Проект естественно-механической вентиляции жилого дома в Москве

М. А. Малахов, главный инженер проектов «Моспроект-2»

 

Рисунок 1. Фасад дома по Профсоюзной улице

Жилой дом, строящийся в Москве (ул. Профсоюзная, вл. 91), состоит из шести разноэтажных секций общей площадью 60 000 м² и кубатурой 259 000 м³.

Под зданием имеется автостоянка на 90 мест, на 1-м нежилом этаже располагаются офисы; над ним предусмотрен нижний техэтаж высотой 2,3 м и затем жилые этажи (посекционно: 13, 14, 15, 16, 17 и 20 этажей). Фасад и план – на рис. 1 и 1а.

Над всеми секциями имеется «теплый» чердак (2,25 м) с разводками отопления, водопровода, машинные отделения лифтов и примыкающие к ним венткамеры для вытяжных установок из автостоянок, санузлов 1-го нежилого этажа и жилых секций. Вентагрегаты дымоудаления из автостоянки и коридоров жилых этажей установлены на «теплом» чердаке.

Особое внимание уделялось вентиляции жилых секций, и для этого был рассмотрен опыт жилого строительства в Москве, а также новые решения из зарубежной практики.

В статье В. И. Ливчака [1] приводится подробный анализ систем с естественным побуждением в жилых домах по проектам МНИИТЭПа, разработанным на основе многолетних исследований и рекомендаций научной лаборатории МНИИТЭПа под руководством М. М. Грудзинского.

Рисунок 1a. (подробнее) План типового этажа

В статье также обобщается опыт решений по вентиляции многоэтажных жилых зданий в Германии, Франции, Финляндии и Москве и делается вывод о том, что основным направлением является естественная или механическая вытяжка с естественной компенсацией наружным воздухом через неплотности и различные клапаны или форточки с ручками для надежной фиксации разгерметизации окна, необходимой для нормативной вентиляции квартиры, расходы тепла на которую заложены в системе отопления и автоматически регулируются термостатами на приборах.

Контрольным признаком превышения вентиляции сверх заложенной в проекте нормативом является понижение температуры в помещении.

В статье [1] отмечается также, что, например, в Германии отрицается необходимость принудительной приточной вентиляции в жилых зданиях и даже при их реконструкции демонтируется приточно-вытяжная система с утилизацией тепла и восстанавливается только вытяжная с механическим побуждением.

С учетом анализа различных решений для нового проекта в основу была положена общепринятая концепция вентиляции жилых помещений:

- вентиляция должна действовать постоянно в то время года, когда по погодным условиям необходимо закрывать окна в помещении, т. е. до 5 °С;

- общеобменная вентиляция действует по принципу проветривания квартиры: свежий воздух проникает в помещения через отверстия в верхней части окон или в стенах основных комнат (спален, гостиной), далее через щели под дверями распространяется по всей квартире и удаляется через вытяжные отверстия кухни, санузла и ванной.

Системы вентиляции могут быть:

- с естественным побуждением;

- с механическим побуждением;

- естественная с использованием механических средств.

Для обеспечения концепции проветривания квартиры необходимо в системе вентиляции иметь определенный ассортимент технического оборудования:

1. Устройства для поступления наружного воздуха в жилые помещения (форточки или специальные клапаны).

Приточные устройства должны быть рассчитаны на пропуск воздуха в среднем от 40 до 60 м³/ч при перепаде давления 20 Па с возможностью регулирования вплоть до полного закрытия.

2. Для перетока воздуха по квартире достаточно обеспечить зазор под дверями 1,5–2 см в жилых комнатах и 2–3 см в кухне, туалете и ванной.

3. Вытяжные решетки (устройства) на кухне, в ванной и санузле на пропуск 90–25 м³/ч с возможностью их регулирования вплоть до полного закрытия.

4. Система вертикальных каналов, правильно рассчитанная и сконструированная, обеспечивающая заданный расход воздуха, исключающая перетекание воздуха с одних этажей на другие и исключающая опрокидывание движения воздуха при определенных наружных температурах и ветровых условиях.

5. Способ и устройство для побуждения движения воздуха в вентиляции принят естественно-механический, с постоянной естественной вентиляцией, с усилением его действия дефлектором на вытяжных шахтах и установкой осевого вентилятора в самой шахте.

Есть фирмы, которые разработали и поставляют полный комплект устройств для постоянного и стабильного действия вентиляции весь заданный период года (до 5 °С), после которого возможно открывание форточек и окон для периодического более интенсивного проветривания квартиры.

Например, фирмой «ASTATO» на выставке HEAT-VENT в 2000 году был продемонстрирован весь набор устройств [2].

Саморегулирующиеся вытяжные устройства при понижении давления в вентиляционной шахте до 10 Па позволяют обеспечивать равномерность потоков воздуха во всем здании. Наибольший интерес представляют приточные клапаны для окон и для стен с саморегулированием расхода воздуха при изменении перепада давлений на ограждениях здания от 0 до 100 Па.

Предложено интересное решение побудителя тяги в системе с помощью более эффективного дефлектора и установкой на нем вентилятора («ASTATO»).

Новый тип дефлектора «ASTATO» (без вентилятора) освоен российской фирмой ООО «Вентстроймонтаж», имеется положительный опыт его применения; в жилом 14-этажном заселенном доме по Новокузьминской ул., д. 7, были установлены дефлекторы «ASTATO» взамен обычных шахт с зонтами и проведены контрольные замеры естественной вентиляции 10.05.01 г., которые показали наличие вытяжки в санузлах и кухнях при наружной температуре выше 10 °С.

Заслуживает внимания естественно-механическая система, в которой сохраняются принципы естественной вентиляции, но расход воздуха может быть увеличен при определенной наружной температуре с помощью дополнительного осевого вентилятора, установленного в системе определенным образом, не препятствующим постоянной естественной вытяжке.

В новом жилом здании за основу приняты индустриальные типовые вентблоки размером 946 x 440 мм, в которых есть два спутника ∆140 мм и сборный канал сечением 0,2 м².

Вентблоки были разработаны МНИИТЭПом для 17–25-этажных жилых зданий при количестве вытяжного воздуха из кухни 60 м³/ч и 25 + 25 = 50 м³/ч из ванной и санузла. При этом скорость воздуха на выпуске из оголовка блока может достигать 3,8 м/с.

Типовые блоки (БВ 49-1) выпускаются высотой 2,8 м, а для другой высоты требуется доработка чертежей и отдельный заказ на завод-изготовитель «ЖБИ-9».

На рис. 2 представлена схема вентиляции здания типового проекта с «теплым» чердаком.

Отдельные вытяжки из кухни и совмещенные из ванной и санузла с помощью вертикальных каналов (попутчиков, высотой 2 м) объединяются в общий вертикальный канал (вентблок), который выходит оголовком на «теплый» чердак с последующим удалением через общую шахту в каждой секции. Чердак используется в качестве сборной камеры вентиляции и является «теплым» за счет утилизации тепла вытяжного воздуха. В типовых проектах над шахтой высотой 5,4 м и сечением 3,0 м² отсутствует зонт с целью снижения аэродинамического сопротивления и под ней устанавливается поддон для сбора осадков и конденсата.

Эта часть системы в типовых проектах была наиболее слабой, т. к. малое сопротивление шахты при скорости 1,0 м/с и незначительный естественный напор при 5 °С, равный 3,4 Па, не обеспечивали необходимое разрежение в камере «теплого» чердака и наблюдалось опрокидывание воздуха и перетекание его из нижних этажей в верхние решетки.

Расход инфильтрационного воздуха определяется вариантами расчета воздухообмена

№ п/п Показатель Секции Итого, по дому 1 (13эт.) 2 (14эт.) 3 (15эт.) 4 (16эт.) 5 (17эт.) 6 (20эт.) 1 Общая площадь квартир, м2 6 604 4 662 5 130 5 456 5 756 11 200 38 808 2 Общая кубатура квартир, м3 19 812 13 986 15 390 16 368 17 268 33 600 116 424 3 Жилая площадь, м2 2 955 2 450 2 625 2 416 2 822 5 724 18 992 4 Количество квартир/людей 65 / 221 42 / 154 45 / 165 48 / 176 51 / 187 120 / 460 371 / 1 363 5 Заселенность, м2/чел. 30,00 30,00 31,00 31,00 31,00 24,30 28,50 6 Вытяжка L1 = N* x 30, м3/ч 6 630 4 620 4 950 5 280 5 610 13 800 40 890 7 Вытяжка L2 = 60 + 25 + 25 м3/ч 8 450 5 670 6 825 6 480 6 885 16 200 50 510 8 Вытяжка L3 = FЖ** x 3, м3/ч 8 865 7 375 7 875 7 248 8 466 17 172 56 976 9 Кратность n1 = L1/V, 1/ч 0,33 0,33 0,32 0,32 0,32 0,41 0,35 10 Кратность n2 = L2/V, 1/ч 0,43 0,40 0,44 0,40 0,40 0,48 0,43 11 Кратность n3 = L3/V, 1/ч 0,45 0,52 0,51 0,44 0,49 0,51 0,49 12 Количество вентблоков, шт. 10 6 7 6 6 13 48

* N – общая площадь квартир. ** FЖ – жилая площадь квартир.

При этом не достигалось сопротивление спутников порядка 6 Па и сборного канала до 10 Па для предотвращения явлений перетекания и опрокидывания тяги. По этой причине было много обоснованных нареканий жильцов на вентиляцию, особенно на верхних этажах с наименьшим располагаемым давлением.

Для повышения эффективности вентиляции были предложения отказаться от «теплых» чердаков и выводить все вентблоки напрямую через кровлю с установкой дефлекторов на каждой шахте.

Кстати, этой схемы в основном придерживаются в зарубежной практике, в том числе во Франции, с использованием оборудования «ASTATO».

Но отказ от «теплых» чердаков вносит коренные изменения в конструкции крупнопанельного домостроения и лишает отдельных преимуществ «теплого» чердака; некоторой экономии тепла и возможности прокладки трубопроводов отопления, водопровода и водостоков.

В связи с этим в новом проекте для увеличения разрежения в «теплом» чердаке и, соответственно, в вентблоках предусмотрено:

- увеличение высоты вытяжной шахты над уровнем чердака до 8,0 м;

- установка на устье шахты дефлектора повышенной эффективности типа «ASTATO»;

- устройство в шахте эжектора низкого давления с использованием осевого вентилятора.

За счет этих трех добавлений в систему естественной вентиляции возможна стабилизация вытяжки через решетки кухонь и санузлов (ванных) и соблюдение основных условий для нормальной вентиляции квартир с использованием существующих индустриальных вентблоков и сохранением конструктивных решений жилых зданий с «теплыми» чердаками; эти условия следующие:

1. В окнах предусмотрены форточки с ручками-фиксаторами для разгерметизации при низких наружных температурах; при размере форточки 400 x 800 мм для пропуска 60 м³/ч потребуется приоткрыть форточку на 5–7 мм.

2. Вытяжные решетки на вентблоках приняты щелевого типа «Р150» с возможностью регулирования и при необходимости полного закрытия.

С помощью простейших решеток появится возможность первичной наладки вентблока с доведением сопротивления спутников до 6,0 Па.

3. Увеличение высоты шахты до 8,5 м от решетки верхнего этажа обеспечит напор 5,0 Па, установка дефлектора на шахте может добавить еще 5,0 Па, и этого будет достаточно для нормативной вытяжки из верхнего этажа.

На рис. 3 показана вытяжная камера, расположенная над чердаком и пристроенная к машинному отделению лифтов каждой секции.

	Рисунок 2. (подробнее) Принципиальная схема вытяжной вентиляции квартир
	Рисунок 3. (подробнее) План венткамеры секции дома
	Рисунок 4. (подробнее) Венткамера. Разрез

Венткамера является продолжением чердака и отделена от него с целью вибро- и шумозащиты от вентиляторов. Между венткамерой и «теплым» чердаком установлены пластинчатые шумоглушители, через которые воздух поступает из чердака и далее выходит через круглую шахту D_Ш = 1 250 мм с дефлектором – в режиме естественной вентиляции.

Внутри шахты установлен патрубок-эжектор D_Э = 500 мм с осевым вентилятором, который включается дистанционно из комнаты вахтера в определенные периоды года, которые уточняются при эксплуатации здания (рис. 4).

Производительность вентилятора принята 5 000 м³/ч, т. е. 60 % от расчетного количества вытяжного воздуха на секцию, которое равно по секциям до 8 000 м³/ч; 3 000 м³/ч при этом будет подмешиваться через кольцевое сечение шахты:

F_К = 0,785 x (D²_Ш - D²_Э) = 0,785 x (1,2² - 0,5²) = 0,93 м².

Скорость воздуха в этом сечении V₂ = 0,9 м/с, а скорость смешанного потока в шахте (8 000 м³/ч) – V₃ = 2,0 м/с.

При этом будет рекомендуемое [4] отношение скоростей 0,9 м/с / 2 = 0,45 м/с, при котором коэффициент эжекции равен 0,6–0,8.

Для эжектора принят осевой вентилятор ВО-14-320-5 на 5 000 м³/ч с напором 140 Па, мощностью 0,37 кВт.

Показатели по зданию в целом представлены в таблице, из которой видно, что:

1. Общий расход вентиляционного воздуха по секциям отличается в зависимости от принятой нормы воздухообмена.

2. Наибольший расход получается при норме наружного воздуха 3 м³/ч на 1 м² жилой площади; наименьший (на 25–37 %) при норме 30 м³/ч на 1 человека.

3. Расход по вытяжке из кухонь 60 м³/ч и санузла с ванной 25 + 25 м³/ч получается средний, который и следует принимать в расчетах системы отопления; этот выбор существенно влияет на установочную мощность системы отопления с учетом распределения нагрузок, которые по данному зданию составляют:

- 1 635 кВт – на общую площадь квартир жилой части здания, или 42 Вт/м², в том числе на нагрев нормативного приточного воздуха – 40 %;

- 2 260 кВт – мощность отопления по всему зданию общей площадью 60 000 м², или 38 Вт/м²;

- суммарный расход тепла на отопление, вентиляцию и воздушно-тепловые завесы 2 720 кВт, или 45,3 Вт/м².

Выводы

1. В жилых зданиях целесообразно применять естественную или естественно-механическую вытяжную вентиляцию и естественный приток наружного воздуха через специально предусмотренные для этого устройства в окнах или стенах.

2. Воздухообмен принимать наибольший из нормативных по людям, кратности 0,35, или по вытяжке из кухонь и туалетов с ванными.

3. Использовать индустриальные вентблоки с установкой на них регулируемых решеток.

4. Над вытяжными шахтами устанавливать эффективные дефлекторы типа «ASTATO» производства ООО «Вентстроймонтаж».

5. Использовать простейшие эжекторные вентустановки с осевыми вентиляторами при соответствующей их вибро- и шумоизоляции.

6. С помощью дефлекторов на шахтах и эжекторных установок возможна реконструкция вентиляции существующих типовых серий П-44.

Проект жилого здания по Профсоюзной ул., вл. 91, разработан в Мастерской № 11 «Моспроекта-2»: архитектор – А. Б. Щукин; по разделу вентиляции – инженеры Н. Г. Денисова, С. О. Журавлева, А. В. Медунов.

Литература

1. Ливчак В. И. Решения по вентиляции многоэтажных жилых зданий (из опыта Германии, Франции, Финляндии и Москвы) // АВОК. 1999. № 6.

2. Amphoux A., Харитонов В. Современные технологии вентиляции жилых и общественных зданий // Сборник

Heat-Vent. М., 2000.

3. Китайцев Е. Х., Малявина Е. Г. Естественная вентиляция жилых зданий // АВОК. 1999. № 3.

4. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1992. (Вентиляция и кондиционирование воздуха: Ч. 3. Кн. 1. ).

 

Тел. (095) 251-6418