Celem wentylacji i klimatyzacji jest stworzenie środowiska wewnętrznego, które będzie odbierane przez użytkowników jako komfortowe. Wpływa na nie m.in. jakość powietrza wewnętrznego, tj. ilość świeżego powietrza i stężenie zanieczyszczeń w strefie przebywania ludzi.

Porównanie ilości powietrza dla układu CAV i DCV (kolor żółty
– ilość powietrza projektowanego dla CAV, kolor niebieski – planowane użytkowanie pomieszczeń,
linia zielona – ilość powietrza przy zastosowaniu układu DCV) [1]

Zanieczyszczenia mogą przedostawać się do pomieszczeń z zewnątrz lub być generowane wewnątrz budynku. Do zanieczyszczeń najczęściej występujących w pomieszczeniach biurowych, szkołach, budynkach mieszkalnych itp. zalicza się zyski ciepła i wilgoci, zapachy i stężenie dwutlenku węgla. Standardowy układ wentylacji, bazujący na dostarczaniu stałego strumienia powietrza (CAV) w ilości określonej do odebrania maksymalnych zysków ciepła czy stężenia zanieczyszczeń, może doprowadzić do znacznego przewymiarowania instalacji i urządzeń HVAC w budynkach, w których użytkownicy przebywają okresowo. W takim przypadku dostarczanie stałej ilości powietrza, niezależnie od rzeczywistych i aktualnych potrzeb, prowadzi do zużywania znacznych ilości energii, która nie jest racjonalnie wykorzystywana. W czasie, kiedy na świecie dąży się do ograniczenia ilości zużywanej energii, tego rodzaju rozwiązanie zdaje się być marnotrawstwem.

Rozwiązaniem tego problemu może być wentylacja, w której ilość powietrza jest zmienna i zależy od aktualnego zapotrzebowania (rys.1.).

Koncepcja taka określana jest mianem „wentylacji na żądanie”, z ang. demand-controlled ventilation (DCV). Koncepcja wentylacji na żądanie znana jest od wielu lat. Tego rodzaju rozwiązanie proponowane było już przy projektach bazujących na wentylacji hybrydowej, gdzie jedynie w okresach, w których wentylacja naturalna nie mogła zapewnić odpowiedniej jakości środowiska wewnętrznego, włączana była wentylacja mieszająca. Problemem w tego typu układach były jednak zawsze czujniki odpowiedzialne za zbieranie sygnałów z pomieszczenia. Dotychczas były one zbyt skomplikowane i kosztowne, aby można było je instalować w każdym pomieszczeniu. Jednak w ostatnich latach doszło do znacznego rozwoju technologii, co spowodowało, że elementy te stały się nie tylko dokładne, ale i na tyle niedrogie, iż koszt instalacji wielu czujników nie jest większy od przyszłego zysku, wynikającego z oszczędności energii.

Wentylacja na żądanie
Wentylacja na żądanie jest rozwiązaniem umożliwiającym dostosowanie ilości dostarczanego powietrza, w tym powierza świeżego, do liczby użytkowników pomieszczeń i ich specyficznych wymagań. System ten, oprócz klasycznego układu wentylacji, składa się z układu automatyki, sterującego ilością dostarczanego powietrza. DCV należy do strategii zarządzania środowiskiem wewnętrznym w budynku, zatem układ ten powinien być połączony z systemem sterowania budynkiem. DCV jest optymalnym rozwiązaniem w pomieszczeniach, w których:
• wymagane jest chłodzenie/ogrzewanie przez cały rok,
• występuje duże wykorzystanie przestrzeni,
• średnia liczba użytkowników w czasie jest niewielka, występują okresy znacznego użytkowania przestrzeni, np. budynki biurowe, sale wykładowe, kościoły, centra handlowe, kina, teatry, restauracje, kluby, szpitale, hotele itp.,
• możliwe jest dostosowywanie automatyczne ilości dostarczanego świeżego powietrza,
• istnieje już system wentylacji i klimatyzacji, który może być doposażony w układ sterowania,
• stężenie dwutlenku węgla od użytkowników jest dominującym zanieczyszczeniem (np. laboratoria precyzyjne itp.),
• jakość powietrza wewnętrznego jest na niskim poziomie, co wynika z niedostatecznej ilości doprowadzanego powietrza.

Ponieważ w DCV ilość powietrza świeżego i całkowitego dostarczanego do pomieszczeń zależy od zapotrzebowania, rozwiązanie to jest korzystne pod względem zużycia energii wykorzystanej w eksploatacji budynków. Jednocześnie zmiana ilości dostarczanego powietrza przekłada się na lepszą jakość powietrza wewnętrznego, więc rozwiązanie to może być również odbierane jako bardziej komfortowe dla użytkowników. W tabeli 1. zamieszczono wykaz pomieszczeń, w których zalecane jest zastosowanie systemu DVC.

Zalety i wady DCV (...)

Zasady projektowania (...)

Podsumowanie
W Polsce wentylacja na żądanie dostępna jest m.in. w rozwiązaniu System Sentinel, oferowanym przez jedną z polskich firm. System Sentiel realizowany jest jako dwa rodzaje wentylatorów, pracujących w dwóch układach: stałego ciśnienia i ciśnienia hierarchicznego (maksymalna wydajność 5300 m3/h, spręż na poziomie do 700 Pa). Regulowanie ilości powietrza opiera się na odczytach z czujników (CO₂, ruchu, temperatury, wilgotności czy zapachu), umieszczonych w poszczególnych pomieszczeniach.

Należy mieć nadzieję, iż coraz większa ilość budynków będzie wyposażana w tego rodzaju system, co przełoży się na znacznie mniejsze zużycie energii na cele eksploatacji budynków, przy zachowaniu wysokiej jakości środowiska wewnętrznego.

LITERATURA
[1] Demand-Controlled Ventilation: A Design Guide (http://www.oregon.gov/ENERGY/CONS/BUS/DCV/docs/ DCVGuide.pdf?ga=t).
[2] PN-B-03430:1983/Az3:2000. Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej – Wymagania.
[3] ASHRAE Standard 62: Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality.
[4] M. MYSENA, J.P. RYDOCKA, P.O. TJELFLAAT: Demand controlled ventilation for office cubicles—can it be profitable? Energy and Buildings. 35 (2003). ss. 657–662.
[5] Toke Rammer NIELSEN, Christian DRIVSHOLM: Energy efficient demand controlled ventilation in single family house. Energy and Buildings. 42 (2010). ss. 1995–1998.
[6] C.Y.H. CHAO, J.S. HU: Development of a dual-mode demand control ventilation strategy for indoor air quality control and energy saling. Building and Environment. 39 (2004). ss. 385–397.
[7] Bjørn Jenssen WACHENFELDT, Mads MYSEN, Peter G. SCHILD: Air flow rates and energy saving potential in schools with demand-controlled displacement ventilation. Energy and Buildings. 39 (2007). ss. 1073–1079.
[8] Materiały firmy Carrier, Flop System, Flackwood.

AUTOR:
Anna BOGDAN
Pracownia Obciążeń Termicznych, CIOP-PIB
oraz Zakład Klimatyzacji i Ogrzewnictwa,
Politechnika Warszawska