CC BY
43К проблеме организации воздухообмена в многоквартирных жилых домах в условиях Крайнего Севера
Слободчиков Егор Гаврильевич
аспирант, заведующий лабораторией кафедры «Теплогазо-снабжение и вентиляция» инженерно-технического института Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, [email protected]
Баишева Лидия Михайловна
старший преподаватель кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» инженерно-технического института СевероВосточного федерального университета им. М.К. Аммосова, [email protected]
Качество и эффективность вентиляции зданий определяют уровень комфорта жизни человека и значительно влияют на его здоровье. Достаточно сложным является грамотное устройство вентиляции в многоэтажных домах c организацией воздухообмена во многих помещениях. Кроме того, диапазон эксплуатации инженерных систем в условиях Крайнего Севера включает экстремально низкие температуры наружного воздуха, большие амплитуды температур зимнего и летнего периода, а также продолжительный отопительный сезон. С повышением герметичности оболочки зданий и с учетом эксплуатационных условий Крайнего Севера проблема обеспечения внутреннего микроклимата помещений является актуальным. В данной статье приведены результаты наблюдения за работой систем естественной вентиляции многоквартирных жилых домов массовой застройки. Проанализирована роль различных технологий и оборудования в реализации требований нормируемого воздухообмена, от эффективности и надежности которых зависит комфорт и здоровье человека.
Ключевые слова: вентиляция зданий, нормируемый воздухообмен, комфорт, микроклимат, натурные обследования, воздухораспределительные устройства, вентканалы.
В последние годы в вопросе вентиляции помещений произошли существенные изменения: возросли концентрации вредных веществ в воздухе, возникает необходимость снижения расходов тепловой энергии. При этом на практике значительных изменений в организации и эксплуатации систем вентиляции не произошло. Распространенная в настоящее время вытяжная система вентиляции с естественным побуждением при отсутствии организованного притока создает ограниченный, часто недостаточный воздухообмен в квартирах [1].
Климатические характеристики Якутии
Якутия является самым крупным регионом Российской Федерации, при этом плотность населения составляет всего 0,31 чел./м2. Резкоконтинентальные климатические особенности Республики Саха (Якутия) требуют повышенной надежности и работоспособности инженерных систем жизнедеятельности населенных пунктов. Климатические параметры воздуха холодного периода года согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* для холодного периода представлены в таблице 1.
Таблица 1
населенных пунктов
Населенный Темпера- Продолжи- Средняя Градусо-
пункт тура тельность темпера- сутки ото-
наружно- отопительно- тура пе- пительного
го возду- го периода со риода со периода
ха в хо- средней су- средней при tвн=20
лодный точной тем- суточной °С
период пературой темпера-
года, °С воздуха не более +8 °С, сутки турой воздуха не более +8 °С,°С
Центральная Якутия
Якутск -54 256 -20,6 10650
Восточная Як утия
Оймякон -60 286 -24,3 12956
Усть-Нера -58 272 -25,6 12186
Южная Якутия
Нерюнгри -45 270 -16,5 10125
Алдан -42 267 -13,3 9158
Ленск -49 259 -14,2 9117
Северная Якутия
Тикси -44 365 -13,4 12556
Западная Якутия
Мирный -50 264 -15,8 9715
И
X
X
о
го
А
с.
И
И
X
ГО
т
о
н
^
с.
№
ю
1
2
О
00
217
о
сч
сч
OI
о ш m
X
3
<
m О X X
Далее на рис. 1 представлен график изменения среднемесячной температуры населенных пунктов Якутии.
Таким образом, значительная продолжительность отопительного периода, значительный перепад внутренней и наружной температуры воздуха, современные требования к герметичности оболочки зданий создают особые трудности для организации воздухообмена в жилых помещениях обеспечения жизнедеятельности человека на Севере [2].
Рис.1. График изменения среднемесячной температуры населенных пунктов
Организация воздухообмена в многоэтажных жилых домах
Согласно СП 54.13330.2016 Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003 воздухообмен в квартирах должен быть не менее одной из двух величин: нормы вытяжки из туалетов, ванных комнат равной 25 м3/ч и кухни, которая в зависимости от типа кухонной плиты равна 60 - 100 м3/ч, или нормы притока, равной 3 м3/ч на каждый 1 м2 жилой площади. Таким образом, рассчитанные по СП 54.13330.2016 нормы воздухообмена соотносятся с минимальными потребностями жизнедеятельности человека [3].
В большинстве многоэтажных зданий ранней и современной постройки проектом предусматривается естественная вытяжная система вентиляции. Для зданий с 1-5 этажами система идет с индивидуальными или общими каналами с выводом вентканалов наружу напрямую через кровлю или с устройством «теплых чердаков» для домов с 9 и более этажей. Приток воздуха при такой схеме обеспечивается за счет регулируемых оконных створок, фрамуг, форточек, воздушных клапанов. Естественный воздухообмен при этом происходит вследствие разности температур наружного и внутреннего воздуха. При этом представленная схема организации системы вентиляции в целом не обеспечивает необходимый минимальный уровень воздухообмена в помещения.
Натурные исследования воздухообмена в жилых домах
В целях выявления причин неработоспособности вентиляционных систем произведено обследование вентканалов с производством следующих работ:
производится замер температуры, скорости воздуха и устанавливается соответствие фактических параметров нормам микроклимата в вентилируемой области;
проверяется правильность проектной документации и качества выполненных работ по монтажу системы вентиляции;
определяется расход воздуха в воздуховодах и соответствие фактических параметрах данным в проектной документации.
Анализ работоспособности систем вентиляции проведен в двух многоквартирных жилых домах, различной этажности:
1) 5-ти этажное здание общежития в г. Якутске, построенное из крупных панелей массовой застройки серии 1-464 ВМ. Ранние светопро-зрачные конструкции на деревянных рамах замещены конструкциями из двухкамерных стек-лопакетов с переплетом из ПВХ.
2) 9-ти этажный жилой дом со встроенными помещениями в 43 квартале г. Якутска. Объект построен из каменных блоков с колодцевой кладкой, тепловая защита выполнена с использованием вкладышей пенополистирольных плит. Светопрозрачные конструкции здания выполнены из двухкамерных стеклопакетов с переплетом из ПВХ.
Вентиляция обследуемых зданий выполнена вытяжной с естественным побуждением. Проветривание помещений предусматривается за счет оконных фрамуг и частично с использованием приточных клапанов. Измерение параметров расхода воздуха в вентканалах производился с использованием прибора Testo 435-4 и трехфункционального зонда.
Результаты натурных исследований
1). По зданию 5-ти этажному многоквартирному жилому дому серии 1-464 ВМ всего проанализировано 110 ед. вытяжных отверстий в помещениях кухонь, санитарных узлов совмещенных с моечными и душевыми помещениями. Всего не соответствуют нормируемым значениям кратности воздухообмена 81% от всего количества вентканалов. При этом 3% из них имеют показатели кратности воздухообмена многократно превышающий нормируемые показатели, что свидетельствует о нарушении работы и баланса системы вытяжной вентиляции (рис. 2).
2). По 9-ти этажному многоквартирному жилому дому всего проанализировано 79 ед. вытяжных вентканалов в помещениях кухонь, санитарных узлов, совмещенных с ванными и уборными помещениями, а также отдельные помещения уборных. По результатам анализа работы вентканалов не соответствуют норми-
руемым значениям кратности воздухообмена 85% от общего количества обследованных. Превышают нормируемые значения кратности воздухообмена 5% вентканалов, также выявлены вентканалы с обратной тягой воздушного потока (рис. 3).
Рис.2. Диаграмма действительного состояния вытяжных вентканалов 5-ти этажного здания
Рис.3. Диаграмма действительного состояния вытяжных вентканалов 9-ти этажного здания
В обследованных зданиях по показаниям большинства вентканалов (более 80%) не обеспечивается нормируемый воздухообмен в помещениях. Имеются факты возникновения обратной тяги и многократного увеличения скорости воздушного потока в некоторых квартирах.
Применение в массовом строительстве жилых зданий светопрозрачных конструкций с высокой герметичностью оконных притворов (в переплетах из ПВХ, клееной древесины, алюминия и др., с двумя или тремя контурами уплотнения, герметизацией стеклопакетов) обуславливает полное отсутствие приточного воздуха через данные конструкции. При этом организация притока воздуха через регулируемые фрамуги и створки светопрозрачных конструкций при температуре наружного воздуха ниже 1н= -20 °С и более не представляется возможным. Фак-
тически обеспечение организованного притока воздуха в большинстве жилых квартир и помещениях обследованных зданий не производится, что способствует возникновению ряда проблем, связанных с ухудшением качества воздуха, повышением относительной влажности, образованием плесени на отдельных конструкциях (рис. 4), повреждением отделки помещений.
Рис. 4. Плесень на поверхности конструкций из-за нарушенного воздухообмена в помещении
Особенности эксплуатации систем вентиляции на Севере
В процессе эксплуатации систем вентиляции в климатических условиях Крайнего Севера к ним предъявляются повышенные требования по надежности и бесперебойности работы [4, 5]. Так при отсутствии периодической очистки поверхностей сборных шахт на чердаке зданий образовываются наледи со снегом и льдом (см. рис. 5).
При этом происходит закупорка вытяжных отверстий вентканалов зданий, что приводит к нарушению воздухообмена в отдельно взятых квартирах и помещениях (см. рис. 6).
С ■! Ш
Рис. 5. Образование наледи на вытяжных сборных коробах. Общий вид
X X
О
го А
с.
X
го т
о
ю 2
2 О
о
сч
сч
OI
о ш m
X
3
<
m О X X
Рис. 6. Закупорка снегом вытяжных отверстий на поверхности сборного короба вентканалов
В последние годы для обеспечения притока воздуха в квартирах стали использовать воздушные клапаны, в том числе автономные стеновые воздушные клапаны с регулируемым открыванием. В настоящее время в республике широко распространены клапана марок КПВ-125, Домвент и другие. При этом в ходе эксплуатации клапанов выявляются проблемные места:
1) При эксплуатации в зимнее время при температуре ниже 1н= -40 °С наблюдается замерзание полости приточной трубы с образованием льда клапанов КПВ-125.
2) При эксплуатации зданий для устойчивой работы системы вентиляции требуется синхронизация работы приточных клапанов по всем квартирам здания, а также точное регулирование расхода в зависимости от наружной температуры воздуха.
3) Существует необходимость подбора количества и характеристик приточных клапанов с проведением расчетов расхода приточного воздуха с учетом изменения разности температур наружного и внутреннего воздуха за отопительный период.
Выводы
1) Проектируемые системы естественной вентиляции в многоквартирных зданиях ранней и современной постройки с применением оконных стеклопакетов из ПВХ в климатических условиях Севера недостаточны для организации нормируемого воздухообмена в помещениях.
2) Применение в жилых квартирах приточных клапанов для организации притока воздуха и правильной эксплуатации всей системы вентиляции требует проведения комплексных исследований и расчетов по регулированию расхода воздуха и совместной работы с вытяжными вентканалами.
3) Отсутствие периодической чистки от льда, мусора и снега вытяжных каналов систем вен-
тиляции приводит к нарушению воздухообмена, закупорке сборных каналов.
4) Применение систем механической или гибридной вентиляции при строительстве многоквартирных жилых домов является в перспективе актуальным, при этом для снижения затрат тепловой энергии на подогрев приточного воздуха необходимо предусматривать системы рекуперации воздуха.
Литература
Лифчак И.Ф., Наумов А.Л. Вентиляция многоэтажных жилых зданий. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. - 136 с.
Балобаев В.Т. Прогноз изменения климата и мощности мерзлых пород Центральной Якутии до 2020 года / В.Т. Балобаев, Ю.Б. Скачков, Н.И. Шендер // География и природные ресурсы. -2009. - №2. - С. 50-56.
Вислогузов А.Н. Особенности проектирования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха общественных, многоэтажных и высотных зданий: учебное пособие. -Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2016. — 172 с.
Слободчиков Е.Г. Рациональные системы отопления и инженерного благоустройства в индивидуальном строительстве Крайнего Севера / Е.Г. Слободчиков, А.Е. Местников // Промышленное и гражданское строительство. -2016. - № 8. - С. 81-86.
Баишева Л.М. Опыт эксплуатации рекуперативного теплоутилизатора в условиях Крайнего Севера // Материалы XIX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов в г. Нерюнгри, с международным участием. - 2018. - С 10-13.
On the problem of air exchange in apartment buildings in
the Far North Slobodchikov E.G., Baisheva L.M.
Engineering Institute of The M.K. Ammosov North-Eastern
Federal University The quality and efficiency of ventilation of buildings determine the level of comfort of human life and significantly affect his health. Quite complex is a competent ventilation device in multistory buildings with the organization of air exchange in many rooms. In addition, the range of operation of engineering systems in the Far North includes extremely low outdoor temperatures, large temperature amplitudes of winter and summer, as well as a long heating season. With increase of tightness of a cover of buildings and taking into account operational conditions of the Far North the problem of maintenance of an internal microclimate of rooms is actual. This article presents the results of monitoring the operation of natural ventilation systems of apartment buildings of mass development. The role of various technologies and equipment in the implementation of the requirements of normalized air exchange, the efficiency and reliability of which depends on the comfort and health. Keywords: ventilation of buildings, normalized air exchange, comfort, microclimate, field surveys, air distribution devices, vent channels.
References
1. Lifchak I.F., Naumov A.L. Ventilation of high-rise residential
buildings. - M .: AVOK-PRESS, 2005. - 136 p.
2. Balobaev V.T. Climate change prediction and the thickness of
frozen rocks of Central Yakutia until 2020 / V.T. Balobaev, Yu.B. Jumps, N.I. Shender // Geography and natural resources. - 2009. - №2. - p. 50-56.
3. Visloguzov A.N. Features of the design of heating, ventilation
and air conditioning systems of public, high-rise and high-rise buildings: a tutorial. - Stavropol: North Caucasus Federal University, 2016. - 172 p.
4. Slobodchikov E.G. Rational systems of heating and engineering improvement in the individual construction of the Far North / E.G. Slobodchikov, A.E. Mestnikov // Industrial and civil construction. - 2016. - № 8. - p. 81-86.
5. Baisheva L.M. Operating experience of a recuperative heat
exchanger in the conditions of the Far North // Materials of the XIX All-Russian Scientific and Practical Conference of Young Scientists, Postgraduates and Students in Neryungri, with international participation. - 2018. - C 10-13.
X X О го А С.
X
го m
о
ю 2
M О
