Filtracja Powietrza Zewnętrznego w Domu: Systemy i Rozwiązania
- Szczegóły
System wentylacji zapewnia przede wszystkim wymaganą wymianę powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych. Jest to konieczne z kilku powodów: z jednej strony ma to na celu utrzymanie jakości powietrza przez cały czas, a z drugiej zwiększenie komfortu. W końcu jakość powietrza jest również miarą jakości życia.
Znaczenie Wentylacji
Oprócz aspektu zdrowotnego, wentylacja ma jeszcze jedno ważne podłoże. W codziennym życiu wilgoć powstaje w budynku na różne sposoby. Zaostrzone przepisy dotyczące budowy nowych domów i mieszkań sprawiły, że w ostatnich latach budynki mieszkalne poczyniły znaczne postępy w zakresie oszczędności energii i efektywności energetycznej. W szczególności niemiecka ustawa o energii w budynkach (GEG) wymaga, aby powłoka nowo wybudowanego budynku była trwale nieprzepuszczalna dla powietrza. Naturalna wentylacja poprzez nieszczelne szczeliny drzwiowe i okienne, co jest powszechne w istniejących budynkach, nie występuje już w nowych budynkach. Należy jednak zapewnić minimalny współczynnik wymiany powietrza wymagany dla ochrony zdrowia i budynku. Można to łatwo wykazać, sporządzając koncepcję wentylacji zgodnie z normą DIN 1946-6.
Rodzaje Wentylacji
Eksperci rozróżniają przede wszystkim wentylację naturalną i mechaniczną lub kontrolowaną wentylację mechaniczną (CVC). Wentylacja okienna jest jedną z najbardziej znanych i najstarszych form wentylacji naturalnej lub swobodnej. Istnieje również wentylacja szczelinowa, dachowa i szybowa. Proces wentylacji jest możliwy dzięki naturalnym siłom, takim jak różnice ciśnień między powietrzem wewnętrznym i zewnętrznym, ciąg termiczny i, co nie mniej ważne, wiatr.
W tym miejscu pojawia się wentylacja mechaniczna, która działa niezależnie od wpływów zewnętrznych i użytkowników. W kontrolowanej wentylacji mechanicznej dokonuje się ogólnego rozróżnienia między systemami centralnymi i zdecentralizowanymi. W zależności od obszaru zastosowania, oba systemy mają swoje indywidualne zalety. Oba są w stanie odzyskiwać ciepło, a tym samym znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na ciepło wentylacyjne.
Centralna Wentylacja Mechaniczna
Podstawową różnicą między systemami wentylacji jest ich indywidualna konstrukcja. W przypadku centralnej wentylacji mechanicznej pojedyncze urządzenie dostarcza świeże powietrze do pomieszczeń. W tym celu w ścianie lub suficie instalowana jest centralna jednostka wentylacyjna. Wentylacja odbywa się za pośrednictwem podłączonego systemu dystrybucji powietrza, który jest zwykle ukryty w konstrukcji podłogi lub sufitu. W najprostszym projekcie, taki system wentylacji posiada jedynie system wywiewu powietrza, który odprowadza zużyte powietrze na zewnątrz. Alternatywnie, powietrze nawiewane jest do pomieszczeń nawiewnych (pokoje dzienne, pokoje dziecięce lub sypialnie) z jednej strony, a powietrze wywiewane jest pobierane z pomieszczeń wywiewnych (kuchnia, łazienka lub WC) z drugiej strony. Systemy centralne są stosowane głównie w nowych budynkach, ponieważ wymagają większych nakładów na planowanie. Można je jednak stosować także w starszych budynkach. Letni bypass umożliwia umiarkowane ogrzewanie podczas ciepłych letnich nocy, nawet bez otwierania okien. Obejmuje to obejście wymiennika ciepła w zależności od temperatury w pomieszczeniu i temperatury zewnętrznej.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Zdecentralizowana Wentylacja Mechaniczna
W przeciwieństwie do systemu centralnego, cały obszar mieszkalny nie jest zasilany przez jedno urządzenie. Zamiast tego kilka jednostek wentylacyjnych jest wykorzystywanych do dostarczania świeżego powietrza do poszczególnych pomieszczeń. Jednostki są zwykle instalowane bezpośrednio w zewnętrznej ścianie pomieszczeń, które mają być zaopatrywane w powietrze. Nie ma potrzeby instalowania kanałów powietrznych. Dlatego też systemy zdecentralizowane są szczególnie odpowiednie do modernizacji, ponieważ wszystko, czego potrzeba, to wywiercony otwór w ścianie zewnętrznej i zasilanie. Zdecentralizowana wentylacja mechaniczna może być również instalowana w nowych budynkach. Ta opcja jest szczególnie interesująca w przypadku budynków mieszkalnych (tylko niektóre pokoje) lub w mieszkaniach babci. W zależności od konstrukcji rozróżnia się tryb pracy ciągłej i push-pull. System wentylacji z trybem push-pull działa naprzemiennie w trybie wywiewu lub nawiewu powietrza. Do instalacji takiego systemu wymagane są dwa urządzenia z dwoma otworami ściennymi. Obie jednostki komunikują się za pośrednictwem wspólnego sterownika. W systemach pracujących w trybie ciągłym oba strumienie powietrza przepływają przez jedną jednostkę bez przerw.
Rekuperacja i Odzysk Ciepła
Odzysk ciepła jest szczególną cechą kontrolowanej wentylacji mechanicznej. Niezależnie od tego, czy jest to system centralny, czy zdecentralizowany, wbudowany wymiennik ciepła pobiera ciepło z już ogrzanego powietrza wywiewanego i przekazuje je do zwykle chłodniejszego powietrza zewnętrznego napływającego z zewnątrz. Sercem systemu wentylacji z odzyskiem ciepła jest wymiennik ciepła. W centralach wentylacyjnych Viessmann stosowane są krzyżowo-przeciwprądowe wymienniki ciepła. Są one skonstruowane w taki sposób, że powietrze wywiewane i nawiewane - oddzielone od siebie kilkoma warstwami polimeru - przepływają obok siebie. Nie dochodzi do mieszania się dwóch strumieni powietrza, a przekazywane jest jedynie ciepło. Entalpiczny wymiennik ciepła to krzyżowo-przeciwprądowy wymiennik ciepła, który oprócz ciepła może odzyskiwać wilgoć z powietrza wywiewanego. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu półprzepuszczalnej membrany. Membrana przepuszcza tylko wilgoć i ciepło, podczas gdy zapachy i zanieczyszczenia są zatrzymywane.
Wymiana Powietrza i Wilgotność
Aby zapewnić stale wysoką jakość powietrza, powietrze we wszystkich pomieszczeniach musi być wymieniane co dwie do trzech godzin. Jak już wspomniano, szczelne przegrody zewnętrzne nowych i modernizowanych budynków uniemożliwiają naturalną wymianę powietrza. Wymagana szybkość wymiany powietrza nie może być zagwarantowana przez wentylację okienną, zwłaszcza gdy użytkownicy są nieobecni. Klasyczna wentylacja okienna jest uważana za nieefektywną, zwłaszcza jeśli jest stosowana nieprawidłowo. Wiele osób ma tendencję do pozostawiania uchylonych okien w przekonaniu, że w ten sposób ciepło nie będzie uciekać z pomieszczenia. Jest jednak zupełnie odwrotnie. Ciepłe powietrze wewnętrzne ucieka przez okno bez kontroli. Skutkuje to wyższymi kosztami ogrzewania.
Niedoceniane ryzyko nieprawidłowej wentylacji pomieszczeń mieszkalnych wiąże się z niewystarczającym usuwaniem wilgoci. W ciągu dnia do powietrza w pomieszczeniach uwalnianych jest kilka litrów wody w postaci pary wodnej. W 4-osobowym gospodarstwie domowym podczas gotowania, brania prysznica, suszenia prania lub podlewania kwiatów powstaje do 15 litrów wody dziennie. Zwiększa to wilgotność względną. Jeśli wilgoć ta nie zostanie usunięta, może skraplać się na powierzchniach ścian, prowadząc do powstawania pleśni, a w najgorszym przypadku do uszkodzenia konstrukcji budynku.
Filtry w Systemach Wentylacyjnych
Inne zalety wentylacji obejmują fakt, że filtry są wbudowane w systemy wentylacyjne. Z jednej strony chronią one system przed zanieczyszczeniem, a z drugiej filtrują cząsteczki z powietrza zewnętrznego, chroniąc w ten sposób mieszkańców. System wentylacji doprowadza świeże powietrze zewnętrzne do obszarów nawiewu i jednocześnie usuwa zużyte powietrze z obszarów wywiewu. Kolejna zaleta kontrolowanej wentylacji mechanicznej jest szczególnie widoczna w pobliżu ruchliwej drogi, gdzie występuje duży hałas i zanieczyszczenie powietrza. Jeśli okna pozostają zamknięte, poziom hałasu spada. Aby zapewnić naturalną wentylację, okna muszą pozostać otwarte. Ale nawet jeśli są one tylko uchylone, istnieje znacznie wyższe ryzyko włamania. Mechaniczny system wentylacji znacznie zmniejsza to ryzyko. Okna mogą pozostać zamknięte.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Wentylacja a Przepisy Budowlane
Ustawa o energii w budynkach nie zabrania naturalnej wentylacji, takiej jak wentylacja okienna. W praktyce jednak zastosowanie systemów wentylacyjnych pokazuje, że ręczna wentylacja nie jest już konieczna. W zależności od tego, gdzie zainstalowana jest jednostka wentylacyjna i gdzie umieszczone są nawiewniki powietrza, systemy wentylacyjne mogą generować hałas. Hałas jest jednak znacznie redukowany poprzez odpowiednie planowanie i regulację wentylacji mechanicznej. Zapewniają to również zintegrowane komponenty zoptymalizowane pod kątem przepływu i dźwięku. Dostępne są również tłumiki, które można zainstalować w poszczególnych kanałach powietrznych. Centralny system wentylacji mechanicznej jest zwykle nieco cichszy niż system zdecentralizowany.
Ponieważ powietrze zewnętrzne nie jest wolne od kurzu i zanieczyszczeń, wszystkie systemy wentylacyjne Viessmann mają wbudowane filtry powietrza zewnętrznego. W zależności od obszaru zastosowania stosowane są filtry różnych klas. Z reguły są to filtry zgrubne lub dokładne. Te ostatnie nazywane są również filtrami pyłkowymi. Aby chronić system dystrybucji powietrza po stronie wywiewu, filtry powietrza wywiewanego są umieszczane w otworach wentylacyjnych w łazienkach, kuchniach i toaletach. Niezawodnie zapobiegają one przedostawaniu się zanieczyszczeń do urządzenia wentylacyjnego i systemu dystrybucji powietrza. Urządzenia wentylacyjne są wyposażone we wskaźnik wymiany filtra, który informuje o konieczności jego wymiany. W energooszczędnym domu świeże powietrze prawie nigdy nie dostaje się do środka w sposób pasywny. Systemy wentylacyjne są zaprojektowane tak, aby stale dostarczać do budynku tylko tyle powietrza, ile jest to konieczne. Dlatego system wentylacji powinien działać 24 godziny na dobę.
Filtry Powietrza - Kluczowy Element Systemu
Proces filtracji powietrza wentylacyjnego to usuwanie cząstek z gazu prowadzące do zatrzymania cząstek w filtrze lub na jego powierzchni przebiegające jako zjawisko fizyczne oparte na mechanizmach filtracyjnych. Filtry różnią się między sobą średnicą włókna, średnicą cząstek, prędkością przepływu i rozkładu cząstek przed włóknem. Poza tym filtry powietrza powinny osiągać wymaganą skuteczność zatrzymywania zanieczyszczeń przy możliwie najniższym oporze przepływu powietrza.
Szczególnym rodzajem instalacji wykorzystującej filtry są rekuperatory. Często powstaje problem z częstotliwością wymiany oraz sposobem jak to zrobić. Najczęściej pojawiają się sztywne ramy czasowe kiedy należy przeprowadzić takie prace, a jedyną słuszną metodą jest wymiana filtra kiedy jest on zabrudzony. Zależy to od stopnia zanieczyszczeń w otoczeniu. Sprawdza się to poprzez wyjęcie filtra i wizualnej ocenie na podstawie koloru - szare, czarne filtry kwalifikują się do wymiany. Dla prawidłowej pracy systemu wentylacyjnego koniecznie należy zachować czystość filtrów.
Nowoczesne technologie filtrowania powietrza w rekuperacji - jak działają i dla kogo są wskazane? Czystość powietrza budzi coraz większe obawy. Obecny na zewnątrz smog i szkodliwe pyły mogą przedostawać się również do wnętrza domu za pośrednictwem systemu wentylacji. Jak temu zapobiec? Rozwiązanie to filtrowanie powietrza dzięki zastosowaniu nowoczesnych rozwiązań w systemach rekuperacyjnych.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
Rodzaje Filtrów do Rekuperacji
Sposób działania filtra zależy od zastosowanej technologii, surowców, z których został wykonany, a także jego umiejscowienia w systemie. System oczyszczania powietrza w domu w postaci rekuperacji może usuwać z powietrza cząsteczki różnej wielkości. Czułość, czyli klasa filtra będzie determinować, z jakimi zanieczyszczeniami i pyłami może sobie poradzić.
- średniej skuteczności (M5-M6) - radzą sobie z drobniejszymi cząstkami, np.
- dokładne (F7-F8-F9) - usuwają nawet bardzo drobne cząstki, m.in.
Kiedy Warto Zdecydować się na Rekuperację z Filtracją Powietrza?
W jakich przypadkach wentylacja z rekuperatorem powinna być wyposażona w filtr? To idealne rozwiązanie m.in. dla alergików oraz osób mieszkających na terenach o wysokim wskaźniku zanieczyszczenia powietrza. Warto też pamiętać, że filtry chronią również rekuperator, wpływając na bezawaryjną pracę - dlatego są dobrym pomysłem w każdej sytuacji. Istotny jest za to dobór odpowiedniej technologii filtracji. Osoby, które chcą cieszyć się maksymalną ochroną, mogą zdecydować się na nowoczesny filtr węglowy lub filtr klasy F7. Dzięki nim powietrze wtłaczane do pomieszczenia będzie nie tylko świeże, ale i czyste - bez alergenów, szkodliwych pyłów oraz innych zanieczyszczeń.
Zanieczyszczenia i Ich Wpływ
Zanieczyszczenie instalacji warstwą pyłu pogarsza warunki higieniczne przyczyniając się do rozwoju mikroorganizmów i wtórnego zanieczyszczania powietrza dostarczanego do pomieszczeń. Pył osadzając się na powierzchniach wymiennika ciepła stanowi izolację termiczną ograniczającą sprawność odzysku ciepła. Na skutek zanieczyszczenia wymiennika ciepła następuje zwiększenie oporu przepływu na skutek zmniejszenia przekroju kanalików rdzenia wymiennika. Pył zawarty w powietrzu wpływa negatywnie na zdrowie oraz przyczynia się do brudzenia przedmiotów znajdujących się w pomieszczeniach.
W dużych miastach, w każdym m3 powietrza znajduje się średnio 1 mln cząstek. Poprzez prawidłowo działającą wentylację, do domu o powierzchni 150 m2 przepłynie w ciągu roku około 820 000 m3 świeżego powietrza. W przypadku braku filtracji wraz z tym powietrzem trafią zanieczyszczenia pyłowe o masie 80-100g. W skład pyłu atmosferycznego wchodzą cząstki o wymiarach od 0.01 do 500 μm. Cząstki o wymiarach > 30 μm opadają szybko pod wpływem grawitacji. Cząstki większe opadają z prędkością mniejszą niż 2-5 mm/s dzięki czemu pozostają długo zawieszone w powietrzu. Prędkość opadania cząstek mniejszych niż 1 μm jest mniejsza niż 0.006 mm/s. Cząstki te praktycznie nie opadają swobodnie a ich ruchy są podobne do ruchu Browna.
Wpływ Filtrów na Skuteczność Filtracji
Każdy filtr musi posiadać uszczelnienie zapewniające przepływ całego strumienia powietrza przez materiał filtrujący. W przeciwnym wypadku niższy opór przepływu przez nieszczelność spowoduje przepływ części niefiltrowanego powietrza nieszczelnościami wokół ramki filtra. Ten nieodfiltrowany strumień powietrza miesza się za filtrem z powietrzem oczyszczonym rozprowadzając w nim ponownie zanieczyszczenia. Nieszczelność mocowania filtra może znacznie obniżyć skuteczność filtracji. Klasa filtra określa jego skuteczność. Od klasy zastosowanego filtra zależą czystość i higiena instalacji wentylacyjnej oraz jakość powietrza w budynku. Filtry o niskich klasach filtracji przepuszczają większą ilość cząstek pyłu, który zanieczyszcza kanały wentylacyjne, wymienniki ciepła oraz pogarsza jakość powietrza w budynku.
Wraz ze wzrostem klasy filtracji rośnie opór aerodynamiczny filtra, co przyczynia się do wzrostu kosztów energii koniecznej do przetłoczenia powietrza oraz kosztów wymiany filtrów. Dlatego należy stosować filtry dopasowane do warunków w jakich działa instalacja tak, aby zapewnić czystość urządzeń oraz wymaganą jakość powietrza w pomieszczeniach. Dla skutecznej ochrony urządzeń wentylacyjnych zaleca się stosowanie filtrów klasy ePM10 60% (M5). Pojemność pyłowa filtra to masa pyłu zatrzymanego przez filtr, przy której opór przepływu przez filtr osiąga wartość końcową i filtr należy wymienić. Od pojemności pyłowej zależy czas użytkowania filtra. Ze względów higienicznych maksymalny czas użytkowania filtra nie powinien jednak być dłuższy niż 1 rok dla filtra pierwszego stopnia i 2 lata dla filtra 2 stopnia.
Rekuperacja - Komponenty Systemu
Kompleksowy system wentylacji mechanicznej z rekuperacją składa się z kilku kluczowych elementów, które współpracując ze sobą, zapewniają efektywną wymianę powietrza przy jednoczesnym odzysku ciepła. Prawidłowy dobór i instalacja każdego z komponentów ma decydujący wpływ na wydajność całego systemu, jego cichą pracę oraz trwałość. Sercem każdego systemu rekuperacji jest centrala wentylacyjna, często nazywana po prostu rekuperatorem. To w niej zachodzi proces wymiany ciepła między powietrzem wywiewanym a nawiewanym. Nowoczesne centrale wyposażone są w energooszczędne wentylatory EC, które zapewniają płynną regulację wydajności przy niskim zużyciu energii elektrycznej. Wydajność centrali wentylacyjnej musi być precyzyjnie dobrana do kubatury budynku oraz liczby mieszkańców, aby zapewnić odpowiednią wymianę powietrza.
System dystrybucji powietrza składa się z sieci kanałów, które transportują świeże powietrze do pomieszczeń mieszkalnych (sypialnie, salon, gabinet) oraz odprowadzają zużyte powietrze z pomieszczeń “brudnych” (kuchnia, łazienki, toalety, garderoba). Na rynku dostępne są różne rodzaje kanałów wentylacyjnych, m.in. sztywne okrągłe, sztywne prostokątne oraz elastyczne. Coraz większą popularnością cieszą się systemy kanałów płaskich, które można ukryć w warstwie izolacji podłogowej lub w zabudowie sufitu podwieszanego. Takie rozwiązanie jest szczególnie korzystne w przypadku modernizacji istniejących budynków.
Filtry stanowią nieodłączny element systemu wentylacji z rekuperacją, chroniąc zarówno mieszkańców przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi, jak i sam wymiennik ciepła przed zabrudzeniem. Standardowo centrale wentylacyjne wyposażone są w filtry klasy G4 (zgrubne) lub M5 (dokładne), które zatrzymują większość pyłów, kurzu i pyłków roślin. Dla osób cierpiących na alergie zaleca się stosowanie filtrów o wyższej klasie filtracji, np. Regularna wymiana filtrów jest kluczowa dla utrzymania efektywności systemu. W zależności od stopnia zanieczyszczenia powietrza zewnętrznego, filtry powinny być wymieniane co 3-6 miesięcy.
Nowoczesne systemy wentylacji z rekuperacją wyposażone są w zaawansowane układy sterowania, które umożliwiają precyzyjne dostosowanie parametrów pracy do aktualnych potrzeb. Podstawowe sterowniki pozwalają na regulację wydajności wentylacji oraz programowanie harmonogramów pracy. Bardziej zaawansowane systemy oferują integrację z czujnikami CO₂, wilgotności czy jakości powietrza, które automatycznie dostosowują intensywność wentylacji do rzeczywistych potrzeb.
Rodzaje wymienników ciepła stosowanych w rekuperatorach:
Najczęściej spotykane to wymienniki krzyżowe, przeciwprądowe oraz obrotowe. Każdy z nich charakteryzuje się odmiennymi właściwościami i parametrami pracy, które wpływają na ich przydatność w konkretnych warunkach.
- Wymienniki krzyżowe (płytowe) to najprostszy i najczęściej stosowany typ wymienników w systemach rekuperacji.
- Wymienniki przeciwprądowe stanowią udoskonaloną wersję wymienników krzyżowych. W ich przypadku strumienie powietrza płyną równolegle do siebie, ale w przeciwnych kierunkach, co znacząco zwiększa powierzchnię wymiany ciepła i efektywność procesu.
- Wymienniki obrotowe (entalpiczne) mają zupełnie inną konstrukcję niż wymienniki płytowe. Składają się z wirnika wykonanego z materiału o dużej pojemności cieplnej (najczęściej aluminium), który obraca się między strumieniami powietrza nawiewanego i wywiewanego.
Filtracja powietrza a smog
Najbardziej zaawansowanym sposobem ochrony domu przed smogiem jest skuteczna filtracja powietrza zewnętrznego zanim przedostanie się do pomieszczeń, czyli przy pomocy wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła. Istotne jest w jaki układ filtracyjny jest wyposażona nasza instalacja. Do budowy central rekuperacyjnych z reguły wykorzystuje się filtry wstępne, zgrubne, tj. o średniej skuteczności filtracji, które nie wychwytują tak małych cząstek jak pył zawieszony (PM - particulate matter). Pamiętajmy, że w rekuperatorze mamy zestaw dwóch filtrów i niezbędna jest ich regularna wymiana.
Tabela 1. Klasy filtrów i ich zastosowanie (na podstawie Eurovent Guide Book)
| Klasa filtra (wg EN 779:2012) | Charakterystyka | Zastosowanie |
|---|---|---|
| G4 | Zatrzymuje grube cząstki pyłu, owady, liście | Wstępna filtracja powietrza, ochrona central wentylacyjnych |
| M5 | Zatrzymuje średnie cząstki pyłu, pyłki roślin | Filtracja powietrza w budynkach biurowych, szkołach |
| F7 | Zatrzymuje drobne cząstki pyłu, bakterie, zarodniki pleśni | Filtracja powietrza w szpitalach, laboratoriach, domach alergików |
| F9 | Zatrzymuje bardzo drobne cząstki pyłu, wirusy | Filtracja powietrza w pomieszczeniach o wysokich wymaganiach higienicznych |
Filtry Elektrostatyczne
Filtry elektrostatyczne wykorzystują zjawisko wyładowań elektrycznych do oczyszczania powietrza. Właśnie ze względu na tę odmienną zasadę działania, w porównaniu do tradycyjnych filtrów tkaninowych generują minimalne opory rzędu kilku paskali. Dodatkowo, filtr elektrostatyczny jest wielorazowego użytku, tzn. nie musimy go wymieniać co kilka miesięcy na nowy, wystarczy że umyjemy go wodą z detergentem.
tags: #filtracja #powietrza #zewnętrznego #w #domu #systemy
