Uzdatnianie Powietrza, Wentylacja i Klimatyzacja: Klucz do Zdrowego Klimatu Wewnętrznego
- Szczegóły
Stworzenie właściwych warunków klimatu wewnętrznego w zamkniętych pomieszczeniach, w których przebywa się codziennie przez wiele godzin, to zadanie dla projektantów instalacji grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Zapewnienie komfortu cieplno-wilgotnościowego i wymaganej jakości oraz czystości powietrza wewnętrznego jest zagadnieniem rozwiązywanym w dziedzinie techniki wentylacyjnej i klimatyzacyjnej.
Podstawowe Definicje
Przystępując do omawiania tej kwestii można przypomnieć podstawowe definicje związane z rozróżnieniem wentylacji i klimatyzacji oraz przygotowaniem powietrza na potrzeby wentylacji i klimatyzacji.
- Wentylacja pomieszczenia: to wymiana powietrza w pomieszczeniu lub w jego części, mająca na celu usunięcie powietrza zużytego i zanieczyszczonego i wprowadzanie powietrza zewnętrznego. Wentylacja nie dotyczy zmiany parametrów cieplno-wilgotnościowych powietrza.
- Klimatyzacja pomieszczenia: to wymiana powietrza na świeże wraz z kształtowaniem jego parametrów, czyli z zapewnieniem mu w pomieszczeniu, za pomocą działań technicznych, określonych właściwości (czystości, temperatury i wilgotności względnej) przez uzdatnianie i rozdział powietrza odpowiednio do przeznaczenia i sposobu wykorzystania pomieszczenia w każdych warunkach klimatycznych danej miejscowości.
Klimatyzację można podzielić na dwa rodzaje, zależnie od celu jej stosowania - klimatyzację komfortową (przygotowanie powietrza ze względu na warunki higieniczne i spełnienie warunków dobrego samopoczucia użytkowników klimatyzowanych pomieszczeń) i klimatyzację technologiczną (dla której celem nadrzędnym jest spełnienie wymagań określonych w zależności od technologii produkcji).
Uzdatnianie powietrza to procesy realizowane z użyciem środków technicznych, mające na celu zmianę jednej lub kilku wielkości charakteryzujących stan i jakość powietrza. Powietrzem uzdatnionym nazywa się powietrze poddane jednemu lub kilku procesom uzdatniania.
Procesy Uzdatniania Powietrza
Podstawowymi procesami przygotowania powietrza, w trakcie których zmianie ulegają jego parametry termodynamiczne, w zależności od aktualnych potrzeb klimatyzowanych pomieszczeń są: ogrzewanie, chłodzenie, nawilżanie, osuszanie.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Inne realizowane procesy w centralach klimatyzacyjnych, w trakcie których ulegają także zmianie właściwości cieplno-wilgotnościowe przygotowanego powietrza to:
- Mieszanie dwóch strumieni powietrza.
- Odzyskiwanie energii cieplnej lub chłodniczej i/oraz wilgoci ze strumienia powietrza usuwanego z pomieszczenia (czyli tzw. odzysk ciepła) w celu zmniejszenia zapotrzebowania na ciepło, chłód lub wilgoć przez instalację.
Do rozpatrywanych w klimatyzacji przemian stanu powietrza należą procesy przebiegające bez lub ze zmianą masy czynnika:
- Przemiany izobaryczne, czyli bez zmiany masy czynnika: ogrzewanie i chłodzenie bez zmiany zawartości wilgoci oraz mieszanie strumieni powietrza wilgotnego.
- Przemiany nieizobaryczne, czyli ze zmianą masy wilgotnego powietrza, ale bez zmiany masy zawartego w nim suchego powietrza: chłodzenie, nawilżanie powietrza.
Procesem, który także kształtuje stan powietrza, ale przy niezmienionych jego parametrach termodynamicznych, jest oczyszczanie powietrza (filtracja). W trakcie filtracji zmniejsza się stężenia zanieczyszczeń znajdujących się w przepływającym powietrzu wentylacyjnym.
Nie zawsze konieczne jest realizowanie wszystkich przemian powietrza. Czasem, np. w zimie, dla pomieszczeń, w których nie jest wymagane regulowanie wartości wilgotności względnej powietrza, wystarczy filtracja i ogrzewanie powietrza. Ale w przypadku konieczności utrzymania na wymaganym poziomie temperatury i wilgotności względnej powietrza przez cały rok, konieczna będzie realizacja kilku następujących po sobie, w określonej kolejności, przemian stanu powietrza.
Wentylacja: Naturalna i Mechaniczna
Odpowiednia wentylacja jest niezbędna w każdym domu. Dzięki niej „zużyte” powietrze, które zawiera m.in. dwutlenek węgla, kurz, pył oraz szkodliwe substancje wydzielane przez niektóre tworzywa sztuczne, jest usuwane na zewnątrz. Aby wentylacja naturalna prawidłowo działała, konieczne jest zapewnienie dopływu odpowiedniej ilości świeżego powietrza spoza budynku. Warto również pomyśleć o oczyszczaniu powietrza w domu.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Najpopularniejszą formą wentylacji jest naturalna wymiana powietrza. Jest to efekt działania wiatru, zmiany ciśnień, nierówności powierzchni, różnicy temperatur i innych czynników fizycznych.
- Powietrze może przenikać przez szpary i nieszczelności, np. w ścianach budynków, drzwiach, przegrodach.
- Wymiana powietrza może zostać dokonana za pomocą przewietrzenia budynku, czyli rozszczelnienia okien, otwarcia drzwi, wytworzenia przeciągu.
- Wentylacja może bazować także na prawach grawitacji.
Inną grupą wymiany powietrza jest ta, która wymaga czynnika zewnętrznego, który niejako uruchomi cały proces wentylacyjny. W tym kontekście można mówić o urządzeniach, które będą w stanie, np. za pomocą energii elektrycznej, wytwarzać odpowiednio silny ruch powietrza. Wentylacja przemysłowa o wymuszonym ruchu powietrza dzieli się na nawiewną oraz wywiewną. Ta pierwsza dotyczy doprowadzania świeżego powietrza z zewnątrz, do wewnątrz budynku. Wywiewna - polega na usunięciu zużytego powietrza poprzez wypychanie go za pomocą wentylatora czy wiatraków. Ten rodzaj wentylacji może być udoskonalany za pomocą technik i narzędzi, służących do uzdatniania powietrza. Najpopularniejszym rozwiązaniem w warunkach przemysłowych jest instalowanie nagrzewnic oraz filtrów.
Wentylacja Mechaniczna Nawiewno-Wywiewna
Zamontowanie w domu wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej daje nam możliwość kontrolowania wymiany powietrza. Jeśli zdecydujemy się na to rozwiązanie, to rezygnujemy wtedy z nawiewników okiennych lub ściennych, a uszczelnienie budynku ma zapobiegać niekontrolowanemu napływowi powietrza zewnętrznego, które mogłoby zakłócać pracę systemu mechanicznego. Dodatkowo rezygnacja z nawiewników okiennych od strony ewentualnego źródła hałasu może wyraźnie poprawić akustykę. W pomieszczeniach będzie ciszej, ponieważ nawiewniki charakteryzują się znacznie gorszą izolacją akustyczną niż reszta okna. Za to należy przewidzieć miejsce na centralę oraz kanały rozprowadzające powietrze. W nowych budynkach należy zaplanować system kanałów wentylacyjnych na wczesnym etapie projektowania, aby można je było ukryć w podłogach lub sufitach.
Powietrze z zewnątrz, przez specjalną kratkę umieszczoną w ścianie budynku, zwaną czerpią, trafia do centrali wentylacyjnej. Wszystko dzięki specjalnym wentylatorom zamontowanym w urządzeniu, które wymuszają ruch powietrza do środka domu bez względu na panujące warunki zewnątrz. Do centrali wentylacyjnej nawiewno-wywiewnej skierowane jest również „zużyte” powietrze z pomieszczeń, zanim zostanie usunięte na zewnątrz budynku (strumienie powietrza nie mieszają się ze sobą). W centrali znajdują się dwa filtry - jeden na drodze powietrza nawiewanego z zewnątrz do centrali, a drugi na drodze powietrza usuwanego. Ich rolą jest zapobieganie zabrudzeniu wymiennika ciepła i wentylatorów, a także oczyszczanie powietrza. Gdy powietrze trafi do centrali, zostaje oczyszczone z niemal wszystkich pyłków i drobinek, które się w nim znajdują. Przed zakupem centrali warto sprawdzić, jakiej klasy filtry można w niej stosować oraz jak często należy je wymieniać. Gdy budynek położony jest w rejonie, gdzie powietrze jest mocno zanieczyszczone wymiana filtrów może być konieczna nawet 3-4 razy w roku, aby urządzenie do oczyszczania powietrza działało prawidłowo.
Oczyszczanie Powietrza: Filtry i Technologie
Osobnym zagadnieniem jest eliminacja rozmaitych zanieczyszczeń zawartych w powietrzu. Zanieczyszczenia te powodują coraz bardziej powszechne różnorodne alergie, dlatego też oczyszczanie powietrza w pomieszczeniach mieszkalnych stało się zadaniem aktualnym i ważnym dla współczesnego człowieka. Oprócz tradycyjnej wentylacji, która niejednokrotnie nie jest wystarczająca, do oczyszczania powietrza stosuje się urządzenia zwane oczyszczaczami.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
We współcześnie stosowanych oczyszczaczach powietrza na układ filtracyjny składa się zwykle filtr główny, na którym zatrzymywane jest ponad 99% zanieczyszczeń zawartych w powietrzu oraz filtry wspomagające.
W handlu znajdują się rozmaite urządzenia do oczyszczania powietrza. Wyposażone są zwykle w regulator intensywności pracy, sygnalizator informujący o konieczności wymiany filtrów i wskaźniki poziomu zanieczyszczenia powietrza. Każdy oczyszczacz powietrza winien być dobrze dopasowany do pomieszczenia, w którym będzie pracował. Wydajność oczyszczacza określa wskaźnik emisji czystego powietrza mierzony w m³/h.
Rodzaje filtrów:
- Filtry warstwowe należą do grupy filtrów zaporowych.
- Filtry elektrostatyczne: cząsteczki zanieczyszczeń zawarte w przepływającym powietrzu zostają najpierw dodatnio naładowane, a następnie przyciągnięte przez płytki filtru naładowane ujemnie i na nich osadzone. Filtry elektrostatyczne są ciche i skutecznie zatrzymują opary rozmaitych związków chemicznych i większość zanieczyszczeń zawartych w powietrzu.
- Filtry z węgla aktywowanego maja własności absorbujące zanieczyszczenia gazowe wywołane dwutlenkiem azotu, dwutlenkiem siarki i wieloma lotnymi związkami organicznymi. Węgiel aktywny umieszczony w filtrze reaguje z cząsteczkami zanieczyszczeń, które osadzają się na jego powierzchni.
- Filtry wodne pełnią jednocześnie funkcję nawilżaczy powietrza. Zasada działania filtra wodnego jest niezwykle prosta.
Syndrom Chorych Budynków i Znaczenie Wentylacji
Przebywanie w pomieszczeniu niewywietrzonym, w którym jakość powietrza jest zła, może mieć negatywny wpływ na zdrowie pracowników. W szczególności narażone są drogi oddechowe - brak odpowiedniej wentylacji i klimatyzacji powoduje duszności, zawroty głowy, mdłości oraz inne nieprzyjemne dolegliwości. Zespół symptomów odczuwanych przez osoby przebywające w budynkach z nieprawidłową wymianą powietrza określany jest jako syndrom chorych budynków (ang. sick building syndrome).
W budynkach o dużej szczelności pomieszczeń obserwuje się zjawisko skraplania pary wodnej na wewnętrznych powierzchniach szyb, butwienie stolarki, odpadanie tapet i rozwój pleśni i grzybów na ścianach. Zbyt duża szczelność pomieszczeń występuje zwłaszcza w budynkach z nową, szczelną stolarką budowlaną, ocieplonych od zewnątrz współczesnymi materiałami izolacyjnymi.
Szczególną uwagę należy zwrócić na stan przewodów wentylacyjnych, likwidując ewentualne niedrożności i nieszczelności. Podstawą skuteczności działania wentylacji grawitacyjnej jest wyprowadzenie zakończenia przewodów wentylacyjnych dostatecznie wysoko ponad dach, co sprzyja wytworzeniu dodatkowego podciśnienia w przewodach.
Klimatyzacja: Więcej Niż Wentylacja
Klimatyzacja jest szczególną formą wentylacji, gdyż oprócz wymiany powietrza w pomieszczeniu, obejmuje także szereg innych procesów. Można zatem stwierdzić, iż klimatyzacja nie jest pojedynczym procesem, lecz całym zespołem działań, mającym na celu wytworzenie oraz utrzymanie pożądanego „klimatu” wewnątrz pomieszczenia. Klimat, który będzie wytworzony z pomocą profesjonalnego klimatyzowania wnętrz, będzie oznaczać się pożądanymi właściwościami wilgotności, ciepła, a nawet pędu powietrza.
Klimatyzacja przemysłowa pozwala wytworzyć odpowiednie, dedykowane warunki do pracy, które nie byłyby możliwe do osiągnięcia za pomocą tradycyjnego wentylowania pomieszczeń. Klimatyzację możemy podzielić na tę przeznaczoną do celów rekreacyjnych, jak i tę wykorzystywaną w przemyśle.
Z technicznego punktu widzenia klimatyzacja jest rozbudowaną formą wentylacji. Stanowi ona formę wentylacji mechanicznej, przeprowadzaną za pomocą nawiewów. Wiele procesów technologicznych, przeprowadzanych w różnych dziedzinach przemysłu, wymaga osiągnięcia perfekcyjnych właściwości powietrza. Nieprawidłowa wartość temperatury czy zbyt duża wilgotność powietrza może wpływać negatywnie na pracę fabryki czy huty. W innych przypadkach wymagane jest osiągnięcie konkretnej charakterystyki powietrza, kładąc nacisk na uzyskanie maksymalnej jego czystości.
Proces klimatyzowania pomieszczeń kładzie główny nacisk nie na prostą wymianę powietrza, lecz na modyfikowanie jego właściwości. Klimatyzacja może być także wykorzystywana do celów rekreacyjnych, maksymalizujących komfort użytkownika.
Tabela Porównawcza Wentylacji i Klimatyzacji
| Cecha | Wentylacja | Klimatyzacja |
|---|---|---|
| Główny cel | Wymiana powietrza | Wymiana i modyfikacja powietrza |
| Parametry | Brak kontroli parametrów | Kontrola temperatury, wilgotności, czystości |
| Zastosowanie | Domy, biura, przemysł | Przemysł, komfort, rekreacja |
| Procesy | Wymiana powietrza | Ogrzewanie, chłodzenie, nawilżanie, osuszanie, filtracja |
Nowoczesne systemy klimatyzacji nie tylko służą do chłodzenia (i dogrzewania) pomieszczeń, ale również skutecznie usuwają zanieczyszczenia powietrza. Klimatyzatory posiadają funkcję aktywnej jonizacji powietrza. Oznacza to, że podczas pracy „produkują” jony ujemne, które mają za zadanie neutralizowanie jonów dodatnich w powietrzu, a tym samym jego oczyszczenie. To pomaga oczyścić i odświeżyć powietrze, eliminując przy tym nieprzyjemne zapachy, bakterie i zarodniki grzybów.
tags: #uzdatnianie #powietrza #wentylacja #klimatyzacja
