Ventilatsiooni osa lühikonspekt

1. Ventilatsioon

Ventilatsiooni teooria osa põhineb raamatutele "Hoone sisekliima kujunemine"lehekeküljed 160 kuni 179 ning "Hoonete energiatarve ja sisekliima" leheküljed 174 kuni 200.

Sissejuhatus

Ühes tunnis eraldab aktiivselt tegutsev inimene õhku:

1. —u. 50 grammi vett
2. —19 liitrit süsihappegaasi
3. —Iga päev hingame sisse kuni 20-30 kg õhku.

Ventilatsiooni osa lühikonspekt

Ventileerimata õhus moodustavad tolm ja mikroorganismid olulise osa sissehingatavast õhust. Ventileerimata või puudulikult ventileeritud ruumides on inimesed kergesti ärrituvad. Nad kannatavad väsimuse, depressiooni, korduvate peavalude, unetuse, masenduse ja viirushaiguste käes. Lastel võivad areneda kroonilised haigused. Hästi ventileeritud ruumides on aga inimesed töövõimelisemad, rõõmsamad ja konstruktiivsemad. 

Ventilatsiooni ülesandeks on hoone tervisliku ja komfortse õhu kindlustamine. Ventilatsioonisüsteemi abil eemaldatakse ruumis tekkinud saasteained, liigniiskus ning liigsoojus, mis asendatakse puhta töödeldud välisõhuga.

Hoonete ventilatsiooni jaguneb kaheks liigiks:

1. Loomulik ventilatsioon
2. Mehhaaniline ventilatsioon

Nende vahepeale jääb loomuliku sissepuhe ja mehhaanilise väljatõmbega ventilatsioon.

1.1. Loomulik ventilatsioon

Loomulik ventilatsioon saab toimuda ainult juhul kui on tagatud sise- ja väliskeskkonna vahel rõhkude vahe. Samuti peavad olema tagatud ka avauses kust saaks ruumidesse välisõhk siseneda ja kus kohast väljuda. Et tekiks rõhkude vahe loomulikus ventilatsioonis tuleb arvestada ka füüsika seadustega, kus jahedam ja raskem välisõhk siseneks ruumidesse näiteks läbi välisseina ning soojenenud heiteõhk mis on kergem tõuseb ülesse ehk avaused peaksid olema tinglikult läbi katuse. Lisaks sellele loogikale on väljatõmbe alarõhu tekkimisel ka korstna efektil, see tähendab et mida pikem on väljatõmbe lõõr seda suuremat alarõhku on see võimeline tekitama. Korstna efekti on parim viis jälgida ahikütte puhul.

Kuna loomulik õhuvahetus on selgelt mõjutatud siseõhu- ja välisõhutemperatuuride vahest ning väljatõmbe kanali pikkusest, siis ei ole vajalik õhuvahetus alati ruumides tagatud. Soovitavalt tuleks õhuvahetuse kalkulatsioonid teha välisõhutemperatuuril +5 °C. Sellisel juhul oleks tagatud vähemal aasta keskmiselt nõuetekohane õhuvahetus loomuliku ventilatsiooni puhul.

Lisaks mainitud väljatõmbekanali pikkusele, sissetuleva avause ristlõike, väljamineva kanali suuruse, siseõhu- ja välisõhutemperatuuride vahele mõjutavad loomulikku ventilatsiooni ka tuul ning selle suund. Lisaks sellele tuleb tagada ruumides sees side sissetuleva ja väljamineva avause vahel. Juhul kui hoone ventilatsiooniprojektis on siirdeõhu avade rajamise klausel sees siis reaalses ehituses võidakse need ära jätta. Õhk võib ruumide vahel liikuda nii läbi siirdeõhuresti ruumide vahelises ukses, kui seinas või ka lävepakuta ukselehe alt. Oluline on see, et kindlasti õhu liikumine oleks võimalik.

Loomuliku õhuvahetuse toimimise hindamise juures on tulnud välja (läbi Eesti elamufondi uuringute ja renoveeritud korterelamute uuringute) seoses, et loomuliku väljatõmbe tagamise jaoks peaks kanali kõrgus olema minimaalselt 4 meetrit (oleneb lisaks mainitule ka väljatõmbe kanali läbimõõt ja selle karedus) ning välisõhu avaused peaksid minimaalselt kõigis eluruumides (magamistubades, elutoas). Avauste läbimõõt tuleks lahendada projektiga.

Uuritud korterelamutes on halva loomuliku ventilatsiooni toimivuse põhjusteks olnud ka asjaolu, et väljatõmbe kanalid on peidetud sanitaarruumides kappide taha ning vahetatud siseustest ei pääse õhk läbi liikuma. Reegliks on muidugi ka see et läbi välisseina või akna rajatud avaused pole piisavalt suured või on need sootuks rajamata jäetud.

Juhul kui värskeõhuklapid on läbi välispiirete nõuetekohaselt rajatud ning õhu siirdumine kuni väljatõmbe kanalini tagatud jääb probleemseks väljatõmbe kanali pikkus, selle läbimõõt või selle pinna karedus. Sellest tulenevalt tuleks loomulikku sissepuhet kombineerida mehhaanilise väljatõmbega (ventilaatoriga) ning kindlasti tuleks tihendada väljatõmbe kanalid. Juhul kui väljatõmbe kanal jääb vajaliku õhuvahetuse jaoks väikeseks tuleks võimalusel rajade juurde uus väljatõmbe kanal, kui see ehitustehniliselt võimalikuks ei osutu tuleks osade ruumide väljatõmme tagada välisseinte kaudu.

Tulenevalt hoonete energiatõhususe nõuetest ning optimaalse ja ökonoomse soojusenergia kasutamise põhimõtetest, kulub loomuliku sissepuhke õhu soojendamiseks ruumides palju kütteenergiat. Tagades ruumides nõuetekohane välisõhu  (värskeõhu) kogus võib sellele kulunud soojushulk olla pool või isegi rohkem kogu hoone soojuskadudest.

1.2. Mehhaaniline ventilatsioon

Reeglina ei ole võimalik loomuliku ventilatsiooniga hoonetes tagada uutel projekteeritavatel hoonetel (elamud, korterelamud) nõutud energiatõhususklassi. Kuna oluliselt renoveeritavatel hoonetel on lubatud üks klass madalamat energiatõhususklassi siis ka nendel juhtudel ei pruugi loomuliku õhuvahetusega olla klassi saavutamine võimalik.

Loomulikule ventilatsioonile on alternatiiviks mehhaanilise sissepuhke ja väljatõmbega ventilatsioon. Reeglina tagab õhuvahetuse sellises süsteemis soojustagastiga varustatud keskne ventilatsiooniagregaat. Kus värsket välisõhku aitab ruumidesse mööda sissepuhke kanaleid toimetada ventilaator oma rõhuga. Sarnaselt toimib ka ventilaator väljatõmbe korral, kus ruumidest tõmmatakse õhk välja ventilaatori poolt tekitatud alarõhuga.

Seadmes sees on kesksel kohal tavaliselt soojustagasti. Soojustagasit on seadme kus väljatõmmatava õhu soojus antakse üle jahedamale välisõhule, mille tulemusel sissepuhke õhk soojeneb. Olenevalt soojustagasti liigist on soojuse ülekandmine kui ka selle efektiivsus erinev.

2. Soojustagastid ventilatsioonis

Soojustagastid jagunevad soojuse ülekandmise poolest kaheks:

1. Regeneratiivsed soojustagastid
2. Rekuperatiivsed soojustagastid

Regeneratiivsetes soojustagastites soojendab väljatõmbe õhk ülesse mingi materjali, milleks enamasti on metallist kärg ning seejärel läbib sama kärge sissepuhke õhk mille tulemuselsee soojeneb. Kõige levinum regeneratiivne soojustagasi on rootorsoojustagasti.

2.1. Rootorsoojustagasti

Rootorsoojustagastis toimub soojuse ülekandmine väljatõmbeõhult sissepuhke õhule pöörleva rootori kaudu. Rootor on jaotatud kahe keskkonna vahele kus pool rootorist jääb väljatõmbe poolele ja teine sissepuhke poolele, need keskkonnad on omavahel eraldatud. Nüüd kui rootor pöörab asendis sissepuhke poolele, siis võtab see kaasa sinna salvestunud väljatõmbe õhu soojuse. Rootor soojustagasti efektiivsuseks loetakse orienteeruvalt 90% ning see on üks paremaid. Samas on selle miinuseks see, et koos väljatõmmatava õhu soojusega pöördub sissepuhke poolele ka osaliselt heitõhku, mille tulemusel ei ole soovitatav sellest läbi juhtida suure saateainete kontsentratsiooniga heitõhku. Elamute puhul näiteks köögi väljatõmbe õhku, büroohoonetes toalettruumide õhku. Samuti on välistatud sellest garaaži väljatõmbeõhu läbi juhtimine.

2.2. Kärgsoojustagasti

Veel kasutatakse regeneratiivseid soojustagasteid nn kärgsoojustagastitena ruumipõhiste ventilatsiooniseadmete puhul. Antud seade põhimõttel, et pool aega (näiteks iga 70 sekundi järel) tõmbab ventilaator läbi kärje õhku ruumist välja ning teine pool aega vastupidi välisõhku ruumi sisse. Seadmed saavad töötada paaris, nii et üks seade kui tõmbab välja siis teine puhub sisse. Antud seadmete miinuseks on see, et nendes kasutatav ventilaator oma madala rõhutõste võimega ja juhul kui süsteemis töötab ka tugiventilatsioon või ruumid on osaliselt või täielikult loomuliku välja tõmbe tõttu alarõhu all, siis ei suuda ventilaator vajalikul hulgal õhku välja tõmmata ning sellest tulenevalt jääb seadmete soojustagastus oluliselt väiksemaks kui toote infol on toodud. Soovitav on kasutada seadmeid vaid madalate hoonete puhul kus tugiventilatsiooni töötab perioodiliselt või seda pole sootuks vaja.

2.3. Ristvoolu plaatsoojustagasti

Rekuperatiivsetest soojustagastitest on kõige levinum ristvoolu plaatsoojustagasti. Soojus antakse üle selle soojusvaheti puhul väljatõmmatavalt õhult sissepuhke õhule paralleelsete metallplaatide vahendusel, õhud omavahel ei segune ning õhk on suletud vaheldumisi olevatesse õhukambritesse, kus soojus saab reeglina läbi metalli kanduda. Antud süsteemis liiguvad soojustagastis sissepuhke ja väljatõmbe õhk teine teise suhtes risti. Selle soojustagasti puuduseks võrreldes rootorsoojustagasti on see, et külma õhu kokkupuutes sooja õhu keskkonnaga võib tekkida kondensaat ning väga madalatel temperatuuridel võib see endaga kaasa tuua jäätumise ohu. Seepärast tuleks meie kliimas soojustagastitele ette paigaldada automaatikaga töötav eelsoojenduskalorifeer. Enamasti hakkab seade töötama siis, kui soojustagastit läbiva sissepuhke õhu temperatuur langeb alla +5 °C. Antud soojustagasil on ka väiksem efektiivsus kui rootorsoojustagastitel jäädes alla 80% orienteeruvalt 60% ja 70% vahele.

2.4. Vastuvoolu plaatsoojustagasti

Suurem efektiivsus on vastuvoolu plaatsoojustagastitel. Võrreldes ristvoolu-plaatsoojustagastitega on nendel kokkupuute pind väljatõmbe ja sissepuhke õhu keskkondade vahel pikem, seega jõuab soojus ka pikemal ajal ühelt keskkonnalt teisele kanduda. Nende soojustagastite efektiivsus jääb 80% juurde. Ülejäänud loogika on nende puhul sama.

Plaatsoojustagastitest võib läbi juhtida ka tualettruumide ja köögi väljatõmbe õhku.

3. Õhk- vesi soojusvahetid

Kuna ka selle soojustagasti puhul on väike võimalus heitõhu segunemisel sissepuhke õhku, ei ole reeglina lubatud sellist soojustagastit kasutada haiglate ventilatsiooniseadmetes. Seal kasutatakse soojustagasteid, kus väljatõmbeõhu soojus antakse üle vedeliku keskkonnale ja sissepuhke puhul vastupidi. Sellises süsteemis ei pea asuma väljatõmbe ja sissepuhke kanalid kõrvuti ühes seadmes sees. Nii väljatõmbe kui ka sissepuhke seadmed võivad asuda ka erinevates hoone osades, kuna vedelikuga on võimalik soojust edasi anda pikkade vahemaade taha (isoleeritud torustik). Antud juhul on miinuseks see et soojuse ülekandmise efektiivsus pole väga hea jäädes 50% juurde.