О недостатках систем воздушного отопления и вентиляции в школах Москвы

В. И. Синицын, директор по развитию ООО «ЭНЕРГОВЕНТСТРОЙ»

М. И. Сомова, заместитель главного инженера ООО «ЭНЕРГОВЕНТСТРОЙ»

К достоинствам первого варианта следует отнести более надежное отопление здания по сравнению с воздушным. К недостаткам – более высокие затраты на устройство систем микроклимата, меньшую гибкость тепловой регулировки при изменении нагрузки, что влечет за собой дополнительные потери энергии. Поскольку работа приточной вентиляции не влияет на отопление здания, существует возможность ее отключения с целью экономии энергии в ущерб качеству воздушной среды.

Второй вариант получил наибольшее распространение в школах Москвы по причине того, что для отопления типового класса количество приточного воздуха, требуемого для компенсации тепловых потерь помещения, практически совпадает с санитарной нормой наружного воздуха для вентиляции. Для выравнивания тепловой нагрузки на воздушное отопление в угловых классах и классах верхнего этажа предусматривается дополнительно водяное отопление.

К достоинствам второго варианта относятся: большая гибкость в управлении при изменении нагрузки, меньшие затраты на устройство систем микроклимата, так как система воздушного отопления, совмещенная с вентиляцией, имеет практически те же элементы, что и система вентиляции в первом варианте. Недостатками этого варианта являются: меньшая (в сравнении с водяной системой) надежность системы отопления здания вследствие возможной вероятности выхода из строя вентилятора или замораживания калориферов, а также дополнительные затраты тепловой энергии на нагрев наружного воздуха в режиме «натопа» и при подогреве здания в неучебное время.

Алгоритм работы систем воздушного отопления, совмещенных с вентиляцией, стандартен. За два-четыре часа до начала занятий включается режим «натопа». При этом полностью открываются клапаны вентиляционных и отопительных калориферов и здание прогревается до температуры 20 °С. Режим «натопа» включается по таймеру, а время включения подбирается экспериментально в процессе эксплуатации исходя из индивидуальных особенностей здания (зависит главным образом от степени тепловой защиты и воздухопроницаемости). Затем включается «вентиляционный» режим, при котором приточный воздух подогревается до температуры помещения. По завершении учебного дня система воздушного отопления, совмещенная с вентиляцией, выключается. В неучебное время режим «натопа» может включаться при понижении температуры воздуха в классах ниже 15 °С.

Рисунок 1. Внешний вид школы по типовому проекту 65-426/1

Для зданий, построенных по различным типовым проектам, системы воздушного отопления, совмещенные с вентиляцией, имеют существенные конструктивные отличия. Так, в зданиях, построенных по типовому проекту 65-426/1 (рис. 1, 2), предусмотрена одна приточная система для всех помещений здания школы, в том числе классов, столовой, спортивного и актового залов (рис. 3). Поскольку эти помещения используются не одновременно, происходит перерасход энергии на подачу в них приточного воздуха. Кроме того, использование одной системы на все здание существенно снижает надежность отопления школы, поскольку выход из строя любого узла приточной установки в холодный период года может привести к недопустимому охлаждению здания.

Рисунок 2. Схема плана здания по типовому проекту 65-426/1

В зданиях, построенных по типовому проекту V-76 (рис. 4, 5), преду-смотрены раздельные системы воздушного отопления и вентиляции для классов, столовой, спортивного и актового залов (рис. 6), что позволяет осуществлять индивидуальную настройку режимов обработки воздуха и снизить потери энергии. Кроме того, в здании школы предусмотрены различные зоны обслуживания, воздух в которые подается по раздельным магистральным воздуховодам.

Для компенсации теплопотерь в спортивных и актовых залах обычно проектируют водяное отопление. Однако в процессе проведения косметических ремонтов этих помещений отопительные приборы закрываются декоративными экранами, что приводит к неполной их теплоотдаче. В результате возникают жалобы на снижение температуры внутреннего воздуха.

Рисунок 3 (подробнее)   Принципиальная схема систем вентиляции и воздушного отопления школы по типовому проекту 65-426/1

Выхолаживанию актовых залов в холодный период года способствует также устройство вытяжной шахты небольшой высоты с воздушным клапаном (рис. 7). При закрытом клапане через неплотности створок в зал проникает наружный воздух, контакт которого с внутренним воздухом приводит к конденсации водяных паров на створках клапана и их обмерзанию. Кроме того, ремонт воздушного клапана при таком устройстве практически невозможен. Устранить указанные недостатки можно путем устройства в актовом зале вытяжной системы вентиляции с механическим побуждением.

Приточная вентиляция актовых залов обычно проектируется для обеспечения санитарной нормы наружного воздуха без учета теплопоступлений от учащихся и солнечной радиации. По этой причине при проведении массовых мероприятий в актовых залах становится душно, температура воздуха ощутимо превышает норму.

Значительные затруднения возникают из-за завышенной поверхности нагрева калориферов:

1. Трудно подобрать закон регулирования.

2. При температуре наружного воздуха -5–0 °С регулирование температуры приточного воздуха осуществляется «пропусками», то есть клапан на некоторое время полностью останавливает циркуляцию теплоносителя, что грозит замораживанием калорифера.

3. При температурах наружного воздуха близких к 0 °С температура обратного теплоносителя снижается до 5–10 °С, что приводит к частым срабатываниям защиты от замораживания со всеми негативными последствиями (подгорание контактов от частого включения и выключения электродвигателя, пусковые токи и прочее).

Рисунок 4. Внешний вид школы по типовому проекту V-76

Выпускаемое оборудование систем автоматизации воздушного отопления и вентиляции постоянно модернизируется, элементная база обновляется, в результате возникают трудности его замены при проведении ремонтов. В связи с тем, что все виды ремонтов систем воздушного отопления и вентиляции проводятся без проектов, замена приборов автоматики на оборудование современного уровня требует тщательной проработки.

Рисунок 5. Схема плана здания по типовому проекту V-76

Кроме перечисленных, можно отметить следующие особенности, выявленные в процессе технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов оборудования систем воздушного отопления и вентиляции школ:

1. Вентиляционные камеры, расположенные в подвалах, не оборудованы монтажными проемами, что существенно затрудняет замену крупногабаритного оборудования приточных камер, не позволяет применить для этого подъемные механизмы. Вентиляторы № 8 могут перемещаться только в разобранном виде. Калориферы № 11 и № 12, весом соответственно 158 и 233 кг, могут доставляться к месту монтажа только вручную, а вентиляторы № 12,5 в зданиях по типовому проекту 65-426/1 заменить невозможно.

2. Местные отсосы от моечных машин присоединены к общей вытяжной системе вентиляции кухни и, как правило, значительно удалены от основной магистрали, вследствие чего не обеспечивают удаления необходимого объема воздуха. Для моечных машин необходимо предусматривать отдельную непротяженную вытяжную систему вентиляции.

Рисунок 6 (подробнее)   Принципиальная схема систем вентиляции и воздушного отопления школы по типовому проекту V-76

3. Надежность работы систем воздушного отопления и вентиляции во многом зависит от работы калорифера. В этом отношении для условий эксплуатации в нашей стране наилучшим образом зарекомендовали себя калориферы типа КСк.

4. При проведении косметических ремонтов классов часто меняют предусмотренные проектом специальные приточные воздухораспределители (рис. 8) на обычные решетки, подходящие по дизайну. При этом изменяются параметры приточной струи, а также появляется шум вследствие увеличения скорости в живом сечении решеток. Кроме того, из-за большего сопротивления решеток снижается объем притока, что влечет за собой снижение температуры в помещении и недостаток свежего воздуха.

5. Для повышения надежности систем воздушного отопления в школах, выполненных по типовому проекту 65-426/1, необходимо иметь в венткамере резервный электродвигатель.

Рисунок 7. Вытяжная шахта с клапаном

6. Выход из строя электродвигателей вентилятора чаще всего происходит из-за неисправности системы электроснабжения, поэтому для электродвигателей вентиляторов необходимо предусматривать защиту от пропадания фаз.

7. Существующие форсунки оросительных камер кондиционеров быстро засоряются и, как следствие, чаще всего не работают. Вопрос поддержания влажности воздуха в классах школ недостаточно проработан, поэтому в этом направлении требуются исследования.

Рисунок 8. Воздухораспределитель

8. В зданиях школ с воздушным отоплением отсутствует система вытяжной вентиляции для классов. Такое решение рассчитано на «выдавливание» воздуха через неплотности окон и других строительных конструкций, что было оправдано сниженной инфильтрацией воздуха. При замене старых окон на более современные и герметичные значительно увеличивается сопротивление «выдавливанию» воздуха, что приводит к снижению количества приточного воздуха.

9. Для автоматизации систем воздушного отопления и вентиляции школ целесообразно применять специализированные регуляторы. Применение свободно-программируемых контроллеров является неоправданным из-за неудобства эксплуатации, поскольку коды доступа к ним зачастую открыты только монтажным организациям.

Отмеченные недостатки проектов и оборудования могут быть учтены при проектировании и разработке новых решений систем отопления и вентиляции школ.