Опыт разработки энергоэффективных систем вентиляции для жилых домов

(По материалам международного семинара)

С. Кищенко, канд. техн. наук, Координатор проекта ТАСИС ERUS 9705

Г. Шретер, Руководитель проекта ТАСИС ERUS 9705

В настоящее время в Москве по заказу Правительства города реализуется проект ТАСИС ERUS 9705 "Энергосбережение в строительном комплексе", финансируемый Европейской Комиссией, целью которого является оказание содействия Правительству Москвы в разработке типового проекта нового и реконструируемого здания, практическое осуществление которых позволило бы сократить на 30 % их энергопотребление.

Рисунок 1. Устройство в наружной стене для пропуска воздуха во внутрь здания (установка в подоконную стенку)

В качестве демонстрационных объектов выбраны: 17-этажное здание серии 111-355МО в микрорайоне Никулино-2 и 9-этажное реконструируемое здание серии 1-515-04/9М на Хабаровской улице.

При этом, одной из центральных задач проекта является разработка энергоэффективной системы вентиляции, обеспечивающей как тепловой комфорт проживания в условиях повышенной герметичности зданий, так и сокращение расхода тепла на подогрев инфильтрующегося воздуха.

Уделяя существенное внимание проблеме создания современной системы вентиляции жилых домов, Правительство Москвы (Комплекс архитектуры, строительства, развития и реконструкции) совместно с руководством проекта ТАСИС организовали и провели на базе ОАО "Сантехпром" 29 февраля сего года специальный международный семинар "Зарубежный и российский опыт разработки энергоэффективных систем вентиляции для жилых домов".

Рисунок 2. Устройство для впуска воздуха во внутрь здания, установленное рядом с окном

В Западной Европе еще раньше столкнулись с аналогичными проблемами, и там уже накоплен определенный опыт по их решению.

Существенный интерес представляет опыт Восточных земель Германии, где за последнее время была осуществлена массовая реконструкция панельных зданий, включая модернизацию систем вентиляции.

Так, в настоящее время в Германии применяются следующие системы вентиляции для жилых зданий:

• естественные;
• вытяжные с центральным вентилятором;
• приточно-вытяжные с утилизацией тепла и без нее.

До середины 60-х годов более 65 % жилого фонда бывшей ГДР использовали естественную систему вентиляции. С начала 70-х годов в жилых зданиях промышленного строительства (это около 30 % от общего) использовалась механическая вентиляция как вытяжная, так и приточно-вытяжная. Последняя применялись лишь в высотных домах отдельных серий - в 10-этажных 1969 года постройки и в 18-21-этажных 1970-1975 годов постройки.

Рисунок 3. Оконное впускное устройство наружного воздуха

Необходимо подчеркнуть, что из-за неудовлетворительной работы систем естественной вентиляции с использованием коллекторных шахт, связанной, прежде всего, с негерметичностью, с июня 1981 года в Германии подобные системы в новостройках и в модернизированных домах не нормируются.

В настоящее время в многоэтажных жилых зданиях предпочтение отдается централизованным установкам вытяжной вентиляции, однако используются также индивидуальные вентиляторы в ванной и туалете или на кухне, в случае, если в этих помещениях нет окон.

Для возможности регулирования поступающего в квартиры воздуха в странах Западной Европы в системах вытяжной вентиляции используют следующие основные системы:

• устройство в наружной стене под окном - один из примеров см. рис. 1;
• устройство в наружной стене рядом с окном (рис. 2);
• оконное впускное устройство нерегулируемое (рис. 3) и с ограничением максимального притока воздуха (рис. 4).

Специалисты из Германии успешно используют в централизованную вытяжную вентиляционную систему с поквартирно изменяющимся расходом воздуха AIROSET-2000.

Преимущество этой системы перед остальными заключается в следующем:

• возможность регулирования системы вентиляции в каждой квартире;
• низкий уровень шума;
• экономия энергии;
• несложное техническое обслуживание;
• соответствие требованиям противопожарной безопасности.

За последние 10 лет подобные системы, рассчитанные на 22-этажные дома, были установлены в десятках тысяч квартир. В Москве в рамках одного из проектов эта система установлена в 10-этажном доме.

Рисунок 4. Оконное впускное устройство наружного воздуха с ограничением максимального объемного притока воздуха

Одним из центральных элементов этой системы является настенный автомат, значительную часть поверхности которого занимает фильтр. В автомат встроен датчик влажности, что позволяет своевременно решать проблему возникновения повышенной влажности в помещении. Система также снабжается радиальным крышным вентилятором с незакрученно-направленным вертикальным выпуском воздуха и цокольным шумоглушителем.

Во Франции используется система вытяжной вентиляции со специально спрофилированной в оконном проеме или в стене под окном щелью. Изнутри помещения эта щель закрывается клапаном с глушителем и мембраной с отверстиями из полиэтиленовой пленки. Одной из последних разработок является специальный клапан, открывающийся при достижении определенной влажности в помещении.

Одним из решений по регулированию пропуска воздуха через окно является система с устройством ALD (рис. 4), которая обеспечивает пропуск свыше 10 м³/ч воздуха. Интегрированный регулирующий клапан полностью автоматически ограничивает объем свежего воздуха при перепаде давления свыше 8 Пa (рис. 6). Свободно двигающийся клапан, имеющий форму буквы "Z", ограничивает поперечное сечение кольцевого канала в зависимости от количества проникающего воздуха.

Еще одним примером использования регулирования пропуска воздуха через окно является система ReComat, которая представляет собой вентиляционные пластины из пластмассы, привинчиваемые в верхнюю часть рамы окна, что позволяет обеспечивать при давлениях от 20 до 30 Па расход воздуха в диапазоне 4,3-6,0 м³/ч.

Что касается централизованных приточно-вытяжных систем с утилизацией тепла, то они имеют наивысший потенциал экономии тепла, однако его достижение связано с высокими энергетическими и эксплуатационными затратами, а также с необходимостью ограничивать инициативу жильцов по самопроизвольному открытию окон.

Рисунок 5. Децентрализованная приточно-вытяжная система с утилизацией тепла

Попытка избежать недостатков централизованной приточно-вытяжной системы вентиляции привела к разработке децентрализованной поквартирной приточно-вытяжной системы с утилизацией тепла (рис. 5). Эта система обладает следующими преимуществами:

• постоянное вентилирование всего жилого пространства;
• относительная влажность воздуха в помещении не превышает 45 %;
• благодаря двукратной фильтрации обеспечен подвод чистого воздуха;
• экономия тепла за счет утилизации составляет до 20 %.

Так называемая система "System Airaterm" позволяет плавно регулировать воздухообмен, учитывая также солнечное излучение и скорость ветра, достигая теплового коэффициента полезного действия 66-80 %, и обеспечивает влажность в помещении на уровне 45-55 %.

При поступлении воздуха с расходом 34 м³/ч уровень шума составляет 21 ДБа (практически неслышен), при расходе 60 м³/ч - уровень шума 32 ДБа (тихий шелест листьев), а при расходе 80 м³/ч уровень шума - 39 ДБа (шум вентилятора компьютера).

Подобного рода системы с утилизацией уже успешно работают в Германии в 5-, 10-, 11-этажных зданиях.

Однако, на наш взгляд, стоимость таких установок достаточно высока, чтобы их рекомендовать для использования в массовом строительстве.

Рисунок 6. Регулируемое оконное впускное устройство наружного воздуха

Предварительный анализ рассмотренных систем позволяет заключить, что в современных герметичных зданиях необходимый с точки зрения гигиены и строительной физики воздухообмен может быть обеспечен только с помощью принудительной вентиляции.

Поэтому эксперты, работающие в проекте ТАСИС, предлагают приоритетно рассмотреть использование вытяжной вентиляции, способной работать в двух режимах: базовом с воздухообменом 20-30 м³/ч и потребительском с воздухообменом более 30 м³/ч на человека.

Только такая система может обеспечить достаточную вентиляцию всех квартир с соблюдением качества воздуха. Долголетние наблюдения в Западной Европе показали, что росту грибовидной плесени способствуют не столько очень низкие температуры наружного воздуха, но, прежде всего, температуры воздуха между 8 и 18°С. Причиной их роста является высокое содержание влаги при одновременном уменьшении вентиляции вследствие сокращения термического перепада давлений.

Необходимо также подчеркнуть, что была достигнута договоренность между представителями Правительства Москвы и зарубежных фирм об испытании на экспериментальных зданиях в рамках проекта отдельных образцов регулирующих клапанов.

В заключение, нам хотелось бы подчеркнуть, что представительство проекта ТАСИС готово выслушать полезные советы и рекомендации заинтересованных лиц и организаций по изложенным вопросам с тем, чтобы по окончании проекта избежать поверхностных, нереализуемых в условиях Москвы (России) технических решений.

В свою очередь, мы готовы предоставить более подробную информацию по материалам семинара и реализуемого в Москве проекта ТАСИС.

Литература

1. Материалы международного семинара "Зарубежный и российский опыт разработки энергоэффективных систем вентиляции для жилых домов". Москва, 29 февраля-01 марта 2000 г. - 49 с.
2. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. Учебное пособие. М., "Евроклимат", изд-во "Арина", 2000 - 416 с.
3. Журнал "АВОК", 1999, № 1-6.
4. Domestic Ventilation with Heat Recovery, European Commission Directorate-General for Energy, 1998.

Тел. (095) 963-5420