СИСТЕМА ЭЖЕКТОРНОЙ ЕСТЕСТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЙ
EJECTOR NATURAL VENTILATION FOR BUILDINGS

Изобретение относится к строительной области, отопление и вентиляция зданий.
Традиционная система вытяжной вентиляции многоэтажных зданий с естественным побуждением имеет магистральный канал (ствол) и поэтажные ответвления (спутники). Такая система вентиляции не гарантирует гидравлическую устойчивость, на что обратил внимание М.М.Грудзинский в своей книге
«Отопительно-вентиляционные системы зданий повышенной этажности». - М.: Стройиздат, 1982. В ней он указывает на недостатки в работе вытяжной естественной вентиляции, которые во многом определяются случайными факторами: изменчивостью внешних температурных условий, режимом приточной вентиляции отдельных помещений, герметичностью окон, входных дверей, скоростью ветра, соотношением площадей наветренных и заветренных фасадов и т.д. Кроме того, использование герметичных окон и приточных клапанов с разными аэродинамическими характеристиками нарушает работу вытяжной вентиляции. Опрокидывание воздушных вентиляционных потоков или нарушение гидравлической устойчивости системы не происходит, если в давление воздуха в магистральном канале при всех условиях эксплуатации здания будет меньше, чем в помещениях. Разница давлений должна составлять не менее 9 Па. В традиционных системах естественной вентиляции это условие невыполнимо, особенно на верхних этажах. Положение ухудшается при температуре наружного воздуха более +5 град. (В.И.Ливчак «Решения по вентиляции многоэтажных жилых зданий», АВОК, №6, 1999.)
За рубежом повсеместно применяется механическая система вентиляции. В России ведутся исследования по применению комбинированной системы, так: до 12 этажа используется естественная вытяжка, а выше механическая приточно-вытяжная система (МНИИЭТЭП, НИОКР «Новые системы вентиляции жилых домов, в том числе с механическим побуждением» Договор №1-С5/2001). Механическая система вентиляции применена в экспериментальном многоэтажном жилом доме микрорайона Никулино-2, который был построен в рамках Долгосрочной программы энергосбережения в г.Москве (Ю.А.Табунщиков «Архитектура и строительство Москвы», №2-3, 2004).
Действительно, механическая система вентиляции устанавливает более устойчивый режим воздухообмена. Это обеспечивается мощным центробежным вентилятором с автоматическим регулированием частоты вращения, и он необходим на каждом магистральном стволе. Кроме тор, исследования гигиенистов свидетельствуют что воздух, проходя через механическую приточную вентиляцию, лишается своих природных свойств, не дает ощущения свежести и является причиной заболеваемости дыхательных путей (А.А.Шилкин. Ю.Д..Губернский А.М.Миронов «Аэроидный режим в гражданских зданиях». - М.: Стройиздат. 1988.)
Разработана эжекторная система вентиляции NAVAIR, которая состоит из обычной традиционной системы естественной вентиляции, статических дефлекторов, высоконапорного вентилятора, системы воздуховодов и эжектирующих насадок, которые устанавливаются внутри вентиляционных стволов в местах крепления дефлекторов. Вышедшая из сопла струя воздуха устремляется по вертикальной оси вентиляционного канала вверх с большой скоростью (обычно это до 50 м/с) и увлекает с собой вверх воздух из нижней части вентиляционного канала. В результате обмена энергии между медленными и быстрыми струями воздуха в канале ниже сопла скорость воздуха в струе падает, общий расход воздуха в вентиляционном канале увеличивается в несколько раз («Естественная вентиляция с побуждением» В.П.Харитонов, АВОК №3/2006).
Имеется изобретение «Система проветривания многоэтажного жилища» (19) SU (11) 1643884 А1 (51) 5 F24F 7/02 7/04 23.04.91, в ней предусмотрено два самостоятельных магистральных ствола, первый обеспечивает вытяжку воздуха из нижних этажей здания до нейтральней линии эпюр давлений, второй - вентиляцию помещений верхних этажей. Эта система предназначена для проветривания зданий в летних условиях в районах с жарким климатом. На верхних этажах в зданиях с такой системой воздушные потоки направлены из магистрального ствола в помещения. Это недопустимо в условиях умеренного и сурового климата из-за большой вероятности обледенения оконного блока и возможных междуэтажных перетоков.
Целью предлагаемого изобретения является создание гидравлически устойчивой системы естественной вентиляции зданий повышенной этажности при любых климатических условиях и многообразии воздушных режимов.
Вентиляционная система, представленная на чертеже, состоит из основного 1 и вспомогательного магистрального ствола 2. В основной магистральный ствол 1 входят вентиляционные ответвления (спутники) 3 из помещений 4, находящиеся ниже нейтральной плоскости 5 эпюр давлений по высоте здания 6. Магистральный ствол 1 проходит по всей высоте здания, а вспомогательный ствол 2 располагается между нейтральной плоскостью 5 и чердаком 7. В ствол 2 входят ответвления (спутники) 8 из помещений верхних этажей 9, которые находятся выше нейтральной плоскости 5. На чердаке ствол 2 соединяется со стволом 1, образуя зону 10. Объединенный ствол 11, проходя через чердак 7, выходит наружу. В зоне 10 в устье ствола 1 можно установить сопло, которое способствует резкому увеличению скорости воздуха, выходящего из ствола 1 и аналогично системе NAVAR увеличит скорость воздуха, выходящего из ствола 2 что стабилизирует работу всей системы без применения специального высокоскоростного вентилятора. Для формирования необходимого давления в магистральном стволе 1, он выводится через подвал наружу. На этом участке предусматривается воздухозаборник 13, регулятор давления 14 и сезонный (противопожарный) затвор 15. Противопожарный затвор 16 устанавливается на соединениях стволов 1 и 2 в канале 11.
Работа системы эжекторной естественной вентиляции заключается следующем. Приточный воздух из помещений 4, расположенные ниже нейтральной плоскости 5, через каналы спутники 3 поступает только в основной магистральный ствол 1 и далее по нему проходит до чердака 7 в эжекторную зону 10. Приточный воздух из помещений 9, которые расположены выше нейтральной плоскости 5, через каналы спутники 8 поступает во вспомогательный магистральный ствол 2, через который также поступает в эжекторную зону 10.
В эжекторной зоне 10 вытяжной воздух из магистрального ствола 2 встречается с воздушным потоком из ствола 1. Давление воздуха на выходе из ствола 1 будет в зданиях повышенной этажности во много раз выше, чем выходящего из ствола 2. Из-за разности давлений, за счет эжекции при использовании сопла на выходе из ствола 1, существенно увеличивается вытяжка из ствола 2 и тем самым обеспечивается гидравлическая устойчивость всей системы. Эжектируемый воздух через объединенный ствол 11 выходит из здания наружу.
Для стабилизации работы системы при наружной температуре более +5°С или при недостаточном объеме приточного воздуха автоматически открывается затвор 14 и через воздухозабор 13 необходимый объем воздуха поступает в ствол 1 для поддержания необходимого рабочего давления.
Для повышения пожарной безопасности здания система имеет основной затвор 16 и вспомогательный 15, которые при пожаре на любом этаже автоматически перекрывают оба магистральный ствола.
Система естественной вентиляции, в которой используются два магистральных ствола и эжекторная зона, обеспечивает гидравлически устойчивый естественный воздухообмен воздуха в здании повышенной этажности и позволит отказаться от дорогостоящей системы механической вентиляции.