W systemach wentylacji naturalnej świeże powietrze wpływa do budynku przez nieszczelności okien lub specjalne nawiewniki okienne lub ścienne w pomieszczeniach. Następnie, najkrótszą drogą powietrze przedostaje się do kratek wywiewnych zlokalizowanych w pomieszczeniach, w których występuje większa intensywność emisji zanieczyszczeń. Są to zwykle kuchnia, łazienka, WC. Kratki wywiewne połączone są przewodem kominowym z nasadami wentylacyjnymi zainstalowanymi na dachu budynku.
Mechanizm
Głównym mechanizmem wymuszającym transport powietrza w systemie wentylacji grawitacyjnej jest różnica gęstości wywołana różnicą temperatur pomiędzy powietrzem zewnętrznym oraz powietrzem w budynku. Zakłada się przy tym, że temperatura powietrza zewnętrznego jest niższa niż powietrza w pomieszczeniu. Zimne powietrze napływa do budynku i ogrzewa się zmniejszając swoją gęstość. Dzięki temu następuje przepływ powietrza lżejszego do góry. W górnej części pomieszczeń trafia ono do kratki wentylacyjnej, która poprzez kanał wentylacyjny prowadzi do nasady kominowej umieszczonej zewnątrz. Wypływająca masa ciepłego (”zużytego”) powietrza tworzy w budynku podciśnienie, dzięki któremu zasysane jest powietrze z zewnątrz. Proces odbywa się więc kosztem energii cieplnej dostarczanej przez system grzewczy. Może on trwać póki temperatura na zewnątrz jest niższa niż wewnątrz. Innymi słowy, ciepłe powierzchnie wewnątrz budynku działają jak ogrzewacz powietrza. Warunkiem niezbędnym do wymuszenia przepływu jest różnica temperatur. Dodatkowo, zastosowanie odpowiedniej nasady kominowej daje możliwość wspomagania ciągu wentylacyjnego energią wiatru.
Niekontrolowany proces
Wentylacja naturalna jest bardzo zależna od warunków atmosferycznych. Ze względu na możliwość wystąpienia braku czynników napędzających (temperatura, wiatr) bardzo często, szczególnie w okresie letnim wentylacja naturalna nie działa lub wywołuje ciągi odwrotne. Do niekorzystnej sytuacji dochodzi również w okresie zimowym. Największą wadą wentylacji naturalnej, z punktu widzenia strat energii, jest wprowadzanie do budynku w okresie zimowym powietrza o temperaturze sięgającej -20°C i równoczesne usuwanie na zewnątrz budynku takiej samej ilości powietrza o temperaturze około +20°C.
Aby możliwe było utrzymanie w pomieszczeniach temperatury +20°C, system ogrzewania musi podgrzać całą wprowadzaną do budynku porcję powietrza do poziomu +20°C.
Podsumowanie
Zalety
- niższe koszty inwestycyjne w porównaniu z systemem wentylacji mechanicznej
- nie wymaga dostarczania energii do napędu
Wady
- wyższe koszty eksploatacyjne – niekontrolowany strumień powietrza w okresie zimowym (duża różnica temperatur) oraz brak możliwości odzysku energii znacznie zwiększają straty ciepła i tym samym koszty ogrzewania budynku
- brak możliwości efektywnej kontroli – regulacji strumienia powietrza
- brak możliwości uzdatniania powietrza ( m.in. filtracji, ogrzewania, odzysku ciepła)
- niski komfort użytkowania ze względu na nawiewanie powietrza zewnętrznego (w okresie zimowym nawet -20°C) bezpośrednio do pomieszczeń
- brak wentylacji lub wywoływanie ciągu wstecznego w okresach przejściowych oraz letnich ze względu na ścisłą zależność od warunków atmosferycznych