Wentylacja higrosterowana a termomodernizacja budownictwa

Dla większości osób termomodernizacja budynków jest postrzegana jako działanie rutynowe, które oznacza poprawę izolacji cieplnej przegród oraz szczelności mieszkania. Należy jednak pamiętać, że jeśli nie została przedtem wykonana całościowa analiza funkcjonalna lokalu jest to zarazem przedsięwzięcie ryzykowne.

Istnieje wiele czynników skłaniających do modernizacji budynków mieszkalnych:

• zachowanie spuścizny historycznej w centrum miast, a jednoczesne umożliwienie zamieszkiwania na tych obszarach bez efektu "muzeum",
• podniesienie standardu lokali mieszkalnych do obecnie przyjętego poziomu,
• poprawa jakości życia mieszkańców,
• spełnienie nowych wymogów i oczekiwań społeczeństwa, którego potrzeby ulegają ciągłym zmianom,
• chęć poprawy wskaźników energetycznych.

W każdym z tych przypadków jest to zadanie trudne, a założone cele mogą okazać się wzajemnie sprzeczne.
W tym ważnym sektorze rynku budowlanego, przejrzysta i pełna analiza jest dodatkowo utrudniona poprzez mylące informacje przekazywane przez firmy w wyniku prowadzonej gry ekonomicznej. Każde rozwiązanie, każdy produkt stanowi konkurencję dla innych przy ograniczonym przecież budżecie, a optymalne rozwiązanie z technicznego punktu widzenia, z oczywistych względów różni się od rozwiązania najbardziej opłacalnego ekonomicznie.
Konsekwencje takiej gry ekonomicznej firm często odbijają się na wentylacji, należącej do grupy zagadnień w pierwszym rzędzie podlegającym cięciom ekonomicznym gdy zagraża przekroczenie budżetu.
Dla większości osób termomodernizacja budynków jest postrzegana jako działanie rutynowe, które oznacza poprawę izolacji cieplnej przegród oraz szczelności mieszkania. Należy jednak pamiętać, że jeśli nie została przedtem wykonana całościowa analiza funkcjonalna lokalu jest to zarazem przedsięwzięcie ryzykowne. Głęboka ingerencja w równowagę wilgotnościowo-termiczną budynku może prowadzić od serii mniejszych lub większych zaburzeń, aż do całkowitej niemożności zamieszkiwania w odnowionym mieszkaniu, co pozostaje w oczywistej sprzeczności z założonym celem.
Zastosowanie odpowiedniego systemu wentylacji, opracowanego jako rozwiązanie uzupełniające a nie element gry ekonomicznej, umożliwia odzyskanie przez mieszkanie zadawalającej równowagi wilgotności i temperatury i utrzymywanie jej według zadanych charakterystyk.
Jedną z konsekwencji wentylowania pomieszczeń jest zwiększenie zużycia energii. Aspekt ten, tak samo jak zróżnicowane potrzeby wymiany powietrza i ich zmiany w czasie, powinny być bezwzględnie brane pod uwagę w całkowitym bilansie energetycznym. Obecnie istnieją możliwości relatywnie prostej modernizacji istniejących systemów wentylacji, spełniające zarówno wymagania racjonalnego użytkowania energii jak i dostosowania się do zmiennych potrzeb.

1. Informacje ogólne
Rozważania ekologiczne na temat racjonalnego wykorzystania energii, mające wzrastający wpływ na opinię publiczną od czasu szczytu w Rio de Janerio, a także zwiększenie kosztów rzeczywistych energii, powodują zainteresowanie tematem z punktu widzenia "mieszkania". które jest jednym z głównych źródeł zużycia energii.
Wydaje się więc ze wszech miar logiczne, że powstają programy rządowe mające na celu poprawę jakości istniejących zasobów mieszkaniowych. To dążenie władz publicznych jest nieodzowne w procesie poprawy stanu znacznej części zasobów mieszkaniowych. Powinno się ono przejawiać poprzez konkretne, skoordynowane działania, zarówno na poziomie określenia zasadniczych celów, sposobu finansowania, sposobów obliczeń i końcowych wymogów. To spójność przedsięwziętych środków pozwala zwykle na osiągnięcie prawdziwego sukcesu całego projektu. Należy ją osiągnąć już na etapie wstępnym projektu, a także później przy dokonywaniu wyborów technicznych. Rezultat końcowy nie jest bowiem prostą sumą parametrów poszczególnych produktów i zastosowanych rozwiązań, ale wypadkową o bardzo złożonej postaci, a jeśli się o tym zapomni to konsekwencje mogą być opłakane.

2. Modernizacja charakterystyk energetycznych mieszkań
Znaczna część energii zużywanej w mieszkaniu przeznaczona jest na ogrzanie powietrza i wewnętrznych powierzchni do odpowiedniej temperatury. Zakładając, że wszystkie pomieszczenia sąsiadujące z analizowanym mieszkaniem mają taką samą temperaturę w uproszczeniu można zapisać, że moc potrzebna na pokrycie strat ciepła przez ściany na drodze przenikania (Qp) wynosi :

gdzie:
k - współczynnik przenikania ciepła [W/m²K],
A - powierzchnia będąca w kontakcie z otoczeniem zewnętrznym [m²],
t_i - temperatura powietrza wewnątrz mieszkania i na zewnątrz pomieszczenia [^oC],
t_e - temperatura powietrza na zewnątrz budynku [^oC],

Moc potrzebną na podgrzanie strumienia chłodnego powietrza napływającego do pomieszczenia (Q_wo) można zapisać jako:

gdzie:
V - całkowity strumień powietrza napływający do pomieszczenia [m³/s],
cp - ciepło właściwe powietrza [J/kgK],
q - gęstość powietrza [kg/m³],

Jeżeli całkowitą moc chwilową chcemy wyrazić w kW, dla ciepła właściwego powietrza wynoszącego 1,020 kJ/kgK, przy gęstości powietrza = 1,2 kg/m³ oraz strumienia powietrza wentylacyjnego wyrażonego w m³/h otrzymujemy następujące równanie:

Szczególnie interesujące w odniesieniu do użytkowania lokalu jest równoczesne wpływanie na obie składowe strat ciepła. Wielu osobom nasuwa się zatem oczywisty i uniwersalny wniosek: "W celu poprawy bilansu energetycznego w trakcie odnawiania czy modernizacji należy zaizolować ściany, wymienić stolarkę okienną stosując okna o niskim współczynniku przenikania ciepła, a ponadto należy maksymalnie zmniejszyć wymianę powietrza ze środowiskiem zewnętrznym, uszczelniając szpary i ograniczając wentylację naturalną jeśli taka istnieje".
Wszystkie te postulaty wydają się logiczne a zadanie proste do obliczenia i realizacji. Wydawałoby się, że nie pozostaje nic innego jak wybrać materiały izolacyjne (współczynnik przewodzenia ciepła, grubość, ułożenie warstw izolacyjnych), dobrać szczelne okna o podwójnych lub potrójnych szybach osadzonych w trwałych ramach oraz usunąć nieszczelności jakie mogą powstać przy osadzaniu stolarki w otworach okiennych.
Podejmowanym działaniom towarzyszy przekonanie, że w wyniku modernizacji dokonana zostanie zamiana zimnego mieszkania o przemarzających cienkich ścianach i nieszczelnych oknach, w ciepłe mieszkanie, w którym temperatura powietrza będzie zbliżona do optymalnej. Co więcej, decydując się na tak proste zabiegi techniczne spodziewamy się uzyskać zamierzony efekt przy relatywnie niskich kosztach. Niestety, powyższe rozwiązanie, które można nazwać "działaniem rutynowym" gdyż spotyka się je powszechnie w nowych i odnawianych budynkach we wszystkich krajach prowadzących politykę oszczędności energetycznych, prowadzi zazwyczaj do zupełnie innej rzeczywistości.

3. Mieszkanie - obszar delikatnej równowagi wilgotnościowo-termicznej
Powietrze, którym oddychamy, składa się w uproszczeniu w 78% z azotu, w 21% z tlenu i w 1% z argonu i innych gazów szlachetnych. Poza tymi podstawowymi składnikami w powietrzu występuje również dwutlenek węgla (zawartość CO₂ może zmieniać się w mieszkaniu w zakresie od ok. 0,03 do 0,5% tj. 300 do 5000 ppm) oraz para wodna. Zawartość pary wodnej w powietrzu może się silnie zmieniać, przy czym maksymalna zawartość wilgoci w powietrzu zależy od ciśnienia atmosferycznego i temperatury. Przy kontakcie powietrza wilgotnego z chłodnymi powierzchniami, po ochłodzeniu się powietrza w warstwie przyściennej poniżej temperatury punktu rosy, następuje wykraplanie się pary wodnej. Takie zjawisko można zaobserwować w mieszkaniu.
W okresie zimowym zawartość wilgoci w powietrzu w pomieszczeniach jest zazwyczaj większa niż w powietrzu zewnętrznym (nie oznacza to oczywiście, że wilgotność względna powietrza w pomieszczeniach jest większa). Przyczyną tego zjawiska jest emisja wilgoci do pomieszczenia towarzysząca większości procesów związanych z aktywnością mieszkańców (tabela 1).

Tabela 1
Zestawienie przykładowych zysków wilgoci występujących w mieszkaniach

Chwilowe zyski wilgoci w mieszkaniu mogą wynosić nawet kilka kilogramów w ciągu godziny. Jeżeli chcemy uniknąć jej wykraplania się w zimniejszych miejscach (a w konsekwencji powstawania zawilgoceń i pleśni) to należy przewidzieć sposób jej odprowadzania.
Zawartość wilgoci w powietrzu dla warunków stanu ustalonego można określić przy pomocy równania:

gdzie:
C_H2Oi - zawartość pary wodnej w powietrzu wewnątrz pomieszczenia [g/m³],
C_H2Oe - zawartość pary wodnej w powietrzu na zewnątrz pomieszczenia [g/m³],
E_H2O - szybkość wytwarzania pary wodnej w pomieszczeniu [g/h]

Wykraplanie wilgoci będzie miało miejsce, jeżeli temperatura jakiejkolwiek powierzchni wewnątrz mieszkania będzie niższa od temperatury punktu rosy odpowiadającej danej zawartości wilgoci.

Temperaturę wewnętrznej powierzchni można obliczyć przy pomocy równania:

gdzie:
v_i - temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody [^oC],
(lambda)_i - współczynnik przejmowania ciepła [W/m²K],

W typowym mieszkaniu z lat pięćdziesiątych czy siedemdziesiątych w wielu miejscach znajdowały się chłodne powierzchnie (ściany, wewnętrzne powierzchnie okien). Z drugiej strony nieszczelności stolarki okiennej powodowały ciągłą wymianę powietrza i ewakuację pary wodnej wytworzonej w mieszkaniu. Typowe skargi dotyczyły zatem przede wszystkim tego, że w mieszkaniach bywało chłodno, a często także bardzo sucho, czemu zaradzić miały nawilżacze powietrza wieszane na grzejnikach. W trakcie modernizacji takich mieszkań dociepla się zwykle ściany, często wymienia okna na szczelne, charakteryzujące się lepszymi właściwościami izolacyjnymi. W wyniku podniesiona zostaje wartość temperatury na wewnętrznych powierzchniach mieszkania. Jednak likwidując nieszczelności - zmniejszamy przepływ powietrza, a więc zwiększa się wilgotność powietrza. Jeśli w trakcie modernizacji wprowadzono system indywidualnego rozliczania zużytej energii, to mieszkańcy obniżają zwykle temperaturę w pokojach, jeszcze bardziej zwiększając wilgotność względną powietrza. Modernizacja energetyczna mieszkań stwarza zatem warunki sprzyjające do wystąpienia kondensacji wilgoci w miejscach lokalnego zmniejszonego oporu cieplnego na powierzchniach tzw. "mostków cieplnych".

Aby prześledzić bardziej szczegółowo ryzyko wystąpienia tego zjawiska można posłużyć się przykładem. Analizie poddamy jedno pomieszczenie (dwuosobową sypialnię).

Przyjęto następujące założenia:

• temperatura powietrza w pomieszczeniu: 20^oC
• warunki zewnętrzne: temperatura powietrza 0^oC, wilgotność względna 90%
• intensywność wytwarzania pary wodnej: 80 g/h (dwie śpiące osoby)
• intensywność wentylacji na skutek doszczelnienia okien zmniejszyła się z 22 do 9 m³/h (są to oczywiście wartości mniejsze od wymaganego przez PN-83-B/03430 strumienia 20 m³/h na osobę, ale są to wartości typowe w polskich mieszkaniach)

Ograniczenie intensywności wymiany powietrza 22 m³/h na 9 m³/h spowoduje wzrost wilgotności względnej z ok. 44% do ok. 74%. Jednocześnie ryzyko skroplenia się pary wodnej dotyczy wszystkich powierzchni wewnętrznych, dla których współczynnik przenikania ciepła byłby mniejszy od 1,9 W/m²K (przed modernizacją 5 W/m²K). Gdyby użytkownicy, chcąc oszczędzać energię, ustawili przygrzejnikowe zawory regulujące w pozycji utrzymującej w pokoju temperaturę 18^oC, to wilgotność względna powietrza wzrosłaby do 84%, a ryzyko skroplenia się pary wodnej dotyczyłoby powierzchni na przegrodach o współczynniku K większym od ok. 1,2 W/m²K. Oznacza to, że przed modernizacją skraplanie się wilgoci było bardzo mało prawdopodobne (nawet w przypadku zastosowania okien jednoszybowych). Po przeprowadzonej modernizacji, po wewnętrznej powierzchni szyb najprawdopodobniej spływałaby woda, a w otoczeniu mostków cieplnych można by zaobserwować rozwój pleśni lub grzybów.
Analiza zaprezentowanego przykładu prowadzi do wniosku, że wybór sposobu wentylacji jest tym istotniejszy dla zachowania odpowiedniej równowagi w mieszkaniu, im lepsza jest izolacja termiczna ścian i okien.

4. Wentylacja a zużycie energii cieplnej
Warto sobie uzmysłowić, że jeżeli przez mieszkanie przepływa stale ok. 100 m³/h powietrza, to w ciągu roku daje to ok. 1000 ton. Jest to ogromna ilość zdolna wprowadzić do mieszkania znaczące ilości pyłów oraz innych zanieczyszczeń powietrza. Bardzo ważny jest także aspekt energetyczny. W stosowanej w Polsce procedurze obliczania całosezonowego zapotrzebowania na ciepło przyjmuje się, że na podgrzanie strumienia 1 m³/h powietrza potrzeba 38 kWh w ciągu całego sezonu grzewczego.
Przy 120 m³/h (typowa wartość projektowa dla niewielkiego mieszkania) potrzeba będzie 4560 kWh energii na wymianę powietrza. Przy 4 mln mieszkań daje to zużycie 18,4 mld kWh rocznie lub oznacza dostarczenie od września do maja średniej mocy równej 3150 MW. W budynkach ocieplonych udział wentylacji w ogólnym zużyciu energii przekracza zwykle 50%.

Aby uniknąć problemów z zawilgoceniem mieszkań i jednocześnie ograniczyć tak wysokie zużycie energii na cele wentylacji można postąpić w dwojaki sposób:

• utrzymywać przepływ powietrza na stałym poziomie i odzyskiwać ciepło zużytego powietrza za pomocą wymiennika,
• dostosować przepływ powietrza do chwilowych potrzeb, wykorzystując do tego celu czujniki badające potrzeby w każdym pomieszczeniu.

W pierwszym przypadku trzeba stosować wentylację mechaniczną (z użyciem wentylatorów), w drugim można stosować wentylację naturalną lub mechaniczną.

5. Wentylacja - analiza potrzeb
Analizę potrzeby wymiany powietrza w pomieszczeniach można przeprowadzać na podstawie prostej klasyfikacji zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach. Metoda ta jest używana przez europejski zespół normalizacyjny CEN TC 156 WG2 w celu określenia podstawowych kryteriów doboru wentylacji.
Do pierwszej grupy zanieczyszczeń zalicza się związki, które nawet w małych stężeniach wykazują właściwości trujące lub rozpoznawane są jako związki niebezpieczne (np. tlenek węgla, radon). Ich obecność w pomieszczeniu powinna być bezwzględnie ograniczona do minimum, przy czym ograniczenia zagrożenia dokonuje się przede wszystkim innymi metodami a nie wentylacją (np. regulacje dotyczące poprawnego spalania i odpowiednie zabezpieczenia, półprzepuszczalne bariery przeciwradonowe umieszczane pod ziemią, ect.).
Z punktu widzenia wentylacji najistotniejsza jest druga grupa, gdyż należą do niej zanieczyszczenia powietrza emitowane w wyniku działalności człowieka. Ich stężenia w powietrzu są relatywnie niskie, ale utrzymują się w nim wystarczająco długo i we wszystkich pomieszczeniach. Do grupy tej zaliczamy parę wodną wydalaną w procesie oddychania oraz w takich procesach jak np. suszenie odzieży oraz dwutlenek węgla i inne zanieczyszczenia powietrza powstające w wyniku metabolizmu zarówno człowieka jak i innych organizmów żywych znajdujących się w mieszkaniu. Wszystkie zanieczyszczenia drugiej grupy są zarówno niewidoczne jak i niewykrywalne bezpośrednio przez mieszkańców.
Ostatnia grupa to zanieczyszczenia emitowane w wyniku działalności człowieka w dużym natężeniu ale w relatywnie krótkim czasie i określonych miejscach mieszkania. Należą do nich: zapachy w ubikacji i w kuchni, para wodna wytwarzana podczas kąpieli czy gotowania, ewentualnie dym papierosowy. Te zanieczyszczenia są łatwo identyfikowane i zauważane przez lokatorów.

W wielu krajach odpowiedzialność za odpowiednią wymianę powietrza w pomieszczeniach zrzuca się na barki mieszkańców: kiedy odczuwają potrzebę to zwiększają wentylację (najczęściej przez otwarcie okna), kiedy nie to zmniejszają ją lub redukują do zera. Podana przez nas wcześniej klasyfikacja zanieczyszczeń powietrza w oczywisty sposób wykazuje na nietrafność takiego rozwiązania ponieważ wszystkie podstawowe zanieczyszczenia są niewykrywalne przez człowieka. Kiedy więc mieszkańcy zaczynają je dostrzegać znaczy to, iż jakość powietrza jest już od dłuższego czasu zdecydowanie nieodpowiednia i może szkodzić zarówno im samym jak i całemu budynkowi.
Ponadto, w przypadku pozostawienia potrzeb wentylacyjnych samym użytkownikom, obserwuje się nieprawidłowe (z punktu widzenia potrzeb zdrowotnych i energooszczędności), opóźnione działania w odpowiedzi na zauważone potrzeby wymiany powietrza. Przykładowo, sale obrad wietrzy się dopiero po zakończeniu obrad kiedy nie ma już nikogo kto potrzebowałby świeże powietrze. Inny przykład tym razem przedwczesnego działania to np. sypialnie, które wietrzymy przed udaniem się na spoczynek a następnie zamykamy szczelnie okna aby nie marznąć ale za to oddychamy coraz gorszym jakościowo powietrzem. W takich przypadkach zapewniamy nadmierny, niekontrolowany napływ świeżego, zimnego powietrza do pustych pomieszczeń i dużą stratę energii.
Ponieważ bardzo trudno jest określić rzeczywiste potrzeby wymiany powietrza, a nie znając ich nie można ich zaspokoić, a także biorąc pod uwagę złożoność funkcjonowania lokalu mieszkalnego, powinny zostać zabronione systemy wentylacji, których działanie zależne jest jedynie od woli i świadomości mieszkańców. Na ich miejsce powinny zostać wprowadzone systemy, które gwarantują samoczynne, automatyczne usunięcie niewykrywalnych przez człowieka zanieczyszczeń z grupy drugiej. W przypadku pomieszczeń, w których spotykamy się z zanieczyszczeniami z grupy trzeciej idealny system wentylacji winien być wyposażony w dodatkową funkcję sterowania (włącznik czasowy lub funkcyjny), dzięki któremu lokator w sposób zdecydowany mógłby się pozbyć zanieczyszczeń chwilowych o dużym stężeniu (łazienka, WC, pralnia), a który po odpowiednim czasie przywracałby podstawowy poziom wentylacji chroniąc użytkownika przed niepotrzebnymi stratami energii. Znacznie bowiem łatwiej jest uzmysłowić sobie potrzebę zwiększonego przepływu (a zatem uruchomić sterownik) niż zanik takiej potrzeby. Z drugiej strony, w przypadku dobrania nieodpowiedniego sterownika / sposobu intensywnej wentylacji możemy postawić się przed wyborem typu: albo zapach smażonego oleju albo zimno i hałas (w przypadku otwarcia okna na oścież) czy sam hałas (w przypadku włączenia wyciągu kuchennego).
Idealna wentylacja to taka, która zapewnia podstawową wymianę powietrza bez ingerencji człowieka i bez zakłócania jego egzystencji oraz zapewnia wzmożoną wymianę powietrza poprzez proste, nieuciążliwe sterowanie.

6. Wentylacja mieszkań
Należy pamiętać o fundamentalnej zasadzie: z mieszkania może być odprowadzony tylko taki strumień powietrza jaki może do niego napłynąć. Stwierdzenie takie wydaje się oczywiste lecz bardzo często zapomina się o zapewnieniu właściwego napływu powietrza do pomieszczeń, w których w czasie modernizacji zastosowano nowe, bardzo szczelne okna i przegrody.
We Francji już od 30 lat stosowany jest z sukcesem system wentylacji pomieszczeń oparty na zapewnieniu przepływu powietrza przez całe mieszkanie: świeże powietrze napływa przez nawiewniki okienne lub ścienne do wszystkich pokoi, pomieszczeń relatywnie najmniej zanieczyszczonych, stamtąd przepływa do przedpokoju, a następnie do pomieszczeń o dużym nasileniu wydzielania zanieczyszczeń tj. do łazienki, WC, kuchni.
Zasadę takiej wentylacji można zrealizować przy pomocy różnych rozwiązań technicznych. Rozwiązaniem często spotykanym, szczególnie w starych mieszkaniach (także poddanych modernizacji), jest wentylacja naturalna. Można spotkać się zarówno z budynkami wyposażonymi w indywidualne jak i w zbiorcze przewody wentylacyjne (typu bocznikowego). Przepływ powietrza wywołany jest różnicą gęstości powietrza zewnętrznego (zimnego) i wewnętrznego (ciepłego). Słup zimnego powietrza jest cięższy niż słup ciepłego, a zatem powietrze zimne wypycha powietrze ciepłe, które uchodzi przez wylot przewodu kominowego. Siła wymuszająca przepływ ciągu jest w tym przypadku znacznie słabsza niż przy zastosowaniu wentylacji mechanicznej, co wpływa na wymiary nawiewników oraz kratek wywiewnych.
W systemie wentylacji mechanicznej wywiewnej przepływ powietrza wymuszony jest przez wentylator połączony za pomocą sieci przewodów wyciągowych z kuchnią, WC i łazienką. Kratki wyciągowe umieszczane w tych pomieszczeniach posiadają zwykle właściwości samoregulujące. Nawiewniki umieszczane są w każdym pokoju.
Trzecim rozwiązaniem jest wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna. Podobnie jak w pozostałych systemach powietrze nawiewa się do pokoi, a usuwa się z pomieszczeń technicznych. Mechaniczne wspomaganie zarówno nawiewu jak i wywiewu umożliwia odzyskiwanie energii z powietrza usuwanego oraz filtrowanie powietrza nawiewanego. Ten typ wentylacji jest stosunkowo rzadko spotykany w starszych budynkach i trudny do zastosowania w trakcie modernizacji mieszkań w budownictwie wielorodzinnym.

Wszystkie te rodzaje wentylacji wychodzą z założenia (określonego przed 30 laty), że potrzeba wymiany powietrza kształtuje się w przybliżeniu na poziomie wymiany jednej objętości powietrza na godzinę. W rzeczywistości potrzeby te są zmienne: zwiększają się gdy mieszkanie jest zajmowane przez większą ilość osób a spadają poniżej tej wartości gdy mieszkanie stoi puste. W pierwszym przypadku spada jakość powietrza, w drugim - następuje niepotrzebne zużycie energii oraz zwiększone zanieczyszczenie mieszkania drobinami kurzu naniesionymi przez bezużyteczny przepływ powietrza.

7. Zmienność potrzeb
Każde mieszkanie jest użytkowane w trochę odmienny sposób, a średnia liczba lokatorów przypadająca na pokój nie odzwierciedla różnych sposobów jego wykorzystania. Również wymagania dotyczące wielkości i ilości mieszkań zmieniają się w czasie. Z powodu wyżu demograficznego z lat 70 obecnie szacuje się duży popyt na nowe mieszkania (ok. 300 tys. w latach 1990 - 2015).

Potrzeby wentylacyjne wszystkich mieszkań zmieniają się w czasie :

• zmiany lokatorów: mieszkanie może być zajmowane najpierw przez osobę samotną, potem małżeństwo, później rodzinę z dziećmi i z powrotem przez jedną osobę
• zmiany roczne: np. okresy pracy/roku szkolnego a okres wakacji/urlopu
• zmiany przypadkowe: np. odwiedziny rodziny
• zmiany tygodniowe: dni pracy - weekend
• zmiany dzienne: odpoczynek nocny, poranna toaleta, praca, posiłek itp.

Potrzeby wentylacyjne zmieniają się także w poszczególnych pomieszczeniach i nigdy nie są jednakowe dla wszystkich. W nocy wydajniejsza wentylacja potrzebna jest w sypialni niż w pokojach dziennych, w trakcie gotowania w kuchni, w trakcie mycia w łazience itp.

8. Wentylacja regulowana
W związku z dużą zmiennością w czasie potrzeb w odniesieniu do wymiany powietrza powstaje pytanie, czy nie powinniśmy stosować urządzeń regulacyjnych dostosowujących intensywność wentylacji do potrzeb? Tak samo jak nie wyobrażamy sobie już systemu ogrzewania bez użycia regulacyjnych zaworów przy grzejnikowych, zarówno w budownictwie nowym jak i modernizowanym.
Warto wiedzieć, ze techniczne rozwiązania umożliwiające regulację intensywności wentylacji w zależności od różnych czynników istnieją, ale nie są dostatecznie spopularyzowane. W praktyce jedynie trzy czynniki zdobyły większe uznanie konstruktorów jako regulatory: obecność lokatorów (lub ilość osób), zmiana stężenia CO₂ (jako znacznik powietrza wydychanego przez człowieka) oraz zmiana wilgotności względnej (zawartość pary wodnej).
Pierwszy regulator (ilość osób) jest przeznaczony do zastosowania przede wszystkim do pomieszczeń, w których liczba przebywających osób określa z góry potrzeby wymiany powietrza, jak to się dzieje w pokojach. Niestety, wskaźnik ten może być mylący w takich pomieszczeniach jak kuchnia czy łazienka. Czujniki elektroniczne wykorzystujące promieniowanie podczerwone są relatywnie tanie i pozwalają stwierdzić obecność człowieka z dużą dokładnością. Jednak pomieszczenia, w których są stosowane, wymagają dodatkowego okablowania przewodami zasilającymi i sterującymi.
Drugi regulator (CO₂), jako związek stabilny, nie wnikający w ściany, którego stężenie na zewnątrz budynku jest relatywnie stałe natomiast jego zawartość wewnątrz mieszkania jest ściśle związana z metabolizmem człowieka, pozwala określić a priori potrzeby wymiany powietrza pod warunkiem, że nie występują zbyt często czynności gwałtownie zwiększające te potrzeby, takie jak kąpiel czy suszenie prania. Wadą użycia CO₂ jako wskaźnika jest to, że nie istnieje obecnie tani detektor zawartości tego gazu, który nie wymagałby regularnej kalibracji.
Trzeci regulator (para wodna) mimo wad, łatwego wnikania w ściany oraz zmiennej zawartości w powietrzu zewnętrznym, w zdecydowanie najlepszym stopniu odzwierciedla nie tylko obecność człowieka w pomieszczeniu (para wodna wydychana) ale i inne czynności związane z użytkowaniem mieszkania (kąpiel, pranie, gotowanie itp.). Zaletą użycia zmiany zawartości pary wodnej dla kontroli wentylacji jest zabezpieczenie przed najważniejszym zagrożeniem dla całego budynku tj. skraplaniem się nadmiernej wilgoci oraz wytworzeniem się grzybów i pleśni.
Istnieje kilka systemów wentylacji odpowiadających każdej z podanych wyżej technik regulacji. Czujniki wykrywające CO₂ stosuje się w zasadzie tylko w wielkich salach o zmiennym stopniu wykorzystania (sale kinowe, sale konferencyjne) i nie występują w mieszkaniach (z wyjątkiem rozwiązań prototypowych). Wskaźniki obecności człowieka wykorzystywany jest tylko w biurach i to w ograniczonym zakresie. Można co prawda nabyć zestawy do zamontowania w mieszkaniach, ale ich koszt jest nieproporcjonalnie wysoki w stosunku do oszczędności.
Obecnie jedynym wiarygodnym i tanim systemem pozwalającym zmieniać natężenie wymiany powietrza w zależności od potrzeb mieszkania jest system wentylacji higrosterowanej (czyli sterowanej zmianą poziomu wilgotności względnej wewnątrz pomieszczenia). Technika ta ma już za sobą 16 letni okres stosowania we Francji (gdzie wyposażono w ten system prawie 1 000 000 mieszkań) oraz innych częściach Europy, zarówno dla wentylacji naturalnej jak i mechanicznej. Skuteczne działanie tego systemu udowodniono zarówno w przypadku mieszkań nowych jak i odnawianych.

9. Wentylacja higrosterowana naturalna
Higrosterowana wentylacja naturalna składa się z dwóch podstawowych elementów: higrosterowanych nawiewników umieszczanych w pokojach oraz higrosterowanych kratek wywiewnych instalowanych w pomieszczeniach technicznych. W przeciwieństwie do innych systemów wentylacji, każdy element składowy reaguje samoczynnie i dostosowuje przepływ powietrza do potrzeb pomieszczenia, w którym się znajduje.
Higrosterowanie wykorzystuje naturalną właściwość materiałów do zmiany długości wraz ze zmianą poziomu wilgotności. Higrosterowane nawiewniki i kratki wywiewne wyposażone są w wiązkę taśm wykonaną z modyfikowanego poliamidu, który reaguje w sposób zdecydowany na niewielkie już zmiany wilgotności względnej. Za pomocą prostego układu mechanicznego zmiana długości taśm przekładana jest na ruch otwierający lub zamykający przepustnice (klapki, żaluzje itp.) co powoduje powiększenie lub dławienie strumienia napływającego powietrza.
Pole przepływu powietrza przez nawiewnik jest regulowane od 5 do 35 cm² w zależności od chwilowej wartości wilgotności względnej. Jeżeli pokój będzie pusty powierzchnia otwarcia może wynosić tylko 5 cm², jeżeli w pokoju pojawią się lokatorzy powierzchnia zwiększać się będzie płynnie aż do rozwarcia maksymalnego - 35 cm². Otwarcie nawiewnika w pokoju A do którego weszły osoby nie powoduje zmian napływu powietrza do innych pomieszczeń. W trakcie dnia większa część powietrza będzie napływać przez pokój dzienny, a w nocy przez pokoje sypialne.
W pomieszczeniach łazienki oraz kuchni wybór pary wodnej jako zanieczyszczenia charakterystycznego jest jeszcze bardziej uzasadniony, gdyż przy braku innych zanieczyszczeń, w trakcie takich czynności jak kąpiel pod prysznicem lub przygotowanie posiłków, występuje duża emisja pary wodnej. Jednocześnie, w takich pomieszczeniach jak kuchnia czy WC, potrzeba zwiększonej wentylacji może być łatwo identyfikowana przez mieszkańców, umożliwia się zatem ręczne zwiększanie strumienia przepływającego powietrza. Po określonym czasie wyłącznik czasowy automatycznie przywróci podstawową wartość przepływu, aby przez zapomnienie nie ponosić dodatkowych kosztów energetycznych.
Mogłoby się wydawać, że jeśli nie ma żadnej emisji pary wodnej w kuchni, ani w łazience - jak to się dzieje w nocy - to strumień powietrza usuwanego przez kratkę zostanie gwałtownie ograniczony i nie będzie wystarczający na pokrycie potrzeb higienicznych w pokojach. W rzeczywistości, dzięki działaniu samoczynnie regulujących się nawiewników, powietrze będzie przepływało przez pokoje nasycając się wilgocią, a następnie napływało do kuchni czy łazienki co spowoduje, że kratki wywiewne nie będą dławione.
Warto raz jeszcze podkreślić, że im mniejszy całkowity przepływ powietrza przez mieszkanie tym ważniejszy jest jego odpowiedni podział.
W ciągu dnia strumień powietrza odprowadzanego z mieszkania uzależniony jest od potrzeb jakie powstają w pokoju dziennym oraz w kuchni. W ciągu nocy natomiast największy wpływ na zwiększanie strumienia doprowadzanego powietrza mają nawiewniki zlokalizowane w sypialniach. Można mnożyć przykłady zmieniając układy pomieszczeń zajmowanych i pustych, co zresztą było robione w fazie zatwierdzania technicznego systemu, w celu weryfikacji jakości powietrza i strat energii. Wszystkie potrzeby dotyczące wymiany powietrza - niezależnie od tego jak bardzo są zmienne - mogą być realizowane przy tym systemie wentylacji, bez wprowadzania modyfikacji ani regulacji. Możliwe jest to dzięki dotrzymaniu wymogów jakościowych produkcji.
Przy zastosowaniu systemu wentylacji sterowanej wilgotnością powietrza, niezależnie od sposobu użytkowania mieszkania, zapewnione jest dotrzymanie wymagań odnośnie jakości powietrza, a stan techniczny budynku nie jest zagrożony. Co więcej, kontrola każdego pomieszczenia z osobna daje pewność, że jakość powietrza zostanie zapewniona w całym mieszkaniu. Ponadto wybór wilgotności względnej jako regulatora przepływu uwzględnia także czynnik termiczny, zmiany klimatu na zewnątrz budynku, w szczególności zmiany zawartości pary wodnej. Powietrze w zimie zawiera mniej pary wodnej, jest więc w pewien sposób bardziej wydajne w procesie zmniejszania wilgotności w mieszkaniu, przepływ powietrza może więc być mniejszy, a zatem mniejsze będą też straty cieplne.
Jak zatem wykazano, można obniżyć zużycie energii zmniejszając wymianę powietrza w mieszkaniu, ale zasadniczą kwestią jest wtedy należyta dystrybucja przepływu powietrza i skierowanie go do pomieszczeń, w których występuje taka konieczność. Sprowadza się to do automatycznej identyfikacji tych potrzeb, ponieważ podlegają one ciągłym zmianom zarówno w czasie jak i w przestrzeni.

10. Podsumowanie
Zapewnienie skutecznie działającej wentylacji jest podstawowym czynnikiem stanowiącym o tym, czy przeprowadzona modernizacja mieszkania zostanie zakończona sukcesem. Jest to szczególnie istotne w przypadku, gdy nastąpiło uszczelnienie ścian i okien.
Bardzo dobre rezultaty można osiągnąć stosując system wentylacji sterowanej poziomem wilgotności względnej powietrza. Doświadczenia zebrane przez ponad 16-letni okres jej stosowania we Francji w pełni potwierdziły przewidywane korzyści.
Dzięki zastosowaniu kompleksowego systemu sterowanego wilgotnością, intensywność przepływu jest dostosowana automatycznie do potrzeb, które zmieniają się w zależności od zmian w sposobie użytkowania mieszkania, zmian temperatury otoczenia i innych czynników.
Rezultatem działania systemu jest oszczędzanie energii w porównaniu do systemu o stałym przepływie, który siłą rzeczy jest dostosowany do najbardziej niekorzystnej sytuacji, jaka może się zdarzyć w trakcie funkcjonowania budynku.