Жилая застройка в естественном воздушном цикле

Витторио Беарци

Воздух, играющий одну из главных ролей на планете, занимает первое место и в самых простых циклах существования. О стиле жизни какого-либо народа можно судить по тому, как принято у него организовывать смену воздуха в помещении (проветривание).

Воздух в помещении служит:

• для дыхания;
• для обеспечения процессов горения;
• для разбавления других газов, эфирных масел, пыли и других вредностей.

Организованные воздушные потоки удаляют вредности из помещения и распределяют по помещению тепло от нагревательных (или охлаждающих) приборов.

Рисунок 1. В любом помещении, производственном или жилом, необходимо обеспечить приток воздуха, достаточный для замещения использованного кислорода. Один проем для вытяжки (отвода) воздуха не гарантирует соблюдение норм гигиены и безопасности. Зачастую не предусматривают специальных воздухозаборных устройств, что препятствует необходимому воздухообмену

Одну пятую часть объема воздуха составляет кислород. Кислород участвует в процессе дыхания и в процессах горения. В любых помещениях и пространствах, где живут или работают люди, существует потребность в определенных количествах свежего воздуха, поскольку в противном случае объем кислорода, имеющегося в ограниченном пространстве, будет снижаться, а содержание углекислого газа и других отравляющих веществ - расти. Например, в течение часа в любом помещении потребность в свежем воздухе на одного человека составляет не менее 15 м³.

Кроме того, на каждый кубометр сжигаемого бытового газа (или эквивалентное количество другого горючего) необходимо около 15 м³ воздуха.

Рекомендуемые ASHRAE стандарты США предусматривают для помещений, обслуживаемых вентиляционно-отопительными системами, регулярную смену воздуха из расчета 8 л/с (29,8 м³/ч) на человека. Показатель установлен для рабочих помещений. В жилых помещениях данное значение едва ли не больше. Рассмотрим, например, кухонное помещение, где одновременно находятся два человека и работает газовый котел мощностью 30 кВт с атмосферной горелкой. Здесь только для обеспечения процессов дыхания и горения необходимо подавать воздух в объеме не менее 90 м³/ч (30 на двух человек и 60 на 4 м³/ч сжигаемого газа).

Рисунок 2 и 3. Правило организации воздушного потока в здании - забор воздуха осуществляется через стены, отвод - из верхней зоны. Тот же закон следует учитывать и при проектировании жилой застройки

Рисунок 4. Отвод продуктов сгорания через вертикальное ограждение в значительной степени ухудшает качество воздуха. Схема, допускавшаяся некоторое время назад нормативами UNI, сегодня запрещена новым законодательством

Следует учитывать, что окружающий здание воздух забирается внутрь помещения для обеспечения определенных функций и затем выводится наружу. Загрязненный воздух отводится из помещения и восстанавливает свой состав, например, при взаимодействии с растениями.

Здесь можно было бы пуститься в долгий спор, что дает наибольшее загрязнение - автомобили, промышленность или жилая застройка? Его итогом все равно станет заключение о том, что жизнь в своей совокупности загрязняет окружающую среду, и каждый аспект жизнедеятельности должен исследоваться для того, чтобы обеспечить минимально неизбежный уровень выбросов.

С течением времени были сформулированы определенные правила. Их выполнение проходит трудно, хотя речь идет о вещах простых и очевидных:

• в систему вентиляции помещения должны входить не менее одного воздухозаборника для подвода свежего воздуха, например, через стены, и не менее одного вытяжного устройства, причем при создании вытяжного устройства следует использовать естественные восходящие потоки, то есть устраивать вытяжки из верхней зоны (рис. 1);
• в городской среде здание должно свободно омываться чистым воздухом, а выброс использованного воздуха (почти всегда более теплого по сравнению с окружающей воздушной массой) должен производиться сверху (рис. 2 и 3);
• объемный расход приточно-вытяжного воздуха зависит от количества живущих и работающих в помещении людей и от тепло-, пыле-, влаговыделений аппаратов и механизмов, а не от объема помещения, как ошибочно сложилось на практике.

К сожалению, данные правила соблюдаются далеко не всегда. Иногда выброс воздуха осуществляется на цокольном уровне, а действующие нормативы (UNI-CIG 7129/92, откуда нами взят рис. 4) допускают такое оборудование воздухообменников и даже коаксиальных терминалов, когда подвод воздуха для работы бытовых горелок вплотную соседствует с выбросом дымовых газов.

Рисунок 5. Воздух для обеспечения работы бытового котла забирается снаружи, продукты сгорания отводятся по соответствующим каналам (термоагрегаты с герметичной камерой сгорания). При равнозначных технологических решениях различие в качестве воздушной массы вариантов "а" и "б" весьма значительно

На рисунке 5 хорошо видно, насколько различно воздействие на окружающую среду традиционной схемы и коаксиального терминала: дымовые газы рассеиваются в воздухе, предназначенном для дыхания.

Вентиляция жилых помещений: правила и традиции.

Кодекс законов 1 626 от 19.09.1994 г. поставил на первый план необходимость соблюдения принципов эргономики в оборудовании рабочего места: иными словами, именно рабочее место должно приспосабливаться к человеку, а не наоборот, что в конечном итоге ведет к повышению производительности труда. В частности, в статье 33 отмечено - трудящийся должен быть обеспечен здоровым воздухом в достаточном объеме.

Поэтому главной задачей нашего проекта мы видим обеспечение естественной или искусственной вентиляции как одного из основных правил санитарии.

В этой точке сходятся взгляды и мнения весьма разноплановые. Особенно это касается крайне непростых отношений между специалистом по вентиляции и строителем. В основе конфликта лежит традиция, мало что общего имеющая с современными строительными технологиями.

Рисунок 6. Распределение воздушных потоков. Схема "а" предпочтительнее схемы "б", поскольку обеспечивает отвод дымовых газов сверху здания

Зачастую анализ системы вентиляции возводимых зданий и сооружений приводит просто в отчаяние: не соблюдаются самые элементарные нормы и правила поддержания жизнеспособности ареала обитания.

Часто такой анализ проводится, когда менять что-либо уже просто поздно: внести изменения в проект не представляется возможным.

Иными словами Автор проекта и специалист по вентиляции должны были бы встретиться задолго до утверждения проекта, быть может, на этапе разработки принципиальных решений с целью обеспечить совместимость архитектурных, структурных и бытовых характеристик объекта.

Вентиляция может оборудоваться по типу естественной либо принудительной.

Простейший принцип, который редко когда соблюдается: объем вытяжного воздуха не может быть меньше объема приточного. Свежий приточный воздух необходимо подавать в требуемом количестве, с заданным качеством и в заданное время. Привычка измерять вентиляцию числом объемов сменного воздуха в час глубоко порочна и приводит к неправильному определению объемного расхода кислорода. Расход воздуха определяется не по объему помещения, а по типу жизнедеятельности человека.

Рисунок 7. Вентиляция жилого помещения - приток воздушной массы из чистых помещений (спальня, гостиная), вытяжка использованного воздуха через служебные помещения (кухня, ванная, санузел). a) - регулируемый воздухозабор для зимнего сезона. б) - воздухозабор в летний период с увеличенным объемным расходом воздуха. в) - потоки воздушных масс в жилом помещении

Еще раз хочу привлечь внимание всей заинтересованной общественности к проблеме вентиляции помещений. Со словами простой истины хочу обратиться к читателю, занятому проектированием жилых либо промышленных зданий: наша единственная функциональная цель - создание нормальной среды обитания.

Излишне подчеркивать, что продукты сгорания должны отводиться как можно выше, а терминалы (конечные участки) дымоходов должны обеспечивать свободное рассеивание горячих дымовых газов в такие слои атмосферы, которые не соприкасаются непосредственно с самим зданием, ибо именно таким образом будут соблюдаться минимально приемлемые нормы выживания.

При прочих равных условиях применение систем воздухозабора через вертикальные ограждения (например, через окна) и отвода дымовых газов через дымоход способствует притоку свежего воздуха с периферии района жилой застройки либо из парковых зон, исключая саму возможность смешивания воздуха с продуктами сгорания.

Рисунок 8. Разрез (общий вид) вентилятора, применяемого в системах вентиляции в соответствии с нормами DIN 18017 T.3. Электрическая мощность 16 Вт обеспечивает объемный расход воздуха порядка 60 м3/ч при уровне шума 38 - 42 дБ (А)

Использованный воздух поднимается, вызывая приток свежего воздуха. А расположение горловин воздухозабора и дымоотвода на одной плоскости лишь загрязняет воздух (рис. 6б).

В идеале всякое жилье должно интегрироваться в естественный воздушный цикл как одна из обычных форм жизни, где сжигается кислород, и выделяется углекислый газ.

При строительстве зданий и сооружений необходимо принять все меры к тому, чтобы отток воздушной массы был активным, не допускать образования застойных зон, и, главное, чтобы качество воздуха нижнего уровня не было явно ниже качества воздуха верхнего уровня.

Соблюдая эти нехитрые условия, мы обеспечим необходимую вентиляцию жилых помещений при относительно невысоком уровне загрязнения атмосферы, что хоть как-то будет способствовать улучшению микроклимата.

Главная задача вентиляции - обеспечение притока воздушной массы в помещение и соответствующее удаление воздуха, объемы которого зависят от:

• расхода кислорода и выделения углекислого газа;
• качества воздуха, забираемого снаружи;
• качества строительных материалов, мебели и относительной оценки их загрязняющей способности.

Качество воздуха и загрязняющие факторы, равно как соответствующие предельно допустимые нормы, есть предмет особого внимания проектировщиков вентиляционных систем и эксплуатационных служб. На этапе разработки общего проекта решается основной вопрос  - какую систему вентиляции следует использовать в данном случае - естественную или принудительную?

На самом деле вопрос простой. Рассмотрим помещение, предназначенное для семейного проживания. Здесь есть комнаты, где выделяется больше всего углекислоты, в основном это санузел и кухня.

Рисунок 9. Наружные воздухозаборники для помещений, где установлены газовые агрегаты (нормативы UNI-CIG 7129/92). Имеется опасность возникновения сквозняков и проникновения шума с улицы

Прежде всего нужно, чтобы испарения не распространялись по другим комнатам. А чаще всего именно так и происходит, запахи проникают в спальню и гостиную, оседают на обоях, обивке мебели и гардинах. Любой человек по наличию или отсутствию запахов определит качество вентиляционной системы. "Промывочная" вентиляционная система естественного типа требует обеспечения притока свежего воздуха в "чистые" комнаты, то есть спальни и гостиную.

Отсюда воздушная масса по коридорам распределяется в кухню и санузлы, где оборудованы воздухозаборные решетки для отвода использованного воздуха или механические вентиляторы, выводящие использованную массу наружу (рис. 7 и 8).

В Италии некоторые областные администрации помимо соблюдения территориальных строительных норм и правил требуют наличия не менее одной вытяжной системы в каждом кухонном помещении, другие никак специально это не оговаривают. При этом качество жизни, о котором говорят так много, иногда даже слишком много, непосредственно зависит от качества воздуха. Нет регулируемой вентиляции, но как назло есть повсеместно расхваленная герметичность перекрытий, оконных и дверных блоков. Неудивительно, если в таких жилых помещениях содержание углекислоты составляет 0,1 %, радона - более 200 Бк/м³, кислорода - менее 20,5 %, концентрация микроорганизмов свыше 10 мг/м³. Данные цифры по отдельности сами по себе опасения не внушают. Однако в совокупности, они в состоянии оказывать негативное воздействие на человеческий организм.

Рисунок 10. Схема вентиляционного воздуховода коллективного пользования для подачи свежего воздуха в помещения. Движение потока воздушной массы должно быть исключительно восходящим и обязательно вертикальным (нормы UNI-CIG 7129/92)

Постоянные головные боли, тошнота, угнетенное состояние, воспаление глаз, носоглотки, горла все это тревожные симптомы. Существует риск их дальнейшего углубления и развития в серьезные заболевания. А если рассмотреть статистику смертных случаев в результате развития разного рода опухолей, вызванных повышенной концентрацией в воздухе радона и других загрязняющих газов, не считая смертей в результате взрывов бытовых газовых агрегатов либо отравления угарным газом, окажется, что первопричина кроется, как минимум, в отсутствии либо недостатке воздухообмена. На пути к светлому будущему, когда в основе жизнеобеспечения будет здоровая среда обитания, следует уже сейчас при строительстве жилья начинать постепенно переходить к соблюдению стандартов, аналогичных для производственных и офисных помещений, поскольку там всяческих норм хоть отбавляй, санитарных инспекций хватает, и какие-то правила как-то соблюдаются. Справедливости ради надо сказать, что правильно спроектировать и наладить приточно-вытяжную вентиляцию не так просто, как может показаться на первый взгляд.

Оборудовать сегодня наружные воздухозаборники в соответствии с правилами безопасности газовых агрегатов и действующим законодательством (UNI-CIG, рис. 9) на практике почти невозможно на большей части территории республики Италия (Северный и Центральный регионы, горные области, территории, для которых свойственны частые ветры и проч.). Причина - сквозняки, недопустимые в холодное время года, и повышенная звукопроницаемость. На рисунке приведена схема воздухозаборника, расположенного за радиатором. По замыслу разработчиков поступающий воздух должен предварительно нагреваться, а возможность умышленного или неосторожного закрывания вентиляционного проема исключается.

Рисунок 11. Горизонтальный разрез вентиляционного короба на шесть воздуховодов (А) и воздуховода с ответвлениями и параллельным вводом на каждый этаж (Б). При прочих равных характеристиках (производительность и техническое обслуживание) габаритные размеры не меняются, однако во втором варианте существует риск затягивания выбросов на разных этажах

Но, так как в подавляющем большинстве случаев радиатор системы отопления работает в периодическом режиме, есть риск замораживания радиатора или выхолаживания помещения. Организация подачи свежего воздуха в жилые помещения естественным путем была бы оптимальной, если бы воздушная масса подавалась в каждую квартиру через единый коллективный воздуховод либо воздуховод с ответвлениями, как показано на рисунке 10 (взятом нами из тех же нормативов UNI-CIG 7129/92).

На рисунке 11 видно, что габаритные размеры коллективного воздуховода с ответвлениями, оборудованного соответствующей термоизоляцией и обслуживающего, к примеру, шесть отдельных квартир, соответствуют размерам вентиляционного короба на шесть отдельных воздуховодов при равных затратах на эксплуатацию и обслуживание.

Очевидно, такие воздуховоды можно было бы оборудовать в отдельных дополнительных технических коробах, как показано на рисунках 12 и 13. Равно как и воздухоотводы со стенными воздухозаборниками в санузлах и кухнях на уровне потолка. Пределы естественной вентиляции жилых помещений ограничены непостоянством объемного расхода воздуха, обусловленным погодными и климатическим условиями, особенно переменой розы ветров, а также разницей и перепадом температур. В этой связи при составлении проекта помещений следует учитывать доминирующее направление ветра и оказываемое им давление на стены сооружения.

С наветренной стороны можно разместить "чистые" комнаты, с заветренной стороны - помещения, запахи которых желательно не распространять по квартире. Зачастую "черные" служебные помещения, включая кухню и санузел, размещаются в комнатах не самых удобных и просторных, куда доступ дневного света ограничен, с маленькими окнами либо вообще без них, комнатах "второго сорта". Это касается как существующих зданий, так и новой жилой застройки. При этом люди стараются в лучших комнатах оборудовать гостиные и заполнить их богатой и престижной обстановкой. Им неважно, что в таком помещении, в угоду обстановке, окна плотно драпируются, и вид из комнаты, каким бы прекрасным он ни был, пропадает зря. При этом напрочь игнорируются те два помещения, где по сути дела человек проводит большую часть суток, за исключением сна - поскольку, когда человек спит, ему все равно, что у него за окном.

Рисунок 12 и 13. Для существующих зданий и сооружений, а также для новой застройки при условии концептуального подхода к организации вентиляционных систем оптимальным было бы оборудование наружных воздуховодов

Осмелимся предложить, вопреки сложившейся практике, поместить в центр проекта, прежде всего, кухню и санузел. Затем образовавшееся "технологическое" ядро можно окружить остальными помещениями. Правильность расположения центральных помещений проверяется в полдень по положению солнца, доступ должен быть максимальным, что особенно важно в зимний период. Солнечный свет помогает создавать в комнате сухой и здоровый микроклимат. Кроме того, это дополнительное отопление. Но основное его достоинство практически на протяжении всего года в том, что он препятствует распространению запахов кухни и санузла в спальни и гостиную.

Для наших широт характерны северные ветры, не столько по интенсивности, сколько по частоте. Таким образом, чаще всего через северную, наветренную стену в дом, в его южные комнаты будет незаметно проникать воздушный поток и затем выходить наружу. Комнаты южной стороны будут в заветренной зоне, поэтому трудностей с отводом производимых в них запахов через заслонки и дымоотводы не возникнет. И наоборот, если санузел и кухня выходят на север, образуемые естественные потоки воздушной массы будут опрокидываться . Следовательно, Пользователю будет удобно, если санузел - место, где завершается пробуждение, и рождается новый день, а также кухня располагаются с южной стороны. Лучше, если они будут находиться рядом, через стену с двойной звукоизоляцией. Внутри стены можно проложить трубопровод, встроенные агрегаты, дымоотвод и другие элементы санитарно-технического оборудования.

Перепечатано из журнала RCI № 3/96,

перевод с итальянского С.Н. Булекова