1904

раждений позволяет уменьшить энергозатраты на вентиляцию здания при-

мерно на 20...40 %.

12. Повышают теплозащитные качества конструкций светопроемов. Потери тепла через остекление достигают 30...50 % общих теплопотерь через наружное ограждение. На величину термического сопротивления светопрозрачного ограждения влияет количество слоев остекления, применение специальных видов стекол, светоотражающих пленок, материал элементов переплета. Использование светоотражающих пленок в межстекольном пространстве позволяет увеличить термическое сопротивление светопроема примерно в 1,5 раза, а для окна с двойным остеклением – в 1,2...1,45 раза, если один слой обычного стекла заменить специальным (теплопоглощающим, теплоотражающим).

131

7. ПОВЫШЕНИЕ ЗАЩИТНОЙ ФУНКЦИИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ БЛАГОПРИЯТНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУХА ПОМЕЩЕНИЙ

Здание с ограждающими конструкциями одна из форм видоизменения среды в соответствии с потребностями человеческого организма.

Рационально спроектированные и качественно выполненные ограждающие конструкции должны способствовать обеспечению комфортного микроклимата в помещениях, быть безвредными для здоровья человека, служить ему защитой от вредных воздействий и выбросов.

В последние годы все более значимыми становятся новые факторы воздействия на состояние внутренней воздушной среды: естественный фон радиоактивного излучения, искусственные электромагнитные поля, выделения токсических химических веществ из конструкционно-отделочных и теплоизоляционных материалов, лакокрасочных покрытий, мебели и т.д. [78]. При воздействии этих факторов и плохой работе системы вентиляции здание следует рассматривать как «больное» здание (Sick house).

Разработка оптимального варианта наружной оболочки «здорового» и в то же время энергоэффективного здания представляет собой сложную инженерную задачу, что объясняется не только многообразием факторов влияния на наружное ограждение и в целом на единую энергетическую и экологическую систему (ЕЭЭС) здания (табл. 7.1), но и противоречивостью многих из них. Так, например, повышенный режим работы вентиляционной системы часто необходим для улучшения экологического состояния и микроклимата помещения, но вместе с тем такой режим вызывает дополнительные потери энергии в виде тепла уходящего воздуха. И наоборот, попытки сберечь тепло путем полного или частичного прикрытия вентиляционных отверстий (приточных или вытяжных) приводят к ухудшению экологического состояния воздуха помещений.

Наружные ограждения, предназначенные для пассивного использования солнечной энергии, служат источником дополнительного обогрева помещений, но, являясь своеобразными аккумуляторами тепла, они в летнее время могут стать причиной ухудшения температурного режима помещений.

Эффективный способ учета различных факторов воздействия на наружное ограждение, энергобаланс и экологию воздушной среды здания поиск и разработка для каждого конкретного случая оптимальных конструктивных решений, что часто удается на основе проведения критериального анализа факторов влияния.

132

7.1. Новый подход к улучшению работы системы естественной вентиляции и экологии воздушной среды многоэтажных жилых домов

7.1.1. Состояние проблемы проектирования системы естественной вентиляции многоэтажных жилых зданий

Применение в массовом строительстве жилых зданий светопрозрачных конструкций с высокой герметичностью оконных притворов обусловило ухудшение качества воздуха в помещениях, повышение его относительной влажности, образование плесени на отдельных конструкциях, повреждение отделки помещений.

Таблица 7 . 1 Мультиграфы взаимодействия некоторых факторов влияния

на ЕЭЭС здания

Эти проблемы характерны не только для нашей страны. Появился даже специальный термин, характеризующий состояние параметров внутренней

133

среды подобных зданий, – «синдром больных зданий». В большинстве европейских стран повышение герметичности оконных блоков и, соответственно, снижение воздухообмена помещений компенсировалось мероприятиями для притока воздуха (клапаны, системы приточно-вытяжной механической вентиляции).

Внашей стране также начали проводить исследования и разрабатывать нормативы по учету взаимосвязи герметичных светопрозрачных конструкций с микроклиматом помещений и работой систем вентиляции [73–77].

Ниже, в подразд. 7.1.1 дан краткий обзор материалов по этой проблеме, вошедший в публикации Ливчака В.И., Китайцевой Е.Х., Малявиной Е.Г., Шонина Н.А., Фангер П.О.

Впоследние годы к вышеперечисленным проблемам добавилась еще одна – нарушение работы систем естественной вентиляции, проявляющееся в изменении направления движения воздуха в вытяжных вентиляционных каналах (так называемое опрокидывание каналов) с поступлением в отапливаемые помещения наружного холодного воздуха. Последствия: понижение температуры стенок каналов, образование конденсата, изморози, наледи, перетекание воздуха через вытяжные каналы между отдельными квартирами, опрокидывание тяги в вытяжных шахтах. Это вызывает вполне закономерные претензии к строителям со стороны потребителей.

Опыт Запада по последствиям герметизации квартир показывает, что в сложившихся условиях понятие «периодическое проветривание» необходимо заменить на понятие «постоянная вентиляция». Европейцы убедились в этом гораздо раньше, когда там после массового капремонта стены начали покрываться плесенью, в результате люди стали чаще болеть. Более чем тридцатилетний опыт использования на западе современных «умных» клапанов и других систем вентиляции, которые у нас только начинают появляться, позволяет сделать вывод о том, что проблемы, связанные с избыточной герметизацией и ухудшением здоровья, можно решить.

При этом используют специальные мероприятия по обеспечению притока наружного воздуха, наиболее простые и экономичные из которых следующие:

1.Жильцы самостоятельно каждый час будут проветривать квартиру.

2.Применение стеновых или оконных клапанов, обеспечивающих постоянный приток свежего воздуха.

3.Внедрение механической вытяжной системы вентиляции. Традиционный подход, заключающийся в периодическом проветрива-

нии помещений или открытии створки окна на микропроветривание, представляется малоэффективным, поскольку приводит к нарушению температурного режима помещения, ухудшению звукоизоляции помещений, что особенно актуально для квартир, выходящих на транспортные магистрали. Подобный режим проветривания неизбежно приводит к периодическим колебаниям температуры и, как следствие, к простудным заболеваниям.

134

Определенные издержки реализации проектных решений имеют место на строительной площадке, в то же время допускаются упущения или ошибки на стадии разработки проекта – при выборе принципиальной схемы системы вентиляции, проведении аэродинамического расчета и обосновании конструктивных параметров системы. Одна из основных причин – отсутствие организованного притока воздуха. Но налицо и явные ошибки, обусловленные прежде всего издержками применяемых методик аэродинамического расчета вентиляционных систем. Надо отметить, что большинство из перечисленных проблем не являются принципиально новыми. О тех или иных аспектах нарушения проектных режимов работы систем естественной вентиляции, необходимости повышения их надежности писали, начиная с 1960-х годов. Однако эти упущения назвать в полной мере ошибками сложно, поскольку до последнего времени отсутствовали нормативные и методические документы, прописывающие процедуры подобных расчетов применительно к системам естественной вентиляции с учетом характеристик современных ограждающих конструкций.

Так, в СНиП 31-01–2003 «Здания жилые многоквартирные» декларируется: «В жилых помещениях и кухне приток воздуха обеспечивается через регулируемые оконные створки, фрамуги, форточки, клапаны или другие устройства, в том числе автономные стеновые воздушные клапаны с регулируемым открыванием …». То есть формально СНиП 31-01-2003 допускает проветривание за счет периодически открывающихся форточек или створок оконных блоков.

Но этот же СНиП излагает и требования к воздухообмену помещений – в нерабочем режиме кратность воздухообмена должна быть не менее n = 0,2 для жилых комнат и не менее n = 0,5 для кухни и санузлов. Например, в типовой трехкомнатной квартире – не менее 40 м3/ч. При закрытых створках оконные блоки из ПВХ-профилей не обеспечивают и 20 % требуемого притока воздуха.

Механической может быть система не только приточной, но и вытяжной вентиляции. В Скандинавских странах применение таких систем в жилых зданиях является обязательным. Однако французские и немецкие специалисты, работающие в области отопления и вентиляции, отрицательно относятся к применению в жилищном строительстве механической приточной вентиляции из-за дороговизны этого решения.

ВГермании не придерживаются необходимости принудительной приточной вентиляции в жилых зданиях.

Вевропейских странах, как правило, применяется механическая вытяжная вентиляция с единым на секцию постоянно работающим центробежным вентилятором, и неорганизованный, под естественным давлением, приток воздуха идет через специальные отверстия в оконной коробке или стене, оборудованные закрывающимися клапанами.

135

Вжилых домах «элитного» класса для достижения требуемого воздухообмена в квартирах проектируется приточно-вытяжная механическая

вентиляция. При этом применение механической вентиляции незначительно повышаетсебестоимостьквартир– порасчетам, примерно5 долл. США/м2.

На работу системы естественной вентиляции в жилых зданиях большое влияние оказывают мощность системы отопления, архитектурно-планиро- вочные и конструктивные решения этих зданий, теплотехнические показатели наружных ограждений, особенности эксплуатации квартир жильцами.

Сучетом этого организация и рациональное поддержание воздушнотеплового режима в жилых зданиях является комплексной задачей. Однако действующая система нормативных документов, специализированная по отдельным разделам проектирования, не учитывает этой комплексности. Это приводит к сбоям в работе системы естественной вентиляции, нарушениям санитарно-гигиенических условий эксплуатации зданий – появлению сырости и плесени на поверхности окон и оконных откосов, росту хронических заболеваний, таких, например, как астма и т.п.

Вжилых зданиях чистота воздуха зависит от работы системы естественной вентиляции. Свежий воздух поступает через форточки, из щелей в окнах и дверях и удаляется через вытяжные каналы в санузлах и кухне. Преимущества данного решения вентиляции квартир: экономичность и простота в эксплуатации. Недостатки: качество вентиляции квартиры зависит от проектировщиков и строителей (вытяжные каналы могут быть неправильно смонтированы, установка в вентиляционных каналах вытяжных вентиляторов в целом ухудшает вытяжку воздуха). Но самая большая ошибка происходит из-за того, что при использовании высокогерметичных пластиковых окон в зданиях традиционная система вентиляции работает плохо.

С одной стороны, это является положительным качеством, поскольку окна практически не продуваются при сильном ветре, и в холодный период года не происходит чрезмерных теплопотерь. Но, с другой стороны, высокая герметичность ограждающих конструкций приводит к уменьшению естественного воздухообмена помещений и, как следствие, к повышению содержания вредных веществ в воздухе и увеличению относительной влажности воздуха со всеми вытекающими последствиями.

Путь решения этой проблемы – обеспечение регулируемого притока воздуха за счет установки либо специальных приточных вентиляционных устройств, либо механических систем. Устройство механических систем приточной вентиляции в многоэтажных зданиях мероприятие дорогостоящее; гораздо дешевле устанавливать приточные вентиляционные клапаны. Последние применяют все чаще при проектировании систем вентиляции

136

жилых и общественных зданий, но к сожалению, как правило, без какоголибо расчета.

При установке каких-либо клапанов, фурнитуры с микропроветриванием или микровентиляцией требуемый воздухообмен может быть не обеспечен. Без взаимной увязки сопротивлений приточных и вытяжных систем вентиляционные каналы могут быть опрокинуты и при наличии приточных устройств. Нейтральная зона — условная плоскость, в которой перепад давлений между внутренним и наружным воздухом равен нулю. При наличии отверстий в ограждающих конструкциях (например, открытых окон) нейтральная зона располагается между приточными и вытяжными отверстиями. Конкретное местоположение нейтральной зоны зависит от соотношения площадей приточных и вытяжных отверстий. При отсутствии приточных устройств или их достаточно большом сопротивлении нейтральная зона поднимается вверх. И чем больше сопротивление приточных клапанов, тем нейтральная зона поднимается выше. При этом, если оголовки каналов расположены на различной высоте, то при определенных условиях один из них может начать работать на приток.

Таким образом, для нормальной работы системы вентиляции необходима взаимная увязка сопротивлений приточных устройств с располагаемыми давлениями и сопротивлением вытяжных каналов. Кроме того, сопротивления каналов в пределах квартиры должны быть увязаны между собой. Подбор количества приточных устройств – стеновых или оконных вентиляционных клапанов с учетом их типоразмеров – предлагают производить по разности давлений между располагаемым давлением и потерями давления в вытяжных каналах.

Расчет и подбор сечений каналов для многоэтажного здания является сложной задачей, решение которой в настоящее время трудно осуществимо без применения ЭВМ.

При проектировании системы естественной вентиляции важно учесть, что:

во-первых, при эксплуатации здания в отдельных квартирах или большинстве квартир клапаны могут быть закрыты и, соответственно, система вентиляции может оказаться в неустойчивом состоянии;

во-вторых, как правило, возникает слишком большая разница в аэродинамическом сопротивлении приточных клапанов и вытяжных каналов.

Всовременной квартире, оборудованной приточными оконными или стеновыми клапанами, основные потери давления приходятся на приток (приточные клапаны и окна). Поэтому для успешной работы системы вентиляции необходима тщательная увязка вытяжных каналов как с приточными вентиляционными устройствами, так и между собой (подбор харак-

137

тановлена на таком транзитном канале. В этом случае поток воздуха, поднимаясь по каналу и пролетая мимо вентрешетки, либо будет давать обратную тягу, либо будет сильно препятствовать удалению воздуха из квартиры. После установки заглушки она будет отсекать нижний поток воздуха и направлять его в сборный канал через предусмотренное окошко. Тем самым вентиляция в квартире начинается как бы с нуля (не испытывает никаких препятствий и не блокируется другими воздушными потоками, т.е. становится такой, как и предусмотрено нормами).

Даже последующее наращивание высоты оголовок вентшахт, выполненное застройщиком зданий, не позволило предотвратить возникновение обратной тяги (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Оголовки вентшахт на ул. Онежской, 21а

Помимо вышеприведенных результатов обследований было также установлено следующее.

1.Входные двери в лестничные клетки зданий, а также двери тамбуров не уплотнены в притворах, что может создавать условия для перетекания загрязненного воздуха из лестничной клетки и шахт лифтов в квартиры и способствовать формированию обратной тяги в вентиляционных каналах при закрытых окнах в помещениях квартир.

2.В исследованных квартирах окна выполнены в ПВХ-переплётах со стеклопакетами, которые обладают большой герметичностью при отсутствии приточных устройств и исключают инфильтрацию наружного воздуха, что также способствует формированию обратной тяги в вентиляционных каналах квартир.

3.Зимой при закрытых окнах помещений квартир тяга в вентиляционных каналах отсутствует и тёплый воздух из помещений не попадает в вентиляционные каналы, а более тяжёлый наружный воздух опускается по вентиляционным каналам и через входы в вентканалы (решётки) попадает

вквартиры. Этот процесс может усиливаться действием ветра. В результате этого проникновения холодного наружного воздуха стенки вентиляци-

140