Качество воздушной среды помещений складывается из таких компонентов, как физические параметры среды — микроклимат и загрязняющие факторы [1].
Микроклимат помещения: Состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха. [2 п.2.4].
Для холодного периода года следует принимать в качестве расчетных оптимальные параметры микроклимата, для теплого периода года допускается принимать допустимые параметры микроклимата. Согласно пункту [3 п.8.5], подачу наружного воздуха в помещения следует предусматривать в объемах не менее указанных в таблице 8.1 [3
]При использовании в рабочих помещениях компьютеров следует учитывать требования СанПиН 2.2.2/2.4.1340–03 [3 п.8.17]
Качество воздуха в помещении зависит от многих факторов: качества наружного воздуха; наличия в помещении источников загрязнений, мощности и расположения этих источников; способа и конструкции системы вентиляции и кондиционирования воздуха, способов управления и надежности эксплуатации этих систем и т. п.
Загрязняющие факторы — комплекс выделений и воздействий вредных для состояния организма человека [1]. Выделения, которые носят негативный характер для здоровья и жизнедеятельности человека поступают в воздушную среду из внешних и внутренних источников.
В свою очередь внешние факторы делятся на антропогенные и природные.
К антропогенным относятся выбросы от технологических установок промышленных предприятий и транспорта [4] Последствием антропогенных загрязнений является увеличенное число заболеваний раком легких.
К природным относится в первую очередь почва. Газ Радон составляет основную проблему облучения населения. Радон из почвы является основной компонентой, которая формирует концентрацию газа в воздухе жилых и административных помещений.
Внутренним источником загрязнения в первую очередь является человек. Так же окружающие его бытовые принадлежности: строительные и отделочные материалы и даже предметы мебели. Сами инженерные системы тоже являются источником загрязнения.
Качество внутренней воздушной среды оказывает колоссальное влияние на работоспособность человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) треть вновь строящихся или реконструируемых зданий содержит загрязненный воздух [5].
Важным фактором будет служить не только количественная величина воздухообмена, а еще и характер протекания воздушных потоков. [6]
Побудителем естественного воздухообмена служит наличие теплового и ветрового напоров.
Тепловой напор создается при разности плотностей наружного и внутреннего воздуха [7]
Температура воздуха является скалярной величиной. Тепловой напор будет возникать при наличии разницы температур независимо от расположения и ориентации здания в пространстве.
Ветровой напор может существенно повлиять на воздухообмен в помещении: на величину расхода воздуха и на траектории воздушных потоков. ветровой напор — величина векторная, и его значение будет зависеть от множества факторов: скорости ветра, его направления, ориентации здания, объемно-планировочного решения [8]. Расчеты показывают, что величина напора, создаваемого ветром, при наиболее вероятных скоростях, и тепловой напор имеют одинаковый порядок [9].
Для соблюдения требований санитарных норм к качеству воздуха помещений необходимо решить комплексную задачу — определить величину необходимого воздухообмена и правильно его организовать при помощи объемно-планировочных и конструктивных решений здания, учитывая годовое изменение климата.
Для поддержания комфортных параметров внутренней воздушной среды необходима вентиляция помещений. Согласно [10] «вентиляцию можно назвать наукой об организации воздухообмена в помещении»
В настоящее время актуален вопрос при выборе принципиальных решений воздухообмена административных зданий. Встает выбор между механической и естественной вентиляцией.
Механической вентиляцией называется вентиляция, с помощью которой воздух попадает в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов механических побудителей.
Вентиляцию с механическим побуждением (далее — механическую вентиляцию) следует предусматривать, если параметры микроклимата и качество воздуха не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением в течение года и для помещений и зон без естественного проветривания. [11]
Механическую вентиляцию следует предусматривать для общественных и административно-бытовых помещений в районах с расчетной температурой наружного воздуха минус 40°С и ниже (параметры Б).
В рассматриваемом нами варианте административное здание находится в городе Санкт-Петербург и согласно таблице 10.1* из СП 131.13330.2012 Строительная климатология мы будем использоваться естественную вентиляцию в административном здании.
Естественная вентиляция — это система вентиляции, не имеющая -принудительной движущей воздух силы. Движение воздуха в естественной системе вентиляции осуществляется за счет естественных сил (перепада давления между воздухозаборной решеткой и верхней точкой шахты).
В помещениях с естественным освещением их световыми проемами в наружных ограждениях с объемом на каждого работающего 20 или 40 м3 (для общественных или производственных помещений соответственно) допускается использовать периодически действующую естественную вентиляцию через фрамуги, форточки. [11 п.7.1.9]
Важным, с точки зрения обеспечения микроклимата помещений, является контроль эффективности системы естественной вентиляции зданий (СанПин 2.1.2.1002–00 и ГОСТ 30494), определяемой в соответствии с положениями ГОСТ 12.3.018–79 «Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний» и СНиП 3.05.01–85 «Внутренние санитарно- технические системы».
Основное достоинство и недостаток систем естественной вентиляции: это простой процесс, который не требуют применения дорогостоящего оборудования, а также расхода электрической энергии. Но, к сожалению несмотря на свою дешевизну, она по-прежнему остается величиной зависимой, от таких факторов как: температуры воздуха, любых изменений как направления, так и скорости ветра. Поэтому с помощью естественной вентиляции вряд ли удастся решить самые сложные задачи в области работы вентиляций в целом.
Естественная вентиляция, призванная решать задачи обеспечения помещений свежим воздухом, составляет лишь часть общей проблемы воздухообмена. Естественная вентиляция рассматривает располагаемый напор, сопротивление в каналах и объемы удаляемого воздуха. В методах расчета естественной вентиляции нет привязки к объемно-планировочным решениям, нет данных о траекториях и скоростях воздушных потоков, о наличии и расположении застойных зон в помещениях, не учитывается статистика воздухообмена в течение года, в связи с изменчивостью климатических факторов.
Выводы по обзору и анализу литературы. Формулирование цели и задач работы:
Обзор и анализ научной литературы позволил установить высокую социальную и экономическую значимость обеспечения чистым воздухом помещений зданий. Загрязненный воздух помещений снижает производительность труда, увеличивает потери времени по нетрудоспособности, что приводит к большим экономическим потерям. Установлены большие расхождения в нормировании воздухообмена.
Кратность воздухообмена в жилых помещениях изменяется от 0,2 до 4.
Рекомендуемая скорость движения воздуха в помещениях изменяется от 0,05 до
0,6 м/с, то есть в 10 раз и т. д. Установлено, что воздух жилых помещений в 4–5 раз более загрязнен, чем атмосферный.
Обзор и анализ работ позволил разделить два понятия: естественная вентиляция и естественный воздухообмен. Естественная вентиляция определяется официально утвержденными нормами, в которых рассматриваются располагаемый напор, сопротивление в вытяжных каналах и объем удаляемого воздуха. При этом многие вопросы, необходимые для организации естественного воздухообмена, остаются вне внимания норм по естественной вентиляции.
Так, например, располагаемый напор определяется только тепловым напором при температуре наружного воздуха +5 °С. Располагаемый напор в другие сезоны, а следовательно и уровень воздухообмена, остаются неопределенными. Нормы не учитывают ветровой напор. Без каких-либо обоснований скорость воздушного потока при входе в вытяжной канал не рассчитывается, а принимается равной 0,5 м/с.Нормы не контролируют перетекание воздуха из жилых комнат в «грязные» помещения (кухни, санузлы) к вытяжным каналам, что часто приводит к обратным перетеканиям воздуха из «грязных» помещений в жилые комнаты при недостаточной тяге. Расчет естественной вентиляции типовой квартиры по методике нормативных документов дает результат не соответствующий санитарно-гигиеническим требованиям.
Естественный воздухообмен в настоящее время не определен нормативными документами. Это более широкое понятие, в котором естественная вентиляция является лишь его частью.
Воздухообмен рассматривает движение воздуха по всей рабочей зоне помещений; траектории и скорости движения воздушных потоков от приемных отверстий до вытяжных; наличие и расположение застойных зон воздуха в зависимости от объемно-планировочных и конструктивных решений квартир. Естественный воздухообмен решает задачу обеспечения свежим воздухом помещений на протяжении полного года, для чего учитывает статистику годового хода побудителей естественного воздухообмена — температуру воздуха и скорость ветра. В целом естественный воздухообмен должен рассматривать жилую квартиру как систему, где учтены объемно-планировочные решения квартиры, конструктивные решения притока и вытяжки и их расположение по объему квартиры, траектории и скорости воздушных потоков, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям. Все это должно поддерживаться по всей квартире в течение календарного года.
В связи с изложенным, целью настоящей работы является: установление закономерностей естественного воздухообмена административных помещений с учетом параметров климата и объемно-планировочных решений и разработка на этой основе рекомендаций по совершенствованию воздухообмена помещений.
Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:
- Исследовать качественные характеристики воздухообмена помещений в зависимости от параметров климата и объемно-планировочных решений и разработать на этой основе метод количественной оценки показателей качества воздухообмена.
- Исследовать влияние дополнительных приточно-вытяжных устройств на качественные характеристики воздухообмена в помещениях.
- Разработать рекомендации по повышению эффективности воздухообмена помещений на стадии проектирования.
Литература:
- Табунщиков, Ю. А. Экологическая безопасность жилища / Ю. А. Табунщиков // АВОК. — 2007. — № 4. — С. 4–7.
- ГОСТ 30494–2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении. — М.: Москва Стандартинформ, 2013. — 15 с.
- СНиП 31–05–2003 Общественные здания административного назначения.- М.: Госстрой России, 2004.
- Дмитриев, М. Т. Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде / М. Т. Дмитриев, Н. И. Казнина, И. А. Пинигина. — М.: Химия, 1989. — 368 с.
- Качество внутреннего воздуха помещений // АВОК. — 2007. — № 6. — С. 28–30.
- Оценка эффективности естественного воздухообмена жилых помещений: дис. … канд. техн. наук/
- Малявина, Е. Г. Расчет воздушного режима многоэтажных зданий с различной температурой воздуха в помещениях / Е. Г. Малявина, С. В. Бирюков // АВОК.-2008.-№ 2.- С.40–44.
- Кинаш, О. В. Воздухообмен в помещениях жилых зданий и его влияние на микроклимат: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.03 / Кинаш Оксана Васильевна. — Макеевка, 2007. — 21 с.
- Куприянов, В. Н. Строительная климатология и физика среды: учебное пособие / В. Н. Куприянов. — Казань: КГАСУ, 2007. — 114 с.
- Сазонов, Э. В. Организация и расчет воздухообмена помещения: монография / Э. В. Сазонов. — Воронеж: ВВАИ, 2000. — 109 с.
- СНиП 41–01–2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование. — М.: Госстрой России, 2003. — 58 с.
