Wymagania obliczeniowe dla instalacji wentylacyjnych

Ustanowieniu przekształconej wersji dyrektywy o charakterystyce energetycznej budynków (EPBD [1]) w maju 2010 towarzyszyło udzielenie przez Komisję Europejską mandatu  dla CEN na opracowanie norm mających pomóc we wdrażaniu zaleceń, szczególnie w opracowaniu metody obliczania charakterystyki energetycznej.

Powstawanie dokumentów normalizacyjnych jest zwykle procesem długotrwałym, dlatego dopiero w 2017 r. rozpoczęto publikację dokumentów wdrażających zapisy EPBD. Nowe normy powstały w oparciu o modułowy podział zagadnień, którego istotą jest odniesienie poszczególnych procesów pomiarowo-obliczeniowych do systemów technicznych w budynkach. W nowym układzie poszczególne zagadnienia mogą być objęte jedną lub większą liczbą norm.

Nowością w stosunku do poprzedniej edycji norm wdrażających zapisy dyrektywy z 2002 r. jest fakt, że opracowywanym dokumentom normalizacyjnym towarzyszą raporty techniczne, w których omawiane zagadnienia wyjaśniane są szczegółowo. Metoda określania charakterystyki energetycznej na poziomie krajowym pozostaje w gestii państw członkowskich, dyrektywa określa jej ramy, natomiast normy zawierają szczegółowy opis.

Zasady obliczeń przyjęte przez poszczególne kraje opierają się więc na opracowanych przez CEN normach z dodatkowym uwzględnieniem czynników lokalnych charakterystycznych dla danego państwa. Warto zauważyć, że oparcie metody obliczeń na normach pozwala na uzyskanie domniemania zgodności przepisów krajowych z dyrektywą – obowiązku, z którego wszystkie państwa członkowskie UE muszą zdać sprawozdanie.

Krajowa metoda obliczeń

Polska metoda obliczeniowa została oparta na normach EN oraz EN ISO i zawiera mniej lub bardziej bezpośrednie odesłanie do dokumentów normalizacyjnych, bez udziału których wykonanie obliczeń jest niemożliwe. Najbardziej jaskrawym przykładem wykorzystania normy do obliczeń jest bilans energii zużywanej na potrzeby oświetlenia wbudowanego, w zakresie którego rozporządzenie w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku [2] odsyła bezpośrednio do normy. Zmiana treści samych norm ma więc bezpośredni wpływ na stosowanie przepisów krajowych (więcej na ten temat w dalszej części artykułu).

Krajowa metoda obliczeń w zakresie instalacji wentylacyjnych obejmuje obecnie dwa sposoby określania uśrednionego w czasie strumienia powietrza zewnętrznego, parametru mającego istotne znaczenie w procedurze określania współczynnika przenoszenia ciepła przez wentylację ze strefy ogrzewanej (Hve). Jeden z tych sposobów został opisany w rozporządzeniu [2], a zasady obliczeń według drugiego sposobu znajdują źródło w normach PN-EN ISO 13790:2009 [3] oraz PN-EN 15242:2009 [4]. Więcej informacji o metodzie bazującej na normach znaleźć można w „Rynku” 6/2015 [5].

Chociaż metoda zawarta w rozporządzeniu podaje szczegółowy sposób obliczania Hve, w przypadku występowania w budynku instalacji wentylacji mechanicznej określenie strumienia powietrza infiltracyjnego Vx wymaga skorzystania z normy PN-EN ISO 13789:2008 [6]. Szkopuł w tym, że nowa wersja tej normy, czyli PN-EN ISO 13789:2017-10 [7], nie podaje metody określania strumieni infiltracyjnych, ale odsyła w tym zakresie do PN-EN 16798-7:2017-07 [8], która zastąpiła normę PN-EN 15242:2009 [4], lub do metody krajowej, której w naszym przypadku nie ma. Taka sytuacja sprawia, że proste wykonanie obliczeń staje się niemożliwe, bo metoda obliczeń z normy [8] jest rozbieżna z metodą określoną w rozporządzeniu, tj. nie można jej zastosować wyłącznie do jednej składowej obliczeń, czyli w tej sytuacji strumienia powietrza infiltracyjnego. 

Zatem pamiętając o kontroli poprawności wykonania świadectw energetycznych, ale również o odpowiedzialności projektanta wykonującego obliczenia EP na potrzeby uzyskania pozwolenia na budowę, jaki tryb postępowania należałoby przyjąć? Czy prawidłowe będzie skorzystanie z nieaktualnej wersji normy, ale gwarantującej poprawność techniczną obliczeń wg dotychczasowego stanu prawnego? Czy raczej z nowej wersji, aby pozostać w zgodzie z nakazem ustawy Prawo budowlane i projektować zgodnie z zasadami aktualnej wiedzy technicznej? Choć w tym przypadku dla zachowania prawidłowości obliczeń należałoby chyba korzystać z nowej normy nie tylko w odniesieniu do strumieni powietrza infiltracyjnego występujących w instalacji wentylacji mechanicznej? 

Skoro poprawność obliczeń według metody opisanej w rozporządzeniu [2] jest co najmniej dyskusyjna, warto pokrótce scharakteryzować obliczenia strumienia powietrza wewnętrznego wg normy PN-EN 16798-7:2017-07 [8]. Przypomnijmy: rozporządzenie pozwalało na określenie uśrednionego strumienia powietrza zewnętrznego wg metody z normy PN-EN ISO 13790:2009  [3]. We wrześniu 2017 norma ta została zastąpiona nową – PN-EN ISO 52016‑1 [9] – która w zakresie obliczeń strumienia odsyła bezpośrednio do normy [8].PN-EN 16798-7:2017-07 [8] daje możliwość prowadzenia obliczeń według jednej z dwóch metod.

Pierwsza polega na określeniu składowych strumienia powietrza na podstawie szczegółowej charakterystyki budynku. Natomiast druga wymaga zastosowania danych statystycznych ustalonych na poziomie krajowym. Dla tej drugiej metody norma podaje jedynie ogólne zalecenia dotyczące określenia założeń wstępnych, sposobu prowadzenia obliczeń oraz sprawdzania prawidłowości.

Obliczanie danych

Zasady obliczania danych szczegółowych według normy [8] są następujące:

1. Ustalenie wzorów do obliczania strumieni powietrza dla zadanego ciśnienia wewnętrznego odniesienia dla:instalacji wentylacji mechanicznej,przewodów wentylacji grawitacyjnej lub hybrydowej,urządzeń grzewczych czerpiących powietrze do spalania bezpośrednio z pomieszczeń,otwierania okien (wentylacja przez przewietrzanie),urządzeń nawiewnych zamontowanych w przegrodach zewnętrznych,infiltracji powietrza,innych strumieni powietrza przechodzących przez rozpatrywaną strefę.

2. Określenie wartości ciśnienia wewnętrznego odniesienia.3. Obliczenie przepływów dla określonego ciśnienia wewnętrznego odniesienia.W przypadku metody miesięcznej obliczenia należy wykonać co najmniej dla stanów użytkowania, nieużytkowania oraz pięciu prędkości wiatru.

Dane wejściowe według metody pierwszej powinny być określone w załączniku krajowym do normy, a w przypadku ich braku, informacyjnie, dołączono do dokumentu załącznik zawierający przykłady takich danych.Strumień powietrza zewnętrznego w instalacji wentylacji mechanicznej stanowi iloczyn strumienia projektowego, współczynników uwzględniających niepewność w dopływie wymaganego strumienia, rodzaju zastosowanej regulacji strumienia (wartości określane na poziomie krajowym) oraz odwrotności efektywności wentylacji (określonej wg PN-EN 16798-3:2017-09 [10]). W przypadku danych domyślnych tak obliczony strumień zawiera się w przedziale od 1,1 do 1,2 wielkości strumienia projektowanego dla budynków mieszkalnych oraz od 0,8 do 1,2 dla pozostałych. 

Czytaj też: Stan systemu wentylacyjnego w budynku edukacyjnym i jego wpływ na jakość powietrza – analiza przypadku >>>

[ instalacje wentylacyjne, energetyka budynku, audyt energetyczny, obliczenia energetyczne budynku, wymagania obliczeniowe dla budynku, aktualne normy, normy budowlane ]