VENTILAREA NATURALǍ

VENTILAREA NATURALǍ

GENERALITATI

Ventilarea are ca scop mentinerea calitatii aerului in cladiri in perioadele in care conditiile climatice impun mentinerea ferestrelor inchise.

Ventilarea este necesara din trei motive:

n     evitarea acumularii de bioxid de carbon si mirosuri;

n     mentinerea unui nivel de umiditate acceptabil;

n     aportul de aer reimprospatat necesar aparatelor casnice cu combustie.

Ocupantii imobilelor degaja vapori de apa (intre 40.70 g/h de persoana in cazul repausului) la care se adauga cei proveniti din prepararea hranei, toaleta si baie, care se ridica la 2. 8 g pe ora si m3 de volum locuit

Efectele unei umiditati interioare ridicate nu se manifesta numai prin fenomenul de condens care deterioreaza cladirile, ci si la alte fenomene:

n     senzatia de disconfort (umezeala) cand umiditatea este apropiata de nivelul de saturatie;

n     umiditatea permite dezvoltarea microbilor atat pe suprafata elementelor de constructie, cat si in aer.

O parte din cantitatea de aer proaspat patruns in locuinta serveste pentru intretinerea arderii in aparatele cu combustie (aragaze, centrale termice). Atunci cand cantitatea de aer proaspat este redusa se pot produce arderi incomplete care genereaza oxidul de carbon (CO) care, in cazul lipsei tirajului, se imprastie in toata locuinta.

Ventilarea cladirilor, care este indispensabila pentru mentinerea unui nivel corespunzator al calitatii aerului, trebuie in acelasi timp limitata pentru a nu amplifica pierderile de caldura si pentru a nu fi o sursa de inconfort. Se poate admite ca pierderile de caldura prin ventilare sa reprezinte 1/3 din pierderile totale ale unei locuinte. Aceasta este valabila daca rata ventilarii este de 1 volum pe ora. Raportul poate urca la 2/3 daca rata ventilarii este de 2 volume/ora.

MECANISMUL VENTILARII

Miscarea aerului este generata de o diferenta de presiune. Dupa sursa care o determina se disting:

n     ventilarea naturala datorata vantului si diferentei de temperatura a aerului;

n     ventilarea mecanica asigurata cu instalatii speciale.

Ventilarea implica existenta unor cai prin care aerul sa poata fi admis si evacuat. Din acest punct de vedere ventilarea naturala se considera:

n     neorganizata cand aerul circula prin reteaua capilar-poroasa, fisuri si rosturile elementelor de inchidere si compartimentare;

n     organizata atunci cand aerul circula prin deschideri special prevazute in acest scop (usi, ferestre, canale).

CRITERII SI NIVELURI DE PERFORMANTA PENTRU VENTILARE

Criteriile de apreciere a intensitatii ventilarii sunt:

n     viteza aerului in incaperi, in m/s;

n     debitul improspatat, in m³/h sau m³/h∙persoana;

n     rata ventilarii stabilita pe baza expresiei:

n = volum de aer improspatat pe ora/ volumul incaperii

Diferitele moduri de ventilare utilizate pentru improspatarea aerului din locuinte sunt:

ventilare naturala prin ferestre si prin tiraj termic;

ventilare mecanica.

BAZA FIZICA A SCHIMBULUI DE AER A INCAPERILOR

Circulatia aerului intre exterior si incaperi, prin structura elementelor separatoare sau prin sistemele cu care sunt prevazute, este posibil datorita diferentei de presiune a aerului ce se exercita de o parte si de alta a anvelopei. Diferenta de presiune a aerului poate fi generata de doi factori naturali:

n     diferenta de temperatura; 

n     actiunea vantului.

VENTILAREA CLADIRILOR PRIN DESCHIDEREA FERESTRELOR

Este cel mai simplu mod de ventilare care permite, in cateva minute, reimprospatarea aerului intr-o incapere, insa este intermitent si nu este posibil controlul debitului de aer. Mai mult, deschiderea ferestrelor genereaza curenti de aer rece (iarna) si determina cresterea nivelului de zgomot din exterior. Din acest motiv, ocupantii pot uneori sa resimta acest inconfort si sa evite ventilarea.

VENTILAREA NATURALA SAU PRIN TIRAJ TERMIC

In sezonul rece, in cladirile incalzite, diferenta intre greutatea specifica a aerului rece exterior si aceea a aerului cald interior determina tendinta de deplasare a aerului. Diferenta de presiune, care pune in miscare aerul, denumita tiraj termic sau efect de cos, este proportionala cu diferenta de temperatura intre aerul interior si cel exterior si cu inaltimea coloanei virtuale de aer. Daca aceasta diferenta de presiune depaseste pierderile de presiune la admisia si evacuarea aerului din locuinta are loc miscarea aerului prin tiraj.

Ventilarea naturala se produce prin deschiderile datorate defectelor de etanseitate (neetanseitati) la aer a constructiei (in special a tamplariei) si sau prin canale de ventilare.

In absenta influentei vantului diferenta de presiune termica care genereaza ventilarea intr-o incinta se poate exprima cu relatia:

DP_T = 0,044 h (T_i - T_e) 

n     DP_T - diferenta de presiune, in Pa;

n     h - inaltimea coloanei de aer (distanta intre zona de admisie si evacuare a aerului), in m;

n     T_i ,T_e - temperatura aerului interior si exterior in C.

Debitul de aer este proportional cu inaltimea coloanei de aer.

Distributia diferentelor de presiune termica pe inaltimea incaperilor depinde de:

- pozitia golurilor de admisie si evacuare;

- permeabilitatea la aer a elementelor de constructie

Diferenta de presiune datorita actiunii vantului

Actiunea vantului asupra cladirilor determina cresteri ale presiunii aerului pe suprafetele expuse si subpresiuni pe cele opuse, ca urmare a transformarii in energie potentiala a unei parti din energia cinetica a aerului in miscare, la intalnirea unui obstacol.

Marimea presiunilor care iau nastere depinde de presiunea dinamica a vantului, respectiv de viteza aerului, de greutatea specifica a aerului, de forma cladirii si unghiul de incidenta al vantului, care se iau in considerare prin intermediul coeficientului aerodinamic, de caracterul curgerii aerului in jurul cladirii.

Tirajul datorat actiunii vantului este functie de viteza vantului:

P = c*( v² /2g)

n     v - viteza vantului, in m/s

n     g - acceleratia gravitatiei, in m/s

n     γ - greutatea specifica a aerului

n     c - coeficient aerodinamic, exprimand cota parte din presiunea dinamica care actioneaza pe suprafata unui element al cladirii; valorile medii ale coeficientului aerodinamic pentru diferitele suprafete ale cladirii sunt: c = 0,6 0,8 pentru fatadele expuse si c= - 0,4 - 0,5 pentru celelalte fatade.

Ventilarea naturala datorata actiunii vantului

Pentru un regim constant de ventilare, neinfluentat de vartejuri care ar putea inversa tirajul, este indicat ca orificiile de ventilare ale cailor de ventilare (canale, cosuri de fum) sa fie dispuse in afara zonei de turbulenta locala, indusa de cladire, trebuind sa depaseasca anumite inaltimi minime deasupra acoperisurilor.

Actiunea vantului are un rol pozitiv asupra ventilarii naturale a cladirilor vara si in perioadele de tranzitie cand diferentele de temperatura T_i - T_e sunt mici. Acest efect este util mai ales la ultimul nivel unde inaltimea coloanei virtuale de aer este minima, ceea ce face ca tirajul termic sa fie insuficient pentru evacuarea vaporilor de apa si aerului viciat din bai si alte incaperi fara ferestre, chiar in timpul iernii.

Calculul debitelor de aer necesare ventilarii

Prin structurile capilar-poroase si fisurile sau rosturile fine, migratia aerului se face cu viteze mici, avand caracter de filtrare. Este valabila legea Darcy, stabilita experimental, avand expresia:

D_f i_j Δp S / d_j

n     D_f - debitul de aer (m /m .h);

n     D_j - grosimea stratului (m) ;

n     I_j - coeficient de permeabilitate la aer (m /m.h.Pa) al materialului;

n     Δp - diferenta de presiune care determina curgerea (Pa).

Prin rosturile tamplariei inchise curgerea aerului atinge viteze mai mari decat prin pori, regimul fiind turbulent. Pentru debitul D_r , se aplica relatia:

D_r = Σ a_j L_j Δp

n     a_j - coeficient de permeabilitate la aer al rostului tamplariei, depinzand de dimensiunile acestuia

(m /m.h.Pa²

n     L_j - lungimea rostului (m);

n     Δp - diferenta de presiune care determina curgerea

Prin canale verticale netede de evacuare a aerului, debitul de aer poate fi stabilit cu ajutorul nomogramelor in functie de:

n     diferenta de presiune exercitata la capetele canalului (egala cu pierderea de sarcina);

n     dimensiunile grilelor si orificiilor de admisie in canal.

Eficacitatea ventilarii naturale prin canale depinde de diferenta temperaturilor aerului interior si exterior si de inaltimea activa, respectiv de distanta dintre admisie si evacuare, circulatia fiind posibila daca aerul din cos este mai cald decat cel din afara.

Avand o functionare nesigura, dependenta de actiunea unor factori climatici, ventilarea naturala prin canale este indicata in special la cladirile care nu necesita ventilare cu program sau un schimb de aer predeterminat (incaperi de serviciu).

Calculul ventilarii naturale organizate

Scopul calculului este de a stabili rata ventilarii naturale pentru o incapere sau un grup de incaperi care comunica intre ele tinand seama de caracteristicile constructive si de diferenta de temperatura interior-exterior.

Se porneste de la o valoare presupusa a presiunii interioare in spatiul ventilat, valoare apreciata tinand seama de presiunea termica si de presiunea vantului, in raport cu presiunea atmosferica la o cota arbitrar aleasa. Daca valoarea propusa pentru presiunea interioara este cea reala, atunci este indeplinita conditia:

Σ D_inf -Σ _De

n     D_inf - debitul de aer care patrunde in spatiul ventilat in m /h

n     D_e - debitul de aer evacuat prin canale verticale in m /h.

Daca valoarea presiunii din spatiul ventilat nu este cea reala relatia de mai sus nu se verifica. Se reia calculul pentru o noua valoare a presiunii interioare si se repeta pana cand ecuatia de bilant este  satisfacuta.

Ventilarea mecanica

Pentru a nu fi influentata de temperatura exterioara si nici de vant, diferenta de presiune necesara punerii in miscare a aerului este generata de un ventilator mecanic. In aceasta situatie se pot distinge:

n     ventilarea prin evacuarea aerului din incapere, cand locuinta este supusa unei usoare depresiuni;

n     ventilare prin introducerea aerului, cand locuinta se afla intr-o usoara suprapresiune;

n     ventilare dubla cu infiltrare si apoi exfiltrare mecanica a aerului.

Ventilarea mecanica intermitenta controlata

Ventilarea mecanica este, in general, o cauza de marire a consumului de energie termica si de zgomot. Totusi, in constructiile cu grupuri sanitare fara ferestre solutia consta in folosirea unor ventilatoare cu functionare intermitenta, comandata. Acestea sunt utile mai ales vara, cand tirajul natural lipseste sau este inversat, aerul din cladire fiind mai rece decat cel din exterior. Intrarea in functiune a ventilatoarelor pentru o durata scurta este comandata de un intrerupator cu releu de temporizare care intra in functiune la aprinderea luminii sau la deschiderea usii.

Alegerea solutiei de ventilare

Ventilarea naturala neorganizata, prin porii si fisurile materialelor, este prea slaba pentru asigurarea necesarului de aer proaspat in incaperi. De aceea, se adopta ventilarea organizata prin intermediul ferestrelor, orificiilor si canalelor de ventilare.

Intr-o prima etapa se stabileste un proiect de ventilare in una din variantele:

n     prin incaperi separate, utilizand deschiderea ferestrelor ca mijloc de ventilare a incaperilor principale si eventual a incaperilor secundare, altele decat bucataria

n     ventilarea generala si permanenta cu admisia aerului prin incaperile principale si evacuarea prin incaperile de serviciu. Aceasta presupune ca aerul proaspat care patrunde in camera de zi, dormitoare etc. sa circule spre bai, bucatarii si alte anexe dotate in mod obligatoriu cu canale verticale de evacuare a aerului viciat si aflate in depresiune fata de restul incaperilor. Astfel vaporii de apa, mirosurile si oxidul de carbon nu se pot raspandi in incaperile de locuit.

Alegerea uneia dintre cele doua solutii depinde de existenta canalelor de ventilare in cladire, de starea lor sau de posibilitatea construirii lor.

Daca imobilul este dotat cu canale in incaperile de servici, se pot crea orificii de admisie in incaperile principale in locuri alese astfel incat sa nu creeze senzatii de disconfort. In cazul unor canale infundate spatiul acestora se poate utiliza pentru montarea unor tuburi de ventilare in sistem individual sau colectiv.

Exigente privind ventilarea naturala pentru locuinte

n     Incaperile principale trebuie sa fie prevazute cu o tamplarie exterioara;

n     Bucataria, daca este dotata cu tamplarie exterioara, poate fi ventilata prin 2 orificii, unul la partea inferioara, celalalt la partea superioara sau cu ventilator (de fereastra, in hota). Totodata este bine sa se prevada o evacuare a aerului printr-un canal de ventilare, sau printr-un ventilator mecanic; in acest caz, debitele aerului ventilat trebuie sa fie:

- 90 m /h intr-un apartament cu mai putin de 3 camere principale;

- 120 m /h in apartamentele de 3 si mai multe camere principale.

n     Patrunderea aerului proaspat se face printr-un orificiu la partea inferioara situat in bucatarie sau intr-o incapere principala, cu conditia liberei circulatii a aerului intre aceasta incapere si bucatarie.

n     Alte incaperi de serviciu (baie si grup sanitar) pot fi ventilate prin deschiderea ferestrelor daca acestea au fost prevazute. Cand sunt situate in pozitie centrala, incaperile de serviciu trebuie echipate cu orificii de evacuare a aerului printr-un canal de ventilare sau printr-un ventilator mecanic de evacuare care sa permita preluarea unui debit de 30 m /h.

Exigente privind calitatea aerului din incaperi

Se urmareste ca prin schimbul cu exteriorul, sa se obtina o compozitie a aerului interior corespunzatoare cerintelor sanitar-igienice, respectiv concentratiile nocivitatilor trebuie sa fie sub valorile limita.

Bioxidul de carbon: Desi in concentratii de 1.2% bioxidul de carbon nu prezinta pericole imediate, ca valoare limita din punct de vedere fiziologic se considera concentratia de 0,5% (respectiv 5 litri/m3). In tara noastra, N.R.P.M. prevad o concentratie maxima admisibila (CMA) de bioxid de carbon cuprinsa intre 0,07% si 0,20%, functie de destinatia incaperii.

Oxidul de carbon se produce in concentratii mai ridicate doar accidental. Valoarea admisibila a concentratiei momentane de CO in incaperi este de 50 mg/m3, dar se admite o concentratie medie de 30 mg/m3, reactia CO cu hemoglobina fiind reversibila.

Substantele odorante In incaperile ocupate permanent trebuie ca mirosul sa ramana constant sub pragul de jena, in timp ce pentru incaperile ocupate discontinuu se admite depasirea acestui prag, cu conditia revenirii in scurt timp la nivelul normal.

Aprecierea gradului de viciere al aerului se face pe baza unor indici prin care se considera senzatia produsa de ansamblul factorilor de viciere. Dintre acestia, cel mai utilizat este concentrata de bioxid de carbon, valorile indicate fiind de 0,07.0,1%.

Vaporii de apa rezultati in urma degajarilor nu sunt nocivitati propriu-zise, dar pot provoca inconveniente mai ales la saturatie.

Umiditatea relativa a aerului din incaperi se recomanda intre 30.70%.

Impuritati sub forma de pulberi: Concentratiile limita admisibile ale pulberilor sunt, conform N.R.P.M. de 6.15 mg/m3.

Microorganismele Pentru incaperi destinate persoanelor, in conditii obisnuite de aerisire, sunt in vigoare urmatoarele norme: numar de germeni - max. 1500 - vara si 4500 - iarna

VENTILAREA CLADIRILOR. EXIGENTE

Primenirea aerului din incaperi se face cu aer exterior, prin ventilare, care poate fi mecanica sau naturala.

In ceea ce priveste schimbul natural de aer cu exteriorul, deosebim:

w ventilarea neorganizata, cand aerul necesar trece prin rosturile neetanse ale anvelopei, sau/si prin elementele de constructie alcatuite din materiale permeabile la aer.

w ventilarea organizata, care se face prin usi, ferestre, orificii sau canale speciale, prevazute in constructie.