Nowe wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki Wentylacja i klimatyzacja

Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. [1], wdrażając dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie charakterystyki energetycznej budynków [2], zmienia rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3]. Zmiany dotyczą dwóch działów: oszczędność energii i izolacyjność cieplna (dział X) oraz wentylacja i klimatyzacja (dział IV, rozdział 6).

W wypadku zmian dotyczących oszczędności energii i izolacyjności cieplnej nowelizacja rozporządzenia przewiduje stopniowe zaostrzanie wymagań w latach 2014, 2017 i 2021, co opisano w [4]. Natomiast w kwestii wentylacji i klimatyzacji zmiany są jednorazowe i obowiązują od początku 2014 r. Nowe rozporządzenie zmienia treść trzech paragrafów warunków technicznych (148, 151 i 154) oraz załącznika nr 2.

Poszczególne zmiany dotyczą:

• możliwości stosowania wentylacji hybrydowej,
• wymogu stosowania wentylatorów o regulowanej wydajności w układach wentylacji hybrydowej, mechanicznej wywiewnej oraz nawiewno-wywiewnej,
• wymogu stosowania odzysku ciepła w układach wentylacji mechanicznej ogólnej nawiewno-wywiewnej i klimatyzacji komfortu od 500 m³/h,
• wymogu zachowania minimalnego udziału powietrza zewnętrznego w razie zastosowania recyrkulacji, wynikającego jedynie z wymagań higienicznych,
• ograniczenia maksymalnej dopuszczalnej mocy właściwej wentylatora,
• wymogu unikania kondensacji pary wodnej na powierzchniach belek chłodzących i chłodzących elementów płaszczyznowych poprzez odpowiedni dobór temperatury zasilania i powrotu czynnika chłodzącego i elementów chłodzących,
• wymogu stosowania pomp o regulowanych parametrach w obiegach chłodzących i grzewczych instalacji klimatyzacji,
• ograniczenia rocznego zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energię pierwotną do chłodzenia DEP_C,
• wymogu szczelności budynków na przenikanie powietrza,
• przywołania właściwych Polskich Norm.

Wentylacja hybrydowa

Nowelizacja rozporządzenia dopuszcza stosowanie wentylacji hybrydowej równorzędnie z wentylacją grawitacyjną, tj. wszędzie tam, gdzie zapewnienie odpowiedniej jakości powietrza nie wymaga zastosowania wentylacji mechanicznej wywiewnej lub nawiewno-wywiewnej, z wykluczeniem budynków wysokich i wysokościowych. Zapis ten dostosowuje WT do istniejących na rynku rozwiązań i urządzeń wentylacyjnych, ponieważ wentylacja hybrydowa nie jest rozwiązaniem nowym. W dobie budownictwa energooszczędnego i stałego trendu ograniczania zapotrzebowania na energię jest ona coraz szerzej stosowana.

W polskim prawie brakuje jednak definicji wentylacji hybrydowej. W ogólnym rozumieniu jest to najczęściej system wentylacji naturalnej okresowo wspomagany pracą wentylatora. W technice instalacyjnej mianem wentylacji hybrydowej określa się również układy naprzemiennie działającej wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej oraz układy wentylacji mechanicznej wspieranej wyporem termicznym i działaniem wiatru w celu obniżenia zużycia energii do napędu wentylatorów.

Nowy zapis wprowadza i jednocześnie nie ogranicza rozwiązania wentylacji hybrydowej. Należy zauważyć, że brak dodatkowych zapisów dotyczących wentylacji hybrydowej oznacza, że w razie jej zastosowania muszą zostać spełnione wszelkie inne wymagania jak dla wentylacji grawitacyjnej, np. odpowiednie przekroje przewodów kominowych do wentylacji, wydajności nawiewników okiennych, kubatury łazienek itd.

Wentylacji hybrydowej jako mechanicznej wyciągowej wspomagającej wentylację naturalną nie wolno stosować, gdy w budynku znajdują się paleniska na paliwa stałe, kominki lub gazowe podgrzewacze wody z grawitacyjnym odprowadzaniem spalin. Wentylacji hybrydowej, podobnie jak grawitacyjnej, nie można stosować w pomieszczeniach z instalacją wentylacji mechanicznej lub klimatyzacji pobierającą powietrze z zewnątrz.

Wentylatory o regulowanej wydajności

Stosowanie wentylatorów o regulowanej wydajności pozwala obniżyć zapotrzebowanie na energię do ich napędu i uzdatniania powietrza oraz umożliwia dostosowanie wydajności urządzenia do aktualnych potrzeb. Nowelizacja WT wprowadza wymóg stosowania wentylatorów o regulowanej wydajności we wszystkich układach wentylacji hybrydowej i mechanicznej wywiewnej oraz nawiewno--wywiewnej.

Nie sprecyzowano rodzaju tej regulacji i nie określono parametru wiodącego. Z jednej strony jest to zapis nieograniczający możliwych rozwiązań, z drugiej dopuszczający np. regulację ręczną czy podstawową regulację dwustawną według zegara. Intencją ustawodawcy były zapewne układy o płynnie zmieniającej się wydajności w funkcji temperatury, wilgotności, stężenia CO₂, stężenia zanieczyszczeń czy obecności użytkowników.

Podczas realizowania tego zapisu projektanci muszą uwzględniać wpływ zmian wydajności wentylatorów na proces odzysku ciepła czy regulację hydrauliczną instalacji oraz ograniczenia technologiczne konkretnych układów sterowania wydajnością wentylatorów.

Odzysk ciepła 

Odzysk ciepła jest podstawowym sposobem ograniczenia zapotrzebowania na ciepło i chłód na potrzeby wentylacji i klimatyzacji. Wymóg stosowania odzysku ciepła obecny jest w WT od samego początku, zmieniała się jedynie graniczna wydajność układu, przy której konieczne jest jego zastosowanie. 

Aktualna nowelizacja obniża ten próg do 500 m³/h (pierwotnie było to 10 000 m³/h, następnie 2000 m³/h), nakazując stosowanie odzysku ciepła w układach o takiej i wyższej wydajności.

Rozporządzenie nie narzuca rozwiązania technicznego realizowania odzysku ciepła, dopuszczając wszelkie znane urządzenia i recyrkulację, gdy jest ona możliwa. Wymagana jest jedynie minimalna sprawność temperaturowa urządzeń do odzysku, wynosząca 50%. Określenie tej sprawności zastąpiło nieprecyzyjny zapis „50% skuteczność” z poprzedniej wersji WT. 

Obniżenie progu wydajności do 500 m³/h wprowadza konieczność stosowania odzysku praktycznie we wszystkich układach wentylacji mechanicznej poza domami jednorodzinnymi i małymi układami lokalnymi, których wydajność nie przekracza tej wartości.

W wypadku zastosowania recyrkulacji wymagany udział powietrza zewnętrznego według nowelizacji zależy jedynie od wymagań higienicznych i nie musi stanowić co najmniej 10-proc. udziału w powietrzu nawiewanym. Pozwala to na ograniczenie zapotrzebowania na energię szczególnie w instalacjach, w których udział powietrza na cele higieniczne stanowił ułamek ogólnego strumienia.

Projektanci muszą brać pod uwagę również rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy [5], w którym wymaga się, by w pomieszczeniach pracy przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej z recyrkulacją ilość powietrza świeżego nie była mniejsza niż 10% ogólnej ilości wymienianego powietrza.

Maksymalna moc właściwa wentylatora

Wymagania odnośnie do maksymalnej dopuszczalnej mocy właściwej wentylatorów [kW/(m³/s)] w nowelizacji WT zostały doprecyzowane pojęciowo z pozostawieniem poprzednich wartości liczbowych. W miejsce nieprecyzyjnego zapisu „prosta” i „złożona instalacja” określającego grupę wymagań dla danego wentylatora wprowadzono dokładniejsze określenia „z odzyskiem ciepła” i „bez odzysku ciepła” (tabela 1).

Nowy zapis jednoznacznie przyporządkowuje dany układ wentylacji mechanicznej czy klimatyzacji do odpowiedniej grupy, nie zostawiając miejsca na dowolność w interpretacji jak w poprzedniej wersji WT. Ograniczenie maksymalnej mocy właściwej wentylatorów wraz z zapisem o konieczności regulacji ich wydajności ma na celu zmniejszenie zużycia energii elektrycznej do napędu wentylatorów, niejednokrotnie pracujących stale lub przez dużą część roku.

Unikanie kondensacji na belkach i płaszczyznach chłodzących 

W nowelizacji pojawił się ustęp o konieczności unikania kondensacji pary wodnej na powierzchniach belek i płaszczyzn chłodzących poprzez odpowiednie dobranie temperatur zasilania i powrotu czynnika chłodzącego. Doświadczeni projektanci realizują ten postulat od zawsze, wiedząc, że belki chłodzące i płaszczyznowe elementy chłodzące (chłodzenie ścienne, sufitowe czy podłogowe) nie mają technicznej możliwości gromadzenia i odprowadzenia skroplin. 

Zapis w WT nakazuje takie dobranie temperatury czynnika chłodzącego, aby na powierzchni chłodzącej nie zachodziła kondensacja pary wodnej z powietrza. Projektant musi więc dobierać temperaturę czynnika chłodzącego, nie tylko wodę o temperaturze 6/12°C, uwzględniając warunki temperaturowo-wilgotnościowe w pomieszczeniu (najbardziej niekorzystne lub nadążnie), rodzaj powierzchni wymiennika (np. warstwy hydrofobowe) czy osuszanie w chłodnicy wstępnej tak, żeby stale zapobiegać wykraplaniu się pary wodnej na powierzchniach chłodzących.

Regulacja pomp obiegowych

Analogicznie jak w wypadku napędu wentylatorów nowelizacja wprowadza wymóg stosowania regulowanych pomp obiegowych w obiegach chłodzących i grzewczych instalacji klimatyzacji, a ich regulacja powinna odbywać się na podstawie obciążenia cieplnego. Jest to rozwiązanie sprzyjające ograniczeniu zapotrzebowania na energię elektryczną, poprawiające regulację i równoważenie hydrauliczne w rozległych obiegach zasilających wiele dynamicznie pracujących urządzeń.

WT ponownie nie precyzują rozwiązania technicznego, a tym samym nie ograniczają inwencji projektanta. Rozwiązania takie stosuje się już powszechnie w dużych układach hydraulicznych zasilania klimatyzacji, a obecny zapis wprowadza je również do mniejszych układów.

Szczelność na przenikanie powietrza

Nowelizacja WT wprowadziła również dodatkowe wymagania dotyczące szczelności na przenikanie powietrza w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnych. Oprócz złącz między przegrodami, częściami przegród i oknami wymaganie całkowitej szczelności objęło również przejścia elementów instalacji przez przegrody zewnętrzne (np. kanały wentylacyjne). Wymaga to projektowania i stosowania dedykowanych rozwiązań uszczelnień elastycznych we wszystkich wymienionych rodzajach budynków. 

Dodano również wymóg stosowania stolarki okiennej o szczelności odpowiadającej 3. klasie szczelności w budynkach niskich, średniowysokich i wysokich oraz 4. klasie szczelności w budynkach wysokościowych. Utrzymano zalecenie odnośnie do szczelności powietrznej budynków opisanych wskaźnikiem n₅₀, rozszerzając opis o budynki z wentylacją hybrydową, bez zmiany wartości granicznych. 

Wprowadzono zalecenie, by każdy budynek mieszkalny, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjny został poddany próbie szczelności n₅₀ po zakończeniu budowy.

Podsumowanie

Nowelizacja warunków technicznych konsekwentnie zaostrza wymagania odnośnie do charakterystyki energetycznej budynków. Pomimo że w części dotyczącej wentylacji i klimatyzacji jako wyposażenia technicznego budynków zmianie uległy tylko trzy paragrafy i załącznik, waga tych zmian jest duża.

Według znowelizowanych warunków technicznych dopuszcza się stosowanie wentylacji hybrydowej, wprowadzono wymóg regulacji wydajności wentylatorów i pomp obiegowych oraz stosowania odzysku ciepła już od 500 m³/h, zniesiono wymagany 10-proc. udział powietrza zewnętrznego przy recyrkulacji, wprowadzono wymagania dotyczące zapobiegania kondensacji pary wodnej na powierzchniach chłodzących oraz szczelności powietrznej budynków (przegród i przejść instalacji).

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2013, poz. 926).
2. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (wersja przekształcona; DzU UE L 153 z 18.06.2010 r.).
3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn. zm.).
4. Jadwiszczak P., Nowe wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki – oszczędność energii i izolacyjność cieplna, „Rynek Instalacyjny” nr 1–2/2014.
5. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (DzU nr 129/1997, poz. 844, z późn. zm.).