Возможности "вентиляции по потребности" в плане энергосбережения и микроклимата жилища

Конечной целью усилий всех фигурантов строительного рынка (возведение новых и модернизация старых зданий) является создание максимально комфортных условий проживания в замкнутой среде, в которой современный человек проводит большую часть своей жизни. Речь идет о параметрах микроклимата (температуре, влажности и подвижности воздуха внутри помещения, результирующей температуре), а также об уровне шума и освещенности. Огромное значение для здоровья и самочувствия человека имеет и состав воздуха, которым он дышит.

Также немаловажно, сколько стоит удовольствие жить в комфортных условиях. Россия - страна с довольно холодным климатом, и в холодный период года требуется тратить постоянно дорожающее тепло для поддержания комфортной температуры в помещении. Поэтому вторым трендом современного строительства являются энергосбережение и энергоэффективность. Совершенно непраздный вопрос - что важнее? Например, массовое применение современных энергосберегающих герметичных окон показало, что происходит такое же массовое снижение качества воздуха в обитаемых помещениях. Все энергосберегающие мероприятия имеют смысл только в случае, если они не снижают комфортность проживания. Именно с таких позиций необходимо подходить к реализации различных программ типа московского капитального ремонта старого жилого фонда. При этом требуется не просто утепление фасадов и замена окон, необходимы комплексные системные решения. Наиболее наглядным примером вреда от бессистемного применения безусловно полезных для энергосбережения герметичных окон является конденсат влаги на них и появление плесени на откосах в зимнее время. К этому стоит прибавить повышенную концентрацию радона и углекислого газа, несущего основную ответственность за так называемый «синдром хронической усталости». Столкнувшись с данной проблемой намного раньше, европейские страны давно уже нашли компромиссные решения по энергосбережению без ущерба для качества среды обитания.
Рассмотрим тепловой баланс зданий, построенных и строящихся согласно требованиям второго этапа по энергосбережению после 2000 года. Видно, что потери тепла, идущие на подогрев вентиляционного воздуха в нормативных количествах практически сравниваются с потерями через ограждающие конструкции (рис. 1). Для средней полосы России в абсолютных цифрах «вентиляционные теплопотери» - это 100...120 кВт час/м² в год. И никакие дальнейшие утепления периметра здания не позволят выйти на сегодняшние требования нормативов по снижению удельных затрат тепла на отопление и вентиляцию к 2016 и 2020 году без решения проблемы «вентиляционных теплопотерь».

Рис 1. Структура годовых теплопотерь крупнопанельных жилых домой (предоставлена А.Д. Кривошеиным, СибАДИ)
Существуют три принципиальных решения этой проблемы.

1. Снижение воздухообмена Очень заманчивый, дешевый и простой способ сохранения тепла. Практикуется в различных программах капитального ремонта старого жилого фонда и при беспроектной замене окон частниками в своих квартирах. Действительно, после замены окон при сохранении без изменений системы отопления температура воздуха поднимается на несколько градусов. Но радоваться этому вряд ли стоит. Абсолютное большинство и старых, и новых жилых домов в России строится с использованием так называемой «естественной вентиляции» (при¬ток подразумевается через щели в окнах, а вытяжка -через каналы в подсобных помещениях под действием термической тяги в холодный период года). Использование современных окон без щелей, как правило, приводит к резкому снижению качества воздуха в помещениях, к духоте, повышенной влажности, появлению конденсата и плесени, росту концентрации углекислого газа и радона. Существует наивная надежда, что проветривание квартиры 2-3 раза в сутки решает проблему. Достаточно сравнить общий объем квартиры с нормативной кратностью воздухообмена, чтобы стало ясно, что проветривание (открывание створок окон на 5-10 минут) придется делать примерно 20 раз в сутки, т. е. почти каждый час, что реально никто не делает и не будет делать, особенно в морозы и в ночное время. Как бы интенсивно Вы ни проветривали спальню перед сном, без проветривания два человека могут создать под утро концентрацию угле¬кислого газа до 4000 ррт (у некоторых голова начинает болеть уже с 1000 ррт). Т. е. снижение воздухообмена -это энергосбережение в ущерб самочувствию и здоровью людей. Строящиеся до сих пор дома с герметичными окнами и естественной вытяжкой к экологичным никак не относятся.

2. Утилизация тепла удаляемого воздуха При таком подходе можно организовать нормативный постоянный воздухообмен, а экономия тепла будет осуществляться за счет снижения температуры удаляемого воздуха. Метод эффективный, только малоприменимый в массовом жилом домостроении, особенно при реконструкции старого жилого фонда. Существует масса финансовых, технических, эксплуатационных и организационных ограничений применения этой технологии.
3. «Вентиляция по потребности» При таком подходе в атмосферу выбрасывается воздух с комнатной температурой, а частичное сбережение «вентиляционного тепла» достигается снижением ОБЪЕМА удаляемого воздуха из временно пустующих помещений. Действительно, зачем нужен нормативный воздухообмен в квартире, где жильцы днем находятся на работе? Данный подход зафиксирован, например, в СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные», где для жилых комнат рекомендуется при отсутствии жильцов обеспечивать кратность воздухообмена 0,2 1/час, а в присутствии - 1,0 1/час.
Остается только реализовать эти рекомендации технически - сделать автоматическое регулирование воздухообмена на основании объективных показателей присутствия людей в обслуживаемой зоне и интенсивности их жизнедеятельности. Опыт показывает, что ручное регулирование силами самих жильцов без приборов и критериев регулировки в плане энергосбережения неэффективно. На сегодняшний день в мировой практике для реализации принципа «по потребности» используются следующие объективные физические параметры, характеризующие заселенность квартиры и, следовательно, загрязненность воздуха:

а) уровень относительной влажности внутреннего воздуха. Дыхание и потение людей, приготовление пищи, влажная уборка, горение газа, принятие душа и т. д. сопровождаются выбросом в атмосферу квартиры в среднем около 10 литров воды в сутки от семьи из 3-4 человек. Влажность воздуха - хороший индикатор его общей загрязненности;
б)концентрация углекислого газа. Генератором углекислоты является дыхание человека и работа газовых приборов; в)инфракрасное излучение. Человек теплее предметов интерьера, и регистрация ИК-излучения от людей может служить сигналом для автоматического увеличения воздухообмена в заселенном помещении. Так можно, например, автоматически увеличить воздухообмен в туалете при появлении там пользователя.
г)летучие органические соединения (ЛОС). Для еще более точного поддержания величины воздухообмена «по потребности» можно в число управляющих факторов ввести еще и запах табачного дыма, бытовой химии и выделений из мебели и отделочных материалов. В качестве примера реализации принципа «вентиляции по потребности» рассмотрим технологию гигрорегулируемой вентиляции французской фирмы «АЭРЭКО».

Данная технология реализуется с помощью четырех основных элементов.
1. Приток воздуха. Для притока воздуха в жилые комнаты (спальни, детские и гостиные) применяются автоматические гигрорегулируемые оконные или стеновые клапаны, расположенные под потолком. При этом струя воздуха направляется в подпотолочное пространство, сводя к минимуму риски сквозняка. Управление заслонкой клапанов (притоком воздуха) осуществляется датчиком-приводом из нескольких полосок полиамидной ткани без электропитания. При большей заселенности помещения и увеличении влажности воздуха происходит автоматическое увеличение притока воздуха. Есть дополнительные возможности ручного регулирования для более удобного использования. При использовании оконных клапанов практически полностью сохраняется звукоизоляция окон в режиме проветривания. Различные способы открывания створок окна резко снижают его акустические характеристики. Монтаж клапанов возможен не только в цеху при изготовлении оконных блоков, но и в уже обжитых квартирах с герметичными окнами из ПВХ и древесины (рис. 2).
2. Переток воздуха. Воздух должен иметь возможность попасть из жилой комнаты в коридор. Межкомнатые двери должны для этого иметь подрез дверного полотна снизу около 1,5 см или иметь переточную решетку в нижней части полотна.
3. Контроль вытяжки. Для наиболее эффективного управления потоком удаляемого воздуха [это и есть «вентиляционные теплопотери») в подсобных помещениях (кухня, туалет, ванная, постирочная) используются не традиционные вентрешетки с фиксированным проходным сечением, а специальные вытяжные устройства с автоматическим управлением по уровню относительной влажности воздуха, концентрации углекислого газа, Л ОС и И К датчиками присутствия и перемещения людей (рис. 3).

Рис 2 Движение воздуха через приточный оконный клапан

Рис 3 Вытяжная решетка с гигрорегулированием и датчиком присутствия человека

Рис 4 Гибридные механические вентиляторы на оголовках каналов естественной вытяжки

4. Механическая вытяжка. Для обеспечения эффективного и гарантированного воздухообмена не только в холодный период года за счет термической тяги, но и круглогодично, применяются механические вытяжные вентиляторы различной производительности и назначения. Для старых обжитых жилых домов особенно интересен гибридный вентилятор VBP, который монтируется на оголовки уже имеющихся в доме каналов естественной вытяжки (рис. 4).

Эффективность гигрорегулируемой вентиляции «по потребностям» в Европе проверялась экспериментально на реальных объектах. Испытания показали экономию на уровне 35 % от доли тепловых потерь на подогрев вентиляционного воздуха. В России оценки возможного энергосбережения при использовании в жилых домах гигрорегулируемой вентиляции делали специалисты АВОК, МНИИТЭПа и ДСК-1, получившие аналогичные цифры.
Расчеты Института строительной физики Фраунгофера (Германия) показали, что гигрорегулируемая вентилция по энергосбережению эквивалентна рекуперации с 80 %-ной эффективностью, но в два раза дешевле.
Требования по снижению «вентиляционных теплопотерь» содержатся в Приказе Минрегионразвития № 224-от 1 7.05.2011 г. «Об утверждении требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений». Среди прочих энергосберегающих технологий необходимо «...14.11. оборудование устройствами, оптимизирующими работу вентсистем (воздухопропускные клапаны в окнах или стенах, автоматически обеспечивающие подачу наружного воздуха по потребности, утилизаторы теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного или горячей воды на бытовые нужды, использование рециркуляции)...».

Требования по оснащению зданий автоматически регулируемыми системами вентиляции смешанного типа (естественный приток и механическая вытяжка) содержатся и в проекте новой редакции СНиПа «Тепловая защита зданий». В качестве одного из обязательных условий присвоения класса «В» и выше указывается «применение авторегулируемой вытяжной вентиляции с механическим побуждением и естественным притоком через вентиляционные клапаны в наружных ограждающих конструкциях..."

Вклад участника

Бутцев Б.И.

Статья требует доработки или изменения. Вы можете принять участие в её создании.