На главную О компании Наши услуги Контакты








Естественный воздухообмен и вентиляционные устройства. Часть 1

Вентиляция и состав воздуха внутри помещения
Нормальный незагрязненный воздух состоит из 21% кислорода, 78% азота, 0,95% аргона и 0,03% углекислого и других газов. Кроме того, в воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара.

Для жизнедеятельности человека прежде всего важны показатели по кислороду и углекислому газу. Количество углекислого газа СО2 в наружном воздухе составляет для городской среды 0,4-0,5 л/м3 или 0,07-0,1%. Допустимая концентрация СО2 в помещении составляет 1 л/м3. Человек в результате жизнедеятельности выделяет от 25 до 45 л/час углекислого газа. Таким образом, для снижения содержания СО2 в помещении, где находятся люди, до уровня допустимого, необходимо обеспечить приток свежего воздуха порядка 25-30 л/час на одного человека.

Требования нормативных документов сводятся к обеспечению кратности воздухообмена внутри помещения, или, иными словами, к необходимому количеству воздуха, удаляемого из помещения за единицу времени. Так, согласно СНиП 31-01-03, кратность естественного воздухообмена для жилых комнат, в режиме обслуживания, должна составлять не менее 3 м3/час на 1 м2 площади комнаты и не менее 60 м3/час на все помещение для кухни.

Таким образом, при проектировании вентиляционных устройств в окнах необходимо исходить из того, что приток воздуха должен быть постоянным, независящим от времени года, погодных условий, аэродинамики здания и др. Иными словами, необходима определенная система приточных и вытяжных устройств, круглогодично поддерживающая содержание СО2 в воздухе помещений в пределах нормы.

Вентиляция и влажность воздуха внутри помещения
С точки зрения строительного проектирования, большинство помещений жилых и общественных зданий относятся к разряду помещений с незначительными выделениями влаги - до 2 г/(м2•ч) при температуре 15-20 °С. Для сравнения эта величина при той же температуре в помещениях бань и производственных помещениях с мокрыми процессами превышает 50 г/(м2•ч).

Вместе с тем, даже в пределах одной квартиры существуют хозяйственные помещения (такие как кухня и ванная комната), влаговыделение в которых значительно выше по сравнению с жилой зоной.

Интенсивность влаговыделений определяет содержание водяного пара в воздухе помещения при постоянно поддерживаемой в нем внутренней температуре - относительную влажность ?в. В соответствии с российскими строительными нормами, комфортной относительной влажностью внутреннего воздуха считается величина ?в = 55%. В реальных условиях в зимнее время в Москве эта величина колеблется в пределах ?в = 35-45%.

Вместе с тем, избыточная относительная влажность, особенно во вновь построенных зданиях - с большим содержанием технологической влаги в конструкциях, - может сказаться самым серьезным образом как на самочувствии людей, так и на состоянии помещений. А при установки герметичных окон нередки случаи выпадения обильного конденсата на стеклопакетах и монтажных швах, а также появления плесени на оконных откосах.

Такие явления говорят о необходимости удаления из помещения избыточной парообразной влаги, иными словами - обеспечения необходимого естественного влагообмена через оконные конструкции наряду с притоком свежего воздуха.

Основной сложностью при этом является необходимость учета различных исходных условий для зимнего и летнего периода. В зимнее время при температуре наружного воздуха, равной - 20°С, его абсолютная влажность может составлять 0,5 г/м3 (при относительной влажности, близкой к 100%). В то же время внутренний воздух при температуре + 20°С и относительной влажности 50% содержит 8,7 г/м3, что в 17 раз больше, чем в наружном воздухе.

При такой большой разнице парциальных давлений к интенсивному влагообмену приводит даже очень незначительная разгерметизация окон. При этом в летнее время при приблизительно равной температуре воздуха внутри помещения и снаружи, условия влагообмена будут принципиально иными.

Вентиляция и температура воздуха внутри помещения
Критерий температуры внутреннего воздуха наиболее интересен с точки зрения замены окон в отдельных помещениях (или квартирах) существующих зданий.
Вплоть до последнего времени необходимость подогрева холодного воздуха, инфильтрующегося через окна, имеющие неплотности и щели в притворах, была заложена в российских нормах на проектирование систем отопления. При инфильтрации холодного воздуха в зимний период температура вблизи таких окон понижалась на несколько градусов по сравнению с температурой внутреннего воздуха помещения. По данным расчетов и наблюдений, в период резкого похолодания на теплопотери через окна приходилось до 80% от общих теплопотерь помещения. Соответственно мощность системы отопления рассчитывалась, исходя из условия необходимых затрат тепла в помещении при наличии воздухопроницаемых окон.

При замене старых окон на герметичные происходит резкое снижение теплопотерь через окна за счет двух факторов, а именно:
- фактического сведения к нулю теплопотерь за счет инфильтрации;
- увеличения почти вдвое термического сопротивления окон.

Вентиляции воздуха внутри помещения
Основным средством для поддержания необходимых гигиенических условий в помещениях жилых и административных зданий является естественный воздухообмен. В настоящее время в российском жилищном строительстве принимается следующая схема вентиляции квартир. Вытяжка осуществляется естественным путем непосредственно из зоны его наибольшего загрязнения, т. е. из кухонь и санитарных помещений через вентиляционные каналы. Его замещение происходит за счет наружного воздуха, поступающего через негерметичности наружных ограждений (главным образом через окна) и посредством проветривания всех помещений квартиры.

Квартира рассматривается как единый объем, в котором воздух перетекает из одного помещения в другое через межкомнатные двери, имеющие подрезку внизу, или находящиеся в открытом положении. При этом характер воздухообмена в квартире в значительной мере определяется воздушным режимом всего здания в целом.
Естественный перенос воздуха в здании осуществляется под действием разности давлений внутреннего и наружного воздуха, возникающей вследствие перепада температур или под действием ветра.

Под влиянием внешних воздействий в здании создается распределение давлений, зависящее от геометрической формы здания и его аэродинамической характеристики, высоты помещений и разницы температур внутри и снаружи, степени изоляции отдельных этажей или групп помещений друг от друга, а также защищенности здания от воздействия ветра.

В холодный период года, при безветрии, в нижней зоне здания или помещения через любые неплотности и отверстия в ограждающих конструкциях происходит приток холодного наружного воздуха внутрь помещений (инфильтрация), а в верхней зоне, где создается избыточное давление по сравнению с атмосферным - удаление теплого воздуха наружу (эксфильтрация).

Эти явления, вызывающие естественный воздухообмен в помещении или в здании, в особенности заметны при сильных морозах, когда разность температур наружного и внутреннего воздуха отапливаемых помещений наиболее велика.

За счет действия ветра на наветренной стороне здания создается подпор, а избыточное статическое давление возникает на наружных поверхностях ограждений. На заветренной стороне образуется разрежение, и статическое давление оказывается пониженным. Таким образом, с наветренной стороны действие ветра усиливает инфильтрацию, а с заветренной - уменьшает ее.

Таким образом, в многоэтажных зданиях в условиях относительного безветрия можно выделить зоны характерных (преобладающих во времени) давлений: положительных (превышающих атмосферное), отрицательных (меньших атмосферного) и неустойчивых (изменяющих свой знак).

В зоне положительных давлений, располагающейся в самой верхней части здания, преобладает удаление воздуха через отверстия и неплотности в ограждающих конструкциях; в зоне отрицательных давлений, занимающих всю нижнюю и среднюю по высоте часть здания, характерна инфильтрация холодного воздуха. Зона неустойчивых давлений близка к нейтральной поверхности.

Такое распределение давлений характерно практически для всех многоэтажных зданий вследствие недостаточной изоляции квартир от лестничных клеток. Таким образом, в многоэтажных зданиях отдельные помещения и квартиры, расположенные на разных этажах, изначально находятся в неодинаковых условиях естественного воздухообмена, возникающими за счет аэродинамики здания. Ситуация может быть дополнительно осложнена такими факторами, как наличие балконов и лоджий, а также сплошной воздухонепроницаемой перегородки внутри здания. Кроме того, разница в характере воздухообмена существует между зданиями, имеющими теплый чердак или совмещенную кровлю, и зданиями с холодным чердаком.