Чистый воздух для школ

М. Кордюков

В последние годы ухудшилось здоровье украинских школьников. Несколько детей умерли прямо на уроках. Причин несколько – неудовлетворительное состояние окружающей среды, малоподвижность. И несомненно, что плохое качество воздуха в школьных классах отрицательно влияет на здоровье детей и их умственные способности

Практически все школьные здания в Украине построены в эпоху «до независимости» и сейчас, когда страна стремится к европейским ценностям, нуждаются в реновации для снижения потребления энергии и повышения комфортности. И крайне важно, чтобы при этой процедуре приоритетом была комфортность, т.е. главными бы считались интересы детей.

Истоки проблемы

Школьные здания проектировались по нормам 1960-х гг., когда энергоресурсы были дешевыми, и строительные конструкции также стремились максимально удешевить. Вентиляция практически везде предусматривалась «естественная». Это означало, что свежий воздух в классы поступал через щели в окнах, нагревался в помещениях и под действием гравитации удалялся через каналы в стенах на улицу. Количество воздуха, которое получали дети, сильно зависело от погодных условий – температуры на улице, направления и силы ветра, но вентиляция работала. Такая система имеет крупный недостаток – на нагрев воздуха, поступающего в классы, расходуется большое количество тепла. Например, в условиях Киева типовая школа расходует 800 кВт тепла на потери через стены и окна и 1600 кВт для нагрева приточного воздуха, подаваемого в классы механической вентиляцией.

Когда пришло время дорогих энергоресурсов, и была поставлена задача снизить расходы на содержание школ, то первым делом отключили механическую вентиляцию там, где она была, а в остальных школах заклеили щели в окнах. Дети остались без свежего воздуха, т.е. без кислорода. В тех школьных зданиях, где провели «термомодернизацию», ситуация стала критической – стены покрыли термоизоляцией, что обеспечило герметичность здания, уничтожив приток свежего воздуха посредством инфильтрации. В части школ окна были заменены на пластиковые, и это вообще исключило естественную вентиляцию. В результате получилось явление, которое в США называют «синдромом больного здания». При этом снижение потребления энергии обеспечивается снижением комфортности до неприемлемого уровня.

Видео. Монтаж вентиляции с рекуперацией тепла в школьном классе

Законными ли являются такие действия? С точки зрения советского законодательства – да. Дело вот в чем: продолжительность урока в школах – 45 минут. А подача свежего воздуха в классы нормируется в час. Законодательством предусмотрено, что дети 45 минут не получают достаточного количества свежего воздуха, а потом окна в классе открывают и 15 минут путем «залпового проветривания» впускают в класс порцию свежего воздуха. Далее цикл повторяется. Закон соблюден, а то, что дети находятся в условиях кислородного голодания – остается за рамками законодательства. А как дела обстоят в Европе, куда сейчас стремится интегрироваться Украина? Подача свежего воздуха нормируется в литрах в секунду. Таким образом, реализуется первородное право человека «свободно дышать». Это означает, что государство гарантирует своим гражданам, находящимся в помещениях, что они будут дышать свежим воздухом в любой момент времени, а не тогда, когда администрация им это позволит.

Европейский опыт

В Европе также хватает старых школ, в которых предусмотрена «естественная вентиляция», и в этом веке вплотную встал вопрос о снижении расхода тепла на эксплуатацию зданий. Рассмотрим процесс термомодернизации европейских школ на примере Нидерландов. Там, прежде чем принять программу повышения энергоэффективности школ, было проведено исследование качества воздуха в классах – результаты его отображены на рис. 1.

Рис. 1. Уровни концентрации углекислого газа в помещениях различных учреждений

Здесь изображены уровни концентрации углекислого газа в различных типах помещений. Отмечена граница 1200 ррм – при превышении содержания CO₂ выше этого значения люди должны покидать помещения, поскольку их здоровью будет нанесен ущерб. Результатом исследования были сформулированы условия для тендера по закупке оборудования для увеличения энергоэффективности школ. Условия были следующие: минимальный объем строительных работ; обеспечение концентрации углекислого газа в классах не выше 1000 ррм; снижение потерь тепла с вентиляционными выбросами в 2 раза.

Таким условиям соответствует концепция «децентрализованной вентиляции»: в каждом классе размещается приточно-вытяжная установка с рекуператором, обеспечивающим утилизацию тепла и влаги из вытяжного воздуха и с управлением производительностью установки от датчика концентрации CO₂.

Озвучивание требований по утилизацию влаги из вытяжного воздуха является новым и прогрессивным моментом в вентиляционных системах по двум причинам:

• удаление влаги из вытяжного воздуха позволяет избежать обмерзания рекуператора в зимнее время, что существенно снижает потребление энергии вентиляционной установкой;
• увлажнение приточного воздуха в зимнее время увеличивает комфортность помещений и снижает риск заболеваний респираторного спектра.

Из личных наблюдений и доступных научных источников можно сделать вывод, что детям вредна как недостаточная, так и избыточная влажность, причем последняя более критична, поскольку у детей не в полной мере работает система терморегуляции и невозможность ребенка поддерживать нормальную температуру организма может привести к обострению латентных заболеваний. Новые вентиляционные установки с рекуперацией влаги способны автоматически поддерживать уровень влажности в зимнее время на отметке 40...50%, что можно считать оптимальным для школьных помещений.

Відео. Вентиляція в шкільному класі: обговорення з експертами

Требование об управлении режимом работы вентиляционной установки от датчика концентрации углекислого газа увеличило капитальные затраты, однако значительно снизило эксплуатационные расходы (потребление электроэнергии) и, главное – позволило гарантировать расчетное поступление свежего воздуха независимо от степени наполняемости классных помещений.

В результате государственной программы повышения энергоэффективности школ в Нидерландах, каждый класс во всех школах был оснащен приточно-вытяжной вентиляционной установкой с рекуперацией тепла и влаги. Такое мероприятие дало следующие результаты:

• в классные помещения подается расчетное количество свежего воздуха вне зависимости от погодных условий и количества учеников в классе;
• поддерживается оптимальный уровень влажности вне зависимости от погоды;
• уменьшено в 2 раза потребление тепла школьным зданием в зимний период;
• снижен в 4 раза расход электроэнергии на работу системы вентиляции по сравнению с центральной системой;
• сведены к минимуму строительные работы и, соответственно, капитальные затраты на реновацию школьных зданий.

Опыт Нидерландов по реновации школьных зданий может быть использован в Украине. Опыт тем более ценен тем, что приоритетом проекта является комфортность школьных помещений, т.е. защита прав ребенка. Наша страна только приступает к освоению европейских ценностей по реализации прав человека, и очень важно в этом движении приоритетом сделать права ребенка.

Экономический аспект этого вопроса не менее важен, чем права человека. Речь вот о чем: потери тепла через вентиляцию для многоэтажных зданий составляют 50…70% в структуре общих теплопотерь. Исследования Минрегионстроя Украины, опубликованные в печати, отображены на рис. 2.

Рис. 2. Теплопотери многоэтажных зданий

Простейший анализ структуры потерь тепла дает основание сделать вывод о том, что термомодернизацию зданий следует начинать с реализации технологий утилизации потерь тепла через вентиляцию. В Европе и США это понимают и именно поэтому используют энергоэфективные технологии «двойного назначения» – для повышения комфортности и уменьшения эксплуатационных расходов. Теперь такие технологии стали актуальны в Украине, и начинать их внедрение необходимо с детских учреждений: школ и детсадов.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok.  Долучайтесь!

Переглянуто: 11 429