Сьогодні вентиляцією в квартирах, офісах, громадських приміщеннях складно кого-небудь здивувати. Але ж так було не завжди – щоб домогтися комфортного мікроклімату в приміщеннях, доводилося вигадувати всілякі способи. Протягом сотень тисяч років вентиляція помітно еволюціонувала - починаючи від звичного і простого провітрювання, закінчуючи автоматизованою системою контролю мікроклімату. Але розберемося, що собою являє вентиляція в принципі.
Що таке вентиляція і для чого вона потрібна?
Вентиляція по суті являє собою процес видалення з приміщення забрудненого повітря на зміну свіжому. Саме завдяки цьому, вдається організувати сприятливий мікроклімат в кімнатах будь-якого призначення, повітря насичується киснем.
Насамперед приміщення з хорошою аерацією сприяє гарному самопочуттю і здоровому функціонуванню людського організму. Також підтримання оптимального мікроклімату – гарантія тривалого збереження різних предметів, матеріалів, продуктів, а також уповільнення руйнування будівельних конструкцій.
Вентиляція дозволяє впоратися з:
- зайвим теплом;
- надмірною вологою;
- пилом, брудом;
- шкідливими речовинами, парами, газами.
Історією вентиляції мало хто цікавиться, але це насправді довгий шлях, який йде з глибокої давнини.
Вентиляція та опалення будівель в Стародавньому світі і Середніх століттях
Ще при спорудженні палаців, царських палат, культових будівель піднімалося питання циркуляції повітря в приміщеннях. Але відсутність належних знань і досвіду не дозволяла вентиляційній системі повноцінно виконувати покладені на неї функції. З часом спроби були більш успішними – з кожним разом вдавалося організовувати більш досконалу вентсистему.
Якою була вентиляція в Стародавньому Єгипті?
Один з яскравих прикладів – піраміда Хеопса. Будівельники того часу напрочуд передбачили відмінно функціонуючу вентиляційну систему - розташування повітроводів було чітко продумано. З камер «Царя» і «Цариці» спрямовані шахти у південному і північному напрямках (ширина – в межах 20-25 см). Канали-повітроводи з першої мають вихід назовні на схилах внизу і вгорі всієї конструкції. З камери «Цариці» шахти не знаходять вихід на вулицю – до того ж, мають навіть спеціальні перекриття у вигляді дверцят з ручками. За тією, яка розташована в південній стороні, дослідниками було виявлено незначне вільний простір і ще одна кам'яна двері. Зі зворотного боку останньої виявлені петлі і якісь позначення. Ці знахідки зовсім недавні – деякі починають сумніватися, що описані «шляхи» є повітроводами. З'явилася тепер протилежна версія, що дверки – відкривають дорогу душам померлих, а Символи допомагають потрапити їм в царство Анубіса.
Але навіть, враховуючи ці протиріччя, висновки зроблені: і при такому розташуванні повітроводів забезпечити належну, відмінно функціонуючу вентиляцію досить складно. З урахуванням того факту, що вентиляція піраміди тепер необхідна не тільки давнім жриць і царям, а й туристам. Та й важливий момент-якомога довше зберегти конструкцію і запобігти передчасному руйнуванню.
У зв'язку з цим на сьогоднішній день в піраміді Хеопса в якості додаткового обладнання використовується таке, яке б дозволило нормалізувати мікроклімат всередині, усунути зайву вологу.
Знання і досвід приходили до єгиптян з часом і часом неприємним досвідом. Наприклад, ті ж працівники, що безпосередньо займаються обробкою каменю, помічали різницю між роботою в запорошеному приміщенні і на вулиці. Перший варіант не тільки був некомфортним – в результаті у людей проявлялися серйозні захворювання дихальних шляхів. Це стало поштовхом до того, щоб задуматися про відведення кам'яного пилу з робочого місця – а для цього потрібно передбачити вільний рух повітря.
Шлях до вдосконалення вентиляції від Стародавнього Риму
Вже тоді було прагнення до управління газами і повітряними потоками в приміщеннях. Яскравими прикладами стали будинки титулованих осіб- ті, хто вперше почав будувати осередки в оселях. Під підлогою були продумані кам'яні канали для диму, що виходить від головного джерела обігріву. В той час саме за допомогою нього вирішувалося питання опалення – лише пройшовши свій «підпільний» шлях, дим виводився через димар назовні. За таким вже принципом облаштовувалися римські лазні.
Насправді, такий підхід вважався справжнім технологічним проривом. Адже вдавалося не тільки якісно обігрівати приміщення, а й залишати повітря свіжим в будинку з вентиляцією.
Середньовічні висновки: коли почалися дослідження складу повітря
В цей час почали приділяти увагу захворювань, що виникають у людей на тлі спільного перебування в приміщеннях з недостатнім повітрообміном. Тоді ж почалася інтенсивна боротьба з чадним газом, а саме способом його виведення з житлових приміщень під час обігріву вогнем. Відзначився англійський монарх Карл І, який в 17 столітті видав указ про заборону будівництва житлових будинків зі стелями менше 3 метрів. З того часу і віконні прорізи повинні бути великими, з висотою, що переважає над їх шириною. Такий підхід припускав наступне - збільшення обсягу приміщення, а значить і значного зниження концентрації шкідливого продукту згоряння.
У тому ж 17 столітті почалися експерименти над тваринами щодо питання вентилювання. Піддослідних накривали ковпаками зі скла, запалювали там же свічку і потім гасили. В результаті тварина гинула – і це призвело вчених до висновку про те, що в утворилася середовищі присутній якийсь газ, згубно і отруйно впливають на живий організм. Через ціле століття знайшовся вчений (Антуан Лоран Лавуазьє), що дав назву газу «вуглекислий» і прописати його формулу. Він зробив висновки, що задуха настає не через відсутність в приміщенні кисню, а надлишок зазначеного шкідливого компонента.
Різні погляди на суть вентилювання
З роками підходи і способи правильної організації вентиляції змінювалися. Головною відмінністю була спочатку поставлена мета. Наприклад:
- З боку лікарів важливо було мінімізувати кількість хвороботворних мікроорганізмів, що провокують виникнення серйозних захворювань.
- Інженерам в першу чергу важливо було організувати, щоб якісно виводилися неприємні запахи через вентиляцію, вуглекислий газ, а натомість чинив постійний приплив чистого свіжого повітря.
Звести до «єдиного знаменника» підхід до організації вентиляції вдалося інженеру Томасу Тредгольду. У 19 столітті їм був запропонований оптимальний обсяг повітря на одну людину, при якому забезпечувалася б нормальна життєдіяльність – це 7,2 м3. І це була перша норма, що стосується вентиляції.
Під час Кримської війни 1853-1855 рр.) було відзначено, що 7.2 м3 повітря на індивідуума виявляється недостатньо. Про це свідчили випадки частих смертей солдатів, які не мали зв'язку з їх пораненнями. Виходячи їх цього, був виведений новий стандарт обов'язкової наявності у кожного бійця 50 м3.
З енергетичною світовою кризою прийшла зміна цієї норми. Після численних досліджень Данських вчених було вирішено позначити оптимальний показник обсягу повітря-норма вентиляції на людину 27 м3. Остаточно стандарт був прийнятий в 80-х роках і знайшов назву FSHRAE/ANSI 621989. Він і отримав схвалення більшості.
Від природної вентиляції до штучної: грамотний дует
Вперше структуровано роз'яснив особливості природного переміщення повітряних мас М. В. Ломоносов. Він видав трактат і навіть винайшов спеціальний прилад, завдяки якому вдавалося вимірювати напрямок і швидкість пересування повітряних потоків (анемометр).
Але як би глобально не намагалися вивчати природну вентиляцію, однозначно – повністю вирішити питання якісного повітрообміну в приміщенні вона не дозволить. І головними причинами цьому стають:
- відсутність необхідної потужності, яка необхідна для досягнення людиною комфортних для нього навколишніх умов.
- пряма залежність від багатьох факторів (таких як погода і т. д.).
Саме така ситуація стала своєрідним поштовхом для «підключення» механічних вентиляційних систем.
Почав попутно виникати питання, як охолодити замкнуте приміщення, забезпечити нормальний рівень вологості і т. д. І тут почалася історія винаходу вентилятора – придуманий він був у 18 столітті. Це був прилад, який запускався за допомогою парової машини – застосовувався в будівлі англійського парламенту. Далі пристрій удосконалювалося: для запуску в роботу поступово почали використовуватися вода, двигуни, що функціонують за рахунок спирту і гасу.
Чіткі розрахунки про вентиляцію були представлені в 1754 році Леонардом Ейлером. Ці базові принципи і до нашого часу використовуються проектувальниками. Перша немеханічна вентиляція запрацювала вперше в Дербі в 1810, незабаром був виданий патент на цей метод – французу Ж. Шабаннесу. Тепер мова йшла не тільки про комфортну вентиляцію житлових кімнат, а й якісне їх кондиціонування. Але даний кліматичне обладнання, призначене для охолодження повітря в приміщенні, було винайдено в 1902 році – так звана «холодильна машина» Вілліса Каррієра.
У 1882 році був винайдений стельовий вентилятор – «люстра Діеля». Філіп Діель займався також швейними машинками – доопрацювавши їх двигун йому вдалося буквально «підірвати» маси і викликати грандіозний попит на автономну і дуже зручну в експлуатації венттехнику. Пізніше, 10 років потому, А. А. Саблуков розробив відцентровий вентилятор. Перше його застосування було відзначено на Алтаї (з метою продувки Чагирского рудника).
Російським інженером Іваном Флавицьким був узятий курс на впровадження централізованої вентиляції (припливно-витяжної системи). Завдяки активному рекуператору повітря в приміщенні зберігав потрібну температуру при якісній зміні потоків (свіжого і відпрацьованого). Інженером було відзначено помітний вплив на комфорт мікроклімату:
- температури;
- тиску;
- вологості;
- інтенсивності переміщення повітряних мас в кімнаті з людьми і т. д.
Також Флавицький був переконаний, що повітроводи різних за призначенням приміщень повинні розташовуватися окремо.
Сьогодні відмінне рішення – це централізована вентиляція з усією передбаченою комплектацією і потужним обладнанням. Обов'язковими складовими є:
- вентиляційний блок;
- вентилятори;
- рекуператори;
- фільтри;
- повітроводи;
- решітки;
- панелі управління, пульти д/у та ін.
Серед сучасних об'єктів з продуманою природною вентиляцією залишається тераса Будинку Міла, де високі вентиляційні труби нагадують кам'яні античні статуї і прекрасно доповнюють цей імітує природні форми ансамбль.
Установка рекуператора дозволяє вирішити безліч питань. Крім того, що забезпечується якісна аерація в житловому, громадському або виробничому приміщеннях, економляться кошти – нагріте або охолоджене повітря переміщається на вулицю, але передає тепло поступає ззовні потоків.
