Cel, obiekt i warunki dokonywanych analiz
Przeprowadzanie analiz opartych na pomiarach w budynkach istniejących, szczególnie wielorodzinnych, jest kosztowne i długotrwałe, koliduje z ich codziennym użytkowaniem i zazwyczaj pozwala uzyskać dane dotyczące co najwyżej kilku pomieszczeń. Dlatego podstawowymi metodami badania przepływów powietrza są obliczenia, sprowadzające się do zastosowania modeli matematycznych budynków i zachodzących w nich procesów.
Dotyczy to szczególnie obiektów o złożonej strukturze i procesów towarzyszących, jakimi są migracje zanieczyszczeń w obrębie takich obiektów. Szerokie możliwości ma w tym zakresie np. program Contam, który umożliwia obliczanie przepływów powietrza powstałych w wyniku procesów jego przenikania przez elementy budowlane, między strefami budynku, działania kanałów wentylacyjnych, a także zmian stężeń zanieczyszczeń powstających w procesach ich dyspersji przy transporcie przez elementy przepływowe i wydzielanych przez sztuczne źródła.
Ponadto możliwa jest ocena migracji obciążeń zanieczyszczeń wydzielanych przez użytkowników. Pakiet pozwala zatem osiągnąć zamierzony cel badań, jakim jest potwierdzenie negatywnych opinii o stanie higienicznym powietrza wewnętrznego w budynkach mieszkalnych z kanałową wentylacją naturalną oraz sprawdzenie możliwości jego poprawy poprzez wspomaganie wentylacji otworami nawiewnymi.
Analizy wykonano dla budynku uznanego za reprezentatywny dla krajowego budownictwa mieszkaniowego – jest to budynek 4-piętrowy składający się z 10 mieszkań, mający po 5 mieszkań kategorii M-3 (mieszkania dolne – D) o powierzchni 47 m2 oraz kategorii M-4 (mieszkania górne – G) o powierzchni 59,5 m2. Rozplanowanie i charakterystykę pomieszczeń wraz z wybranymi danymi niezbędnymi do dokonania obliczeń przedstawiono na rys. 1 oraz w tab. 1 [5]. W budynku znajduje się układ kanałów indywidualnych o wymiarach 0,21 × 0,21 m, wykonanych z materiałów budowlanych.
W pokojach, w kuchni i przedpokoju przyjęto temperatury powietrza równe +20°C, w łazience +24°C, a na klatce schodowej +16°C. Oprócz przyjętych wartości współczynników przenikania powietrza przez okna (umieszczone na przegrodzie północnej i południowej), równych maksymalnej wartości dopuszczanej prawem, uwzględniono również możliwość ich uzbrojenia w otwory nawiewne. Zastosowano otwory, które przy różnicy ciśnień 10 Pa powodują przepływ powierza w wysokości 50 m3/h.
Mieszkania są rozdzielone klatką schodową o powierzchni 13,55 m2 z oknami o szczelności takiej samej, jak w mieszkaniach (długość ich szczelin wynosi na każdym piętrze 6 m). Drzwi wejściowe do budynku mają szczelinę o długości 5,6 m, a ich szczelność jest taka sama, jak drzwi wejściowych do mieszkań. Pozostałe drzwi (wewnętrzne) przyjęto jako uchylone (w pozycji otwartej). Założono, że w każdym mieszkaniu znajduje się dwoje dorosłych i dwoje dzieci. Przykładowy godzinowy profil przebywania ludzi oraz emisję metabolicznego dwutlenku węgla zestawiono w tab. 2.
Założono, że oprócz emisji pary wodnej od ludzi wystąpią też inne źródła wilgoci (tab. 3). Analizy przeprowadzono dla dwóch miesięcy – stycznia i marca. Zmiany parametrów meteorologicznych przyjęto na podstawie danych ze stacji meteorologicznej w Katowicach (patrz rys. 2). Najniższa temperatura w styczniu sięga –18,7°C, a jej wartość najwyższa wynosi ok. +6°C. W marcu temperatura powietrza waha się od –6 do +13,6°C. Kierunek wiatru o prędkości sięgającej 11 m/s zmienia się od 0 do 360°, najczęściej występuje wiatr z kierunku północnego i południowo-zachodniego.
Wybrane wyniki badań
Ze względu na duże podobieństwo uzyskiwanych wyników poniżej przedstawiono jedynie rezultaty otrzymane dla wybranych pomieszczeń mieszkań G, do których zaliczono pokoje mieszkalne (Pm1), kuchnie i łazienki. Wyniki badań pogrupowano nie tylko ze względu na okres klimatyczny i przeznaczenie pomieszczeń, ale także z uwagi na brak organizacji napływu powietrza zewnętrznego, co nazwano rozwiązaniem tradycyjnym, oraz umieszczenie w skrzydłach okiennych otworów nawiewnych, co nazwano rozwiązaniem wspomaganym.
Wentylacja tradycyjna
Strumienie powietrza przepływające przez pokoje mieszkalne Pm1 w badanym pionie mieszkań na przestrzeni obydwu miesięcy zestawiono na rys. 3. Za charakterystyczne uznać należy wyraźne uprzywilejowanie mieszkania położonego na parterze budynku.
