Jak określić przepływ powietrza w pomieszczeniu?

Historia, o której chciałbym Ci dzisiaj opowiedzieć pozostanie ze mną na długo. Wydarzyła się ona podczas pierwszych miesięcy mojej pracy i opowiada o moich pierwszych porażkach. I chociaż z perspektywy czasu jestem wdzięczny losowi za każdy błąd, który w przeszłości popełniłem, to w tamtym okresie uważałem jednak zupełnie inaczej. Tym bardziej, że za każdym razem, każda taka pomyłka zawsze cholernie bolała… No cóż, myślę, że doskonale wiesz o czym mówię… Natomiast jeśli tylko zastanawiasz się teraz czego konkretnie dotyczyła cała sytuacja to nie będę dłużej trzymał Cię w niepewności. Od razu się przyznam, że całkowicie bezmyślnie zaprojektowałem tragiczny przepływ powietrza w pomieszczeniu…

I w tym momencie możesz już się domyślić, że oczywiście chodziło o projekt instalacji wentylacji mechanicznej. System, nad którym pracowałem miał się znajdować w przestrzeni handlowej. Nie będę ukrywał, że powierzchnia sklepu była spora… Nie będę również pomijał faktu, że nigdy wcześniej nie wykonywałem podobnych instalacji. Ale czy to mnie w jakikolwiek sposób tłumaczy? Oczywiście, że nie! Dostałem do zaprojektowania system, który najzwyczajniej w świecie spieprzyłem. A co gorsza, ponieważ cała instalacja została wykonana zgodnie z projektem, nie raz musiałem się tłumaczyć ze swoich błędnych i nieodpowiedzialnych decyzji…

Niestety, ale zaprojektowany przeze mnie system instalacji wentylacji mechanicznej w żadne sposób nie spełniał swojej roli. Pamiętasz jakie są główne cele takiego systemu? Jednym z nich jest np. zapewnienie odpowiedniej jakości powietrza do oddychania. Z kolei innym, może być np. usunięcie z pomieszczenia wilgoci wraz z nadmiarem dwutlenku węgla czy nieprzyjemnych zapachów. Ogólnie i w dużym uproszczeniu mówiąc, najważniejszym zadaniem takiej instalacji jest po prostu poprawa jakości życia. Ale czy zaprojektowany przeze mnie system, chociaż w najmniejszym stopniu spełniał to zadanie? Szczerze? Zapomnij…

Czy przepływ powietrza w pomieszczeniu ma znaczenie?

Abym mógł Ci dokładnie wyjaśnić, dlaczego dałem ciała w projekcie to chciałbym, abyśmy na chwilę się teraz zatrzymali. Zależy mi na tym, abyśmy najpierw wyjaśnili sobie dokładnie czym jest przepływ powietrza w pomieszczeniu. Parametr, który jak się okazało w moim przypadku miał kolosalne znaczenie… Następnie, w momencie kiedy owy przepływ powietrza wentylacyjnego nie będzie już dla nas jakąkolwiek zagadką obiecuję, że przejdziemy dalej.

Najprościej i najogólniej mówiąć, przepływ powietrza określa drogę, jaką musi pokonać struga powietrza wentylacyjnego. Czyli innymi słowy, w przypadku zastosowania wentylacji mechanicznej nawiewno – wywiewnej, droga ta będzie się zaczynać przy nawiewniku, a kończyć przy wywiewniku. Ale na tym, cały ten temat się jeszcze nie kończy. Cóż, zgodzisz się chyba ze mną, że w innym wypadku byłoby przecież zbyt prosto? 🙂

Zwróć uwagę, że w zdecydowanej większości przypadków, powietrze wentylacyjne nigdy nie przepływa bezpośrednio od nawiewnika do wywiewnika. Zazwyczaj powietrze takie napotyka na swojej drodze różnego rodzaju przeszkody, które skuteczne zmieniają jego trajektorię. Co więcej, nie bez znaczenia jest tutaj również powietrze wewnętrze, z którym struga powietrza nawiewanego się przecież miesza. Aha, a czy wspomniałem wcześniej jak ważną rolę w całym tym ruchu odgrywa temperatura czy też prędkość strumienia powietrza wentylacyjnego, wypływającego bezpośrednio z nawiewników? 🙂

Zatem tak jak widzisz, prawidłowe wyznaczenie przepływu powietrza w pomieszczeniu wcale nie jest tak proste i oczywiste jakby to się z początku wydawało. Co więcej, osobiście uważam, że parametr ten odgrywa szalenie ważną rolę podczas projektowania systemów wentylacyjnych. W końcu to od niego zależy, czy zaprojektowana przez nas instalacja będzie działać tak jak powinna. Czy struga powietrza dotrze do strefy przebywania ludzi. I w końcu, czy system ten zwiększy komfort wewnątrz pomieszczenia, czy wręcz odwrotnie. I tak, w przeszłości o tym wszystkim niestety zapomniałem…

Jakie są rodzaje przepływu powietrza w pomieszczeniu?

Tak naprawdę przepływ powietrza w pomieszczeniu może się kształtować w nieograniczony sposób. Zjawisko to jest na tyle zależne od każdego, najmniejszego nawet czynnika, że nie sposób chyba mówić o konkretnych jego typach. Niemniej jednak, na przestrzeni lat i niezliczonej ilości przeprowadzanych badań uznano, że mimo wszystko warto wspomnieć, że istnieje kilka założeń dotyczących zorganizowania wymian powietrza w pomieszczeniu. Czyli innymi słowy, istnieje kilka sposobów na założenie prawidłowej trajektorii dla ruchu powietrza wewnątrz obiektów i kilka z nich zostało przedstawionych na poniższym rysunku.

Rys. 01. Organizacja wymian powieytrza w pomieszczeniu; 1 – wentylacja mieszająca; 2 – wentylacja tłokowa; 3 – wentylacja wyporowa

Pierwszym i najbardziej popularnym sposobem na zorganizowanie przepływu powietrza w pomieszczeniu jest tzw. wentylacja mieszająca. Głównym jej celem jest dostarczenie świeżego powietrza do strefy przebywania ludzi, gdzie powietrze to będzie się mieszać z powietrzem wewnętrznym. Oczywiście sposobów na zapewnienie odpowiedniego stopnia zmieszanie obydwu strumieni jest kilka. Niemniej jednak, większość z nich opiera się przede wszystkim o wykorzystanie dwóch czynników – pędu powietrza oraz jego wyporu. A pamiętaj, że wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się gęstość powietrza. Dzięki temu, ciepłe powietrze unosi się ku górze, a zimne opada.

Kolejnym rodzajem, który zazwyczaj tylko w szczególnych przypadkach zapewnia prawidłową wentylację pomieszczenia jest tzw. wentylacja tłokowa. Ten rodzaj przepływu powietrza charakteryzuje się jednostajnym ruchem strugi powietrza wentylacyjnego tylko i wyłącznie w jednym kierunku. Jego głównym zadaniem jest tak naprawdę wypchnięcie powietrza wewnętrznego wraz z zawierającymi zanieczyszczeniami na zewnątrz. Oczywiście główną rolę w takim przypadku pełni prędkość z jaką powietrze nawiewane jest wtłaczane do pomieszczenia.

Trzecim i ostatnim sposobem, o których chciałbym wspomnieć w tym artykule, zapewniającym jeszcze inną organizację ruchu powietrza w pomieszczeniu jest tzw. wentylacja wyporowa. I wbrew pozorom, ten rodzaj wentylacji jest na swój sposób zbliżony do wentylacji tłokowej. Dlaczego? Ponieważ głównym jego zadaniem jest również wypchnięcie powietrza wewnętrznego na zewnątrz. Jednak różnica pomiędzy tymi obydwoma systemami polega przede wszystkim na tym, że wentylacja wyporowa robi to w bardziej dyskretny sposób. Co więcej, wentylacja wyporowa najczęściej pełni jeszcze funkcję chłodzenia. Zakłada ona bardzo powolne dostarczenie świeżego powietrza do dolnych części pomieszczenia, a następnie jego ruch w górę, wypychając po drodze powietrze wewnętrzne coraz wyżej, w kierunku wywiewników zlokalizowanych najczęściej pod stropem.

Jaki rodzaj przepływu powietrza w pomieszczeniu zaprojektowałem?

Ok, teraz kiedy już wiesz czym tak naprawdę jest przepływ powietrza wentylacyjnego, zdajesz sobie sprawę jak ważną rolę pełni oraz jesteś świadomy różnych sposobów na zorganizowanie ruchu powietrza wewnątrz pomieszczeń, możemy przejść dalej. Na pewno interesuje Cię w jaki sposób zaprojektowałem instalację wentylacji mechanicznej we wspomnianym już wcześniej supermarkecie. Jeśli tak to od razi Ci powiem. Podświadomie starałem się zaprojektować ruch powietrza zgodny z założeniami wentylacji mieszającej. Ale jak się później okazało, wyszło zupełnie inaczej…

Powierzchnia handlowa sklepu przypominała swoim kształtem ogromny prostokąt. W związku z powyższym, jak tylko przystąpiłem do projektowania dla niej systemu wentylacyjnego, wszystko wydawało mi się proste i oczywiste… Główne kanały wentylacyjne poprowadziłem równolegle do siebie, przy dłuższych ścianach pomieszczenia. Przy jednej ścianie znajdował się przewód z kratkami zapewniającymi nawiew powietrza, a przy drugiej wywiew powietrza. Wszystko wyglądało tak jak na poniższym rysunku.

I podświadomie czułem, że z tak zaprojektowana instalacja wentylacji mechanicznej będzie działać prawidłowo. Podświadomie myślałem, że powietrze nawiewane zmiesza się z powietrzem wewnętrznym, zwiększając jednocześnie komfort dla wszystkich, przebywających w sklepie osób. Ale tak nie było… Taki sposób wentylacji w żaden sposób nie wpływał na jakość powietrza, którym oddychali ludzie. Co więcej, teraz jestem przekonany, że gdyby w pomieszczeniu tym nie znajdowała się żadna wentylacja, to rezultaty byłyby bardzo podobne…

Myślę, że nie muszę Ci nawet dodawać jak się czułem później, kiedy instalacja została uruchomiona, a ja usłyszałem od Szefa pretensje… Patrzył mi prosto w oczy i przekazał dosłownie informację, jaką usłyszał od Inwestora. Co za gówno mi zaprojektowaliście! Podobno takich właśnie słów użył Inwestor. Ale wiesz co? Prawdę powiedziawszy, wcale mu się nie dziwiłem. Przecież mógł użyć zdecydowanie mocniejszych wyrazów i tak naprawdę nikt nie mógłby mieć do niego jakichkolwiek pretensji…

Jakie wady i zalety posiada wentylacja mieszająca?

Powiedziałem Ci wcześniej, że wentylacja mieszająca jest prawdopodobnie najczęściej stosowana przez zdecydowaną większość Projektantów. A skoro tak, to myślę, że nie wybaczyłbyś mi, gdybym pominął w tym artykule wady i zalety takiego rozwiązania. Bo system taki ma oczywiście swoje plusy i minusy. W sumie tak jak wszystko w życiu.

Najważniejszą zaletą takiego rozwiązania jest możliwość łatwego wymieszania strugi powietrza świeżego z powietrzem wewnętrznym. Dzięki temu, uzyskanie powietrza o optymalnej temperaturze oraz niewielkiej ilości zanieczyszczeń w strefie przebywania ludzi wcale nie jest tak trudne do osiągnięcia. Oczywiście nie muszę Ci chyba dodawać, jak to się przekłada na komfort dla przebywających w danym pomieszczeniu osób. Ale ponieważ w tym miejscu po raz kolejny wspomniałem Ci o strefie przebywania ludzi to zdaję sobie sprawę, że być może chciałbyś przeczytać o niej więcej. Jeśli tak to wystarczy, że klikniesz tutaj.

Kolejną zaletę wentylacji mieszającej jest ograniczenie prędkości dla strugi powrotnej. Czyli innymi słowy, system taki pozwala zmniejszyć prędkość przepływu powietrza w strefie przebywania ludzi, dzięki czemu osoby znajdujące się w pomieszczeniu nie muszą odczuwać dyskomfortu i gwałtownych przepływów powietrza. Ale czy powyższa zaleta może przerodzić się w wadę? Naturalnie, że tak i wbrew pozorom nie jest wcale o to trudno. Wystarczy tylko, że instalacja wentylacji mechanicznej zostanie nieprawidłowo zaprojektowana, a poszczególne jej urządzenia błędnie dobrane.

Zwróć tylko uwagę jak ważną rolę w każdym systemie wentylacyjnym odgrywa dobór poszczególnych jego elementów. Zastanów się, jakie mogą być efekty doboru np. zbyt małych anemostatów nawiewnych, zlokalizowanych pod stropem pomieszczenia, w stosunku do zakładanej wydajności powietrza wentylacyjnego. Oczywiście w takim przypadku, prędkość tego powietrza w strefie przebywania ludzi może się okazać za duża. W rezultacie, osoby przebywające w pomieszczeniu mogą odczuwać dyskomfort, o jakim Ci przed momentem wspomniałem.

Co więcej, projektując wentylację mechaniczną należy bezwzględnie zwrócić uwagę na dwa, bardzo ważne czynniki. Pierwszy z nich dotyczy lokalizacji nawiewników i wywiewników. W końcu inaczej będzie wyglądał przepływ powietrza z kratek wentylacyjnych, w kierunku poziomym, a inaczej z anemostatów sufitowych. Natomiast drugi z nich związany jest z temperaturą powietrza wewnętrznego i nawiewanego. Pamiętasz jak Ci wspomniałem o zjawisku konwekcji? No właśnie… 🙂

Dlaczego zaprojektowany przeze mnie przepływ powietrza w pomieszczeniu stwarzał problemy?

Zastanawiam się, czy w tym momencie dostrzegasz błąd, który popełniłem? Jeśli tak to super! A jeśli nie to spokojnie, nic się nie dzieje, a ja zaraz postara Ci się wszystko, bardzo dokładnie wytłumaczyć. 🙂 A zacznę od omówienia przepływu powietrza, który generował zaprojektowany przeze mnie system. A dlaczego akurat od niego? Ponieważ to właśnie był największym problemem w całej tej sytuacji…

Zwróć uwagę w jaki sposób poprowadziłem przewody wentylacyjne oraz w jakich miejscach zaprojektowałem kratki wentylacyjne. Dokładnie, takie rozwiązanie nie było najlepsze. Chociaż prawdę mówiąc, było ono beznadziejne… Kanały wentylacyjne, biegnące wzdłuż przeciwległych ścian pomieszczenia z poziomymi kratkami wentylacyjnymi gwarantowały tylko i wyłącznie przepływ powietrza w przestrzeni podsufitowej. A co ze strefą przebywania ludzi?

Niestety, ale takie rozwiązanie, w żadnym wypadku nie mogło działać prawidłowo. Co więcej, taka lokalizacja wszystkich tych urządzeń zapewniała przepływ powietrza w pomieszczeniu po najkrótszej trasie. Najkrótszej i prawdę powiedziawszy, w tym konkretnym przypadku, również i najmniej korzystnej… A taka sytuacja, w zdecydowanej większości przypadków, nie jest oczywiście zalecana. W przypadku wentylacji mieszającej, nawiewana struga powietrza powinna najpierw zmieszać się z powietrzem wewnętrznym, a nie szukać jak najkrótszej drogi do wywiewników. Dostrzegasz problem?

Ale na tym oczywiście lista moich błędów się jeszcze nie kończyła. Kiedy projektowałem instalację wentylacji mechanicznej w supermarkecie, tak jak wspomniałem Ci wcześniej, chciałem wykorzystać właśnie wentylację mieszającą. Natomiast zastanów się jaka organizacja ruchu powietrza w pomieszczeniu tak naprawdę występowała. Oczywiście, że tak! Zdecydowanie bliżej jej było do wentylacji tłokowej niż mieszającej…

Jak rozwiązałem problem, aby zapewnić prawidłowy przepływ powietrza w pomieszczeniu?

Naturalnie, powstały problem trzeba było jak najszybciej rozwiązać. Co do tego nie było najmniejszych wątpliwości. Zadowolenie i satysfakcja Inwestora były stawiane na pierwszym miejscu, co oczywiście było bardzo dobrym podejściem. A ja tym razem doskonale zdawałem sobie sprawę, że kolejny raz już nie mogę dać ciała. Dwie moje pomyłki z rzędu mogłyby się przecież okazać kluczowe dla mojej dalszej kariery w firmie…

Taki rozwój wydarzeń sprawił, że zacząłem bardzo pilnie zgłębiać temat związany z przepływami powietrza wewnątrz pomieszczeń. Tak naprawdę, cała ta sytuacja sprawiła, że nauczyłem się nowych rzeczy i w pełni zrozumiałem błąd, który popełniłem. Wiedziałem też co należy zrobić, aby go wyeliminować oraz zapewnić odpowiednią cyrkulację powietrza wewnątrz powierzchni handlowej. A co trzeba było zrobić? Wystarczyło zlokalizować obydwa przewody magistralne blisko siebie oraz zmienić lokalizację kratek wentylacyjnych na jednym z nich. Tylko tyle i aż tyle…

Oczywiście oprócz zmiany położenia samych przewodów wentylacyjnych musiałem się jeszcze upewnić, że struga powietrza nawiewanego dotrze do końca pomieszczenia. W innym przypadku, część sklepu mogłaby być w dalszej części pozbawiona świeżego powietrza. Dlatego też raz jeszcze spojrzałem na nomogram kratek wentylacyjnych Lindab AD o wymiarach 600 x 200 mm, aby sprawdzić, w jakim miejscu prędkość powietrza spadnie do około 0,2 m/s. Odległość ta wynosiła 7 metrów. Szerokość pomieszczenia była równa 8 metrom. Wszystko było w porządku.

Rys. 01. Nomogram doboru kratki wentylacyjnej Lindab AD 600 x 200 mm dla przepływu 350 m³/h [1]Lindab, http://lindab.pl..

Niestety, ale naprawa moich błędów wymagała dodatkowej pracy, a co za tym idzie, również i dodatkowych kosztów. Niestety, ale moja pomyłka nie obyła się również bez echa i konsekwencji. Nie mniej jednak najważniejsze, że ostateczny efekt był dokładnie taki, jaki oczekiwał Inwestor. Świeże i w pełni uzdatnione powietrze wentylacyjne docierało do najbardziej odległych fragmentów pomieszczenia, gdzie swobodnie opadało i mieszało się z powietrzem wewnętrznym. Następnie powietrze to zawracało, aby ostatecznie trafić do kratek wywiewnych. Dzięki temu, w całym sklepie był zapewniony prawidłowy przepływ powietrza.

Podsumowanie

Tak jak widzisz, w tym przypadku udało mi się rozwiązać problem. Co więcej, moja pierwotna pomyłka nauczyła mnie również wielu, nowych i przydatnych rzeczy. Niestety nauka ta była okupiona pewnymi konsekwencjami, w tym oczywiście stratą przez firmę dodatkowych kosztów. I z jednej strony mogłoby się wydawać, że błąd ten nie był w ogóle potrzebny, ale wiesz co? Chociaż kiedyś też tak myślałem to od kilku lat mam na ten temat zupełnie inne zdanie. 🙂

Błędy są dobre! Dokładnie tak w tym momencie uważam. Błędy pozwalają nam się szybciej rozwijać. Dodatkowo zastanów się przez chwilę i odpowiedz sobie szczerze na jedno pytanie. W jakich sytuacjach uczysz się najwięcej? Czy aby przypadkiem nie są to sytuacje, kiedy właśnie popełniasz błędy i wytykają Cię palcami? No właśnie…

Niestety, ale wśród większości ludzi panuje głupie założenie, że nie powinno się popełniać błędów. Ale spójrzmy prawdzie w oczy, kto z nas ich nigdy nie popełnia? Jesteśmy tylko ludźmi i od czasu do czasu się mylimy. Zresztą jak to powiedział kiedyś sam Napoleon Bonaparte, nie myli się tylko ten, kto nic nie robi. I tym, jakże mądrym cytatem chciałbym zakończyć ten artykuł. A dodatkowo chciałbym życzyć Tobie oraz sobie kolejnych błędów, które dane nam będzie popełnić! Przyznaj się, pewnie takiego rozwoju sytuacji się nie spodziewałeś? 🙂

Przypisy

Przypisy
1 Lindab, http://lindab.pl.