Conceptul de ventilație-climatizare case pasive

Media timpului petrecut  în clădiri și spații închise conform statisticilor este de 90%. În ultimi ani cerințele aferente termoizolațiilor și normelor tehnice pentru reducerea pierderilor de căldură impun sisteme de  termoizolații riguroase , dar în marea majoritate se neglijează ventilarea minimă a spațiilor. Cantitatea de aer proaspăt necesar unui mediu cu confort și siguranță se obține doar prin ventilare mecanică.

Datorită schimbărilor de mediu și creșterea poluării, în special la zonele urbane, asigurarea climatului ideal și confort este o problematică importantă la realizarea unui imobil indiferent de destinația lui. Senzația de confort este determinată de schimbul de căldură permanent dintre corpul omenesc și mediul înconjurător. În organismul uman se formează continuu căldură, o parte din aceasta este degajată în exterior prin convecție, prin radiație și prin evaporarea apei de pe suprafața  pielii și din plămâni. Pierderea de căldură prin transpirație depinde de natura aerului înconjurător, de umiditatea și  viteza de circulație a acestuia.

Concluzie: starea termică a corpului uman este condiționată de temperatura aerului,  a pereților, obiectelor înconjurătoare, viteza de circulație a aerului, umiditatea relativă a aerului,  degajări de praf și miros.

Prin ventilarea clădirilor odată cu introducerea aerului proaspăt din exterior pătrund în încăpere și  microorganisme nocive, vapori, gaze, praf, etc. Ca urmare, pe lângă menținerea temperaturilor cerute una din funcțiile care trebuiesc satisfăcute de instalațiile de ventilație-climatizare este reducerea  microorganismelor prin filtrare. Aerul dintr-o încăpere este considerat curat de microparticule poluante dacă concentrația numerică a acestora în suspensie nu depășesc anumite valori.

 NOȚIUNI GENERALE PRIVIND PROPRIETĂȚILE AERULUI DIN ÎNCĂPERILE CONSTRUCȚIILOR CIVILE

Aerul atmosferic reprezintă un amestec de gaze în care predomină azotul și oxigenul, celelalte gaze, ca: bioxid de carbon, argon, heliu, etc. în proporții foarte mici. Pe lângă acestea aerul atmosferic mai conține și  vapori de apă în proporție variabilă.

Normativele referitoare la proprietățile aerului din construcțiile civile se încadrează în următoarele limite:

Particulele respirabile, particulele care sunt mai mici de 10 microni în diametru, pot penetra în sistemul respirator al omului. Dacă unele din aceste particule sunt poroase, apte de absorbție și resorbție ele pot fi sursa unor compuși organici volatili. Aceste particule micronice și submicronice sunt rezultatul proceselor de ardere dintre care cele mai răspândite sunt fumul de țigară și arderea combustibililor, normele recomandă ne-depășirea unei medii anuale de 0.15mg/mc/zi.

Presiunea aerului, aerul atmosferic este un aer umed, fiind format dintr-un amestec de aer și vapori de apă. Conținutul de vapori de apă nu poate depășii o anumită limită denumită stare de saturație. Această limită depinde de presiunea de vaporizare și de temperatura aerului.

Temperatura aerului, Temperatura indicată de un termometru obișnuit în încăperi, este denumită temperatura aerului, care variază între 16 – 25 °C. Prin  umiditatea aerului se înțelege cantitatea de apă sub formă de vapori în aer la un moment dat.

Viteza de circulație a aerului, în încăperi este un factor important în crearea senzației de confort, ea trebuie să fie în mod obișnuit de 0.15….0.20m/s.

Un exemplu de ventilare domestică utilizat, ce încorporează și sisteme de răcire/încălzire ecologică, cât și filtrarea spațiilor este prezentat mai jos:

Casă familială  echipată cu sistem ventilație-climatizare și sistem de filtrare electrostatică

Legendă:

1.      Rețea de tubulatură geotermală

2.      Recuperator de căldură echipat cu filtru electrostatic

3.      Tubulatură de introducere aer

4.      Tubulatură de evacuare aer

5.      Sursa generatoare de particule(șemineu)

6.      Sursa generatoare de particule(încălzire în pardoseală)

Procedura experimentală realizată  constă în echiparea unei instalații de ventilație cu sisteme de recuperare a căldurii și filtru electrostatic. Canalele de aer, aportul de aer proaspăt, viteza aerului, puterea de încălzire și puterea de răcire au fost dimensionate în prealabil conform cerințelor de confort. Ca și aport de aer  proaspăt  s-a ales o valoare experimentală de două ori volumul total al încăperilor. În principiu când vorbim de ventilarea unei clădiri, ventilația clasică înseamnă exhaustare(evacuare aer viciat) și introducere(aport de aer proaspăt).

Aportul de aer proaspăt se realizează printr-un sistem geotermal(sol-aer) pentru răcire și încălzire pasivă, mediu propice impurităților, bacteriilor, etc. urmând ca aerul introdus să intersecteze plăcile recuperatorului de căldură , prin sistemul de filtrare electrostatică și ionizare, să fie apoi distribuit în încăperi prin intermediul rețelelor de tubulatură. Evacuarea aerului viciat se realizează prin rețeaua de tubulatură, plăcile recuperatorului de caldură, cedând energie traseului intersectat. Instalația poate să conțină sistem bypass pentru amestec de aer în proporții cerute.

Avantajul filtrării electrostatice față de sistemele de filtrare mecanică HEPA(High Efficiency Particulate) sau ULPA: permite instalații cu bypass. Dacă acest schimb de aer se realizează fără recuperare de căldură costurile cu climatizarea cresc considerabil, pierderea de energie este cu atât mai mare cu cât volumul de aer exhaustat crește. Acest volum se calculează în funcție de destinația spațiului.Curățarea sistemelor de filtrare, recuperatorul în placi și canalele de aer din sol se realizează cu eliminarea apei din piscină existentă prin aceste instalații,   introducerea unui jet de apă curată și soluții de dezinfecectare urmată de funcția de uscare realizată printr-o baterie de preîncălzire electrică pe sistemul bypass. Recuperatorul în plăci este parte comună cu filtrul electrostatic fiind o construcție cu lamele glisante pentru întreținere ușoară. Sistemul de climatizare al construcției prezentată în figură  este compus din:

-          zona 1, parter încălzire în pardoseală, șemineu, combustibil solid.

-          zona 2, etaj încălzire în pardoseală, aer cald transportat prin rețeaua de tubulatură ce intersectează corpul șemineului

-          zona 3, spațiul SPA, încălzire în pardoseală, și aport de aer proaspăt preîncălzit sau răcit cu funcție de dezumidificare

Filtrarea electrostatică este o tehnologie utilizată în special la filtrarea industrială. Folosirea lor în domeniul rezidențial unde cerințele de eficiență sunt ridicate asigură rezultate bune. Utilizarea lor încorporată în centrale de ventilație, recuperatoare de căldură, asigură o construcție compactă și costuri reduse. Electrofiltrele încorporate  pot avea o gamă largă de utilizare printre care:  spitale, clinici, centre de date IT, restaurante, spații comerciale, etc.