Podstawową rolą systemu wentylacji jest sprawna wymiana powietrza w budynku (które stale ulega zanieczyszczeniu) na świeże (zewnętrzne). Dobrze działająca wentylacja usuwa wszelkie zanieczyszczenia znajdujące się w powietrzu – wilgoć, zapachy, szkodliwe lub uciążliwe gazy emitowane przez materiały budowlane i wykończeniowe. Wentylacja powinna także zapewnić dopływ odpowiedniej ilości powietrza, niezbędnego do spalania gazu w domowych urządzeniach zasilanych gazem, a także, w sytuacjach awaryjnych, usuwać spaliny, które mogą się wydostawać z wadliwych urządzeń.
Schemat przepływu powietrza przez mieszkanie (wentylacja naturalna grawitacyjna)
W sezonie grzewczym, wraz z wymianą powietrza w budynku, konieczne jest jego ogrzewanie. W budynkach energooszczędnych znaczna część ciepła zużywanego na ogrzewanie jest przeznaczona na podgrzanie powietrza wentylacyjnego. Dlatego ważne jest, aby wentylować budynek w sposób racjonalny. Nie oznacza to, że można zmniejszać intensywność wymiany powietrza, kosztem jakości mikroklimatu w budynku. Warto przedewszystkim ocenić potrzeby wentylacyjne budynku, wynikające z jego wielkości i sposobu użytkowania. Do tak określonych potrzeb trzeba dostosować system wentylacji, który pozwoli je zaspokoić. Wśród wielu możliwych do zastosowania systemów wentylacji trzeba wybrać taki, którego eksploatacja pozwoli zminimalizować roczne zużycie energii.
Energooszczędny system wentylacji powinien umożliwiać regulację intensywności wymiany powietrza w sytuacjach gdy zmieniają się potrzeby. Jednocześnie do jego zasilania nie powinno się zużywać zbyt wiele energii.
Poprawnie działająca wentylacja musi zapewnić nie tylko dopływ świeżego powietrza z zewnątrz do pokoi mieszkalnych, ale także umożliwić przepływ powietrza przez mieszkanie i jednoczesne asymilowanie zanieczyszczeń, a następnie sprawne usunięcie zanieczyszczonego powietrza na zewnątrz budynku. Do wyboru jest wiele różnych rozwiązań.
Wentylacja naturalna (zwana potocznie grawitacyjną) działa dzięki siłom natury. Powietrze dostaje się do budynku w sposób naturalny – najskuteczniej przez nawiewniki, czyli specjalne elementy umieszczone w oknach lub ścianach zewnętrznych. Usuwane jest także w sposób naturalny, dzięki różnicy temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynku. Do usuwania powietrza służą kanały wywiewne. Największą wadą tego systemu wentylacji jest to, że działa z różną skutecznością w ciągu roku, a jednocześnie praktycznie nie ma możliwości regulacji. Nie zapewnia więc on oczekiwanej wymiany powietrza w budynku. W okresie najniższych zimowych temperatur może działać znacznie intensywniej niż to konieczne i powodować znaczne straty energii cieplnej.
Wentylacja mechaniczna to taki sposób wentylowania budynku, w którym wymiana powietrza następuje dzięki pracy wentylatorów. Podstawową zaletą wentylacji mechanicznej jest możliwość określenia wydajności systemu wentylacji już na etapie projektowania budynku, a następnie wykonanie instalacji, która będzie działać niezależnie od pory roku i panujących warunków. Dzięki temu zapewnia się bardzo dobrą jakość powietrza w budynkach. Jednocześnie można wpływać na intensywność wentylacji w trakcie eksploatacji. Możliwych jest wiele rozwiązań.
Wentylacja mechaniczna wywiewna to system, w którym stosuje się najczęściej jeden centralny wentylator, którego zadaniem jest usuwanie zanieczyszczonego powietrza z budynku. Powietrze jest usuwane z łazienek, toalet, kuchni, pomieszczeń pozbawionych okien za pomocą sieci kanałów wywiewnych, połączonych z wentylatorem. W miejsce powietrza usuwanego, do budynku dostaje się świeże powietrze zewnętrzne. Do kontrolowanego doprowadzenia powietrza służą nawiewniki, podobne jak w wentylacji naturalnej, umieszczane w oknach lub ścianach zewnętrznych.
Wydajność takiego systemu wentylacji można regulować, zmieniając prędkość obrotów wentylatora lub regulując wielkość przepływu powietrza przez nawiewniki i kratki wywiewne. Wentylator może pracować ze zmniejszoną wydajnością na przykład wtedy, gdy w domu nie ma mieszkańców lub w czasie nocy. Wielkość przepływu powietrza przez nawiewniki i kratki wywiewne może być regulowana na przykład poziomem wilgotności powietrza w pomieszczeniach, uzależnionej w głównej mierze od aktywności domowników. Wraz ze wzrostem wilgotności wydajność może być zwiększana, a gdy wydzielanie wilgoci zmniejsza się, przepływ powietrza przez nawiewniki i kratki wywiewne zmniejsza się.
Wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna to bardziej rozbudowany system, składający się z centralki wentylacyjnej oraz sieci kanałów transportujących powietrze. W centralce wentylacyjnej znajdują się dwa wentylatory. Jeden z nich zapewnia nawiew świeżego powietrza zewnętrznego, drugi usuwa zanieczyszczone powietrze wewnętrzne.
Część kanałów służy do transportu świeżego powietrza. Nawiew jest doprowadzany do pokoi. Pozostałe kanały służą do transportu powietrza zanieczyszczonego. Usuwają je przede wszystkim z kuchni, łazienek i toalet. W centralce wentylacyjnej z reguły znajduje się dodatkowy element – wymiennik ciepła. Potocznie taka centralka jest nazywana rekuperatorem. Jej zaletą jest to, że wymiennik ciepła pozwala odzyskiwać ciepło z powietrza usuwanego z budynku. Odzyskana w ten sposób energia służy do podgrzania powietrza pobieranego z zewnątrz, zmniejsza więc zapotrzebowanie na energię do ogrzewania. Jest wiele różnych konstrukcji wymienników ciepła: krzyżowe, przeciwprądowe, obrotowe. Różnią się one konstrukcją, sposobem działania i zdolnością odzyskiwania ciepła, czyli tak zwaną sprawnością. Wymiennik pozwala odzyskać od 50 do około 90% energii zmagazynowanej w powietrzu, które jest usuwane z budynku.
System wentylacji nawiewno-wywiewnej można dodatkowo wyposażyć w tak zwany gruntowy wymiennik ciepła. Jest to system specjalnych kanałów umieszczonych pod powierzchnią ziemi lub specjalne żwirowe złoże, przez które przepływa powietrze czerpane z zewnątrz (zanim trafi do centralki wentylacyjnej). Ponieważ wymiennik gruntowy jest umieszczony na pewnej głębokości, jego temperatura utrzymuje się przez cały rok na poziomie około 10°C, czyli takim jak temperatura otaczającego go gruntu. Dzięki temu, w czasie zimy powietrze przepływające przez taki wymiennik podgrzewa się wstępnie, co zmniejsza zapotrzebowanie na energię cieplną do jego ogrzania. W okresie letnim natomiast, powietrze czerpane z zewnątrz jest w wymienniku gruntowym schładzane.
Wymiennik gruntowy
Wentylacja hybrydowa jest połączeniem wentylacji naturalnej i mechanicznej. Można o niej mówić wtedy, gdy instalacja działa naprzemiennie w sposób mechaniczny i naturalny lub gdy działanie obydwu systemów uzupełnia się wzajemnie. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu elementów sterujących pracą obydwu układów, monitorujących warunki zewnętrzne i parametry pracy instalacji wentylacyjnej. Czujniki sprzężone z układem sterowania, umożliwiają przełączanie trybu pracy systemów – naturalnego i mechanicznego.
Zasada działania wentylacji hybrydowej sprowadza się do tego, że działa ona w sposób naturalny, w czasie gdy sprzyjają temu warunki wewnętrzne i zewnętrzne, natomiast gdy są one niewystarczające do sprawnej wymiany powietrza, system zaczyna działać w sposób mechaniczny. W alternatywnej koncepcji, system działa w sposób mechaniczny, a zawsze gdy to możliwe jest wspomagany lub zastępowany przez naturalną wymianę powietrza.
W znanych w Polsce rozwiązaniach wentylacji hybrydowej stosowane są specjalne nasady kominowe zasilane energią elektryczną. Ich cechą charakterystyczną jest to, że podczas pracy wytwarzają w kanałach wywiewnych niewielkie podciśnienie, zbliżone do tego jakie wytwarza wentylacja naturalna. Cechą dostępnych nasad do wentylacji hybrydowej jest także ich bardzo niskie zapotrzebowanie na energię elektryczną.
Budynek, w którym wentylacja działa mało wydajnie jest narażony na zawilgocenie, a w konsekwencji nawet i na zagrzybienie, które trudno usunąć. Ponadto mieszkańcy takiego budynku są narażeni na złe samopoczucie – chroniczne uczucie zmęczenia i reakcje alergiczne prowadzące do astmy. Warto więc zadbać o właściwą jakość powietrza, jakim będzie się oddychać.