Тот факт, что механическая вентиляция появилась не более 100 лет назад, доказывает, что потребность в ней была не всегда. Человечество как-то существовало только за счет естественных систем вентиляции.
Сегодня в домах мало кто использует только проветривание и получает необходимое количество воздуха через открывающиеся окна. Исследования показали, что применение систем вентиляции не является необходимостью по многим параметрам. В большинстве ситуаций механическая вентиляция использовалась без надобности.
В 1998 году проводили исследование естественной вентиляции в коммерческих зданиях по поручению Европейской комиссии. Выводы получены интересные: механические вентиляционные системы часто устанавливаются в офисных зданиях, где натуральной вентиляции было бы достаточно для получения комфортного микроклимата в помещении и хорошего качества воздуха.
Это исследование показывает, что необходимость механической вентиляции ощущается только в некоторых ситуациях. Оно выявило «недостаток информации о естественной вентиляции в стандартах и руководствах. А также отсутствие публикаций об эффективности зданий с подобной системой. Правильное проектирование сооружений позволяет использовать исключительно «натуральное» движение воздуха, доказывая, что механическая вентиляция не нужна в определенных климатических условиях.
Как можно использовать естественную вентиляцию?
Многие решения по естественному проветриванию могут обеспечить надлежащее качество воздуха. Принцип пассивной вентиляции основан на разнице атмосферных давлений. Поскольку горячие массы поднимаются вверх, здание можно спроектировать так, чтобы воздух поступал через окна и другие отверстия по мере нагревания. «Отработанные» массы выходят через верхнюю часть здания, обеспечивая охлаждение. Отверстием для вывода может служить дымоход или специальная труба, которая усиливает эффект естественной вентиляции.
Когда атмосфера нагревается, теплый воздух уходит наверх, а в ночное время будет поступать холодный, даже летом. Правильный подбор строительных материалов и проектирование помогут держать холод в помещении. После отработки он заменяется за счет проветривания помещения.
Пример работы естественной вентиляции
Яркий пример проекта, в котором использовалась только естественная вентиляция — библиотека университета Ковентри. В нем почти во всех зданиях, кроме компьютерного зала отсутствуют кондиционеры. Уникальная энергосберегающая система работает за счет высоких башен, которые обеспечивают достаточный приток свежего воздуха. Большая университетская библиотека построена в 1999 году для одновременного размещения большого количества студентов.
Для их комфорта система кондиционирования установлена только в одном секторе здания — в компьютерном зале. Потому что выделяемое от ПК тепло негативно влияет на качество и температуру воздуха. Ковентри — город по сравнению с Лондоном и Манчестером не такой большой, плотность застройки там гораздо меньше. Чем теснее стоят здания и больше населения, тем выше уровень воздушного и шумового загрязнения, которые влияют на возможность использования естественной вентиляции.
Чем больше домов в городе на небольшой территории, тем жарче в нем из-за ветра. Многие методы естественной вентиляции опираются на силу ветра для подачи более холодного воздуха в здание. В крупных городах все сложнее спроектировать объекты на большой площади, чтобы обеспечить достаточное количество воздуха. Но сегодня лишнее место — непозволительная роскошь для большинства стран и городов.
Необходимость использования механической вентиляции
Принудительная вентиляция используется из-за отличий в стандартах между жилыми и коммерческими зданиями. Требования к объему воздуха на человека в жилом объекте гораздо выше, чем в коммерческом. В квартире или доме на одного человека приходится практически в два раза больше кислорода, чем в офисе.
Это показывает, что уровни комфорта нахождения человека варьируются в зависимости от типа зданий, создавая препятствия для достижения эпидемиологических норм. Нехватка свежего воздуха становится более заметной в зависимости от типа окружающей среды. В жилом здании густонаселенного города будет сложнее достичь стандартов, чем в сельской местности с более благоприятным ветровым потоком. Такие сложности и определяют необходимость в механической вентиляции.
Существует ряд обстоятельств, при которых естественная вентиляция не будет выполнять свои функции:
-
плохое качество воздуха;
-
высокий уровень шума;
-
массивная застройка с защитой от ветра;
-
блокировка воздушных путей из-за планировки здания;
-
большая плотность посадки людей;
-
высокая тепловая нагрузка из-за климата.
Преимущества использования принудительных вентиляционных систем
Естественная вентиляция — общепринятый и наиболее дешевый способ в теории для эффективного охлаждения здания летом. Однако на практике не все соблюдают требуемые стандарты, механическая система представляется более эффективной по нескольким причинам, которые будут рассмотрены далее.
Под механической вентиляцией понимаются вентиляторы, сплит-системы, воздухонагреватели, пылеуловители и другие системы для перемещения, нагревания и охлаждения воздушных потоков в принудительном порядке. Устройства легко монтируются в жилых домах и в большом количестве коммерческих помещений для подачи свежего воздуха с последующим удалением отработанного. Работа побудительной системы помогает устранить ошибки в проектировании и дополнить работу естественной.
Главные причины использования систем кондиционирования.
Чрезмерное охлаждение и нагревание воздуха в зависимости от времени года при естественной вентиляции
Ее основная проблема заключается в том, что при остеклении происходит усиление солнечной активности, и в летние месяцы это вызывает дискомфорт, особенно в жарких регионах страны. В этом случае механическая вентиляция будет более эффективной, поскольку она обеспечивает быстрое охлаждение за счет равномерного распределения воздуха.
Другой проблемой естественной вентиляции является вероятность чрезмерного охлаждения помещений зимой. Трудно контролировать температуру воздуха при открытых окнах в минус 30 — это опасно для здоровья при возникновении сквозняков.
Снижение уровня шума и загрязнения воздуха
Если здание расположено в шумных районах с плохим качеством воздуха, использовать открытые окна не вполне разумно. Применение вентиляторов и систем кондиционирования решит эту проблему быстрее, да и окна на первых этажах из соображений безопасности не рекомендуется открывать для проветривания. В крупных городах остро стоит проблема загрязнения воздуха, в некоторых районах небезопасно оставлять окна настежь из-за вероятности кражи. Да и уровень шума от машин делает работу в офисе не очень комфортной.
Обеспечение достаточного объема свежего воздуха в механических системах
Планировка большинства зданий не способствует естественной вентиляции, поскольку помещения слишком большие по периметру, внутренние стены и перегородки мешают полноценному доступу воздуха. Использование механических систем способствует обеспечению нужного объема кислорода и комфортной температуры.
Функции механической вентиляции
Она необходима в зданиях не только для удаления «спертого» воздуха и замены его свежим. Системы вентиляции и кондиционирования имеют следующие функции:
-
регулируют внутреннюю температуру в помещении;
-
уменьшают влажность воздуха;
-
способствуют восполнению кислорода;
-
избавляют от влаги, запахов, бактерий, пыли, углекислого газа, дыма и других загрязняющих веществ;
-
создают комфортное для человека движение воздушных масс.
Системы кондиционирования положительно влияют на качество воздуха и энергоэффективность в здании. Правильная вентиляция способствует устранению запахов и углекислого газа, препятствует распространению респираторных заболеваний. Вентиляция воздуха имеет решающее значение в образовательных учреждениях и помещениях с большим скоплением людей.