СТАБИЛИЗАЦИЯ ВОЗДУХООБМЕНА В МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ДОМАХ

АННОТАЦИЯ

Неудовлетворительная работа естественной вентиляции в многоэтажных жилых домах и, как следствие, проблемы с самочувствием и здоровьем жителей и перерасходом тепловой энергии, влечёт за собой необходимость обеспечения устойчивой работы системы воздухообмена в многоэтажных жилых домах. Актуальность данной работы обусловлена стремлением к повышению качества жизненной среды в результате применения энергосберегающих и энергоэффективных решений в строительной отрасли.

Ключевые слова: Естественная вентиляция, гибридная вентиляция, качество воздуха.

Введение

Действующая в РФ нормативная документация регламентирует требуемую величину обеспеченности воздухообмена системами вентиляции, так как одним из основных показателей безопасности пребывания и проживания в помещениях жилых и общественных зданий и в рабочих зонах производственных зданий и сооружений при проектировании считается качество воздуха. В таких помещениях поддерживаются нормативные параметры, ведь качество воздуха влияет на комфорт человека, прибывающего в этом помещении и на его здоровье. Однако воздухообмену в помещениях, где человек проводит значительную часть своей жизни, при проектировании и строительстве, не уделяется должного внимания. В данной статье речь идет о жилых помещениях в современных многоэтажных многоквартирных жилых домах. Согласно [3], нормативный воздухообмен в жилых помещениях должен составлять 30 м³/ч на человека, но не менее 35^-1 от объема помещения при площади более 20 м² и 3 м³/ч на 1 м² площади помещения при общей площади менее 20 м². Эти значения воздухообмена предназначены для удаления вредных выделений от строительных материалов, использованных при строительстве и ремонте, от мебели, а главное - от человека. К сожалению, решения, принимаемые в проектах современных домов не всегда способны обеспечить эффективный, стабильный воздухообмен. Это обусловлено самим подходом к проектированию, погодными условиями, экономическими и другими факторами. Часто встречается как недостаточная вентиляция и образование застойных зон в квартирах верхних этажей, обусловленная малой высотой вентиляционной шахты, что негативно влияет на санитарно-гигиенические условия в помещении, так и чрезмерный расход воздуха при проветривании путем открытия окон и форточек, что увеличивает расход тепла на обогрев помещений.

Целью данной статьи является создание и анализ комплексного подхода к организации стабильного и энергоэффективного воздухообмена в современных многоквартирных зданиях.

Основная часть

В настоящее время можно выделить три основные проблемы воздухообмена в жилых помещениях многоквартирных домов: нестабильный напор, создаваемый вытяжной естественной вентиляцией; отсутствие притока воздуха как следствие использование герметичных окон (со стеклопакетами); потери тепла с удаляемым воздухом при появлении большой тяги, например, при открытии окон.

Нестабильная работа естественной вентиляции. Для создания требуемого напора в каналах естественной вентиляции, необходимо наличие как минимум одного из двух условий: достаточный температурный перепад и наличие ветра для создания разрежения в каналах, иначе система просто не будет обеспечивать необходимый расход воздуха, а при ошибках в расчётах системы может произойти и опрокидывание вентиляции. В соответствии с СП 60.13330, естественную вентиляцию рассчитывают для температуры наружного воздуха +5°С. Соответственно, работать система естественной вентиляции будет только при температурах ниже +5°С. В соответствии с метеорологическими данными по средним месячным температурам для г. Тюмени [4], естественная вентиляция будет работать только в 58% времени года, то есть в течении 7 из 12 месяцев.

Таблица 1.

Среднемесячные температуры наружного воздуха в г. Тюмени

Имеющиеся данные позволяют установить границы эксплуатации систем естественной вентиляции с точностью до месяца. Учитывая длительность отопительного периода в г. Тюмени можно сделать вывод, что системы естественной вентиляции не способны поддержать нормативный воздухообмен не только в тёплый, но и в холодный и отопительный периоды в условиях климата Тюменского региона.

Данный пример не учитывает многих факторов, таких как ветровое давление и высоту столба между верхом шахты и обслуживаемым помещением, а лишь укрупнённо демонстрирует неэффективность системы естественной вентиляции.

Результаты соответствующих расчётов приведены в [1]. В этой работе приводится обработка статистических метеорологических данных и их влияние на работу естественной вентиляции в некоторых регионах.

Для решения этой проблемы в Тюменской области предлагаем рассматривать систему гибридной вентиляции [5] как наиболее оптимальное решение для обеспечения стабильности работы системы вентиляции при минимальных эксплуатационных затратах по сравнению с механической вентиляцией, работающей круглый год. Суть работы гибридной вентиляции заключается в том, что в холодный период года такая система работает за счет естественной тяги, а при недостаточной производительности естественной тяги, в работу включается вентилятор, обеспечивающий требуемые параметры. Кроме обеспечения нормативных показателей, увеличивается субъективное ощущение качества микроклимата в помещении при применении системы гибридной вентиляции. Так, 78% респондентов в Нидерландах [2] оценили сложившееся качество микроклимата как «способствующее хорошему здоровью».

Отсутствие притока свежего воздуха. Рассматриваемая проблема в основном является следствием использования герметичных пластиковых окон и неправильного их использования, когда встроенные приточные клапаны закрываются или вовсе отсутствуют. Это исключает возможность качественного воздухообмена и способствует образованию застойных зон. Решение этой проблемы, которое в данной работе используется как часть комплекса мер, давно найдено и применяется достаточно часто в многоэтажных многоквартирных домах. Это использование клапанов инфильтрации воздуха. Они могут устанавливаться в стене в верхней части помещения или под окном за радиатором, что позволяет сразу нагревать приточный воздух. Эти устройства представляют собой участок пластиковой трубы с теплоизоляцией, фильтром и клапаном, регулирующим или перекрывающим поток. Клапаны инфильтрации должны устанавливаться в жилых помещениях, приточный воздух, поступая в эти помещения, будет удаляться через вытяжные каналы в кухне и санузлах. Использование таких клапанов в паре с гибридной вентиляцией может позволить обеспечить стабильный воздухообмен, не зависимо от погодных условий.

Повышенный расход на нагрев воздуха и разбалансировка системы. Такая ситуация возникает, например, при открытии окон. Расчётное сопротивление на ответвлении канала к данному помещению уменьшается, напор увеличивается. Кроме окон, данная ситуация может быть вызвана негерметичностью каналов вентиляции, поэтому следует обязательно использовать герметичные воздуховоды. Однако основная проблема заключается в том, что из помещения с большой скоростью уходит нагретый системой отопления воздух, что увеличивает расход тепла на нагрев этого помещения.

Для предотвращения подобной ситуации предлагается применять обратный регулирующий клапан (рис.1). Принцип работы такого клапана (дросселя) состоит в том, то при превышении допустимого расхода, клапан частично закрывается и обеспечивает расчётный расход воздуха и расчётное сопротивление ответвления. Степень закрытия лопатки зависит от расхода, то есть изменения скорости потока и напора. Способ регулирования расхода (механический или электропривод), а так же разработка конструктивных особенностей клапана является предметом отдельного исследования. Устанавливается клапан в горизонтальный участок вентканала за вытяжной решеткой. Этот клапан можно использовать в сочетании с обратным клапаном для предотвращения возможности опрокидывания вентиляции.

Рисунок 1. Принципиальная схема установки регулирующего клапана в вытяжной канал вентиляции

Заключение

Действующая в РФ нормативная документация регламентирует как требуемую величину обеспеченности воздухообмена системами вентиляции, так и возможность их замены на механические системы при невозможности обеспечения «естественными» вентсистемами проектных расходов. Комплексное решение для стабилизации воздухообмена, рассмотренное в данной статье, способствует решению или частичному решению всех наиболее острых проблем, связанных с вентиляцией в жилых многоквартирных домах. Применение такого комплекса в массовом строительстве в Тюменском регионе могло бы значительно повысить комфорт и положительно повлиять на здоровье жителей. Однако, для каждого конкретного случая и района строительства следует проводить индивидуальный анализ и обоснование использования отдельных элементов данного комплекса с учетом статистических метеорологических данных и экономических условий.

Список литературы:

1. Бодров М.В., Кузин В.Ю., Морозов М.С. Расчётное обоснование границ режимов работы систем естественной и гибридной вентиляции // Журнал С.О.К. – 2016. – №1. С. 129-135.
2. Гибридные системы вентиляции. Опыт Нидерландов // Журнал АВОК. – 2017. – №4. С. 62-66.
3. СП 60.13330.2016 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003. -М.: Стандартинформ, 2019 г.
4. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. -М.: Минрегионстрой, 2012 г.
5. Бобровицкий И.И., Шилкин Н.В. Гибридная вентиляция в многоэтажных жилых зданиях // АВОК. – 2010. – №3.