Najstarszym i wciąż najbardziej popularnym rodzajem wentylacji budynków mieszkalnych, stosowanym od lat, jest wentylacja naturalna. Wentylacja naturalna, zwana też grawitacyjną, wykorzystuje przede wszystkim zjawisko zwane efektem kominowym, a więc powstawanie ciągu powietrza w kanale wentylacyjnym na skutek różnicy gęstości powietrza zewnętrznego i wewnętrznego.

Różnica gęstości spowodowana jest różnicą temperatury na zewnątrz i wewnątrz domu. Ruch powietrza powstaje również na skutek różnicy ciśnienia wywołanej działaniem wiatru na budynek.

Na pogorszenie jakości powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach mieszkalnych lub w miejscu pracy mają wpływ poniższe czynniki:

• emisja zanieczyszczeń;
• emisja pary wodnej;
• obciążenie cieplne.

Aby poradzić sobie z tymi obciążeniami (zanieczyszczeniami) należy wdrożyć kolejno poniższe środki:

• eliminować emisję;
• zmniejszyć emisję;
• izolować źródło;
• odprowadzać obciążenie możliwie blisko źródła.

Ponadto należy tak organizować przepływ powietrza, aby uniknąć przedostawaniu się zanieczyszczeń do pomieszczeń, w których one nie występują.

Emisja zanieczyszczeń
Zanieczyszczenia gazowe
Przyczyną emisji zanieczyszczeń mogą przykładowo być:

• obecność ludzi – użytkowników (emisja CO₂ oraz zanieczyszczeń zapachowych);
• emisja materiałów budowlanych ew. elementów wyposażenia wnętrz (np. VOC);
• zanieczyszczone powietrze zewnętrzne ew. przepływ powietrza z zanieczyszczonych pomieszczeń ew. źle serwisowana i czyszczona centrala wentylacyjna;
• pleśń powstała w wilgotnych miejscach.

W przypadku gdy użytkownicy są głównym źródłem zanieczyszczeń w pomieszczeniu, wówczas stężenie CO₂ jest dobrym indykatorem zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniu i oceny jakości powietrza. Tabela 1. przedstawia wartości stężenia CO₂ oraz środki zaradcze ew. działania zapobiegawcze dla poprawienia jakości powietrza.

Emisje zanieczyszczeń z materiałów budowlanych i wyposażenia wnętrz również mogą być eliminowane ew. zmniejszenie, np. poprzez stosowanie:

• produktów o małej lub braku emisji;
• produktów testowanych i oznaczonych specjalnymi symbolami;
• właściwie przetworzonych i obrobionych materiałów.

Zyski wilgoci
Zyski wilgoci (obciążenie wilgocią) powstają przykładowo w pewnych procesach lub źródłem są użytkownicy. Zasadniczo pomieszczenia nie wymagają nawilżania. Gdy technologia ew. szczególne przypadki nie wymagają wysokiej wilgotności w pomieszczeniu, wówczas nie powinna ona przekraczać wartości maksymalnych podanych w tabeli 2.

Zyski ciepła
Przyczyną nadmiernych zysków ciepła mogą być przykładowo:

• maszyny i urządzenia elektryczne;
• promienie słoneczne (bezpośrednie i odbite);
• oświetlenie;
• użytkownicy.

Zasadniczo zyski ciepła latem należy minimalizować ew. eliminować. Wymagania dotyczące temperatury pomieszczeń określone są przepisami.

Zalety wentylacji naturalnej
Wszystkie wymienione zyski energii czy masy w pomieszczeniach można w określonych granicach regulować z wykorzystaniem wentylacji naturalnej. Wentylacja naturalna (grawitacyjna) jest wciąż dominującym rozwiązaniem w budownictwie jednorodzinnym, ma bowiem kilka niezaprzeczalnych zalet:

• jest bezgłośna;
• działa samoczynnie, korzystając z sił natury;
• jest skuteczna.

Wciąż rosnące wymagania energooszczędności budynków i szczelna stolarka okienna powodują jednak, że wentylacja mechaniczna z rekuperacją zyskuje na popularności. Współpraca wentylacji naturalnej wraz z mechaniczną nazywana jest wentylacją hybrydową. Sama wentylacja naturalna nie powoduje szumów czy hałasu, jest zatem bezgłośna. Oczywiście jeśli dochowane zostały podstawowe zasady projektowania i doborów. Sama wymiana powietrza odbywa się dzięki siłom natury bez zasilania prądem. Biorąc pod uwagę, że wentylacja jest systemem działającym w sposób ciągły, to nawet przy rezygnacji z niewielkich i energooszczędnych wentylatorów roczna czy wieloletnia oszczędność energii i kosztów jest znaczna.

Wady wentylacji naturalnej
Wentylacja grawitacyjna ma też swoje wady. Podstawową wadą jest to, że działanie systemu wentylacji naturalnej zależy od warunków zewnętrznych. Intensywność wentylacji grawitacyjnej zależy też od różnicy temperatury pomiędzy wnętrzem domu i jego otoczeniem, a także od siły wiatru i ciśnienia powietrza. Strumień powietrza wentylacyjnego zmienia się zatem w różnych okresach pór roku. Wiosną i latem temperatura na zewnątrz zrównuje się z temperaturą wewnątrz budynku, a nawet ją przewyższa, wentylacja praktycznie całkiem się zatrzymuje. Z kolei zimą, kiedy różnica temperatury między pomieszczeniami a otoczeniem domu jest duża, wentylacja grawitacyjna jest powodem dużych strat ciepła, a ponadto skutkuje wyraźnym przesuszeniem powietrza, gdyż to, które napływa z zewnątrz, jest zwykle bardzo suche.

Warunkiem prawidłowego działania wentylacji (naturalnej jak i mechanicznej) jest oczywiście zapewnienie odpowiedniej ilości powietrza, które przedostaje się do pomieszczeń. Gdy okna są zbyt szczelne, nie ma nawiewników, nawet korzystna różnica gęstości powietrza nie spowoduje wystarczająco dużego ciągu w kanałach wentylacyjnych i wymiana powietrza będzie zła.

Podstawowe wymagania
Zgodnie z przepisami, system wentylacyjny musi zapewniać:

• usuwanie zużytego powietrza z kuchni, łazienek, toalet i pomieszczeń nie wyposażonych w okna (garderoby, spiżarnie itd.);
• nawiew świeżego powietrza do pozostałych pomieszczeń;
• przepływ powietrza z pomieszczeń, do których ono dopływa, do tych, z których jest usuwane.

Należy przy tym zapewnić wymianę powietrza na poziomie co najmniej:

• 70 m³/h w kuchni z kuchenką gazową;
• 50 m³/h w kuchni z kuchenką elektryczną;
• 50 m³/h w łazience;
• 30 m³/h w wydzielonej toalecie;
• 15 m³/h w pomieszczeniach bez okien.

W kuchniach i łazienkach zalecany jest montaż wentylatorów wyciągowych umożliwiających okresowe (czyli w razie potrzeby) zwiększenie intensywności wymiany powietrza do 120 m³/h.

W dużej mierze skuteczność wentylacji naturalnej zależy od prawidłowego wykonania kanałów wentylacyjnych. Ilość kanałów wentylacyjnych zależy od ilości pomieszczeń wymagających (zgodnie z przepisami) usuwania zużytego powietrza. W domach z wentylacją naturalną (grawitacyjną) kanały wywiewne powinny się znajdować w kuchniach, łazienkach, toaletach, pomieszczeniach bez okien (schowkach, garderobach) oraz w takich, które są oddzielone więcej niż dwojgiem drzwi od kuchni, łazienki lub toalety czyli od najbliższego kanału wywiewnego. W mieszkaniach dwupoziomowych kanały wentylacyjne powinny się znaleźć także w pomieszczeniach na górnej kondygnacji. Jeśli w domu jest kominek to pomieszczenie z kominkiem również wymaga kanału wentylacyjnego.
Ponad to:

• ۸ długość kanałów wentylacji grawitacyjnej mierzona od kratki wentylacyjnej w obsługiwanym pomieszczeniu do wylotu nad dachem nie może być mniejsza niż 3 m. Zaleca się zachowanie zbliżonej długości wszystkich kanałów w domu, aby ich działanie wzajemne się nie zakłócało;
• ۸ pole przekroju kanału wywiewnego nie może być mniejsze niż 0,016 m², a najmniejszy wymiar kanału prostokątnego – mniejszy niż 10 cm;
• ۸ do ustalenia wymiarów kanałów wentylacyjnych przyjmuje się założenia normy – temperatura zewnętrzna +12°C i oblicza temperaturę powietrza w pomieszczeniu (+20°C w pokojach, +24°C w łazienkach).

Wentylacja okienna
Najprostszą formą wentylacji naturalnej jest wentylacja okienna. Jest ona dość popularna i lubiana, gdyż użytkownik sam decyduje o jej działaniu i jest w stanie określić jej intensywność. Wentylacja okienna może być wentylacją chwilowego intensywnego przewietrzania lub ciągłej wentylacji.
W miejscach pracy wymagana jakość powietrza jest zachowana, jeśli występują wymagane przekroje wentylacyjne oraz mniejsze niż maksymalne wielkości pomieszczeń (tab. 3.).

Chwilowe intensywne przewietrzanie
Wentylacja chwilowa oznacza krótkotrwałą intensywną wymianę powietrza, która trwa około 3 do 10 minut. Jest ona stosowana jedynie, gdy wymaga tego pomieszczenie. Ogólnie można jednak określić zalecenia jako:

• pomieszczenie biurowe należy przewietrzać po około 60 min;
• pomieszczenie konferencyjne należy przewietrzać po około 20 min.

Minimalny czas trwania przewietrzania zależy od różnicy temperatur oraz wiatru. Można jednak przyjąć poniższe wartości orientacyjne:

• lato: do 10 min;
• wiosna/jesień: 5 min;
• zima: 3 min.

Autor: dr inż. Maciej Danielak