ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА МЕР ПО СТАБИЛИЗАЦИИ 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

Нестабильность работы естественной вентиляции в многоквартирных жилых домах является актуальной проблемой современного строительства, которая игнорируется с целью экономии средств и упрощения процесса строительства, добавление каких-либо дополнительных элементов к привычной кирпичной вентиляционной шахте создает и дополнительные проблемы, сложности, а главное, затраты. Это ведет к тому, что в большинстве современных многоквартирных домов не соблюдаются требования нормативных документов, которые обуславливают безопасное и комфортное пребывание человека в помещении квартиры, где человек проводит значительную часть своего времени. Фактически, получается, что в здании не соблюдаются санитарно-гигиенические требования к внутреннему воздуху и такое здание нельзя эксплуатировать, однако, данная проблема игнорируется уже на протяжении долгого времени и считается незначительной. При отсутствии требуемого воздухообмена в помещении, вредные выделения от строительных конструкций, мебели и самого человека в долгосрочной перспективе негативно отражаются на здоровье человека, имея накопительный эффект.

В предыдущей статье мной был предложен комплекс мер, включающий гибридную установку для вытяжной вентиляции, клапан инфильтрации воздуха и клапан регулирования, предотвращающий перерасход воздуха. Данный комплекс способен обеспечить постоянный стабильный воздухообмен вне зависимости от времени года и погодных условий, при этом позволит избежать перерасходов воздуха, способствующих увеличению расходов на нагрев воздуха и нагрузки на отопление. В данной статье будет рассматриваться целесообразность применения предложенного комплекса на конкретном теоретическом примере.

Основная часть

В качестве примера для расчета принимается проект реального многоэтажного жилого здания, строящегося в г.Тюмени. Для расчета взята одна из систем поквартирной естественной вентиляции, предназначенная для удаления воздуха из кухни. Система представляет собой вертикальный стояк с присоединением ответвлений для каждого этажа. Система выполнена из воздуховодов из оцинкованной стали. Ответвления к квартирам имеют сечение 150х100, магистральный стояк имеет переменное сечение и расширяется от размера 200х150 до размера 600х250.

Рисунок 1. Схема системы естественной вентиляции / предлагаемая схема гибридной вентиляции

Гибридная вентиляция.

Для оценки качества работы естественной вентиляции в течении года, на основе аэродинамического расчета, расчета гравитационного напора и данных о средних температурах за каждый день начиная с 1998 года, заканчивая 2018 годом, рассчитывается коэффициент обеспеченности воздухообмена для каждого этажа по формуле 1.

                                                           (1)

где n_L – коэффициент обеспеченности воздухообмена;

n⁺ – число результатов расчёта, когда фактический воздухообмен был больше или равен нормативному воздухообмену;

n^- – число результатов расчёта, когда фактический воздухообмен был меньше нормативного воздухообмена.

Согласно [1], средняя обеспеченность воздухообмена для многоэтажных жилых зданий должно соответствовать условию: 

Таблица 1.

Обеспеченность воздухообмена по этажам

Для оценки общего состояния, рассчитывается усредненный коэффициент обеспеченности воздухообмена для всего дома.

Таблица 2.

Усредненный коэффициент обеспеченности воздухообмена для всего жилого дома

Рисунок 2. График усредненной обеспеченности в течение года

По результатам расчета, нормативный воздухообмен не может быть обеспечен системой вентиляции с естественным побуждением. Для соблюдения требований нормативной документации, необходимо применить гибридную (смешанную) систему вентиляции. Согласно графику (рис.2), можно определить границы работы вентилятора гибридной системы вентиляции по времени в течение года.

Преимуществом такого решения по сравнению с полностью механической системой вентиляции, является значительная экономия электроэнергии, так как большую часть года вентилятор не работает. Таким образом гибридная вентиляция является наиболее экономичным (в плане эксплуатационных затрат) вариантом, способным обеспечить нормативный воздухообмен в полном объеме.

Стоит отметить, что Тюменская область — достаточно холодный регион, что положительно сказывается на работу естественной вентиляции в течение года. Для более теплых регионов данная проблема еще более актуальна.

Стабилизация расходов воздуха.

Проблемой, которую не может решить применение гибридной вентиляции, является разбалансировка системы и перерасход воздуха при открытии окон или наружных дверей в одной или нескольких квартирах. Эта проблема актуальна как для режима с естественной тягой, так и для режима с работающим вентилятором. Расход через вытяжные решетки, установленные в квартирах, регулируется только за счет ограничения притока через клапаны инфильтрации воздуха, установленные в наружных ограждающих конструкциях здания (максимальный расход через клапан составляет 50 м3/ч). При открытии окна в одной из квартир, система разбалансируется, а расход через решетку в квартире с открытым окном увеличивается, удаляя чрезмерное количество теплого воздуха.

Согласно аэродинамическому расчету и расчету гравитационного давления естественной вентиляции, скорость воздуха в ответвлении канала к квартире на первом этаже десятиэтажного здания, в холодный период может составить 6-8 м/с, что значительно превышает расчетное значение (1 м/с). Это обуславливает целесообразность установки клапана, препятствующего перерасходу воздуха. Стоит отметить, что при открытии окон в нескольких квартирах, расход в магистральном воздуховоде превысит расчётный для всей магистрали. Клапан предлагается устанавливать в ответвлении перед вентиляционной решеткой, конструкция клапана будет рассматриваться в будущем.

Существующие системы вентиляции многоэтажных жилых домов, согласно данным, представленным в статье, не способны обеспечивать нормативный воздухообмен в помещениях большую часть времени года. Предложенный комплекс позволит не только обеспечить нормативный воздухообмен многоэтажного жилого здания, улучшив качество жизни в помещениях этого здания, но и избежать перерасходов и некорректной работы вентиляции (разбалансировки, опрокидывания).

Список литературы:

1. СП 60.13330.2016 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003. URL - https://docs.cntd.ru/document/456054205. (дата обращения 15.03.2021). – Текст : электронный.
2. Гибридные системы вентиляции. Опыт Нидерландов : АВОК. - URL : https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6672 (дата обращения 15.03.2021). – Текст : электронный.
3. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. URL :- https://docs.cntd.ru/document/1200095546. (дата обращения 15.03.2021). – Текст : электронный.
4. Гибридная вентиляция в многоэтажных жилых зданиях. АВОК. - URL : https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4573 (дата обращения 15.03.2021). – Текст : электронный.
5. База климатических данных. - URL : https://ru.climate-data.org/азия/россииская-федерация/тюменская-область/тюмень-478/ (дата обращения 15.03.2021). – Текст : электронный.