На сегодняшний день в современном строительстве есть отросли, в которых проводятся исследования по усовершенствованию технологии сооружения, также улучшают качества при эксплуатации, не исключением является воздухообмен помещений в здании. Проблемы в этой сфере актуальны и решаются путем подбора кратности под систему вентиляции. Проводятся полномасштабные испытания и на основе их пишутся стандарты. Наиболее преуспевшей страной в этом деле является США. Ими был разработан стандарт ASHRAE, используя опыт других стран, а именно Германии, Дании, Финляндии, и свои научные разработки. На постсоветском пространстве также есть разработанный аналог такого документа. В 2002 году были разработаны АВОК стандарты «нормы воздухообмена общественных и жилых зданий».
Строительство современных сооружений проводится с расчётом повышенного утепления и большой герметичности окон. Поэтому оптимальный обмен воздуха очень важный в подобных случаях для выполнения санитарно-гигиенических норм и соответствующего микроклимата. Также важно не нанести ущерб энергосбережению, чтобы зимой в вентиляцию не вытягивало все тепло, а летом – прохладный воздух с кондиционера.
Чтобы определить расчет воздухообмена в помещениях, кроме больниц, был создан новый метод, который описан в издании ASHRAE 62–1–2004. Его определяется с помощью суммирования показателей значения свежего наружного воздуха, который подается непосредственно для дыхания, учитывая площадь помещения, припадающую на одного человека. В итоге значение получилось значительно ниже, чем поздней редакции ASHRAE.
Нормы воздухообмена в жилых сооружениях
При проведении расчета необходимо используют данные таблицы при условии, что уровень насыщенности вредоносных компонентов не выше норм ПДК.
| Помещения | Норма воздухообмена | Примечания |
| Жилая зона | Кратность 0,35ч-1, но не менее 30 м³/ч*чел. |
При расчете (м 3 /ч) по кратности объема помещения учитывается площадь помещения |
| 3 м³/м²*ч жилых помещений, при площади квартиры меньше 20 м²/чел. | Помещения с ограждающими для воздуха конструкциями требуют дополнительный вытяжки | |
| Кухня | 60 м³/ч для электрической плиты | Подача воздуха в жилые комнаты |
| 90 м³/ч для использования 4-конфорочной газовой плиты | ||
| Ванная комната, туалет | 25 м³/ч из каждого помещения | Так же |
| 50 м³/ч при совмещенном санузле | ||
| Прачечная | Кратность 5 ч-1 | Так же |
| Гардеробная, кладовая | Кратность 1 ч-1 | Так же |
В случаях неиспользования помещения для жилья показатели уменьшаются таким образом:
- в зоне проживания на 0,2ч-1;
- в остальных: кухня, ванная, туалет, кладовая, гардероб на 0,5ч-1.
При этом необходимо избежать попадания проточного воздуха с этих помещений в жилые, если он там присутствует.
В случаях, когда воздух, поступающий в помещение с улицы, проходит большую дистанцию до вытяжки, то увеличивается и кратность воздухообмена. Присутствует еще такое понятие, как запоздание вентиляции, что подразумевает собой отставание попадания кислорода снаружи до начала его использования в помещении. Это время определяется с помощью специальной диаграммы (смотреть на рисунок 1), учитывая наименьшие нормы обмена воздуха в вышеуказанной таблице.
К примеру:
- расход воздуха 60 м³/ ч*чел;
- объём жилья 30 м³/чел;
- время запаздывание 0.6 ч.
Нормы воздухообмена для офисных зданий
Нормы в таких зданиях будут значительно выше, потому что вентиляция должна эффективно справляться с большим количеством углекислоты, выделяемой сотрудниками офиса и находящейся там техники, убирать излишек тепла, при этом подавать чистый воздух. В этом случае не будет достаточно естественной вентиляции, использование такой системы на сегодняшний день не может обеспечить требуемые гигиеничные и воздухообменные стандарты. При строительстве используют герметично закрывающиеся двери и окна, также устройство панорамного остекления полностью ограничивает попадание воздуха снаружи, что приводит к застою воздуха и ухудшению микроклимата жилья и общего состояния человека. Поэтому необходимо проектировать и устанавливать специальную вентиляцию.
В главные требования такой вентиляции входит:
- возможность обеспечения достаточного объема свежего чистого воздуха;
- фильтрация и устранение использованного воздуха;
- отсутствие превышения стандартов по шумности;
- удобное управление;
- небольшой уровень энергопотребляемости;
- возможность вписываться в интерьер и иметь небольшие размеры.
В конференц-залах требуется установка дополнительных приточных устройств, а вытяжку нужно устанавливать в туалетах, коридорах и в залах для копирования. В офисах механическая вытяжка монтируется в случаях, если площадь каждого кабинета превышает 35 кв. м.
Как показывает практика, при неверном распределении большого потока воздуха в офисах с невысокими потолками создается ощущение сквозняка, и в таком случае люди требуют выключить вентиляцию.
Организация воздухообмена в частном доме
Здоровый микроклимат и хорошее самочувствие зависят во многом от правильной организации приточно-вытяжной системы в доме. Зачастую во время проектирования о вентиляции бывает забывают или уделяют мало внимания, думая, что одной вытяжки в туалете будет достаточно для этого. И зачастую воздухообмен организованы неправильно, что приводит ко многим проблемам и таит в себе угрозу для здоровья человека.
В случае, когда имеется недостаточный выход загрязненного воздуха, то в помещении будет большой уровень влажности, возможность заражения стен грибком, запотевание окон и ощущение сырости. А когда есть плохой приток, ощущается недостаток кислорода, большая запыленность и повышенная влажность либо сухость, это зависит от сезона за окном.
Правильно устроенная вентиляция и воздухообмен в доме выглядит таким образом как показано на рисунке.
Поступающий воздух в жилище должен пройди вначале через форточку или открытые створки окна, приточный клапан находится с наружной стороны стены жилища, затем, проходя через комнату, проникает под дверным полотном или через специальные вентиляционные отверстия и попадает в санузлы и кухню. Дольше выходит через систему вытяжек наружу.
Различается способ организации обмена воздуха в применении систем вентиляции: механической или естественной, но во всех случаях поступление воздуха происходит с жилых зон, а выходит в технических: санузел, кухня и другие. При применении любой системы необходимо обязательно устраивать вентиляционные каналы во внутренней части капитальной стены, это позволит избежать так званного опрокидывания потока воздуха, что значит обратное его движение до того, как указано на рисунке 2. По этим каналам отработанный воздух отводится наружу.
Для чего нужен воздухообмен?
Воздухообмен – это расход подаваемого наружного воздуха м3/час, что попадает в здание с помощью системы вентиляции (рисунок 3). Загрязнение среды в жилых комнатах происходит от расположенных в них источников – это может быть мебель, различная ткань, продукты потребления и жизнедеятельности человека, бытовые изделия. Также это случается путем газообразования от воздействия выдыхания углекислого газа человеком и других жизненно важных процессов организма, еще разные технические испарения, которые могут присутствовать на кухне от сгорания газа на плите и много других факторов. Поэтому воздухообмен так необходим.
Чтобы поддерживать нормальные показатели воздуха в жилищи, следует выполнять контроль за насыщенностью углекислого газа СО2 с помощью регулировки системы вентиляции с учетом концентрации. Но есть второй способ, более распространённый – это метод контроля воздухообмена. Он значительно дешевле и во многих случаях эффективнее. Есть упрощенный способ его оценки с помощью таблицы 2.
Но при проектировании механической системы вентиляции в доме или квартире нужно делать расчет.
Как проверить работает ли вентиляция?
Сначала проверяется работает ли вытяжка, для этого необходимо поднести лист бумаги или пламя от зажигалки непосредственно к решётке вентиляции, находящейся в ванной или на кухне. Пламя или лист должны отогнуться в сторону вытяжки, если это так, то она работает, а если такого не происходит, то канал может быть перекрыт, к примеру, забиться листьями или по какой-либо другой причине. Поэтому главная задача – устранить причину и обеспечить тягу в канале.
В случаях, когда тяга нестабильная от соседей поток воздуха может переходить к вам, при этом заносить посторонние запахи к вам в квартиру, это признак возникновения обратной тяги. Чтобы ее устранить, необходимо смонтировать специальные жалюзи, которые будут закрываться при появлении обратной тяги.
Классификация и расчет систем вентиляции дома
В этой статье мы познакомим Вас с понятием вентиляции и методикой расчета необходимого воздухообмена для жилых помещений. Эта статья даст Вам четкое представление, для чего нужны и какими бывают системы вентиляции, а также, из нее Вы узнаете алгоритм подбора систем вентиляции для коттеджа.
Классификация систем вентиляции
Системы вентиляции жилых и общественных зданий, можно классифицировать по трем категориям: по функциональному назначению, по способу побуждения движения воздуха и по способу перемещения воздуха.
Виды систем вентиляции по функциональному назначению:
- приточная система вентиляции (система вентиляции, которая обеспечивает подачу в помещение свежего воздуха);
- вытяжная система вентиляции (система вентиляции, которая удаляет из помещения отработанный воздух);
- рециркуляционная система вентиляции (система вентиляции, которая обеспечивает подачу в помещение свежего воздуха с частичным подмесом вытяжного воздуха).
Виды систем вентиляции по способу побуждения движения воздуха:
- с механическим или искусственным (это системы вентиляции, в которых перемещение воздуха осуществляется с помощью вентилятора);
- с природным или естественным (перемещение воздуха осуществляется за счет действия гравитационных сил).
Виды систем вентиляции по способу перемещения воздуха:
- канальные (перемещение воздуха осуществляется по сети воздуховодов и каналов);
- безканальные (воздух попадает в помещение не организовано, через не плотности оконных проемов, открытые окна, двери).
Чем грозит некачественная вентиляция?
Если в доме недостаточный приток, то в помещении будет наблюдаться недостаток кислорода, повышенная влажность или сухость (в зависимости от времени года) и запыленность.
Запотевание окон при недостаточной вентиляции
Если же в доме недостаточная вытяжка, то будет наблюдаться повышенная влажность, жирная копоть на стенах кухни, запотевание окон в зимний период, возможен грибок на стенах, особенно ванной комнаты и туалете, а также стенах покрытых обоями.
Грибок на обоях при недостаточной вентиляции.
И как следствие повышение риска заболевания сердечнососудистой и дыхательной системы. Кроме того, большая часть мебели и отделочных материалов постоянно выделяет в воздух опасные химические соединения. Их ПДК (предельно допустимые концентрации) в санитарно-гигиенических заключениях на данную мебель и отделочные материалы задается из условий соблюдения норм вентиляции. И чем хуже работает вентиляция, тем сильнее возрастает концентрация данных вредностей в воздухе дома. Поэтому от обеспечения должной вентиляции напрямую зависит здоровье жильцов дома.
Как проверить работает ли Ваша вентиляция?
В первую очередь, вы можете проверить, работает ли вытяжка. Для этого поднесите зажигалку или листок бумаги к вентиляционной решетке, установленной в стене ванной комнаты или на кухне. Если пламя (или листок бумаги) отогнулось в сторону решетки, то тяга есть, вытяжка рабочая. Если нет, то канал перекрыт, например - забился, листьями через воздуховод. Если же у Вас квартира, то его могли перекрыть соседи, делая перепланировку помещений. Поэтому первая ваша задача обеспечить тягу в вентиляционном канале.
Проверка вентиляции на наличие тяги
Если тяга есть, но она не постоянная, и над или под Вами живут соседи. В таком случае к Вам может перетекать воздух, из соседских помещений неся за собой и запахи. В данной ситуации необходимо оснащать вытяжку обратным клапаном или автоматическим жалюзи, которое закрывается при обратной тяге.
Как проверить достаточное ли у Вас сечение вытяжки, мы рассмотрим далее.
Расчет воздухообмена
Для того чтобы выбрать необходимую нам систему вентиляции, нужно знать, сколько же воздуха надо подавать или удалять с того или иного помещения. Простыми словами, необходимо узнать воздухообмен в помещении или в группе помещений. Это даст возможность определить систему, выбрать тип и модель вентилятора и подобрать сечения воздуховодов. Существует много видов расчета воздухообмена, например, на удаление излишков тепла, на удаление влаги, на разбавление загрязнений до ПДК (предельно допустимой концентрации), все они требуют специальных знаний, умения пользоваться таблицами и диаграммами.Следует отметить, что существуют государственные нормативные документы, такие как СанПины, ГОСТы и СНиПы, в которых четко определено, какие должны быть системы вентиляции в тех или иных помещениях, какое оборудование должно в них использоваться и где оно должно располагаться. А также, какое количество воздуха, с какими параметрами и по какому принципу должно в них подаваться и удаляться. При проектировании систем вентиляции каждый инженер проводит расчеты согласно вышеупомянутых норм. Для расчета воздухообмена в жилых помещениях мы также будем руководствоваться этими нормами и воспользуемся двумя самыми простыми методами нахождения воздухообмена: по площади помещения, по санитарно-гигиеническим нормам и воздухообмен по кратностям.
Расчет по площади помещения
Это самый простой расчет. Он делается на основании того, что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения, независимо от количества людей.Расчет по санитарно-гигиеническим нормам
По санитарным нормам для общественных и административно-бытовых зданий на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м3/час свежего воздуха, а на одного временного 20 м3/час.Расчет по кратностям
Таблица 1. Кратности воздухообмена в помещениях жилых зданий. |
||||||
| Помещения | Расчетная температура зимой,ºС | Требования к воздухообмену | ||||
| Приток | Вытяжка | |||||
| Общая комната, спальня, кабинет | 20 | 1-кратный | -- | |||
| Кухня | 18 | - | По воздушному балансу квартиры, но не менее, м 3 /час | 90 | ||
| Кухня-столовая | 20 | 1-кратный | ||||
| Ванная | 25 | - | 25 | |||
| Уборная | 20 | - | 50 | |||
| Совмещенный санузел | 25 | - | 50 | |||
| Бассейн | 25 | По расчету | ||||
| Помещение для стиральной машины в квартире | 18 | - | 0,5-кратный | |||
| Гардеробная для чистки и глажения одежды | 18 | - | 1,5-кратный | |||
| Вестибюль, общий коридор, лестничная клетка, прихожая квартиры | 16 | - | - | |||
| Помещение дежурного персонала (консъержа/консъержки) | 18 | 1-кратный | - | |||
| Незадымляемая лестничная клетка | 14 | - | - | |||
| Машинное помещение лифтов | 14 | - | 0,5-кратный | |||
| Мусоросборная камера | 5 | - | 1-кратный | |||
| Гараж-стоянка | 5 | - | По расчету | |||
| Электрощитовая | 5 | - | 0,5-кратный | |||
Кратность воздухообмена - это величина, значение которой показывает, сколько раз в течение одного часа воздух в помещении полностью заменяется. Кратность напрямую зависит от конкретного помещения (его объема). То есть, однократный воздухообмен это когда в течение часа в помещение подали свежий и удалили «отработанный» воздух в количестве равном одному объему помещения; 0,5 кранный воздухообмен – половину объема помещения. В этой таблице в двух последних колонках указаны кратности и требования к воздухообмену в помещениях по притоку и вытяжке воздуха соответственно.
Нужное количество воздуха подсчитывается по формуле:L=n*V (м3/час) , гдеn – нормируемая кратность воздухообмена, час-1;V – объём помещения, м3. Когда мы считаем воздухообмен для группы помещений в пределах одного здания (к примеру, жилая квартира) или для здания в целом (коттедж), их нужно рассматривать как единый воздушный объём. Этот объём должен отвечать условию ∑ Lпр = ∑ Lвыт То есть, какое количество воздуха мы подаём, такое же должны и удалить.
Таким образом, последовательность расчета по кратностям следующая:
- Считаем объем каждого помещения в доме (объем=высота*длина*ширина).
- Подсчитываем для каждого помещения объем воздуха по формуле: L=n*V.
- Для этого предварительно выбираем из таблицы 1 норму по кратности воздухообмена для каждого помещения. Для большинства помещений нормируется только приток или только вытяжка. Для некоторых, например кухня-столовая и то и другое. Прочерк означает, что в данное помещение не нужно подавать (удалять) воздух.
- Для тех помещений, для которых в таблице вместо значения кратности воздухообмена указан минимальный воздухообмен (например, ≥90м3/ч для кухни), считаем требуемый воздухообмен равным этому рекомендуемому. В самом конце расчета, если уравнение баланса (∑ Lпр и ∑ Lвыт) у нас не сойдется, то значения воздухообмена для данных комнат мы можем увеличивать до требуемой цифры.
- Если в таблице нет какого-либо помещения, то норму воздухообмена для него считаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м3/час свежего воздуха на 1 м2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен для таких помещений по формуле: L=Sпомещения*3.
- Все значения L округляем до 5 в большую сторону, т.е. значения должны быть кратны 5.
- Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка. Получаем 2 цифры: ∑ Lпр и ∑ Lвыт
- Составляем уравнение баланса ∑ Lпр = ∑ Lвыт.
- Если ∑ Lпр > ∑ Lвыт, то для увеличения ∑ Lвыт до значения ∑ Lпрувеличиваем значения воздухообмена для тех помещений, для которых мы в 3 пункте приняли воздухообмен равным минимально допустимому значению.
Пример 1. Расчет по кратностям
Есть дом площадью 140 м 2 с помещениями: кухня (s 1 =20 м 2), спальня (s 2 =24 м 2), кабинет (s 3 =16 м 2), гостиная (s 4 =40 м 2), коридор (s 5 =8 м 2), санузел (s 6 =2 м 2), ванная (s 7 =4 м 2), высота h=3,5м. Нужно составить воздушный баланс дома.- Находим объёмы помещений по формуле V=s n *h, они составят V 1 =70 м 3 , V 2 =84 м 3 , V 3 =56 м 3 , V 4 =140 м 3 , V 5 =28 м 3 , V 6 =7 м 3 , V 7 =14 м 3 .
- Теперь посчитаем нужное количество воздуха по кратностям (формула L=n*V) и запишем в таблицу, предварительно округлив единичную часть до пяти в большую сторону. При расчете кратность n берем с таблицы 1, получаем следующие значения нужного количества воздуха L:
Таким образом, L пр.гостинная = S гостинная *3=40*3=120 м 3 /час. Суммируем отдельно L тех помещений, для которых нормируется приток воздуха, и отдельно L тех помещений, для которых нормируется вытяжка.
∑ L прит =85+60+120=265 м 3 /час
∑ L выт = 90+50+25=165 м 3 /час
Составим уравнение воздушного баланса. Как видим ∑ L прит > ∑ L выт, поэтому увеличиваем значение L выт того помещения, где мы взяли значение воздухообмена равным минимально допустимым. У нас такие все три помещения (кухня, су, ванная). Увеличим L выт для кухни до значения L выт кухн=190. Таким образом, суммарное ∑ L выт =265м 3 /час. Условие таблицы 1 выполнено. ∑ L пр = ∑ L выт. Нужно заметить, что в помещениях ванны, санузла и кухни мы организовываем только вытяжку, без притока, а в помещениях спальни, кабинета и гостиной только приток. Это для предотвращения перетекания вредностей в виде неприятных запахов в жилые помещения. Также, это видно по таблице 1, в ячейках притока напротив этих помещений стоят прочерки.
Пример 2. Расчет по санитарным нормам
Условия остаются прежние. Только добавим информацию, что в доме живут 2 человека, и проведем расчет по санитарным нормам. Напомню, что по санитарным нормам на одного постоянно пребывающего в помещении человека необходимо 60 м 3 /час свежего воздуха, а на одного временного 20 м 3 /час.Получим, что для спальни L 2 =2*60=120 м 3 /час, для кабинета примем одного постоянного жителя и одного временного L 3 =1*60+1*20=80 м 3 /час. Для гостиной принимаем двух постоянных жителей и двух временных (как правило, количество постоянных и временных людей, определяется техническим заданием заказчика) L 4 =2*60+2*20=160 м 3 /час, запишем полученные данные в таблицу.
Составив уравнение воздушных балансов ∑ L пр = ∑ L выт:360<525 м 3 /час, видим, что количество вытяжного воздуха превышает приточный на ∆L=165 м 3 /час. Поэтому количество приточного воздуха необходимо увеличить на 165 м 3 /час. Поскольку помещения спальни, кабинета и гостиной сбалансированы то воздух необходимый для санузла, ванны и кухни можно подать в помещение смежное с ними, к примеру, в коридор, т.е. в таблицу добавится L прит.коридор =165 м 3 /час. Из коридора воздух будет перетекать в ванную, санузлы и кухню, а оттуда посредством вытяжных вентиляторов (если они установлены) или естественной тяги удалятся из квартиры. Такое перетекание необходимо для предотвращения распространения неприятных запахов и влаги. Таким образом, уравнение воздушных балансов ∑ L пр = ∑ L выт: 525=525 м 3 /час - выполняется.
Пример 3. Расчет по площади помещения.
Данный расчет сделаем, учитывая что для жилых помещений нормы регламентируют подавать 3 м 3 /час свежего воздуха на 1 м 2 площади помещения. Т.е. считаем воздухообмен по формуле: ∑ L= ∑ L пр = ∑ L выт =∑ S помещения *3. ∑ L выт 3=114*3=342м 3 /час.Сравнение расчетов
Как мы видим варианты расчетов отличаются количеством воздуха (∑ L выт1 =265 м 3 /час < ∑ L выт3 =342 м 3 /час < ∑ L выт2 =525 м 3 /час). Все три варианта являются правильными согласно норм. Однако, первый и третий более простые и дешевые в реализации, а второй дороже, но создает более комфортные условия для человека. Как правило, при проектировании выбор варианта расчета зависит от желания заказчика, точнее от его бюджета. Подбор сечения воздуховода
Теперь, когда мы посчитали воздухообмен, можем выбрать схему реализации системы вентиляции. В системах вентиляции используют два типа жестких воздуховодов – круглые и прямоугольные. В прямоугольных воздуховодах, для уменьшения потерь давления и снижению шума, соотношение сторон должно не превышать значение три к одному (3:1). При выборе сечения воздуховодов нужно руководствоваться тем, что скорость в магистральном воздуховоде должна быть до 5 м/с, а в ответвлениях до 3 м/с. Размеры сечения воздуховода можно определить по диаграмме приведенной ниже.На диаграмме горизонтальные линии отображают значение расхода воздуха, а вертикальные линии – скорость. Косые линии соответствуют размерам воздуховодов. Подбираем сечение ответвлений магистрального воздуховода (которые заходят непосредственно в каждую комнату) и самого магистрального воздуховода для подачи воздуха расходом L=525 м 3 /час. Слева и справа на диаграмме обозначены расходы, выбираем наш (525 м 3 /час). Далее, движемся по горизонтали до пересечения с вертикальной линией соответствующей значению 5 м/с (для максимального воздуховода). Теперь, по линии скорости опускаемся вниз до пересечения с ближайшей линией сечения. Получили, что сечение нужного нам магистрального воздуховода 160х120 мм или Ø200 мм. Для подбора сечения ответвления движемся от о расхода 525 м 3 /час по прямой до пересечения со скоростью 3м 3 /час. Получаем сечение ответвления 250х250 мм или диаметр 300 мм.
Примечание. В нашем примере его не было, но особое внимание следует обратить на помещение плавательного бассейна, когда оно есть в доме. Бассейн это помещение с избыточным количеством влаги и при расчете необходимого воздухообмена требуется индивидуальный подход. Из практики могу сказать, что расход получается не менее восьми крат. Это довольно большой расход и если учесть, что температура приточного воздуха должна быть на 1-2°С выше температуры воды в бассейне, то затраты на нагрев воздуха в зимний период очень велики. Поэтому для помещений плавательных бассейнов более логично использовать системы осушения воздуха. Эти системы работают по такой схеме – осушитель забирает влажный воздух из помещения, пропуская через себя, удаляет из него влагу (путем его охлаждения), после подогревает до заданной температуры и подает назад в помещение. Так же, существуют системы осушения воздуха с возможностью подмеса свежего воздуха.
Схема вентиляции сугубо индивидуальна для каждого дома и зависит от архитектурных особенностей дома, от пожеланий заказчика и т.д. Между тем, есть некоторые условия, которые необходимо соблюдать, и они касаются всех схем без исключения.
Общие требования к системам вентиляции
- Вытяжной воздух выбрасываем наружу выше кровли. При естественной вытяжной вентиляции, все каналы выводят выше кровли. При механической вытяжной вентиляции – воздуховод так же выводят выше кровли либо внутри здания, либо снаружи.
- Забор свежего воздуха при механической системе приточной вентиляции осуществляется с помощью заборной решетки. Ее необходимо размещать минимум на два метра выше уровня земли.
- Движение воздуха необходимо организовывать таким образом, чтобы воздух из жилых помещений двигался в направлении помещений с выделением вредностей (санузел, ванная, кухня).
Нормы воздухообмена
Не смотря на то, что вопросами вентиляции человечество интересуется уже давно, до сих пор периодически в журналах строительной тематики появляются статьи на тему «а сколько все-таки воздуха нужно человеку?». Интерес этот базируется на поиске возможного компромисса между двумя противоборствующими тенденциями: хочется иметь максимально большой воздухообмен, чтобы приблизить состав внутреннего воздуха к внешнему, но не хочется тратить деньги на подогрев приточного воздуха в холодный период года и его перемещение по маршруту атмосфера – жилое помещение – атмосфера круглогодично.
По поводу соотношения чистоты внешнего и внутреннего воздуха в литературе встречается информации довольно много, но вывод общий: внутри всегда хуже, чем снаружи. Действительно, внутренний воздух появляется в квартире не из баллонов, как питьевая вода, а с улицы и в дополнение к имеющейся пыли и газовым примесям получает пыль и примеси, сгенерированные уже внутри самими жильцами. Современный городской житель 90% времени проводит в помещении. По оценкам экологов, воздух в доме в 4-6 раз грязнее и в 8-10 раз токсичнее уличного. Около 10% инфекционных и простудных заболеваний приобретаются вне стен, а 90% - внутри помещений .
Если не устраивать из квартиры аналог подводной лодки с генераторами кислорода, поглотителями углекислого газа, если в массовом жилом домостроении по разным причинам невозможно использовать на притоке фильтры тонкой очистки воздуха и угольные фильтры, придется признать, что единственным реальным способом сделать внутренний воздух пригодным к употреблению является обеспечение необходимого воздухообмена с окружающей средой.
Нормативы воздухообмена
На сегодняшний день в нормативах и рекомендациях можно встретить привязку величины воздухообмена к площади жилых помещений, их объему (кратность) или количеству людей. Не смотря на то, что люди в разных странах дышат примерно одинаково, нормативы могут различаться довольно значительно.
Нормативы кратности воздухообмена, 1/час, составляют: в Украине 1,2 до 1996 года и 1,0 после 1996 г., в США – 0,35, Германии – 0,5, Великобритании – 0,4, Швеции – 0,2. Нормативы в Великобритании и Швеции приведены к плотности заселения квартир 20 кв.м./чел. Видно, где и насколько дорожат тепловой энергией .
Во времена СССР и в постсоветское время в различных документах также были определены нормы воздухообмена в жилых зданиях.
Так, согласно СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания» , воздухообмен квартиры должен быть не менее одной из двух величин: суммарной нормы вытяжки из туалетов, ванных комнат и кухни, которая в зависимости от типа кухонной плиты составляет 110-140 куб.м./час, или нормы притока, равной 3 куб.м./час/кв.м. жилой площади. Так как эта норма для больших квартир приводит к неоправданно завышенным расходам вентиляционного воздуха, в московских региональных нормах МГСН 3.01-96 «Жилые здания» предусматривается воздухообмен жилых комнат с расходом 30куб.м./час на одного человека.
В одном из последних нормативов ТР АВОК-4-2008 предлагается воздухообмен рассчитывать по всем трем параметрам (площадь, объем, количество людей) в таком виде (для жилой зоны): кратность воздухообмена 0,35 1/час, но не менее 30 куб.м./час/чел. или 3 куб.м./час/кв.м. жилой площади, если общая площадь квартиры меньше 20 кв.м./чел.
Необходимо отметить, что все эти фиксированные нормы не учитывают тот очевидный факт, что довольно часто жилые помещения пустуют, утром люди, как правило, уходят на работу, а дети в школу. В пустующей квартире нормативный воздухообмен не нужен и выполнение данных нормативов приводит к нерациональным тратам тепловой энергии на подогрев вентиляционного воздуха, другими словами – «к обогреву улицы».
Несуразность требований фиксированного воздухообмена в помещениях с переменной заселенностью, которыми являются квартиры в современных многоэтажных жилых домах, была учтена в СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» , где появилось понятие «нерабочего режима» и «режима обслуживания», при которых величина воздухообмена может (и должна) меняться в достаточно широких пределах. Так, для спален, общих и детских комнат рекомендуется кратность воздухообмена устанавливать не менее 0,2 и 1,0 соответственно.
На сегодняшний день, ТР АВОК-4-2004 является нормативным документом, пожалуй, наиболее соответствующим требованиям по одновременному поддержанию необходимых параметров микроклимата жилых помещений и максимальному сокращению тепловых потерь на подогрев вентиляционного воздуха. Так, устанавливается минимальный воздухообмен в квартире на уровне не менее 25% от расчетного, независимо от воли жильцов. Дело в том, что даже при их отсутствии происходит постоянное загрязнение внутреннего воздуха радоном, газовыми выделениями из строительных и отделочных материалов, мебели и других элементов интерьера.
С другой стороны, в данных ТР рекомендуется проектировать системы вентиляции жилых квартир с возможностью индивидуального регулирования величины воздухообмена , для чего применять регулируемые устройства для притока и удаления воздуха. При этом регулировки могут быть как ручные, так и автоматические. В качестве датчиков управления при автоматическом режиме могут использоваться датчики перепада давления, влажности внутреннего воздуха, освещенности, присутствия людей и др. Энергоэффективность систем вентиляции рекомендуется обеспечивать сокращением величины воздухообмена в зависимости от интенсивности эксплуатации отдельных помещений и квартиры в целом, а также использованием тепла вытяжного воздуха для подогрева приточного (в системах приточно-вытяжной механической вентиляции). По этим позициям данный норматив вполне соответствует современному уровню европейского нормотворчества.
Технические решения
Обычно в городских многоквартирных домах применяют системы естественной приточно-вытяжной вентиляции. При этом планируется такая схема движения воздуха по помещениям: отработанный воздух удаляется из подсобных помещений (кухни, ванные комнаты, санузлы, постирочные) через вытяжные отверстия вытяжных каналов. Для нормальной работы вытяжки, естественно, необходимо замещение уходящего воздуха таким же количеством приточного воздуха. Проникал свежий приточный воздух в помещения обычно через неплотности имеющихся старых деревянных окон, а также через вручную открываемые жильцами по мере надобности створки, фрамуги и форточки. Действие такой системы вентиляции основано на разности удельного веса холодного воздуха снаружи и теплого воздуха внутри жилого помещения, в создании тяги в вытяжных каналах участвует также и ветер. Для обеспечения воздухообмена внутренние двери во всей квартире должны иметь подрез полотна 1,5….2,0 см, облегчающий перетекание воздуха, специальные переточные решетки или быть постоянно открыты. Только в этом случае квартира может рассматриваться как единый воздушный объем с одинаковым давлением.
Обзор развития конструктивного исполнения
Что касается конструктивного исполнения вытяжных каналов, то применяемые в жилищном строительстве схемы на протяжении последних десятилетий неоднократно менялись. В жилых домах, построенных в самом начале массового жилищного строительства, использовались индивидуальные каналы от каждой вытяжной решетки. С ростом этажности жилых зданий данная схема совершенствовалась. Для экономии места через каждые 4-5 этажей вертикальные каналы, выходящие из квартир, стали связывать горизонтальными, а уже из него направлять воздух к шахте по одному вертикальному каналу. С 70-х годов прошлого века почти во всех сериях жилых домов выше пяти этажей (П-44, П3, и др.) начали использовать схему вентиляции, включающую в себя сборный вертикальный канал с боковыми поэтажными ответвлениями – «спутниками». Причем каждая вертикаль квартир в зависимости от серии дома может иметь один или два сборных канала. В любом случае уходящий из помещения воздух поступает сначала в канал-«спутник», из которого попадает в «ствол» не сразу, а только в междуэтажном перекрытии над следующим этажом или даже двумя этажами выше. В результате схема вытяжки становится похожей на «ёлочку».
Такая схема вытяжных каналов имеет как неоспоримые плюсы, так и минусы. Основными достоинствами естественной вентиляции являются ее простота и невысокая стоимость, а также практически полное отсутствие необходимости ее обслуживания.
Она значительно компактнее системы с индивидуальными каналами и занимает значительно меньше полезной площади. Минусы связаны с зависимостью от атмосферных условий (температура воздуха, ветер), что приводит к нестабильной работе системы.
Так, например, в уже упоминавшейся работе Н.И. Ватина и Т.В.Самопляс
был проведен анализ эффективности вентиляции с естественным побуждением при обычных допущениях, принятых в России: температура наружного воздуха +5 градусов, безветрие, температура внутреннего воздуха равна расчетной, окна открыты. Было показано, что в почти 50 % времени вентиляция меньше расчетной (для +5 град), в 13 % времени вентиляция вполовину и более меньше расчетной и в 5% времени вентиляция отсутствует вообще. Хотя при расчетах использовались климатические данные для Санкт-Петербурга, для Москвы и городов центральной России цифры будут похожими.
Таким образом, если брать не отопительный период, а весь год, видно, что системы естественной вентиляции, которыми оснащены уже построенные дома и продолжают оснащаться, как правило, новые жилые дома, не обеспечивают необходимого по санитарным нормам воздухообмена со всеми вытекающими последствиями для здоровья, работоспособности и продолжительности жизни населения страны.
Итак, имеющиеся сейчас в жилых домах системы естественной вентиляции включают в себя следующие основные элементы: приточные «устройства» в виде окон, межкомнатные и санитарные двери с подрезами полотна или переточными решетками для прохода воздуха к подсобным помещениям, вытяжные решетки и сами вытяжные каналы, которые в самой благоприятной ситуации в течение полугода не смогут обеспечить нормативный воздухообмен.
Тем не менее, поколения россиян прожили в таких жилых домах многие годы и массовых смертей по причине плохого качества внутреннего воздуха не наблюдалось. Почему?
Во-многом, как это ни странно звучит, благодаря плохому качеству старой советской «столярки».
Вот что пишет по этому поводу Президент АВОК Ю.А.Табунщиков по поводу появления нового нормативного документа СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» «…требования по повышению тепловой эффективности зданий, которые являются основным конечным потребителем энергии, становятся одним из важных составляющих законодательства в большинстве стран мира. Эти требования рассматриваются, прежде всего, с точки зрения безопасности нации, охраны окружающей среды – как средства обеспечения рационального использования невозобновляемых природных энергетических ресурсов и сокращения выделений двуокиси углерода и вредных веществ в атмосферу, снабжения продовольствием народонаселения страны. Утвержденные строительные нормы и правила развивают требования к тепловой защите зданий в целях снижения потребности энергии на поддержание оптимальных параметров микроклимата в помещениях, Эти требования гармонизированы с требованиями аналогичных зарубежных норм для развитых стран.
В новом документе сохранилось противоречие предыдущих СНиП, что окна с рекомендованной воздухопроницаемостью в зданиях с естественной вентиляцией не обеспечивают необходимый санитарно-гигиенический воздухообмен. Действительно, рассмотрим следующие простые вычисления.
Основной принцип естественной вентиляции многоэтажных жилых зданий – воздух в квартиры поступает через неплотности оконных заполнений. Однако из-за возрастания городского шума и запыленности наружного воздуха стремились понизить воздухопроницаемость окон. Требования к воздухопроницаемости окон на уровне 1-го этажа жилого дома в разные годы изменялись следующим образом:
- 1971 г. – Gн = 18кг/кв.м. х час
- 1979 г. - 10 кг/кв.м. х час<
- 1998-2003 гг. – 5-6 кг/кв.м. х час.
Рассмотрим двухкомнатную квартиру общей площадью 75 кв.м., площадью жилых комнат 40 кв.м., объемом 200 куб.м., количество проживающих жителей – 3 человека, три окна общей площадью 8 кв.м. Расчет воздухообмена по притоку дает следующие результаты: по кратности – 200 х 0,35 = 70 куб.м./час, по нормативу – 30 х 3 = 90 куб.м./час. Расчет воздухообмена по вытяжке дает следующие результаты: 60 + 25+ 25= 110 куб.м./час. Следовательно, требуемый воздухообмен составляет 110 куб.м./час, и тогда через один квадратный метр окна должно поступать 110/8= 14 куб.м./час. Таким образом, нормы 1971 года позволяли обеспечить требуемый воздухообмен, а нормы 1979 года и последующих лет не позволяют этого…..»
Таким образом, раньше жильцы как-то приспосабливались находить компромисс между окнами и вентиляцией. В холодный период года при постоянно имеющейся тяге в каналах естественной вытяжки обеспечивался вполне приемлемый приток воздуха. Если приток увеличивался значительно и начинала падать температура внутри помещений, щели в притворах герметизировались подручными материалами. Летом форточки и створки можно было держать открытыми, обеспечивая проветривания.
Влияние пластиковых окон на воздухообмен
Все резко изменилось с появлением новых окон из ПВХ, дерева и алюминия со стеклопакетами и 2-3 контурами уплотнения. Их массовое появление в Европе в 70-е годы прошлого столетия во многом было инициировано мировым энергетическим кризисом. При энергетическом аудите жилых зданий было нетрудно убедиться в том, что неконтролируемая инфильтрация холодного воздуха через окна – слишком большая роскошь в плане энергосбережения. Появились ГЕРМЕТИЧНЫЕ окна. Кроме того, герметичные стеклопакеты позволили значительно увеличить сопротивление теплопередаче оконных блоков за счет использования низкоэмиссионных стекол и благородных газов, что затруднительно или вообще невозможно было сделать при остеклении листовым стеклом.
Но оказалось, что две благие цели – создание благоприятного микроклимата в помещении и энергосбережение - противоречат друг другу. Вот как об этом пишут специалисты по вентиляции в ТР АВОК-4-2004: «…Высокая герметичность современных окон сделала практически неработоспособными системы естественной вентиляции. В квартирах ухудшилась комфортность проживания: имеет место высокая влажность и низкое качество воздуха, возрастает вероятность грибковых поражений конструкций…».
Так, может быть стоит вернуться к «старой доброй столярке»? Такие предложения появляются периодически в статьях строительной тематики.
"Для современных светопрозрачных конструкций (не важно из ПВХ или клееной древесины) воздухопроницаемость уменьшилась в десятки раз. От окон действительно перестало «дуть». Но здесь в полный рост встала другая проблема – необходимость частого проветривания или резкое уменьшение воздухообмена помещений. Недостаточный приток свежего воздуха приводит к повышению относительной влажности, конденсату на остеклении, появлению плесени, стойким запахам и пр. В этой связи в последние годы появился даже новый термин – «синдром больных зданий». Мало того – повышенная герметичность оконных конструкций обернулась еще и неожиданными последствиями для самих систем вентиляции – опрокидывание движения воздуха в каналах, перетеканием грязного воздуха между квартирами различных этажей.
При герметичных окнах и достаточно герметичных входных дверях, вследствие отсутствия организованного притока воздуха в квартирах создвется определенное разряжение, и по ряду причин один из вентиляционных каналов может начать работать на приток – «опрокинуться» (либо за счет того, что устье этого канала выше других, либо вследствие более высокой температуры воздуха в одном из помещений, либо вследствие разности ветровых давлений). Последствия не менее печальные, чем повышенная влажность воздуха – обмерзание стенок каналов, повреждения отделки, сквозняки и пр. В этой связи, к современным окнам достаточно часто предъявляются претензии – «не дышат», «некомфортны», «непригодны для эксплуатации в наших условиях» и т.п. И предлагаются «решения» - вновь довести воздухопроницаемость окон до прежних пределов за счет удаления уплотнительных прокладок, отверстий в оконных коробках, вернуться к старым раздельно-спаренным переплетами т.п. Последствия предсказать несложно – локальное обмерзание переплетов вследствие охлаждения фильтрующимся воздухом, неконтролируемые потери тепла на подогрев приточного воздуха и т.п. Не останавливаясь на детальном анализе подобных «решений», хочется подчеркнуть (хотя это, может быть, и звучит несколько парадоксально) – это прекрасно и очень хорошо, что научились делать такие герметичные окна. И не надо их разгерметизировать.
Надо правильно их эксплуатировать и использовать те достоинства, которые эти конструкции позволяют реализовать. Именно высокая герметичность современных светопрозрачных конструкций открывает реальные возможности для экономии тепловой энергии – причем как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий или простом ремонте квартир – за счет регулируемого, управляемого воздухообмена, осуществляемого с применением соответствующих систем вентиляции…." .
