Коммерческое здание в период пандемии и выхода из нее.

Принято считать, что системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК), установленные в большинстве современных общественных зданий, не играют значительной роли в передаче инфекционных заболеваний. Поэтому в части распространения болезней и вирусов нормативные требования намного «мягче» к системам ОВК в общественных зданиях по сравнению с медицинскими учреждениями. Однако опасность все же существует. Предлагаем решения для борьбы с вирусом в системах вентиляции и кондиционирования в коммерческих зданиях. 

Постепенно появляются новые данные о COVID-19, вызывающем его вирусе (SARS-CoV-2, возбудитель «атипичной пневмонии») и о том, как распространяется данный вирус. Анализируя имеющуюся информацию о размерах данного вируса и способах его распространения, можно предположить, что системы ОВК все же являются одним из каналов его передачи, а значит и причиной распространения опасного заболевания. Принимая это во внимание, можно предложить рекомендации по эксплуатации систем ОВК на период пандемии и после выхода из нее. Однако, вероятно, потребуются годы для детального изучения вопроса и получения подтвержденных способов эксплуатации систем ОВК коммерческих зданий в период пандемии. 

Распространение вируса и борьба с ним

Размер вириона, то есть вирусной частицы, составляет от 80 до 140 нм, что примерно в 600 раз тоньше человеческого волоса. Способы распространения вируса возможно разбить на 3 группы:

1. Через прикосновение (размеры частиц >50 микрон)

2. При чихании / кашле зараженного человека и прямом попадании капель на слизистую другого человека (размеры частиц от 10 до 50 микрон)

3. Через мельчайшие капли, образующиеся при кашле / чихании зараженного человека и находящиеся в воздухе, вдыхаемом другим человеком (размер частиц менее 10 микрон)

Для каждого из перечисленных способов передачи вируса существует свой метод борьбы с инфекцией. При прикосновении актуальна дезинфекция поверхностей и личная гигиена. При чихании и кашле, когда крупные капли разлетаются в разные стороны, помогает сохранение между людьми «социальной» дистанции (1,5-2 м). При передаче мельчайших частиц воздушно-капельным путем необходимо использование гигиенических масок, защита лица, систем вентиляции помещения. 

Борьба с вирусом в коммерческих зданиях посредством систем вентиляции воздуха

Определив возможные способы борьбы с инфекцией, перейдем к рассмотрению решений для систем вентиляции и кондиционирования коммерческих зданий.

Одним из современных типов зданий с возможным большим скоплением людей, конечно, являются торговые центры и офисные здания. Посещаемость современных торговых центров может составить более 30 000–50 000 человек в выходной день. Стандартная плотность в современных офисных зданиях составляет 8–10 м²/ чел.

Очевидными решениями в борьбе с вирусом с помощью систем вентиляции и кондиционирования являются:

• организация приточно-вытяжной механической вентиляции с использованием 100 % наружного воздуха для притока, запрет на использование рециркуляции,
• организация минимальной подвижности воздуха в зоне нахождения людей,
• мероприятия по тонкой фильтрации воздуха. 

Идеальная система вентиляции для противодействия вирусу

Для коммерческих зданий идеальным вариантом является вытесняющая вентиляция с подачей подготовленного 100 % свежего воздуха в нижнюю зону, со скоростью не более 0,2–0,25 м/с, включая компенсацию теплопритоков за счет повышенного воздухообмена, компенсацию теплопотерь за счет системы водяного отопления, удаление воздуха из верхней зоны помещения.

К сожалению, данная система является наиболее энергозатратной, требует специальных диффузоров для подачи воздуха в нижнюю зону и сложна для наладки и работы в помещениях с разными зонами, например расположенные в торговом центре на одном этаже соседние бутики разной площади и с разными теплопритоками. Такая система хорошо работает в однозонных многосветных залах ожидания аэропортов или больших вестибюлях, атриумах, лобби офисных зданий или кинозалах.

Существующие коммерческие здания построены с использованием систем ОВК другого типа.

Наиболее распространенные в России системы вентиляции и кондиционирования воздуха 

Вентиляция механическая приточно-вытяжная, как правило, с использованием рекуперации.

Воздухообмен торговых помещений определяется как большая из величин: 1-кратный воздухообмен или 60 м³/ч на работника и 20 м³/ч на посетителя магазина. Аналогично определяется и воздухообмен офисных помещений: 60 м3/ч на работника и 20 м³/ч на посетителя. 

В торгово-развлекательных комплексах (ТРК) независимые системы вентиляции и кондиционирования характерна для следующих зон:

• бутики и пешеходные галереи - независимая механическая вентиляция,
• кинотеатры, супермаркеты, развивающие центре и другие крупные арендаторы торгового центра - независимые системы механической вентиляции,
• рестораны и зоны фудкорта - независимые системы приточной и вытяжной вентиляции,
• санузлы - независимая система вытяжной вентиляции. 

Для офисов независимые системы вентиляции и кондиционирования характерны для следующих зон:

• офисы - независимая механическая вентиляция,
• лобби, а также для арендаторов первого этажа: рестораны, магазины, кафе – независимые системы механической вентиляции,
• паркинг – независимые системы приточной и вытяжной вентиляции,
• санузлы – независимая система вытяжной вентиляции 

Вентиляция на базе системы чиллер-фанкойл – это самая распространённая система кондиционирования в коммерческих зданиях. Фанкойлы могут быть 4-трубными для поддержания комфортных параметров воздуха в теплый и холодный периоды года. Способ организации воздухообмена в большинстве случаев: перемешивающая вентиляция сверху вверх (рис. 1). 

Схемы обработки воздуха в центральных кондиционерах

Рассмотрим возможные варианты адаптации/модернизации систем ОВК в существующих современных коммерческих зданиях. 

1. Схема с центральными приточно-вытяжными кондиционерами с перекрестно-точными рекуператорами

Вариант с перекрестно-точными рекуператорами (рис. 2) предполагает полностью изолированную подачу приточного воздуха от вытяжного, поэтому данная схема обработки воздуха наиболее рекомендована в условиях распространения вируса, так как организуется подача в помещения 100 % свежего воздуха и использование рекуперации тепла вытяжного воздуха. 

2. Схема с центральными приточно-вытяжными кондиционерами без рекуперации:

Вариант с прямоточной подачей приточного воздуха так же может быть рекомендована, как схема обработки воздуха со 100 % подачей свежего воздуха в помещения. Минусом ее является отсутствие рекуперации. 

3. Схема вентиляции с использованием высокоэффективных роторных рекуператоров

Данная схема (рис. 3) требует необходимой фильтрации воздуха перед его подачей в помещение. Учитывая, что размер мельчайших воздушных частиц вируса не превышает 10 мкм, возможно подобрать класс фильтрации воздуха, начиная с класса MERV 14 (F8) и выше (см. табл.). Установка дополнительных секций фильтров скорее всего увеличит сопротивление сети и потребует модернизации секции вентилятора. Данное мероприятие экономически обосновано при сохранении высокого КПД роторного рекуператора.

Одним из мероприятий для снижения распространения вируса в центральных кондиционерах с роторами может служить стратегия обеспечения разности давлений в приточной и вытяжной частях (рис. 4): давление воздуха в приточной части установки всегда больше давления воздуха в вытяжной (при конструктивной возможности реализации данного мероприятия). 

Контроль влажности воздуха

Исследования доказывают значительное влияние относительной влажности воздуха на самочувствие и устойчивость человека к заболеваниям. Пониженная влажность воздуха пересушивает слизистую человека и затрудняет работу врожденных защитных механизмов его организма. Недостаточная относительная влажность воздуха в помещении находится на уровне 20 %. Оптимальный уровень относительной влажности внутреннего воздуха равен 50 % (рис. 5).

Увлажнение воздуха достаточно энергоемкое мероприятие, в условиях климата Москвы, но позволит создать комфортные условия для посетителей и работников коммерческих зданий.

Общие рекомендации по работе систем ОВК торгового центра в период пандемии

• Увеличить часы работы системы, например включать за 2 часа до начала работы и выключать через 2 часа после завершения работы магазина.
• Обеспечить подачу санитарной нормы свежего воздуха для работников с постоянным пребыванием в помещениях. В России норма составляет 60 м³/ч на 1 человека, что превышает европейские (10 л/с или 36 м³/ч) и американские стандарты (6 л/с или 21,6 м³/ч).
• Не отключать полностью систему вентиляции в ночные часы, выходные и другие нерабочие дни, а переводить работу системы на минимальный воздухообмен.
• Поддерживать повышенный воздухообмен, если применимо увеличение расхода воздуха, учитывая, что повышенный воздухообмен не создаст акустического дискомфорта. Больший расход воздуха позволит быстрее удалить воздушные частицы вируса из здания.
• Обеспечить постоянную работу системы вытяжки из санузлов: 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
• Регулярно менять фильтры.
• Поддерживать относительную влажность воздуха в холодный период года выше 40 %.

Перечисленные рекомендации могут быть использованы как для существующих, так и для вновь строящихся коммерческих зданий. 

Тем не менее остаются вопросы, требующие проведения дополнительных исследований – риск при использовании фанкойлов. Поясним. Системы кондиционирования большинства торговых центров построены на использовании фанкойлов, которые представляют собой местный рециркуляционный агрегат. Но в период пандемии использование рециркуляции не рекомендовано, так как может повысить риск распространения вируса. Отказ от использования фанкойлов создаст некомфортные параметры воздуха, повышение температуры в теплый период года. Применение фильтров тонкой очистки в составе фанкойлов не представляется возможным, поскольку фильтр создаст дополнительное сопротивление, на которое не рассчитаны вентиляторы фанкойлов.

Одна из рекомендаций по работе фанкойлов подразумевает постоянную работу вентиляторов, но данный вариант должен быть дополнительно изучен.

Итак, новые реалии эксплуатации коммерческих зданий с массовым пребыванием людей должны найти отражение в работе систем ОВК. Забота о здоровье людей потребует дополнительных энергозатрат на эксплуатацию вентиляционных систем, в связи с рекомендациями по увеличению продолжительности часов их работы и поддержанию требуемого уровня влажности.

Литература

1. REHVA's Guidance documents (updated - 3 April). REHVA

2. An analysis of the transmission modes of COVID-19 in light of the concepts of Indoor Air Quality April 2020 Manuel Carlos Gameiro da Silva

3. Operation of air-conditioning equipment and other facilities as SARS-CoV-2 infectious disease control.

4. Optimize Occupant Health, Building Energy Performance and Revenue through Indoor-Air Hydration, by Stephanie Taylor (Ashrae) ● 

Об авторе 

Михаил Малыгин – MSE, Chief Project Engineer MEP Systems & Project Manager