Nawiewniki

Elementy nawiewne mają decydujący wpływ na kształt strumienia powietrza i wymianę energii pomiędzy powietrzem dopływającym a znajdującym się w pomieszczeniu. Najważniejszym zadaniem nawiewników jest zapewnienie czystego powietrza w strefach przebywania ludzi, a także wyrównanej temperatury przy prędkości powietrza w pomieszczeniu zapewniającej komfort (bez przeciągów).

Nieprawidłowo zaprojektowany rozdział powietrza w pomieszczeniu – zły dobór i lokalizacja elementów nawiewnych i wywiewnych − sprawi, że użytkownicy będą odczuwać dyskomfort. Przyjmuje się, że podstawowym ograniczeniem dla przepływu powietrza w strefie przebywania ludzi jest m.in. prędkość jego strumienia nieprzekraczająca 0,2 m/s. Wielkość ta może się zmieniać w zależności od przeznaczenia pomieszczenia i panującej w nim temperatury.

Drugim ograniczeniem jest wielkość temperatury strumienia nawiewanego w punkcie styczności ze strefą przebywania – przyjmuje się, że nie powinna być większa niż 1 K. Natężenie dźwięku pochodzącego z elementów nawiewnych nie powinno przekraczać poziomu dopuszczalnego dla danego pomieszczenia.

Systemy wentylacji

Wśród systemów dystrybucji powietrza wyróżnia się wentylację wyporową i mieszającą. Wentylacja wyporowa charakteryzuje się wolnym przepływem strumienia powietrza, przeważnie o stałym kierunku i prędkości. Powietrze przesuwa się z niewielką prędkością od nawiewników bezpośrednio do strefy przebywania ludzi i dalej w kierunku wywiewników. Wentylacja ta stosowana jest m.in. w pomieszczeniach przemysłowych i o specjalnych wymaganiach, jak np. sale operacyjne czy laboratoria, gdzie należy zapobiec poprzecznym ruchom powietrza w stosunku do głównego strumienia, aby uniknąć rozprzestrzeniania się w pomieszczeniu zanieczyszczonego powietrza.

Jednak w małych pomieszczeniach (np. biurowych i mieszkalnych) system ten nie jest często stosowany, gdyż ze względu na kubaturę i wysokości trudno uniknąć w strefie przebywania ludzi przeciągu, a nawiewniki do kierunkowego dostarczania powietrza miewają duże rozmiary. W wentylacji mieszającej powietrze wprowadzane jest strumieniami, co powoduje turbulencje i mieszanie się powietrza wewnętrznego z nawiewanym, a tym samym szybkie wyrównanie temperatury i wilgotności w całym pomieszczeniu.

Powietrze dostarczane jest poza strefę przebywania ludzi i cyrkulując, stopniowo wypełnia całe pomieszczenie. Układ musi być tak zaprojektowany, aby powietrze docierające do strefy przebywania spełniało parametry komfortu, tzn. jego prędkość nie była zbyt duża, a temperatura mniej więcej taka sama w całej strefie. W systemach wentylacji mieszającej strumień powietrza nawiewany do pomieszczenia miesza się z dużą objętością powietrza znajdującego się we wnętrzu.

Zachodzi wówczas zjawisko indukcji. W rezultacie, wraz ze wzrostem odległości od nawiewnika, objętość strumienia powiększa się, podczas gdy jego prędkość maleje. Ruch wywołany nawiewem powoduje mieszanie się powietrza w całym pomieszczeniu. Koncentracja zanieczyszczeń spada, a temperatura powietrza się wyrównuje. Zadaniem projektanta jest dobór właściwych urządzeń i takie ich rozmieszczenie, aby w obszarze przebywania ludzi nie występowały przeciągi.

Rodzaje nawiewników

Ze względu na usytuowanie nawiewniki powietrza można podzielić na: sufitowe, ścienne, podłogowe, przyścienne i specjalne, np. montowane w stopniach schodów. Niektóre typy nawiewników mają budowę umożliwiającą ich stosowanie jako urządzeń ściennych lub sufitowych. Mogą też pełnić funkcję elementów wywiewnych. Lokalizacja nawiewników wpływa na poprawność funkcjonowania całego systemu wentylacyjnego i zależy m.in. od: kształtu i wysokości pomieszczenia, umiejscowienia okien i drzwi oraz wystroju wnętrza.

Dobrze umiejscowiony nawiewnik tak kieruje strumień powietrza, aby nie trafiał on do miejsca przebywania ludzi (co mogłoby wywoływać poczucie dyskomfortu) oraz na inne przeszkody, które zakłóciłyby jego przepływ. W lokalizacji nawiewników sufitowych i ściennych uwzględnia się zjawisko ślizgania się strugi powietrza po powierzchni sufitu lub ściany, co w efekcie wydłuża strugę. Nawiewników nie można lokalizować w pobliżu wywiewników, gdyż nastąpi wówczas tzw. krótki przepływ, bez wymiany powietrza w pomieszczeniu.

Producenci oferują różne konstrukcje, od prostych urządzeń bez regulacji po nawiewniki z regulacją ilościową i jakościową strumienia powietrza. Prostsze urządzenia stosuje się przeważnie w systemach o stałym strumieniu powietrza, a bardziej rozbudowane w systemach o zmiennych strumieniach. Producenci oferują także urządzenia specjalne, np. nawiewniki z filtrami absolutnymi do pomieszczeń, w których wymagane jest powietrze o dużej czystości, a nawet sterylne.

Większość nawiewników ma charakter uniwersalny, czyli nadają się do stosowania w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych pomieszczeń mieszkalnych i biurowych, sklepów, banków, hoteli i pomieszczeń przemysłowych. Nawiewniki dobiera specjalista, który bierze pod uwagę m.in. następujące parametry: strumień powietrza oraz zasięg i ugięcie strugi powietrza nawiewanego, rozpływ powietrza, prędkość efektywną wypływu powietrza, stratę ciśnienia na nawiewniku oraz jego poziom mocy akustycznej (hałasu), a także możliwość regulacji kierunku i ilości nawiewanego powietrza.

Do doboru stosuje się nomogramy, które przedstawiają graficznie zależności podstawowych parametrów nawiewników. Wybór pojedynczego urządzenia jest prosty, ale już dobranie kilku nawiewników wymaga praktyki i zastosowania specjalnych programów komputerowych oferowanych przez producentów.

Najprostsze nawiewniki to kratki nawiewne bez możliwości regulacji strumienia i kierunku. Oferowane są też kratki z łopatkami, które regulują kierunek i prędkość nawiewanego strumienia. Kratki stosowane są w pomieszczeniach z wentylacją mieszającą. Mogą być montowane na ścianach lub w suficie, jako bezpośrednie zakończenie przewodów wentylacyjnych, albo na skrzynkach rozprężnych. Kratkami specjalnego rodzaju są nawiewniki montowane w podłodze oraz stopniach schodowych (np. w kinach) lub fotelach (np. w salach koncertowych).

Anemostaty są bardziej rozbudowanymi nawiewnikami sufitowymi. Wykonywane są w wersji okrągłej lub prostokątnej, w różnych rozmiarach, wzorach i kolorach, co umożliwia wybór urządzenia także pod kątem estetyki i dopasowania do wystroju wnętrza. Ich podstawową zaletą jest prosta regulacja strumienia powietrza i niski poziom hałasu.

Umożliwiają ukształtowanie poziomej strugi wypływającego powietrza, co jest ważne, gdy ma ono niską temperaturę. Zwykle mają tak wyprofilowane kierownice, że powietrze wypływa poziomo, równolegle do sufitu. Anemostaty okrągłe rozprowadzają powietrze równomiernie we wszystkich kierunkach, a prostokątne w jednym, dwóch, trzech lub czterech kierunkach. W anemostatach wirowych z ruchomymi lamelami (kierownicami) strumień powietrza mocno wiruje i szybko miesza się z powietrzem wewnętrznym.

W nawiewnikach wirowych wirujący strumień powietrza powoduje powstanie podciśnienia i zasysanie powietrza z pomieszczenia. Przepływ ten jest bardzo burzliwy i dzięki temu oba strumienie szybko się mieszają i uśredniają się ich parametry (temperatura i wilgoć). Nawiewniki wirowe stosuje się w pomieszczeniach wymagających nawiewu powietrza (chłodnego lub ciepłego) o znacznej różnicy w stosunku do temperatury powietrza w pomieszczeniu.

Umożliwiają one nawiew powietrza poziomo lub pionowo, w zależności od temperatury powietrza nawiewanego. Zmiany kierunku wykonuje się za pomocą siłownika napędzanego elektrycznie lub ręcznie. Oferowane są także nawiewniki wirowe w odmianie promieniowej (zwiększają turbulencję) i cylindrycznej (do bardzo niskich pomieszczeń).

W przypadku nawiewników rotacyjnych z niewielkich otworów wypływa wiele strug powietrza, co powoduje powstawanie ruchu rotacyjnego powietrza naprzemiennie w przeciwnych kierunkach. Nawiewniki te stosuje się w niskich pomieszczeniach oraz tam, gdzie występują znaczne różnice temperatury powietrza nawiewanego i w pomieszczeniu.

Nawiewniki szczelinowe stosuje się w pomieszczeniach, w których wymagane są płaskie strugi powietrza. Wprawdzie kształt strumienia jest modulowany tylko w ograniczonym zakresie, ale nawiewniki mogą wpływać na kierunek jego wypływu. Sprawdzają się przy nawiewie ciepłego i zimnego powietrza, a łatwa regulacja wypływu zapewnia skuteczność działania w systemach o zmiennej wydajności.

Nawiewniki szczelinowe występują w prostych modułach o zadanych długościach. Niektóre firmy wykonują na specjalne zamówienie urządzenia o dowolnych kształtach, według dostarczonego przez klienta szablonu. Nawiewniki szczelinowe montuje się najczęściej w sufitach podwieszanych.

W nawiewnikach wyporowych prędkość strumienia powietrza jest bardzo mała i mogą być one umieszczane w strefie przebywania ludzi, gdyż nie powodują dyskomfortu. Stosuje się je głównie w pomieszczeniach o podwyższonych parametrach komfortu i czystości powietrza (sale konferencyjne, widowiskowe, hale sportowe czy przemysłowe).

Najczęściej stosowane są wyporowe nawiewniki kolumnowe lub narożne – mają kształt walca lub np. jego ćwiartki, z obudową z blachy perforowanej z zamocowanym od dołu lub od góry króćcem wlotowym powietrza. Kształt i prędkość strumienia powietrza wypływającego z takiego nawiewnika przypominają wylewanie się wody ze źródła – nawiewane powietrze rozlewa się równomiernie i wypiera ciepłe, zanieczyszczone powietrze z pomieszczenia. Zmiana natężenia przepływu powietrza przez nawiewnik nie wpływa na kształt strumienia.

W pomieszczeniach o dużych wymaganiach wobec czystości powietrza, np. w salach operacyjnych, przemyśle farmaceutycznym i elektronicznym stosuje się nawiewniki sufitowe z wypływem laminarnym (liniowym), określane też jako stropy laminarne (sufity perforowane całkowicie lub częściowo). Zbudowane są one z płyt perforowanych, umieszczonych na całej powierzchni sufitu lub w pewnych odstępach. Powietrze wypływa z nich równomiernym strumieniem o bardzo małej prędkości. Nawiewniki te wyposażone są w filtry i wykonuje się je przeważnie ze stali nierdzewnej, aby zapewnić ich bakteriostatyczność oraz ułatwić czyszczenie.

W pomieszczeniach o dużej kubaturze stosuje się m.in. dysze nawiewne. Strumień nawiewany ma duży zasięg (kilka, kilkanaście metrów), możliwa jest regulacja kształtu i kąta strumienia powietrza. Dysze wyposażone w siłowniki pozwalają na automatyczną zmianę kąta strumienia. Dla zwiększenia wydajności stosuje się dysze w sprzężonych zestawach. Często przed zakończeniami przewodów wentylacyjnych, którymi są nawiewniki, montuje się skrzynki rozprężne. Służą one do zmniejszania prędkości przepływu powietrza i jednoczesnej zamiany ciśnienia dynamicznego na statyczne. Zapewniają dzięki temu równomierny wypływ powietrza.

Producenci oferują elementy nawiewne dla systemów wentylacyjnych o dużej elastyczności działania. Również warunki eksploatacji dzisiejszych systemów klimatyzacyjnych wymagają elastyczności od elementów zakończenia instalacji. Dostępne są urządzenia o zmiennych charakterystykach, różnorodnej budowie i wykonywane z różnych materiałów, np. stalowej blachy lakierowanej proszkowo, aluminium lub tworzyw sztucznych. Dzięki estetycznemu wykonaniu nawiewniki stanowią coraz częściej element wystroju wnętrza. Możliwe jest dobranie nie tylko koloru, ale też kształtu całych elementów i różnych wzorów płyt czołowych.

Literatura

1. Napiórkowska A., Isańska-Ćwiek A., Nawiewniki w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2007.
2. Halupczok J., Nawiewniki ścienne do wentylacji mieszającej, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2003.
3. Halupczok J., Nawiewniki podłogowe do wentylacji mieszającej, „Rynek Instalacyjny” nr 11/2003.
4. Halupczok J., Nawiewniki w salach widowiskowych, „Rynek Instalacyjny” nr 12/2003.
5. Halupczok J., Nawiewniki wyporowe w pomieszczeniach o podwyższonym komforcie cieplnym, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2004.
6. Halupczok J., Nawiewniki wyporowe w pomieszczeniach i halach przemysłowych, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2004.
7. Halupczok J., Nawiewniki sufitowe do wentylacji mieszającej, „Rynek Instalacyjny” nr 9/2005.
8. Nowakowski E., Nawiewniki i wywiewniki wentylacyjne, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2008.
9. Katalog produktów firmy Systemair.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!