomicznego. Uwzględnienie w analizach ekonomicznych nie tylko kosztów eksploatacji budynku, ale także, zazwyczaj wielokrotnie wyższych kosztów płac oraz zależności wydajności pracy od jakości środowiska może jednak wpłynąć na zmianę tego poglądu. Poniżej przedstawiono osadzony w realiach ekonomicznych Stanów Zjednoczonych przykład analizy kosztów dla budynku biurowego o powierzchni całkowitej 4180 m2 przeznaczonego dla 150 pracowników.
Porównywane są łączne roczne koszty inwestycyjne, eksploatacyjne oraz koszty płac przypadające na 1 miejsce pracy oszacowane dla klimatyzowanego budynku biurowego w dwóch wariantach: konwencjonalnym oraz budynku o wysokim poziomie jakości środowiska. Założono, że w drugim przypadku do wykończenia i wyposażenia budynku użyte zostaną jedynie materiały niskoemi-syjne, a strumień powietrza wentylacyjnego określony zostanie z uwzględnieniem addytywności zanieczyszczeń. Dla przyjętych rocznych kosztów związanych z wynagrodzeniem w wysokości 53 000 USD (w tym podatki, ubezpieczenia i tym podobne) łączny wzrost kosztów odniesionych do 1 stanowiska pracy wynosi zaledwie 0,75%. Warto zauważyć, że w warunkach rozpatrywanego przykładu nawet dziesięciokrotnie niższe koszty płac (założenie bardziej realne dla warunków polskich) powoduje wzrost łącznych kosztów rocznych przypadających na 1 miejsce pracy o 4,3%.
Jednocześnie wydajność pracy na skutek braku komfortu cieplnego, niskiej jakości powietrza oraz hałasu może obniżyć się w ekstremalnych przypadkach nawet o około 25% (na przykład w pomieszczeniach przemysłowych). Z badań nad wpływem parametrów środowiska wewnętrznego na wydajność pracy w pomieszczeniach biurowych wynika, że zazwyczaj poprawa jakości środowiska wewnętrznego powoduje wzrost wydajności nie przekraczający 5%. Jeżeli wynagrodzenie nie jest w bezpośredni sposób związane z wydajnością pracy, niski poziom jakości środowiska wewnętrznego przynosi pracodawcy stratę. Wydaje się, że nowy trend w projektowaniu pomieszczeń biurowych, mający na celu uzyskanie maksymalnie wysokiego poziomu akceptacji użytkowników, stanie się w przyszłości standardem. Wysoka jakość środowiska może być korzystna zarówno dla pracowników (podniesienie komfortu pracy), jak i pracodawców (większa wydajność pracy). Ciekawe, że w przeciwieństwie do wyrażanych jeszcze do niedawna niepochlebnych opinii na temat wpływu klimatyzacji na jakość powietrza wewnętrznego, obecnie właśnie systemom wentylacji mechanicznej i klimatyzacji przypisuje się główną rolę w zapewnieniu właściwej jakości środowiska. Z tego względu na szczególną uwagę zasługuje raport Ventilation for buildings: Design criteria for the indoor environment opublikowany przez CEN. Na jego podstawie można stwierdzić, że obiekty wznoszone w Polsce spełniają w większości wymagania klasy C, tylko niewielka ich liczba może zostać zakwalifikowana do kategorii B.
Prawdziwy stan budownictwa biurowego mógłby zostać oceniony dopiero po wprowadzeniu obligatoryjnych okresowych kontroli budynków (w tym systemów klimatyzacyjnych), przeprowadzanych przez interdyscyplinarne zespoły. Nie należy się spodziewać wyników lepszych niż uzyskano w Szwecji. W pierwszym roku po wprowadzeniu tam obligatoryjnych badań instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych (wykonywanych przez specjalnie akredytowanych audytorów) zdyskwalifikowano 43% instalacji wentylacyjnych w budynkach biurowych. Jako podstawowe przyczyny podano: niewłaściwy strumień powietrza wentylacyjnego, brak instrukcji eksploatacyjnej, osadzanie się zanieczyszczeń w urządzeniach i przewodach wentylacyjnych.Fakt, że na jednakowe warunki środowiska w pomieszczeniach ludzie reagują w bardzo różny sposób, przez długi czas był dość trudny do zaakceptowania przez projektantów. Brakowało także metod umożliwiających oszacowanie, jaki odsetek osób oceniałby pozytywnie lub negatywnie zaproponowane warunki. W ciągu ostatnich lat, w dużej mierze dzięki pracom prowadzonym przez prof. R O. Fangera w Laboratorium środowiska Wewnętrznego i Energii w Duńskim Uniwersytecie Technicznym, uczyniono w tej dziedzinie ogromny postęp.
Do oszacowania średniej oceny dużej grupy osób, określających swe ogólne wrażenie cieplne w siedmiostopniowej skali ocen (+3 - gorąco; +2 - ciepło; +1 - dość ciepło; 0 - obojętnie; -1 - dość chłodno; -2 - chłodno; -3 - zimno) służy wskaźnik PMV (Predicted Mean Vote). Jego konkretną wartość można określić, gdy zostaną ocenione - aktywność fizyczna człowieka (wytwarzanie energii metabolicznej), izolacyjność cieplna jego odzieży oraz gdy zostaną zmierzone lub oszacowane następujące parametry środowiska: temperatura powietrza, średnia temperatura promieniowania otaczających przegród, prędkość ruchu powietrza oraz cząsteczkowe ciśnienie pary wodnej. Odsetek osób, które w dużej grupie oceniających odczuwałyby dyskomfort cieplny określa wskaźnik PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied). Jest on jednoznacznie powiązany ze wskaźnikiem PMV. Niezależnie od wskaźników odnoszących się do komfortu cieplnego całego ciała istnieje szereg wymagań dotyczących dyskomfortu lokalnego.
Coraz większa wiedza dotycząca kształtowania środowiska w pomieszczeniach oraz subiektywnych odczuć ich użytkowników pozwoliła na opracowanie raportu CEN, CR 1752: 1998 Ventilation for buildings: Design criteria for the indoor environ-ment. Raport ten ma umożliwić projektantom i inwestorom przyjęcie szczegółowych założeń technicznych dla różnego rodzaju budynków w zależności od przyjętego poziomu wymagań. Pozwala on także na określenie do jakiej klasy wymagań może zostać zaliczony planowany lub istniejący już budynek.
W dokumencie tym określono trzy kategorie środowiska w pomieszczeniach:Badania higieniczne powietrza przeprowadzane w biurach pozwalają zwykle na wykrycie od kilkudziesięciu do kilkuset substancji chemicznych, pochodzących z materiałów budowlanych oraz powstających w wyniku aktywności użytkowników. Podstawowym warunkiem umożliwiającym realizację obiektów, których użytkownicy ocenialiby pozytywnie jakość powietrza, jest ograniczanie emisji zanieczyszczeń w budynku.
Jako główne założenie należy przyjąć, że pomieszczenia nie mogą być nadmiernie zagęszczone. W biurach indywidualnych przyjmuje się zagęszczenie - około 1 osoba na 10 m2, a w biurach typu otwartego - 7 osób na 100 m2. W bezpośrednim otoczeniu drukarek laserowych, kopiarek, faksów, powinny być umieszczane kratki wywiewne, przeznaczone do usuwania zanieczyszczeń (zanim rozprzestrzenią się w pomieszczeniu) wydzielanych przez te urządzenia. Ważne jest również, aby wszystkie materiały budowlane (w tym wykończeniowe) charakteryzowały się minimalną emisją zanieczyszczeń. Przyjmuje się również, że zanieczyszczenia powietrza występujące w pomieszczeniach biurowych (duża liczba zanieczyszczeń w małych stężeniach) wykazują cechy addytywne, to znaczy, że efekty ich działania na organizm ludzki sumują się. W praktyce oznacza to potrzebę uwzględniania rodzajów stosowanych materiałów budowlanych i wyposażenia biura przy określaniu minimalnej wartości strumienia powietrza wentylacyjnego. Coraz większą wagę przywiązuje się także do efektywności systemu wentylacji. Wyporowy system rozdziału powietrza pozwala otrzymać, w bezpośrednim otoczeniu człowieka, jakość powietrza znacznie lepszą niż uzyskiwana dzięki klasycznej wentylacji mieszającej. Rozwiązanie takie jest szczególnie polecane do pomieszczeń o wysokości ponad 3 m, charakteryzujących się niewielkimi zyskami ciepła (<50 W/m2) oraz dużą wartością minimalnego strumienia powietrza wentylacyjnego w odniesieniu do powierzchni podłogi (> 18 m3/hm2). Potrzeba kształtowania środowiska wewnętrznego, przyjaznego dla użytkowników wpływa na to, że rezygnuje się z recyrkulacji powietrza. Stosowane są raczej systemy odzyskiwania energii z usuwanego powietrza. Do najbardziej korzystnych należą systemy całkowicie separujące strumienie powietrza, pomiędzy którymi zachodzi wymiana ciepła.
Obecnie w celu ograniczenia zagrożeń związanych z zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi rezygnuje się z rozpylania wody w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych. Szczególnie w instalacjach, gdzie wykorzystywana jest woda o temperaturze 30-42oC sprzyjającej rozwojowi bakterii Legionella pneumophila. Zmniejszenie liczby osób niezadowolonych z jakości środowiska w pomieszczeniu jest trudne ze względu na zróżnicowanie reakcji ludzkich na takie same czynniki mikroklimatyczne. Dobrym rozwiązaniem tego problemu są systemy oferujące możliwość indywidualnego ustawiania parametrów środowiska wewnętrznego. Pozwalają one zachowywać pełną aktywność zawodową alergikom, astmatykom oraz innym grupom ludzi wrażliwych na bodźce środowiskowe.
Na przykład: osoby wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza preferują niską temperaturę i wilgotność powietrza oraz zwiększony strumień powietrza wentylacyjnego. Takich warunków unikają osoby wrażliwe na zimno (na przykład z powodu małej aktywności, niewłaściwego ubioru, zmęczenia, kłopotów ze zdrowiem) lub na suche powietrze. Część osób źle znoszących hałas lub wykonujących czynności wymagające szczególnej koncentracji przedkłada ciche warunki pracy nad jakość powietrza (ograniczenie wentylacji z uwagi na hałas instalacyjny). Zróżnicowane oczekiwania mogą wynikać także z rozmieszczenia stanowisk pracy (bliskość zimnych lub gorących powierzchni, odległość od nawiewnika).
Obserwuje się, że użytkownicy mogący kształtować środowisko w swoim otoczeniu nie stawiają dodatkowych, nie dających się spełnić wymagań w stosunku do systemów wentylacji i klimatyzacji zarówno pod względem ich jakości oraz możliwości adaptacji do indywidualnych wymagań, jak i szybkości reakcji na pojawiające się zakłócenia.



2. Idea organizacji przepływu powietrza przez pomieszczenie przy wentylacji mieszającej

Wentylacja mieszająca

Zalety wentylacji mieszającej:

  • system wentylacji strumieniowej umożliwia zarówno chłodzenie, jak i ogrzewanie
  • poprawnie zaprojektowany rozdział powietrza jest stabilny i niepodatny na zakłócenia (zmiana charakteru wydzielających się zysków ciepła, uchylenie okna i tym podobne)
  • przestrzenny rozkład temperatury i wilgotności powietrza w pomieszczeniu jest wyrównany
  • system wentylacji mieszającej umożliwia stosowanie szerokiego zakresu rozwiązań konstrukcyjnych nawiewników powietrza.

Wady wentylacji mieszającej:

  • przestrzenny rozkład stężenia zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu jest wyrównany (na przykład nieprzyjemny zapach wydzielające się w określonym miejscu będzie wyczuwalny w całym pomieszczeniu)
  • w przypadku występowania dużych zysków ciepła może powstać wrażenie przeciągu
  • w przypadku umieszczenia nawiewników i wywiewników powietrza w górnej części pomieszczenia, podczas nawiewania powietrza o temperaturze wyższej od temperatury w pomieszczeniach, zachodzi niebezpieczeństwo powstania "krótkiego spięcia" (część powietrza nawiewanego opuszcza pomieszczenia nie przepływając przez strefę przebywania ludzi, nie asymi-lując zanieczyszczeń oraz zysków ciepła).

Wentylacja wyporowa

Zaletami wentylacji wyporowej są:

  • wytworzenie stratyfikacji powietrza w pomieszczeniu, prowadzące do ograniczenia mieszania się zanieczyszczonego powietrza i w konsekwencji do niskiej koncentracji zanieczyszczeń powietrza w strefie pracy
  • niskie prędkości powietrza wpływające na obniżenie hałasu instalacyjnego
  • niska burzliwość przepływu
  • zmniejszenie wymaganej mocy chłodniczej (do zysków ciepła nie wlicza się zysków ciepła generowanych powyżej przyjętej granicy strefy czystej).

Za wady tego systemu należy uznać:

  • istnienie ryzyka "krótkiego spięcia" w przypadku nawiewu powietrza o temperaturze wyższej od temperatury pomieszczenia
  • istnienie niebezpieczeństwa odczucia przeciągu w strefie przylegającej do nawiewnika
  • w przypadku dużych zysków ciepła w pomieszczeniu wytwarzanie dużej różnicy temperatury na wysokościach 1,1 m i 0,1 m, co zwykle oceniane jest negatywnie przez użytkowników pomieszczeń
  • duże wymiary nawiewników oraz konieczność pozostawienia wolnej przestrzeni w bezpośrednim sąsiedztwie nawiewnika
  • zwiększone wymagania mocy systemu ogrzewania.

Wentylacja laminarna (spotyka się także określenia: przepływ tłokowy, wentylacja wyporowa - uwaga kolizja terminologiczna). Ten rodzaj wentylacji stosowany jest jedynie w pomieszczeniach, w których istnieją wysokie wymogi czystości powietrza (technologie czyste w przemyśle, sale operacyjne).
Powietrze przepływa całym przekrojem pomieszczenia (z góry na dół lub poprzecznie) przy czym do uzyskania stabilnego przepływu laminarnego niezbędna jest stała prędkość powietrza, rzędu 0,35-0,40 m/s (1260-1440 m3/h na każdy metr kwadratowy powierzchni prostopadłej do kierunku przepływu). Przepływ powietrza w tym systemie porównywany jest czasami do działania tłoka wypychającego zanieczyszczone powietrze z pomieszczenia.

Recyrkulacja powietrza oraz odzysk ciepła


Przez wiele lat ze względu na ograniczenie kosztów eksploatacyjnych zalecano stosowanie recyrkulacji powietrza. Wydawało się, że jest to najprostszy i najlepszy sposób odzyskiwania energii zawartej w powietrzu usuwanym do atmosfery. Stosowanie kryterium jakości powietrza do oceny różnych sposobów odzyskiwania energii każe uznać recyrkulację powietrza za najgorszy ze stosowanych powszechnie sposobów. Zanieczyszczenia powstałe w pomieszczeniu przez długi czas krążą w instalacji, pogarszając jakość środowiska. Z punktu widzenia jakości powietrza należy przyjąć, że stosowanie recyrkulacji powietrza uzasadnione jest jedynie w przypadkach, gdy powietrze usuwane z pomieszczenia pod względem swojego składu chemicznego oraz przenoszonych zanieczyszczeń charakteryzuje się dużo lepszymi parametrami od powietrza zewnętrznego. Takie zjawiska występują przy klimatyzacji technologicznej wymagającej bardzo dużej czystości powietrza (technologie wymagające wysokich klas czystości powietrza oraz niektóre rozwiązania klimatyzacji sal operacyjnych). Obecnie w miejsce recyrkulacji powietrza stosuje się coraz częściej odzyskiwanie ciepła z powietrza usuwanego za pomocą: wymienników obrotowych, krzyżowych lub przeciwprądowych wymienników płytowych oraz układów dwóch wymienników z czynnikiem pośredniczącym.
 

(spotyka się także określenia: wentylacja przemieszczająca, wentylacja z termicznie uwarunkowanym przepływem powietrza, wentylacja z niskoburzliwym przepływem powietrza).
Koncepcja wentylacji wyporowej opiera się na wytworzeniu w pomieszczeniu dwóch stref różniących się zdecydowanie parametrami powietrza. W dolnej części (wysokość do około 1, 1 m od podłogi przy pracy siedzącej lub 1,8 m przy pracy w pozycji stojącej) tworzona jest "strefa czysta". Nad nią znajduje się "strefa zanieczyszczona" charakteryzująca się podwyższonym stężeniem zanieczyszczeń powietrza.
Taką stratyfikację uzyskuje się doprowadzając w sposób nisko-burzliwy (bezpośrednio do strefy przebywania ludzi) powietrze chłodniejsze od temperatury pomieszczenia. Warstwa powietrza świeżego, znajdującego się tuż nad podłogą, porywana jest przez strumienie konwekcyjne (tworzące się wokół osób oraz przedmiotów o ciepłych powierzchniach) i transportowane nad strefę przebywania ludzi gdzie umieszcza się wywiewniki.
Wykorzystując człowieka jako siłę napędową ruchu powietrza, w jego bezpośrednim otoczeniu uzyskuje się jakość powietrza lepszą niż przeciętna dla pomieszczenia. Poprawne obliczenie ilości powietrza doprowadzonego do pomieszczenia zapewnia, że podgrzane i zanieczyszczone powietrze nie powraca do strefy pracy. Niestety takiemu rozwiązaniu towarzyszy stratyfikacja temperatury powietrza, mogąca stać się przyczyną dyskomfortu. (spotyka się także określenia: wentylacja z przepływem mieszającym, wentylacja strumieniowa, wentylacja z burzliwym przepływem powietrza) - zasada działania wentylacji mieszającej polega na tym, że zanieczyszczenia powietrza (wydzielane w pomieszczeniu) są możliwie szybko i równomiernie w nim rozprowadzane, a następnie usuwane. Powietrze nawiewane jest z dość dużą prędkością, co powoduje jego ruch w całym pomieszczeniu.
System ten zapewnia zbliżone wartości temperatury i wilgotności powietrza w każdym punkcie pomieszczenia. To właśnie możliwość uzyskania akceptowalnych warunków komfortu cieplnego jest główną przyczyną dużej popularności tego rozwiązania.
Powietrze jest nawiewane zwykle z poziomu sufitu lub spod okien. Duża prędkość nawiewu powoduje konieczność bardzo starannego doboru nawiewników pod względem zasięgu i profilu strumienia w stosunku do wymiarów pomieszczenia.

Jerzy Sowa
Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Nasi Partnerzy polecają
Czytaj więcej