Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

О нормах воздухообмена общественных зданий и последствиях их завышения

Предложение к дискуссии

Одной из наиболее сложных и актуальных проблем современного строительства является обеспечение качества воздуха в помещениях зданий. Решение этой проблемы достигается путем обоснованного выбора кратности воздухообмена для системы вентиляции. В этом направлении во всем мире ведутся крупномасштабные исследования, которые завершаются разработкой нормативных документов. Среди зарубежных стран наибольшего успеха добились США, которые учли опыт разработки требований к качеству внутреннего воздуха таких стран, как Дания, Финляндия, Германия, и, проведя собственные глубокие исследования, разработали стандарт ASHRAE 62–1–1999 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality». В 2002 году НП «АВОК», используя отечественные достижения и учитывая опыт ASHRAE, разработало АВОК Стандарт «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена». Работа над совершенствованием норм воздухообмена ведется в ASHRAE непрерывно с привлечением ведущих мировых ученых. В 2004 был разработан и введен в действие стандарт ASHRAE 62–1–2004 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality». Для специалистов представляет интерес анализ изменения норм воздухообмена в стандартах ASHRAE 62–1–1999 и ASHRAE 62–1–2004 и их сопоставление с АВОК Стандартом «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена».

Сегодня, в условиях резкого увеличения теплозащиты строящихся зданий и повышения герметичности оконных проемов в них, особенно важным является установление оптимального воздухообмена в помещениях как для обеспечения санитарно-гигиенических условий и комфортного микроклимата, так и соблюдения требований по энергосбережению. В этом отношении наши нормативы не только значительно отличаются от зарубежных, но и длительное время не пересматривались.

В редакции стандарта ASHRAE 62–1–2004 заявлен новый подход в определении расчетного воздухообмена в помещениях общественных зданий за исключением больниц. Норма воздухообмена определяется суммированием потребности подачи свежего наружного воздуха непосредственно для дыхания человека и для разбавления вредностей, выделяемых в помещении, где он находится, с учетом заданной площади, приходящейся на этого человека. Как ни странно, норма воздухообмена на одного человека для большинства характерных помещений при этом стала ниже рекомендованной в пре-дыдущих редакциях стандарта ASHRAE за 2002 и 1999 годы, о чем свидетельствует нижеприведенная таблица.

Так, если в предыдущих нормах принималась норма воздухообмена в офисных помещениях 36 м3/ч (10 л/с) на человека при норме площади 14 м2/чел., то есть 36/14 = = 2,6 м3/ч на м2 площади, то в нормах 2004 года принимается 9 м3/ч (2,5 л/с) на человека плюс 1,08 м3/ч (0,3 л/с) на м2 площади, или при той же норме 14 м2/чел., это будет 9 + 1,08 • 14 = 24 м3/ч на человека или 24/14 = 1,7 м3/ч на м2 площади помещения, т. е. в 2,6/1,7 = 1,5 раза меньше.

Таким образом, намечается общемировая тенденция к снижению расчетного воздухообмена для большинства общественных зданий. На этом фоне странным является убежденность разработчиков наших норм в отстаивании завышенных нормативов воздухообмена – на примере офисных помещений в 2 раза (60 м3/ч на человека против 30 м3/ч в американских нормах).

Что это – стремление задавить объемом из-за опасения возможности его неправильного распределения? Но ведь это во столько же раз приведет к увеличению расхода тепловой энергии на вентиляцию, а в летнее время – к увеличению количества холода для охлаждения избыточного расхода наружного воздуха до температуры помещения.

Таблица 1 (подробнее)

Нормы воздухообмена в основных помещениях общественных зданий

Причем практика показывает, что в большинстве случаев вследствие неправильного распределения таких больших объемов воздуха в довольно невысоких офисных помещениях из-за ощущения дутья (сквозняка) люди требуют выключения вентиляции. Примером такого неудачного проектного решения может служить новое офисное 16-этажное здание в центре Москвы, где 2,5 этажа занимает Мосгосэкспертиза, подчеркиваю это потому, что такая организация могла бы добиться качественного отношения к выполнению поставленной задачи – значит, приведенный пример это не единичный случай.

Реализована такая система создания микроклимата: водяное отопление низкими конвекторами без индивидуального авторегулирования теплоотдачи отопительных приборов; общеобменная централизованная механическая приточно-вытяжная вентиляция с подачей приточного воздуха в анемостаты размером 400 х 400 мм, местное на 3 комнаты охлаждение или нагрев рециркуляционного воздуха в подвесном агрегате, включающем вентилятор и охладитель-нагреватель, с подачей охлажденного или нагретого воздуха в тот же анемостат.

Поддержание желаемой температуры воздуха в помещении осуществляется по задатчику, индивидуальному на каждую комнату, путем сокращения расхода охлажденного/нагретого воздуха. Причем, переключение на охлаждение или нагрев выполняется централизованно службой эксплуатации. В результате кабинет, офисное помещение на 6 человек и буфет, куда приносились готовые обеды, были объединены одной рециркуляционной системой – чтобы избежать запахов столовой в служебных помещениях пришлось заклеить рециркуляционный анемостат в буфете, но возможные бациллы, не обладающие запахом, продолжали распространяться между помещениями.

Далее, в офисном помещении из-за ощущения дутья установили задатчик на максимальную температуру (по совету службы эксплуатации), воздушный клапан закрылся и всякое регулирование внутренней температуры прекратилось (в буфете оно и не начиналось) – регулирование осуществлялось открыванием дверей, так как окна первоначально были установлены неоткрывающимися, и только потом были врезаны фрамуги, но их можно было открыть, когда все люди покинут помещение.

Хозяин кабинета еще пытался восстановить работо-способность систем, поскольку даже при наружной температуре –10 °С и холодных отопительных приборах (из-за завоздушивания горизонтальной ветки, к которой был подключен прибор, циркуляция теплоносителя в нем прекратилась) температура воздуха достигала 25 °С (зачем вообще нужна была система отопления?). Такой парадокс наблюдался то ли из-за теплопоступления от соседних перегретых комнат, то ли из-за перегрева приточного воздуха общеобменной вентиляции, хотя служба эксплуатации уверяла, что у них температура притока 18 °С.

Не включать охлаждение даже при температуре на улице –10 °С было нельзя, но из-за закрытия воздушных клапанов в смежных помещениях рециркуляционный вентилятор стал работать только на один кабинет и скорость выпуска воздуха из анемостата увеличилась. Пришлось часть щелей анемостата забить тряпками. В довершении ко всему автоматика работала таким образом, что при уставке в 22 °С температура воздуха опускалась до 20 °С, и это не от того, что сбилась настройка, а от того, что такова неравномерность авторегулирования, и из-за перерегулирования неизбежны длительные дискомфортные периоды.

Вывод в том, что «неблагополучно в нашем королевстве» климатизации, а не так много жалоб от безысходности – люди привыкли и не надеются, что может быть лучше. А происходит это оттого, что все внимание уделено производству и продаже оборудования (посмотрите на рекламу в журналах, она посвящена, в основном, котлам, вентиляторам, насосам, теплообменникам, кондиционерам), и до устройств распределения воздуха это внимание не доходит. Их, как и десятки лет назад, даже называют не приточными клапанами, не воздухораспределителями, а решетками, которые не предусматривают осуществления какого-то регулирования потока воздуха. По сути, в упомянутых помещениях был установлен не анемостат, а нерегулируемая решетка с веерным направлением подаваемого через нее приточного воздуха.

О важности правильного распределения воздуха в помещении свидетельствует таблица энергоэффективности распределения воздуха, приводимая в стандарте ASHRAE 62–1–2004. Эффективность принимается равной 1 при подаче теплого воздуха под потолком и при удалении вытяжного – над полом; при подаче также под потолком теплого воздуха с температурой, превышающей температуру помещения менее чем на 8 °С, и удаляемого тоже под потолком при условии, что струя приточного воздуха, подаваемого со скоростью 0,8 м/с на расстоянии 1,4 м, достигнет уровня пола (при более низкой скорости подачи приточного воздуха либо подачи его с температурой, превышающей температуру помещения более чем на 8 °C, и при такой же организации удаления вытяжного воздуха эффективность распределения воздуха следует принимать равной 0,8).

Эффективность распределения воздуха принимается равной 1 также при подаче теплого воздуха и удалении вытяжного над полом, а при удалении вытяжного воздуха под потолком эффективность распределения падает до 0,7. При осуществлении рециркуляции воздуха в рассматриваемом помещении эффективность распределения воздуха также снижается до 0,8, если рециркуляционный воздух забирается с противоположной стороны помещения от размещения вытяжных отверстий, и до 0,5, если рециркуляционный воздух забирается вблизи них.

При подаче холодного воздуха под потолком либо над полом и размещении вытяжки под потолком при условии, что струя приточного воздуха, подаваемого со скоростью 0,8 м/с, достигает уровня над полом 1,4 м и выше, эффективность распространения воздуха оценивается как 1. При применении вытесняющей вентиляции, когда обеспечивается поток холодного воздуха от пола вверх в одном направлении, эффективность распределения воздуха повышается до 1,2.

Понижение эффективности распределения воздуха ниже 1 означает, что на такую долю должно быть увеличено нормативное количество требуемого наружного воздуха и, соответственно, энергопотребление приточной вентиляцией и наоборот (здесь под потолком понимается любая точка выше зоны дыхания человека, а над полом – ниже зоны дыхания).

Возвращаясь к нормам воздухообмена, необходимо заметить, что в обеспечении человека определенным количеством свежего воздуха для дыхания не может быть «национальных особенностей» и следует ориентироваться на американские нормы как более обоснованные (в журнале «АВОК» уже приводилась дискуссия и американских, и европейских специалистов в этой области), за исключением, может быть, заполняемости ресторанов – в США, как правило, в выходные дни семьи дома не обе-дают, а проводят время в ресторанах, где с 13 часов уже образуются очереди посетителей.

Поэтому с учетом приведенной таблицы целесообразно пересмотреть нормы воздухообмена для общественных зданий различного назначения, принятые при расчете их теплозащиты (см. СНиП 23–02–2003, Приложение Г, п. Г.4). В связи с этим рекомендуются следующие значения воздухообмена:

– 4 м3/ч/м2 расчетной площади (без лестниц, коридоров, лифтовых холлов, помещений инженерного обеспечения и т. д.) для офисов, административных зданий исполнительной власти и предприятий, супермаркетов;

– 5 м3/ч/м2 для магазинов шаговой доступности, больниц, поликлиник, комбинатов бытового обслуживания, спортивных арен, музеев, выставок;

– 7 м3/ч/м2 для детских дошкольных учреждений, школ, среднетехнических и высших учебных заведений;

– 10 м3/ч/м2 для физкультурно-оздоровительных и досуговых комплексов, ресторанов, кафе, вокзалов.

Здесь норма для офисов принята выше, чем в стандарте ASHRAE 62–1–2004, чтобы дать время для адаптации наших норм к общемировым, а также потому, что возможно более скученное размещение сотрудников в комнатах. По ряду других зданий есть отклонения в меньшую сторону, но при этом следует иметь в виду, что в таблице приводятся воздухообмены по основным помещениям, а с учетом наличия других подсобных помещений в целом по зданию норма воздухообмена должна быть ниже.

Как видно из предлагаемых рекомендаций, перечень общественных зданий по сравнению со СНиП 23–02–2003 расширился и задаваемые величины воздухообмена более обоснованы. Это позволяет перейти к нормированию потребления тепловой энергии на вентиляцию и кондиционирование воздуха за отопительный период. Расчетные расходы (максимально часовые) не могут в полной мере демонстрировать эффективность использования энергии на цели вентиляции и кондиционирования воздуха, поскольку они служат для установления максимального значения при расчетной наружной температуре, максимального заполнения помещений людьми и без учета отключения систем в нерабочее время.

Оценка эффективности использования тепловой энергии на вентиляцию и кондиционирование воздуха выполняется за отопительный период следующим образом: после оценки эффективности теплозащиты здания в соответствии со СНиП 23–02–2003 и с учетом приведенных здесь уточнений нормативного воздухообмена общественных зданий определяют их потребность в тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха Qh•vy и тепловые завесы Qh•тзy за отопительный период, кВт • ч. Величину Qh•vy следует определять с учетом проектного значения расчетного расхода тепловой энергии на вентиляцию и кондиционирование воздуха (без тепловых завес) Qv, кВт и с учетом эффективности устройств энергосбережения при нагреве приточного воздуха h, подставляя в формулу 3.6б МГСН 2.01 средней кратности воздухообмена здания за отопительный период na, ч-1, вместо Lv следующее значение:

Lv = Qv • (1– h) / [0,28 • c • ra ht • (tint – text)],

где Qv – проектный расчетный расход тепловой энергии на вентиляцию и кондиционирование воздуха, определяемый по СНиП 41–01, кВт;

h – коэффициент эффективности устройств энерго-сбережения при нагреве приточного воздуха (например, утилизации тепла вытяжного воздуха, назначается разработчиком);

c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг • °C);

raht – средняя плотность наружного и внутреннего воздуха за отопительный период, кг/м3; raht = 353/ [273 + 0,5(tint + text)];

tint – расчетная температура внутреннего воздуха в здании, °C;

text – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года.

Далее продолжить расчет по формулам 3.6–3.9 МГСН 2.01, где в 3.9 вместо Qhy будет уже стоять Qh•vy, означающее потребность здания в тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха за отопительный период при проектной производительности установок.

Потребность в тепловой энергии на тепловые завесы Qh•тзy находится из выражения:

Qh•тзy = Qh•тз • nтз • (tint – tht)/( tint – text),

Где Qh•тз – проектный расчетный расход тепловой энергии на тепловые завесы, кВт;

nтз – число часов работы тепловой завесы за отопительный период;

tht – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °C.

При применении электрических тепловых завес вместо Qh•тз подставляется Nтз • 2,5, где Nтз – электрическая мощность тепловой завесы, и тогда Qh•тзy = 2,5 Nтз • nтз.

Затем определяется удельный расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и тепловые завесы общественного здания за отопительный период qh•vdes , кВт • ч/м2, который будет равен:

qh•vdes = (Qh•vy+ Qh•тзy) / Ah,

где Ah – полезная площадь общественного здания.

Если полученная величина удельного расхода тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и тепловые завесы здания превышает более чем на 25 % значение, указанное в таблице 3.3* МГСН 2.01 (в процессе использования подлежит уточнению), то система вентиляции здания имеет недостаточную энергоэффективность; в этом случае следует предусмотреть дополнительные энергосберегающие мероприятия и повторить расчет при новом значении Qv, h или при увеличенном нормируемом значении сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, либо выбрать систему отопления с более высоким коэффициентом эффективности авторегулирования z.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №6'2007

распечатать статью распечатать статью


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте