Организация вентиляционных систем в современных зданиях многоэтажного жилого строительства

Самыми распространенными вентиляционными системами, которые до сих пор используют при строительстве многоэтажных зданий жилого назначения, являются системы с естественным притоком воздуха. Строительные компании не перестают устанавливать их по причине максимальной простоты и нулевых расходов на поддержание работоспособности таких систем. При этом для них характерны и свои недостатки:

• возникновение в соседних квартирах посторонних запахов, которые исходят из одной квартиры;
• появление сквозных потоков воздуха с наступлением непогоды или холодного времени года;
• влияние воздушной проницаемости несущих стен, этажа расположения квартиры и температуры уличного воздуха на обмен воздушными потоками.

Для современных технологий возведения объектов многоуровневой жилой недвижимости примечательно увеличение количества этажей здания, увеличение звукоизоляции параллельно с минимальной воздушной проходимостью через оконные и дверные проемы, а также расширение жилых площадей. Все это в разы усложняет задачи специалистов по проектированию инженерных систем и архитектуре зданий, которым необходимо обеспечить соответствующий микроклимат внутри помещений. Если говорить о воздушном режиме строительных объектов, который определяет принципы обмена воздушной массой между помещениями и уличным пространством, на него влияют многие факторы.

Объект многоэтажного строительства – это сложная аэродинамическая сеть с движением воздушных потоков с учетом внутренних аэродинамических трактов, которые зависят от следующих факторов:

• объемно-планировочное решение строительного объекта;
• воздушная проницаемость трактовых частей;
• температура воздуха на улице и внутри помещения;
• скорость и направление ветра.

Большинство зданий жилого назначения имеет системы вытяжной вентиляции естественного типа. При этом механическое побуждение встречается крайне редко. Однако вытяжная вентиляция способствует только организации вытяжки, но не притока воздуха. Устанавливаемые в прошлом веке деревянные оконные блоки в закрытом состоянии обеспечивали необходимую для работы вентиляционной системы инфильтрацию воздушной массы. Сейчас же, герметичные оконные и дверные конструкции не позволяют создать необходимый приток. В таких условиях помещения необходимо часто проветривать, что не всегда позволяют погодные условия. Кроме того, эффективности проветривания может не хватать для того, чтобы вентиляционная система работала корректно.

Приточный клапан, встроенный в стеклопакет

Контур естественного обмена воздушными потоками имеет давление, равное суммарному ветровому и гравитационному давлениям.  На показатель гравитационного давления влияет разность плотностей внешней воздушной массы и воздуха внутри помещения. Вместе с тем на последние влияют соответствующие температуры и вертикальное расстояние между вытяжной шахтой и воздухозаборным устройством, которым может быть окно, клапан и так далее. На показатель ветрового давления влияют направление и скорость ветра и плотность расположения соседних зданий. Расход располагаемого давления идет на сопротивление вытяжки и приточных отверстий. В случае неорганизованной инфильтрации воздуха приточные отверстия располагаются в окнах и дверях, а при организованной – в специально выполненных приточных отверстиях.

В ситуациях, когда располагаемое давление не способно обеспечить нормируемый обмен воздушной массой (это касается помещений, располагающихся в верхушке многоэтажных построек, и теплого времени года). Также давление может быть отрицательным, что приводит к эксфильтрации воздуха. Последний случай актуален для помещений, на стены которых часто дует ветер. Тогда тяга опрокидывается, в результате чего работа вытяжных каналов способствует не вытяжке, а притоку. Это может быть связано с:

• недостаточной воздухопроницаемостью оконных конструкций,
• отсутствием герметичности или загрязненностью вытяжных отверстий,
• неправильным учетом сопротивлений в тракте вытяжки,
• неправильными расположением или конструкцией шахтового оголовка,
• дополнительными вытяжными решетками в транзитных каналах.

Нормативное значение обмена воздушными потоками необходимо сравнивать с общей нормой вытяжки из санузла и кухонного помещения (средний показатель равен 110-150 кубическим метрам в час) или с приточной часовой нормой, которая составляет три кубических метра на квадратный метр площади. Если брать во внимание стандартные квартиры, для них актуальна первая норма. Для индивидуально проектируемых квартир лучше ориентироваться на приточную часовую норму.

Обеспечение эффективной работы естественной вентиляционной системы с сохранением теплового и акустического комфорта в помещениях жилого здания высотного типа

Рассмотрим следующий пример. При уличной температуре на уровне 22-24 градусов Цельсия и 40-50-процентной относительной влажности воздушной массы, а также в случае отсутствия загазованности и уличного шума можно открыть все оконные и дверные конструкции, не задумываясь о потребности в вентиляционной системе. Данный случай предполагает нулевую холодильную и тепловую производительность, а также нулевое потребление электричества. Простота данного решения очевидна только в теории. Как показал практический опыт, указанные параметры препятствуют обмену воздушными потоками по причине отсутствия движущей силы. Достаточно вспомнить ночную прохладу при отсутствии ветра – она неспособна проветрить помещение. При этом открытию окон и дверей может препятствовать проживание в шумном или сильно загазованном районе. В первом случае можно обойтись щелевым проветриванием или использованием приточных клапанов (при достаточном располагаемом давлении). Щелевое проветривание, необходимое для холодного времени года, организовывается через специальную фурнитуру, которая располагается в поворотно-откидных створках оконной конструкции. Данный режим предполагает 3-5-миллиметровое открытие верхней части оконной створки. В таком случае невооруженным глазом невозможно заметить открытие окна, но фактически оно приоткрыто и через незначительную щель воздух поступает внутрь помещения. Однако минимальное открытие окна способствует проникновению в помещение не только пыли и аллергенов, но и уменьшенного шума. Кроме того, могут появляться сквозные ветра.

Альтернативным решением является организация естественного притока воздушной массы с улицы через клапаны, местом расположения которых может быть как окно, так и стена. Если клапан располагается на стене, для его монтажа последняя оснащается сквозным каналом, диаметр которого составляет 10-12,5 сантиметра. Автомодельный режим приточного клапана позволяет регулировать естественный приток воздуха. Это устройство имеет аэродинамические характеристики, которые обеспечивают постоянный расход воздушного потока с учетом изменения давления как внутри здания, так и снаружи. Достаточное располагаемое давление способствует притоку уличного воздуха на уровне сорока кубических метров в час. Клапаны могут быть влагозависимыми. Их отличительной характеристикой является увеличение пропускной способности в том случае, если повысилась влажность в помещении. Устройство может состоять из режимного переключателя, способствующего ограничению воздушного притока. Приточными клапанами оборудуют каждое отдельное помещение. При этом квартира должна быть оснащена минимум двумя такими устройствами.  Количество устанавливаемых клапанов и их тип зависит от площади квартиры и этажа ее размещения. Существует расчетная методика определения количества клапанов. Однако независимо от того, организовано в квартире щелевое проветривание или клапанная система, на работу естественной вентиляции влияет располагаемое давление. Чтобы вентиляция работала стабильно, в санузлах и на кухне устанавливается местная принудительная вытяжка.

При недостаточности естественного притока или исключения зависимости от внешних факторов используют проветриватель, который является компактным устройством, обеспечивающим механический приток уличного воздушного потока внутрь помещения.

Схема работы проветривателя

Благодаря установленному в проветривателе вентилятору в помещение будет всегда организована подача уличного воздуха. Манипуляция скоростью вращения вентилятора позволяет регулировать приток в диапазоне 35-120 кубических метров в час. Установка проветривателя аналогична монтажу настенного приточного клапана. Данное устройство работает от электрической сети с напряжением 220 вольт. На отечественном рынке предлагаются разные варианты проветривателей с одним или несколькими сменными фильтрами. Некоторые модели даже оснащаются hepa-фильтром, который обычно используется для очистки воздуха в пылесосах. Кроме того, проветриватель может оборудоваться электрическим подогревателем уличного воздуха и термостатом. Последний способствует автоматическому регулированию производительности нагревателя с учетом уличной температуры. Благодаря термостату подогревателю не страшны отрицательные температуры и образование конденсата. Для управления подогревателем может использоваться как панель управления, так и пульт дистанционного управления. Такое устройство, вне зависимости от климатических условий, способствует обеспечению помещения очищенной воздушной массой с соблюдением комфортных температурных и шумовых показателей. Кроме того, его использование исключает возникновение сквозных ветров.

Использование механической приточно-вытяжной вентиляционной системы

Быть максимально независимым от различных климатических и физических условий позволяет устройство, регулирующее механическую приточно-вытяжную вентиляцию в каждой квартире. Оно оборудовано системой утилизации тепловой энергии вытяжного воздушного потока, которая позволяет подогревать приточный воздушный поток.

Рады поделиться примерами реализации такого устройства в многоэтажном здании. Так, в начале этого века одна из российских компаний впервые разработала проект приточно-вытяжной вентиляционной системы, оснащенной системой утилизации тепловой энергии вытяжного воздушного потока. В качестве целевого строительного объекта было выбрано московское восемнадцатиэтажное здание с 260 квартирами.

Схема вентиляции квартиры с рекуперацией

Имеющую пластинчатый рекуператор компактную малошумную приточно-вытяжную систему установили в подвесной потолок туалета, который находился возле кухни. Чтобы сделать вентиляцию менее энергопотребляемой, воздушный поток в большую часть квартир поступал через застекленную лоджию. Остальные квартиры, в которые невозможно подать воздух через лоджию, получали воздух за счет фасадных воздухозаборных решеток.

Утилизацию тепловой энергии имела почти половина высвобождаемого из помещения воздушного потока. При этом проходящий через санузлы и ванные комнаты воздух не утилизировался. По причине прохождения через устройство рекуперации значительной части приточной воздушной массы к нему подключили дополнительный подогреватель производительностью два киловатта. За поддержание постоянной температуры приточного воздушного потока отвечает автоматическое оборудование. Кроме того, приток и вытяжка регулируется в количественном измерении. Местом скопления высвобождаемого воздуха является общая вытяжная шахта. Эксплуатационный опыт показал, что дополнительный подогрев приточной воздушной массы необходим при температуре уличного воздуха на уровне -5...-8 градусов Цельсия. При этом воздухообмен должен составлять больше 2/3 расчетного значения. Расчетные операции показали, что отделка квартир и их заселение способствовали снижению удельного расчетного годового расхода тепловой энергии на систему отопления и вентиляции почти на сто процентов (с 132 до 70 киловатт в час на квадратный метр). При этом утилизация тепла позволила сократить этот показатель до 44 киловатт в час на квадратный метр. Это здание имеет расчетно-биллинговую схему: электричество, тепловая энергия и водоснабжение оплачиваются исходя из фактического потребления проживающими в квартирах людьми.

Выводы

Каждое из предложенных решений имеет свои особенности. В результате потребитель расставляет собственные приоритеты и выбирает подходящее решение. Так, на выбор могут повлиять следующие факторы: стоимость оборудования и его установки, стоимость обслуживания системы, технические особенности строительного объекта, показатели акустического и теплового комфорта, качество получаемого помещением воздушного потока или показатель эффективности функционирования системы.

Статья подготовлена на основе материалов с сайта www.abok.ru