Воздушный режим современных зданий, определяющий процесс обмена воздухом помещений друг с другом, помещений с наружным воздухом, формируется под воздействием многих факторов. Эффективность любой системы вентиляции зависит от правильного расчета необходимого количества подаваемого и удаляемого воздуха, а также от правильного выбора и расположения устройств подачи и удаления воздуха.
Любое многоэтажное здание — это сложная аэродинамическая сеть, воздушные потоки в которой движутся по внутренним аэродинамическим трактам, определяемым следующими факторами: объемно-планировочным решением здания; воздухопроницаемостью элементов тракта; температурами наружного и внутреннего воздуха; направлением и скоростью ветра. Для каждого конкретного здания архитектор должен учитывать влияние воздушного режима при решении вопроса о необходимой и достаточной плотности окон и перекрытий, различных дверей: входных в квартиры, входных в здание, в лестнично-лифтовые холлы, в незадымляемые лестничные клетки и т.д.
Специалист по отоплению и вентиляции должен оценить потребную дополнительную мощность системы отопления для возмещения потребности в теплоте на нагревание инфильтрационного воздуха и принять решение по виду и конфигурации системы вентиляции. В каких случаях можно обойтись естественной вентиляцией, когда обязательна механическая вытяжка, при каких условиях требуется механический приток, можно ли многоэтажное здание обслуживать вытяжной системой с одним стволом по всей высоте или лучше его разбить по высоте на два, может ли система с вентилятором на стволе в наиболее холодный период работать на естественной тяге, какой режим считать расчетным для выбора мощности вентилятора?
Эти и масса других проблем встают перед специалистами в связи с воздушным режимом жилого здания. В подавляющем большинстве случаев жилые здания оснащаются вытяжными системами вентиляции с естественным, реже с механическим побуждением. Основная задача систем вентиляции — поддержание в помещении заданных параметров воздушной среды и чистоты воздуха. Системы вентиляции — это совокупность технических устройств и элементов транспортирования (подачи, вытяжки) и обработки воздуха.
Видов вентиляции и признаков классификации систем вентиляции существует великое множество, но в любом случае имеются следующие общие признаки. Чаще всего имеется в виду вентиляция с механическим побуждением, то есть система оборудования и приборов, которая способна перемещать воздух на значительные расстояния и обрабатывать его. Как правило, речь идет об очистке, увлажнении и подогреве воздуха. Основная задача системы вентиляции — обеспечение необходимой кратности воздухообмена, создание воздушных потоков и обработка воздуха — задачи дополнительные.
При всем многообразии систем вентиляции число видов приборов и устройств, которые они содержат, невелико: притоком воздуха занимаются приточные установки, вытяжкой — отдельные вытяжные вентиляторы, раздача воздуха осуществляется по вентиляционным каналам и т.д. Правильно сконструированная система вентиляции, как правило, тесно связана с естественной вентиляцией здания и использует особенности здания.
Общий принцип таков, что в более «чистые» помещения осуществляется приток воздуха, а из «грязных» помещений производится вытяжка. Принципиальные схемы систем вентиляции для зданий и помещений аналогичного назначения, как правило, очень похожи. В отличие от систем отопления и кондиционирования, в системах вентиляции меньше «свободы выбора», и для конкретного помещения обычно существует только одно оптимальное решение.
Системы вентиляции редко работают «в одиночку», особенно если это большая система для целого здания. Чем больше система вентиляции, тем чаще ее совмещают с системами воздушного отопления и кондиционирования воздуха.
Системы вентиляции с естественным побуждением
В жилых зданиях повышенной этажности в нашей стране по-прежнему широко применяется система вытяжной вентиляции с естественным побуждением.
Результаты, достигнутые путем конструктивного совершенствования этой системы, осуществленного в последние годы, дают основание предполагать, что и в дальнейшем ее применение будет иметь массовый характер. Воздерживаясь пока от детальной оценки такой системы, можно отметить ее более полное соответствие требованиям вентиляции жилых квартир. Бытовые процессы, происходящие в квартирах, резко меняются во времени, требуя одновременно и изменения воздухообмена.
При достаточной герметичности окон регулирование воздухообмена в зданиях с вытяжной вентиляцией с естественным побуждением может осуществляться наиболее удобным и естественным для жителей путем: прикрыванием и открыванием вентиляционных устройств в окнах (форточек, фрамуг и приточных клапанов) в зависимости от температуры воздуха в квартире. При этом одновременно с изменением инфильтрации соответственно меняется и объем удаляемого воздуха.
Благодаря большой теплоаккумулирующей способности внутренних ограждений квартиры становится возможным поддерживать равномерную температуру в течение суток, несмотря на периодическое изменение инфильтрации в квартирах. Суточный расход тепла, предусмотренный для подогрева инфильтрующегося воздуха, должен соответствовать суммарному воздухообмену в течение суток.
Для этого необходимо, чтобы периоды с увеличенным воздухообменом (по сравнению со средним) сменялись периодами с сокращенной инфильтрацией. При центральной механической системе вытяжной вентиляции сократить воздухообмен путем прикрывания вентиляционных устройств в окнах практически невозможно. Для этого потребовалось бы осуществлять регулирование у вентиляционных решеток.
Однако нельзя рассчитывать, что население будет широко использовать этот прием. Определенное значение имеет также возможность увеличения вытяжки в системах с естественным побуждением при открывании вентиляционных устройств в окнах, что зачастую исключает необходимость аэрации квартир, при которой часто создаются неблагоприятные микроклиматические условия.
При всех отмеченных достоинствах система вытяжной вентиляции с естественным побуждением, применявшаяся на первом этапе массового строительства жилых зданий повышенной этажности, вызывала частые нарекания, которые в основном объяснялись опрокидыванием движения воздуха в отдельных вентиляционных решетках.
Как это работает?
В системах вентиляции с естественным побуждением воздух перемещается по воздуховодам за счет разности объемных весов холодного (наружного) и теплого (внутреннего) воздуха.
При этом аналогично системам водяного отопления с естественной циркуляцией имеются два столба воздуха с различной температурой: снаружи помещения холодный, внутри помещения теплый. Если в ограждении помещения (в нижней и верхней его частях) сделать два отверстия, например открыть нижнюю и верхнюю фрамуги окна, то наружный холодный воздух как более тяжелый будет вытеснять более легкий внутренний и поступать в помещение через нижнюю фрамугу.
Внутренний же воздух в равном количестве будет удаляться через верхнюю фрамугу. Однако, поскольку разность объемных весов холодного и теплого воздуха очень мала, скорость движения воздуха в каналах систем с естественной циркуляцией невелика, и горизонтальная протяженность воздуховодов не может превышать 8 м. Часто для увеличения интенсивности вентиляции с естественным побуждением прибегают к подогреву удаляемого воздуха.
С этой целью вытяжные вентиляционные каналы прокладывают рядом с дымоходом или на вытяжных вентиляционных шахтах устанавливают дефлекторы. Поток наружного воздуха, ударяясь о дефлектор и обтекая его, создает по периметру разрежение, за счет которого подсасывается извлекаемый воздух. Разрежение, создаваемое дефлектором, и производительность последнего зависят от скорости ветра. Системы вентиляции с естественным побуждением применяются только в небольших предприятиях общественного питания (закусочных, сельских столовых, чайных и т.д.).
Принудительная вентиляция с рекуперацией тепла
Сегодня при использовании современных систем приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла существует немало сложных вопросов. Многие из них лежат в экономической плоскости, однако немало и таких, которые связаны с решением технических, образовательных и других проблем. К сожалению, не обходится и без противоречий в реализации госпрограмм: с одной стороны, видно стремление снизить стоимость 1 м жилья, а с другой — строить более дорогие энергоэффективные дома с современными инженерными системами.
Консервативность потребителя
Перспективы использования приточновытяжной вентиляции в Беларуси большие, но сознание потребителя недотягивает до уровня понимания важности использования систем приточно-вытяжной вентиляции. Отчасти эта проблема связана с тем, что население мало информировано о преимуществах таких систем вентиляции. «Не использовать вентиляционные установки с рекуперацией тепла нельзя, — считает директор ООО “НИЦ Магистр” Александр Жильчик. — К тому же, в нашей стране построены энергоэффективные дома, где приточно-вытяжная система вентиляции нашла свое применение.
Производители разрабатывают инструкции по эксплуатации приточно-вытяжных систем вентиляции. И эти инструкции опираются на практический опыт. Неплохо бы разработать и внедрить образовательную программу, направленную на то, чтобы ознакомить пользователей, как правильно эксплуатировать современные системы вентиляции». Ведь нередко потребитель получает жилье с новым инженерным оборудованием, но смотрит на это как обыватель, не понимая, что это за оборудование и для чего оно предназначено.
«А этот рекуператор тратит еще и электроэнергию?! — Удивленно и с недовольством в голосе восклицают жильцы. — А зачем мне это надо?». Это одна из основных проблем — преодолеть консервативность и непросвещенность жильца. В Беларуси наряду с домами с принудительной вентиляцией с рекуперацией тепла строятся и дома без приточно-вытяжной вентиляции. Стоимость квадратного метра в таких домах ниже, чем в жилье с приточно-вытяжной вентиляцией.
В основном проблему энергосбережения в таких домах решают за счет установки энергоэффективных окон, современных стеновых материалов для ограждающих конструкций. Именно таким образом и обеспечивается высокое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций. Но в итоге получается, что такие утепленные конструкции не пропускают воздух в помещения. Застройщик при сдаче дома в эксплуатацию раздает жильцам инструкции по проветриванию помещений квартир.
Но далеко не каждый жилец заглядывает в эти инструкции и придерживается их требований. Вот и выходит, что, с одной стороны, у государства есть желание удешевить строительство, с другой — строить энергоэффективное жилье, а с третьей — жильцы, которые заселяются в энергоэффективные дома, не обладают достаточной информацией о том, как эксплуатировать такое жилье.
Мало кто умеет эксплуатировать
Многие жильцы хотят знать правила эксплуатации домов и находят полезную информацию в Интернете, но велик процент тех, кто вообще не пользуется компьютером и не знает правила пользования современными системами вентиляции.
Получается, что тема энергоэффективности, особенно в части применения приточно-вытяжных систем, — это terra incognita для жильца. В Минске проводятся конференции по энергосбережению, семинары, но порой они напоминают закрытый клуб. Потому что, как говорит Александр Жильчик, — «Мы, производители систем вентиляции, владеем информацией, но эта информация поступить к пользователю вентиляционных систем никак не может».
В то же время правительство осознает необходимость реализации программы по строительству энергоэффективного жилья, как и необходимость просвещения населения.
Технологии не экспортируются
Беларусь считается одной из передовых стран в деле строительства энергоэффективного жилья, потому что местные производители, которые выпускают оборудование для систем приточно-вытяжной вентиляции, идут по стопам западных технологий, которые в странах Евросоюза применяются уже давно.
В то же время использование таких систем в соседней России находится пока еще на зачаточном уровне. В Беларуси, в отличие от других стран СНГ, имеется хорошая инженерная база. Это подтверждается тем фактом, что сотрудники ГП «Институт жилища — НИПТИС им. С. С. Атаева» выполняют заказы по проектированию энергоэффективных домов для России и Казахстана. Год назад один из проектов с применением систем приточно-вытяжной вентиляции удачно реализовывался в Брянске.
При этом были задействованы не только белорусские проектировщики, но и строители. Существует мнение, что развитая инженерная база, которая позволяет создавать проекты современных домов с системами приточно-вытяжной вентиляции, могла бы стать одной из составляющих белорусского экспорта услуг в области проектирования и строительства. В то же время в Беларуси в деле проектирования домов с системами приточно-вытяжной вентиляции существуют определенные сложности.
Их можно было бы решить созданием рабочей группы, в которую вошли бы опытные специалисты. Среди таковых могли бы быть отечественные производители вентиляционного оборудования, специалисты ГП «Институт жилища…», ОАО «10 УНР-инвест» и др.
Главное – репутация
В деле применения передовых решений в области проектирования и устройства систем вентиляции с рекуперацией тепла немаловажна репутация производителя. В Витебске в 2012 году построили несколько энергоэффективных домов с приточно-вытяжной системой вентиляции.
К сожалению, опыт эксплуатации такой системы в одном из этих домов оказался неудачным. Соответственно, это породило недоверие как среди жильцов, так и специалистов к использованию приточно-вытяжных систем вентиляции с рекуперацией тепла. Вполне закономерной оказалась и реакция жильцов: «Зачем нам это надо? — беспокоятся они, когда речь идет о проектировании систем приточно-вытяжной вентиляции. — Мы проветривать квартиру будем при помощи форточки».
В данном случае обыватель уже не думает об энергосбережении. Он не хочет понимать, что с открыванием форточки тепло «убегает» наружу и что он фактически подогревает воздух снаружи. Это приводит к тому, что в нашей стране, которая дотирует коммунальные услуги, житель за государственный счет греет воздух на улице. Вопрос в том, надо ли это государству? Конечно, государство не должно быть заинтересовано в том, чтобы жители грели воздух на улице.
Чтобы эту проблему решить, нужно приложить немало усилий на государственном уровне, в том числе и для того, чтобы население с пониманием относилось к необходимости использования приточновытяжных систем вентиляции, даже если первый опыт оказался неудачным.
Тонкости проектирования
Запроектировать систему приточно-вытяжной вентиляции непросто. Ведь, помимо расчетов по удалению воздуха из помещений и вовлечению в помещение свежего воздуха, необходимо еще рассчитать оптимальное размещение оборудования, воздуховодов в квартире.
А эта задача не такая уж и простая. Например, специалисты ООО «НИЦ Магистр» разработали систему «Перекресток», которая позволяет при «встрече» двух воздуховодов друг с другом не увеличивать уровень от потолка на 40 см при размещении воздуховодов. Иными словами, эта система позволяет не забирать полезное пространство в квартире и дает возможность проводить воздуховоды под потолком в одном уровне. Но зачастую это и другие подобные решения остаются невостребованными.
Проектировщики проектируют воздуховоды как заблагорассудится. Но когда жилец заселяется в свою квартиру, он не испытывает восторга от «эстетики» размещения воздуховодов. На отечественных объектах производители вентоборудования предлагают применять воздуховоды из оцинкованной стали, потому что они жесткие. К тому же отличаются хорошей надежностью и долговечностью и не создают препятствий для перемещения воздушных масс.
В то же время применение гибких воздуховодов порой приводит к проблемам при проведении монтажа, сложностям при устройстве отверстий. Нередко возникают и проблемы с технологией устройства воздуховодов. На практике были случаи, когда монтажники не читали инструкцию и, соответственно, не имели представления о том, как правильно осуществлять монтаж гибких воздуховодов. Доходило до того, что заранее пробитые технологические отверстия строители по незнанию запенивали.
В итоге применение вентиляционных систем сводится к тому, что они вроде как есть, и в то же время их вроде нет. Оборудование смонтировано, но его зачастую не используют. И система приточно-вытяжной вентиляции все же не работает. Возникает ситуация, как в старом армейском анекдоте: «Можно мы посмотрим телевизор?» — «Да, можно. Только вы его не включайте, пожалуйста». Объекты могут иметь и особенности автоматики, потому что на них зачастую применяется самая простая автоматика.
Это делается для того, чтобы даже бабушка в жилом доме могла справиться с простейшими навыками по использованию этой автоматики. В то же время некоторые производители вентоборудования предлагают и такие варианты, которые предполагают интеграцию системы управления вентиляцией, например, с планшетом. Сложный пульт управления можно заказать как дополнительную опцию. Его можно интегрировать в систему «умного дома» и управлять вентиляцией через Интернет.
В то же время такие варианты отнюдь не должны исключать массовую доступность и простоту управления систем вентиляции, особенно для тех жильцов, для кого общеизвестные компьютерные технологии до сих пор остаются чем-то «заоблачным».
Здоровье важнее эстетики
Те, кто пользуется системами приточновытяжной вентиляции, уверяют, что лучше чувствуют запахи и что у них здоровый сон. В Норвегии при проведении капитального ремонта школ обязательно модернизируются и системы вентиляции.
Как правило, в итоге это централизованные системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла. Такое проектное решение связано со статистикой посещаемости: дети, которые обучаются в хорошо проветриваемых помещениях, болеют реже. Использование приточно-вытяжных систем позволяет оградить находящихся в помещении от уличного шума и пыли. Сторонники таких систем вентиляции в пользу их применения приводят и такой довод: люди много тратят человеко-часов на то, чтобы убрать пыль в помещении.
В то же время система приточно-вытяжной вентиляции в этом плане является неким заградительным заслоном на пути проникновения пыли через окна в помещение, так как окна при эксплуатации приточно-вытяжной системы вентиляции не открываются, а в самой вентиляционной системе используется фильтр. Причем эстетическая сторона вопроса, когда воздуховоды открыто распределены по потолку, норвежских специалистов, можно сказать, не волнует вообще по сравнению с проблемой сохранения здоровья детей.
Все делается для того, чтобы у них не было аллергии, чтобы они не сидели в душном помещении, чтобы знания усваивались легче и успеваемость была лучше.
Минус становится длинным
Среди минусов применения вентиляционной установки с рекуперацией тепла можно назвать потребление электроэнергии, необходимость в периодической замене фильтра. Последнему рекомендуется уделять особое внимание. Фильтры засоряются, а фильтровочная ткань на самом деле дорогая, и это должен быть ни в коем случае не синтепон.
Но зачастую на белорусских объектах именно его, к сожалению, и используют. В магазине приобретают этот материал и обшивают им рамку. Вроде бы такой элемент выглядит как фильтр, но на самом деле полноценным фильтром не является. Что же происходит при применении такого фильтра в вентиляционной установке? Воздух со всеми частицами проходит сквозь ткань синтепона, и псевдофильтр не в состоянии задержать эти частицы.
Получается, что жилец сэкономил 10–20 евро на приобретение качественного фильтра и живет с иллюзией, что вентиляционная установка у него в доме работает хорошо.
Нет стимула для развития
Сегодня отечественные производители вентиляционных установок с рекуперацией тепла не могут формировать оптимальную ценовую политику на свою продукцию, поэтому даже при наличии современного оборудования по производству и комплектации таких установок, в том числе и воздуховодами из оцинкованной стали, они не получают от заказчиков в Беларуси массовых заказов.
Отсутствие заказов делает невыгодным производство в нашей стране вентустановок по сравнению с их импортом, так как отечественная продукция в итоге выше по цене. В свою очередь, чтобы завоевать соседние рынки, производителю необходимо твердо стоять на ногах в собственной стране, поскольку конкуренция на российском рынке в сегменте этого оборудования очень жесткая. В то же время некорректно требовать установления срока окупаемости вентустановки с рекуперацией тепла.
Ведь в этом случае уместно задать вопрос: а какой срок окупаемости у стиральной машины? Вентиляционная установка, с одной стороны, должна позволять экономить электроэнергию, а с другой — получать качественные условия жизни при правильном применении таких систем. Практика показывает, что на промышленных предприятиях окупаемость вентустановки легче просчитать, чего не скажешь о жилье. Окупаемость вентустановки трудно рассчитать, потому что зачастую отсутствует грамотная ее эксплуатация.
Если такой эксплуатации нет, то нет и окупаемости. Когда система с рекуперацией установлена и окна открыты, окупаемости нет вообще. Не так давно было признано, что окупаемость вентустановки с рекуперацией тепла, используемой в жилом помещении, в нашей стране составляет в среднем 10 лет с учетом цен на энергоносители для местных потребителей. Причем считается, что наиболее энергоэффективна поэтажная система вентиляции с рекуперацией тепла, нежели индивидуальная.
Какая установка эффективнее?
При поэтажной установке на каждый этаж устанавливается одна большая установка. В таких конструкциях, которые реализованы как минимум на двух объектах в Минске, подогрев воздуха в системе возможен с применением в качестве теплоносителя воды, без использования электричества. Если воздух подогревать горячей водой, то по сравнению с электричеством это выходит гораздо дешевле.
Потому что, когда система с рекуперацией размещается на лоджии, то это не самое теплое место, что приводит к падению ее энергоэффективности. Если эту систему разместить внутри квартиры, то ее энергоэффективность будет выше. По большому счету, производители сегодня готовы предложить вентустановку с рекуперацией тепла, которую можно разместить в теплом месте — над газовой плитой. Такой установки вполне достаточно, чтобы обеспечить нужды в вентиляции квартиры площадью 60– 80 м2.
Причем на кухне ее можно защитить фасадами, чтобы обеспечить эстетичность.
Эстетичность тоже важна
Раз мы заговорили о благоприятном восприятии системы, то типичной проблемой является эстетическая сторона устройства воздуховодов в жилом помещении. Жильцы нередко начинают обрезать воздуховоды, затыкать и т.д., поэтому для дизайнеров, архитекторов необходимо проводить образовательные семинары. Иногда доходит и до курьезов.
Заказчик приказывает подрядчику убрать «этот ящик», имея в виду рекуператор, и не подозревает о том, какую роль этот «ящик» выполняет при вентиляции помещения. И это происходит в случае, когда построенная квартира не предусматривала использование естественной вентиляции. К слову, в ситуации, когда в квартире окна в энергоэффективном доме расположены на одну сторону света, воздух в помещение не поступает, особенно это чаще всего наблюдается летом.
Это происходит потому, что в таком доме отсутствуют вентиляционные каналы. Как видим, сложных вопросов при проектировании и эксплуатации систем принудительной вентиляции с рекуперацией тепла сегодня немало. И чтобы их решить, необходимо принятие широких мер на уровне государства, в том числе экономического, технического и образовательного характера.
Этапы процесса проектирования систем воздушной вентиляции
- Предварительный сбор информации, при котором важно тщательно подойти к процессу и собрать необходимую информацию о материалах, из которых состоят стены здания, о возможности размещения вентиляционных каналов, функциональном назначении помещений, для которых будет проектироваться система, об идеях архитекторов и дизайнеров, пожеланиях и финансовых возможностях заказчика.
- Составление технического задания.
- Разработка таблицы по воздухообмену и воздушным балансам, а также осуществление первичных расчетов.
- Определение типа системы.
- Разработка черновых планов.
- Коррекция проекта.
- Аэродинамические и акустические расчеты.
- Изготовление рабочего проекта.
- Осуществление согласования проекта с экспертными органами.
НА ЗАМЕТКУ
При проектировании систем вентиляции с рекуперацией тепла нужно учитывать, что ротационный теплоутилизатор не осушает воздух, и его не рекомендуется устанавливать там, где отмечается повышенная влажность, а лучше поставить пластинчатый теплоутилизатор. В Европе проблема вентиляции помещений решается таким образом: те, кто по каким-то причинам не может установить приточно-вытяжную систему вентиляции с рекуперацией тепла, устанавливает приточные клапаны, так как при теплых ограждающих конструкциях и энергоэффективных окнах это считается одним из самых оптимальных способов проветривания помещений.
Использование приточно-вытяжных систем с рекуперацией тепла страхует от проникновения мелкодисперсных частиц, в том числе и строительной пыли с объектов, которые возводятся рядом. Автоматика управления — очень важный элемент систем вентиляции. Автоматика бывает интегрированной в вентиляционную установку, соответственно, она не требует каких-то дополнительных затрат и знаний по установке.
Достаточно подвести питание к агрегату, подключить выносной пульт — и вентиляционная установка будет находиться в рабочем состоянии. Чаще всего такая автоматика применяется в рекуперативных, приточновытяжных системах вентиляции. В приточных системах вентиляции обычно применяется наборная система автоматики, состоящая из отдельных элементов, которые позволяют поддерживать заданную температуру и управлять производительностью вентилятора.
