Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmas
Dabiskās ventilācijas potenciāla novērtējums pilsētā – tas ir gan teorētiski, gan arī tehniski komplicēts jautājums, kura aplūkojumam pievērsušies dažādu valstu – gan ASV, gan Krievijas, gan Skandināvijas un Vācijas HVAC (apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas) sistēmu inženieri.
Foto: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmas; autors: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmasDabiskās ventilācijas potenciāla novērtējums pilsētā – tas ir gan teorētiski, gan arī tehniski komplicēts jautājums, kura aplūkojumam pievērsušies dažādu valstu – gan ASV, gan Krievijas, gan Skandināvijas un Vācijas HVAC (apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas) sistēmu inženieri.
Viņu pētījumos aptverts plašs, ar dabiskās ventilācijas sistēmu izmantošanu saistītu problēmu jautājumu loks, galveno uzmanību fokusējot uz četriem aspektiem, kas būtiski negatīvi ietekmē dabiskās ventilācijas potenciālu pilsētas apstākļos.
Pirmkārt, tas ir palēnināts vēja ātrums, otrkārt, augstākas āra gaisa temperatūras, treškārt, relatīvi augsts gaisa piesārņojuma līmenis un, ceturtkārt, augsts trokšņa līmenis.
Foto: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmas; autors: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmasLai adekvāti un pamatoti novērtētu dabiskās ventilācijas sistēmu izmantošanu pilsētās, kā arī norādītu uz galvenajiem to apgrūtinošajiem faktoriem, vispirms jāaplūko visi četri minētie negāciju aspekti.
Vēja ātruma un vēja režīma ietekme uz dabiskās ventilācijas potenciālu pilsētā
Salīdzinot ar laiku rajoniem, pilsētās vēja ātrumu un režīmu būtiski ietekmē apbūves blīvums, augstums, kā arī kvartālu un atsevišķu ēku aerodinamiskās īpašības. Vēja režīms pilsētā – katrā konkrētā tās daļā, netieši raksturo arī šīs pilsētas daļas gaisa dzesēšanas (pasīvās dzesēšanas) un dabiskās ventilācijas potenciālu.
Foto: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmas; autors: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmasVēja ātrumu un režīmu aprēķināšanai pilsētas kvartālos, eksistē vairākas metodikas – gan aptuvenās, gan precīzās. Gaisa plūsmu intensitātes un režīmu aprēķini nevar tikt unificēti, jo katrā konkrētā gadījumā ir novērojamas objektīvas atkāpes no vienotā aprēķinu algoritma.
Turklāt, ir visai grūti noteikt un uzrādīt galējās vērtības – aprēķinu atskaites punktus, kas ne vienmēr ir zināmi. Starptautiskā projekta URBVENT European Project (startējis 2000. gadā) ietvaros tika izstrādāta universāla pilsētas iekšējo kvartālu gaisa plūsmas intensitātes un režīma aprēķinu metodika, kuras pamatā iegūla eksperimentālu pētījumu salīdzinošie dati.
Foto: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmas; autors: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmasKā izejas dati (dotie dati) tika izmantoti: kvartāla orientācija, ģeometriskās īpašības (platums, augstums, garums – bez šķērsielu sadalījuma) un neaizkavētas vēja plūsmas vidējie intensitātes rādītāji ārpus kvartāla.
Pētījuma rezultātā iegūtie dati tika analītiski apstrādāti un iegūtie lielumi ievietoti trīs dimensiju koordinātu plaknē (x, y un z asis).
Āra gaisa temperatūras ietekme uz dabiskās ventilācijas potenciālu pilsētā
Pilsētas āra gaisa temperatūras zonu sadalījums lielā mērā atkarīgs no sekojošiem faktoriem: radiācijas balansa, kā arī ēku un apkārtējās vides siltuma apmaiņas intensitātes (enerģijas izstarošanās un objektīvie ēku siltuma zudumi, konvekcija).
Savukārt, ēku un apkārtējās vides siltuma apmaiņa atkarīga no ēku siltinājuma materiālu siltumtehniskajām un fizikālajām īpašībām.
Liela nozīme ir arī tā dēvētajam albedo – ēku virsmas atstarošanas spējas koeficientam (raksturo ēku siltuma starojuma plūsmas virzienus, kas formējas, starojumam "izkaisoties" pa atstarojošo virsmu).
Bez tam, temperatūras režīmu formāciju būtiski ietekmē arī saules radiācija intensitāte.
Var viennozīmīgi secināt, ka pilsētas apstākļos vēja ātrums un intensitāte ir zemāka kā ārpilsētā, savukārt, gaisa piesārņojums, saules radiācija ir fizikālās "kavēšanas faktori" – daudz augstāki kā lauku rajonos vai neblīvas apbūves teritorijās.
Tādējādi, pilsētas iekšējo kvartālos novērojams tāds fenomens, ko mēdz dēvēt par ‘siltuma salām".
Vairāku iekšpilsētas kvartālu temperatūras režīmu salīdzinošā izpēte pierāda, ka gaisa temperatūra ir augstāka kā temperatūra kvartāla iekšienē; ēku virsmas temperatūra ir atkarīga no šo virsmu orientācijas (DA un DR orientācijas fasādes dienas laikā sasilt daudz vairāk, kā citos virzienos orientētās fasādes); virsmas temperatūra ir atkarīga no slīpuma leņķa un apdares materiāla (horizontālās plaknes saņem lielāku saules radiācijas daudzumu kā vertikālās plaknes); virmas temperatūra ir tieši saistīta ar virsmas izvietojuma augstuma parametriem.
Foto: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmas; autors: Dabiskās ventilācijas izmantošana pilsētā: potenciāla noteikšana, apgrūtinošie faktori, atbalsta sistēmasGaisa piesārņojuma faktoru ietekme uz dabiskās ventilācijas potenciālu pilsētā
Gaisa piesārņojuma faktors ir būtisks apgrūtinājums dabiskās ventilācijas sistēmu pilnvērtīgai un plašai izmantošanai pilsētas apstākļos, jo tas automātiski nosaka zemu pievadītā gaisa kvalitāti, sliktus sadzīves un darba apstākļus, kā arī postošu ietekmi uz vispārējiem ēku iekštelpu komforta (indoor environment) parametriem.
Saskaņā ar Vispasaules veselības organizācijas datiem, vispostošākā iedarbība ir sekojošiem ķīmiskajiem savienojumiem, kuru emisijas pilsētas apstākļos mēdz būt salīdzinoši augstas: sēra dioksīdam, svina savienojumiem, ozonam, ozona dioksīdam un tvana gāzei.
Iekštelpu gaisa piesārņojumu rada arī tabakas dūmi, mikrodaļiņas (organiskas un neorganiskas), lidojoši un gaistoši organiskie komponenti, svins, radons, azbests un dažādas sintētiskās ķimikālijas.
Normatīvajos dokumentos, kas nosaka iekštelpu vides kvalitatīvos kritērijus, paredzēts, ka gaisa ņemšanas iekārtas jāizvieto pēc iespējas tālāk no piesārņojuma avotiem, kā arī gadījumā, ja dabiskās ventilācijas sistēmu uzstādīšana ir apgrūtināta āra gaisa vispārējā piesārņojuma fona dēļ, izvēlēties alternatīvus ventilācijas sistēmas viedus. Piemēram, piespiedu (mehānisko) ventilāciju ar gaisa filtrāciju, piespiedu izspiežošo ventilāciju vai pieplūstošā gaisa papildus attīrīšanu.
CIBSE (The Chartered Institution of Building Service Engineeers, Lielbritānija, sadarbībā ar REHVA speciālistiem un konsultantiem) ir laidis klajā vairākus uzziņu materiālus, kuros raksturota gaisa piesārņojumu elementu ietekme uz iekštelpu gaisa kvalitāti gadījumos, ja netiek lietotas īpašas pieplūstošā gaisa filtrācijas un attīrīšanas metodes. Šajos materiālos iespējams atrast arī vērtīgus padomus, kā izvietot gaisa ņemšanas iekārtas tā, lai pēc iespējas mazāka āra gaisa piesārņojuma elementu koncentrācija nonāktu telpu ventilācijas sistēmās.
Trokšņa faktoru ietekme uz dabiskās ventilācijas potenciālu pilsētā
Trokšņa faktori bieži vien būtiski un negatīvi ietekmē dabiskās ventilācijas sistēmu izmantošanu pilsētas apstākļos – pētījumi rāda, ka trokšņa līmeni pilsēta nosaka tās kvartālu ģeometrija, kā arī autotransporta kustības intensitāte un režīms.
Tas, bez tam, iedarbojas ne tikai kā trokšņa fona, bet arī mehāniskās rezonanses radītājs
Analizējot dabiskās ventilācijas pielietojuma iespējas pilsētas apstākļos vides trokšņu fona aspektā jāatceras arī, ka: trokšņa fons samazinās ar katru augstāko stāvu; transporta plūsma intensitātes radītais troksnis un rezonanse šaurākās ielās ir izteiktāka, kā platās ielās un balkoni, kā arī lodžijas var samazināt trokšņa fonu par vidēji 2-3 decibeli (dB), atkarībā no stāva augstuma.
Vairākās Eiropas valstīs veiktie pētījumi rāda, ka dabiskās ventilācijas pielietojums ir iespējams gadījumā, ja ārējo trokšņu līmenis tipiskās ofisa un sabiedriskajās ēkās nepārsniedz 70 dB – optimāli gan būtu, ja trokšņa amplitūda atbilstu 50-65 dB.
Dabiskās ventilācijas vispārējais novērtējums
Eksperimentālie pētījumi, kas veikti ar mērķi noteikt dabiskās ventilācijas pielietojuma potenciālu pilsētas apstākļos – ofisu un skolu ēkās (ņemot vērā dažādu āra gaisa piesārņojuma koncentrāciju) rāda, ka:
1)gaisa apmaiņas intensitāte ir galvenais, iekštelpu gaisa kvalitāti noteicošais, faktors – jo lielāks āra gaisa pieplūdums telpā ar dabisko ventilāciju, jo lielāka iekštelpās kaitīgo emisiju koncentrācija;
2)pilsētas ēkās, kurās izveidota dabiskās ventilācijas sistēma, iekštelpu gaisa kvalitāte (tīrība) ir zemāka kā ēkās ar mehānisko ventilāciju/gaisa kondicionēšanu. Tikai atsevišķos gadījumos ēkās ar mehānisko ventilāciju un gaisa kondicionēšanu iekštelpu gaisa kvalitāte ar būt sliktāka – piemēram, ja gaisvadu sistēmā iekļūs atsevišķi degšanas produkti vai citu inženiertehnisko sistēmu "izvadprodukti";
3)neatkarīgo no tā, kāda gaisa ventilācijas sistēma ēkā izvēlēta, liela nozīme ir tam, cik intensīvi ventilētās telpas tiek izmantotas (un kādam mērķim), kā arī cilvēku daudzumam, kas telpās pastāvīgi uzturas;
4)nelielu vēja ātrumu gadījumā caurvējš (vēdināšana) var nodrošināt īslaicīgu, bet optimālu gaisa apmaiņu telpā ar diviem vai vairāk logiem, kas izvietoti pretī viens otram. Gadījumā, ja vēja ātrums ir vidēji 0,2m/s, šāda veida vēdināšana ir daudz efektīvāka kā vēdināšana, atverot vienu vai vairāk logus, kas izvietoti vienā ēkas pusē;
5)nakts laikā dabiskās ventilācija veicina iekštelpu gaisa temperatūras pazemināšanos līdz pat 2,5 grādiem pēc Celsija skalas, savukārt, mehāniskās ventilācijas gadījumā iekštelpu gaisa temperatūras svārstību amplitūda parasti nepārsniedz vienu grāda robežas.
Ņemot vērā negatīvos faktorus, kas būtiski ierobežo un padara maz pievilcīgu dabiskās ventilācijas izmantošanu pilsētas apstākļos, tomēr jāatzīmē, kas pastāv iespēja uzlabot dabiskās ventilācijas rezultātā pievadītā gaisa kvalitāti un stimulēt gaisa cirkulāciju telpās arī relatīvi zemas vēja režīma apstākļos.
Gaisa cirkulācijas stimulācijai izmantojamas vairākas ierosinošās metodes un tehnoloģijas, kā, piemēram, sabalansētu gaisa apmaiņu caur ventilācijas šahtām, gaistošo komponentu (ūdens) izmantošana gaisa dzesēšanai, ventilējamo fasāžu ierīkošana, saules radiācijas un ventilatoru iekārtu izmantošanu intensīvākas dabiskās gaisa plūsmas radīšanai.
Visas šīs metodes un tehnoloģijas ir pielietojamas blīvas apbūves pilsētu kvartālos ar lielu transporta noslodzi, kā, piemēram, Rīgas centra rajonā un strauji augošajās darījuma/prezidentālajās zonās, kur gaisa kvalitātes parametri ne vienmēr atbilst ekoloģiskajam optimumam, kā arī trokšņu līmenis ir visai augsts.
Turpinājums sekos
.