Барон В. Г., к. т. н.,
директор ООО «Теплообмен», г. Севастополь

Настоящая статья посвящена вопросам вентиляции небольших современных помещений (квартиры, офисы, рабочие кабинеты, парикмахерские и массажные салоны, небольшие тренажерные залы и бассейны, сауны, прачечные и пр.). Вопросами вентиляции крупных объектов специалисты занимаются давно и на сегодняшний день уже имеются значительные положительные наработки. Актуальность же рассмотрения вопросов вентиляции небольших помещений вызвана отсутствием приемлемых специфических решений. Опыт решения соответствующих вопросов применительно к крупным объектам механически перенести на эту область не удается. Таким образом, решение этого вопроса является актуальным.

Евроокна — это хорошо или плохо?

Этот вопрос возник сразу же, как только начали применять современные энергосберегающие окна (евроокна, стеклопакеты или окна с высокоплотными притворами). Однако до поры до времени даже само наличие этого вопроса замалчивалось, а это, без преувеличения, вопрос жизни и смерти или уж, по крайней мере, здоровья людей. С одной стороны, люди, в том числе и абсолютное большинство специалистов проектантов домов, не понимали сути проблемы, а с другой — поставщикам и производителям этих окон было крайне невыгодно обращать внимание потребителей на эту неприятную особенность, связанную с установкой таких окон. Какой резон был им информировать потребителей о том, что прекрасные тепло-звукоизолирующие свойства этих окон, обеспечивающие энергосбережение и подавление наружного шума, несут в себе неотделимое от этого весьма неприятное свойство– они полностью нарушают вентиляцию, обеспечиваемую за счет эффекта инфильтрации, в расчете на которую и создавались ранее все строительные нормативные документы. В итоге человек оказывался не в комфортных условиях, которые должны были бы обеспечить евроокна, а как раз наоборот, в условиях опасных для здоровья и даже для жизни. Дело в том, что при отсутствии должной вентиляции в воздухе снижается содержание кислорода, возрастает концентрация углекислого газа и радона, увеличивается содержание вредных для человека микробов и бактерий, возрастает влажность. Все это проявляется практически сразу же после установки таких окон в случае, если держать их постоянно закрытыми и в отсутствие специальных мер по обеспечению необходимого воздухообмена, и ведет к повышенной утомляемости людей, головным болям, снижению способности концентрировать внимание, к респираторным заболеваниям и к некоторым другим специфичным проявлениям недомогания. Но есть еще и отсроченные негативные явления – повышенная влажность. Она приводит к возникновению плесени, радикально искоренить которую впоследствии очень и очень трудно, при том что некоторые разновидности плесневых грибков смертельно опасны для человека. В Европе, которая намного раньше стран СНГ стала применять такие окна (и надо подчеркнуть, в начале столь же бездумно), уже давно осознали эту проблему, там в связи с этим даже появилось понятие «синдром больного здания». И там сейчас обязательно применяются специальные меры по противодействию этому неприятному эффекту, среди которых одним из основных является использование принудительной при точно вытяжной вентиляции. К сожалению, в странах СНГ не смогли сразу учесть весь (как положительный, так и отрицательный) европейский опыт, уже имевшийся к моменту начала использования этих окон в странах СНГ. Нам предстояло пройти весь путь познания самостоятельно. Отдельные выступления и публикации некоторых специалистов в начале 2000х годов тонули в общем рекламном хоре, восхваляющем достоинства герметичных окон со стеклопакетами. Более того, даже в 2005 г.на серьезной конференции по вентиляции и кондиционированию только один докладчик, да и то вскользь, упомянул об этой проблеме. Впрочем, когда в прениях автор данной статьи поднял этот вопрос, то у слушателей возник живой интерес и стало ясно, что большинство присутствующих (а это были в значительной мере представители проектных институтов) проблему уже осознают. Возникает вопрос — что же, осознав проблему, мы должны отказаться от использования таких окон? Конечно, нет. Но применять их надо, зная не только их сильные, но и слабые стороны, причем сразу нейтрализовав их. Необходимо, чтобы все специалисты, имеющие хоть какое-то отношение к проблеме возведения и реконструкции зданий и сооружений, четко представляли проблему и знали основные меры, способные противодействовать ее развитию, причем знали и особенности применения этих мер. Необходимо исключить ситуацию, аналогичную той, невольным свидетелем которой несколько лет назад стал автор данных строк при сдаче одного из вновь построенных т.н. «элитных» домов. В процессе сдачи дома самое серьезное внимание было уделено взаиморасположению поквартирных вентканалов, их проходным сечениям и высоте труб, притом, что все квартиры были оборудованы евроокнами, а двери имели качественное, из упругой резины уплотнение. При этом всерьез произносились фразы о вентиляции квартир путем удаления воздуха из кухни, туалета и ванной. Ничего, кроме горького смеха, весь этот«цирк» вызвать не мог. И когда автор данной статьи вмешался и попытался обратить внимание на то, что никакой вентиляции не будет, его «поставили на место», со всей важностью сказав, что вентиляция будет качественной т.к. соблюдены все требования СНиП. Видимо, проверяющие, а также проектант и строители дома искренне полагали, что воздух будет проникать в квартиры сквозь стекла, или, что более вероятно, просто не хотели думать. Естественно, как потом жаловались жильцы, вентиляция«опрокинулась» и воздух в квартиру поступал через вентканал, открывающийся в туалете, и через все квартиру двигался к вентиляционному отверстию в кухне. Это сразу же предопределило определенный запах в «элитной» квартире и резко пониженную, приближающуюся куличной, температуру воздуха зимой в туалете.

К счастью, такие нелепости в последнее время случаются все реже, хотя по-прежнему достаточно часто, потому что жильцов не инструктируют, как пользоваться уже существующими на сегодня средствами противодействия этому явлению и к каким последствиям приводит пренебрежение этими правилами. А средства противодействия сводятся к одному – необходимо обеспечить требуемый воздухообмен в помещении. Другое дело, что конкретных средств существует несколько, но, во-первых, эффект по воздухообмену от их использования различен, и, во-вторых, некоторые из них сводят на «нет» энергосберегающие свойства современных окон со стеклопакетами.

Существующие решения

• Решения не оптимальные и не энергоэффективные

Одной из наиболее широко применяемых мер, направленных на обеспечение воздухообмена, является обеспечение неплотностей в окнах или стенах домов. Это т.н. «гребенки», позволяющие фиксировать раму окна не только в двух положениях (рама закрыта полностью или рама откинута), а еще в 34 промежуточных положениях, позволяющих устанавливать разную ширину щели между створкой и рамой окна, и более простые механизмы, обеспечивающие т.н. «режим зимнего проветривания» (одно дополнительное положение, обеспечивающее небольшую, заранее заданную изготовителем окна щель). К этой же группе средств относятся встраиваемые, как правило, непосредственно в раму окна щелевые проветриватели. Простейшие конструкции этих устройств предполагают открытие и закрытие их вручную, а более сложные конструкции открываются и закрываются встроенным механизмом по наперед заданному значению влажности в помещении (кстати, совсем не факт, что влажность в основном объеме помещения будет достаточно точно определяться чувствительным элементом, встроенным в этот проветриватель,т.е. чувствительным элементом, расположенным в раме окна). К этой же группе можно отнести проветриватели, представляющие собой трубу, покрытую шумопоглощающим материалом и снабженную, как правило, грубым воздушным фильтром. Труба устанавливается в специально просверленное в стене помещения отверстие. Все эти проветриватели, кое-как реализуя не контролируемый и не нормируемый воздухообмен, очень сильно зависящий от внешних факторов(сила и направление ветра) и мало зависящий от факторов, которые они должны обеспечивать (кратность воздухообмена в помещении), практически лишают евроокна их главного достоинства –энергосбережения. По сути эти проветриватели борются с главным достоинством евроокон и обеспечивают нам те неплотности и теплопотери, которые были в наших старых, еще советских времен, окнах. Но тогда зачем «огород городить»? Зачем путем применения высоких технологий и обусловленных этим высоких стоимостей евроокон добиваться их высокой герметичности и ввиду этого действительно хорошего энергосберегающего эффекта? Чтобы тут же нивелировать этот эффект. Грамотное применение вышеописанных устройств почти позволяет добиться того, чтобы и «волки были сыты и овцы целы», т.е. и энергосбережение достигается и воздухообмен обеспечивается. Да вот беда – энергосбережение достигается не в том объеме, какой могут обеспечить эти дорогие окна, да и воздухообмен обеспечивается, как правило, не оптимальный. Кроме того, эти устройства создают в помещении тепловой дискомфорт. Очевидно ведь, что когда из одного из вышерассмотренных проветривателей в помещение зимой поступает струя наружного воздуха, например с температурой 20°С, то это вызовет у людей, находящихся в помещении, неприятные ощущения и желание закрыть щель, откуда идет морозный воздух. Решение оптимальное и энергоэффективное, но ...Наиболее правильным и логичным выглядит применение при точно вытяжной вентиляции. Она может обеспечить строго заданный, в соответствии с санитарно-гигиеническим нормами воздухообмен даже в помещении, оснащенном герметично закрытыми окнами и вообще не имеющем никаких вентиляционных отверстий. Да и потоки воздуха при этом можно распределить так, что присутствующие не будут ощущать направленного поступления холодного воздуха. Это снимает проблему вентилирования помещений с евроокнами. Но проблема энергосбережения, именно та проблема, ради которой и началось массовое применение евроокон, остается не решенной. А ведь известно, что в современных зданиях, оснащенных евроокнами и имеющих ограждающие конструкции, отвечающие современным требованиям по теплоизоляции, от 50 % до 80 % тепла теряется с вентиляционным воздухом. И тут на помощь приходит рекуперация тепла. Использование при точно вытяжной вентиляции, оснащенной рекуператором тепла вентиляционного воздуха, позволяет практически полностью снять проблему. «Практически» потому, что рекуператоры тепла, какого бы принципа действия они не были, все же не обеспечивают 100 % возврат тепла использованного воздуха. Степень эффективности рекуператоров в зависимости от их принципа действия колеблется в довольно широком диапазоне – от 40 % до 80-85 %. Но любая из приведенных, пусть даже самая малая, степень рекуперации – это уже благо. Во-первых, это в соответствующих размерах энергосбережение, о чем уже достаточно было сказано выше, а во-вторых, это еще и тепловой комфорт. Но вот проблема. На сегодняшний день на территории СНГ не только не выпускается, но пока и не разработано (кроме единственного нижеописанного изделия, разработанного и выпускаемого ООО «Теплообмен», г. Севастополь) изделий, способных решать эту задачу децентрализовано, для каждого конкретного, относительно небольшого помещения. Но почему так важно решать эту задачу децентрализовано? Разве нельзя применить центральные системы вентилирования, обычно штатно оснащенные рекуператорами тепла, серийно выпускаемые заводами СНГ и завозимые из дальнего зарубежья? К сожалению, для рассматриваемой группы помещений это технически невозможно и едва ли целесообразно. Техническая невозможность обусловлена тем, что весь огромный массив ранее построенного жилого фонда, административных зданий, сеть построек бытового обслуживания и пр. не имеет инженерных коммуникаций, необходимых для осуществления такого технического решения (а это колоссальное, пока основное число помещений). В тех же случаях, когда такая возможность существует (новое строительство или капитальная реконструкция ранее построенного объекта, позволяющая по всему зданию проложить необходимые коммуникации), делать это далеко не всегда целесообразно. И причин здесь несколько. Некоторые из них очевидны – далеко не всегда жильцы всех квартир или обитатели всех кабинетов и т.д. одновременно и равномерно находятся в своих помещениях. Значит, какие-то из помещений будут вентилироваться (а значит будут тратиться средства) напрасно, а в некоторых помещениях может оказаться уровень вентиляции недостаточным, т. к. именно в этих помещениях будет проходить напряженное совещание или семейное торжество. Кроме того, разным людям необходимы несколько разные характеристики воздушной среды, чтобы чувствовать себя комфортно. Это как сугубо субъективные ощущения, присущие каждому индивидууму, так и более общие, присущие той или иной группе людей(например, когда женщины ощущают тепловой дискомфорт – им прохладно, мужчины при той же температуре чувствуют себя комфортно). Выход, конечно, есть. Надо оснастить систему средствами автоматики (причем, не дешевой автоматики), да и людей проинструктировать, как с ней обращаться. Но расходы на автоматику, да и просто на всю разветвленную по небольшим помещениям сеть вентиляции, могут оказаться для большинства объектов чрезмерно большими. Кроме того, хотелось бы обратить внимание на еще одну малоизвестную, но от того не менее неприятную в наш неспокойный век особенность централизованной системы вентиляции, особенно таких объектов, как жилые дома, гостиницы, административные здания и пр. Речь идет о возможных террористических и просто криминальных актах. Согласно оценкам специалистов по безопасности, одной из самых уязвимых инженерных сетей здания является именно система центральной вентиляции. Она позволяет наиболее простым и эффективным образом добиться преступной цели. И наверное не надо доказывать, что в настоящее время существуют отдельные люди и группировки людей, готовые погубить не имеющих ни малейшего отношения к их интересам людей ради того, чтобы при этом погиб какой-то один мешающий им человек. Таким образом, получается, что для основной массы помещений центральная вентиляция, оснащенная рекуператорами тепла, не может быть применена по техническим причинам, а для другой части помещений может быть применена, но далеко не всегда следует этим пользоваться. Что же в таком случае следует делать?

Новое решение проблемы, удовлетворяющее основным требованиям

Необходимо прибегнуть к децентрализованной, местной вентиляции, но она, как централизованная, должна быть оснащена рекуператором тепла вентиляционного воздуха. Это решение абсолютно ново для массового потребителя. До сих пор не было таких устройств. Тем более, что такое устройство не может быть дешевым – его цена будет хоть и ощутимо меньше, но все же сопоставима с ценой евроокна. Однако на данный момент, наверное, не найдется человека, который психологически будет настроен негативно по отношению к евроокнам. Тогда просто необходимо добавить соответствующий технический штрих, действительно позволяющий этим окнам в полной мере проявить свои энергосберегающие свойства и одновременно снимающий сопряженные с установкой таких окон негативные последствия. Таким штрихом и является децентрализованный рекуператор тепла вентиляционного воздуха или, как его называют специалисты нашего предприятия, выпускающего такие изделия, комнатный воздухотеплообменник.

В Западной Европе, раньше нас столкнувшейся с этой проблемой, уже с 2003 г. серийно выпускаются такие изделия. Их изготовление наладили фирмы Германии, Швеции, а затем Польши и других стран. Выпускаемые ими децентрализованные рекуператоры имеют степень рекуперации до 60 %, оснащены двумя вентиляторами, обеспечивающими, соответственно, вытяжку отработанного и подачу свежего воздуха, и используют в качестве теплопередающего устройства пластинчатый, как правило алюминиевый, теплообменный аппарат. Они также оснащены автоматикой, предоставляющей пользователю широкий круг возможностей – дистанционное включение и выключение или включение и выключение по заранее установленному таймеру, включение и выключение по датчикам температуры и/или влажности, применение многоскоростного привода вентилятора и т.д. Правда, имеется и базовое исполнение, обеспечивающее только воздухотеплообмен, без дополнительных функций (если не считать установленного фильтра грубой или средней очистки воздуха). Стоимость этих изделий, предлагаемых на территории стран СНГ дилерами западных фирм, даже в базовом исполнении заметно превышает стоимость современных евроокон.

Нашим предприятием разработано и поставлено на производство аналогичное изделие. Причем, хочется отметить, практически одновременно с западноевропейскими фирмами (их серийные изделия появились в продаже в 2003 г., когда опытные образцы наших изделий уже проходили испытания в климатической камере Киев ЗНИИЭП, а в 2004г. там же были успешно проведены испытания уже головных образцов). Уточненная входе испытаний математическая модель позволяет варьировать не только расход, но и степень рекуперации изделий. На базе серии этих испытаний был создан типоряд децентрализованных рекуператоров тепла, четыре представителя которых приведены на фото.

Однако наши изделия, созданные на базе достаточно известных, также разработанных и выпускаемых нашим предприятием теплообменных аппаратов ТТАИ, и характеризующиеся теми же показателями назначения, что и западноевропейские рекуператоры, имеют от них ряд существенных отличий. Наши изделия ощутимо дешевле и обладают целым рядом весьма важных для такого изделия преимуществ. К числу основных санитарно-гигиенических преимуществ следует отнести то, что тракт воздуха, поступающего в помещение, выполнен в виде прямолинейных, относительно коротких и достаточно большого диаметра труб, причем доступ к этим трубам обеспечивается предельно просто. Это преимущество не столь незначительно, как может показаться на первый взгляд. Но благодаря ему можно осуществлять любую (в том числе и механическую) чистку воздушного тракта с последующим визуальным контролем качества очистки. Это крайне важно, т.к. в вентиляционных каналах со временем может скапливаться пыль, частицы сажи и пр., что будет сужать проходное сечение, уменьшать количество поступающего воздуха, и главное, будет являться благодатной почвой для размножения различных микробов, бактерий и др. микроорганизмов. В разработанных нами изделиях это исключено, чего никак нельзя сказать о примененных западноевропейскими фирмами пластинчатых теплообменниках. В них каналы имеют малый эквивалентный диаметр и сложную пространственно-геометрическую форму. Кроме того, для аппаратов такого типа даже теоретически недостижима та равномерность скоростей по всему теплообменнику, которая автоматически обеспечивается в одноходовом кожухотрубном теплообменнике, каковым является наш аппарат ТТАИ. Видимо, поэтому даже самые простые базовые модели западноевропейских рекуператоров снабжаются фильтром. Причем в инструкциях по эксплуатации этих рекуператоров западно европейские производители обязательно требуют проводить не менее 2 раз в год замену фильтров (чтобы избежать образования в них колоний микробов, бактерий и пр., тем более, что скорость движения воздуха через поверхность фильтра в несколько раз меньше скорости движения воздуха в трубочках рекуператора).

Другим санитарно-гигиеническим преимуществом отечественных рекуператоров является то, что теплопередающая поверхность выполнена не из алюминия, а из т.н. «пищевой» нержстали. Это позволяет при необходимости подвергать химочистке воздушный тракт всеми известными чистящими и дезинфицирующими растворами, чего не скажешь об алюминиевых, а тем более о полимерных теплопередающих поверхностях.

Однако помимо санитарно-гигиенических преимуществ децентрализованные рекуператоры на базе теплообменников ТТАИ обладают очень важным техническим преимуществом – степень рекуперации у них, т.е. по сути степень энергосбережения, составляет не менее 70 %, тогда как импортные аналоги имеют степень рекуперации не выше 60 %.

Учитывая изложенные особенности и с учетом реалий отечественного рынка (минимизация цены при максимальном увеличении надежности и упрощении обслуживания), мы сформулировали стратегию «теплой форточки» (от сюда второе название нашего изделия – ТЕФО). Действительно, что такое децентрализованный рекуператор тепла или комнатный воздухотеплообменник? Это устройство, позволяющее осуществлять замену воздуха в помещении, т.е выполнять ту функцию, которую с успехом столетия выполняла обычная форточка. Нужно только щелкнуть клавишей включения или выключения вентиляторов. Хотя уже давно существуют системы автоматического включения – выключения света по объективным показателям – наличию человека в помещении и уровню освещенности. Поэтому мы решили в базовом исполнении полностью отказаться от автоматики (впрочем базовое исполнение западноевропейских изделий практически совпадает с нашим, за исключением наличия фильтра). Мы отказались и от фильтра. Может быть, применение такого фильтра и необходимо для пластинчатого теплообменника с его запутанными каналами да еще при условии заведомо неравномерной эпюры скоростей в них воздуха с вероятным образованием застойных зон, где обязательно и быстро скопятся всевозможные механические микрозагрязнители воздуха, если их предварительно не удалить. Но для примененных нами прямолинейных трубочек с гарантированно равномерной раздачей воздуха по каналам это едва ли целесообразно. Как бы не оказалось наоборот, когда применение фильтра в нашем случае только снизит потребительские качества изделия. Речь идет о ментальности наших сограждан. Трудно представить себе соотечественника, который будет скрупулезно следить за сроками и своевременно, каждые полгода менять фильтр. Не будет. И это не предположение, а доказанная жизнью практика. Например, винструкции каждого кондиционера записано о необходимости дважды в год выполнять техобслуживание, включающее и замену фильтров. Но никто не выполняет эти рекомендации. Да, наверное, это плохо и надо менять менталитет наших сограждан. Однако эта задача не решается в течение пары десятков лет. А мы то говорим о том, что «теплые форточки» надо ставить прямо сейчас, ждать десятилетия нет возможности. Если будем столько ждать, то к этому времени у нас все сооружения будут иметь «сидром больного здания».Поэтому надо ориентироваться на те реалии, которые есть сегодня. А стало быть, чтобы не навредить, лучше фильтр не ставить. А если кому-то захочется иметь автоматику по максимуму, да непременно фильтром оснастить рекуператор, то это не сложно выполнить – все необходимые комплектующие и аксессуары самых разных производителей имеются в достаточном количестве.

А оправдано ли применение децентрализованных рекуператоров?

Наиболее часто встречающимся заблуждением, с которым нам приходится сталкиваться при обсуждении проблемы установки рекуператора, является представление о том, что деньги, затраченные на установку рекуператора, должны в скорости вернуться за счет уменьшенных благодаря энергосбережению расходов на отопление (а летом, кстати, на кондиционирование, т. к. если помещение оборудовано кондиционером, то летом рекуператор автоматически начнет экономить не тепло, а холод). В действительности расходы на рекуператор — это инвестиции не только, и даже не столько в энергосбережение, а в большей степени инвестиции в свое здоровье и здоровье окружающих, если Выживете или работаете в помещении, оборудованном современными высококачественными окнами. Поэтому устанавливать рекуператоры надо даже при реконструкции помещений, когда экономическая составляющая сводится только к непосредственно возвращенной энергии и при ныне существующих ценах на энергоносители такие расходы кажутся необоснованными (или держать окна приоткрытыми, но тогда зачем было их устанавливать?). Если же речь идет о новом проектировании здания или капитальной реконструкции существующего, то экономическая составляющая становится самостоятельно привлекательной. Дело в том, что применение рекуператоров позволит радикально снизить нагрузку на систему отопления здания в целом (достаточно вспомнить, что тепло потери современных зданий, обусловленные вентиляционным воздухом, составляют не менее половины общих тепло потерь здания). Это позволит применить менее мощный, а значит и более дешевый источник тепла (котел), позволит уменьшить необходимую поверхность конвекторов, что тоже заметно уменьшит стоимость объекта, не говоря уже о сопряженных с этим менее значительных экономических преимуществах– меньшие диаметры трубопроводов, меньший типоразмер насоса и т.д. При этом не следует забывать, что большинство традиционно необходимых вентканалов окажутся ненужными и от них можно будет отказаться. Все это позволит уже на стадии строительства получить чистую прибыль. Учитывая постоянный и неминуемый в дальнейшем рост цен на энергоносители, применение децентрализованных рекуператоров экономически обосновано.