Plumbing. Heating. Conditioning. Energy Efficiency.

Естественная вентиляция зданий с теплым чердаком

(0) (9728)
Опубликовано в журнале СОК №12 | 2011

В настоящее время проблема естественной вентиляции жилых зданий массовой серии с теплым чердаком очень актуальна. Это связано с переходом в жилищном строительстве на герметичные стеклопакеты, увеличение этажности и возведение зданий из разновысотных секций. От качественного воздухообмена зависит не только самочувствие людей, но также и сохранность строительных конструкций.

Рис. 1. Значение запаса располагаемого давления для кухонь трехкомнатных квартир

Рис. 1. Значение запаса располагаемого давления для кухонь трехкомнатных квартир

Рис. 2. Зависимость запаса располагаемого давления от высоты вытяжной шахты

Рис. 2. Зависимость запаса располагаемого давления от высоты вытяжной шахты

Рис. 3. Расчетный воздухообмен для кухни (до и после модернизации шахты)

Рис. 3. Расчетный воздухообмен для кухни (до и после модернизации шахты)

В массовом жилищном строительстве городов России широкое применение находят крупнопанельные дома с теплым чердаком. Мониторинг эксплуатируемых зданий такого типа показал снижение нормативных объемов вытяжки из квартир и даже опрокидывание циркуляции. Тем не менее, расчет вентиляции по общепринятой методике позволяет прогнозировать ее устойчивую работу. Предложенная в работе методика расчета в первом приближении объясняет это несоответствие.

Проведенные исследования позволят установить причины неэффективности вентиляции жилых зданий с теплым чердаком и предложить мероприятия по нормализации ее работы. Предлагаемые мероприятия применимы как на стадии проектирования, так и в ходе реконструкции эксплуатируемых зданий. В настоящее время проблема естественной вентиляции жилых зданий массовой серии с теплым чердаком очень актуальна. Это связано с переходом в жилищном строительстве на герметичные стеклопакеты, увеличение этажности и возведение зданий из разновысотных секций.

От качественного воздухообмена зависит не только самочувствие людей, но и сохранность строительных конструкций. В качестве примера рассмотрена работа вентиляции жилого здания, расположенного в городе Тольятти. Дом имеет сложную G-образную форму и состоит из восемнадцати типовых разновысотных секций. Высота секций меняется от шести до десяти этажей. В процессе эксплуатации жилого дома выявились существенные недостатки в работе вентиляции.

Объем удаляемого воздуха из квартир верхних этажей недостаточен даже в холодный период года, в результате чего происходит повышение относительной влажности внутри помещения до 72 %. В ряде случаев отмечено понижение температуры перекрытий верхних этажей и даже выпадение на них конденсата. Была проанализирована работа восьмиэтажной секции типовой планировки с одно-, двухи трехкомнатными квартирами. Система вентиляции смонтирована согласно проекту и в соответствии с требованиями СНиП 2.08.01–89* [1].

Вентиляционные каналы выполнены из типовых блоков различной конструкции. Однако размеры сечений сборного канала и боковых ответвлений в независимости от типа блока одинаковы. Присоединение ответвлений к сборному каналу осуществляется через один этаж для санузлов, через два этажа для кухонь. В кухнях однокомнатных и двухкомнатных квартир верхнего этажа предусмотрено по две вытяжные решетки.

С целью выявления возможных причин неэффективной работы вентиляционной системы была изучена проектная документация и выполнен аэродинамический расчет системы по методике, приведенной в работе [2], на удаление нормативных объемов воздуха [1]. При параметрах внутреннего микроклимата в соответствии с ГОСТ 30494–96 [3]. В данной работе рассмотрены только системы, удаляющие воздух из кухонь трехкомнатных квартир, как наиболее проблематичные.

Расчетом установлено, что при оговоренных условиях вентиляция должна работать эффективно. Запас располагаемого давления в большинстве случаев значительно превышает расчетные потери давления (рис. 1). Однако подобные положительные результаты противоречат фактическим данным. В работе предпринята попытка раздельного аэродинамического расчета системы вентиляции отдельно для вентиляционных стояков и общей вытяжной шахты.

При этом учитывается изменение температуры воздуха в пределах чердака [4]. Расчет по данной схеме показывает, что существует дефицит располагаемого давления по всем этажам здания (рис. 1). Разрежение создаваемое вытяжной шахтой недостаточно для покрытия данного дефицита. Увеличение разрежения в пределах чердака можно достичь путем наращивания высоты вытяжной шахты. На рис. 2 приведена зависимость запаса располагаемого давления от ее высоты.

Анализ результатов, приведенных на рис. 2, показывает, что достаточный запас располагаемого давления в размере 6,2 % достигается при увеличении высоты шахты до 11 м. Однако, такая шахта нарушает архитектуру здания и, кроме того, является аварийно опасной в связи с повышенным воздействием на нее ветра. Одним из возможных вариантов повышения эффективности вентиляции является незначительное увеличение высоты вентиляционной шахты в комплексе со снижением ее аэродинамического сопротивления.

Это увеличит разрежение в объеме чердака и, соответственно, располагаемое давление для вентиляционных систем. Уменьшение сопротивления шахты может быть достигнуто, например, за счет установки у входного сечения шахты кольцевого ребра [5]. При острой кромке ребра у входа в шахту формируется тороидальный вихрь, способствующий значительному снижению сопротивления шахты на вход.

Оптимальные размеры участка, в котором образуется вихревой «коллектор», должны соответствовать размерам вихревой области до наиболее сжатого сечения струи при входе в прямую трубу с острыми кромками и, соответственно, в трубу, заделанную заподлицо со стенкой. Как показывают опыты В.И. Ханжонкова [6], минимальный коэффициент сопротивления z = 0,1–0,12 при применении ребра получается для L/D0 ≈ 0,25 и D1/D0 ≈ 1,2.

Дополнительно к кольцевому ребру уменьшение потерь давления в вытяжной шахте и одновременное увеличение располагаемого давления может быть достигнуто за счет увеличения высоты вытяжной шахты, с помощью насадка в виде безотрывного диффузора с небольшим углом раскрытия (6–10°). Для примера в качестве насадки принят диффузор с углом раскрытия α = 7 ° и степенью расширения n = 2.

Высота насадки при этом составит 2 м для проектных размеров сечения вытяжной шахты. Коэффициент местного сопротивления (КМС) на выхлоп для диффузора составит z = 0,58. При этом КМС шахты в целом не превысит значения Σz = 0,7, что более чем в два раза ниже КМС обычной шахтой. Высота шахты при этом возрастает всего на 2 м. При подобной модернизации шахты наблюдается значительное увеличение объемов удаляемого воздуха (рис. 3).

Тем не менее, для некоторых этажей имеет место недостаток вытяжки из помещений кухонь по сравнению с нормируемой величиной (60 м3/ч). С учетом перераспределения вытяжки между кухнями и санузлами можно ожидать, что в целом по проблемным квартирам нормативный воздухообмен будет обеспечен. В случае превышения нормативного воздухообмена, например для верхних этажей (рис. 3), возможна корректировка воздухообмена за счет применения регулируемых вытяжных решеток.

Проведенные исследования позволили приблизиться к уяснению возможных причин недостаточной эффективности естественной вентиляции жилых зданий с теплым чердаком и предложить некоторые мероприятия по ее повышению. При этом разрабатываемые технические решения применимы как на стадии проектирования систем вентиляции, так и при реконструкции уже эксплуатируемых зданий.

(0) (9728)
Comments
  • В этой теме еще нет комментариев
Add a comment

Your name *

Your e-mail *

Your message