Inteligentne systemy sterowania wentylacją

Sezon grzewczy w pełni. A wraz z nim do atmosfery trafia ogromna ilość pyłów zawieszonych. Stan powietrza jest zły. Problem z jego jakością jest często jeszcze bardziej dotkliwy w pomieszczeniach, zwłaszcza gdy niespełniająca swej funkcji wentylacja grawitacyjna sprawia, że w naszych domach i szkołach, przede wszystkim tych wybudowanych kilkadziesiąt lat temu, jest duszno. Co więcej, stopień zanieczyszczenia powietrza nierzadko jest tam tak samo wysoki jak na zewnątrz.

NCBR podkreśla, że termomodernizacja budynków bez efektywnych systemów wentylacji nie ma większego sensu, ponieważ wiąże się z ryzykiem, że mikroklimat wnętrza stanie się szkodliwy dla użytkowników. Wymiana powietrza w pomieszczeniach będzie utrudniona, zgromadzi się w nich wilgoć, z kolei otwieranie okien będzie skutkować utratą ciepła. Można jednak zmienić tę sytuację i zwiększyć komfort naszego codziennego życia.

- Narodowe Centrum Badań i Rozwoju zainicjowało przedsięwzięcie Wentylacja dla szkół i domów, realizowane ze środków Funduszy Europejskich w ramach Programu Inteligentny Rozwój. W jego efekcie powstaną zautomatyzowane, inteligentne systemy wentylacji mechanicznej z rekuperacją, czyli z wysokosprawnym odzyskiem ciepła oraz regulacją temperatury powietrza nawiewanego. Będą one montowane indywidualnie w poszczególnych mieszkaniach i salach lekcyjnych, tak aby można było z nich korzystać zgodnie ze swoimi potrzebami - czytamy w informacji prasowej.

Zdecydowana większość budynków w Polsce, zwłaszcza zabudowy wielorodzinnej, wyposażona jest w system wentylacji grawitacyjnej. System ten charakteryzuje się jednak niską skutecznością wymiany powietrza, a jego funkcjonowanie wiąże się z dużymi stratami energii.

Brak wentylacji oznacza dla mieszkańców oddychanie powietrzem gorszej jakości. Zainstalowanie typowych systemów wentylacyjnych opartych na jednostkach centralnych w starych, nieprzystosowanych do tego budynkach byłoby bardzo drogie, a często wręcz niemożliwe. Dlatego NCBR proponuje kompleksowe rozwiązanie problemu dzięki przedsięwzięciu Wentylacja dla szkół i domów. 

Technologie, nad którymi w dwóch równoległych działaniach rozpoczęli już pracę wykonawcy wyłonieni w przedsięwzięciu NCBR , będą gwarantować czyste, zdrowe powietrze poprzez obniżanie poziomu stężenia CO2 oraz zanieczyszczeń mikrobiologicznych, a także filtrację zanieczyszczeń pyłowych PM2.5 i PM10. Ich innowacyjność polega m.in. na tym, że jednostki wentylacyjne będą instalowane w sposób rozproszony, w postaci niezależnych systemów w każdym mieszkaniu czy w każdej klasie szkolnej. Kolejne atuty tych rozwiązań to zapewnienie odpowiedniej wilgotności, zmniejszenie zapotrzebowania na energię wykorzystywaną do ogrzewania i chłodzenia pomieszczeń oraz prostota instalacji. Dodatkowo w przypadku szkół system będzie miał funkcję ogrzewania i chłodzenia.

Systemy będą sterowane za pomocą aplikacji. NCBR spodziewa się wzrostu świadomości użytkowników na temat utrzymywania wysokiej jakości środowiska wewnętrznego budynków, m.in. poprzez dostęp do mierzonych parametrów w aplikacji na smartfony.

– W naszej ocenie systemy wentylacji mechanicznej sal lekcyjnych oraz lokali mieszkalnych to jeden z obszarów, w którym zbiegają się istotne potrzeby technologiczne, społeczne i klimatyczne, a także potencjał badawczo-rozwojowy oraz komercyjny. Stawiamy na kompleksowe rozwiązanie problemu poprzez stworzenie urządzeń do wentylacji oraz systemów, za pośrednictwem których będą one sterowane – mówi dr inż. Wojciech Kamieniecki, dyrektor Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Złej jakości powietrze w szkołach i mieszkaniach ma wpływ na nasze samopoczucie. Jak pokazują badania, w przypadku stężenia CO2 w zakresie 1000-1500 ppm (cząsteczek zanieczyszczenia przypadających na milion innych cząstek powietrza) obserwowane są takie efekty, jak: osłabienie koncentracji, senność, bóle głowy czy mdłości, przekładające się np. na pogorszenie wyników w nauce. Powyżej stężenia 2500 ppm CO2 następują zaś zmiany w oddechu i zagrożenie dla zdrowia.

- Dużym problemem są pyły zawieszone PM2.5 oraz PM10, czyli pyły, których średnica nie przekracza odpowiednio 2.5 mikrometra oraz 10 mikrometrów. Pył PM2.5 uznaje się za szczególnie groźny dla zdrowia człowieka, ponieważ jest tak drobny, że może przedostać się bezpośrednio do krwiobiegu, odpowiadając m.in. za nasilenie objawów chorób układu krwionośnego i oddechowego. Z kolei PM10 przede wszystkim wpływa negatywnie na układ oddechowy, powodując m.in. ataki kaszlu, świszczący oddech, pogorszenie stanu zdrowia osób z astmą czy ostre, gwałtowne zapalenie oskrzeli - czytamy w informacji prasowej.

Budynki mieszkalne i szkoły mają istotny udział w zapotrzebowaniu na energię (około 40% w skali kraju). Realizacja projektu NCBR może przyspieszyć proces znaczącego obniżania ich energochłonności, wpisując się tym samym w priorytety strategii Europejskiego Zielonego Ładu.

W przedsięwzięciu Wentylacja dla szkół i domów powstaną demonstratory wentylacji mechanicznej w koncepcji systemów rozproszonych, z odzyskiem ciepła w salach lekcyjnych oraz w mieszkaniach. Będzie to indywidualny system dedykowany dla pojedynczego pomieszczenia, uwzględniający integrację procesu ogrzewania oraz wentylacji pomieszczeń poprzez system automatyki, który sterować będzie bezprzewodowymi siłownikami zaworów grzejnikowych. Pozwoli to uniknąć przegrzewania pomieszczeń w okresie zimy.

Najlepsze spośród prototypowych rozwiązań, nad którymi pracują wykonawcy w pierwszym etapie przedsięwzięcia, zostaną następnie zamontowane w konkretnych termomodernizowanych szkołach i mieszkaniach. Wyniki projektu będą znane w 2023 r.