Схема вентиляция многоэтажных жилых зданий: Страница не существует

Для улучшения воздухообмена в панельном доме крайне желательно устанавливать вытяжку и осевые вентиляторы одинаковой мощности на приток и вытяжку. Рисунок 9 – Схема вентиляции хрущевки

Расчет системы вентиляции

Обычно расчетом системы вентиляции занимаются проектные организации. Самостоятельно внести изменения в работающую систему практически невозможно, так как это потребует перепланировки дома и системы вентиляции. В условиях жилого заселенного дома это невозможно.
И все же при помощи простого расчета и небольшой модернизации можно значительно улучшить вентиляцию в квартире. Суть расчета заключается в том, что количество воздуха, поступающего в квартиру, должно быть не меньше его объема, выводимого через вентшахты. Дело в том, что на выходе из квартиры в вентшахтах устанавливаются осевые вентиляторы. Чтобы они функционировали правильно, а не гоняли воздух вокруг себя, нужно установить вентиляторы такой же производительности на приток. Осевые вентиляторы в ванной и санузле будут удалять из этих комнат влажный и неприятный запах в шахту.

!ВАЖНО!
Не стоит устанавливать в квартире вентиляторы слишком большой мощности. Например, для однокомнатного жилья достаточно вентилятора с производительностью около 50 м³/ч, для трехкомнатной квартиры – до 100 м³/ч.

Чтобы воздух в квартире всегда был чистым и свежим, желательно установить на кухне вытяжку, которая будет удалять воздух с запахами пищи из кухни, а также регулярно проветривать комнаты, открывая для этого окна.
Дополнительно можно установить кондиционер. Он будет выдувать охлажденный или, наоборот, подогретый воздух с улицы в помещение, обеспечивая оптимальный микроклимат и дополнительную циркуляцию воздуха в квартире.

Заключение
Исправная вентиляция многоквартирного дома обеспечивает непрерывную циркуляцию и обновление воздуха в квартире. Естественная вентиляция работает не слишком эффективно, тем не менее в рабочем состоянии она обеспечивает движение воздуха по квартире и удаление старого отработавшего и загрязненного воздуха наружу. Естественная вентиляция забивается редко, так как вентиляционные каналы достаточно широкие. Обычно чистить такую систему нужно не чаще одного раза в пару лет.
Принудительная вентиляция лучше засасывает воздух и удаляет старый, но она стоит дороже и устанавливается преимущественно в дорогих новых домах. Старый жилой фонд имеет естественную вентиляцию.

Всё о вентиляции помещений многоэтажных жилых зданий

Во всех многоквартирных домах заведомо предусмотрена система вентиляции. Она крайне необходима для правильной циркуляции воздуха во всех помещениях. Именно процесс обновления воздуха обеспечивает благоприятный микроклимат в квартирах, который положительно сказывается на здоровье. В данной статье мы расскажем вам всё о вентиляции помещения многоэтажных жилых и нежилых зданий.

Принцип работы вентиляции

К сожалению, в большинстве старых домов установлена устаревшая система, из-за чего воздух достаточным образом не обновляется, а как следствие вы можете ощущать нехватку кислорода. Вытяжку отработанного воздуха обеспечивают вентиляторы, которые чаще всего устанавливаются на кухне или в ванной комнате. Стоит отметить, что один лишь вывод воздуха не обеспечивает комфортных условий, ведь наибольшую важность имеет именно приток свежего. В старых домах эту функцию выполняли щели в стенах и оконных, а также дверных проёмах.

Старый формат вентиляции помимо чистого воздуха допускает в помещения грязь, холод и посторонние шумы. В следствие чего, многие жильцы зимой заделывают все видимые щели, а некоторые и вовсе устраняют их все в процессе ремонтных работ или при установке пластиковых окон. Таким образом получается, что система вытяжки воздуха работает в нормальном режиме, а запускать свежий воздух получается лишь путём открытия окон и форточек. Но в таком случае, вы помимо воздуха пускаете в свою квартиру ещё и лишний шума, а также пыль и грязь. Единственно верным решением становится установка качественной, современной вентиляционной системы, которая будет обеспечивать вас чистым и свежим воздухом каждый день, исключая попадание грязи и излишнего шума.

Виды вентиляционных систем

Изначально, при мысли об установки вентиляции, каждый человек представляет себе громоздкую систему. Как правило, в голове возникает изображение полноценной системы вентиляции, которая пролегает по громадным шахтам. В действительности же существует множество различных вентиляций, львиная доля которых не требует даже прокладки малогабаритных путей протекания воздуха. Существует несколько основных категорий вентиляционных систем, каждая из которых отличается функционалом, сложностью установки, ну и конечно же стоимостью.

• Естественная вентиляция. Для её работы в стене пробуриваются отверстия, в которые устанавливаются патрубок из пластика и наполняется утеплителем. С внешней стороны устанавливается кожух из алюминия, а с внутренний клапан. Для очистки воздуха и регулирования потока воздуха устанавливается специальный клапан. Достичь полноценной циркуляции воздуха можно достичь только при рабочей вытяжке, предусмотренной при планировке многоквартирного дома.

• Комбинированная. Она обеспечивает достаточно хорошую циркуляцию воздуха. Воздух в помещения попадает тоже через специальные клапаны. Они устанавливаются как в оконных проёмах, так и в самих стенах. Вытяжка воздуха осуществляется благодаря вытяжным вентиляторам. Сама система занимает достаточно мало места в помещениях. Для достижения максимального комфорта, вы можете установить вентиляцию вблизи отопления. Таким образом, в зимний период, поступающий холодный воздух будет смешиваться с тёплым и обеспечивать приятную температуру.

• Принудительная вентиляция. Она состоит из большего количества элементов, а именно вентилятор, воздушный фильтр, калорифер, обратный клапан и автоматическая система контроля. Устанавливаются чаще всего в санузлах, на балконах или в подсобных помещениях. Такая система в принудительном порядке запускает в квартиру чистый воздух, а старый выгоняет через вентиляционную шахту. В случае неработающей штатной вентиляции устанавливается дополнительный вентилятор на вытяжку. При монтаже может понадобиться проделать некоторые технические изменения в квартире. Стоит она несколько дороже, но и функционал значительно шире.
  

Расчёты перед установкой вентиляции

Максимальной эффективности от вентиляционной системы можно добиться только при покупке качественного оборудования и точных расчётов. Проектирование систем вентиляции для вас могут специалисты нашей компании, а также дадут всю необходимую информацию об ассортименте. Выбор подходящей системы достаточно сложный процесс, а поэтому наши консультанты с радостью ответят на все, имеющиеся у вас, вопросы. Получить консультацию и оформить заказ вы можете по телефону, указанному на сайте.

Схема вентиляции в многоэтажном доме

Основные моменты устройства

Если говорит просто, то с момента разработки систем вентиляции для панельных домов в 60-х годах, мало что изменилось сегодня. Все так же используются принципы вентиляции, среди которых можно выделить:

• единый выход вентиляции для нескольких квартир на крыше;
• общий коллектор, который находился на крыше;
• наличие нескольких индивидуальных каналов.

Первая схема вентиляции чаще всего используется в домах, которые имеют не менее девяти этажей. Заключается она в том, что есть один стояк вентиляции, который выходи на крышу. К нему подключаются все квартиры, через которые он проходит. Второй вариант схемы вентиляции подразумевает наличие личного канала, но на чердаке он соединяется с общим коллектором, через который и осуществляется вывод отработанного воздуха. Третья схема вентиляции чаще всего применялась в зданиях на 5 этажей. Она подразумевает выход каждого индивидуального канала на крышу. Такой вариант вентиляции прижился в кирпичных строениях, но не получил особого распространения в панельных домах.

Обратите внимание! В современных схемах вентиляции для панельного дома есть три основных стояка, которые проходят через квартиры на одном уровне. Один из них проходит через туалеты, второй через ванные, а третий забирает отработанный воздух из кухни.

Положительные и отрицательные стороны

Первопроходцем среди схем вентиляции в многоэтажных домах можно считать ту, которая подразумевает наличие отдельного канала для каждой квартиры, который имеет собственный выход на крыше. Такой подход к вентиляции позволял обеспечить воздухообмен на должном уровне в строениях, которые не превышали 5 этажей. Приток при этом дополнительно обеспечивался негерметичностью оконных проемов и дверных рам. Именно благодаря этому и обеспечивалась требуемая разница в давлении в вентиляционных каналах. Но большей частью такой подход не был применим для панельных домов. Это связано с несколькими нюансами:

• громоздкость;
• недостаточная производительность;
• отсутствие систем компенсации и регулирования.

Кирпичные дома могут быть увеличены до требуемых габаритов, чтобы уместить внутри все узлы, которые обеспечивают нормальную жизнедеятельность. Но со зданиями, которые построены по панельной технологии, такой подход неприменим. Это связано с изначально установленной величиной блоков, которую невозможно варьировать. При этом несколько каналов вентиляции занимали слишком много полезного пространства. Для такой высоты многоканальная система вентиляции не могла обеспечить достаточного притока воздуха. Результатом этого становилось то, что в ванных комнатах скапливалась влага, а в туалетах – неприятный запах. Другой стороной медали такой вентиляции являлось то, что в жилых комнатах воздух уходил быстро. Это приводило к понижению давления и возврату загрязненного воздуха из вентиляционных каналов.

В схеме вентиляции панельного дома не было предусмотрено компенсаторов и регуляторов, которые бы способствовали выравниванию давления. Это приводило к неравномерности вентиляции в зависимости от этажей. Чем ниже был этаж, тем лучше на нем была вентиляция и наоборот. Результатом этого становились повышенные затраты на теплоносители в зимнее время у жителей первых этажей, т. к. все тепло быстро выдувалось в вентиляцию. На верхних этажах была другая крайность, которая могла привести к отравлению угарным газом из-за плохой вентиляции.

Схема воздухообмена для девятиэтажного дома

Инженеры нашли выход из ситуации, который стал простым решением для вентиляции панельных домов, которые имели девять этажей, что позволило использовать вентиляцию в нормальном режиме без перекосов. Индивидуальные вентиляционные каналы, которые тянулись из каждой квартиры были замещены вентиляционной магистралью. Она представляет собой вентиляционный канал увеличенного сечения, который сплошным стояком проходит внутри стены каждого угла подъезда. Пример такой вентиляции можно видеть на фото ниже.

Такая схема вентиляции применяется при современном строительстве. При этом к основному каналу вентиляции производится подключение каждой из квартир девятиэтажного дома. Осуществляется это посредством вентиляционных каналов меньшего диаметра по сравнению с основным. Для увеличения тяги на коллектор, который вынесен на крышу, было принято решение установить дефлектор. Он должен обеспечить разницу в давлении. На ранних стадиях присутствовала решетка с жалюзи, которая работала в автоматическом режиме. Если разницы потенциалов было недостаточно, тогда створки открывались полностью, когда тяга была слишком большой, тогда щели уменьшались.

Но проблема, которая присутствовала для двух верхних этажах, так и осталась, поэтому требовались дополнительные изменения. Они заключались в том, чтобы сделать для этих квартир индивидуальные выводы, а не подключать их к общему стояку. При этом было принято еще одно интересное решение, которое позволило увеличить тягу для канала в каждой квартире. Соединение с основным каналом происходило не на уровне, где находилась квартира, а на несколько метров выше, что позволяло удлинить воздуховод и увеличить разницу в давлении.

Недостатки вентиляции панельного дома

Жители панельных многоэтажных домов отлично ощутили и ощущают на себе последствия неправильной работы установленных вентиляционных систем. Среди них можно выделить следующие:

• эффективность зависит от времени года;
• переход неприятных запахов между квартирами;
• снижение эффективности при загрязнении.

Чем выше разница в давлении, тем эффективнее работает система вентиляции в многоэтажных панельных домах. Но такая разница снижается с повышением температуры на улице. Это означает, что в теплый период года можно ожидать проблем. В особых случаях проблемы начинаются уже ночью или в ветреную погоду, когда вентиляция работает в обратном направлении. Другим фактором, который постоянно дает знать о себе – переток неприятных запахов. Если кто-то из жильцов имеет вредную привычку курить, то об этом знает большинство квартирантов, которые находятся на одном уровне или выше. Также легко можно узнать, что готовят соседи на кухне в конкретный момент. Ситуация ухудшается, если в одной из квартир устанавливаются приборы, которые обеспечивают принудительный выброс воздуха в вентиляционные каналы. Это касается вытяжек на кухне или вентиляторов в туалете и ванной комнате.

Совет! Вопрос с посторонними запахами решается установкой обратных клапанов, которые не дают воздуху из вентиляции попасть обратно в квартиру. При этом также понадобиться монтаж вентиляторов.

Обслуживание вентиляционных шахт оставляет желать лучшего, а это означает, что мусор и пыль скапливаются там довольно быстро. В силу этого сужается пространство канала и ухудшается тяга. Причиной загрязнения служит отсутствие систем фильтров, которые должны задерживать пары, насыщенные жирами, или пыль, которая попадает вместе с воздухом. Можно смело говорить о 20 процентном падении производительности при наличии налета слоем в половину сантиметра.

Найденные решения

Ситуация, которая существует долгие годы, заставила искать практичные и эффективные решения. Они повсеместно внедряются при современном строительстве. Одним из таких решений является полный отказ от пассивной вентиляции. На смену ей приходит активная приточно-вытяжная вентиляция, которая прекрасно справляется со своими задачами. Приточно-вытяжные вентиляционные системы являются общепризнанными во всем мире и применяются не только для жилых домов, но для офисных помещений и торговых площадок.

Задача качественной вентиляции заключается не только в том, чтобы обеспечить быстрый воздухообмен. Благодаря балансу притока и вытяжки достигается значительная экономия при обогреве и охлаждении помещения. В принудительных системах вентиляции для панельных домов предусмотрен забор воздуха на уровне второго или третьего этажа. При этом он проходит фильтрацию и увлажнение, а дальше подается в квартиры через нагнетающие вентиляторы. По отдельным каналам происходит процесс вытягивания отработанных масс. При этом в обменных камерах на крыше тепло накапливается и возвращается.

Решение проблем в старых системах

Те системы, которые монтировались много лет назад, не могут быть заменены на новые без обширного вмешательства. В силу этого есть несколько простых шагов, которые позволят жильцам решить возникающие проблемы в отношении систем вентиляции. Одним из требований, которое должны выполнять жильцы в отношении вентиляционной системы – не производить самостоятельный монтаж дополнительных элементов, которые призваны к тому, чтобы повысить эффективность вентиляции. Также жильцы не должны самостоятельно производить чистку. Это может не только не улучшить ситуацию, но и разрушить вентиляционный канал.

При этом необходимо дать определенную волю в обслуживании только собственного стояка методом демонтажа решетки. Управляющая компания должна иметь специалиста, который будет заниматься конкретно вопросом вентиляции, как это делает, например, сантехник. Некоторые ситуации позволяет решить установленный собственноручно приточный клапан, который обеспечивает подачу свежего воздуха. Оценить состояние старых систем вентиляции можно в видео.

Резюме

Как видно, вентиляционная система является неотъемлемым компонентом любого жилища. От нее зависит не только качество воздуха внутри помещений, но и то, каким образом будет функционировать система отопления. Благодаря правильному подходу к вентилированию можно значительно снизить затраты на теплоносители, чем обеспечивается как локальная, так и глобальная экономия.

Многоквартирный дом (МКД) – сложное инженерное сооружение, предназначенное для проживания большого количества людей. Отсутствие в черте города свободного места для строительства, совершенствование технологий и материалов стимулируют увеличение этажности. Стандартные пятиэтажные панельные и девятиэтажные кирпичные дома больше не актуальны. На смену приходят высотные строения 15-20 этажей, поэтому появляются новые технологи устройства вентиляции, отопления и других инженерных сетей. Схема вентиляции в многоэтажном доме меняется, но задача остаётся та же, а именно — качественное проветривание квартир. Создание полноценного проекта, способного пройти государственную экспертизу — нетривиальная задача. Выполнить все условия строительных норм и правил под силу только профессиональным проектировщикам.

Важность вентиляции многоквартирного дома

Тепловой баланс многоэтажки

Вентиляционная система выполняет несколько функций:

1. Обеспечивает поступление свежего воздуха через окна, двери и вентиляционные решётки.
2. Удаляет отработанные воздушные массы через вентиляционные решётки и вытяжки.
3. Поддерживает кратность воздухообмена.
4. Регулирует относительную влажность.

Без качественного воздухообмена жить в квартире станет невозможно. Тепловые выделения от людей, пыль, неприятные запахи и влага – все эти факторы ухудшают микроклимат внутри помещения. Поэтому так важно спроектировать и смонтировать полноценную, правильно функционирующую вентсистему.

Вентиляция обеспечивает тепловой баланс. Это особенно актуально для панельных домов старой постройки, где ограждающие конструкции изготавливались из материалов с высокой теплопроводностью. Современные кирпичные и панельные строения состоят из качественных конструкций, обеспечивающий низкий коэффициент теплопроводности и совершенно другой баланс температур. Плюс стационарные кондиционеры, берущие на себя часть функций естественно вентиляции.

Нормативные требования

Большая часть нормативных параметров и данных для расчёта изложена в СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные», СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». А также СНиП 2.09.04-87*, СНиП 2.08.02-89*.

Для расчёта используется несколько параметров:

1. Температура воздуха внутри помещений: для жилых комнат +20-220С; кухни с электрической и газовой плитой 16-180С; ванной +250С; уборной +180С; совмещенного санузла +250С; коридора (вестибюля) +160С; кладовой +120С; машинного отделения лифтовой +50С
2. Кратность воздухообмена: варьируется от 25 до 90 м3/ч на одного человека.
3. Расход наружного воздуха определяется исходя из площади помещения: для жилых комнат он равен 3 м3/ч на один квадратный метр площади.

Это все обобщенные параметры, и каждый регион может варьировать значения, исходя из особенностей климатических условий.

У проектировщиков есть определённый запас свободы:

• Согласно СНиП в одной из спален квартиры из нескольких комнат расчётная температура воздуха закладывается +220С.
• В квартирах, адаптируемых для проживания инвалидов, бреется максимальное значение температуры.
• Вентиляция угловых квартир рассчитывается по нормативным параметрам плюс 20С, но не выше +220С.

На сегодняшний день пластиковые оконные конструкции и герметичные стальные входные двери полностью обнуляют эффект микропроветривания через зазоры, поэтому проектировщикам сложно добиться нормативных параметров по микроклимату. В элитных домах идут по пути монтажа принудительной приточной вентиляции, а в бюджетных МКД всё сложнее: надо увеличивать интенсивность работы, а значит размеры вентканалов. Но это не всегда возможно с точки зрения конструкции здания.

Нормы внутриквартирного устройства

Строительные нормы предъявляют несколько требований к конструктивному устройству вентсистемы:

• Наличие хотя бы одного окна с выходом на улицу. Необходимо для правильной работы естественного проветривания.
• Окна или приточные решетки первого этажа должны быть на высоте не менее 1000 мм от опоясывающего снежного покрова, а в летний период — 2000 мм от отмостки.
• Площадь сечения воздуховодов для кухни 150 см2, совмещённого санузла и раздельных туалета с ванной по 100 см.
• Направление движении воздуха строго от жилых помещений к служебным, далее через общий воздуховод на крышу.
• Внутри вентиляционных каналов запрещается протягивать электрическую проводку.
• Вентиляционные трассы не должны пересекаться между собой и с кабель-каналами.

Естественная вентиляция МКД

Пример приточно-вытяжной системы

Жилые дома массовой застройки (типовые) традиционно оборудуются естественной приточно-вытяжной вентиляцией. Принцип работы основан на разности давления и температуры внутреннего/наружного воздуха. Для приточки используются окна, вытяжка осуществляется через вентшахты, расположенные в стенах здания.

В советское время использовалась громоздкая, не всегда оправданная схема вентилирования: от каждой решётки отходил свой канал до чердака, а там они объединялись в один большой, выходивший в вытяжную шахту.

В современном строительстве метод индивидуальных каналов используется для МКД до 4 этажей.

Современные МКД выше четырех этажей оборудуются вентиляцией по схеме «ствол-спутник». Это оптимальное решение, удовлетворяющее требования нормативной документации.

Схема «ствол-спутник»

Схема вентиляции с каналами-спутниками

Вентиляция по данной схеме состоит из вертикального сборного канала (ствол) и его боковых ответвлений (спутники). Такая система обеспечивает вытяжку из кухонь, туалетов и ванн. Через вытяжное отверстие воздух поступает в боковой канал, на уровне межэтажного перекрытия он попадет в магистральный сборный канал. Данная схема отличается повышенной аэродинамической устойчивостью и проходит по всем требованиям противопожарной безопасности.

Существуют два вариант исполнения: первый предусматривает отдельное боковое ответвление для каждой заборной точки; второй позволяет запитать кухню и санузел через одно боковое ответвление (но только, когда оно находится не мене, чем на 2000 мм выше обслуживаемых комнат). Это требование продиктовано аэродинамическими свойствами.

Один или два последних этажа могут быть подключены по отдельной схеме. Это вызвано невозможностью подключения боковых ответвлений к основному стволу из-за конструктивных особенностей здания.

На чердак воздух поступает из нескольких сборных вертикальных каналов. Так что чердачное помещение – горизонтальный отрезок общедомовой вентсистемы. Через вентиляционные шахты, одну или несколько для каждой секции, он удаляется в атмосферу. Чтобы уменьшить теплопотери, чердак должен быть утепленным.

Воздуховоды выполняются в двух вариантах. Для типовых многоквартирных домов используется поэтажный вентблок, он бывает кирпичный или железобетонный (панельные дома 86 и 800 серии). Элитное жилье, а также многие современные МКД оборудуются стальными вытяжными воздуховодами.

Основное положительной свойство схемы вентилирования «ствол-спутник»» – отсутствие энергетических затрат. Движение воздушных масс происходит за счёт физических и аэродинамических законов.

Строение вентблока

Пример строения вентблока

Вентиляционный блок состоит из центрального канала с одним или несколькими ответвлениями и переходного клапана. Практически все схемы вентилирования многоквартирных домов предусматривают подключение боковых ответвлений на каждом этаже. Но так было не всегда, раньше узлы соединения ставились через 2-5 этажей.

Между собой блоки соединяются цементно-песчаным раствором, это быстрый, но ненадёжный способ герметизации: может шов сместиться или раствор заполнить внутренне пространство, тогда интенсивность работы вентиляции уменьшится. Для предотвращения нежелательных последствий швы герметизируются силиконовым клеем.

Пример вентиляции 9 этажного дома

В стандартном жилом доме советской эпохи 9 этажей. Приточно-вытяжная вентиляция с естественным побуждением, приток осуществляется через окна и двери, а вытяжка работает по схеме «ствол-спутник». В большей части проектов чередование боковых отводов происходит через два этажа, но иногда встречается и поэтажная схема. Из квартир последних двух уровней воздух вытягивается по отдельным каналам, а не в общую шахту.

Схема вентиляции стандартного жилого дома

Расчёт мощности вентсистемы ведётся по партерам без ветра, принимая среднюю температуру снаружи, равную +50С.

Недостатки в работе естественной вентиляции

Вентблок схожей конструкции применяются в 10-этажном и 25-этажном домах. Это приводит к просадке воздушных масс: они не успевают набрать достаточную скорость для выброса отработки из ответвлений квартир последнего уровня. Если нет ветра или он дует на противоположный фасад, то жильцы последних этажей могут ощущать запах из нижележащих квартир.

В сильную жару, даже если все окна открыты, интенсивность проветривания при классической схеме естественного вентилирования значительно падает, поэтому для создания комфортных условий микроклимата рекомендуется устанавливать кондиционеры.

Вентиляция подвала

Вытяжное вентилирование подвальных помещений осуществляется по одинаковой с основным зданием схеме. Если нет окон, то подача свежего воздуха осуществляется через отдушины и отверстия в цокольной части здания. Снаружи они закрываются решетками.

Отдушины В последнее время наблюдается тенденция, когда жильцы многоквартирного дома заделывают отдушины. Это строго запрещается и является нарушением условий эксплуатации.

Вентиляция квартир

Схема движения воздуха в квартире

Схема движение воздушных масс при естественном способе проветривания выглядит так: более холодный воздух через открытые окна или зазоры между рамой и стеной, а также дверным полотном и косяком попадает внутрь. За счёт тяги он движется к вентиляционным решёткам. Так как он более холодный, то вытесняет теплый отработанный вверх, где тот уходит через вентиляционные отверстия ванной комнаты, кухни и санузла.

Это идеальная схема, где не учитываются современные герметичные пластиковые окна и металлические двери. В деревянных окнах инфильтрации происходит через открытые форточки, что носит кратковременный характер и негативно сказывается на общем микроклимате. Поэтому для улучшения вентиляции квартир используется несколько дополнительных устройств:

• Кухонные вытяжки. Это локальные системы механического отсоса, устанавливающиеся над электрическими или газовыми плитами. Они вытягивают воздух в вентиляционную шахту. Существует вариант вывода отработанного воздуха через окно на улицу.
• Вытяжные вентиляторы. Монтируются в вентиляционные отверстия на кухне, санузле или форточку. Дополнительно стимулируют удаление отработанного воздуха.
• Приточные клапаны. Специальные механизмы, вмонтированные в ограждающие конструкции. Позволяют регулировать объём подаваемого приточного воздуха. Эффективная система естественного вентилирования.

Приточный клапан

• Аэроматы. Устанавливаются на пластиковые окна. Благодаря высокому аэродинамическому сопротивлению не пропускают шум. Относятся к дополнительным устройствам естественной вентиляции квартир.

В многоквартирных жилых домах, построенных по индивидуальному проекту, а также некоторых серийных, естественная приточно-вытяжная вентсистема дополняется механической. Для этого на крыше МКД устанавливаются автономные блоки вентиляторов, которые могут работать на приточку и вытяжку. Это энергозатратная, сложная в исполнении схема и для типового строительства применяется редко.

Очистка вентиляционных каналов многоквартирных домов

Вентиляционные шахты, решётки и боковые отводы засоряются, поэтому объём забираемого воздуха падает, и их надо периодически чистить.

Есть два способа очистки:

• Профессиональная чистка. Вызывается специалист, который удаляет засоры и растворные наплывы из сборного канала и боковых ответвлений.
• Самостоятельная чистка. Состоит из промывки вентиляционной решётки и удаления загрязнения бокового ответвления. Добраться до сборного канал без специального оборудования не получится.

Вентиляционная система МКД представляет собой сложную сеть из основных и боковых вентканалов и дополнительных устройств. Рассчитать проектную мощность под силу только профессиональным проектировщикам.

Пример проекта

Компания «Мега.ру» предоставляет услуги в сфере вентиляционного проектирования. Наши специалисты помогут решетить проблемы любой сложности, расскажут, как устроена система вентилирования любого объекта. Мы работаем в Москве и области, также предлагаем свои услуги в соседних регионах. Практикуем удалённое сотрудничество. По всем интересующим вопросам обращайтесь к нашим специалистам. Способы связи вы найдете на странице «Контакты».

Работы вентиляция жилых зданий. Вентиляция многоэтажного дома: особенности устройства и обслуживания

В соответствии с существующими нормами, любое жилое помещение в обязательном порядке должно быть оборудовано , которая предназначена для устранения загрязнённого воздуха из нежилых комнат (туалет, ванная, кухня). При нарушенной работе стёкла на окнах начинают запотевать, по стенам стекает конденсат, углы отсыревают, а в помещениях образуется плесень, при исправной работе вентиляционной системы такие неприятности незаметны. Если в доме находится маленький ребёнок, то последствия некачественного воздухообмена могут стать причиной развития у малыша бронхиальной астмы или других заболеваний дыхательных путей.

Схема устройства принудительной вентиляции в многоэтажном доме

Чтобы проверить работоспособность системы вентиляции, нужно взять небольшой кусочек мягкой бумаги (примерно 10х10 см), приоткрыть в помещении окно, после чего поднести кусок бумаги к вентиляционной решётке. В том случае, если листок заколыхался – вентиляция работает хорошо. В свою очередь, если листок не притягивается, это является показателем некачественной работы вентиляционной системы.

Проблемы с вентиляцией в многоквартирных домах, особенно на последних этажах, представляют собой вполне привычное явление. Причина проблем кроется в том, что для обеспечения нормальной циркуляции в квартире воздух должен проходить по вентиляционному каналу не менее 2-х метров по вертикали. На последнем этаже такое условие является проблематичным, так как в качестве препятствия выступает чердачное помещение. Вывести вентиляцию на улицу можно при помощи трёх различных способов.

1. Первый – вентиляционные каналы, в виде оголовка трубы, напрямую выходят на крышу. Таким способом дома возводили вплоть до начала ХХ века, но возросшая этажность зданий постепенно отодвинула этот способ.
2. При втором способе вентиляция, по достижении чердачного помещения, накрывалась при помощи горизонтальных герметичных коробов, соединённых с шахтой, которая выходила наружу поверх крыши.
3. При третьем способе, самом современном, вентиляция сначала попадает на чердак, играющем роль промежуточной венткамеры. После чего воздух попадает наружу, пройдя сквозь одну общую вентиляционную шахту.

Первый вариант мы рассматривать не будем, так как он сейчас не используется – остановимся на втором и третьем способах.

При втором варианте происходит следующее: воздух со всех этажей поднимается вверх по каналам, до уровня чердака, попадая в горизонтальный соединённый короб, обустроенный в помещении чердака. Во время этого происходит удар воздушного потока о крышку горизонтального вентиляционного короба. Поток воздуха слегка отклоняется в сторону вентиляционной шахты, но при недостаточном внутреннем сечении горизонтального чердачного короба, в коробе появляется участок повышенного давления, за счёт чего воздух ищет выход наружу через любое расположенное рядом отверстие, например, вентиляционную шахту и канал верхнего этажа.

В том случае, если сечение короба достаточное, но крышка при этом смонтирована очень низко, то происходит такой же процесс – обратная тяга – поток воздуха не успевает вовремя отклониться в сторону вентиляционной шахты, что влечёт за собой удар. Вентиляция верхнего этажа «продавливается» отражённым потоком воздуха, из-за чего запахи с нижних этажей попадают как раз именно в это помещение. Чтобы избавиться от этого, можно прибегнуть к двум способам – глобальному и локальному.

Глобальный способ подразумевает собой увеличение сечения чердачного горизонтального соединительного короба посредством изменения его высоты примерно в 2-3 раза, с последующим устройством внутри короба некоторых приспособлений, называющихся «рассечками». Учитывайте то, что все эти работы обязательно должны выполняться опытными специалистами. Помимо этого, помните о том, что сечение короба не рекомендуется увеличивать в тех случаях, когда к вентиляционной шахте с обратной стороны прикреплены точно такие же коробы.

Читайте также

Нужно ли устанавливать громоотвод на крыше частного дома

Локальный метод подразумевает отделение каналов верхнего этажа от общего воздушного потока, с последующим заведением в вентиляционную шахту поверх короба. Вам потребуется провести тщательное утепление этих индивидуальных каналов, чтобы избежать нарушения температурно-влажностного режима чердака.

По третьему варианту работает вентиляция практически во всех современных многоэтажках. В большинстве случаев, вентиляция на последних этажах в таких домах сопровождаются не обратной тягой, а ослабленной. Воздух, в таких случаях, при попадании в канал проходит всего около 30 см по вертикали, после чего рассеивается, не успев набрать скорость и силу. В результате этого вентиляция не пропадает, но воздухообмен на последних этажах заметно снижается. При открытых межсекционных и входных дверях чердака может возникнуть сильный сквозняк, из-за которого тяга на верхних этажах становится хуже.

Для устранения этой проблемы следует нарастить индивидуальные каналы верхнего этажа, диаметр которых обычно составляет 140 мм. На эти отверстия надеваются трубы такого же диаметра, а стыки аккуратно замазываются алебастром. Трубы выводятся на высоту 1 метра и слегка наклоняются в сторону общей шахты таким образом, чтобы поток воздуха, который поднимается снизу и проходит рядом с выведенными трубами, вытягивал воздушные потоки из каналов верхнего этажа.

В многоквартирных домах каждая квартира оборудуется системой приточно-вытяжной вентиляции. Как правило, схема вентиляции является следующей: в ванных комнатах, кухнях и санузлах находятся вытяжные отверстия, а приток свежего воздуха обеспечивается за счёт проветривания помещений.

Естественная приточно-вытяжная вентиляция жилого дома

Качественная работа приточно-вытяжной вентиляции способна полностью обеспечить подходящий для человека микроклимат в помещении. Если в комнате регулярно появляются неприятные запахи, а окна запотевают – это весомый повод для проверки работы вентиляционной работы. Если проверка показала плохую работу системы, то вполне вероятно, что вентиляционная шахта засорена.

Как сделать правильную работу вентиляции в квартире своими руками

Как прочистить вентиляцию в квартире

Если вы решили прочистить вентиляцию, то имейте в виду то, что жильцы многоквартирных домов не имеют права осуществлять самостоятельный монтаж инженерных коммуникаций, которыми пользуются другие люди. Прочистка или ремонт вентиляционной шахты должна выполняться только специалистами из соответствующих организаций. Если вентиляция и кондиционирование дома не работают, единственное, что вы можете сделать – это снять решётку с вентиляционного отверстия и устранить находящийся в ней мусор при помощи пылесоса (или вручную).

В некоторых случаях бывает так, что вытяжная система находится в исправном состоянии, но неприятные запахи и запотевшие окна всё равно дают о себе знать. Такое часто можно наблюдать в квартирах, где установлены пластиковые окна. В этом случае есть два способа решения проблемы: регулярное проветривание комнат или установка дополнительных приточных клапанов.

Приточные клапаны, как правило, устанавливаются в отверстия за батареями отопления, что позволяет свежему воздуху немного прогреться при попадании в помещение. Диаметр отверстий обычно находится в пределах 6-10 см. По типам конструкции клапаны делятся на несколько видов. У некоторых, например, имеется заглушка, которую при необходимости можно открыть вручную. Более современные модели оснащаются специальными датчиками, способные реагировать на изменения уровня влажности в помещении, в нужный момент открывая клапан, впускающий свежий уличный воздух. Многие клапаны обладают набором фильтрующих элементов.

В большинстве случаев, естественная вентиляция в старых домах не способна обеспечить необходимый объём свежего воздуха, поэтому многие люди устанавливают кондиционеры. Это устройство не может полностью заменить систему вентиляции, но может очистить и увлажнить воздух, находящийся в квартире.

Принудительная вентиляция в панельном доме

Принудительная вентиляция приходит на помощь в тех случаях, когда естественная не способна справляться с поставленными перед ней задачами. Полностью выполнить её монтаж своими силами невозможно, так как в каждом конкретном случае её проект обладает своими особенностями. В том случае, если вам необходима установка вентиляции в однокомнатной квартире, можно приобрести простое моноблочное устройство.

Для наиболее качественной вентиляции каждой комнаты обязательно потребуется установка воздуховодов, монтаж которых может осуществить любой человека. Обычно воздуховоды устанавливаются под навесной потолок или встраиваются в стены.

Что произойдет с многоквартирным домом без вентиляции? Жильцов будет мучить постоянное ощущение духоты, квартиру заполонят запахи из кухни и санузла, на стенах появится сырость и плесень. Исправная и эффективная вентсистема избавляет от подобных страданий. Но как устроена вентиляция на практике?

Устройство вентиляции в многоэтажных домах

В каждом многоквартирном доме (МКД) есть вентиляционная шахта. Ее можно сравнить с венозной системой человека — именно по шахте воздушные массы движутся из разных точек (комнат) в одну — на чердак или на улицу.

Шахты занимают много места, поэтому в малоэтажных домах вместо них часто устанавливают компактные воздуховоды.

Вентиляционная шахта в панельном доме состоит из бетонных блоков, которые накладываются друг на друга. Швы между ними заделываются цементным раствором. В новостройках воздушные магистрали делают из металлических или пластиковых коробов. На крыше шахта заканчивается специальным зонтом — он защищает трубы от попадания осадков, листьев и мусора.

Виды воздуховодов:

• Встроенные. Бывают прямоугольного или квадратного сечения. Закладываются при строительстве в несущих стенах высотного здания. Их делают из кирпича или бетонных блоков.
• Накладные/подвесные. Устанавливаются уже после окончания стройки и отделки помещений. Чаще всего производятся из листовой оцинкованной стали. Главный недостаток — подверженность коррозии, поэтому важно защитить их от повышенной влажности. Такие воздуховоды нужно шумоизолировать — иначе движение воздуха внутри металлической шахты может сопровождаться гулом.
• Наружные. Монтируются на внешней стороне здания. Их изготавливают из всех вышеупомянутых материалов.

В каждом многоэтажном жилом здании вентиляционные системы разные. Создание вентиляции проходит через следующие этапы:

1. Специалисты производят расчет вентиляции в жилом доме исходя из площади квартир и отдельных комнат.
2. Составляется схема вентиляции. В ней указывают способ распределения воздушных потоков, площадь сечения каналов, уровень шума оборудования, тип вентиляции и другие ее особенности.
3. По схеме разрабатывается чертеж с детальным описанием, который согласуют технические службы. После согласования подготавливают необходимую документацию.
4. Начинается монтаж вентшахт во внутренних стенах здания. После окончания работ систему проверяют на соответствие всем требованиям.

Требования к вентиляции жилого дома:

• герметичность;
• высокая производительность;
• пожаробезопасность;
• соответствие санитарным нормам. Для России санитарно-гигиенические нормативы для вентиляции указаны в СНиП 41-01-2003.

Виды вентиляции в жилых домах

Наиболее распространена естественная вентиляция . Она работает так:

1. Свежий воздух поступает через приоткрытые форточки, окна или .
2. Отработанный воздух вытесняется свежим и выводится из комнат в вентиляционную шахту.
3. Благодаря разнице температур и давлений воздух из вентшахты попадает на чердак или крышу, а оттуда — на улицу.

Вентиляция с естественным побуждением устанавливается в панельных и кирпичных домах, а также в некоторых новостройках. Для ее работы не нужно ничего, кроме самих шахт — поэтому для застройщиков она простая и дешевая. Но для жильцов плюсов в ней мало: в жару воздухообмен практически прекращается, а зимой все тепло быстро «вылетает» в вентиляцию.

Чтобы увеличить тягу в летний период, на верхушку вентканала устанавливают дефлектор. Этот прибор улавливает ветер и рассекает его на несколько воздушных потоков с разными скоростями. За счет этого перепад давления в трубе увеличивается, и отработанный воздух быстрее выходит на улицу.

Естественная вентиляция многоквартирного дома подразумевает, что вытяжная система не работает без притока. Поэтому важно либо всегда оставлять окна открытыми, либо установить проветриватель — прибор, который позволяет проветривать помещение с закрытыми окнами. Самые простые проветриватели — : они встраиваются в стеклопакет, и свежий воздух поступает через специальное отверстие. Более эффективная система вентиляции в квартире многоэтажного дома — : он не только подает воздух в комнату, но и очищает его от аллергенов, вредных газов и мелкой пыли. Прибор может подогревать воздух до комфортной температуры.

Если у приточки нет функции нагрева, то желательно устанавливать ее как можно ближе к потолку помещения. Так приточный воздух будет смешиваться с теплым воздухом комнаты.

Вытяжные вентиляционные отверстия обычно находятся в кухне и санузле: именно в этих помещениях накапливается больше всего нежелательных запахов. Не допускается объединение вытяжки на кухне и в туалете в один вентиляционный канал — иначе запахи будут переходить из одного помещения в другое. Чтобы улучшить воздухообмен, в ванной устанавливают .

Вентиляция подвала многоквартирного дома, как правило, организована с помощью продухов в стенах. Их проделывают чуть выше поверхности земли. Чем больше площадь подвала, тем больше продухов.

1. точка забора свежего воздуха;
2. блок, в котором могут быть нагреватель, рекуператор, фильтры, вентиляторы;
3. воздуховоды;
4. диффузор, через который подается свежий воздух;
5. вентиляционная решетка для забора отработанного воздуха;
6. труба, через которую выходит отработанный воздух.

Принудительная вентиляция не зависит от погодных условий. В ней воздух нагнетается и выводится с помощью электрических вентиляторов. Чем мощнее вентиляторы, тем больше воздуха они успевают обработать. Такая система стоит дороже и устанавливается, как правило, в элитных домах.

Часто в вентиляцию с механической подачей воздуха встраивают фильтры, шумопоглотители, нагреватели и прочие устройства. Такая установка занимает много места, поэтому ее размещают на чердаке или на техническом этаже. Доступ к оборудованию должен иметь только квалифицированный обслуживающий персонал.

Существует и комбинированная вентиляция , в которой с помощью вентилятора осуществляется только вытяжка или приток.

В проект вентиляции иногда добавляют функцию очистки воздуха. Например, компания «Тион» производит очиститель-обеззараживатель , который встраивается в общедомовую вентиляцию: он очищает загрязненный воздух от пыли, плесени, бактерий, выхлопных газов и аллергенов. На входе в вентиляцию и выходе можно поставить станции CityAir: они отслеживают качество воздуха до и после очистки.

Иногда вентиляцию оснащают — он забирает тепло у вытяжного воздуха и отдает его приточному. Это позволяет сэкономить на отоплении квартир.

Схемы вентиляции в квартирах многоэтажного дома

Как правило, в строительстве жилья используется четыре схемы устройства вентиляционной шахты многоэтажного дома.

1. Устройство вытяжки в жилых домах индивидуально, т.е. из кухни, туалета и ванной на каждом этаже ведет на крышу отдельная шахта. В квартиру не проникают запахи от соседей, тяга работает стабильнее. Но это далеко не всегда удобно для застройщиков: во-первых, слишком затратно, во-вторых, дополнительные трубы занимают много места.

2. Вытяжные каналы из всех квартир подсоединены к горизонтальному коробу — сборному каналу на чердаке. Оттуда воздух попадает на улицу. Если диаметр канала недостаточный, то отработанный воздух возвращается в квартиры верхних этажей. Чтобы избавиться от обратной тяги, либо искусственно расширяют короб, либо заводят каналы верхних этажей сразу в шахту поверх короба.

3. Этот вариант похож на предыдущий, только отработанный воздух попадает не в сборный канал, а сразу на чердак. Вентканалы в МКД должны быть теплоизолированы — иначе на чердаке появятся конденсат и плесень, начнут разрушаться строительные материалы.

4. Вентиляция с каналами-спутниками похожа на дерево: вытяжные каналы-ветки в каждой квартире соединяются со стволом — общей вертикальной шахтой. Такая система экономит пространство и деньги, но у нее есть проблема: если тяга нарушена, запахи из одной квартиры могут попадать в другую.

У каждой конструкции вентиляции в многоквартирном доме есть один общий недостаток: расстояние от верхнего этажа до конца вытяжной трубы небольшое, следовательно, тяга слабая. Чтобы ее усилить, из квартир на последнем этаже наращивают индивидуальные вентканалы, которые выводятся на высоту не меньше метра.

Кто должен чистить вентиляцию в многоквартирном доме

В многоквартирном доме делается так: приложите к вытяжной решетке лист бумаги или бумажную салфетку. Если лист или салфетка не держится на решетке, значит, с вентиляцией проблемы.

Возможные причины отсутствия тяги:

• Шахта попросту не действует. Если дом старый, а шахта сделана из бетонных блоков, то на их стыках могут возникнуть трещины.
• В шахте засор. В воздуховоды попадают пыль, мелкий мусор, насекомые. На кухонной вытяжке могут образоваться жировые отложения.
• Нет притока. Если в квартиру не поступает свежий воздух, нечему вытеснять отработанный. При этом производительность притока и вытяжки должна быть примерно равна: воздуха, проходящего через маленькую оконную щелку, не хватит для полноценной вентиляции.

Самостоятельно можно только прочистить решетку на своем вытяжном отверстии; очисткой вентиляционных шахт занимаются специалисты. Если , проводится диагностика: в шахту спускается видеокамера, которая обнаруживает причину засора. Затем пневматической щеточной машиной убирается вся грязь.

Вентиляция должна пройти не только очистку, но и дезинфекцию. Распылитель с гибкой трубой проводится к середине шахты и очищает ее стенки антибактериальным раствором. Для более качественной обработки можно обратиться в санитарно-эпидемиологическую службу: специалисты проведут анализ бактериальной среды в вентиляции и подберут индивидуальное дезинфицирующее средство.

Осмотр вентиляционной системы должен проводиться регулярно. Кто отвечает за вентиляцию в многоквартирном доме? Как правило, управляющая организация или ТСЖ заключает договор с отдельной компанией. Все затраты на осмотр, очистку и ремонт вентиляции включаются в стоимость коммунальных услуг.

Словосочетание «борьба за качество жизни» воспринимается большинством из нас как синоним понятия «стремление к материальному достатку». Между тем, качество воздуха в жилом помещении куда важней «статусных» элементов интерьера, брендовой одежды или дизайнерской мебели. Ведь длительное и систематическое воздействие некачественного (не соответствующего допустимым нормам) воздуха может стать причиной ухудшения самочувствия, снижения работоспособности и, увы, ухудшения состояния здоровья. Допустимые и оптимальные нормы подвижности воздуха, его температуры, влажности не зря прописаны в технических регламентах и сводах правил. Согласно требованиям ГОСТов, с учётом всех параметров помещения, разрабатывается схема вентиляции в панельном доме, кирпичной многоэтажке, любом другом многоквартирном доме. Чтобы обеспечить необходимый воздухообмен (выведение загрязнённого воздуха и приток свежего) рассчитывается и проектируется вентиляционная система. Рассмотрим подробнее, как может быть реализована система вентиляции в многоквартирном доме, но прежде, необходимо обратиться к профессионалам компании «Ветер СПб» для монтажа систем вентиляции через интернет-магазин: https://veter-spb.com/montazh/montazh-sistem-ventilyacii . Получите качественную консультацию по возникшим вопросам, где вам помогут установить качественную, надежную систему вентиляции.

Помимо чертежей размещения воздуховодов, воздухораспределителей, вентиляционных магистралей и прочих элементов вентиляционной системы, разрабатывается деталировка узлов вентиляционного оборудования, просчитываются энергопотребление и габаритные размеры. Устройство вентиляции в панельном доме, равно как и в кирпичном должно быть продуманным и эффективным, ведь кроме обеспечения воздухообмена, важно также сохранение тепла в жилище в зимний период. Кроме того, правильно обустроенная вентиляция может препятствовать распространению пожара в случае возникновения аварийной ситуации, тому способствует применение огнестойких материалов при монтаже, устройство автоматических защитных клапанов.

Особенности выбора системы вентиляции

Выбор системы вентиляции производится для конкретного здания, при этом учитываются этажность, категория здания, расчётный уровень транспортного шума, степень загрязнённости воздуха. Организация движения воздуха по вентиляционным каналам, осуществляемого естественным способом (за счёт температурных и ветровых перепадов давления) рекомендуется для помещений расположенных внутри кварталов, с уровнем транспортного шума не выше 50 дБА. Системы с принудительным побуждением вытяжки или притока устанавливают для обеспечения комфортных условий в зданиях, где уровень транспортного шума у фасадов превышает 50 дБА.

Схема вентиляционной разводки каналов в многоэтажном доме с использованием общей основной шахты, в которую поступает воздух из разгонных каналов-спутников

Виды вентиляционных систем применяемых в жилых квартирах

• вентиляция, осуществляемая естественным удалением воздуха с помощью тяги возникающей в вентиляционных каналах за счёт разности температур и притоком внешнего воздуха через форточки и окна;
• комбинированная система с принудительным удалением и естественным притоком воздуха или, наоборот — с механическим нагнетанием приточного воздуха и естественным удалением;
• полностью механическое как удаление отработанного, так и нагнетание свежего воздуха.

Приток и отвод воздуха в различных вентиляционных системах

Поступление свежего воздуха в помещение осуществляется по-разному, оно зависит от используемой вентиляционной системы. В случае отсутствия подогрева приточного воздуха приток его необходимо производить в верхнюю зону для обеспечения наилучшего смешивания с нагретым воздухом помещения. В системах, где приточный воздух подогревается отопительными приборами, воздух извне поступает над приборами или за ними для обеспечения его подогрева. В системах с децентрализованным потоком, где подогрев воздуха производится при помощи встроенных нагревателей в приточных устройствах, поступление воздуха производится в верхней или нижней зоне помещения. Подача воздуха осуществляется в жилые помещения (детская комната, кабинет, спальная и общая комната).
Отвод отработанного воздуха, независимо от типа вентиляционной системы, должен производиться из верхней зоны кухонь, санузлов и других вспомогательных помещений. Вентиляционные решётки должны располагаться на высоте 2 м (или выше) от уровня пола.

Схема вентиляционной разводки каналов с удалением воздуха через раздельные вентиляционные каналы

Подробно о схемах вентиляции в многоквартирном доме

Схема вентиляции в многоквартирном доме должна производиться с обязательным зонированием по чистоте, перетекание загрязнённого воздуха из вспомогательных помещений в жилые необходимо исключить.
Целесообразно объединение вытяжных вентиляционных шахт отдельных помещений в блоки. Системы воздухообмена с естественным побуждением притока и вывода воздуха лучше выполнять раздельными (исключая вертикальные или горизонтальные сборные каналы). Вентиляция в многоэтажном доме может быть устроена с присоединением вентиляционных каналов разных этажей к общему (сборному) каналу.

Схема системы естественной вентиляции с удалением воздуха через через каналы-спутники, сообщающиеся с основным каналом через один этаж

Присоединение к сборной шахте каналов-спутников должно быть произведено через один или несколько этажей. Вытяжные каналы двух верхних этажей не следует подключать к сборному каналу, целесообразней раздельное отведение.

В зависимости от схемы организации воздухообмена различают вентиляцию с перемешиванием и вентиляцию с вытеснением воздуха. Воздухообмен с перемешиванием характерен для помещений с воздухонепроницаемой пароизоляцией, бетонных и кирпичных зданий с воздухонепроницаемыми стенами. И приточная и вытяжная вентиляция осуществляется при помощи небольших вентиляционных окон, щели дверных и оконных проёмов также принимаются в расчёт.

Из-за высокой локальной скорости воздушных потоков свежий и загрязнённый воздух эффективно смешиваются и удаляются. Таким образом удалить все вредные примеси невозможно, ведь в помещении всегда есть зоны с практически нулевой скоростью движения воздуха. Лишь правильной организацией вентиляционной системы можно добиться желаемого эффекта.

Схема разводки вентиляционных каналов с подключением к сборному вентканалу через два этажа

Чаще всего в России применялась прежде система приточно-вытяжной вентиляции. Она осуществляется за счёт естественной тяги, возникающей вследствие разности температур внутреннего и наружного воздуха. Популярность устройства системы, в которой источником приточного воздуха являются щели в оконных переплётах и открытые форточки объясняется невысокой стоимостью устройства и простотой. Кроме того, вентиляция с естественным притоком практически не нуждалась в дополнительном обслуживании.

Сегодня, вследствие герметичности современных окон, естественная вентиляция в многоквартирном доме малоэффективна. Лишь немногим из нас в холодное время года захочется терять драгоценное тепло для обеспечения необходимого притока воздуха. Впрочем, даже разгерметизация квартиры (открыванием форточки) приносит лишь дополнительный дискомфорт от повышения уровня шума (с улицы), потерю тепла, но всё равно не даёт необходимого притока воздуха для эффективной работы вентиляции. Незаметно повышается влажность, в теплом влажном микроклимате квартиры со спёртым воздухом создаются отличные условия для роста грибков и плесени, что малоприятно и вредно для здоровья.

Устройством регулируемой системы с естественным притоком через приточные клапаны удаётся не только обеспечить необходимый уровень воздухообмена, но и снизить проникающий в квартиру шум. Устройством механической вытяжной (а также механической приточно-вытяжной) системы вентиляции можно добиться нормализации воздушно-теплового режима квартир, что даст возможность существенно снизить затраты на теплообразование. Рекуперацией воздуха (утилизация тепла вытяжного воздуха) можно добиться сохранения оптимального микроклимата при малых энергозатратах.

Словосочетание «борьба за качество жизни» воспринимается большинством из нас как синоним понятия «стремление к материальному достатку». Между тем, качество воздуха в жилом помещении куда важней «статусных» элементов интерьера, брендовой одежды или дизайнерской мебели. Ведь длительное и систематическое воздействие некачественного (не соответствующего допустимым нормам) воздуха может стать причиной ухудшения самочувствия, снижения работоспособности и, увы, ухудшения состояния здоровья. Допустимые и оптимальные нормы подвижности воздуха, его температуры, влажности не зря прописаны в технических регламентах и сводах правил. Согласно требованиям ГОСТов, с учётом всех параметров помещения, разрабатывается схема вентиляции в панельном доме, кирпичной многоэтажке, любом другом многоквартирном доме. Чтобы обеспечить необходимый воздухообмен (выведение загрязнённого воздуха и приток свежего) рассчитывается и проектируется вентиляционная система. Рассмотрим подробнее, как может быть реализована система вентиляции в многоквартирном доме.

Помимо чертежей размещения воздуховодов, воздухораспределителей, вентиляционных магистралей и прочих элементов вентиляционной системы, разрабатывается деталировка узлов вентиляционного оборудования, просчитываются энергопотребление и габаритные размеры. Устройство вентиляции в панельном доме, равно как и в кирпичном должно быть продуманным и эффективным, ведь кроме обеспечения воздухообмена, важно также сохранение тепла в жилище в зимний период. Кроме того, правильно обустроенная вентиляция может препятствовать распространению пожара в случае возникновения аварийной ситуации, тому способствует применение огнестойких материалов при монтаже, устройство автоматических защитных клапанов.

Особенности выбора системы вентиляции

Выбор системы вентиляции производится для конкретного здания, при этом учитываются этажность, категория здания, расчётный уровень транспортного шума, степень загрязнённости воздуха. Организация движения воздуха по вентиляционным каналам, осуществляемого естественным способом (за счёт температурных и ветровых перепадов давления) рекомендуется для помещений расположенных внутри кварталов, с уровнем транспортного шума не выше 50 дБА. Системы с принудительным побуждением вытяжки или притока устанавливают для обеспечения комфортных условий в зданиях, где уровень транспортного шума у фасадов превышает 50 дБА.

Схема вентиляционной разводки каналов в многоэтажном доме с использованием общей основной шахты, в которую поступает воздух из разгонных каналов-спутников

Виды вентиляционных систем применяемых в жилых квартирах

• вентиляция, осуществляемая естественным удалением воздуха с помощью тяги возникающей в вентиляционных каналах за счёт разности температур и притоком внешнего воздуха через форточки и окна;
• комбинированная система с принудительным удалением и естественным притоком воздуха или, наоборот — с механическим нагнетанием приточного воздуха и естественным удалением;
• полностью механическое как удаление отработанного, так и нагнетание свежего воздуха.

Приток и отвод воздуха в различных вентиляционных системах

Поступление свежего воздуха в помещение осуществляется по-разному, оно зависит от используемой вентиляционной системы. В случае отсутствия подогрева приточного воздуха приток его необходимо производить в верхнюю зону для обеспечения наилучшего смешивания с нагретым воздухом помещения. В системах, где приточный воздух подогревается отопительными приборами, воздух извне поступает над приборами или за ними для обеспечения его подогрева. В системах с децентрализованным потоком, где подогрев воздуха производится при помощи встроенных нагревателей в приточных устройствах, поступление воздуха производится в верхней или нижней зоне помещения. Подача воздуха осуществляется в жилые помещения (детская комната, кабинет, спальная и общая комната).
Отвод отработанного воздуха, независимо от типа вентиляционной системы, должен производиться из верхней зоны кухонь, санузлов и других вспомогательных помещений. Вентиляционные решётки должны располагаться на высоте 2 м (или выше) от уровня пола.

Схема вентиляционной разводки каналов с удалением воздуха через раздельные вентиляционные каналы

Схема вентиляции в многоквартирном доме должна производиться с обязательным зонированием по чистоте, перетекание загрязнённого воздуха из вспомогательных помещений в жилые необходимо исключить.
Целесообразно объединение вытяжных вентиляционных шахт отдельных помещений в блоки. Системы воздухообмена с естественным побуждением притока и вывода воздуха лучше выполнять раздельными (исключая вертикальные или горизонтальные сборные каналы). Вентиляция в многоэтажном доме может быть устроена с присоединением вентиляционных каналов разных этажей к общему (сборному) каналу.

Схема системы естественной вентиляции с удалением воздуха через через каналы-спутники, сообщающиеся с основным каналом через один этаж

Присоединение к сборной шахте каналов-спутников должно быть произведено через один или несколько этажей. Вытяжные каналы двух верхних этажей не следует подключать к сборному каналу, целесообразней раздельное отведение.

В зависимости от схемы организации воздухообмена различают вентиляцию с перемешиванием и вентиляцию с вытеснением воздуха. Воздухообмен с перемешиванием характерен для помещений с воздухонепроницаемой пароизоляцией, бетонных и кирпичных зданий с воздухонепроницаемыми стенами. И приточная и вытяжная вентиляция осуществляется при помощи небольших вентиляционных окон, щели дверных и оконных проёмов также принимаются в расчёт.

Из-за высокой локальной скорости воздушных потоков свежий и загрязнённый воздух эффективно смешиваются и удаляются. Таким образом удалить все вредные примеси невозможно, ведь в помещении всегда есть зоны с практически нулевой скоростью движения воздуха. Лишь правильной организацией вентиляционной системы можно добиться желаемого эффекта.

Схема разводки вентиляционных каналов с подключением к сборному вентканалу через два этажа

Чаще всего в России применялась прежде система приточно-вытяжной вентиляции. Она осуществляется за счёт естественной тяги, возникающей вследствие разности температур внутреннего и наружного воздуха. Популярность устройства системы, в которой источником приточного воздуха являются щели в оконных переплётах и открытые форточки объясняется невысокой стоимостью устройства и простотой. Кроме того, вентиляция с естественным притоком практически не нуждалась в дополнительном обслуживании.

Сегодня, вследствие герметичности современных окон, естественная вентиляция в многоквартирном доме малоэффективна. Лишь немногим из нас в холодное время года захочется терять драгоценное тепло для обеспечения необходимого притока воздуха. Впрочем, даже разгерметизация квартиры (открыванием форточки) приносит лишь дополнительный дискомфорт от повышения уровня шума (с улицы), потерю тепла, но всё равно не даёт необходимого притока воздуха для эффективной работы вентиляции. Незаметно повышается влажность, в теплом влажном микроклимате квартиры со спёртым воздухом создаются отличные условия для роста грибков и плесени, что малоприятно и вредно для здоровья.

Устройством регулируемой системы с естественным притоком через приточные клапаны удаётся не только обеспечить необходимый уровень воздухообмена, но и снизить проникающий в квартиру шум. Устройством механической вытяжной (а также механической приточно-вытяжной) системы вентиляции можно добиться нормализации воздушно-теплового режима квартир, что даст возможность существенно снизить затраты на теплообразование. Рекуперацией воздуха (утилизация тепла вытяжного воздуха) можно добиться сохранения оптимального микроклимата при малых энергозатратах.

От того, насколько эффективно функционирует вентиляция в многоквартирном доме, зависит качество воздушной среды в помещениях, а значит, и здоровье проживающих там людей. Многие жильцы, сами того не понимая, нарушают воздухообмен, хотя на самом деле стремятся улучшить условия и повысить комфорт своего проживания. Цель нашей статьи – пояснить, как действуют различные схемы вентиляции многоквартирных домов и указать на нюансы, нарушающие их работу. Также мы затронем вопрос обслуживания и периодической очистки систем для подачи и удаления воздуха.

Как устроена вентиляция в панельных домах?

Большинство граждан стран СНГ проживают в многоэтажных домах, построенных во времена советского союза, хотя за последние годы некоторая часть населения переместилась в квартиры новостроек. Но большинство новых зданий по уровню комфорта ненамного лучше советских. Соответственно, и воздухообмен в них организован по бюджетному принципу.

В более дорогих новостройках отопление и вентиляция устроены по современным стандартам и с учетом использования новых материалов и конструкций. На данный момент можно встретить следующие виды вентиляции в жилых домах:

• с естественным притоком и вытяжкой;
• с принудительным движением воздуха посредством вентиляционных установок.

Примечание. Встречаются и комбинированные системы, где задействована естественная приточная вентиляция и механическая вытяжка.

Если вести речь о жилье панельного типа, то в нем используется только естественный воздухообмен. То же относится и к кирпичным жилым домам советской эпохи, а также современным малобюджетным зданиям. Приток в помещения должен осуществляться через неплотности притворов деревянных окон либо специальные каналы и клапаны, сделанные в металлопластиковых стеклопакетах.

Соответственно, вытяжка происходит благодаря природной тяге, возникающей внутри вертикальной шахты, выходящей над кровлей или на чердак. Свежий воздух, попадая в комнаты через окна, под воздействием тяги в шахте устремляется к ее выходу или в ванной. Таким образом, он проходит через всю квартиру, постепенно загрязняясь, после чего удаляется наружу через вентканалы. Как это происходит, хорошо отражает схема системы вентиляции квартиры:

Если перекрыть путь этому потоку в любом месте, то обновление воздуха в квартире прекратится. Это и делают многие жильцы в процессе ремонтных работ, ошибочно полагая, что вытяжка сможет работать без притока. Вот перечень типичных ошибок, приводящих к нарушению воздухообмена:

• установка глухих стеклопакетов из металлопластика;
• устранение просвета между дверным полотном и полами при замене межкомнатных дверей;
• монтаж периодически работающих осевых вентиляторов в туалете.

Чтобы работа вентиляции с естественным побуждением не нарушалась, нельзя перекрывать путь приточному воздуху. В новые окна надо врезать специальные клапаны или организовать подачу с улицы отдельно. В полотна межкомнатных дверей ставятся переточные решетки, а вентилятор не должен перекрывать сечение всего вытяжного канала.

Схемы систем

Очень хорошо, когда в панельном доме вентиляция устроена с индивидуальными вытяжными каналами. То есть, из кухни, туалета и ванной на каждом этаже ведет на крышу отдельная шахта. Тогда нет перетекания запахов от соседей, тяга более стабильна и не склонна к опрокидыванию. Другой вариант – вертикальные каналы из всех квартир собираются в один горизонтальный коллектор, расположенный на чердаке, а уж из него воздух попадает на улицу. Ниже на рисунке изображены разные способы, как может быть организована схема вентиляции панельного дома:

Самый неудачный способ показан на варианте «б», где из каждой квартиры выходит небольшой канал – спутник, входящий выше в общую вертикальную шахту. Данный метод позволяет экономить полезную площадь комнат и дешев в реализации, но при эксплуатации создает массу проблем проживающим в доме людям. Самая распространенная из них – перетекание запахов из квартиры в квартиру. Нагляднее подобное устройство вентиляции показано на картинке:

Способы «в» и «г» встречаются в панельных домах небольшой этажности, имеющих чердак. Их тоже нельзя назвать безупречными, так как в первом случае коллектор создает дополнительное сопротивление тяге, а во втором все запахи из квартир собираются на чердаке. Поэтому наилучшие варианты — это современные схемы вентиляции с механической подачей и удалением воздуха. Такие применяются в новых домах, пример проиллюстрирован ниже:

Здесь имеется приточная установка, находящаяся в подвале и подающая очищенный и подогретый (или охлажденный) воздух во все помещения. На кровле здания размещен вытяжной вентилятор такой же производительности, исправно удаляющий загрязненную воздушную смесь из квартир. Это самая простая схема, вентиляция в многоэтажном доме может быть устроена и с применением энергосберегающего оборудования – рекуператоров. Их задача – отнимать тепло (или холод) от выбрасываемого воздуха и передавать его приточному.

Расчет вентиляции жилого дома

Необходимо отметить, что принудительная и естественная вентиляция многоэтажного дома рассчитывается серьезными проектными организациями. Жильцам же она достается в готовом виде и что-то в ней поменять без вмешательства в строительные конструкции здания не удастся. Тем не менее с помощью различного дополнительного оборудования можно улучшить воздухообмен, для чего потребуется простой расчет.

К примеру, вентиляция в панельном доме работает плохо, а вы хотите иметь в пределах своего жилища благоприятную для здоровья воздушную среду. Тогда вам следует запомнить одну закономерность: количество приточного воздуха должно быть не меньшим, чем удаляемого всеми вытяжками. Имеется в виду, что для повышения тяги на выходах в шахту уже установлены осевые вентиляторы. Чтобы они не молотили воздух на месте и вытяжная вентиляция функционировала нормально, следует поставить агрегаты той же производительности на приток.

Совет. Не устанавливайте на кухне и в ванной слишком мощные вентиляторы. Для однокомнатной квартиры хватит производительности 50 м3/ч для каждого, двух – или трехкомнатной – до 100 м3/ч.

Организовать принудительный приток с очисткой и подогревом можно с помощью небольших установок, встраиваемых в стену. Обычно система вентиляции жилого дома состоит из нескольких подобных агрегатов, расположенных в разных комнатах. Своей работой они обеспечивают баланс воздушной среды в помещениях и ее чистоту. Кстати, количество притока может даже преобладать над вытяжкой в пределах 15%, вреда от этого не будет.

Как чистят вентиляцию в многоквартирном доме?

Нередко бывает, что причиной слабой вытяжки является засорение вентиляционной шахты вообще и решеток в квартире – в частности. Обнаружить это поможет простая проверка вентиляции: надо зажечь спичку или свечу и поднести пламя к решетке. При наличии тяги оно должно уверенно отклоняться в сторону потока, в противном случае надо снять решетку и повторить проверку. Если и теперь пламя не отклоняется, надо попробовать прочистить шахту.

Совет. Есть еще способ испытания с помощью листа бумаги, но он неточен, поскольку часто тяга вентиляции не в состоянии удержать бумагу на решетке. Лучше производить проверку пламенем.

Обычно в панельных домах полную очистку каналов выполняют профессионалы, используя различные средства и оборудование. К ним относятся специальные гири, ерши с грузом и прочие приспособления. Рядовым жильцам этим заниматься не рекомендуется, дабы по незнанию не навредить вместо того, чтоб принести пользу. Вы можете, сняв решетку, очистить стенки вентиляционной шахты в пределах, куда дотянется рука с веником или другим инструментом.

Заключение

Необходимо отметить, что естественная вентиляция многоквартирных домов не слишком эффективна, но и засоряется не так уж часто. Правда, иногда каналы забивались строительным мусором еще на стадии возведения здания и это создавало большую проблему впоследствии. В обычных условиях очистка шахты от налета и паутины производится 1 раз в несколько лет.

Системы вентиляции в квартире: естественная и принудительная Как выполняется чистка систем вентиляции и кондиционирования

Проектирование и установка пассивной вытяжной вентиляции в многоквартирных домах после модернизации.

Почти 60% жилых домов во Франции были построены до семидесятых годов, и значительная их часть должна быть модернизирована для удовлетворения новых потребностей в области звукоизоляции и энергосбережения. Модернизация изменяет герметичность оболочки здания и может привести к недостаточной скорости воздухообмена в зданиях с пассивной вентиляцией; поэтому существующая система вентиляции должна быть модернизирована, чтобы обеспечить надлежащее качество воздуха в помещении.Определение размеров системы вытяжной вентиляции для многоэтажных жилых домов является критическим вопросом, поскольку скорость воздушного потока зависит от многих параметров, таких как температура наружного воздуха, ветер, распределение воздухозаборников и утечки воздуха в оболочке, площадь и длина воздуховодов, характеристики выходных отверстий и капоты. CSTB, GDF и SOCOTEC (уполномоченный орган) инициировали исследовательские работы по разработке руководства по проектированию и установке системы вентиляции и дымохода для газовых приборов с эффектом пассивной трубы в многоквартирных домах.Данное руководство призвано помочь инженерам, консультантам по строительству и профессиональным владельцам зданий правильно выбрать и определить параметры системы вентиляции, основанной на общем и непрерывном обновлении воздуха. Результаты этой исследовательской работы и основные характеристики руководства представлены в документе, в первой части приводится подходящая конструкция системы в соответствии с типологией существующего здания и перечислены различные меры, которые необходимо принять. Компоненты вентиляции выбираются и рассчитываются с учетом требований к качеству воздуха в помещении.Размеры были получены на основе результатов моделирования, полученных с помощью численной модели, разработанной в CSTB; прогнозирование скорости вентиляции, которое было описано в документе 15-й конференции AIVC. Расчет вентиляционной системы зависит от высоты дымовой трубы и площади сечения воздуховодов. В руководстве также описаны требования и спецификации, касающиеся газовых приборов, график условий эксплуатации ремонтных работ с учетом средств индивидуальной защиты во время этих работ, монтажа, ввода в эксплуатацию и техобслуживания, инструкции по эксплуатации для жильцов и руководителей здания.

Применение централизованных систем естественной вытяжной вентиляции в многоэтажных жилых домах

[1] «АВОК» 5. 2-2012. Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах жилых зданий.Москва. «АВОК-ПРЕСС», (2012). стр.26.

[2] И.Ф. Ливчак, А.Л. Наумов: Вентиляция многоэтажных жилых зданий. Москва: АВОК-ПРЕСС, (2005).

[3] А.Д. Кривошеин: Прогнозирование работы системы естественной вентиляции жилых зданий с организованным притоком воздуха. Известия высших учебных заведений. 4 (2011). С. 43-52.

[4] Э.Я. Гинцбург: Расчет отопительно-вентиляционных систем с помощью ЭВМ. Москва: (1979). стр.86.

[5] М.М. Грудзинский, В. И. Ливчак: Отопительно-вентиляционные системы зданий повышенной этажности. Москва, (1982). стр.274.

[6] Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Жилые здания со встроенно-пристроенными помещениями общественного назначения и стоянками автомобилей.Коттеджи: Справочное пособие. Москва. (2003), с.308.

[7] Б.В. Баркалов, Н. Павлов, С.С.Амирджанов: Внутренние санитарно-технические устройства. Гл. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Москва. (1992).

[8] В.Мургуль: Особенности энергоэффективной модернизации исторических зданий (на примере Санкт-Петербурга). Журнал прикладной инженерной науки, Vol. 12 (1) (2014), стр. 1-10.

DOI: 10.5937 / jaes12-5609

[9] Н.И. Ватин, А. С. Горшков, Д. В. Немова, А. А. Старицына, Д. С. Тарасова: Энергоэффективная толщина теплоизоляции для систем навесных вентилируемых фасадов. Advanced Materials Research, Vols. 941-944, (2014), стр 905-920.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.941-944.905

[10] Э.Аронова, Г. Радович, В. Мургуль: возможности использования солнечной энергии в северных городах (на примере Санкт-Петербурга). Прикладная механика и материалы. Тт. 587-589 (2014), стр 348-354.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.587-589.348

[11] Д.Вуксанович, В. Мургуль, Н. Ватин, Э. Аронова: Затенение влияет на количество энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими модулями. Прикладная механика и материалы. Тт. 587-589 (2014), стр 342-347.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.587-589.342

[12] Р.Алиходжич, В. Мургул, Н. Ватин, Э. Аронова, В. Николич, М. Танич, Д. Станкович: Возобновляемые источники энергии, используемые для снабжения дошкольных учреждений энергией в различных погодных условиях. Прикладная механика и материалы Vol. 624 (2014).

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.624.604

[13] В.Мургуль: Улучшение энергоэффективных свойств домов в исторической части Санкт-Петербурга, Архитектон: Известия Высшего образования, 4 (40) (2012), с.54-62.

[14] Д.Немова, В. Мургуль, А. Голик, Э. Чижов, В. Пухкал, Н. Ватин: Реконструкция административных зданий 70-х годов: возможности энергетической модернизации. Журнал прикладной инженерной науки, Vol. 12 (1), (2014), стр 37-44.

DOI: 10.5937 / jaes12-5610

[15] Н.И. Ватин, Д. В. Немова. Повышение энергоэффективности зданий детских садов. Строительство уникальных зданий и сооружений. 3 (2012), стр. 52-76.

[16] А.Горшков, Н. Ватин: Свойства стеновых конструкций из автоклавных изделий из ячеистого бетона на пенополиуретановом клее, Инженерно-строительный журнал, 5 (40) (2013), стр. 5-19.

DOI: 10.5862 / mce.40.1

[17] А.С. Горшков, П. П. Рымкевич, Д. В. Немова, Н. И. Ватин: Методика расчета срока окупаемости инвестиций при ремонте фасадов зданий. Строительство уникальных зданий и сооружений. 2 (17). (2014), стр.82-106.

[18] С.Исаев, Н. Ватин, П. Баранов, А. Судаков: Разработка и проверка многоблочных вычислительных технологий для решения нестационарных задач аэродинамики высотных зданий в рамках подхода УРАНС, Строительный журнал, 2013. № 1 (36), С. 103-109.

DOI: 10.5862 / mce.36.13

[19] С.Исаев, Н. Ватин, В. Лебига, В. Зиновьев, Ке-Чин Чан, Цзюн-Джи Мяу, Задачи и методы численного и физического исследования аэродинамики высотных зданий в прибрежной зоне «Чумная земля», Журнал им. Гражданское строительство, 2013. № 2 (37), с.54-61.

DOI: 10.5862 / mce.37.8

[20] Н.И. Ватин, А.С. Горшков, Д. Немова: Энергоэффективность ограждающих конструкций при капитальном ремонте, Строительство уникальных зданий и сооружений, 3 (8) (2013), стр.1-11.

[21] Л.Гейл, А. Спринс, Л. Пакрастиньш: Особые проблемы принятия Еврокодов в Латвии. Разработка процедур 57 (2013), стр 294-301.

DOI: 10.1016 / j.proeng.2013.04.040

[22] Н.Ватин, Дж. Хавула, Л. Мартикайнен, А. Синельников, А. Орлова, С. Саламахин: Тонкостенные сечения и их соединения: испытания и FEM-моделирование. Advanced Materials Research Vol. 945-949 (2014), стр 1211-1215.

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.945-949.1211

[23] А.С. Горшков, Н. И. Ватин, Д. В. Немова: Формула энергосбережения, Энергоэффективность ограждающих конструкций при капитальном ремонте, Строительство уникальных зданий и сооружений, 7 (12) (2013), с.49-63.

[24] Станоевич, Д., Спасоевич, В., Стеванович, И., Недич, А. (2013).

[25] М.Ферм, В. Райнерс, М. Унгемах, Рекуперация тепла вытяжного воздуха в зданиях, Международный журнал холода, том 25, выпуск 4, (2002), стр. 439–449.

DOI: 10.1016 / s0140-7007 (01) 00035-4

Передача инфекции по воздуху между квартирами в многоэтажных жилых домах: моделирование индикаторного газа

Build Environ.2008 ноя; 43 (11): 1805–1817.

Н.П. Гао

^a Департамент инженерного обеспечения зданий, Гонконгский политехнический университет, Гонконг

JL Niu

^a Департамент инженерных услуг зданий, Гонконгский политехнический университет, Гонконг

М. Перино

^b DENER, Туринский политехнический университет, Corso Duca degli Abruzzi 24, I-10129 Torino, Италия

P. Heiselberg

^c Центр гибридной вентиляции, Университет Ольборга, Sohngaardsholmsvej 57, DK-9000 Aalborg

, Дания 9000 a Департамент инженерных коммуникаций, Гонконгский политехнический университет, Гонконг

^b DENER, Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, I-10129 Torino, Италия

^c Центр гибридной вентиляции, Университет Ольборга , Sohngaardsholmsvej 57, DK-9000 Aalborg, Дания

^⁎ Автор, ответственный за переписку.Тел .: +852 2766 7781; факс: +852 2774 6146.

Получено 14 августа 2007 г .; Пересмотрено 27 октября 2007 г .; Принято 31 октября 2007 г.

С января 2020 года компания Elsevier создала ресурсный центр COVID-19 с бесплатной информацией на английском и китайском языках о новом коронавирусе COVID-19. Ресурсный центр COVID-19 размещен на сайте публичных новостей и информации компании Elsevier Connect. Elsevier настоящим разрешает сделать все свои исследования, связанные с COVID-19, которые доступны в ресурсном центре COVID-19, включая этот исследовательский контент, сразу же в PubMed Central и других финансируемых государством репозиториях, таких как база данных COVID ВОЗ с правами на неограниченное исследование, повторное использование и анализ в любой форме и любыми средствами с указанием первоисточника.Эти разрешения предоставляются Elsevier бесплатно до тех пор, пока ресурсный центр COVID-19 остается активным.

Abstract

Передача инфекционных респираторных заболеваний воздушно-капельным путем в помещениях привлекает наше внимание на протяжении десятилетий, и эта проблема актуализирована в связи со вспышкой тяжелого острого респираторного синдрома (SARS). Одна из проблем заключается в том, что в многоэтажных жилых домах может существовать несколько маршрутов передачи, одним из которых является естественный вентиляционный поток воздуха через открытые окна между квартирами, вызванный эффектом плавучести.Наши первые измерения на месте с использованием индикаторных газов качественно и количественно подтвердили, что повторное попадание загрязненного выхлопными газами воздуха из окна нижнего этажа в соседний верхний этаж является фактом. В этом исследовании представлено моделирование этого каскадного эффекта с использованием метода вычислительной гидродинамики (CFD). Установлено, что присутствие загрязняющих веществ, образующихся на нижнем этаже, обычно ниже на непосредственно верхнем этаже на два порядка, но риск заражения, рассчитанный по уравнению Уэллса – Райли, только примерно на один порядок ниже.Установлено, что в условиях одностороннего открытого окна ветер, дующий перпендикулярно зданию, может либо усилить, либо подавить восходящий перенос, в зависимости от скорости ветра. Высокоскоростной ветер может сдерживать конвективный перенос тепла и массы между квартирами, действуя как воздушная завеса. Несмотря на сложность воздушного потока, очевидно, что этот путь передачи следует учитывать при инфекционном контроле.

Ключевые слова: Воздушная передача, Высотные жилые дома, Каскадный эффект, Индикаторный газ, Вычислительная гидродинамика (CFD)

Номенклатура

a

температуропроводность (м ² / с)

A

площадь оконного проема (м ² )

C

количество новых корпусов

C _d

коэффициент нагнетания

c

p удельная теплоемкость воздух (Дж / кг · К)

C ₀

начальная концентрация индикаторного газа в помещении (ppm)

C _τ

концентрация индикаторного газа в момент времени τ (ppm)

D

глубина помещения (м)

e

основание натуральных логарифмов

Fr

Число Фруда

g

ускорение свободного падения (м / с ² )

г ′

приведенная сила тяжести для описания выталкивающей силы, г ′ = г Δ ρ / ρ = г Δ T / T (м / с ² )

g _i

Компонента гравитационного вектора в i -м направлении (м / с ² )

G _b

Возникновение кинетической энергии турбулентности за счет плавучести

h

высота окна (м)

H

высота изолированной полости (м)

I номер Инфекторы

k _{i , j}

доля отработанного воздуха из квартиры i , который возвращается в квартиру j

p

скорость легочной вентиляции у восприимчивых лиц (м ³ / ч)

P

вероятность заражения для восприимчивых людей

PS _i

скорость образования загрязняющих веществ плоская i (г / с)

Pr _t

турбулентное число Прандтля

q

количество инфекционных «квантов», производимых в час инфицированными

абсолютным

скорость вентиляции (м ³ / час)

S

количество подверженных воздействию людей

t

время воздействия (ч)

T

температура воздуха (K)

T _c

температура внутренней части полости (K)

T _{холодная}

температура поверхности холодной стенки ( K)

T _h

температура поверхности горячей стенки (K)

T _i

средняя температура внутреннего воздуха (K)

T _o

температура наружного воздуха (K)

T _ref

эталонная температура воздуха (293 K)

U

скорость ветра на высоте здания (м / с)

U ₀

reference скорость при расчете продольной скорости на входе, 1.068 м / с

V

объем модели здания (м ³ )

V _met

метеорологическая скорость ветра (м / с)

V _y

скорость ветра на высоте y (м / с)

x _i

i координата

y

высота над землей при расчете скорости ветра (м)

y ₀

исходная высота при расчете продольной скорости на входе, 0.005 м

Греческие символы

β

Коэффициент теплового расширения (K ⁻¹ )

κ

Константа Кармана, 0,41

μ

t г / мс)

ρ

плотность воздуха (кг / м ³ )

ρ ₀

плотность наружного воздуха (кг / м ³ )

ρ _ref

эталонная плотность воздуха (1.( Па)

Δ T

разница температур в помещении и на улице (° C)

1. Введение

Передача воздушно-капельным путем, как известно, является путем заражения ряда заболеваний, включая оспу, туберкулез и тяжелые формы. острый респираторный синдром (ОРВИ).Исследование Беггса, проведенное в больничных зданиях, пришло к выводу, что вклад микроорганизмов, переносимых по воздуху, в распространение инфекции в настоящее время, вероятно, недооценивается, хотя контактное распространение является основным путем передачи большинства инфекций ^[1] . Передача по воздуху считается передачей аэрозолей на большие расстояния, что относится к ситуации, когда агенты могут переноситься на большие расстояния (внутри комнаты или между комнатами, обычно более 1 м) воздушными потоками ^[2] . С учетом уроков вспышки атипичной пневмонии в 2003 году и угроз, связанных с приближающейся пандемией птичьего гриппа, наша озабоченность по поводу инфекций, передаваемых аэрозолями, в зданиях больниц, жилых домах и даже в транспортных средствах была обновлена.Ли и др. ^[3] проанализировал более 40 исследований связи между передачей инфекции и системами вентиляции в больницах, офисах, салонах самолетов и т. Д. Этот междисциплинарный обзор показал, что существует достаточно доказательств, демонстрирующих связь между вентиляцией, движением воздуха в помещении и передача инфекционных заболеваний. В условиях больницы, исходя из принципа разбавления загрязненного воздуха свежим воздухом, для новых изоляторов (построенных с 2001 г.), оборудованных системами механической вентиляции ^{[4], рекомендуется скорость вентиляции не менее 12 воздухообменов в час.} .Для ограничения передачи вируса между палатами используются системы вентиляции с отрицательным давлением. Однако измерения Эскомба и др. В восьми больницах с использованием метода индикаторного газа диоксида углерода показали, что открытие окон и дверей обеспечивает среднюю вентиляцию с 28 воздухообменами в час (ACH), что более чем вдвое больше, чем в помещениях с механической вентиляцией ^[5] . Вероятность заражения воздушно-капельным путем при 24-часовом контакте с туберкулезом, предсказанная моделью Уэллса – Райли, была снижена с 39% в помещениях с механической вентиляцией до 33% в помещениях с естественной вентиляцией.Они предположили, что в условиях ограниченных ресурсов, где трудно реализовать изоляционные помещения с отрицательным давлением, естественная вентиляция может быть недорогой альтернативой.

С другой стороны, неофициальные данные в Гонконге во время вспышки атипичной пневмонии весной 2003 года показывают, что в некоторых многоэтажных жилых домах жители соседних верхних этажей были инфицированы после жителей нижних этажей. Кроме того, вирус атипичной пневмонии был обнаружен в отложениях на подоконнике и полу на двух других верхних этажах, где жители на этажах непосредственно под ними были инфицированы атипичной пневмонией.Оперативное расследование происшествий исключило возможность распространения через открытые U-образные сифоны дренажных систем в здании. Эти блоки имеют прямоугольную планировку и имеют общие коридоры, разделяющие две стороны, каждая из которых имеет плоский фасад с открывающимися окнами. При закрытых дверях квартиры становятся односторонними, с естественной вентиляцией, а открытые окна служат одновременно для входа и выхода воздуха. Вытяжной воздух из помещения, который обычно не централизован и не штабелируется, свободно перемещается по всему зданию.Следовательно, отработанный воздух одной квартиры может стать забором соседней верхней квартиры. В нормальных условиях по запаху воздуха можно определить, что готовит его сосед. Этот факт вызывает у нас озабоченность по поводу вертикального восходящего переноса загрязняющих веществ между квартирами в многоэтажных жилых домах с естественной вентиляцией, т. Е. Может иметь место каскадный эффект, который до сих пор не учитывался как при проектировании зданий, так и в борьбе с инфекциями.

В последние годы естественная вентиляция вызвала большой интерес при проектировании зеленых построек. ^[6] .Существует две основных формы естественной вентиляции: односторонняя и поперечная. Поперечная вентиляция обычно способствует устойчивому потоку воздуха через внутреннее пространство через несколько отверстий на разных фасадах. Однако в густонаселенной городской среде для небольших ячеек может быть только один внешний фасад. Таким образом, при проектировании зданий часто используется односторонняя естественная вентиляция. В этой конфигурации основными движущими силами являются турбулентность ветра и разница температур между внутренними и внешними помещениями.Хотя неопределенность этих движущих сил делает естественную вентиляцию не такой управляемой, как механическую, хорошо спроектированная система естественной вентиляции не только энергоэффективна по сравнению с системами механической вентиляции, но также способна обеспечить комфортную и здоровую среду в помещении. Односторонняя естественная вентиляция с регулируемой температурой через большие отверстия была полностью изучена в отношении скорости воздухообмена ^[7] и результирующего качества воздуха в помещении и уровня комфорта ^[8] экспериментальными работами ^[9] , теоретически прогнозы ^[10] и моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) ^[11] .Однако до сих пор меньше внимания уделялось судьбе отработанного воздуха и тому, попадет ли он снова на верхний этаж с тем же механизмом. Allocca et al. ^[12] смоделировала одностороннюю естественную вентиляцию, управляемую чистой плавучестью, через нижний и верхний проемы в трехэтажном здании. Они обнаружили, что, хотя квартиры были физически и термически изолированы друг от друга, уровень внутренней температуры в каждой квартире немного увеличивался с высотой, что они приписали внешнему тепловому шлейфу из отверстий под ними.В их конфигурациях расстояние между верхними отверстиями одного помещения и нижними отверстиями вышеупомянутого помещения было небольшим. К сожалению, ни этот каскадный эффект энергии, ни перенос загрязняющих веществ подробно не изучен в их исследованиях.

С точки зрения инфекционного контроля такой каскадный поток воздуха нежелателен. Более раннее специальное обследование на месте после вспышки атипичной пневмонии показало, что комната наверху может содержать до 7% отработанного воздуха с нижнего этажа ^[13] .Наше предыдущее моделирование также продемонстрировало этот каскадный эффект в безветренных случаях ^[14] . В этом исследовании применяется метод CFD для изучения комбинированного воздействия ветра и плавучести на восходящий перенос загрязняющих веществ. Расследование сосредоточено на области концентрации пассивных индикаторных газов и рисках заражения. Некоторые результаты сравниваются с более ранними измерениями на месте ^[13] . Учитывая, что размеры аэрозолей, создаваемых человеком, обычно колеблются от 5 до 100 мкм, использование индикаторного газа для представления их аэродинамического поведения без учета гравитационного воздействия на аэрозоли может дать разумные результаты, особенно для этих мелких капель.Моделирование движения аэрозолей, которое может более точно отражать характеристики рассеивания чихающих / кашляющих вирусных капель, будет изучено и опубликовано в отдельном документе.

2. Валидация методов CFD

Расчеты выполняются с использованием коммерческой программы Fluent ^[15] . Эта программа решает основные уравнения в процедуре конечного объема с шахматной сеткой. Турбулентный эффект моделируется с помощью модели группы повторной нормализации (RNG) k — ε .Предполагается, что все теплофизические свойства постоянны, за исключением плотности, которая рассматривается в модели Буссинеска. Модель Буссинеска аппроксимирует плотность в члене плавучести в уравнении импульса следующим уравнением:

(ρ-ρref) g≈-ρrefβ (T-Tref) g

(1)

Возникновение турбулентности из-за плавучести в уравнения переноса для уравнений k и ε включены в формулу

Gb = βgiμtPrt∂T∂xi

(2)

Члены конвекции дискретизируются по схеме второго порядка против ветра, а член диффузии по центральным разностям и с второго порядка точности.Алгоритм SIMPLE ^[16] принят в качестве метода связи давления и скорости. Элементарные характеристики потока, включенные в настоящее исследование, — это потоки естественной конвекции в каверне и потоки вынужденной конвекции над телом обтекания. В качестве подтверждения вышеупомянутой модели результаты моделирования естественной конвекции и вынужденной конвекции сравниваются с данными измерений из литературы. В частности, экспериментальные данные из Датского Ольборгского университета ^[17] также используются для проверки моделирования односторонней естественной вентиляции, управляемой чистой плавучестью.

2.1. Естественная конвекция в полости

Cheesewright et al. ^[18] измерил двумерный поток плавучести в замкнутой полости ( ). Разница температур между вертикальными противоположными стенками составляет 45,8 К, что соответствует числу Рэлея (Ra = (gβ (Th-Tc) h4) / (υ × a)), равному 2,8 × 10 ¹⁰ . Поскольку этот поток в полости относительно стабилен, а характеристики потока аналогичны характеристикам потока воздуха в помещении, экспериментальные данные широко использовались для подтверждения расчетов моделей напряжений Рейнольдса ^[19] , моделирования больших вихрей ^[20] и низких -Номер Рейнольдса k — ε модель ^[21] .Здесь принята модель RNG k — ε , включающая эффект низкого числа Рейнольдса, поскольку структура потока состоит как из турбулентного, так и из ламинарного потока. Для улучшения моделирования пограничного слоя и конвективного теплообмена от стенок используется функция двухслойной стенки ^[14] . Первые решетки расположены внутри вязкого подслоя с y ⁺ <1. Общее количество сеток 273 ( H ) × 74 ( L ) ().

Эскиз воздушной полости с естественной конвекцией.

Среднее распределение скорости на средней высоте и безразмерная температура ядра по вертикали (определяется как ( T — T _{холодный} ) / ( T _ч — т _{холодный} ) показаны в, , соответственно. Прогноз средней скорости хорошо согласуется с экспериментом, тогда как профиль температуры выше экспериментальных данных. Потери тепла из-за несовершенной изоляции на верхней и нижней стенках в эксперименте снижают температуру ядра на любом уровне ^[18] .Линейный вертикальный градиент безразмерной температуры хорошо представлен моделью RNG k — ε , и эффект реламинаризации в нижней части горячей стенки и в верхней части холодной стенки четко отражен в этой модели. Значение коэффициента конвективной теплопередачи, основанное на разнице температур между стенкой и центром полости, составляет 3,51 Вт / м ² K. Это очень близко к моделированию Chen et al. ^[22] с использованием моделей с низким числом Рейнольдса k — ε (3.8 Вт / м ² К). Это показывает, что функция двухслойной стенки может эффективно корректировать обычно завышенную конвективную теплопередачу с помощью стандартной функции стенки.

Профиль вертикальной скорости на средней высоте ( Y = 1,25 м): (-) моделирование; (○) экспериментальные данные.

Профиль безразмерной температуры ядра ( X = 0,25 м): (-) моделирование; (●) экспериментальные данные.

2.2. Обтекание тела обтекания воздухом

Jiang et al. ^[23] провел испытания в аэродинамической трубе для исследования воздушного потока вокруг модели, похожей на здание, размеры которой составляют 250 мм ( H ) × 250 мм ( L ) × 250 мм ( W ) со стеной. толщина 6 мм ( ). Средняя скорость воздуха и ее колебания по 10 вертикальным линиям измерялись лазерным доплеровским анемометром. Средние скорости воздуха на четырех из этих линий высотой от 25 до 500 мм выбраны для сравнения с текущим моделированием (). В изотермическом моделировании расчетная область имеет длину вниз по потоку 8 H , перед по потоку 4 H , боковую длину 4 W с обеих сторон и высоту 4 H .Профиль скорости на входе в домен в направлении x следует логарифмическому закону (U (y) = (U0 / κ) ln (y / y0)), а компоненты скорости в направлениях y и z равны нулю.

Схематический вид модели здания и числовых сеток на поверхности земли (а), а также мест, где измерялись скорости воздуха (б).

Вектор скорости в средней части показан на , а распределения средней скорости на разных уровнях высоты показаны на .Хорошо известно, что поле обтекания куба, установленного на поверхности, включает в себя соударение, разделение и образование вихрей и т. Д. Использование изотропных моделей k — ε и пристеночных функций выявило недостатки в этой ситуации с напряжением Рейнольдса. модель работает лучше, а симуляция больших вихрей — лучшая. В, зоны рециркуляции до и после куба воспроизводятся моделью ГСЧ. Однако небольшой обратный поток над кубической не улавливается. Мураками и др. ^[24] объяснил эту ошибку завышенным прогнозом турбулентной кинетической энергии в области застойного столкновения, что, как следствие, привело к большой вихревой вязкости, и обратное течение на кубической крыше было сведено на нет этой большой вязкостью. Смоделированная скорость хорошо согласуется с измерениями, за исключением линии H /2 над кубической и линии 2 H за кубической (). Отрицательная смоделированная скорость в нижней части линии 2 H означает, что модель ГСЧ предсказывает большую зону разделения.Вследствие этого эффекты вихря, которые способствуют обмену импульсом и, таким образом, сокращают область разделения, игнорируются стационарными моделями k — ε . Несмотря на неточности моделей k — ε в расчете обтекания тела обтекания, моделирование поля потока внутри здания и на наветренной стороне вблизи отверстия является удовлетворительным. Это оправдывает наше применение модели ГСЧ при изучении каскадного эффекта в умеренный день без ветра или с легким ветерком.

Поле скорости воздуха в средней части.

Распределение средней скорости для односторонней наветренной вентиляции: (-) моделирование; (●) эксперимент.

Еще одна проблема — метод оценки скорости вентиляции через отверстие. Интенсивность вентиляции может быть рассчитана несколькими методами, включая использование эмпирических моделей, интегрирование скорости через отверстие и расчет спада концентрации индикаторного газа. Мы использовали метод понижения индикаторного газа, т.е.е., метод распада индикаторного газа, путем мониторинга переходного процесса средней по объему концентрации в помещении. Этот метод считается более рациональным, чем объединение скоростей воздуха, потому что наружный воздух, кажется, образует короткое замыкание в отверстии, а эффективная глубина проникновения свежего воздуха очень ограничена. суммирует интенсивность вентиляции. Поскольку турбулентные колебания в основном способствуют воздухообмену в односторонней естественной вентиляции с ветровым приводом, Цзян и Чен ^[26] пришли к выводу, что усредненное по времени поле скорости из модели k — ε значительно нейтрализует мгновенное воздухообмен между внутренним и наружным потоками.Следовательно, средняя интенсивность вентиляции намного меньше, чем среднее мгновенных значений при моделировании крупных вихрей. В, скорость вентиляции от моделирования крупных вихрей является самой высокой. Однако результат метода распада индикаторного газа на основе поля воздушного потока, предсказанного моделью ГСЧ, согласуется с эмпирическими значениями. Невозможно судить, какой метод является лучшим, поскольку здесь нет достоверных экспериментальных данных.

Таблица 1

Скорость вентиляции ветряной односторонней естественной вентиляции

2,385 . Односторонняя естественная вентиляция, управляемая чистой плавучестью, через большое отверстие

Heiselberg et al. ^[17] провел эксперименты с односторонней естественной вентиляцией, основанной исключительно на плавучести, в университете Ольборга. Поддерживалась постоянная разница температур между большой полноразмерной камерой, имитирующей прохладную окружающую среду на открытом воздухе (13 ° C), и меньшей испытательной комнатой внутри камеры, которая нагревается до высокой температуры (33 ° C) с помощью электрического пола. отопление ( ).В одной из стен испытательной комнаты на высоте 0,9 м имелся оконный проем (ширина 1,0 м × высота 1,6 м). Для измерения скорости воздухообмена в испытательном помещении равномерно выпускался индикаторный газ (N ₂ O) с начальной средней концентрацией менее 100 ppm. После достижения стабильных температурных полей окно быстро открывалось. Затем непрерывно отслеживали поле температуры, поле скорости и поле концентрации.

Схематический вид полноразмерной испытательной камеры и испытательной комнаты.

Для одного большого отверстия с использованием уравнений Бернулли и сохранения массы объемный расход приблизительно равен ^[27]

V = CdA2Δpρ0 = CdA3ghTi-ToTo

(3)

Коэффициент расхода, C _d , является характеристическим параметром для конкретного окна. На него влияют толщина окна, высота окна, соотношение сторон, глубина и ширина комнаты, разница температур внутри помещения и снаружи и т. Д. Вообще говоря, значение 0.6 — правильное приближение. Временное изменение скорости воздухообмена в час (ACH) и распада индикаторного газа сравнивается в , соответственно. Скорость воздухообмена получается из двух подходов: интегрирование нормальной скорости воздуха через окно и расчет по формуле. (3). Прогнозируемая средняя концентрация соответствует экспериментальному значению, оба из которых соответствуют закону экспоненциального затухания. Скорость воздухообмена снижается по мере уменьшения разницы температур внутри и снаружи. В обоих подходах ACH недооценен.Предполагается, что температура на поверхности нагревателя пола все еще выше 33 ° C в экспериментах после отключения электрического обогрева, что вызывает более высокую температуру воздуха в помещении и, как следствие, более высокую ACH.

Скорость воздухообмена в час (a) и средняя концентрация индикаторного газа в испытательной комнате (b) при моделировании и экспериментах. (В легенде на (а) «скорость» означает, что ACH рассчитывается путем интегрирования нормальной скорости воздуха через окно; «теоретический» означает, что ACH рассчитывается по формуле.(3).)

Это наблюдается в обоих текущих моделированиях ( ) и визуализация потока в экспериментах, когда холодный наружный воздух вливается в комнату и распространяется по полу, ведя себя как поток воздуха из низкоскоростного диффузора при вытеснительной вентиляции. Воздух в помещении перемещается снизу вверх с вертикальным градиентом температуры. По сравнению с верхними и нижними проемами на одном фасаде, одиночные проемы обычно создают низкую интенсивность вентиляции, а эффективная глубина притока свежего воздуха не так далеко в пространство ^[8] .Однако в этом случае наружный воздух может достигать противоположной стены вдоль пола, что указывает на эффективную глубину распределения свежего воздуха, превышающую длину комнаты. Таким образом обеспечивается хорошее качество воздуха в помещении. Чистый тепловой поток через окно составляет около (VρcpΔT = 1000 Вт), что соответствует охлаждающей способности 76,7 Вт / м ² (исходя из площади пола). Такая охлаждающая способность может обеспечить высокий уровень теплового комфорта, поскольку во многих офисах она превышает охлаждающую нагрузку. Поэтому можно с уверенностью ожидать, что односторонняя естественная вентиляция через большое отверстие в этом случае может обеспечить адекватную вентиляцию.

Описание пути свежего наружного воздуха, поступающего в комнату.

3. Конфигурация моделирования

Для изучения возможного перекрестного загрязнения вентиляционного воздуха через открытые окна в многоквартирных домах принято четырехэтажное здание ( ). На втором и третьем этажах окна открываются с наветренной стороны. Размер комнаты: высота ( Y ) × длина ( X ) × ширина ( Z ) = 2,7 м × 3,1 м × 2,4 м, а высота окна ( Y ) × ширина ( Z ) = 1.2 м × 0,75 м. Нижняя часть окна находится на 0,8 м над уровнем пола. Эти размеры идентичны размерам в нашем полевом исследовании. Это здание помещается в вычислительную область, как показано на. Согласно опыту Schaelin et al. ^[28] и Allocca et al. ^[12] , эта область достаточно велика, чтобы получить истинные результаты. Граница домена в плоскости x — y определяется как симметрия. Это означает, что здание и его окрестности вытянуты в отрицательном и положительном направлениях на z .Такой подход основан на том факте, что во многих многоэтажных жилых кварталах Гонконга форма всего здания напоминает вертикальную плиту.

Описание модели здания и расчетной области.

Тепло отводится только от внутренних стен второго и третьего этажей. Температура атмосферного воздуха составляет 20 ° C, а температура поверхности внутренних стен — 25 ° C. При моделировании дня слабого ветра на входе в домен вместо границы давления устанавливается равномерный профиль скорости (0,1 м / с).Это связано с тем, что мы обнаружили, что трудно достичь сходимости при использовании границы давления на входе в домен, а также на выходе. Для этой конфигурации здания и разницы температур внутри и снаружи 5 ° C очень слабый ветер со скоростью менее 0,2 м / с сделает силу ветра и силу плавучести сопоставимыми, что указывает на число Архимеда, Ar ,

Ar = GrRe2 = βΔTgh4 / υ2 (UD / υ) 2 = 1

(4)

В нормальных городских условиях, даже в безветренный день в метеорологии, скорости ветра обычно выше этого значения (0.2 м / с). Следовательно, малая метеорологическая скорость ветра, V _{соответствует} (скорость ветра обычно принимается на высоте 10 м над уровнем земли), учитывается 0,5, 1,0, 2,0 и 4,0 м / с. Профиль ветра в городской среде рассчитывается по следующему уравнению ^[27] :

Турбулентность на входной границе характеризуется интенсивностью турбулентности и масштабом длины, которые составляют 8% и 1 м соответственно. Углекислый газ (CO ₂ ), как индикатор загрязняющих веществ внутри помещений, генерируется со скоростью 8 мг / с в середине второго этажа на высоте 1.6 мес. Основное уравнение этого индикаторного газа решается в одиночку после схождения поля воздушного потока.

4. Полевые исследования на месте

Измерения на месте проводились в Wing Shui House весной с января по февраль 2005 г. ^[13] . Весной 2003 года в Гонконге произошла вспышка атипичной пневмонии. В период измерения температура наружного воздуха изменялась от 10,6 до 24,0 ° C, а температура в помещении от 12,8 до 23,3 ° C. Сданы в аренду две квартиры, расположенные рядом на втором и третьем этажах.SF ₆ использовались в качестве индикатора загрязняющих веществ в помещениях, поступающих со второго этажа со скоростью 3 мл / с, и CO ₂ в качестве индикатора для определения скорости вентиляции. SF ₆ концентрации в шести точках (три точки на втором этаже и три другие точки на третьем этаже) в двух комнатах контролировались B&K 1302 и INNOVA-1412. Концентрации CO ₂ регистрировались TSI Q-Trak Model 8851. Компоненты скорости ветра в направлениях U, V и W за окном измерялись с помощью анемометра YOUNG GILL UVW (модель 27005).Температуры в помещении и на улице регистрировались одновременно регистраторами температуры StowAway.

Один показатель, коэффициент повторного входа, был определен как доля отработанного воздуха из нижнего помещения с источником, который повторно попадает в соседнее верхнее помещение. Было обнаружено, что в безветренный день отношение концентрации SF ₆ в верхнем помещении к нижнему колебалось от 3% до 7%, в зависимости от местоположения. Коэффициент повторного входа составляет 4,8%, что предупреждает нас о высокой вероятности перекрестного заражения из-за эффекта восходящего каскада.Визуализация дыма качественно выявила это явление. Скорость внешнего ветра при увеличении с 0–0,03 до 2,48 м / с может снизить коэффициент максимальной концентрации до 3,6% и коэффициент повторного входа в атмосферу до 0,6%.

5. Результаты и обсуждения

В итерациях численного моделирования было замечено, что устойчивые квазипериодические вариации появляются примерно после 8000 итераций, особенно в случае безветренной ситуации, основанной исключительно на плавучести. Остаточные количества больше не уменьшаются, но поддерживаются на приемлемом уровне.Скорость и концентрация сильно колеблются, а амплитуда колебаний превышает 20% от средних значений. В принципе, тепловой шлейф над источником тепла нестабилен, потому что он может колебаться в поперечном направлении с определенной частотой. В нашем исследовании каскадного эффекта также выполняется двумерное моделирование, и было обнаружено, что если ветер за окном дует вертикально вверх, то в определенных критических точках итераций наблюдались чередующиеся режимы воздушного потока в помещении, где вспомогательная сила и противодействующая сила эквивалентны.Множественные численные решения нестабильных воздушных потоков не принимаются во внимание из-за ограниченных вычислительных ресурсов. Ожидается, что моделирование больших вихрей и моделирование переходных процессов с использованием двух моделей уравнений будут работать лучше в этих ситуациях. Однако они требуют гораздо больше времени. Следующие ниже результаты получены из конвергентного поля после 15 000 итераций в каждом случае.

5.1. Скорость воздухообмена в час (ACH)

Распад индикаторного газа как функция времени нанесен на график .В момент времени = 0 с помещение равномерно заполнено индикаторным газом. Затем разрешается воздухообмен через окно и контролируется нормализованная среднеобъемная концентрация. Учитывая предыдущее обсуждение естественной вентиляции, управляемой чистой плавучестью, в разделе валидации, здесь упор делается на изучение комбинированного воздействия слабого ветра и плавучести на ACH. Как видно из, слабый ветер со скоростью до 1,0 м / с перпендикулярно окну практически не влияет на ACH. Однако, если нормальная скорость ветра увеличится до 2.0 и 4,0 м / с значительно снижает ACH. Этот вывод подтверждается экспериментом Уилсона и Киля ^[29] . По их измерениям, при небольшой разнице температур менее 10 ° C скорость ветра 20 км / ч на высоте 10 м над землей создавала скорость потока через защищенный дверной проем, которая была примерно на 25% меньше, чем в спокойных условиях. Основываясь на нашем нынешнем моделировании и предыдущих исследованиях, мы обнаружили, что влияние слабого ветра является множественным и сложным. Во-первых, как объяснили Уилсон и Киль ^[29] , ветер увеличивает интенсивность внешней турбулентности и дополнительно увеличивает межфазное перемешивание на средней высоте отверстия между входящим и выходящим потоками воздуха ( ).Это смешивание снижает чистую скорость потока. Это повторный унос за счет межфазного перемешивания, который создает постепенный профиль скорости и температуры по высоте отверстия. Влияние ветра можно было оценить числом Фруда, Fr = U / (g′h) 1/2. Измерение ^[30] Дэвиса и Линдена показало, что ACH снижается с увеличением Fr . В текущих случаях число Фруда 3–4 приведет к значительному снижению ACH. Во-вторых, приближение профиля скорости ветра может уменьшить разницу чистого давления в отверстии ( ).Силы ветра и стека противодействуют друг другу. Комбинированный эффект встречных сил ветра и плавучести широко изучается при поперечной вентиляции. Тем не менее, сообщений об односторонней вентиляции немного. В-третьих, турбулентные колебания ветра содержат высокочастотную энергию, которая может усилить воздухообмен через отверстие ^[6] . Частота энергии турбулентности для ветрового потока на порядок выше, чем для потока, управляемого плавучестью. ^{[11] , [14]} .В случаях, связанных с плавучестью, средняя разница давления в отверстии стимулирует воздушный поток, в то время как, с другой стороны, колебания давления играют важную роль в естественной вентиляции, приводимой в движение ветром. В ACH на втором этаже выше, чем на третьем при скорости ветра 1,0, 2,0 и 4,0 м / с. Это несоответствие наблюдалось и в нашем полевом исследовании. Одно из возможных объяснений состоит в том, что скорость ветра на высоте верхнего окна выше, чем на высоте нижнего окна.

Кривые спада нормированной средней концентрации CO в помещении ₂ .

Повторный унос за счет межфазного перемешивания поперечных потоков между встречными потоками ^[29] .

Комбинированное воздействие ветра и суммирования.

Следует иметь в виду, что, хотя как существующие исследования из литературы, так и результаты нашего моделирования обнаруживают противодействие между силами ветра и дымовыми силами в односторонней естественной вентиляции из-за неотъемлемой невозможности моделей k — ε , этот результат все еще требует дополнительных экспериментальных подтверждений.

5.2. Каскадный эффект

Массовые доли индикаторного газа в средней части в направлении z показаны на рис. . В безветренную погоду теплый шлейф, исходящий из верхней части нижнего окна, уносится вверх. Из-за горизонтального импульса при выходе из нижнего окна центральная область этого факела находится отдельно от верхнего окна. Коэффициент повторного входа составляет 7,5% ( ). Средняя концентрация в верхнем помещении на два порядка ниже, чем в нижнем.Когда скорость ветра увеличивается от 0,5 до 2,0 м / с, шлейф вынужден приближаться к верхнему окну под действием нормального ветра. В результате коэффициент повторного входа увеличивается до 16,3%. Ветер способствует каскадному эффекту. Если скорость ветра увеличивается до 4,0 м / с, развитие теплого шлейфа из нижнего окна ограничивается. Уровни скорости воздуха в двух помещениях (среднее значение 0,08 м / с) значительно ниже, чем в безветренном случае, что приводит к преобладающему диффузионному распространению загрязняющих веществ.Коэффициент повторного входа самый низкий (3,5%). Кажется, что сильный нормальный ветер будет действовать как воздушная завеса. Эта завеса препятствует тепломассообмену между квартирами.

Распределение массовой доли (кг / кг) индикаторного газа CO ₂ , который генерируется в середине второго этажа со скоростью 8 мг / с.

Таблица 2

Средний риск заражения по уравнению Уэллса – Райли и коэффициент повторного входа в различных случаях

В этой статье обсуждается только передача между двумя соседними квартирами. Фактически, загрязняющие вещества со второго этажа могут попасть на четвертый этаж и этажи выше. Определив коэффициент повторного входа, k _{i , j} как доля отработанного воздуха из квартиры i , который повторно входит в квартиру j ( i < j ), и предполагая, что мощность источника загрязняющего вещества в i -я комната — ПС _i , можно рассчитать общую массу загрязняющих веществ в j -й квартире = ∑i-1j-1PSi × ki, j.С другой стороны, учитывается только ветер, нормальный к окну. Фактически, направление ветра меняется случайным образом, что подтверждается нашим полевым исследованием. Ветер, параллельный окну в горизонтальной плоскости, может легко сдуть теплый отработанный грязный воздух из окна. В этом сценарии каскадный транспорт разрушен. Однако соседние комнаты на том же этаже могут быть заражены, что порождает другую проблему.

Основываясь на знании дозы инфекции (количества организмов, вызывающих инфекцию), риск заражения воздушно-капельным путем и интенсивность вентиляции на человека можно коррелировать с помощью уравнения Уэллса – Райли ^[31] :

Квант, q , представляет собой скорость образования инфекционных доз.Воздействие одного кванта дает среднюю вероятность заражения (1 − e ⁻¹ ). Уравнение Уэллса – Райли составлено в предположении хорошо перемешанного и установившегося состояния. Здесь с помощью CFD мы можем получить концентрацию инфекционных частиц в определенной точке, что позволяет вывести пространственное распределение риска заражения. Это не требует предположения о хорошо перемешанных условиях. Пространственная дисперсия вероятности заражения аналогична распределению массовой доли индикаторного газа ().Высокая массовая доля означает высокий риск. Предположим, что один пациент стоит в середине второго этажа, производя 13 инфекционных квантов в час ( q = 13), скорость легочной вентиляции 0,6 м ³ / ч ( p = 0,6) и время воздействия 8 часов. ( t = 8), рассчитанные средние вероятности заражения приведены в. Эти вероятности могут дать приблизительную оценку уровня риска заражения, хотя иногда люди могут перемещаться по комнате. Средний риск заражения наиболее высок в случае 2.0 м / с из-за самого высокого коэффициента повторного входа. Вероятность до 6,6% на третьем этаже предупреждает нас о том, что восходящий перенос инфекционных заболеваний в многоэтажные жилые дома заслуживает должного внимания при инфекционном контроле. Поскольку одной из эффективных мер вмешательства является изоляция и карантин близких людей, жители домохозяйства наверху могут быть включены в список для близких контактов в случае очень заразного заболевания.

6. Выводы

Кластеры случаев атипичной пневмонии в нескольких многоэтажных жилых домах в Гонконге в 2003 г. побудили авторов серьезно оценить степень, в которой вирус, передающийся по воздуху, может переноситься естественными вентиляционными потоками через открытые окна между квартирами в высоких помещениях. -высокие жилые дома в многолюдных городских условиях.В дополнение к полевому исследованию, которое качественно и количественно показало, что вертикальный восходящий повторный вход в верхнее помещение отработанного воздуха из нижнего соседнего помещения является реальностью, настоящее исследование использует метод CFD для количественной оценки рисков заражения. Сравнение с экспериментальными данными некоторых элементарных потоков, включая естественную конвекцию в полости, поток воздуха вокруг обрывистого тела и чистую естественную вентиляцию, управляемую плавучестью через большое отверстие, помогает повысить уровень уверенности моделирования каскадного эффекта в безветренной и слабой атмосфере. ветровые условия.

Установлено, что в безветренный день около 7,5% отработанного воздуха может быть повторно захвачено в верхнюю комнату. Уровень концентрации, как правило, на 2 порядка ниже в соседнем верхнем помещении, чем в нижнем помещении с источником, но риск заражения всего на 1 порядок ниже и все еще значительно высок, когда он оценивается с помощью инфекции ТБ Уэллса – Райли. модель. Один из параметров — это долгое время, которое жители будут проводить в собственном доме. Эффект от ветра, дующего перпендикулярно окну, довольно сложен.Это может усилить или предотвратить подъем вверх, в зависимости от скорости ветра. Слабый ветер своим горизонтальным импульсом заставляет теплый загрязненный шлейф проникать в верхнее окно. Но высокоскоростной ветер может действовать как воздушная завеса, подавляя конвективное распространение загрязняющих веществ между квартирами. Несмотря на эти сложности, нельзя упускать из виду риски вертикального распространения с точки зрения инфекционного контроля, особенно при борьбе с возникающим инфекционным заболеванием.

Настоящее моделирование с использованием модели RNG k — ε не может выявить турбулентные колебания и мгновенный обмен воздуха через отверстие, особенно при односторонней естественной вентиляции с ветровым приводом, хотя мы находим значение ACH из Допускается использование модели RNG k — ε .Симметричные граничные условия, наложенные на уравнения концентрации загрязняющих веществ в горизонтальных направлениях, возможно, переоценили вертикальное проникновение, но ожидается, что эффекты будут небольшими и будут изучены в наших дальнейших исследованиях.

Благодарности

Проект финансировался Центральным целевым исследовательским грантом Комитета по исследовательским грантам правительства САР Гонконг в рамках проекта №. ПолиУ 5125 / 04Е и Научно-исследовательский фонд по контролю за инфекционными заболеваниями (RFIDC) в рамках проекта №03040642.

Список литературы