O skutecznej wymianie powietrza w budynku, decyduje opór tzw. kanału. Pojęcie „kanał” obejmuje każdy element, który musi pokonać gaz, a więc otwory lub szczeliny nawiewne, szczeliny okien, drzwi czy element wylotowy powietrza lub spalin. Wynika z tego, że największym problemem wentylacji jest problem napływu powietrza do pomieszczeń..
Zadaniem wentylacji jest nie tylko dostarczenie do pomieszczenia świeżego powietrza, ale i odprowadzenie zużytego i nadmiaru pary wodnej.
Systemy wentylacyjne dzielą się na: naturalne (grawitacyjne), naturalne ze wspomaganiem i wymuszone.
W systemach naturalnych siłą napędową, która wymusza ruch powietrza w mieszkaniu, jest tzw. wypór termiczny spowodowany różnicą ciśnień powietrza na dole (ciśnienie atmosferyczne) i u wylotu kanału wentylacyjnego. Na wielkość wyporu mają wpływ: różnica wysokości (długość kanału), różnica temperatur powietrza wylotowego i atmosferycznego, a także wielkość przyciągania ziemskiego. Siła wyporu w kanale uzależniona jest wyłącznie od różnicy między temperaturą powietrza w kanale i temperaturą powietrza atmosferycznego. Istnieje jeszcze jeden ważny czynnik mający wpływ na działanie wentylacji grawitacyjnej. Jest nim siła wiatru, dlatego istnieje konieczność wspomagania tego typu wentylacji. Wspomaganie wentylacji grawitacyjnej może być realizowane za pomocą:
- wentylatorów wyciągowych dachowych,
- systemu grzewczego w kanale,
- agregatów aerodynamicznych wykorzystujących energię kinetyczną wiatru,
- nagrzewnic słonecznych ogrzewających wylot kanału na wysokości ok. 1 m,
- nasad termodynamicznych, wykorzystujących promieniowanie cieplne i siłę wiatru.
Warunkiem poprawnej wentylacji jest zagwarantowanie napływu powietrza do budynku, a tym samym odpływu powietrza zużytego.
System wentylacyjny wspomagany wentylatorami dachowymi ma za zadanie utrzymanie podciśnienia, którego wielkość gwarantuje stabilną pracę wentylacji, niezależnie od uwarunkowań atmosfery zewnętrznej (temperatura, ciśnienie, siła wiatru), a także niezależnie od sposobu użytkowania budynku.
Korzystniejszym rozwiązaniem dla budynku jest zastosowanie nasad dachowych termodynamicznych. Wzmacniają one wypór termiczny przy wentylacji grawitacyjnej dzięki wykorzystaniu promieniowania słonecznego i siły wiatru dla wzmożenia przepływu. Odpowiednie pofałdowanie powierzchni nasady oraz pokrycie jej farbą pochłaniającą ciepło sprawiają, że nasada kumuluje ciepło. Powietrze przepływające przez nasadę zostaje podgrzane do temperatury wyższej od temperatury zewnętrznej, co zwiększa motorykę termicznego wyporu grawitacyjnego. Nasady wykorzystują również siłę wiatru do wytworzenia ciśnienia inżektorowgo.
W kanale powstaje podciśnienie dynamiczne, którego wielkość jest proporcjonalna do kwadratu prędkości wiatru. Stosowanie nasady termodynamicznej zapobiega również zjawisku odwrócenia kierunku przepływu gazów w kanałach spalinowych i wentylacyjnych przy silnym wietrze, które to zjawisko występuje przy klasycznej wentylacji z kanałem zadaszonym.
Ilości strumienia powietrza wentylacyjnego przy projektowaniu budynku określają normy dotyczące wentylacji. Układ wentylacji powinien zapewnić:
- doprowadzenie powietrza zewnętrznego
- usuwanie powietrza zużytego
- odprowadzenie pary wodnej wytworzonej
Strumień objętości powietrza wentylacyjnego jest określony przez sumę strumieni powietrza odprowadzanego.
- w ramach jednego pomieszczenia nie dopuszcza się stosowania równolegle wentylacji mechanicznej wywiewnej o działaniu ciągłym i wentylacji grawitacyjnej oraz jednoczesnego stosowania przewodów zbiorczych i indywidualnych wentylacji grawitacyjnej;
- w pomieszczeniach wyposażonych w paleniska na paliwo stałe, kominki lub gazowe podgrzewacze wody z grawitacyjnym odprowadzaniem spalin może być stosowana wyłącznie wentylacja grawitacyjna lub mechaniczna nawiewno-wywiewna;
- dopływ powietrza zewnętrznego do pomieszczeń powinien być zapewniony przez nawiewniki z regulowanym stopniem otwarcia, przez otwory nawiewne wentylacji mechanicznej.
Wentylacja wpływa na wszelkie aspekty fizjologii człowieka. Podstawowym warunkiem skutecznej wentylacji jest dostarczenie organizmowi wymaganej ilości tlenu oraz odprowadzenie wydzielonych przez organizm dwutlenku węgla i pary wodnej. Zapotrzebowanie człowieka na tlen jest wynikiem liczby oddechów w jednostce czasu, pojemności wdechu oraz procentowej objętości tlenu w powietrzu wdychanym i wydychanym. Uśredniając, wymagana ilość powietrza w pomieszczeniu na jedną osobę powinna wynosić 12 m3/h. Minimalna bezpieczna zawartość tlenu w powietrzu to 19,5%, a spadek do poziomu 16% powoduje zgon.
Dostarczenie na potrzeby spalania gazu mniejszej ilości tlenu (powietrza), niż wymagana, sprawia, że mamy do czynienia z niecałkowitym spalaniem gazu palnego.
Wywołuje to trzy zjawiska, wyjątkowo niekorzystne zarówno dla człowieka, jak i budynku:
- wynikiem spalania niecałkowitego jest tlenek węgla, stwarzający zagrożenie dla życia i zdrowia człowieka;
- odpływ gazów palnych do atmosfery, co zmniejsza sprawność urządzenia i zwiększa koszty przygotowania ciepłej wody;
- znajdujący się w spalinach wodór przy niedostatecznej wentylacji może wytworzyć mieszaninę wybuchową już przy 4-procentowym stężeniu.
Największe zagrożenie dla człowieka stanowi tlenek węgla. Charakterystyczną cechą tego gazu jest jego silna absorpcja z hemoglobiną, Już 0,05% stężenie tlenku węgla stanowi zagrożenie dla życia człowieka Przyczyną zatruć jest niedostateczna wentylacja, a jej bezpośrednimi przyczynami są najczęściej:
- odwrócenie kierunku przepływu gazów w kanale spalinowym;
- nadmierny opór wlotu powietrza do mieszkania, będący efektem uszczelnienia okien;
- trudności z odprowadzeniem spalin w przypadku wyższej temperatury zewnętrznej;
- stosowanie pomocniczych urządzeń wentylacyjnych.
Upraszczając, pierwszą przyczyną zatruć jest zawsze brak napływu powietrza do pomieszczenia.
Ograniczenie intensywności przewietrzania mieszkania powoduje również inne, całkowicie niepożądane, zagrożenia dla człowieka.
Zbyt mała ilość powietrza w budynku nie odprowadzi wytworzonej w tym pomieszczeniu wilgoci. To z kolei spowoduje powstanie grzybów domowych i flory bakteryjnej. Mała ilość powietrza oznacza oczywiście brak wystarczającej ilości tlenu i wszelkie związane z tym następstwa, a przede wszystkim niedotlenienie.
Skutecznie działająca wentylacja w budynkach i pomieszczeniach to podstawowy wymóg do zapewnienia wysokiego komfortu klimatu wewnętrznego oraz dobrego samopoczucia przebywających w nich osób.
