CC BY
25Научно-технический и производственный журнал
-----МШПШЦЫДЬ
СТРОИТЕЛЬСТВО
Общие
вопросы строительства
УДК 628.87
А.П. СТАРШОВ, заместитель генерального директора ЗАО ТАФ «Архпроект» Союза архитекторов Республики Башкортостан (Уфа)
Энергосбережение в строительстве и микроклимат помещений
Качественный микроклимат в помещениях с пребыванием людей - одна из основных задач создания комфортной среды для сохранения здоровья человека. Показано, что решением данной проблемы может стать использование рекуперации тепла вытяжного воздуха вентиляционных систем зданий.
Ключевые слова: энергосбережение, микроклимат, рекуперация.
Благодаря широкому использованию в последние десятилетия современных теплоэффективных ограждающих конструкций при строительстве жилых и общественных зданий удалось снизить уровень потребления тепловой энергии за счет снижения теплопотерь через стены, покрытие и окна на 15-20%, но при этом появились проблемы обеспечения воздухообмена в помещениях в связи с избыточной плотностью и низкой воздухопроницаемостью стен и окон. В составе воздуха для нормальной жизнедеятельности человека должен быть в идеале 21% кислорода. Используя воздух для дыхания, человек снижает концентрацию кислорода до 16,4%, при этом повышается доля углекислого газа в воздухе до 4%. Этот газ относительно безвреден, однако при возрастании содержания СО2 в воздухе выше определенной величины человек начинает чувствовать себя дискомфортно, может впадать в дремотное состояние, возникают головные боли, тошнота, чувство удушья.
На рабочих местах это приводит к снижению производительности труда, ухудшению здоровья. Особенно тяжело переносится недостаток кислорода в жилых зданиях, где человек пребывает длительное время.
По этой причине в новый технический регламент «О безопасности зданий и сооружений», имеющий статус Федерального закона (№ 384-Ф3 от 30.12.2009 г.), включено обязательное для выполнения требование безопасных для здоровья условий проживания и пребывания человека того, что в помещениях зданий, предназначенных для пребывания людей, должно быть обеспечено надлежащее качество воздуха (ст. 10 п. 2.1) и микроклимат помещений (ст. 10 п. 2.6). Ст. 20 п. 2.2 однозначно требует: «В проектной документации здания с помещениями с пребыванием людей должны быть предусмотрены меры по обеспечению воздухообмена, достаточного для своевременного удаления вредных веществ из воздуха и поддержания химического состава воздуха в пропорциях, благоприятных для жизнедеятельности человека».
Еще один принятый в Российской Федерации закон об энергосбережении включил требование о повышении энергоэффективности строящихся зданий и сооружений в число обязательных; вместе с тем пути решения этой проблемы, кроме предложения замены ламп накаливания на энергоэффективные и установки приборов учета, не определены.
По своей природе энергосбережение и качество микроклимата являются производными энергии. Действительно, микроклимат помещений определяется температурой внутреннего воздуха, температурой внутренней поверхности
ограждающих конструкций и качеством внутреннего воздуха. Энергетическое содержание первых двух характеристик сомнения не вызывает. Третья характеристика - качество воздуха в помещениях определяется величиной вентиляционного воздухообмена, которая также имеет энергетическое содержание. Таким образом, каждая из определенных нормами характеристик микроклимата является частью энергии, потребляемой системой климата здания [1].
Несомненно, можно решить вопрос энергосбережения, создавая здания, аналогичные термосу, но может ли жить в этом «термосе» человек, который при дыхании и других процессах жизнедеятельности потребляет кислород и выделяет углекислый газ и еще целый ряд химических веществ, в том числе вредных.
В климатических условиях Республики Башкортостан в зимний период появляется серьезная проблема эффективного воздухообмена; при этом очень легко обеспечить вытяжку теплого использованного воздуха в атмосферу - он сам выйдет из помещений по вентканалам, но вместе с ним выйдет и энергия, затраченная на его нагрев системой отопления, самим телом человека и различными бытовыми приборами, выделяющими тепло. Для замены использованного воздуха потребуется обеспечить приток такого же количества нагретого свежего воздуха, для чего потребуется значительное количество энергии на нагрев и принудительный приток.
В прошлом веке при массовом строительстве зданий использовался принцип обеспечения приточного воздуха через неплотности ограждающих конструкций методом инфильтрации. При этом на нагрев этого воздуха предусматривалось в расчетах системы отопления использовать дополнительную энергию.
С применением утепленных современных ограждающих конструкций и оконных заполнений с высокими теплотехническими характеристиками и высокой герметичностью, предотвращающей инфильтрацию наружного воздуха, старый метод притока воздуха неэффективен.
В нормативной базе России регулярно снижалось требование к воздухопроницаемости оконных заполнений, оконные блоки и монтажные швы стали значительно плотнее.
Вместе с тем взамен недостающего воздуха нормами ничего нового, кроме естественного воздухообмена, не предлагалось. Так, в действующем СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» разрешена вентиляция с естественным притоком и удалением воздуха, при этом рекомендуют приток воздуха обеспечивать через оконные створки.
11'2010
7
Общие
вопросы строительства
■1 м
Л
Научно-технический и производственный журнал
Представьте себе, что зимой при -25-30оС, когда ветер дует в окно, а под окнами улица с интенсивным автомобильным движением, необходимо открывать окно для обеспечения воздухообмена, причем другой альтернативы нет. При открытой створке окна результатом проветривания становятся теплопотери, шум, сквозняк и выхлопные газы автотранспорта. СНиП не запрещает предусматривать приточную систему с подогревом воздуха, но какой же современный инвестор пойдет на такие затраты, если нормы позволяют сделать дешевый естественный приток через окна!
Исследования последних лет показывают, что экономия энергии путем утепления наружных стен и применения теп-лоэффективных окон исчерпала себя.
Потери тепла через стены и окна снизились с 68 до 50%, и доля потерь энергии на обеспечение воздухообмена в зимний период для российского климата достигла 50%.
Дальнейшее движение в области экономии энергии без ухудшения качества микроклимата может осуществляться только на принципах оптимизации воздухообмена. Наиболее рациональным способом обеспечения воздухообмена следует признать механическую вентиляцию с утилизацией теплоты удаляемого воздуха.
В УП «Институт НИПТИС» им. С.С. Атаева (Минск, Республика Беларусь) разработан рекуператор тепла, который применен в реализованном проекте энергоэффективного четырехподъездного 9-этажного жилого дома в Минске. В экспериментальном проекте энергоэффективного жилого дома предусмотрена система приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла уходящего из помещений воздуха. В каждой квартире установлены блок вентиляции и система управления, позволяющая обеспечить независимое регулирование работы приточной и вытяжной систем. В приточном вентиляционном канале находится электрический канальный нагреватель воздуха, поддерживающий заданную температуру приточного воздуха, в случае если подающийся после рекуператора воздух недостаточно теплый. Блок управления совмещает также функцию регулирования температурного режима квартиры. Забор приточного воздуха производится из общей приточной шахты через рекуператор тепла и с помощью воздуховодов подается в жилые помещения.
Удаление воздуха из квартиры происходит через помещения кухни, ванной комнаты и туалета путем перетекания из жилых комнат, а затем через рекуператор тепла в общую вытяжную вентиляционную шахту.
Индивидуальные приточно-вытяжные вентиляционные системы с рекуперацией тепла уходящего из помещений воздуха обеспечивают: нормативный уровень воздухообмена в каждой квартире; высокое качество воздуха путем забора его с уровня верхних этажей и фильтрации; возврат тепла уходящего из помещений воздуха и утилизацию тепла внутренних источников через систему рекуперации тепла и перераспределение его с приточным воздухом между помещениями квартиры, что позволяет возвратить до 80% тепла, выводящегося из помещений в процессе воздухообмена, и снизить уровень теплопотерь здания.
Обеспечить 100% воздухообмен через рекуператор невозможно технически, так как потери тепла в процессе воздухообмена неизбежны, но значительную часть тепла вытяжного воздуха можно использовать. Если температура приточного воздуха после рекуператора недостаточна, в приточном канале каждой квартиры будет установлен не-
большой канальный воздухонагреватель, который обеспечит подогрев воздуха до комфортной температуры [2].
Существует еще более эффективная система двухступенчатой рекуперации тепла вытяжного воздуха. Она объединяет отопление и вентиляцию и включает в себя блок утилизации тепла вытяжного воздуха и комфортную подачу подогретого воздуха в зону обитания людей через специально разработанные эжекционные доводчики, представляющие современные приборы отопления. Система работает по принципу вытесняющей вентиляции, когда свежий подогретый воздух подается в помещения снизу через эжекционный доводчик, а вытяжные каналы расположены у потолка. При этом каждый отопительный прибор имеет регулировочный термовентиль, позволяющий обеспечить комфортный воздухообмен.
Распространено мнение, что микроклимат в жилых помещениях - это вторичный показатель, поэтому до настоящего времени для помещений жилых и общественных зданий нормативными документами не установлены предельные концентрации в воздухе помещений углекислого газа, который накапливается при отсутствии достаточного воздухообмена [3].
Вместе с тем при возрастании содержания в воздухе углекислого газа (СО2) выше определенной величины человек начинает чувствовать себя дискомфортно. Поэтому в некоторых западных нормативных документах показатель содержания СО2 используется как индикатор качества воздуха в помещениях, который дает возможность учитывать и тот факт, что вместе с углекислым газом человек выделяет с выдыхаемым воздухом еще около 100 химических веществ, в том числе вредных.
Поэтому задача снижения концентрации углекислого газа, а следовательно, обеспечение надлежащего воздухообмена имеет важнейшее народнохозяйственное значение. От этого показателя зависит здоровье населения, в том числе детей, а значит, и затраты на здравоохранение. Известно, что высокая концентрация СО2 снижает производительность труда.
Исходя из изложенного и учитывая требования Федерального закона № 184-ФЗ от 27.12.2002 г. «О техническом регулировании», который определяет основной целью защиту жизни и здоровья граждан, и Федерального закона №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергоэффективности и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», в котором требования энергоэффективности отнесены к разряду обязательных при проектировании и строительстве зданий, следует считать обязательным достижение комфортного микроклимата в помещениях с пребыванием людей при условии соблюдения максимальной энергоэффективности зданий.
Список литературы
1. Табунщиков Ю.А. Микроклимат и энергосбережение: пора понять приоритеты // АВОК. 2007. № 5. С. 4-9.
2. Пилипенко В.М. Энергосбережение при строительстве и реконструкции жилья // Бюллетень строительной техники. 2008. № 1. С. 12-14.
3. Кокорин О.И. Энергосберегающая единая система отопления, вентиляции и кондиционирования «Элита» // Инженерные системы. 2008. № 4. С. 20-23.
8
11'2010
