Микроклимат и качество воздуха в офисных зданиях. Сравнение норм России и ЕС

Проектировщик, как правило, старается максимально сохранить существующие решения, проверив их соответствие нормам и правилам, действующим в России. В статье анализируются различия в подходе к определению параметров микроклимата.

Основное внимание уделяется системам ОВК, поддерживающим необходимый микроклимат в зданиях административного назначения. Рассматриваются общие условия, определяемые российскими нормами для офисных помещений. Главная цель работы – определение основных различий отечественного и европейского подходов.
Отправной точкой для анализа требований законодательства выбран документ СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01–2003», который устанавливает нормы проектирования и распространяется на системы внутреннего теплоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях зданий и сооружений. Для начала уточним термины и основные задачи систем согласно своду правил:
• Вентиляция – обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимого микроклимата и качества воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне при средней необеспеченности 400 ч/год – при круглосуточной работе и 300 ч/год – при односменной работе в дневное время.
• Кондиционирование воздуха – автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения и качества) с целью обеспечения, как правило, оптимальных метеорологических условий*, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

_{* Термин «оптимальные метеорологические условия» в исходном виде не встречается ни в СП 60.13330.2012, ни в документах, на которые он ссылается. Вероятно, идёт отсылка к пояснениям термина «микроклимат производственных помещений» в ГОСТ 12.1.005–88*, и «оптимальные метеорологические условия» следует понимать как оптимальные параметры микроклимата. – Примеч. Авт.}

• Отопление – искусственное нагревание помещения в холодный период года для компенсации тепловых потерь и поддержания нормируемой температуры со средней необеспеченностью 50 ч/год.
Далее приведены пункты СП 60.13330.2012, ссылающиеся на документы, которые необходимо учитывать при определении параметров микроклимата и качества воздуха:
• Параметры микроклимата при вентиляции и отоплении следует принимать по ГОСТ 30494, ГОСТ 12.1.005, СанПиН 2.1.2.2645 и СанПиН 2.2.4.548 (п. 5.1).
• Параметры микроклимата при кондиционировании помещений в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений – по ГОСТ 30494 (раздел 3) и СанПиН 2.1.2.2645 (п. 5.3 СП).
Важно отметить, что в самом СП 60.13330.2012 также содержатся требования к качеству воздуха и параметрам микроклимата.
Применительно к офисным помещениям интерес представляет только документ ГОСТ 30494. Требования остальных стандартов, с точки зрения автора, могут применяться к современным офисным помещениям только для категории работ Iа.
ГОСТ 12.1.005 введён в действие в 1989 году и, безусловно, устарел, хотя он остаётся самым подробным и удобным в применении документом в части определения предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны (прил. 2).

ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»

Допустимые параметры микроклимата. Сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.
Оптимальные параметры микроклимата. Сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении.
Оптимальное качество воздуха. Состав воздуха в помещении, при котором при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивается комфортное (оптимальное) состояние организма человека.
Допустимое качество воздуха. Состав воздуха в помещении, при котором при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивается допустимое состояние организма человека. Согласно классификации ГОСТа, для данного случая это помещения категорий 2 и 3а.

Параметры микроклимата

Параметры, характеризующие микроклимат в жилых и общественных помещениях (п. 4.2 ГОСТ 30494–2011):
• температура воздуха;
• скорость движения воздуха (осреднённая по объёму обслуживаемой зоны скорость движения воздуха);
• относительная влажность воздуха;
• результирующая температура помещения (комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения);
• локальная асимметрия результирующей температуры (разность результирующих температур в точке помещения, определённых шаровым термометром для двух противоположных направлений).

На практике результирующая температура помещения и локальная асимметрия результирующей температуры в проектах не рассчитываются и не учитываются. ГОСТ 30494–2011 даёт прямое указание на значения этих параметров (табл. 1, 2).
В различных точках обслуживаемой зоны допускаются следующие отклонения (п. 4.6 ГОСТ 30494–2011):
• перепад температуры воздуха не более 2 °C для оптимальных показателей и 3 °C – для допустимых;
• перепад результирующей температуры помещения по высоте обслуживаемой зоны – не более 2 °C;
• изменение скорости движения воздуха – не более 0,07 м/с для оптимальных показателей и 0,1 м/с – для допустимых;
• изменение относительной влажности воздуха – не более 7 % для оптимальных показателей и 15 % – для допустимых.
В соответствии с табл. А.1. СП 60.13330.2012, допустимая скорость движения воздуха в тёплый период года:
• для общественных и административно-бытовых помещений в 2 раза превышает требования ГОСТ 30494–2011 и составляет 0,5 м/с.
• для производственных помещений с категорией работ Iа (к ним можно отнести офис) меньше требований ГОСТ 30494–2011 – 0,2 м/с.

Европейский подход

Основной нормативный документ для проектирования вентиляции в нежилых зданиях – это EN 13779 «Ventilation for Non-Residential Buildings – Performance Requirements for Ventilation and Room-Conditioning Systems» («Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к системам вентиляции и кондиционирования»).
Как уже отмечалось, данный стандарт частично переведён на русский язык и принят в формате ГОСТ Р. Важно заметить, что EN 13779 содержит только основные требования к системам вентиляции и кондиционирования воздуха и имеет много ссылок на требования смежных стандартов EN, не все из которых в настоящее время переведены на русский язык.

В части требований к параметрам микроклимата EN 13779 отсылает к EN 15251 «Indoor Environmental Input Parameters for Design and Assessment of Energy Performance of Buildings Addressing Indoor Air Quality, Thermal Environment, Lighting and Acoustics» («Исходные параметры микроклимата помещений для проектирования и оценки энергетической эффективности зданий в отношении качества воздуха, теплового комфорта, освещения и акустики»). В первую очередь стандарт EN 13779 определяет категории качества микроклимата внутри помещений (табл. 3).
Фактический интерес представляют только категории I (высокое качество – больницы, детские сады и т.п.) и II (нормальное качество), используемые при новом строительстве и модернизации систем, а также реставрации зданий, но для полноты картины присутствуют и остальные категории (табл. 4, категория III – приемлимый уровень в существующих зданиях, категория IV – исключения).

Показатель PMV

PMV (predicted mean vote) – это прогнозируемая средняя оценка уровня теплового комфорта. Чувствительность человека к тепловым условиям связана в основном с тепловым балансом его тела.
На этот баланс влияют физическая активность человека, одежда, а также параметры среды: температура воздуха, радиационная температура помещения, подвижность и относительная влажность воздуха.
Баланс температуры достигается в том случае, когда теплота, вырабатываемая человеком, равна потере телом теплоты в окружающей среде (табл. 5). В умеренной среде система терморегуляции человека способна автоматически корректировать температуру кожи и потоотделение для поддержки баланса температуры тела.

где M – метаболизм, Вт;
W – энергозатраты на производство работ сотрудником, Вт;
p_a – парциальное давление водяного пара, Па;
t_a – температура воздуха, °C;
f_cl – коэффициент прикрытой одеждой части тела по отношению к голой коже;
t_cl – температура поверхности одежды, °C;
t_r – средняя радиационная температура, °C;
h_c – коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м²• °C);
I_cl – коэффициент теплоизоляции одежды, кло;
v_r – относительная подвижность воздуха в помещении, м/с,
равная v + 0,005 × (M – 58) (где v – средняя подвижность воздуха в помещении, м/с).

Примечание. 1 метаболическая единица = 1 мет = 58 Вт/м;
1 единица одежды = 1 кло = 0,155 м • °C/Вт.

Показатель PPD

PPD (predicted percentage of dissatisfied) – это показатель, который устанавливает прогнозируемый процент недовольных качеством микроклимата людей, которым слишком тепло или холодно. Под недовольными микроклиматом понимают тех людей, которые будут оценивать среду как «жарко», «тепло», «прохладно» или «холодно» по семибалльной шкале температурной чувствительности (табл. 5).

Значение PPD рассчитывают на основе PMV:
PPD = 100 – 95e^{– (0,03553PMV4 + 0,02179PMV2)}. (2)

Ощущение тепла у людей различное. Даже при самой лучшей системе вентиляции и кондиционирования всегда найдутся те, кто не доволен качеством микроклимата, – минимум 5 % для любых условий микроклимата.
Несмотря на то что расчёт PMV и PPD по формулам (1) и (2) выглядит сложной задачей, в действительности он выполняется очень легко и быстро.
Для определения этих показателей существует огромное количество компьютерных программ (в том числе бесплатных онлайн-программ). Многие программы содержат подсказки и рекомендации по величине значений, используемых при расчёте.
Помимо рекомендаций по уровню PMV и PPD, стандарт EN 15251 содержит и примеры и рекомендации по величине значений температуры (табл. 6) и влажности (табл. 7) воздуха для разных категорий качества микроклимата помещения.
В общих случаях влагосодержание рекомендуется поддерживать на уровне 12 г/кг. Если без секции увлажнения (осушения) на этот показатель выйти не удаётся, то желательно использовать показатели, приведённые в табл. 7, в зависимости от того, увлажнитель или осушитель установлен в системе.

Результаты сравнения российского и европейского подхода

Вернёмся к факторам, определяющим качество микроклимата. В целом, очевидно, что подходы схожи (табл. 8).
Показатели, которых нет в нормах Российской Федерации (коэффициент теплоизоляции одежды, уровень энергозатрат и т. д.), просто учтены в рекомендациях по типам помещений, поэтому де факто они также присутствуют в расчётах.
Тот показатель, которого нет в нормах ЕС (локальная асимметрия результирующей температуры), выделен в отдельную категорию и самостоятельный документ EN ISO 7730.

В EN ISO 7730 содержатся рекомендации по выбору значений локальной асимметрии результирующей температуры, риска сквозняка (draught rate), вертикального градиента температуры в помещении и ещё нескольких показателей, которые используются для ограниченного типа зданий.
Стоит заметить, что, согласно европейской классификации, изначальные рекомендации по уровню теплового комфорта подразумевают, что эти параметры климата оптимальные, т. е. PPD < 20 %. В то время как в России существуют допустимые – с PPD > 20 %.
Однако по факту в европейских нормативных документах даётся рекомендация сравнивать экономический эффект и при необходимости снижать уровень качества микроклимата, если такое снижение некритично для сотрудников. Это позволяет значительно уменьшить энергопотребление инженерных систем.

Качество воздуха в помещении

В европейской практике существует два подхода к определению расхода наружного воздуха:
• по рекомендованным значениям расхода наружного воздуха на человека и площадь пола;
• по расчёту расхода, необходимого для поддержания требуемого уровня CO₂.
Метод по расчёту расхода подробно описан в ГОСТ Р ЕН 13779–2007. Но для должного эффекта этот метод требует измерения уровня CO₂ наружного воздуха в районе строительства на начальном этапе проектирования, а также дальнейшего контроля CO₂ внутри помещений при эксплуатации здания. В России такие измерения осуществляются крайне редко. Поэтому в данной статье рассматривается первый подход, который ближе к подходу СП 60.13330.2012.

Рекомендованные значения расхода наружного воздуха на человека и 1 м² пола по EN 15251

Расход наружного воздуха складывается из расхода на человека (в зависимости от требований к качеству микроклимата и уровню комфорта человека, табл. 9) и расхода на 1 м² пола (в зависимости от уровня эмиссии вредных веществ строительными и отделочными материалами здания, табл. 10).

Сравнение рекомендуемых значений расхода наружного воздуха по СП 60.13330.2012 и EN 15251

Для наглядного сравнения возьмём офис открытой планировки без естественного проветривания. Допустим, площадь офиса составляет 100 м², в нём трудятся 10 человек. При допущении, что расход наружного воздуха будет определяться именно по санитарной норме в приложении «К» СП 60, а не по потребности в тепле/влаге и т.п. в приложении «И» СП 60, получаем 600 м³/ч наружного воздуха на офис.
В случае Европейских норм, на это же офис, нам необходимо подать наружного воздуха:

Минимальное значение (категория II, очень малое выделение вредностей):
10 • 25,2 + 1,26 • 100 = 378 м³/ч.

Максимумальное значение (категория I, большое выделение вредностей):
10 • 36 + 7,2 • 100 = 1080 м³/ч.

Вследствие того что EN 15251 учитывает фактор качества здания с точки зрения эмиссии вредных веществ, параметры расхода наружного воздуха могут колебаться в более широких интервалах. ●

Владимир Устинов – исполнительный директор ООО «Линдаб».