Разработка комбинированной естественно-механической вытесняющей вентиляции в соборе Святых первоверховных апостолов Петра и Павла г. Пенза

Основная часть

В ранние времена архитекторы не обладали современными технологиями и оборудованием и при создании микроклимата в храме были вынуждены ограничиваться применением только естественной вентиляции. Однако она не теряет своей актуальности на протяжении нескольких веков. В современных условиях естественная вентиляция продолжает применяться даже при строительстве новых зданий в целях экономии затрат на электроэнергию в комплексе с современными системами механической вентиляции, кондиционировании воздуха и отопления. При реконструкции ранее построенных храмов этот метод используется с учётом минимального вмешательства во внутренний интерьер.

Анализ системы вентиляции в соборе святых первоверховных апостолов Петра и Павла показал, что она не справляется со своей задачей. В результате в помещениях присутствует ощущение дискомфорта, стены покрыты копотью (Рис.1), в некоторых местах наблюдается наличие плесени.

вентиляция храм икона здание

Рис. 1 Общий вид стены собора, покрытой копотью от свечей и лампад

Известно, что до наших дней, хорошо сохранились только те древние православные здания, которые обладают эффективной системой естественной вентиляции, но и ее в большинстве случаев бывает недостаточно, чтобы обеспечить сохранность предметов интерьера и настенной живописи и создать оптимальный микроклимат для посетителей.

Эффективная вентиляция - решает главную задачу по обеспечению требуемого внутри помещения микроклимата. Учитывая это, в данной статье для соборов и храмов предлагается комбинированная естественно - механическая вытесняющая вентиляция. Для расчета производительности данной системы необходимо учитывать вредности, поступающие в внутрь помещения от различных источников[4].

Установлено, что основными вредностями внутри собора являются, скопление людей в помещении храма которое вызывает выделение теплоты и влаги. Кроме того, вредными выделениями являются сажа и копоть от свечей и лампад. В результате на стенах и потолке образуются плесень и грибок, повреждающие настенную живопись, фрески, иконы и само здание.

В соборе святых первоверховных апостолов Петра и Павла принято решение естественную вентиляцию осуществлять через оконные проёмы наружных стен и расположенных в стенах барабана главного купола. Для открывания оконных створок используются механизмы дистанционного управления. Это продиктовано, в первую очередь, преимуществами естественной вентиляции, которые являются экономически и практически целесообразными: система не требует дорогостоящего оборудования, не нуждается в обслуживании и не расходует электрическую энергию.

В верхней части собора в стенах для обеспечения механической вытяжной вентиляции установлен осевой вытяжной вентилятор. Как выяснилось, который не включается из-за шума в период богослужения.

Выявлено, что в моменты пиковой посещаемости собора естественная вентиляция не справляется со своей задачей. Кроме того, следует отметить ее зависимость от климатической зоны расположения здания. Для города Пенза с холодным климатом, наряду с естественной и механической вентиляцией рекомендуется искусственное отопление. Тепловые потоки от отопительных приборов существенно влияют на траекторию движения воздуха внутри собора[1].

Рис. 2 Схема движения воздушных тепловых потоков от отопительных приборов, свободно установленных у стен 1- отопительные приборы; 2 - тепловая воздушная подушка: 3 - воздушная нагретая загрязненная зона; 4 - уровень рабочей зоны. а,б - воздушная охлажденная зона вдоль стен; в,г - воздушная загрязненная зона над полом; д - воздушная загрязненная вредностями (влага, копоть, сажа, пыль) зона

Схема движения тепловых потоков от отопительных приборов, установленных под окнами вдоль наружных стен показана на Рис 2.

Анализ траектории движения воздушных потоков позволяет сделать следующие выводы. Теплый воздух от отопительных приборов поднимается вверх вдоль внутренней поверхности наружных ограждения Рис. 2 (а,б) вместе с влагой, копотью от свечей, кадил и пыли. На его место поступает поток воздуха из объема нижней зоны помещения собора вместе с загрязнениями Рис. 2 (д,г). В результате вдоль стены в зоне (а,б) формируется восходящая воздушная нагретая зона с загрязнениями от вредностей.

Рис. 3 Схема движения воздушных тепловых потоков от отопительных приборов, расположенных за декоративной решеткой с крышкой 1- отопительные приборы; 2 - декоративная стенка с решеткой; 3 - крышка; 4 - тепловая воздушная подушка: 5 - воздушная нагретая загрязненная зона; 6 - уровень рабочей зоны. а,б - воздушная охлажденная зона вдоль стен; в,г - воздушная загрязненная зона над полом; д - воздушная загрязненная вредностями (влага, копоть, сажа, пыль) зона

Для устранения причин рекомендуется в соборе святых первоверховных апостолов Петра и Павла отопительные приборы размещать внутри декоративной стенки с решеткой напротив отопительных приборов для выхода воздуха и верхней крышкой, которая меняет направление движения воздушного потока в глубь помещения и воспрепятствует движению потока вдоль стен - Рис. 3

В данном случае в зонах Рис. 3 (а,б) создается воздушно охлажденная зона вдоль стен и загрязнения(влага, копоть, пыль) минуют и не поступают на её поверхность. Это объясняется тем, что теплый воздух от отопительных приборов не сразу поступает вверх, а по средствам крышки Рис. 3 (3) траектория направлена во внутренний объем помещения.

В верхней части под куполом собора формируются тепловая воздушная подушка- зона (4). Воздух из зоны (4) удаляется наружу с помощью естественной вентиляции. В результате рассматриваемые вредности не откладываются на поверхностях внутренней отделки купола храма.

При помощи одной только естественной вентиляции добиться полного эффекта практически невозможно. Современное решение этой проблемы - оснастить собор современными инженерными системами кондиционирования, отопления и вентиляции.

Для этого, предлагается в соборе святых первоверховных апостолов Петра и Павла применить комбинированную естественно-механическую вытесняющую вентиляцию.

Рис. 4 Схема естественной вентиляции в соборе святых первоверховных апостолов Петра и Павла

Вытесняющая вентиляция (Рис. 5), представляет собой схему организации воздухообмена в помещении “снизу вверх” обеспечивая максимально беспрепятственное движение восходящих конвективных потоков от источников тепловыделений в верхнюю зону помещения[2]. При этом нагретый и загрязненный воздух из помещения удаляется из верхней зоны, а приток кондиционированного воздуха осуществляется в нижнюю зону помещения на уровне пола.

Рис. 5 Совместная схема движения тепловых потоков воздуха от отопительных приборов и воздухораспределителей вытяжной вентиляции. 1- воздухораспределители; 2 - декоративная стенка с решеткой; 3 - крышка; 4 - оконные проёмы; 5 - вытяжной воздуховод; 6 - тепловая воздушная подушка: 7 - воздушная нагретая загрязненная зона; 8 - уровень рабочей зоны. а, б - воздушная охлажденная зона вдоль стен; в, г - воздушная загрязненная зона над полом; д - воздушная не загрязненная вредностями; е- воздушная загрязненная вредностями (влага, копоть, сажа, пыль) зона

Воздухораспределители размещаются за декоративной стенкой между отопительными приборами. В зоне воздухораспределения устанавливается жалюзийная решетка для выхода воздуха.

Вытесняющая вентиляция в нашем случае предпочтительна в следующих случаях:

• загрязняющие вещества теплее и/или легче окружающего воздуха;

• приточный воздух холоднее воздуха в помещении;

• вентилируются помещения с высокими потолками, что характерно для храмов.

Преимущества вытесняющей вентиляции:

• при вытесняющей вентиляции сокращается воздухообмен в соборе для ассимиляции вредностей, т.к. загрязнения не полностью поступают в рабочую зону, а удаляются из верхней зоны помещения;

• в обслуживаемую зону помещения поступает более качественный приточный воздух;

• вытесняющая вентиляция работает с меньшим расходом воздуха, чем перемешивающая вентиляция.

Предпочтительно использовать настенные воздухораспределители, а также воздухораспределители, установленные у стен или в углу, свободно стоящие на полу или напольные. При этом воздухораспределители не должны занимать большую полезную площадь помещения храма.

При вытесняющей вентиляции температура воздуха в помещении возрастает от пола к потолку. Это означает, что зона обслуживания является самой холодной и чистой частью помещения. По сравнению с перемешивающей вентиляцией в системах вытесняющей вентиляции температура приточного воздуха в высоких помещениях может быть выше на 4 °С [3].

Это означает, что вытесняющая вентиляция обеспечивается меньшим потреблением энергии на подготовку приточного воздуха.

По возможности все оборудование должно быть скрыто от глаз прихожан как вне помещения, так и внутри него. Для этого обычно используются декораторские стенки, специальное оборудование и технологии скрытого монтажа.

Вывод

применение систем комбинированной естественно - механической вытесняющей вентиляции в соборе святых первоверховных апостолов Петра и Павла г. Пенза позволяет обеспечить комфортные параметры внутреннего воздуха рабочей зоны при минимальных энергозатратах, за счёт сокращения воздухообменов, а также обеспечить сохранность от загрязнения вредностями внутренних стен, фресок, икон, настенной живописи и др.

Литература

1. Фильчакина И.Н. Технологическое кондиционирование воздуха локальным способом по типу вытесняющей вентиляции текстильных предприятий: моногр. / И.Н. Фильчакина, А.И. Ерёмкин. Пенза: ПГУАС, 2012. 204 с

2. Ливчак, А.В. Вытесняющая вентиляция в школах [Текст] А.В. Ливчак //АВОК. 2004. №8.С. 12-15.

3. Посохин, В.Н. Аэродинамика вентиляции [Текст] / В.Н. Посохин. М.: АВОК - ПРЕСС, 2008. 209 с.

4. Чем дышат храмы?: сайт Благовест. [Электронный ресурс]. ШЬ: https://blagovest.ru/blog/chem-dyshat-khramy/ (дата обращения: 11.01.2019)

Размещено на Allbest.ru