Влияние работы систем естественной вентиляции на микроклимат помещений в жилых зданиях



Когда-то давно инженеры подумали и приняли очень разумное решение — убрать приточный вентилятор для того, чтобы «вытяжка» работала и «притоком», создавая разрежённость и засасывая воздух в помещение. Теперь приток воздуха в помещения жилых зданий чаще всего осуществляется через обычное приточное отверстие, хотя порой и снабжаемое клапанами или регуляторами, но без применения механического побуждения движения воздуха.

Согласно СП [1] в многоквартирных жилых домах может быть организована естественная приточно-вытяжная вентиляция с забором воздуха через приточные отверстия (приточные и стеновые клапаны, форточки) и удалением через вытяжные вентиляционные индивидуальные каналы. В подавляющем числе вновь строящихся многоквартирных жилых домах придерживаются именно этой традиционной схемы вентиляции, имеющей наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты. В тоже время, современная нормативная база в области расчетных параметров микроклимата помещений жилых зданий регламентирует поддержание постоянных значений воздухообмена в течение всего периода эксплуатации.

В существующих многоэтажных жилых домах предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция с естественным побуждением движения воздуха. Отработанный воздух удаляется из мест его наибольшего загрязнения (из кухонь и санитарных узлов), а приточный воздух поступает неорганизованным путем, т. е. через неплотности в наружных ограждениях.

В данной статье авторами проводится анализ работы систем естественной вентиляции в жилом многоэтажном здании в зимний период времени.

На Рис.1 представлен объект исследования — многоквартирный жилой дом в городе Тюмени. [2]

Рис. 1. Объект исследования

Объект исследования: 20-ти этажный дом, расположенный по адресу: г.Тюмень, ул. Широтная, 193.

Здание с теплым чердаком, вентиляционные каналы на кухне и в ванной комнате — пристроенные, обшиты гипсокартоном. Врезки систем естественной вентиляции выполнены на каждом этаже. Окна в здании — пластиковые со встроенным фильтром для подачи воздуха. Выход вентиляционных каналов на кровлю здания выполнен в утепленные вентиляционные шахты.

Замеры параметров работы систем естественной вентиляции были проведены в феврале 2015 г. при температуре наружного воздуха минус 90С.

Замеры скорости движения воздуха, относительной влажности, температуры воздуха, абсолютной влажности, проводились в ванных комнатах в квартирах на 13, 15, 19 этажах и в вытяжной вентиляционной шахте на кровле здания.

При определении наличия перемещения воздушных потоков в системе вентиляционного короба использовался прибор TESTO 480 (Рис. 2).

Рис. 2. Многофункциональный измерительный прибор TESTO 480

Замеры параметров проводились в 9 точках сечения канала. Размеры сечения вентиляционного канала — 100х100 мм (Рис. 3).

Рис. 3. Точки замеров в сечении вентиляционного канала

Таблица 1

Замеры вквартире на 13 этаже

№точки замеров	Скорость движения воздуха, м/с	Относительная влажность,%	Температура воздуха, °С
1	0,22	16,4	29,3
2	0,50	17,0	29,3
3	0,08	17,0	28,0
4	0,15	16,7	29,4
5	0,70	16,9	29,5
6	1,28	17,0	29,6
7	1,40	17,2	29,7
8	0,50	16,3	29,7
9	1,20	16,4	29,7

Таблица 2

Замеры вквартире на 15 этаже

№точки замеров	Скорость движения воздуха, м/с	Относительная влажность,%	Температура воздуха, °С
1	0,25	27,0	22,8
2	0,50	25,1	23,6
3	0,16	24,1	24,4
4	1,45	22,7	25,5
5	1,70	22,6	25,6
6	1,98	22,7	25,5
7	1,80	23,4	25,7
8	1,50	22,5	25,9
9	1,30	22,7	26,4

Таблица 3

Замеры вквартире на 19 этаже

№точки замеров	Скорость движения воздуха, м/с	Относительная влажность, %	Температура воздуха, °С
1	0,37	30,0	26,5
2	0,33	32,2	26,9
3	0,40	28,9	27,1
4	0,10	29,4	27,5
5	0,14	29,2	27,6
6	0,29	33,9	27,8
7	0,30	33,0	27,9
8	0,20	32,4	28,1
9	0,30	30,3	28,2

Таблица 4

Замеры на кровле здания, ввытяжной вентиляционной шахте

№точки замеров	Скорость движения воздуха, м/с	Относительная влажность, %	Температура воздуха, °С
1	1,40	24,9	23,8
2	1,50	22,6	24,7
3	1,50	22,7	24,1
4	0,95	22,3	24,1
5	1,21	21,0	23,3
6	1,18	20,3	21,8
7	0,87	25,1	19,7
8	1,05	29,5	20,0
9	1,38	25,6	22,5

Полученные результаты были сопоставлены с действующими нормативными документами в области строительства многоэтажных зданий [3].

Во многих квартирах жители по собственной инициативе над плитами устанавливают вытяжную установку, в комплекс которой входит: зонт, фильтр и вентилятор. Подача вентилятора может быть различна: в среднем от 150 до 250 м3/ч. Вытяжной зонт воздуховодом соединяется с раздельным вытяжным каналом или с вертикальным каналом-спутником. Вытяжная естественная канальная вентиляция состоит из вертикальных каналов с отверстиями для входа воздуха, закрытыми жалюзийными решетками. Загрязненный воздух из помещения проходит через жалюзийную решетку в канал, поднимается вверх и выходит в атмосферу. Вытяжные каналы могут выполняться из кирпича или в виде специальных блоков или панелей из бетона или железобетона. В жилых зданиях с числом этажей не более пяти устраивают раздельные вентиляционные каналы для каждого этажа.

Выпуск воздуха в атмосферу при холодном чердаке осуществляется через вытяжные шахты; завершающие каждый вентиляционный канал и проходящие транзитом через чердачное помещение.

При наличии теплого чердака воздух из вентиляционных каналов всех квартир одной секции поступает в объем чердака, из которого выходит в атмосферу через общую вытяжную шахту. Обычно предусматривается одна шахта на секцию дома.

При включении вентилятора, расположенного, например, на первом этаже, загрязненный воздух из-под зонта отсасывается и нагнетается в воздуховод, затем попадает в раздельный вентиляционный канал и выходит в атмосферу.

Аналогичным образом загрязненный воздух удаляется и из других помещений. Учитывая, что удаление воздуха из каждого помещения осуществляется по раздельным каналам, то удаляемый воздух не попадает в помещения других этажей. Удаление воздуха из кухонь, расположенных на втором и третьем этажах, осуществляется вытяжной общеобменной вентиляцией через жалюзийные решетки по раздельным вытяжным каналам.

Принцип работы вытяжной установки в жилом доме высотой, например, в девять этажей следующий. При включении вентилятора загрязненный воздух из-под зонта отсасывается вентилятором и нагнетается по воздуховоду в вертикальный канал-спутник, из которого попадает в сборный вытяжной канал. При таком конструктивном выполнении вытяжной системы естественной вентиляции загрязненный воздух из сборного канала по каналам-спутникам других этажей поступает в кухни квартир, расположенных на 2–9 этажах, и частично в теплый чердак.

В этом случае работа вытяжной вентиляции с естественным побуждением нарушается, вместо удаления воздуха через жалюзийные решетки, последние начинают работать на приток, т. е. загрязненный воздух из кухни, расположенной на первом этаже, подается в кухни соседних этажей.

При такой работе система вентиляции не обеспечивает заданные параметры воздуха в квартирах. Поэтому установка вытяжных установок в жилых зданиях, в которых вытяжная канальная вентиляция выполнена с каналами-спутниками, не рекомендуется.

Немаловажным является тот факт, что вентиляторы не рассчитаны на постоянную работу, а в период их бездействия они ухудшают удаление воздуха из-за большого аэродинамического сопротивления.

Также на работу системы естественной вентиляции оказывают влияние как параметры, заложенные при проектировании или строительстве, гак и установившиеся в процессе эксплуатации:

1. Разгерметизация, неплотности канала. Данная проблема может быть вызвана как изначально смонтированной неплотно системой, так и разрушением стенки канала под действием внешних сил. Часто причинами нарушения герметичности системы являются: отсутствие дверей, ограничивающих помещение, разгерметизация здания и вентиляционной камеры. Даже открытая форточка или окно порой могут оказать негативное влияние на работу системы естественной вентиляции.
2. Сужения канала. Сужения канала образуются из-за ошибок проектирования и при производстве строительно-монтажных работ. При этом уменьшается пропускная способность канала, падает его производительность и образуется местное сопротивление, ухудшающее тягу. Проблему создают также установка колен с малым радиусом поворота, резкие развороты и перемена сечений. Указанные проблемы устраняются удалением деталей, сужающих сечение канала, или заменой данного участка.
3. Завалы и засорённости каналов. Завалы и засорённости возникают как при строительстве, так и в ходе эксплуатации здания или сооружения. Так же, как и сужения, они затрудняют тягу, а иногда даже полностью перекрывают канал. Проблема устраняется путём удаления завалов и проведением очистки.
4. Неправильное расположение трубы. Неверное расположение трубы относительно конька, парапета и других выступающих частей здания может являться фактором, исключающим тягу и приводящим к образованию обратной тяги. Устраняется увеличением высоты канала.
5. Отсутствие теплоизоляции. Как уже указывалось выше, переохлаждение удаляемых газов в совокупности с низкими температурами приводит к выпадению конденсата, его замерзанию с образованием обратных потоков охлаждающегося воздуха и обмерзанию канала при снижении температуры ниже нуля. Устраняется эта проблема изготовлением, восстановлением или увеличением теплоизоляционного слоя.
6. Отсутствие или недостаточный приток воздуха. В отсутствие притока невозможны воздухообмен и вентиляция помещений. Проблема устраняется установкой приточных клапанов, решёток или устройством каналов.
7. Неорганизованные воздушные потоки в помещении.Они создают сквозняки и влияют на вытяжку, как пересиливая подъёмную силу тяги, так и забирая приточный воздух. Данная проблема устанавливается обследованием и устраняется установкой дверей, перегородок, клапанов, а также дополнительных притоков и преград.
8. Другие источники потребления воздуха. Дополнительные источники создают пониженное давление, отбирая воздух. К ним относятся компрессоры, вентиляторы, двигатели и прочее. Проблема устраняется восстановлением обособленности данного помещения, устройством дополнительного притока в помещение с потребителем или в вентилируемое помещение.
9. Высокие здания и деревья. Эти серьезные помехи образуют зону ветровой тени и ветрового подпора, тем самым затрудняя свободный выход воздуха из устья труб. Проблема исправляется наращиванием высоты трубы и/или устранением преград. Кроме того, на вентиляции возможна установка инжекционных дефлекторов и ветроотбойных щитов.

В заключении хочется отметить, что грамотно организованный воздухообмен является основным способом обеспечения чистоты воздуха в квартирах жилых домов. От качества и надежности работы систем вентиляции зависит комфортность проживания, сохранность и долговечность конструкций. Во вновь проектируемых жилых домах организацию воздухообмена следует выполнять согласно рекомендациям [4].

Литература:

1. СП 54.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 31–01–2003 Здания жилые многоквартирные. — М., Минрегион России, 2011.

2. Вяткина Ю. С., Вяткина С. Д., Жилина Т. С. Исследование работы систем естественной вентиляции в жилом здании. Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы архитектуры, строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири». — Тюмень: РИО ТюмГАСУ, 2015.

3. СТО НОСТРОЙ 34–2012 Устройство систем теплоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования и холодоснабжения, 2011.

4. Рекомендации АВОК 5.2–2012. Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах жилых зданий. www.abok.ru