Сейчас в WikiPRO 3891 статья и 32 556 страниц на русском языке.

Влияние окон на воздухообмен в жилом помещении

Материал из ВикиПро: Отраслевая энциклопедия. Окна, двери, мебеля
Перейти к: навигация, поиск
Мне нравится
8

Покупатель окон должен ясно представлять, чем новые окна отличаются от старых. Продавец должен четко понимать, к каким последствиям приводит замена окон, это его прямая обязанность согласно Закону о защите прав потребителей – предоставить полную информацию о продаваемом продукте.

Нормы воздухообмена

Не смотря на то, что вопросами вентиляции человечество интересуется уже давно, до сих пор периодически в журналах строительной тематики появляются статьи на тему «а сколько все-таки воздуха нужно человеку?». Интерес этот базируется на поиске возможного компромисса между двумя противоборствующими тенденциями: хочется иметь максимально большой воздухообмен, чтобы приблизить состав внутреннего воздуха к внешнему, но не хочется тратить деньги на подогрев приточного воздуха в холодный период года и его перемещение по маршруту атмосфера – жилое помещение – атмосфера круглогодично.

F6.jpg

По поводу соотношения чистоты внешнего и внутреннего воздуха в литературе встречается информации довольно много, но вывод общий: внутри всегда хуже, чем снаружи. Действительно, внутренний воздух появляется в квартире не из баллонов, как питьевая вода, а с улицы и в дополнение к имеющейся пыли и газовым примесям получает пыль и примеси, сгенерированные уже внутри самими жильцами. Современный городской житель 90% времени проводит в помещении. По оценкам экологов, воздух в доме в 4-6 раз грязнее и в 8-10 раз токсичнее уличного. Около 10% инфекционных и простудных заболеваний приобретаются вне стен, а 90% - внутри помещений  [1].

Если не устраивать из квартиры аналог подводной лодки с генераторами кислорода, поглотителями углекислого газа, если в массовом жилом домостроении по разным причинам невозможно использовать на притоке фильтры тонкой очистки воздуха и угольные фильтры, придется признать, что единственным реальным способом сделать внутренний воздух пригодным к употреблению является обеспечение необходимого воздухообмена с окружающей средой.

Нормативы воздухообмена

На сегодняшний день в нормативах и рекомендациях можно встретить привязку величины воздухообмена к площади жилых помещений, их объему (кратность) или количеству людей. Не смотря на то, что люди в разных странах дышат примерно одинаково, нормативы могут различаться довольно значительно.

Нормативы кратности воздухообмена, 1/час, составляют: в Украине 1,2 до 1996 года и 1,0 после 1996 г., в США – 0,35, Германии – 0,5, Великобритании – 0,4, Швеции – 0,2. Нормативы в Великобритании и Швеции приведены к плотности заселения квартир 20 кв.м./чел. Видно, где и насколько дорожат тепловой энергией[2].

Во времена СССР и в постсоветское время в различных документах также были определены нормы воздухообмена в жилых зданиях.

Так, согласно СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания», воздухообмен квартиры должен быть не менее одной из двух величин: суммарной нормы вытяжки из туалетов, ванных комнат и кухни, которая в зависимости от типа кухонной плиты составляет 110-140 куб.м./час, или нормы притока, равной 3 куб.м./час/кв.м. жилой площади. Так как эта норма для больших квартир приводит к неоправданно завышенным расходам вентиляционного воздуха, в московских региональных нормах МГСН 3.01-96 «Жилые здания» предусматривается воздухообмен жилых комнат с расходом 30куб.м./час на одного человека.

В одном из последних нормативов ТР АВОК-4-2008 [3]  предлагается воздухообмен рассчитывать по всем трем параметрам (площадь, объем, количество людей) в таком виде (для жилой зоны): кратность воздухообмена 0,35 1/час, но не менее 30 куб.м./час/чел. или 3 куб.м./час/кв.м. жилой площади, если общая площадь квартиры меньше 20 кв.м./чел.

Необходимо отметить, что все эти фиксированные нормы не учитывают тот очевидный факт, что довольно часто жилые помещения пустуют, утром люди, как правило, уходят на работу, а дети в школу. В пустующей квартире нормативный воздухообмен не нужен и выполнение данных нормативов приводит к нерациональным тратам тепловой энергии на подогрев вентиляционного воздуха, другими словами – «к обогреву улицы».

Несуразность требований фиксированного воздухообмена в помещениях с переменной заселенностью, которыми являются квартиры в современных многоэтажных жилых домах, была учтена в СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные», где появилось понятие «нерабочего режима» и «режима обслуживания», при которых величина воздухообмена может (и должна) меняться в достаточно широких пределах. Так, для спален, общих и детских комнат рекомендуется кратность воздухообмена устанавливать не менее 0,2 и 1,0 соответственно.

На сегодняшний день, ТР АВОК-4-2004 является нормативным документом, пожалуй, наиболее соответствующим требованиям по одновременному поддержанию необходимых параметров микроклимата жилых помещений и максимальному сокращению тепловых потерь на подогрев вентиляционного воздуха. Так, устанавливается минимальный воздухообмен в квартире на уровне не менее 25% от расчетного, независимо от воли жильцов. Дело в том, что даже при их отсутствии происходит постоянное загрязнение внутреннего воздуха радоном, газовыми выделениями из строительных и отделочных материалов, мебели и других элементов интерьера.

С другой стороны, в данных ТР рекомендуется проектировать системы вентиляции жилых квартир с возможностью индивидуального регулирования величины воздухообмена, для чего применять регулируемые устройства для притока и удаления воздуха. При этом регулировки могут быть как ручные, так и автоматические. В качестве датчиков управления при автоматическом режиме могут использоваться датчики перепада давления, влажности внутреннего воздуха, освещенности, присутствия людей и др. Энергоэффективность систем вентиляции рекомендуется обеспечивать сокращением величины воздухообмена в зависимости от интенсивности эксплуатации отдельных помещений и квартиры в целом, а также использованием тепла вытяжного воздуха для подогрева приточного (в системах приточно-вытяжной механической вентиляции). По этим позициям данный норматив вполне соответствует современному уровню европейского нормотворчества.

Технические решения

Обычно в городских многоквартирных домах применяют системы естественной приточно-вытяжной вентиляции. При этом планируется такая схема движения воздуха по помещениям: отработанный воздух удаляется из подсобных помещений (кухни, ванные комнаты, санузлы, постирочные) через вытяжные отверстия вытяжных каналов. Для нормальной работы вытяжки, естественно, необходимо замещение уходящего воздуха таким же количеством приточного воздуха. Проникал свежий приточный воздух в помещения обычно через неплотности имеющихся старых деревянных окон, а также через вручную открываемые жильцами по мере надобности створки, фрамуги и форточки. Действие такой системы вентиляции основано на разности удельного веса холодного воздуха снаружи и теплого воздуха внутри жилого помещения, в создании тяги в вытяжных каналах участвует также и ветер. Для обеспечения воздухообмена внутренние двери во всей квартире должны иметь подрез полотна 1,5….2,0 см, облегчающий перетекание воздуха, специальные переточные решетки или быть постоянно открыты. Только в этом случае квартира может рассматриваться как единый воздушный объем с одинаковым давлением.

Обзор развития конструктивного исполнения

20.jpg

Что касается конструктивного исполнения вытяжных каналов, то применяемые в жилищном строительстве схемы на протяжении последних десятилетий неоднократно менялись. В жилых домах, построенных в самом начале массового жилищного строительства, использовались индивидуальные каналы от каждой вытяжной решетки. С ростом этажности жилых зданий данная схема совершенствовалась. Для экономии места через каждые 4-5 этажей вертикальные каналы, выходящие из квартир, стали связывать горизонтальными, а уже из него направлять воздух к шахте по одному вертикальному каналу. С 70-х годов прошлого века почти во всех сериях жилых домов выше пяти этажей (П-44, П3, и др.) начали использовать схему вентиляции, включающую в себя сборный вертикальный канал с боковыми поэтажными ответвлениями – «спутниками». Причем каждая вертикаль квартир в зависимости от серии дома может иметь один или два сборных канала. В любом случае уходящий из помещения воздух поступает сначала в канал-«спутник», из которого попадает в «ствол» не сразу, а только в междуэтажном перекрытии над следующим этажом или даже двумя этажами выше. В результате схема вытяжки становится похожей на «ёлочку».

Такая схема вытяжных каналов имеет как неоспоримые плюсы, так и минусы. Основными достоинствами естественной вентиляции являются ее простота и невысокая стоимость, а также практически полное отсутствие необходимости ее обслуживания.
Она значительно компактнее системы с индивидуальными каналами и занимает значительно меньше полезной площади. Минусы связаны с зависимостью от атмосферных условий (температура воздуха, ветер), что приводит к нестабильной работе системы.
Так, например, в уже упоминавшейся работе Н.И. Ватина и Т.В.Самопляс  [4] был проведен анализ эффективности вентиляции с естественным побуждением при обычных допущениях, принятых в России: температура наружного воздуха +5 градусов, безветрие, температура внутреннего воздуха равна расчетной, окна открыты. Было показано, что в почти 50 % времени вентиляция меньше расчетной (для +5 град), в 13 % времени вентиляция вполовину и более меньше расчетной и в 5% времени вентиляция отсутствует вообще. Хотя при расчетах использовались климатические данные для Санкт-Петербурга, для Москвы и городов центральной России цифры будут похожими.

Таким образом, если брать не отопительный период, а весь год, видно, что системы естественной вентиляции, которыми оснащены уже построенные дома и продолжают оснащаться, как правило, новые жилые дома, не обеспечивают необходимого по санитарным нормам воздухообмена со всеми вытекающими последствиями для здоровья, работоспособности и продолжительности жизни населения страны.

Итак, имеющиеся сейчас в жилых домах системы естественной вентиляции включают в себя следующие основные элементы: приточные «устройства» в виде окон, межкомнатные и санитарные двери с подрезами полотна или переточными решетками для прохода воздуха к подсобным помещениям, вытяжные решетки и сами вытяжные каналы, которые в самой благоприятной ситуации в течение полугода не смогут обеспечить нормативный воздухообмен.

Тем не менее, поколения россиян прожили в таких жилых домах многие годы и массовых смертей по причине плохого качества внутреннего воздуха не наблюдалось. Почему?
Во-многом, как это ни странно звучит, благодаря плохому качеству старой советской «столярки».

Вот что пишет по этому поводу Президент АВОК Ю.А.Табунщиков [5]  по поводу появления нового нормативного документа СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» «…требования по повышению тепловой эффективности зданий, которые являются основным конечным потребителем энергии, становятся одним из важных составляющих законодательства в большинстве стран мира. Эти требования рассматриваются, прежде всего, с точки зрения безопасности нации, охраны окружающей среды – как средства обеспечения рационального использования невозобновляемых природных энергетических ресурсов и сокращения выделений двуокиси углерода и вредных веществ в атмосферу, снабжения продовольствием народонаселения страны. Утвержденные строительные нормы и правила развивают требования к тепловой защите зданий в целях снижения потребности энергии на поддержание оптимальных параметров микроклимата в помещениях, Эти требования гармонизированы с требованиями аналогичных зарубежных норм для развитых стран.

В новом документе сохранилось противоречие предыдущих СНиП, что окна с рекомендованной воздухопроницаемостью в зданиях с естественной вентиляцией не обеспечивают необходимый санитарно-гигиенический воздухообмен. Действительно, рассмотрим следующие простые вычисления.

Основной принцип естественной вентиляции многоэтажных жилых зданий – воздух в квартиры поступает через неплотности оконных заполнений. Однако из-за возрастания городского шума и запыленности наружного воздуха стремились понизить воздухопроницаемость окон. Требования к воздухопроницаемости окон на уровне 1-го этажа жилого дома в разные годы изменялись следующим образом:

  • 1971 г. – Gн = 18кг/кв.м. х час
  • 1979 г. - 10 кг/кв.м. х час<
  • 1998-2003 гг. – 5-6 кг/кв.м. х час.

Рассмотрим двухкомнатную квартиру общей площадью 75 кв.м., площадью жилых комнат 40 кв.м., объемом 200 куб.м., количество проживающих жителей – 3 человека, три окна общей площадью 8 кв.м. Расчет воздухообмена по притоку дает следующие результаты: по кратности – 200 х 0,35 = 70 куб.м./час, по нормативу – 30 х 3 = 90 куб.м./час. Расчет воздухообмена по вытяжке дает следующие результаты: 60 + 25+ 25= 110 куб.м./час. Следовательно, требуемый воздухообмен составляет 110 куб.м./час, и тогда через один квадратный метр окна должно поступать 110/8= 14 куб.м./час. Таким образом, нормы 1971 года позволяли обеспечить требуемый воздухообмен, а нормы 1979 года и последующих лет не позволяют этого…..»

Таким образом, раньше жильцы как-то приспосабливались находить компромисс между окнами и вентиляцией. В холодный период года при постоянно имеющейся тяге в каналах естественной вытяжки обеспечивался вполне приемлемый приток воздуха. Если приток увеличивался значительно и начинала падать температура внутри помещений, щели в притворах герметизировались подручными материалами. Летом форточки и створки можно было держать открытыми, обеспечивая проветривания.

Влияние пластиковых окон на воздухообмен

Все резко изменилось с появлением новых окон из ПВХ, дерева и алюминия со стеклопакетами и 2-3 контурами уплотнения. Их массовое появление в Европе в 70-е годы прошлого столетия во многом было инициировано мировым энергетическим кризисом. При энергетическом аудите жилых зданий было нетрудно убедиться в том, что неконтролируемая инфильтрация холодного воздуха через окна – слишком большая роскошь в плане энергосбережения. Появились ГЕРМЕТИЧНЫЕ окна. Кроме того, герметичные стеклопакеты позволили значительно увеличить сопротивление теплопередаче оконных блоков за счет использования низкоэмиссионных стекол и благородных газов, что затруднительно или вообще невозможно было сделать при остеклении листовым стеклом.

Но оказалось, что две благие цели – создание благоприятного микроклимата в помещении и энергосбережение - противоречат друг другу. Вот как об этом пишут специалисты по вентиляции в ТР АВОК-4-2004: «…Высокая герметичность современных окон сделала практически неработоспособными системы естественной вентиляции. В квартирах ухудшилась комфортность проживания: имеет место высокая влажность и низкое качество воздуха, возрастает вероятность грибковых поражений конструкций…».

Так, может быть стоит вернуться к «старой доброй столярке»? Такие предложения появляются периодически в статьях строительной тематики.

"Для современных светопрозрачных конструкций (не важно из ПВХ или клееной древесины) воздухопроницаемость уменьшилась в десятки раз. От окон действительно перестало «дуть». Но здесь в полный рост встала другая проблема – необходимость частого проветривания или резкое уменьшение воздухообмена помещений. Недостаточный приток свежего воздуха приводит к повышению относительной влажности, конденсату на остеклении, появлению плесени, стойким запахам и пр. В этой связи в последние годы появился даже новый термин – «синдром больных зданий». Мало того – повышенная герметичность оконных конструкций обернулась еще и неожиданными последствиями для самих систем вентиляции – опрокидывание движения воздуха в каналах, перетеканием грязного воздуха между квартирами различных этажей.

При герметичных окнах и достаточно герметичных входных дверях, вследствие отсутствия организованного притока воздуха в квартирах создвется определенное разряжение, и по ряду причин один из вентиляционных каналов может начать работать на приток – «опрокинуться» (либо за счет того, что устье этого канала выше других, либо вследствие более высокой температуры воздуха в одном из помещений, либо вследствие разности ветровых давлений). Последствия не менее печальные, чем повышенная влажность воздуха – обмерзание стенок каналов, повреждения отделки, сквозняки и пр. В этой связи, к современным окнам достаточно часто предъявляются претензии – «не дышат», «некомфортны», «непригодны для эксплуатации в наших условиях» и т.п. И предлагаются «решения» - вновь довести воздухопроницаемость окон до прежних пределов за счет удаления уплотнительных прокладок, отверстий в оконных коробках, вернуться к старым раздельно-спаренным переплетами т.п. Последствия предсказать несложно – локальное обмерзание переплетов вследствие охлаждения фильтрующимся воздухом, неконтролируемые потери тепла на подогрев приточного воздуха и т.п. Не останавливаясь на детальном анализе подобных «решений», хочется подчеркнуть (хотя это, может быть, и звучит несколько парадоксально) – это прекрасно и очень хорошо, что научились делать такие герметичные окна. И не надо их разгерметизировать.

Надо правильно их эксплуатировать и использовать те достоинства, которые эти конструкции позволяют реализовать. Именно высокая герметичность современных светопрозрачных конструкций открывает реальные возможности для экономии тепловой энергии – причем как при новом строительстве, так и при реконструкции зданий или простом ремонте квартир – за счет регулируемого, управляемого воздухообмена, осуществляемого с применением соответствующих систем вентиляции…." [6].

Примечания

  1. «Системы вентиляции жилых помещений многоквартирных домов» Н.И.Ватин и Т.В.Самопляс из Санкт-Петербургского государственного политехнического университета
  2. руководитель Центра энергосбережения КиевЗНИИЭП В.Ф. Гершковича «Сто пятьдесят…Норма или перебор? (Размышления о параметрах теплоносителя.)»
  3. ТР АВОК-4-2008 «Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах многоэтажного жилого дома»
  4. Н.И. Ватина и Т.В.Самопляс «Системы вентиляции жилых помещений многоквартирных домов»
  5. Президент АВОК Ю.А.Табунщиков в своей статье в журнале АВОК, №1,2004
  6. "Энергосбережение в зданиях"журнал «Архитектура и строительство Омской области» №10(61) руководитель ИЦ «Стройтест – СибАДИ» А.Д.Кривошеин

Вклад участника

Бутцев Борис Иванович

Обратная связь Автору