Koszty instalacji wentylacyjnej z materiałów kompozytowych w porównaniu do rozwiązań tradycyjnych

Ze względu na przeznaczenie opisywanego budynku i  związane z tym wysokie wymagania dotyczące izolacyjności i absorpcji akustycznej zastosowano w nim kanały kompozytowe. Rozwiązanie to poddane zostało szczegółowej analizie kosztowej i porównane z równoważnym wariantem opartym na materiałach tradycyjnych.

Charakterystyka obiektu

Rozpatrywany obiekt projektowany jest jako aula wykładowa uczelni wyższej. Aula ma kształt amfiteatru i 300 miejsc siedzących. Forma amfiteatru umożliwia maksymalne wykorzystanie komunikacji werbalnej, ale stawia dodatkowe wymagania instalacji wentylacyjnej pod względem akustycznym.

Instalacja wentylacji

W projekcie (rys. 1) przyjęto układ wentylacji oparty na obróbce powietrza w komorach wentylacyjnych wyposażonych w nagrzewnice wodne, filtry klasy F7 oraz obrotowy wymiennik chłodu w lecie i ciepła w zimie.Powietrze chłodzenie jest za pomocą skraplacza wbudowanego w centrale. Komory wentylacyjne umieszczone zostały w wentylatorni. Założone parametry powietrza wewnętrznego w sali audytorium dla zimy wynoszą 20°C, a dla lata 24°C.

Na podstawie liczby osób w audytorium oraz bilansu cieplnego budynku przyjęto projektową ilość powietrza V = 9850 m³/h, przy spiętrzeniu dyspozycyjnym dH_n = 400 Pa dla nawiewu i dH_w = 350 Pa dla wywiewu. Za regulację jakości powietrza odpowiada automatyka oparta na kanałowych czujnikach dwutlenku węgla CO₂ oraz temperatury, zlokalizowanych na kanale wywiewnym.

Rozdział powietrza

W dużych pomieszczeniach, o znacznym zagęszczeniu osób na jednostkę powierzchni, zapewnienie równomiernego przewietrzenia strefy przebywania ludzi powietrzem uzdatnionym jest utrudnione. W takich przypadkach zastosowanie znajdują systemy przepływu powietrza w pomieszczeniu z góry do dołu.

Powietrze poddane obróbce w centrali wentylacyjnej nawiewane jest z części sufitowej. Następnie przepływa przez strefę przebywania ludzi, a jako powietrze zużyte wraz z zanieczyszczeniami usuwane jest przez kratki wywiewne umieszczone w strefie przypodłogowej [1].

Taki system pozwala na ograniczenie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń oraz zapewnia równomierny rozkład temperatury dzięki destratyfikacji powietrza w wysokim pomieszczeniu.

Nawiew realizowany jest przez system nawiewników szczelinowych ze skrzynkami rozprężnymi, połączonymi z kanałem przewodem elastycznym izolowanym. Wywiew jest realizowany przez kratki wywiewne wraz z puszkami rozprężnymi przystosowanymi do montażu w przegrodach budowlanych, które podłączone są do kanałów umieszczonych w komorze pod audytorium.

Proponowane rozwiązania

Wariant 1

W pierwszym wariancie wzięto pod uwagę rozwiązanie oparte na kanałach wykonanych z wełny szklanej grubości 25 mm o podwyższonej gęstości.

• Współczynnik przewodności cieplnej wynosi λ = 0,033 W/(m·K).
• Powierzchnia zewnętrzna panelu składa się z folii aluminiowej wzmocnionej siatką z włókna szklanego.
• Wykończenie wewnętrzne stanowi tkanina z włókna szklanego odporna na czyszczenie mechaniczne – zgodnie z normą PN-EN 13403 [2] przewody powinny wytrzymać 20 pełnych cykli czyszczenia (raz do roku przez okres 20 lat).
• Kanały wykonuje się poprzez nacinanie płyty specjalnymi nożami bezpośrednio na budowie, co pozwala na zbudowanie elementów o dowolnym kształcie.
• Płyty łączone są ze sobą metodą na pióro i wpust [5].

W przypadku płyt z wełny szklanej należy uwzględnić także wymagane wzmocnienia, co podyktowane jest mniejszą sztywnością przy większych przekrojach w porównaniu do przewodów wykonanych z blachy.

Przy ciśnieniu do 500 Pa i wymiarze boku większym niż 600 mm należy zastosować wzmocnienia obwodowo-prętowe.

Wzmocnienie obwodowe przy nadciśnieniu wykonywane jest z użyciem profilu CD60 o wymiarach 60×27 mm z blachy ocynkowanej grubości min. 0,5 mm. Na wzmocnienie wewnętrzne przy podciśnieniu składa się rura stalowa ocynkowana o średnicy zewnętrznej min. 16 mm i grubości ścianki min. 2 mm [5]. Wzmocnienia można wykorzystać także do powieszenia kanału.

Wariant 2

W drugim wariancie zaproponowano kanały z blachy stalowej ocynkowanej grubości 0,5 mm wraz z izolacją. Kanały łączone są za pomocą kołnierzy z uszczelkami. Do izolacji przyjęto wełnę mineralną samoprzylepną z jednostronną okładziną z folii aluminiowej o gr. 30 mm i współczynniku przewodności cieplnej λ = 0,038 W/(m·K), stanowiące równoważne rozwiązanie pod względem izolacyjności termicznej w porównaniu do wariantu 1.

Obliczenia

Materiały

W wariancie 1 obliczono powierzchnię kanałów oraz kształtek na podstawie zestawienia materiałów. Ze względu na technologię montażu, która zakłada wykonywanie kształtek na miejscu z gotowych płyt, przyjęto dodatkowe 7% materiału na odpady i pozostałości.

W przypadku kanałów z blachy (wariant 2) do wyceny przyjęto taką ilość materiału, jaka wynika z powierzchni kanałów i kształtek. Cena odcinków prostych odnosi się tylko do kanałów o pełnej długości, tj. 1,5 m. Odcinki proste o długościach mniejszych traktowane są jako kształtki i tak wycenione.

Podwieszenia i montaż

Do zamocowania kanałów w wariancie 1 użyto profili C o wymiarach nie mniejszych niż 25×50×25 mm, wykonanych z blachy stalowej ocynkowanej o grubości min. 0,6 mm na podwieszeniu z prętów gwintowanych, a w wariancie 2 użyto profili perforowanych 30×30 mm o grubości 2 mm na podwieszeniu z prętów gwintowanych.

• W wariancie 1 dopuszczalna odległość między podparciami wynosi 2,4 m.
• W wariancie 2 ze względu na większą masę kanału rozstaw podparć wynosi 1,5 m [3].

Robocizna

Do obliczenia roboczogodzin potrzebnych na podwieszenie kanałów skorzystano z KNR nr 2–17 [6].Dodatkowo w wariancie pierwszym liczbę roboczogodzin potrzebnych na złożenie kanału oraz wzmocnień przyjęto z danych zakładowych uzyskanych od producentów płyt z wełny szklanej. Z kolei w wariancie drugim do obliczeń związanych z izolacją kanału matami z wełny mineralnej użyto KNR nr 9–16 [7].

Kosztorys inwestycji pokazano w tabeli 1. Wszystkie stawki przyjęte w kosztorysie podane są w kwotach netto. Przyjęte ceny materiałów są cenami katalogowymi.

Podsumowanie i wnioski

• Przedstawiona analiza ekonomiczna pokazuje, że koszt montażu kompozytowych kanałów wentylacyjnych jest wyższy tylko o 10% w porównaniu do technologii tradycyjnej.
• Kanały kompozytowe mogą być z powodzeniem stosowane w większości instalacji, którym stawia się wysokie wymagania akustyczne. np. w kinach, teatrach czy obiektach biurowych.
• Ze względu na niższą wytrzymałość w porównaniu do kanałów stalowych, szczególnie dobrze sprawdzają się na fragmentach instalacji, w których panuje mniejsze ciśnienie, takich jak przewody rozprowadzające i odgałęzienia w pobliżu anemostatów.
• Koszty wykonania instalacji można dodatkowo zmniejszyć, jeśli już na etapie projektowania uwzględniony zostanie maksymalny wymiar dłuższego boku kanału, jaki można zastosować bez wzmocnień.
• Rozwiązanie z użyciem kompozytów ma również szereg zalet, do których można zaliczyć:
  - małą wagę ułatwiającą montaż,
  - możliwość wykonywania kształtek na miejscu, bez konieczności oczekiwania na gotowe elementy,
  - niższe koszty transportu na budowę oraz mniej miejsca potrzebnego na składowanie.

Literatura

1. Pełech A., Wentylacja i klimatyzacja – podstawy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2013.
2. PN-EN 13403:2005 Wentylacja budynków. Przewody niemetalowe. Sieć przewodów wykonanych z płyt izolacyjnych.
3. PN-EN 1507:2007 Wentylacja budynków. Przewody wentylacyjne z blachy o przekroju prostokątnym. Wymagania dotyczące wytrzymałości i szczelności.
4. www.alfawent.pl/Kanaly-z-welny-mineralnej-46.html.
5. www.ursa.pl/pl-pl/produkty/Documents/Zeszyty%20aplikacyjne/Zeszyt_Aplikacyjny_URSA_AIR_lq.pdf.
6. KNR nr 2–17 Instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne.
7. KNR nr 9–16 Izolacja kanałów wentylacyjnych matami KLIMAFIX i LAMELLA MAT.
8. www.bh-res.pl/oferta/systemy-climaver/dane-techniczne.