Естественная и механическая вентиляция жилых помещений

Почему современное жилище обязательно должно иметь эффективную вентиляцию? Из чего состоит, как функционирует естественная и механическая система вентиляции? Какую систему стоит организовать у себя дома? Как выбрать и заказать работоспособную вентиляцию? На эти вопросы мы ответим сегодня.

Что может вентиляция?

Мой дом — моя крепость. С каждым годом здания становятся всё надёжнее и экономичнее. Не удивительно, ведь застройщикам теперь доступны инновационные энергосберегающие технологии и новые изоляционные материалы с недостижимыми ранее характеристиками. Причём рынок не стоит на месте: изобретатели, производственники, маркетологи и продавцы трудятся не покладая рук. Качественная гидроизоляция конструкций, многослойные стены, утеплённые перекрытия и кровля, герметичные оконные блоки, эффективное отопление — всё это не даёт ни малейшего шанса для атмосферных осадков и грунтовых вод, городского шума, зимних холодов и летнего зноя.

Да, человек очень хорошо научился наглухо отгораживаться от неблагоприятных условий окружающей среды, но при этом мы потеряли связь с внешним миром, теперь нам стал недоступен природный, естественный механизм самоочищения воздуха. Обыватель попал в другую ловушку — внутри помещений скапливается и концентрируется влага, углекислота, вредные для здоровья вещества и химические соединения, выделяемые самим человеком, строительными материалами, предметами обихода, бытовой химией. Даже в развитых странах неуклонно растёт количество аутоиммунных и аллергических заболеваний, вызванных размножением в жилище бактерий, грибков, плесени и вирусов. Не менее опасна и пыль, которая состоит из мельчайших частичек почвы, пыльцы растений, кухонной копоти, шерсти животных, обрывков различных волокон, чешуек кожи, микроорганизмов. Пыль — это не обязательно гость с улицы, она образуется даже в плотно закрытой нежилой квартире. Последние научные исследования показали, что в большинстве случаев домашний воздух в разы токсичнее и грязнее наружного.

Снижение концентрации кислорода в помещении существенно снижает уровень работоспособности, пагубно влияет на самочувствие жильцов и их здоровье вцелом.

Именно поэтому вопросы обеспечения вентиляции и очистки воздуха стали неимоверно актуальными, наряду с гидро- и теплоизоляцией зданий. Современные системы вентиляции должны эффективно удалять застоявшийся, «отработанный» воздух, в необходимом объёме заменять его свежим воздухом извне, при необходимости очищая, нагревая или охлаждая его.

Как двигаются воздушные потоки в вентилируемых помещениях?

Как мы уже отметили, состав воздуха внутри эксплуатируемого жилища не является однородным. Более того, газы, пыль, пары, выделяющиеся в помещении, постоянно перемещаются благодаря своим особым свойствам — плотности и дисперсности (для пыли). В зависимости от того, тяжелее они воздуха или легче, вредные вещества поднимаются или опускаются, накапливаясь в определённых местах. Ещё большее влияние на внутреннее пространство оказывает движение конвективных струй нагретого воздуха, например, от работающих бытовых приборов или кухонной плиты. Конвективные потоки, поднимаясь, могут увлекать за собой в верхнюю зону помещения даже относительно тяжёлые вещества — диоксид углерода, пыль, плотные пары, копоть.

Струи домашнего воздуха особым образом взаимодействуют между собой, а также с различными предметами и строительными конструкциями, из-за чего в жилище образуются чётко определяемые поля температур, зоны концентрации вредных веществ, перетекающие потоки различных скоростей, направлений и конфигураций.

Совершенно очевидно, что не все помещения одинаково загрязнены и имеют избыточную влажность. Самыми «опасными» по праву считаются кухни, туалеты, ванные комнаты. Именно потому, что первоочередной задачей искусственного воздухообмена является удаление вредностей из мест с самой высокой концентрацией вредных веществ, в зоне кухни и санузлов устраивают вентканалы с вытяжными отверстиями.

Приток же устраивают в «чистых» помещениях. Так более сильные по сравнению с другими потоками веществ, «дальнобойные» приточные струи, перемещаясь, вовлекают в движение большие массы отработанного воздуха, и появляется необходимая циркуляция. Главное, что из-за направленности воздуха именно в сторону «проблемных» помещений, нежелательные вещества не попадают из кухонь и санузлов в жилые комнаты. Вот почему в таблицах строительных норм, касающихся требований к воздухообмену, кабинет, спальня, гостиная рассчитывается только по притоку, а ванная, уборная и кухня только по вытяжке. Интересно, что в квартирах с четырьмя и более комнатами рекомендуют помещения, самые удалённые от вентканалов санузла, снабжать отдельной вентиляцией, со своим притоком и вытяжкой.

При этом коридоры, вестибюли, прихожие, незадымляемые лестничные клетки могут не иметь приточных или вытяжных отверстий, а лишь служить для перетока воздуха. Но переток этот нужно обеспечить, только тогда безканальная вентиляционная система будет функционировать. На пути движения воздушных потоков становятся межкомнатные двери. Потому их снабжают переточными решётками или устраивают вентиляционный зазор в 20-30 мм, поднимая глухое полотно над полом.

Характер движения воздушных масс зависит не только от технических и строительных характеристик помещений, концентрации и вида вредных веществ, особенностей конвективных потоков. Немаловажная роль здесь принадлежит взаимному расположению точек подачи и удаления воздуха, особенно это касается помещений, содержащих как приточные, так и вытяжные отверстия (например, кухня-столовая, прачечная…). В вентиляционных системах жилых помещений чаще всего применяется схема «сверху вверх», в некоторых случаях — «сверху вниз», «снизу вниз», «снизу вверх», а также комбинированные многозональные, например, приток вверху, а вытяжка двухзональная — вверху и внизу. От правильности выбора схемы зависит, будет ли воздух заменяться в необходимом объёме, или будет образовываться кольцевая циркуляция внутри помещения с образованием застойных зон.

Как рассчитывается воздухообмен?

Чтобы спроектировать эффективную систему вентиляции, необходимо выяснить, сколько отработанного воздуха следует удалять из помещения или группы помещений и сколько подавать свежего. На основании полученных данных можно будет определиться с типом системы вентиляции, подобрать вентиляционное оборудование, рассчитать сечение и конфигурацию вентиляционных сетей.

Следует сказать, что параметры воздухообмена в жилых зданиях строго регламентируются различными государственными нормативными документами. ГОСТы, СНиПы, СанПиНы содержат исчерпывающую информацию не только об объёме заменяемого воздуха и принципах, параметрах его подачи и удаления, но указывают также, какой тип системы должен применяться для определённых помещений, какое оборудование использоваться, где располагаться. Остаётся только грамотно исследовать помещение на предмет избыточного тепла и влаги, наличия загрязнений воздуха.

Таблицы, диаграммы и формулы, изложенные в этих документах, созданы по разным принципам, но в итоге дают сходные числовые показатели необходимого воздухообмена. Они могут дополнять друг друга при недостатке определённой информации. Расчёты количества вентиляционного воздуха производятся на основании исследований, в зависимости от выделяемых в конкретных помещениях вредностей и норм их предельно допустимой концентрации. Если по каким-то причинам количество загрязнений выяснить не удаётся, то воздухообмен считают по кратностям, по санитарным нормам на одного человека, по площади помещения.

Расчёт по кратности. СНиП содержит таблицу, в которой указано, сколько раз воздух конкретного помещения должен заменяться новым за один час. Для «проблемных» комнат даны минимально допустимые объёмы замены воздуха: кухня — 90 м³, ванная — 25 м³, туалет — 50 м³. Количество вентиляционного воздуха (м³/час) определяют по формуле L=n*V, где n — это значение кратности, а V — объём помещения. Если нужно посчитать воздухообмен группы помещений (квартира, этаж частного коттеджа…), то значения L каждой вентилируемой комнаты суммируют.

Ещё один важный момент заключается в том, что объём удаляемого воздуха должен быть равен объёму воздуха приточного. Тогда, если взять сумму показателей воздухообмена кухни, ванной и туалета (например, минимально это 90+25+50=165 м³/час), и сравнить с суммарным однократным объёмом притока спальни, гостиной, кабинета (например, это может быть 220 м³/час), то получим уравнение воздушного баланса. Иными словами, нам будет необходимо увеличивать вытяжку до показателя 220 м³/час. Иногда бывает наоборот — приходится увеличивать приток.

Расчёт по площади самый простой и понятный. Здесь используется формула L=S_{помещения}*3. Дело в том, что на один квадратный метр помещения строительными и санитарными нормами регламентируется замена не менее 3 м³ воздуха в час.

Расчёт по санитарно-гигиеническим нормам базируется на требовании, чтобы на одного человека, постоянно пребывающего в помещении, «находящегося в спокойном состоянии», замещалось не менее 60 м³ в час. Для одного временного — 20 м³.

Нормативно допустимы все приведённые варианты расчётов, притом для одного и того же помещения их результаты могут несколько отличаться. Практика показывает, что для однокомнатной или двухкомнатной квартиры (30-60 м²) производительность вентиляционного оборудования потребуется около 200-350 м³/час, для трёх-, четырёхкомнатной (70-140 м²) — от 350 до 500 м³/час. Расчёты более крупных групп помещений лучше доверить профессионалам.

Итак, алгоритм прост: сначала рассчитываем необходимый воздухообмен — потом выбираем систему вентиляции.

Естественная вентиляция

Как работает естественная вентиляция?

Естественная (природная) система вентиляции характеризуется тем, что замена воздуха в помещении или группе помещений происходит под действием гравитационного давления и ветрового воздействия на здание.

Обычно внутри помещения воздух теплее наружного, он становится более разряжённым, более лёгким, поэтому поднимается кверху и выходит через вентканалы на улицу. В помещении появляется разряжение, и более тяжёлый воздух извне через ограждающие конструкции проникает в жилище. Под действием силы гравитации он стремится книзу и оказывает давление на восходящие потоки, вытесняя отработанный воздух. Так появляется гравитационное давление, без которого естественная вентиляция существовать не может. Ветер в свою очередь помогает этой циркуляции. Чем больше разница температур внутри и снаружи помещения, чем больше скорость ветра, тем больше воздуха попадает вовнутрь.

Не один десяток лет такая система применялась в квартирах советской постройки 1930-1980 годов, где приток осуществлялся посредством инфильтрации, через конструкции, пропускающие большое количество воздуха — деревянные окна, пористые материалы наружных стен, неплотно закрывающиеся входные двери. Величина инфильтрации в старых квартирах составляет кратность замены воздуха 0,5–0,75, что зависит от степени уплотнения щелей. Напомним, что для жилых комнат (спальня, гостиная, кабинет…) по нормам требуется, чтобы за один час происходила минимум однократная замена воздуха. Очевидна необходимость увеличения воздухообмена, что достигается проветриванием — открыванием форточек, фрамуг, дверей (неорганизованная вентиляция). По сути, вся эта система является вытяжной канальной с естественным побуждением, так как устройства специальных приточных проемов не предполагалось. Вытяжка такой вентиляции осуществляется через вертикальные вентканалы, входы в которые расположены на кухне и санузле.

Сила гравитационного давления, которая выталкивает воздух наружу, во многом зависит и от расстояния между вентиляционными решётками, расположенными в помещении, до верха шахты. На нижних этажах многоквартирных домов обычно гравитационное давление сильнее из-за большей высоты вертикального канала. Если тяга в вентканале вашей квартиры слабая или происходит так называемое «опрокидывание тяги», то загрязнённый воздух из соседских квартир может перетекать к вам. В таком случае может помочь установка вентилятора с обратным клапаном или решётки с жалюзями, автоматически закрывающимися при обратной тяге. Проверить силу тяги можно, поднеся зажжённую спичку к вытяжному проёму. Если пламя не отклоняется в сторону канала, то возможно он забит, например листьями, и требуется чистка.

Естественная вентиляция может включать в себя и короткие горизонтальные воздуховоды, которые выводятся в определённых зонах помещения на стенах не ниже 500 мм от потолка или на самом потолке. Выходы вытяжных каналов закрываются жалюзийными решётками.

Вертикальные вытяжные каналы естественной вентиляции обычно выполняются в виде шахт из кирпича или специальных бетонных блоков. Минимально допустимый размер таких каналов составляет 130x130 мм. Между соседними шахтами должна быть перегородка толщиной 130 мм. Допускается изготовление сборных воздуховодов из негорючих материалов. На чердаке их стенки обязательно утепляют, что препятствует образованию конденсата. Вытяжные каналы выводятся над кровлей, не менее 500 мм выше конька. Сверху вытяжная шахта накрывается дефлектором — специальной насадкой, усиливающей тягу воздуха.

Как улучшить естественную вентиляцию? Приточные клапаны

В последнее время владельцы старого жилого фонда серьёзно занялись энергосбережением. Повсеместно устанавливаются практически герметичные оконные системы из ПВХ или евроокна, утепляются и пароизолируются стены. В итоге практически прекращается процесс инфильтрации, воздух не может проникнуть в помещение, а регулярное проветривание через створки окон слишком непрактично. В таком случае проблема воздухообмена решается установкой приточных клапанов.

Приточные клапаны могут быть интегрированы в профильную систему пластиковых окон. Очень часто они устанавливаются на евроокнах. Дело в том, что способность современных деревянных окон «дышать» немного преувеличена, притока через них вы не дождётесь. Поэтому ответственные производители всегда предлагают установить клапан.

Оконные клапаны устанавливаются вверху рамы, створки или в виде ручки-клапана, они выполняются из алюминия или пластика, могут быть различных цветов. Приточные клапаны для окон могут быть не только встроены на новых окнах, но и монтируются на уже установленные оконные системы, без каких-либо демонтажных работ.

Есть ещё один выход — это монтаж стенового приточного клапана. Это устройство состоит из патрубка, проходящего сквозь стену, с обоих концов закрытого решётками. Стеновые клапаны могут иметь камеру с фильтрами и шумопоглощающим лабиринтом. Внутренняя решётка обычно вручную регулируется до полного закрытия, но возможны варианты с автоматизацией посредством датчиков температуры и влажности.

Как мы уже говорили, движение воздуха должно быть направлено в сторону загрязнённых помещений (кухня, туалет, ванная), поэтому устанавливают приточные клапаны в жилых комнатах (спальня, кабинет, гостиная). Размещают приточные клапаны вверху помещения, для обеспечения эффективной для большинства квартир схемы взаимного расположения вентиляционных проёмов «сверху вверх». Практика показывает, что выводить приток в зону радиатора с целью подогреть наружный воздух — не лучшее решение, так как нарушается циркуляция потоков.

Плюсы и минусы естественной вентиляции

Естественная вентиляция практически не применяется в современном строительстве. Причиной тому низкие показатели воздухообмена, зависимость её мощности от природных факторов, отсутствие стабильности, жёсткие ограничения на длину воздуховодов и сечения вертикальных каналов.

Но нельзя сказать, что такая система не имеет право на существование. По сравнению с принудительными «собратьями», естественная вентиляция намного экономичнее. Ведь нет необходимости приобретать какое-либо оборудование и длинные воздуховоды, нет затрат на электричество и обслуживание. Помещения, имеющие естественную вентиляцию, намного комфортнее из-за отсутствия шумов и низкой скорости движения заменяемого воздуха. Более того, не всегда есть конструктивная возможность смонтировать вентиляционные каналы для механической вентиляции, а потом обшить их коробами из гипсокартона или фальшбалками, например, при малой высоте потолков.

Механическая вентиляция

Что собой представляет механическая вентиляция?

Принудительная (механическая, искусственная) вентиляция — это такая система, в которой движение воздуха осуществляется с помощью каких-либо нагнетательных устройств — вентиляторов, эжекторов, компрессоров, насосов.

Это современный и очень эффективный способ организации воздухообмена в помещениях самых разных назначений. Работоспособность механической вентиляции не зависит от изменчивых погодных условий (температура воздуха, давление, сила ветра). Этот тип системы позволяет заменять любое количество воздуха, транспортировать его на значительное расстояние, создавать местную вентиляцию. Воздух, который подаётся в помещение, может быть особым образом подготовлен — подогрет, охлаждён, осушён, увлажнён, очищен…

К недостаткам механической вентиляции можно отнести большие первоначальные затраты, расходы на электроэнергию и эксплуатационное обслуживание. Очень сложно реализовать канальную механическую вентиляцию в жилом помещении без более-менее серьёзного ремонта.

Типы принудительной вентиляции воздуха

Лучшие показатели комфорта и производительности показывает общеобменная приточно-вытяжная механическая вентиляция. Сбалансированность приточно-вытяжного воздухообмена позволяет избежать сквозняков и забыть про эффект «хлопающих дверей». Именно такая система наиболее распространена при новом строительстве.

В силу определённых причин довольно часто применяется либо приточная, либо вытяжная вентиляция. Приточная вентиляция выполняет подачу в помещение свежего воздуха взамен отработанного, который удаляется через ограждающие конструкции или пассивные вытяжные каналы. Приточная вентиляция конструктивно является одной из самых сложных. Она состоит из таких элементов: вентилятор, калорифер, фильтр, шумоглушитель, автоматика управления, воздушный клапан, воздуховоды, воздухозаборная решётка, распределители воздуха.

В зависимости от того, как исполнены основные узлы системы, приточная установка может быть моноблочной или наборной. Моноблочная система несколько дороже, но она имеет большую монтажную готовность, более компактные размеры. Её нужно лишь закрепить в нужном месте и подвести к ней питание и сеть каналов. Моноблочная установка позволяет немного сэкономить на пусконаладочных работах и проектировании.

Часто кроме фильтрации приточный воздух требует специальной подготовки, поэтому вентиляционная установка оснащается дополнительным оборудованием, например, осушающим или увлажняющим. Всё популярнее становятся системы рекуперации энергии, которые охлаждают или нагревают подаваемый воздух, используя электрические калориферы, водяные теплообменники или бытовые сплит-системы кондиционирования.

Вытяжная вентиляция предназначается для удаления воздуха из помещений. В зависимости от того, осуществляется воздухообмен всего жилища или отдельных зон, вытяжная механическая вентиляция бывает местной (например, вытяжка над кухонной плитой, курилка) или общеобменной (настенный вентилятор в ванной, туалете, кухне). Вентиляторы общеобменной вытяжной вентиляции могут размещаться в сквозном отверстии стены, в оконном проёме. Местная вентиляция обычно применяется в совокупности с общеобменной.

Искусственная вентиляция может быть исполнена с применением вентиляционных каналов — канальная, или без применения таковых — безканальная. Канальная система имеет сеть воздуховодов, по которым воздух подаётся, транспортируется или удаляется из определённых зон помещения. При безканальной системе воздух подаётся через ограждающие конструкции или приточные вентиляционные проёмы, далее он перетекает через внутреннее пространство помещения в зону вытяжных проёмов с вентиляторами. Безканальная вентиляция дешевле и проще, но и менее эффективна.

Какого бы назначения не было помещение, на практике невозможно обойтись одним типом системы вентиляции. Выбор в каждом конкретном случае обусловлен размерами помещения и его назначением, видом загрязняющих веществ (пыль, тяжёлые или лёгкие газы, влага, пары…) и характером их распределения в общем объёме воздуха. Немаловажны вопросы и экономической целесообразности применения определённой системы.

Что нужно знать для подбора вентиляции?

Итак, ваши расчёты показывают, что естественная вентиляция не справится с поставленными задачами — слишком большое количество воздуха нужно выводить, с подачей тоже вопросы, так как стены утеплены, окна поменяны. Искусственная вентиляция — вот выход. Необходимо приглашать представителя фирмы, устанавливающей климатические системы, который на месте поможет подобрать конфигурацию механической вентиляции.

Вообще проектирование и реализацию вентиляции лучше осуществлять на этапе строительства коттеджа или капитального ремонта квартиры. Тогда есть возможность безболезненно решить многие конструктивные задачи, например устройство вентиляционной камеры, монтаж оборудования, разводка вентканалов и скрытие их подвесными потолками. Важно, чтобы вентиляционная система имела минимум точек пересечения с другими коммуникациями, такими как система отопления и водоснабжения, электрические сети, слаботочные кабели. Поэтому, если у вас идёт ремонт или строительство, для поиска общих технических решений необходимо пригласить на объект и представителей подрядчика — монтажников, электриков, сантехников, инженеров.

От правильной постановки задач зависит результат совместной работы. Специалисты будут задавать «каверзные» вопросы, на которые вам нужно ответить. Важными будут следующие обстоятельства:

1. Количество людей, пребывающих в помещении.
2. План помещения. Необходимо составить подробную схему расположения комнат с указанием их назначения, особенно если возможна перепланировка.
3. Толщина и материал стен. Особенности остекления.
4. Тип и высота потолков. Размер межпотолочного пространства при подвесных, подшивных, натяжных системах. Возможность монтажа фальшбалок.
5. Расположение мебели и тепловыделяющей бытовой техники.
6. Мощность и расположение осветительных и отопительных приборов.
7. Наличие, тип и состояние вентиляционных шахт.
8. Особенности и производительность инфильтрации, естественной вентиляции.
9. Наличие местной вытяжной вентиляции — шкаф, зонт.
10. Желаемая конфигурация приточной системы — наборная или моноблок.
11. Необходимость применения шумоизоляции.
12. Нужна или нет подготовка приточного воздуха.
13. Тип распределителей — регулируемые или нерегулируемые решётки, диффузоры.
14. Места установки распределителей воздуха — стена или потолок.
15. Характер управления системой — клавиши, щит, пульт, компьютер, умный дом.

На основании полученных данных будет подобрано оборудование определённой производительности, параметры вентиляционной сети, способы монтажа. Если заказчика устраивают представленные разработки, то подрядчик предоставляет ему рабочий проект системы вентиляции и приступает к монтажу. А нам остаётся лишь оплачивать счета и наслаждаться чистым воздухом.

Турищев Антон, рмнт.ру