Пасивна вентилация

Пасивната вентилация, понякога наричана естествена вентилация, най-често се използва в по-малки сгради с умерена необходимост от охлаждане. Тя все по-често се прилага в съвременни хибридни сградни системи и се подпомага от механичен въздушен поток. Дава възможност за постигане на много добра енергийна ефективност през топлия сезон, затова специалистите проучват възможности за интегрирането й в различни проекти.

Значението на думата “пасивен” предполага липса на действие, но пасивната вентилация означава използване на въздушното налягане за раздвижване на въздух с различни температури. Това е една от най-старите форми на жилищна вентилация и е енергийно ефективна и икономична.

Основната цел на всяка вътрешна вентилационна система е да подобрява климата вътре в помещенията. Разбира се, колкото по-евтино може да бъде направено това без загуба на ефективност, толкова по-добра е системата. Концепциите за пасивна вентилация се опитват да комбинират енергийната ефективност със създаването на въздух с по-добро качество.

Концепции за пасивна вентилация
Думата “пасивен” използвана във връзка с вентилационните системи предполага използване на естествени средства за изтласкване и циркулация на въздуха. Механичните системи използват електричество, а пасивните системи използват физика. Промените в налягането на въздуха на открито предизвикват вятър и същите принципи се използват при пасивните вентилационни системи на сгради.

Пасивните вентилационни концепции включват следните работни принципи:
- Въздухът се затопля
- Промените в налягането на въздуха са причина за движението на въздуха
- Затопленият въздух се издига през вентилационните тръби
- Мястото на издигнатия затоплен въздух се заема от свеж въздух

Пасивната вентилационна система работи най-добре, когато разликата в налягането на въздуха отвън и вътре е най-голяма, както когато навън е студено и затоплено вътре. Очевидно тази система е по-евтина от механичната, защото всичко, от което се нуждае са вентилационни тръби и места, от които в помещенията да влиза свеж въздух.

Осигуряването на места, през които в сградата прониква свеж въздух вероятно е най-лесният етап от проектирането на цялата система, но и този, който хората не разбират напълно. Свежият въздух трябва да е наличен винаги, когато пасивната вентилационна система е в готовност да заработи. Това може да наложи добавянето на няколко отдушника.

Има различни варианти на пасивната вентилационна система. Например, възможна е комбинация от пасивна и механична система. Важат същите концепции за пасивна вентилационна система, но механичната система изпълнявам функциите на “отдушници” като гарантира наличието на свеж въздух.

Концепциите за пасивна вентилация се основават на физиката, но в действителност системата е много проста. Ако търсите енергийно ефективен начин да добавите допълнителна вентилация в дадена сграда, най-често жилищна, отговорът може да е пасивната вентилационна система.

Както всяка система и пасивната вентилационна система трябва да се поддържа добре, за да функционира правилно. Например, убедете се, че вентилационните тръби и отдушниците са чисти. Ако забележите, че в някоя стая не навлиза достатъчно свеж въздух, добавете отдушник за свеж въздух.

Пасивната вентилация на сградите е процесът, при който въздухът влиза и излиза по естествен начин. Засиленият интерес към устойчивия дизайн доведе до голямо търсене на методи за пасивна вентилация, приложими за затопляне и охлаждане на сгради.

Примери от практиката
Естествен пример за пасивна вентилация е термитният хълм. Въздухът влиза през вентилационните пори в основата на хълма, като се затопли се издига и излиза през порите разположени на върха.

Пример от съвременната архитектура, където са използвани същите принципи, е сградата на театър Hull Truck в Англия. Новата сцена на театъра използва пасивна вентилационна система, която се базира на затоплянето от реакциите на публиката.

От проектантската компания Wright & Wright, чието дело е реновирането на сградата, обясняват, че рационалното използване на ресурсите не е било на дневен ред в началото, но след като се получило предложение да се следва нискоенергийния подход на пасивната вентилация, клиентът приел идеята.

Концепцията е проста. Вместо да използва мощни „гладни за енергия“ вентилатори, които да поддържат комфортна средата в препълнения салон с 400 места, тя канализира свежия въздух в пространството ниско долу и разчита на естествената способност на въздуха да измества нагоре застоялия въздух вследствие на затоплянето от публиката и осветлението и да го отведе извън сградата.

Това е отдавна използвана идея. В случая с театъра Hull Truck, неговото местоположение не би могло да бъде по-лошо. Сградата е разположена до централна улица с шест платна, а зад нея се намира търговски център.

Жилищният стил на Wright & Wright е за тежки сгради и е подходящ за целите на максимизиране на топлинните характеристики на конструкцията. Това е от особено голямо значение, тъй като театрите обикновено през цялата година разполагат с излишна топлина, която трябва да бъде отстранена, а способността на конструкцията да абсорбира и освобождава част от тази топлина е ключова за стратегията.

Основната зала се вентилира посредством две големи бетонни шахти, които се спускат от покрива от двете страни на сцената до мазето като преди да стигнат под земята се издигат до седалките с наклонени назад облегалки.

Размерът на шахтите е от критично значение за смукването на въздуха без да са необходими вентилатори. Всяка от тях има свободно напречно сечение от 5 м2. Конвенционалните вентилационни тръби са силно устойчиви, което означава, че трябва да се вложи много енергия за да премине въздуха през системата. Очевидното нискоенергийно решение е да няма спад в налягането – тогава няма да необходим вентилатор. Обаче за да се постигне това е необходима шахта с голямо напречно сечение.

Вместо с вентилатор вентилацията се задвижва от топлината отдавана от публиката – около 100W на човек – и 50kW от осветлението – които затоплят въздуха в основната зала. Той се покачва нагоре и излиза от сградата и е достатъчен за всмукването на свеж въздух през двете големи шахти.

Може би по-лесно щеше да бъде въздухът да се вкара на по-ниско ниво; обаче размерът на шахтите предполага, че интегрирането им във вертикални сечения не е архитектурно изпълнимо. Поставени в центъра на покрива те са невидими от нивото на улицата. Позиционирането на отворите при покрива има друго предимство: замърсяването е по-малко и решаващият път дълъг 50м – с известна допълнителна акустична атенюация – е достатъчен да предотврати външния шум да пречи на представленията.

Влизащият въздух се темперира от бетона, тъй като преминава надолу през шахтата, което предотвратява образуването на неприятни въздушни течения при навлизането в пространството през седалките. Освен това под седалките могат да бъдат монтирани радиаторни тръби за фина настройка на температурата, ако тя е под необходимите 18-19 °C преди да навлезе в пространството.

Най-големият проблем настъпва, когато зимата е топла. Първоначално се е смятало, че няма да има нужда от охлаждане, но в последствие театърът планира провеждането на две или три матинета на седмица както и на вечерни представления.

Проблемът в случая е, че при вечерните представления студът съхранен в масата на сградата може да бъде изчерпан, а навлизащият въздух да е твърде топъл, което би направило залата некомфортна. Затова проектантският екип въвежда минимално охлаждане. То е под формата на 50 м отвор, който засмуква вода от разположения отдолу водоносен пласт и просто я прокарва през топлообменника преди да я върне отново отдолу. Това е най-икономичното от енергийна гледна точка решение – енергия е необходима само за задвижването на циркулационната помпа. Идеята позволява допълнително подобрение чрез монтиране на термопомпа в система, която да осигурява допълнително охлаждане.

В старите, естествено вентилирани театри залата е отлично вентилирана, но сцената – не. За да се разреши този проблем изходящият въздух минава през горната част на сцената като изтегля застоялия въздух преди да навлезе в дългото 20м нагнетателно пространство и излиза през шапката на покрива. Предвидливо, нагнетателното пространство е разположено около покривната конструкция и наклонените греди по дължината на нагнетателното пространство са обвити с акустична обшивка, която поглъща шума извън основната зала.

Външната обшивка на шапката предпазва от дъжд, но и използва вятъра за изтегляне на застоялия въздух.

Решението за вентилационната система в Hull Truck е доста добро, но остава въпроса какво става през някой много горещ ден без вятър. За такива случаи в шапката е вграден вентилатор.

Вече отворен, театърът Hull Truck е сертифициран в категория В за енергийна ефективност, която го превръща в един от най-добрите театри в страната. От Wright & Wright признават, че са били доста изнервени, когато предложили изграждането на театър с пасивна вентилация. Времето ще покаже дали тази сценична треска е била оправдана.