Spis treści
Zła wentylacja to wzrost zachorowań
Jakość powietrza w mieszkaniach ma kluczowe znaczenie dla zdrowia użytkowników, a bardzo często jest ona katastrofalna. Wynika to z niedostatecznego strumienia powietrza wentylacyjnego. Przyczyną tego stanu rzeczy jest powszechne stosowanie wentylacji grawitacyjnej.
Polega ona na czerpaniu powietrza z zewnątrz przez okna (kiedyś zwyczajnie nieszczelne) i wyrzucaniu zużytego powietrza z domu/mieszkania przez kratki i kominy wentylacyjne. Aby z prawidłową wydajnością, potrzebne jest wystąpienie idealnych warunków zewnętrznych (temperatura, ciśnienie), co ma miejsce może przez kilka procent godzin w roku. Przez niemal cały rok wentylacja grawitacyjna działa źle (za słabo, za mocno) lub wcale.
Zimą zwykle powoduje ona nadmierny strumień powietrza wentylacyjnego i wychładzanie pomieszczeń, przed czym mieszkańcy chronią się uszczelniając okna (bo czują nieprzyjemny ciąg zimnego powietrza) i zaklejając kratki wentylacyjne.
Natomiast w okresach przejściowych i latem, na skutek zbyt niskiej różnicy temperatury pomiędzy pomieszczeniami a otoczeniem, ciąg wentylacyjny zanika, a pomieszczenia przestają być wentylowane. Do tego czasami może dochodzić do zmiany kierunku ciągu i nawiewania do mieszkania powietrza z kominów wentylacyjnych.
Zarówno uszczelnianie okien zimą, jak i wzrost temperatur na zewnątrz, prowadzą do nadmiernej redukcji strumienia powietrza wentylacyjnego. W konsekwencji mamy w pomieszczeniach wysokie stężenia: CO2 i toksycznych lotnych związków organicznych (LZO), a w wyniku wysokiej wilgotności względnej, plagę zagrzybienia i wysokie stężenie mykotoksyn.
Z kolei, jeżeli okna nie są uszczelniane, wymiana powietrza często znacząco przekracza zapotrzebowanie, a ciepło i wilgoć z mieszkania nie są odzyskiwane. W rezultacie, poza wyższym zapotrzebowaniem na ogrzewanie, widzimy spadek wilgotności względnej pomieszczeń, co prowadzi z kolei do wysuszania naszych śluzówek. Pękające śluzówki przestają być skuteczną barierą dla drobnoustrojów. Podwyższona liczba infekcji w okresie jesienno-zimowym w znacznej mierze jest właśnie efektem braku regulacji wilgotności powietrza w mieszkaniach.
W dodatku, w wielu regionach Polski. w sezonie grzewczym obserwujemy wysokie stężenia pyłów zawieszonych PM2,5, PM10 oraz benzoαpirenu. Wentylacja grawitacyjna powoduje, że kancerogenne i szeroko upośledzające składniki smogu docierają bezpośrednio do pomieszczeń. Wszystkie te czynniki mają znaczący i fatalny wpływ na zdrowie społeczeństwa i rodzą ogromne koszty społeczne.
Przez wentylację tracimy 60-70% ciepła
Kwestie zdrowotne nie są oczywiście jedynym problemem. Drugą kwestią jest zapotrzebowanie na energię, rachunki za ogrzewanie, a w coraz większym stopniu także dostępność mocy w systemie elektroenergetycznym.
Zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania i wentylacji w budynkach wynika z sumy dwóch składowych: 1) strat ciepła przez przegrody budowlane (gł. stropy, ściany, okna) oraz 2) ciepła potrzebnego do ogrzania powietrza wentylacyjnego.
W budynkach wybudowanych do końca XX wieku udział strat wentylacyjnych w zużyciu energii użytkowej wynosił 20-30%. Większość ciepła traciliśmy przez słabo docieplone ściany i jedno-dwuszybowe okna. Wprowadzane w warunkach technicznych coraz wyższe wymagania dla izolacyjności przegród budowlanych spowodowały, że obecnie udział strat wentylacyjnych wynosi już 60-70%.
Nie widać żadnego racjonalnego powodu, aby przepisy ograniczające zużycie energii w budynkach koncentrowały się wyłącznie na regulacji izolacyjności przegród budowlanych, przy całkowitym ignorowaniu głównego źródła strat energii, jakimi są straty wentylacyjne.
Wentylacją trzeba sterować
Biorąc pod uwagę kluczowe znaczenie jakości powietrza w pomieszczeniach dla zdrowia Polaków, spędzania przez nas ponad 80% czasu w sezonie grzewczym w pomieszczeniach i czekającą nas transformację systemów ciepłowniczych, konieczne jest wprowadzenie obowiązku stosowania wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z filtracją powietrza nawiewanego.
Bez tego nie można zapewnić ochrony mieszkańców przed rujnującymi zdrowie zanieczyszczeniami powietrza wewnętrznego i znacząco ograniczyć zapotrzebowania energetycznego budynków.
Zainstalowanie wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z filtrami zmniejszy pięciokrotne ekspozycję mieszkańców na działanie kancerogennych pyłów. Równocześnie taka wentylacja przez cały rok zapobiega zagrzybieniu pomieszczeń i zapewnia akceptowalny poziom stężenia CO2.
Rachunki za ogrzewanie mniejsze o 50%
Taka regulacja, biorąc pod uwagę ponad 80% sprawność odzysku ciepła rynkowych central wentylacyjnych i uwzględniając dodatkowo możliwość odzysku wilgoci z powietrza usuwanego, pozwoli zmniejszyć zapotrzebowanie na energię użytkową na ogrzewanie i wentylację o ponad 50%.
W takiej samej proporcji zmniejszy to zapotrzebowanie na moc szczytową, czyli wielkość instalacji grzewczej. Teoretycznie już samo zmniejszenie zużycia energii o 50% powinno być bardzo atrakcyjne ekonomicznie, oznacza bowiem spadek kosztów zmiennych ogrzewania o połowę. W rzeczywistości, dzięki ograniczeniu zapotrzebowania na ciepło, oszczędności mogą być dużo wyższe, bo ułatwiają zmianę systemu grzewczego na bardziej efektywny – wykorzystujący ciepło otoczenia.
Styczniowe koszty ogrzewania w #WNLAB były o 84% niższe
Weźmy za przykład nasze styczniowe koszty ogrzewania 80-metrowego mieszkania w bloku z lat 90. W ramach projektu #WNLAB wymieniliśmy w nim okna, a tradycyjną wentylację grawitacyjną zastąpiliśmy mechaniczną z rekuperacją (centrala Pro-Vent Mistral Home 250 z wymiennikiem entalpicznym) i filtrem powietrza (elektrofiltr kanałowy Alnor e-Mocarz). Jako dodatkowe źródło ogrzewania wykorzystujemy klimatyzator (pompę ciepła powietrze-powietrze Daikin 3MXM68A9 o mocy grzewczej 8,6 kW).
W styczniu (1-26) ogrzewanie #WNLAB pochłonęło 225 kWh energii cieplnej, podczas gdy bliźniacze mieszkanie referencyjne (z utrzymywaną zbliżoną temperaturą) bez rekuperacji i wymiany okien zużyło 659 kWh. Spadek zapotrzebowania na ciepło o 70% jest imponujący, jednak oszczędności na rachunkach za ogrzewanie okazały się jeszcze większe.
#WNLAB ogrzewaliśmy w styczniu elektrycznie (pompą ciepła i niewielkim ogrzewaniem podłogowym oporowym) przy niskich cenach prądu (w całym miesiącu cena dla ogrzewania elektrycznego wyniosła średnio 25 gr/kWh brutto z dystrybucją w ofercie dynamicznej). Gdy ceny energii elektrycznej rosły, ogrzewanie z sieci miejskiej (72 zł/GJ brutto) zastępowało ogrzewanie elektryczne. W rzeczywistości optymalnie ekonomicznie byłoby wykorzystywanie jedynie klimatyzacji, bo nigdy w nocy przez cały styczeń ceny prądu z dystrybucją nie przekraczały granicznych 90 gr/kWh brutto.
Pomimo tego, nasz styczniowy koszt ogrzewania mieszkania, wraz z filtracją powietrza (elektrofiltr pobrał 3 kWh) i zasilaniem rekuperatora (15 kWh) wyniósł zaledwie 27 zł brutto. Tymczasem koszt w bliźniaczym „tradycyjnym” mieszkaniu przekroczył 171 zł. Nasze koszty ogrzewania są zatem aż o 84% niższe.
Nawet gdybyśmy kupowali energię elektryczną w podstawowej taryfie regulowanej całodobowej G11 (94 gr/kWh brutto opłat zmiennych), zapłacilibyśmy w styczniu za ogrzewanie 61 zł, a zatem o ponad 60% mniej niż w mieszkaniu bez rekuperacji.
Mniej strat ciepła, to większa elastyczność odbiorców i mniejsze koszty Rynku Mocy
Upowszechnienie wentylacji mechanicznej z rekuperacją radykalnie obniży koszty elektryfikacji ciepłownictwa. Umożliwi bowiem wprowadzenie niemal w każdym przypadku pomp ciepła dla ogrzewania budynków, co prowadzi do ponad sześciokrotnego spadku zapotrzebowania na energię końcową do ogrzewania i wentylacji.
Dla oszacowania krajowego potencjału redukcji zapotrzebowania na energię w budynkach mieszkalnych, w wyniku modernizacji systemów wentylacji, opracowaliśmy dwa proste modele budynku jednorodzinnego dwukondygnacyjnego o pow. 100 m2 (ze stosunkiem powierzchni przegród zewnętrznych do kubatury budynku, czyli współczynniku A/V, równym 0,95) oraz budynku wielorodzinnego czterokondygnacyjnego o pow. 2000 m2 (A/V=0,4).
Z wykonanych analiz wynika że dla III strefy klimatycznej, którą możemy traktować jako średnią krajową, różnica pomiędzy zapotrzebowaniem na energię dla domu z wentylacją grawitacyjna i wentylacją mechaniczna z rekuperacją wynosi 40 kWh/m2/rok, a dla mieszkań w budynku wielorodzinnym aż 80 kWh/m2/rok (mniejsza powierzchnia mieszkań w stosunku do przebywających w nich ludzi wymaga szybszej wymiany powietrza).
Jeśli założymy, że z różnych przyczyn, w 30% istniejących lokali mieszkalnych zainstalowanie wentylacji mechanicznej z rekuperacja będzie niemożliwe, a w pozostałych zostanie ona wykonana, to rocznie zmniejszymy zapotrzebowania na energię użyteczną budynków mieszkalnych o – bagatela − 47 TWh (23 TWh w budynkach jednorodzinnych i 24 TWh w wielorodzinnych).
Ponieważ w przyszłości czeka nas elektryfikacja ciepłownictwa to, przyjmując dla pomp ciepła SCOP=3,6, zaoszczędzimy roczne 6,8 TWh energii elektrycznej. Poza spadkiem zapotrzebowania na energię, upowszechnienie rekuperacji poprawia także bezwładność energetyczną budynków (nawiewane świeże powietrze zimą znacznie wolniej je wychładza), co umożliwia przesuwanie pracy pomp ciepła na godziny z wysokim udziałem źródeł odnawialnych, jak w przypadku #WNLAB, gdzie klimatyzator ogrzewał mieszkanie niemal wyłącznie wówczas, gdy udział „zielonej” energii był bardzo wysoki, bo przekłada się to na bardzo niskie ceny dynamiczne zakupu prądu.
To z kolei będzie zmniejszać koszty Rynku Mocy, na którym płacimy za gotowość źródeł sterowalnych (np. gazowych i magazynów energii) do pokrywania zapotrzebowania odbiorców w sytuacji słabej produkcji źródeł odnawialnych.
Konieczne zmiany prawa
By poprawić jakość życia Polaków i zmniejszyć presję na środowisko, konieczna jest zmian przepisów wprowadzająca obligatoryjne instalowanie wentylacji z odzyskiem ciepła w nowo budowanych budynkach, ale także wprowadzenie w rozporządzeniu o warunkach technicznych przepisu dopuszczającego stosowanie czerpnio-wyrzutni na ścianach zewnętrznych budynku.
W przypadku #WNLAB uzyskaliśmy zgodę zarządu spółdzielni mieszkaniowej na instalację kratki czerpni powietrza w elewacji budynku, ale wynikało to jedynie z dobrej woli prezesa spółdzielni i jego akceptacji dla nowych technologii. Z pewnością w polskich realiach spółdzielczości nie będzie to regułą. Spółdzielnia lub wspólnota powinny mieć jedynie możliwość wprowadzenia wymogów co do estetyki urządzeń czy miejsc, w jakich czerpnie, wyrzutnie lub czerpnio-wyrzutnie mogą być montowane. W przeciwnym razie wielu zarządców nieruchomości będzie blokować inwestycje modernizacyjne w mieszkaniach prywatnych.
Potrzeba także impulsu dla rozbudowy w dużej skali istniejących i budowy nowych fabryk urządzeń wentylacyjnych, uruchomienia programów szkoleniowych i zachęt do rozwoju usług instalacyjnych.
To wszystko, jeśli ma się wydarzyć, musi być stymulowane przez państwo, bo zdanie się wyłącznie na rynek spowoduje, że proces modernizacji systemów wentylacyjnych będzie trwał wieki. Natomiast bez tych inwestycji kompleksowa termomodernizacja zasobów jest ułomna i ekonomiczne nieefektywna.
Bez przywrócenia właściwego mikroklimatu w pomieszczeniach, za co odpowiada wentylacja, nie poprawimy stanu zdrowia społeczeństwa, nie zahamujemy epidemii chorób układów oddechowego i krwionośnego, wywoływanych zanieczyszczonym powietrzem i nie ograniczymy wzrostu kosztów ochrony zdrowia.
Jak poprawić rozporządzenie o warunkach technicznych budynków?
Poniżej prezentujemy naszą propozycję zmian rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 roku ws. warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
Dział IV Rozdział 6 Wentylacja i klimatyzacja
§147. [Wentylacja i klimatyzacja]
2. Wentylację mechaniczną wywiewną lub nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła i wilgoci z regulowanym strumieniem powietrza zewnętrznego należy zapewnić w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi, w pomieszczeniach bez otwieranych okien, a także w innych pomieszczeniach, w których ze względów zdrowotnych, technologicznych lub bezpieczeństwa konieczne jest zapewnienie wymiany powietrza.
Komentarz: wentylacja grawitacyjna nie zapewnia całorocznej wymiany powietrza na optymalnym poziomie.
§ 148. [Wymogi wentylacji]
- 1. Skreślony
Komentarz: wobec treści §147 punkt zbędny
- 2. Skreślony
Komentarz: j.w.
5. Instalacja wentylacji mechanicznej wywiewnej oraz nawiewno-wywiewnej musi mieć regulację wentylatorów zapewniającą dostosowanie ich wydajności powietrznej do potrzeb użytkowych.
Komentarz: brak jednoznacznego wymogu dostosowania wydajności powietrznej prowadzi do nadmiernego zużycia energii
§ 149. [Powietrze zewnętrzne]
- 1. Strumień powietrza zewnętrznego doprowadzanego do pomieszczeń, niebędących pomieszczeniami pracy, powinien odpowiadać wymaganiom Polskiej Normy dotyczącej wentylacji, przy czym w mieszkaniach strumień ten powinien wynikać z wielkości strumienia powietrza wywiewanego, lecz być nie mniejszy niż 30 m3/h na osobę przewidywaną na pobyt stały w projekcie budowlanym.
Komentarz: przy poziomie stężenia CO2 w powietrzu zewnętrznym >430ppm budynku szczelnym strumień 20m3/h niepozwalana utrzymanie stężenia CO2 na poziomie <1500ppm
- 3. Powietrze zewnętrzne doprowadzone do pomieszczeń za pomocą wentylacji mechanicznej lub klimatyzacji, zanieczyszczone w stopniu przekraczającym wymagania określone dla powietrza wewnętrznego w przepisach odrębnych w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, powinno być oczyszczone przed wprowadzeniem do wentylowanych pomieszczeń, z uwzględnieniem zanieczyszczeń występujących w pomieszczeniu. Wymaganie to nie dotyczy rekreacji indywidualnej.
Komentarz: Ze względu na skalę budownictwa jednorodzinnego wyłączenie go z tej regulacji istotnie pogorszy stan zdrowia społeczeństwa
- 5. Skreślony
Komentarz: ze względu na wyeliminowanie wentylacji grawitacyjnej.
§ 151. [Urządzenia do odzyskiwania ciepła i recyrkulacja]
- 1. W instalacjach wentylacji mechanicznej ogólnej nawiewno-wywiewnej lub klimatyzacji komfortowej o wydajności 100 m3/h i więcej należy stosować urządzenia do odzyskiwania ciepła i wilgoci z powietrza wywiewanego. Dla wentylacji technologicznej zastosowanie odzysku ciepła powinno wynikać z uwarunkowań technologicznych i rachunku ekonomicznego.
Komentarz: Mieszkania w budynkach wielorodzinnych i jedno rodzinnych mają istotny udział w bilansie energetycznym kraju a brak odzysku ciepła z strumienia powietrza wentylacyjnego co najmniej podwaja wartość zapotrzebowania na Energię Użytkową na ogrzewanie i wentylacje EUH+V. Natomiast parametry sprawności rekuperacji regulują przepisy Ekoprojektu
- 2. Skreślony
Komentarz: nie ma potrzeby szczegółowej regulacji parametrów dopuszczonych do sprzedaży urzeczeń a w szczególności ograniczać możliwości stosowania innych niż obrotowe wymienników regeneracyjnych.
9a. Ograniczenia lokalizacji wyrzutni, o których mowa w pkt 9. nie obowiązują, gdy powietrze wyrzucane jest z jednego pomieszczenia lub lokalu przez zblokowane urządzenia wentylacyjne, obejmujących czerpnię i wyrzutnię powietrza, zapewniające skuteczny rozdział strumienia powietrza świeżego od wywiewanego z urządzenia wentylacyjnego a strumień powietrza wywiewanego jest prostopadły do ściany budynku. Nie dotyczy to przypadku usuwania powietrza zawierającego zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia, uciążliwe zapachy lub substancje palne.
Komentarz: brak dopuszczenia do stosowania czerpnio-wyrzutni na ścianach zewnętrznych jest nieuzasadnioną barierą dla stosowania wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła w budownictwie mieszkaniowym i użyteczności publicznej. Czerpnio-wyrzutna pozwala na uniknięcie prowadzenia wewnątrz kubatury budynku izolowanych kanałów z zimnym powietrzem. Konieczność prowadzenia takich kanałów praktycznie wyklucza stosowanie takiej wentylacji w ramach termomodernizacji. Ponadto takie rozwiązanie zabezpiecza przed zasysaniem usuwanego powietrza przez okna położone powyżej, co ma miejsce przy przewietrzaniu pomieszczeń poprzez otwarcie lub uchylenie okien lokali będących nad sobą
—
Ludomir Duda, rocznik 1948, doktor nauk chemicznych – termodynamik. Od lat 80. promuje budownictwo ekologiczne. Jest współtwórcą pierwszego takiego domu w Polsce (więcej w Murator 7/1989). Organizator i pierwszy prezes Fundacji Poszanowania Energii. Twórca systemu auditingu energetycznego w Polsce. Audytor energetyczny KAPE nr 0001. Twórca wielu patentów w tym rewolucyjnego mgłowego systemu gaśniczego. Członek zwycięskich zespołów w konkursach na projekty domów ekologicznych Muratora i PLGBC oraz konkursu na projekt ekologicznej szkoły w Markach. Był członkiem Rady NFOŚ, a następnie doradcą prezesa NFOŚiGW, sekretarzem Rady Banku Ochrony Środowiska i doradcą Ministra Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa. Kierował Komisją ds. przygotowania polityki państwa w zakresie ochrony środowiska naturalnego. W latach 2021- 2023 był członkiem Zespołu ds. efektywności i transformacji energetycznej budynków przy Ministerstwie Rozwoju i Technologii.
Jest głównym konsultantem projektu #WNLAB.
