Естественная вентиляция дома, квартиры — организация, схема, нормы и расчет

Расчет вентиляции в частном доме по нормам

При строительстве частного дома расчеты вентиляции можно выполнить самостоятельно по методике, приведенной в приложении «Ж» СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (актуализированная редакция СНиП 41-01-2003). Данная методика учитывает удельные нормы воздухообмена, которые рассчитываются по нормируемой кратности воздухообмена и по нормируемому удельному расходу приточного воздуха.

Нормируемая кратность воздухообмена показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух в помещении. При кратности воздухообмена в жилом помещении менее 0,5 у человека возникает ощущение духоты. В соответствии с требованиями существующих нормативов кратность воздухообмена в жилых комнатах должна быть — 0,5 — 1,0, а для кухни, ванны и туалета — не менее 3,0.

Таблица 1. Нормы минимального воздухообмена в помещениях жилых зданий (таблица 9.1 СП 54.13330.2011):

Если кратность воздухообмена равна 1 (ч^-1), это значит что за час воздух полностью обновится в указанном помещении, если 0,5 (ч^-1) — только половина объёма воздуха в помещении будет заменена свежим.То есть, если кратность воздухообмена равна 1 (ч^-1), это значит что за час воздух полностью обновится в указанном помещении, если 0,5 (ч^-1) — только половина объёма воздуха в помещении будет заменена свежим.

Для расчета расхода приточного воздуха, используется формула:
L = V × n, где V — объем помещения, м³; n – кратность воздухообмена, ч^-1.

Нормируемый удельный расход приточного воздуха рассчитывается:

• Если площадь помещения на одного проживающего меньше 20 м², то используется формула L = A × k, где A – площадь помещения, м²; k – нормируемый расход приточного воздуха на 1 м², м³/(ч × м²).
• Если площадь помещения на одного проживающего больше 20 м², то используется формула L = N × m, где N – число людей; m – нормируемый удельный расход приточного воздуха на 1 человека, м³/ч;

Пример расчета минимального нормируемого воздухообмена:

Основы проектирования естественной вентиляции

Конструктивная основа естественной вентиляции — это зоны притока и оттока воздуха. Приток в основном происходит из щелей в ограждающих конструкциях дома. Но современные технологии практически минимизируют такие негерметичности. В этом случае без установки дополнительных клапанов для забора воздуха извне не обойтись. Подробно на обзоре данной технологии останавливаться не будем, так как тема довольно обширна и в больше степени относится к другому типу — приточной вентиляции. Поэтому перейдем к зоне оттока, которая включает в себя вентиляционные каналы.

Можно выделить три основных варианта устройства вентиляционных каналов в малоэтажном строительстве:

• Первый вариант (А) предполагает устройство канала внутри капитальных стен. Такие вытяжные каналы представляют собой пустоты, оставленные в кладке стен из кирпича или бетонных блоков. Недостатком данного способа организации воздуховодов является их четкая привязка к определенному месту. А если на кухне и в санузле нет стен достаточной толщины, то нужно рассматривать иные конструктивные решения.
• Следующее решение (Б) — когда вентиляционная шахта строится прямо с перекрытия или запланированного на фундаменте места. Такую шахту уже можно расположить в любом месте, где это необходимо. В качестве недостатка такого решения можно выделить эстетическую непривлекательность образовавшейся в комнате колонны. В этом случае ее можно либо обыграть дизайнерскими решениями, либо скрыть за подшивкой и потерять полезную площадь.
• Третий вариант устройства (В) — выполнение вентиляции посредством пластиковых вентиляционных каналов.

Удаляемый через вентиляционные каналы воздух как правило теплый и влажный. И если вентиляционная труба будет не утеплена, то не исключено появление конденсата. Влага может скапливаться не только на внутренней поверхности воздуховода, но и снаружи. При длительном воздействии она будет постепенно разрушать материал и создавать благоприятные условия для развития плесени, грибков. Особенно это актуально для неотапливаемых чердаков и уличных зон.

Верхняя точка канала естественной вентиляции делается вровень с коньком крыши (можно немного выше), либо по нормам допускается занижение на 10 — 15 градусов. Это делается для того, чтобы флюгарка (защитный колпак) трубы обдувалась ветром со всех сторон. А когда воздух проходит через верх трубы, в этой зоне появляется разрежение, воздух из канала сильнее захватывается и выводится наружу. Тем самым дополнительно улучшается тяга в канале.

Для эффективного функционирования естественной вентиляции внутренние стенки каналов должны быть достаточно гладкими, без бугров или выемок. Также, вытяжные каналы на всем протяжении должны быть прямыми и ровными, без сужений и расширений. Не допускается наличие длинных горизонтальных отводов от основного вертикального столба.

Как работает естественная вентиляция

Действие естественной вентиляции основано на разности температуры и плотности воздуха снаружи и внутри помещения. Подчиняясь силам гравитационного давления, напор воздушных потоков (тяга) находится в прямой зависимости от разности плотностей теплого и холодного воздуха, а также высоты вытяжного канала.

Напор гравитационной вентиляции (P, измеряется в Паскалях) определяется по следующей формуле:

P = (ρ1 — ρ1) × g × H, где ρ1 — плотность холодного воздуха (снаружи помещения); ρ2 — плотность теплого воздуха (внутри помещения); g — ускорение свободного падения (9,80665 м/с²); H — высота столба вентиляционного канала.

Вентиляции с естественным побуждением — это самый распространенный вариант воздухообмена в жилищном строительстве. Она проста в устройстве, обслуживании и не требует больших материальных затрат на дорогостоящее оборудование. Все, что необходимо — наличие разницы температур. Таким образом, если в помещении положительная температура, а на улице температура отрицательная или ниже температуры в помещении, то за счет этого возникает разница давления, и, как следствие, отработанный грязный воздух из помещения через вентиляционные каналы удаляется на улицу.

При снижении температуры наружного воздуха эффективность работы вытяжных каналов увеличивается, а при повышении пропорционально снижается. Поэтому зимой и в межсезонье система естественной вентиляции работает наиболее эффективно.

Разобравшись с принципом удаления отработанного воздуха при естественной вентиляции дома (квартиры), необходимо также и понять, что выведенные наружу объемы должны быть замещены чистым воздухом. Как это происходит? Свежий воздух поступает в жилые помещения через неплотности в оконных переплетах, форточки или открываемые окна и двери. Однако при использовании современных конструкций окон и новых строительных материалов этого воздуха скорее всего будет недостаточно. В этом случае необходимо предусмотреть дополнительный забор чистого воздуха с улицы посредством приточных элементов (клапанов).

В летний период, когда температура в помещениях и на улице практически выравнивается, естественная вентиляция перестает работать или делает это неэффективно. В этом случае основными способами воздухообмена выступают проветривание и залповая вентиляция посредством устройства сквозняков.

Более подробно особенности работы в разные периоды года выделены в отдельные пункты. Так естественная вентиляция зимой и в межсезонье будет рассмотрена в связке с конвекционной системой отопления. А вентиляция летом — с проветриванием и сквозняками.

Естественная вентиляция дома (квартиры) зимой

Зимой и в межсезонье создаются идеальные условия для работы естественной вентиляции. В эти периоды температура воздуха внутри дома значительно выше чем температура уличного воздуха. Соответственно теплый воздух всегда стремится вверх по вентиляционным каналам и система
вентиляции работает на все 100 процентов.

Хорошее функционирование вентиляционной системы в холодную пору года ведет к тому, что на смену теплым отработанным объемам воздуха будет приходить такой же объем чистого, холодного воздуха.  Происходить забор будет через всевозможные щели и негерметичности в оконной зоне. А если наружные ограждающие конструкции имеют хорошую герметичность, то для притока необходимо предусмотреть специальные клапаны.

Движение воздушных потоков в помещениях зимой принципиально отличается от летней циркуляции. Обусловлено это тем, что, во-первых, вентиляция работает, а во-вторых — в работу по формированию микроклимата дома включается отопление. В преобладающем большинстве случаев источником тепла выступают радиаторы отопления. Они, имея преимущественно конвекционный тип обогрева помещений, взаимодействуют с потоками естественной вентиляции и вносят некоторые коррективы. Рассмотрим как это происходит:

• Когда в комнату поступает холодный воздух через оконную зону, большая его часть подхватывается поднимающимися от батареи теплыми потоками и прогревается.
• Поднимаясь вверх, нагретый воздух часть тепла отдает потолку, стенам. Охлаждаясь он опускается и вновь включается в общую систему конвекционного кругооборота.

В процессе конвекционной циркуляции часть отработанного воздуха через специальные решетки в дверях или запроектированный зазор между дверью и полом выходит в коридор (другое смежное помещение) и движется в сторону вентиляционных каналов. Каналы, как правило, выходят в санузел и кухню, поэтому в нижней части дверей этих помещений также должна быть зона, обеспечивающая беспрепятственное движение воздушных потоков.

Естественная вентиляция летом — проветривание, сквозняк

Летом не всегда создаются условия для того чтобы воздушные массы беспрепятственно продвигались по системе естественной вентиляции. Обычно днем внутри дома более прохладная температура воздуха, чем на улице. Поэтому более плотный прохладный воздух дома по законам физики никак не сможет подняться по вентиляционным каналам вверх. Исключением являются прохладные летние вечера и ночи, которые создают достаточные условия для работы естественной вентиляции.

Проблема летней вентиляции, а точнее ее отсутствие, решается с помощью проветриваний и сквозняков. Но эти мероприятия актуальны больше для не загазованных загородных территорий. В городах же открытые окна — это в первую очередь шум, пыль, аллергены, насекомые и паразиты. И в этом случае лучше подумать о других системах вентиляции.

При проветривании в помещения через открытые окна поступает свежий воздух. Возникающая при этом циркуляция воздуха снижает содержание в помещении вредных примесей, избавляет от неприятных запахов, поддерживает на нужном уровне кислород, снижает риски развития плесени, которая опасна для здоровья.

Сделать проветривание более эффективным можно с помощью сквозного проветривания (залповая вентиляция). Считается, что сквозняк появляется только в случаях, когда вход и выход воздушных потоков расположены в противоположных местах комнаты. И с какой бы стороны не дул ветер, на одной стене дома он создает подпор давления, а на другой разряжение, создавая необходимый для возникновения сквозняков перепад. В этом случае причиной перемещения воздуха по квартире становятся приоткрытые окна и двери. Однако природа сквозняка сложнее и зависит от физических характеристик воздуха, параметров его давления и температуры. В доме и на улице эти физические параметры могут различаться. Чем сильнее различие, тем выше потенциал перемещения воздушных масс.

Проводя проветривание или устраивая сквозняк не будьте беспечны. Сквозняки могут привести к переохлаждению и стать причиной многих болезней. Достаточно часто охлаждение организма происходит во время сна, когда человек не может контролировать свое состояние. В этом случае длительное воздействие холодного воздуха не проходит бесследно, ослабляя защитные силы и поражая различные органы и участки тела.

Естественная вентиляция при планировке помещений

Если проанализировать движения воздушных потоков в процессе естественной вентиляции, то можно отметить что они всегда следуют от окна к двери и далее. Поэтому зона на пути этих потоков всегда является самой некомфортной.

Зная некомфортную зону, при расстановке мебели в комнате следует ее учитывать. Не стоит располагать в данных местах кровати, диваны, письменные столы. Данное правило также актуально на этапе проектирования. Если вы уже знаете предполагаемое размещение по комнатам, то в соответствии с желаемым местом отдыха запроектируйте окна и двери так, чтобы воздушные потоки не проходили через эту зону. Как пример, на рисунке выше вы можете увидеть, что для кровати выбрано самое оптимальное место.

В зоне окна также не рекомендуется устраивать место отдыха. Здесь происходит постоянное смешивание теплых и холодных потоков, что создает ощущение сквозняка. Также стоит учитывать, что более тяжелый и грязный воздух всегда находится в нижней части. Поэтому в жилых комнатах не рекомендуется устраивать вытяжные отверстия в верхней зоне. Это обусловлено тем, что поступаемый через окна чистый воздух в большей степени будет устремляться сразу в вентиляционный канал. А внизу так и будет застаиваться грязный воздух, так как конвекция будет неполноценной. Поэтому при естественной вентиляции лучше предусмотреть вывод воздуха через зазор 1,5 — 2 см под дверью или специальные отверстия в нижней части дверного полотна.

Следующие рекомендации более актуальны для летнего режима вентиляции (проветривание и сквозняки). При проектировании старайтесь предусмотреть окна во всех помещениях. И даже если на северной стороне оно не нужно, запроектируйте небольшое окно, которое будет проветривать помещение в летний период. Также старайтесь избегать наличия в проекте глухих комнат, в которых окно невозможно установить. А если это невозможно, то не устраивайте в таких комнатах санузлы и сушки. Оптимальным вариантом будет отдать данные помещения под гардероб или для иных хозяйственных нужд. При этом, там все равно нужно будет предусмотреть естественную вентиляцию.

Подведем итог. Естественная вентиляция дома (квартиры) — это оптимальная система формирования воздушных потоков, создающая мягкий и приятный микроклимат. Конечно, она не лишена и недостатков. Однако трудности носят сезонный характер и имеют действенные способы устранения (проветривание летом).