Современные системы естественной вентиляции в жилищном строительстве

Если же вытяжная вентиляция неудачно спроектирована, или засорена, или незаконно реконструирована, то ситуация с обеспечением требуемого воздухообмена становится почти безнадежной. Плесневые поражения на стенах, повышенная влажность в помещениях вызвана, кроме повышенной герметичности окон, еще и тем, что в новых условиях строительные организации строят и сдают жилые дома в сжатые сроки, и жильцы заселяют квартиры, в которых еще год-два «влажные» стены. Для создания нормального микроклимата в таких квартирах необходимо интенсивное проветривание помещений, а иногда и просушка стен. Проектные решения проветривания за счет открытых форточек, фрамуг, поворотных или откидных створок существенно снижают теплоэффективность оконных конструкций и комфортность проживания.

Применение синтетических отделочных материалов в жилых зданиях, распространение пылевых клещиков в квартирах также приводят к снижению качества внутреннего воздуха и повышают требования к вентиляции. Увеличенная запыленность наружной атмосферы вызывает необходимость очистки приточного воздуха.

К недостаткам естественной вентиляции следует отнести и то, что она плохо согласуется с современными требованиями энергосбережения. При установке терморегуляторов на отопительных приборах, появилась реальная возможность экономии теплоты в системе отопления. При этом, от 30 до 75 % установленной тепловой мощности системы составляет потребность в теплоте на нагревание вентиляционного воздуха. Энергосбережение было бы эффективнее, если бы вентиляция могла работать с переменным расходом воздуха. Организовать такое регулирование при естественной вентиляции практически невозможно.

Системы приточной вентиляции с механическим побуждением.

Оборудование жилых зданий приточными системами вентиляции происходит значительно реже, чем механическими вытяжными, так как это существенно удорожает проект за счет стоимости самой системы, места для приточной установки и площадей, необходимых для прокладки воздуховодов. Преимуществом механических приточных систем является гарантированная подача расчетного расхода приточного воздуха в каждую квартиру, возможность обеспечения приточного воздуха и уменьшения аллергических заболеваний, возможность воздухораспределения, исключающего дутье вне зависимости от погодных условий на улице, возможность энергосбережения за счет утилизации теплоты удаляемого воздуха для нагрева приточного. К недостаткам, кроме дороговизны, следует отнести ухудшение ионного состава воздуха помещений, затраты электроэнергии на перемещение приточного воздуха, возможные дополнительные теплопотери в вентиляционной камере и воздуховодах.

Обычно устанавливается не менее двух приточных систем на здание. При возможности воздухозабора из зеленой зоны, приточная камера размещается в подвале. Если же в нижней части чистый воздух забрать не представляется возможным, то она устанавливается на верхнем техническом этаже.

Приточные металлические воздуховоды — стволы со «спутниками» — располагаются в технических шахтах внутри квартиры, из которых выполняется раздача приточного воздуха непосредственно в комнаты. При этом, разводка приточных воздуховодов осуществляется за подшивным потолком внутриквартирного холла. В высоких зданиях на каждую зону по высоте в 10–12 этажей проектируются самостоятельные стволы приточных воздуховодов. Зимой приточный воздух подается подогретым до температуры 20°С, летом — наружный. Кроме того, в приточной камере воздух фильтруется в сухих фильтрах типа EU 5, EU 6. Вентилятор приточной системы подбирается с учетом располагаемого давления, необходимого для присоединения внутриквартирной вентиляционной сети.

Применение механической приточной системы предполагает, как правило, использование также механической вытяжной вентиляции с крышными вентиляторами. Наличие механической приточно-вытяжной системы делает возможным утилизацию теплоты отработанного воздуха. Применение системы вентиляции с пластинчатым рекуперативным теплообменником в условиях средней полосы России в самые пики морозов требует предварительного подогрева приточного воздуха, во избежание замерзания конденсата в тракте вытяжного воздуха. Известны схемы с поквартирными приточно-вытяжными системами и утилизацией теплоты, где предварительный подогрев притока осуществляется индивидуально, небольшими электрокалориферами. Имеется положительный опыт применения таких систем в малоэтажных зданиях.

Системы вытяжной вентиляции с механическим побуждением.

При механической вытяжной вентиляции и, особенно, с приточными клапанами, ограничивающими пропуск воздуха, следует обратить внимание на плотность квартирных дверей. Большая воздухопроницаемость дверей порождает проблему перетекания отработанного воздуха из квартир нижних этажей по лестничной клетке в квартиры верхних этажей, в результате чего, даже при хорошо работающей вытяжной вентиляции, приток свежего воздуха значительно сокращается. В зданиях с односторонним расположением квартир эта проблема усугубляется возможностью горизонтального перетекания из квартир с наветренной стороны в квартиры подветренного фасада.

СНиП «Строительная теплотехника» предъявляет к входным дверям квартир требование высокой герметичности, обеспечивающей воздухопроницаемость не более 1,5 кг/(ч•м2), что практически должно отсечь квартиру от лестнично-лифтовой шахты. В реальных условиях это требование, как правило, не выполняется. При естественной вентиляции норму плотности дверей можно было бы даже снизить. При механической вытяжке в квартирах создаются большие разрежения, и подсос через неплотные двери не исключен.

Системы децентрализованной поквартирной вентиляции.

Попытка избежать недостатков централизованной приточно-вытяжной системы вентиляции привела к разработке децентрализованной поквартирной приточно-вытяжной системы с утилизацией теплоты. Эта система обладает следующими преимуществами:

• постоянное вентилирование всего жилого пространства;
• относительная влажность воздуха в помещении не превышает 45%;
• благодаря двукратной фильтрации обеспечен подвод чистого воздуха;
• экономия теплоты за счет утилизации доходит до 20%.

Так называемая система «System Airaterm» позволяет плавно регулировать воздухообмен, учитывая также солнечное излучение и скорость ветра, достигая теплового коэффициента полезного действия 66–80%, и обеспечивая влажность в помещении на уровне 45–55%. При поступлении воздуха с расходом 34 м³/ч, уровень шума составляет 21 дБА (практически неслышен). При расходе 60 м³/ч уровень шума — 32 дБА (тихий шелест листьев), а при расходе 80 м³/ч — 39 дБА (шум вентилятора компьютера). Подобного рода системы с утилизацией уже успешно работают в Германии в пяти- и десятиэтажных зданиях.

Системы вентиляции с рекуперацией теплоты (г. ЭРФУРТ).

Основной принцип состоит в том, что впервые для каждой квартиры устанавливается устройство вентиляции и удаления воздуха со встроенным теплообменником. Это означает, что каждая квартира получает свое «вентиляционное оборудование». Наряду с установкой устройств вентиляции, необходимо обеспечить быстрый подвод приточного и удаление отработанного воздуха. Этой цели служат раздельные вертикальные шахты, которые проходят через все жилые этажи. Крупноразмерные детали системы (устройства вентиляции, шахты подвода приточного воздуха и отвода отработанного воздуха) расположены в санитарной шахте, между кухней и ванной комнатой. Помимо высокоэффективного теплообменника, вентиляционное устройство снабжено так называемым вентиляторным боксом, через который в теплообменник всасывается отработанный воздух и пропускается приточный воздух под давлением по принципу противотока. При близком прохождении обратно направленных потоков воздуха, распределенных по малым каналам, приточный воздух отнимает у отработанного воздуха до 93% тепла (коэффициент полезного действия).

Составной частью вентиляционного устройства являются внутренние фильтры, которые, в целях защиты теплообменника, фильтруют какприточный, так и отработанный воздух. Отработанный воздух жилых помещений через клапаны всасывается в кухню и ванную комнату, которые, в свою очередь, оснащены дополнительными фильтрами. После прохождения через теплообменник, отработанный воздух направляется в центральную шахту, которая через крышу выводит его наружу.

Поскольку приточный воздух перед прохождением через вентиляционное устройство также пропускается через внешний фильтр в центральной шахте приточного воздуха, очевидно, что и этот воздушный поток подвергается двукратной фильтрации. «Подогретый» свежий воздух по плоским (ящичным) каналам распределяется, преимущественно, в холле и, по так называемым соплам дальнего выбрасывания, вдувается в каждую комнату квартиры. В холле необходимые для распределения воздуха плоские каналы должны «кэшироваться» подвесным потолком. В зависимости от расположения теплообменника в шахте, требуется наличие смотровой двери в ванной комнате или в холле.

В связи с необходимостью размещения в санитарно-технической шахте, эта установка особенно пригодна для использования в новостройках и при полной реконструкции/модернизации с санацией трубопроводов. В первую очередь, следует назвать следующие положительные стороны используемой системы, улучшающие качество жилья:

• постоянное, соответствующее нормам, вентилирование всего жилого пространства и удаление из него воздуха;
• избежание/недопущение вредных последствий конденсации в областях тепловых мостиков, поскольку относительная влажность воздуха лежит ниже 45%;
• максимальная шумовая защита зданий благодаря герметичным конструкциям окон;
• благодаря двукратной фильтрации обеспечен подвод чистого воздуха (возможны противопыльцевые фильтры «Pollenfilter»).

Сравнение с другими технологиями.

Сравнение с другими технологиями, которые предусматривают меры по понижению выброса CO2, показывает, что «рекуперация теплоты» по отношению к термическим солярным установкам, фотогальваническим (фотоэлектрическим) установкам, может рассматриваться как значительно более экономичная. Соотношение между сэкономленной энергией и инвестиционными затратами при вентиляции и удалении воздуха с децентрализованной (относящейся к квартире) рекуперацией теплоты в 6–10 раз благоприятнее соответствующих показателей у вышеназванных технологий.

Проблемы удаления отходов, существующие при использовании фотогальванических установок (тяжелые металлы, такие как кадмий, свинец и др.), не возникают после истечения срока службы установок с рекуперацией теплоты. При температурах наружного воздуха от -10,5°C только благодаря эффекту регенерации этот воздух согревался отходящей теплотой до температуры 17,1°C. При этом температура отработанного воздуха составляла 19,0°C. Анализ накопленных за последнее время данных указывает на перерасход тепла порядка 25 % на объекте без установки с рекуперацией теплоты.

Необходимость совершенствования нормативов для проектирования систем вентиляции.

Сравнение наших норм воздухообмена с нормами Германии показывает, что для небольших квартир наши нормы более жесткие, так как нижнюю границу воздухообмена они не опускают ниже 110–140 м3/ч. В то же время, по немецким нормам в квартирах до 50 м² общей площади требуется расход воздуха, равный 60 м³/ч, а в квартирах 50–80 м² — 90 м³/ч. Некоторые специалисты предлагают считать норму притока базовой, а норму вытяжки — пиковой. Тогда российские и германские нормы будут ближе. Однако, принятие этого предложения возможно только при регулируемой вентиляции, что, как было сказано выше, легче осуществить при механической системе.

В материалах Международного семинара, организованного Правительством Москвы, Представительством программы ТАСИС и ОАО «Сантехпром», предлагалось проектировать вентиляцию, способную работать в двух режимах: в базовом и пиковом, с временно повышенным расходом над базовым. Причем, при базовом режиме воздухообмен должен составлять 0,4–0,5 кратности объема квартиры или 20–30 м³/ч на человека, а в пиковом потребительском режиме — не менее 0,8 кратности и более 30 м³/ч на человека. Такая система может обеспечить достаточную вентиляцию всех квартир с соблюдением качества воздуха. Долголетние наблюдения в Западной Европе показали, что росту грибовидной плесени способствуют не только очень низкая температура наружного воздуха, но, прежде всего, температуры воздуха между 8 и 18°С. Причиной их роста является высокое содержание влаги при одновременном уменьшении вентиляции вследствие сокращения термического перепада давлений.

Сказанное выше лишь в незначительной степени показывает необходимость корректировки действующих сегодня норм.