PRAWNE I PRAKTYCZNE ASPEKTY BUDOWY KANAŁÓW WENTYLACYJNYCH

Transkrypt

1 EKO KOMIN 2006 PRAWNE I PRAKTYCZNE ASPEKTY BUDOWY KANAŁÓW WENTYLACYJNYCH Tomasz Trusewicz Stowarzyszenie Polska Wentylacja Zdecydowana większość budynków mieszkalnych, a także znaczna część budynków użyteczności publicznej (w tym szkoły, szpitale, budynki biurowe) jest w Polsce wentylowana w sposób naturalny. Naturalny, nie znaczy sprzyjający użytkownikom budynków, właściwy ze względów higienicznych, zapewniający komfort i bezpieczeństwo. Naturalny, znaczy w tym wypadku zależny od sił natury temperatury powietrza, siły i kierunku wiatru. Jest to niedoskonały rodzaj wymiany powietrza w budynkach, gdyż wraz ze zmianą warunków zewnętrznych i wewnętrznych zmienia się skuteczność działania wentylacji. Czynnikiem, który w istotny sposób wpływa na skuteczność wentylacji naturalnej, jest także architektura budynku, w tym rozmieszczenie i budowa kanałów wywiewnych. Podstawowe wymagania dotyczące budowy kanałów są zawarte w normach [1, 2] i rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych [3]. Wymagania te nie obejmują jednak wszystkich możliwych koncepcji budowy kanałów wywiewnych, nie przewidują obliczeniowego sprawdzenia skuteczności kanałów wywiewnych, nie obligują także do jednoznacznego sprawdzenia w praktyce wydajności wentylacji podczas odbioru budynku. Przepisy pozostawiają więc projektantom, inwestorom i wykonawcom duży margines swobody, nie zawsze właściwie wykorzystywany. W efekcie często są popełniane błędy lub niezręczności projektowe, a nawet zaniedbania. Rozmieszczenie i budowa kanałów W budynkach wentylowanych w sposób naturalny (grawitacyjny) zanieczyszczone powietrze jest usuwane przez kanały wywiewne, które powinny być usytuowane w kuchniach, łazienkach, toaletach, pomieszczeniach bezokiennych (schowkach, garderobach). Ponadto kanały wywiewne muszą się znaleźć w pokojach górnej kondygnacji dla mieszkań dwupoziomowych oraz w pomieszczeniach, które są oddzielone więcej niż dwojgiem drzwi od kuchni, łazienki lub toalety. Mimo, że norma [1] podaje jednoznacznie te wymagania, jednym z częstszych błędów jest brak kanałów wywiewnych w pomieszczeniach bezokiennych i na górnej kondygnacji mieszkań dwupoziomowych, czyli w praktyce w budynkach jednorodzinnych piętrowych lub z tak zwanym użytkowym poddaszem. Kanały wywiewne muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby zapewniały usuwanie powietrza z pomieszczeń zgodnie z wymaganiami normy (przy temperaturze zewnętrznej +12 stopni Celsjusza i temperaturze w pomieszczeniu zgodnej z parametrami obliczeniowymi powietrza 39

2 wewnętrznego). Skuteczność działania kanałów wywiewnych wentylacji naturalnej zależy od siły ciągu (mierzonej prędkością przepływu powietrza) oraz od wielkości pola przekroju kanału. Z kolei ciąg w kanale wentylacyjnym zależy od warunków naturalnych (różnicy gęstości powietrza wewnętrznego i zewnętrznego) oraz długości kanału. Rolą projektanta powinno więc być określenie wymiarów kanału, zapewniających jego właściwą wydajność. Przepisy określają minimalną wielkość kanału wywiewnego wentylacji naturalnej. Pole przekroju musi mieć co najmniej 0,016 m 2. Należy przy tym pamiętać, że najmniejszy wymiar kanału prostokątnego musi mieć co najmniej 10 cm. W praktyce nie prowadzi się żadnych obliczeń, a wymiary przekroju kanałów przyjmowane są zwyczajowo 14 cm x 14 cm lub 14 cm x 21 cm. Nie uwzględnia się przy tym długości kanałów, która w wypadku mieszkań na ostatniej kondygnacji często jest mniejsza niż 1,5-2 m, a więc nawet przy sprzyjających warunkach nie może zapewnić wymaganej intensywności wentylacji. W praktyce kanał, który obsługuje toaletę (wymagany strumień usuwanego powietrza - 30 m 3 /h) powinien mieć co najmniej 2 m długości przy przekroju 14 cm x 21 cm lub 3 m długości przy przekroju 14 cm x 14 cm. Powodem budowy kanałów nie spełniających wymienionych warunków jest między innymi to, że w obecnie obowiązującym stanie prawnym nie ma wymogu projektowania instalacji wentylacyjnych w małych budynkach mieszalnych i domach jednorodzinnych, a faktyczna praktyka projektowa ogranicza się do oznaczenia na rzucie budynku, lokalizacji kanałów wywiewnych i architektonicznego wkomponowania kominów wentylacyjnych w połać dachową. Niewiele lepiej wygląda sytuacja w budynkach użyteczności publicznej, dla których także nie przeprowadza się obliczeń wydajności wentylacji naturalnej. Wprawdzie obliczeniowe określenie rzeczywistej wydajności kanałów jest skomplikowane i często obarczone błędem. Wskazane jest jednak posługiwanie się przynajmniej przybliżonymi wartościami. Niestety w normie [1] nie są podawane obliczeniowe wydajności typowych kanałów wentylacyjnych, mimo że jeszcze w roku 1964 znajdowały się w niej tabele zawierające orientacyjne dane dotyczące prędkości i wielkości przepływu powietrza w kanałach murowanych z cegły, uzależnione od wysokości i pola przekroju kanałów (dane można także wykorzystywać do kanałów z pustaków ceramicznych i betonowych). Choć krytykowane były założenia przyjęte do obliczeń oraz ich dokładność, to i tak prezentowane wartości można było przyjmować z większą korzyścią dla działania instalacji niż obecny brak wytycznych. Kolejnym niedociągnięciem projektowym jest stosowanie jednakowych kanałów dla wszystkich kondygnacji. W praktyce kanały dla wszystkich kondygnacji mają najczęściej jednakowy przekrój. W wypadku budynku wielokondygnacyjnego nie jest to rozwiązanie optymalne. Dla kondygnacji wyższych przekrój powinien być większy, a dla niższych mniejszy, aby zachować zbliżoną wydajność na wszystkich piętrach. W przeciwnym wypadku kanały o stosunkowo dużym przekroju będą nadmiernie, w stosunku do potrzeb, wentylować pomieszczenia dolnych kondygnacji, a jedną z konsekwencji okaże się nadmiernie zapotrzebowanie na ciepło do podgrzania powietrza wentylacyjnego. W innym wypadku, gdy przekroje są stosunkowo niewielkie, wentylacja górnych kondygnacji okaże się niewystarczająca. Uwzględniając powyższe uwagi dotyczące wpływu długości i pola przekroju kanału na jego wydajność, warto zróżnicować wielkości kanałów. Praktyka podpowiada, że wskazane jest aby wszystkie kanały w mieszkaniu miały zbliżoną długość. O ile w jednym mieszkaniu kanały będą różnej długości, ich działanie może się wzajemnie zakłócać. Ciąg wytworzony w kanale dłuższym może się okazać tak intensywny, że może wywołać podciśnienie i odwrócenie kierunku przepływu powietrza w innym, krótszym kanale obsługującym to samo mieszkanie. Zjawisko to występuje szczególnie często gdy mieszkanie jest szczelne i nie ma należytego dopływu powietrza zewnętrznego. Jeżeli niemożliwe jest wyrównanie długości kanałów, rozwiązaniem może być dławienie przepływu w dłuższym kanale za pomocą regulowanej kratki wentylacyjnej. Kolejnym czynnikiem, od którego zależy siła ciągu w kanałach wentylacji naturalnej jest różnica temperatury pomiędzy wlotem do kanału a jego zakończeniem. Im temperatura powietrza w pomieszczeniu jest wyższa od temperatury powietrza zewnętrznego, tym silniejszy jest ciąg kominowy. Optymalne warunki dla działanie wentylacji naturalnej występują zimą, a najbardziej niekorzystne latem. Dlatego w okresie od jesieni do wiosny należy zadbać o utrzymanie możliwie wysokiej temperatury kanałów. W tym celu kanały należy sytuować w ścianach wewnętrznych budynku (co określa norma [1]), a jeżeli są ulokowane w ścianach zewnętrznych, to muszą być dobrze ocieplone. Ocieplić należy 40 EKO KOMIN 2006

3 także odcinki kanału przechodzące przez pomieszczenia nieogrzewane na przykład na poddaszach nieużytkowych. Właściwe ocieplenie kanałów w strefach nieogrzewanych zapobiegnie nie tylko osłabianiu ciągu, ale także będzie chronić przed wykraplaniem na wewnętrznej powierzchni kanału wilgoci znajdującej się w usuwanym powietrzu. Latem izolacja kanałów wentylacyjnych nie odgrywa większej roli. Rozważając przyczyny różnego ciągu w jednakowych kanałach wentylacyjnych obsługujących to samo mieszkanie, warto uwzględnić lokalizację kanałów, która może wpływać na ich temperaturę. Zblokowanie kanałów wentylacyjnych i kanału spalinowego lub rur rozprowadzających ciepłą wodę będzie sprzyjało skuteczności kanałów wentylacyjnych, które będą naturalnie podgrzewane. Może się jednak okazać, że jednocześnie siła ciągu w tych kanałach będzie znacznie większa niż w pozostałych, zlokalizowanych gdzie indziej w tym samym mieszkaniu. Tym samym w pozostałych nastąpi osłabienie lub wręcz odwrócenie ciągu. Siła ciągu zależy także od oporów, na jakie natrafia powietrze przepływające kanałem. Im powierzchnia wewnętrzna kanału jest gładsza, tym opory są mniejsze. Dlatego połączenia bloczków, kształtek, pustaków lub cegieł, z których jest wymurowany kanał, powinny być wykonane wyjątkowo starannie. Niedopuszczalne są wszelkie wycieki zaprawy, uskoki na krawędziach elementów lub zagłębienia spoin. Nie wolno także dopuszczać do zmniejszania pola przekroju kanału. Wszelkie, nawet niewielki, nierówności na wewnętrznej powierzchni kanałów w znaczny sposób zaburzają ciąg kominowy. Zwiększone opory przepływu powietrza powstają także w kanałach, które nie są prowadzone w linii prostej. Wszelkie załamania i odchylenia od pionu osłabiają ciąg kominowy. Dlatego normy [1, 2] dopuszczają odchylenie kanału od pionu maksymalnie o 30 stopni. Niedopuszczalne jest wykonywanie poziomych odcinków kanałów, a niestety w wielu projektach takie rozwiązania się pojawiają. Najczęściej dzieje się tak, ponieważ projektanci nie umieszczają kanałów wywiewnych we wszystkich pomieszczeniach, w których należy, a następnie za pomocą poziomego odcinka kanału łączą te pomieszczenia z najbliższymi kominami wentylacyjnymi. Należy stanowczo stwierdzić, że tego typu rozwiązanie jest całkowicie nieskuteczne, a dyskusje z projektantami na temat dopuszczalnej długości poziomego odcinka kanału dowodzą niezrozumienia problemu. Bardzo duże znaczenie dla sprawności działania kanału wentylacyjnego ma sposób jego zakończenia ponad dachem budynku. Przepisy podają ogólne zalecenia, w myśl których zakończenie kanału wentylacyjnego musi być wykonane w taki sposób aby nie powodowało zakłóceń działania wentylacji. Powoływane są także szczegółowe zalecenia wynikające z normy [2], obejmujące zależności pomiędzy odległością zakończenia komina od połaci dachowej, kąta nachylenia dachu i rodzaju pokrycia dachowego, odległości od przeszkód znajdujących się na dachu lub innych wyższych elementów budynku. Można jednak stwierdzić, że w wielu wypadkach nie są one przestrzegane, a często stosowane jedynie do zakończenia kanałów dymowych i spalinowych. Projektanci nazbyt często ograniczają się do projektowania wizualnej formy kominów, nie uwzględniając ich właściwości eksploatacyjnych. Należy natomiast pamiętać, że w kominie zakończonym nisko nad połacią dachową lub znajdującym się w strefie nadciśnienia, ciąg może być bardzo osłabiony lub może dochodzić do wtłaczania wiatru do kanałów wywiewnych. Rozwiązaniem może być zastosowanie na wylocie z kanałów specjalnych nasad kominowych, które zapobiegają wtłaczaniu wiatru. Kominy wentylacyjne nieprawidłowo zakończone w stosunku do połaci dachowej EKO KOMIN

4 Przy projektowaniu zakończenia kominów nad połacią dachową, wskazane jest przeanalizowanie wszelkich możliwych czynników mogących wpływać na skuteczność działania kanałów, lecz spełnienie wymagań normy [2] należy potraktować jako niezbędne minimum. Jednym z częstszych błędów popełnianych w budynkach z dachem skośnym, przeważnie w domach z użytkowym poddaszem, jest wyprowadzenie kanału wentylacyjnego ponad połać dachu za pomocą tak zwanego kominka wentylacyjnego kilkudziesięciocentymetrowego przewodu zakończonego daszkiem. Element ten przewidziany przez producentów jako zakończenie odpowietrzenia pionów kanalizacyjnych, odpowietrzenie warstw połaci dachowej lub wyrzutnia powietrza wentylacji mechanicznej, jest stosowany zamiast zwykłego komina. Jego długość (najczęściej nie przekraczająca cm, łącznie z odcinkiem przechodzącym przez warstwy dachu) jest niewystarczająca do wytworzenia naturalnego ciągu kominowego. Także budowa kominka (nieocieplony fragment przewodu z tworzywa sztucznego) jest niewłaściwa z punktu widzenia skuteczności wentylacji. W tego typu rozwiązaniach z reguły dochodzi do odwrócenia ciągu (nawiewania powietrza do pomieszczeń) oraz wykraplania pary wodnej, która spływa po ściankach przewodu. Przy dużych mrozach dochodzi wręcz do zamarzania skroplin. Doprowadzenie powietrza wentylacyjnego Choć rolą kanałów wentylacji wywiewnej jest usuwanie zanieczyszczonego powietrza z budynku, ich skuteczność zależy nie tylko od prawidłowej budowy i rozmieszczenia. Nawet poprawnie zaprojektowane i wykonane kanały nie zagwarantują usuwania powietrza z budynku, jeżeli nie zostanie zapewniony właściwy dopływ powietrza do poszczególnych pomieszczeń. Podstawowa zasada wentylacji to: doprowadzenie powietrza do budynku, zapewnienie przepływu przez pomieszczenia i sprawne usuwanie zanieczyszczeń. Jeżeli dopływ powietrza będzie niewystarczający, a to w praktyce występuje nagminnie, to w kanałach wywiewnych wytwarza się zbyt słaby ciąg, lub co najmniej w jednym z kanałów obsługujących mieszkanie ciąg ulega odwróceniu. Do pomieszczeń jest nawiewane powietrze przez kanały wentylacyjne. Jedynym skutecznym sposobem dostarczenia powietrza do celów wentylacyjnych jest zastosowanie okiennych lub ściennych elementów doprowadzających nawiewników lub nawietrzaków. Doprowadzenie powietrza przez szczeliny w oknach jest niewystarczające. Obecnie produkowane okna są wyposażone w systemu uszczelek, które uniemożliwiają skuteczną infiltrację powietrza. Także stosowanie rozszczelnienia poprzez regulację okuć okiennych jest niewystarczające. Gazowe podgrzewacze wody i kotły centralnego ogrzewania w mieszkaniach Stosowanie w mieszkaniach urządzeń spalających gaz wiąże się nie tylko z koniecznością zapewnienia sprawności instalacji gazowej, poprawnego odprowadzenia spalin i właściwego stanu samych urządzeń gazowych. Niezmiernie ważną rolę odgrywa poprawne działanie wentylacji, której zadaniem jest zarówno usuwanie z pomieszczeń substancji zanieczyszczających powietrze, jak i zapewnienie dopływu powietrza niezbędnego do prawidłowego spalania gazu. Niewystarczająca ilość powietrza do spalania objawia się niepełnym spalaniem, a w konsekwencji prowadzi do wydzielania trującego tlenku węgla. Przy braku sprawnej wentylacji zachodzi ryzyko, że trujący gaz mogący wydobywać się do pomieszczenia, nie będzie usuwany kanałami wywiewnymi. Ponadto przy niedoborze powietrza do spalania podgrzewacz lub kocioł może zassać niezbędne powietrze z zewnątrz poprzez kanał wentylacyjny, a tą drogą zostaną wciągnięte z zewnątrz spaliny. Szczególnie dyskusyjne jest lokalizowanie w mieszkaniach kotłów centralnego ogrzewania z otwartą komorą spalania. Zapotrzebowanie na powietrze jest w ich wypadku tak duże, że istotnym problemem jest zapewnienie jego doprowadzenia. Ze względu na komfort użytkowników, skarżących się na wychładzanie mieszkania, trudne jest wprowadzenie do lokalu wymaganej ilości powietrza. Najczęściej napływ powietrza jest więc niewystarczający. Dlatego choć lokalizowanie kotłów w mieszkaniu jest możliwe ze względów formalnych, to nie jest rozwiązaniem, które można polecać. Zastrzeżenie to nie dotyczy kotłów z zamkniętą komorą spalania, które czerpią powietrze bezpośrednio z zewnątrz specjalnym kanałem powietrzno-spalinowym. 42 EKO KOMIN 2006

5 Odbiór i eksploatacja Instalacja wentylacyjna, od której zależy nie tylko komfort, ale także bezpieczeństwo użytkowników mieszkań, powinna być sprawdzona przed oddaniem do użytkowania oraz regularnie kontrolowana w trakcie eksploatacji. Problem w skutecznym egzekwowaniu jakości instalacji wentylacyjnej budynku polega na tym, że trudno jednoznacznie sprawdzić jej działanie. Wentylacja naturalna działa w sposób zmienny, zależny od pory roku, dnia i warunków atmosferycznych. Dlatego wszelkie pomiary wydajności mogą się różnić między sobą nie tylko gdy są prowadzone o różnych porach roku, ale nawet o różnych porach dnia. Trudno więc o interpretację wyników, a tym samym o ocenę instalacji. Dodatkowym utrudnieniem są niejednoznaczne wytyczne dotyczące warunków pomiaru wydajności kanałów wywiewnych podawane w normach [1,2]. Różnice dotyczą temperatury, w jakiej należy przeprowadzać pomiary oraz sposobu doprowadzenia powietrza do mieszkania podczas pomiarów. Norma wentylacyjna [1] podaje, że pomiary należy przeprowadzać gdy temperatura zewnętrzna wynosi +12 stopni, a wewnętrzna jest równa temperaturze obliczeniowej dla danego pomieszczenia (według [4]). Wymaga także, aby otwory regulowane, doprowadzające powietrze zewnętrzne były w położeniu otwartym. Natomiast norma [2] dotycząca przewodów kominowych wymaga, aby temperatura powietrza w pomieszczeniu była co najmniej o 10 stopni wyższa niż na zewnętrz, a wszystkie otwory zewnętrzne (okna i drzwi) były zamknięte. Jak widać w dwóch dokumentach, odnoszących się do tego samego zagadnienia, wymagania nie są spójne. Przyczyny różnic trudno ocenić w krótkich rozważaniach. Wydaje się jednak, że wymaganie dotyczące temperatury jest właściwsze w normie wentylacyjnej [1], a z kolei warunek dotyczący otworów doprowadzających powietrze korzystniej jest podany w normie kominowej [2]. Przemawia za tym wymóg stałego działania wentylacji, niezależnie od tego czy okna lub inne urządzenia doprowadzające powietrze zostaną w pełni otwarte czy nie. Kanały wentylacyjne powinny stale usuwać powietrze z budynku, nawet bez ingerencji użytkowników, którzy nie mają obowiązku stałego otwierania okien. Wnioski Jakość wentylacji wywiewnej w znacznym stopniu zależy od poprawności projektu i wykonania kanałów wentylacyjnych. Wiedza na temat zasad działania wentylacji naturalnej jest przy tym złożona i wymaga doświadczenia, a wymagania stawiane przez przepisy nie zawsze są jednoznaczne. Z tych powodów popełnianych jest wiele błędów lub realizowane są niewłaściwe koncepcje. Projektanci i wykonawcy budynków powinny więc dysponować szczegółowymi wytycznymi pozwalającymi na poprawne planowanie i realizację instalacji. Uszczegółowienia wymagają normy lub warunki techniczne dotyczące budowy kanałów, co może się przyczynić do zmniejszenia ilości błędów i poprawy jakości wentylacji. Jednocześnie wskazane jest ujednolicenie procedur określających zasady odbioru i kontroli wydajności wentylacji oraz wprowadzenie mechanizmów egzekwowania odpowiedzialności projektanta i wykonawcy. Na jakość wentylacji mogłoby także mieć wpływ wprowadzenie obowiązku wykonania projektu tej instalacji i obliczeniowego wykazania jej skuteczności, zwłaszcza w warunkach, gdy niemożliwe jest doświadczalne sprawdzenie jej działania. Stowarzyszenie Polska Wentylacja przygotowuje publikacje popularyzujące wiedzę z zakresu wentylacji, prowadzi szkolenia oraz udziela porad osobom i instytucjom poszukującym informacji. W ten sposób realizuje założenia statutowe, do których należy miedzy innymi zwiększanie świadomości społecznej na temat skutecznych metod wentylowania w budownictwie. Wspieramy także inicjatywy osób i instytucji, których działanie zmierza do poprawy stanu wiedzy, prawa i dobrej praktyki w zakresie wentylacji. Literatura: [1] PN-83/B-03430/Az3:2000 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania. [2] PN-89/B Przewody dymowe, spalinowe i wentylacyjne murowane z cegły. Wymagania techniczne i badania przy odbiorze [3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. [4] PN-82/B Ogrzewnictwo. Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach. EKO KOMIN