Н.Г. ВОЛКОВА, Е.Ю. ЦЕШКОВСКАЯ (НИИСФ РААСН).

Средняя приземная температура за последние 100 лет повысилась на 0,74°С, что повлияло на характер атмосферных осадков. Экстремальные метеорологические явления стали более интенсивными и частыми. С 1960х годов более чем утроилось число зарегистрированных стихийных бедствий, связанных с погодой [1, 2]. Климатические перемены в ряде случаев оказывают разрушительное воздействие на здания и строительные объекты. В последние десятилетия увеличилась доля зданий, с проблемами сырости, особенно в подверженных наводнениям местах, долинах рек и прибрежных районах. Характер наружных воздействий необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации зданий [3, 4]. Согласно прогнозам, число зимних наводнений будет продолжать повышаться в странах СевероЗападной Европы, а паводковых – во всех странах Европейского Региона [5,6]. Специалисты НИИСФ РААСН на протяжении многих десятилетий занимаются разработкой климатических нормативов, основанием для которых являются данные метеорологических наблюдений. Климатические характеристики применяют в строительной отрасли при разработке мероприятий по обеспечению внутреннего комфорта, энергосбережению зданий и их сохранности. В настоящее время действующим является нормативный документ СП 131 13330 2018. «СНиП 230199*Строительная климатолоО ВЛИЯНИИ ВЛАЖНОСТИ НА КАЧЕСТВО ВНУТРЕНЕЙ СРЕДЫ ЗДАНИЙ Н.Г. ВОЛКОВА, Е.Ю. ЦЕШКОВСКАЯ Научноисследовательский институт строительной физики РААСН гия», который был разработан при участии специалистов главной геофизической обсерватории им. А.И Воейкова (ФГБУ ГГО) Росгидромета. Изменяющийся климат, урбанизация и связанные с нею экологические проблемы оказывают влияние на внутренние условия помещений [7]. Параметры микроклимата помещений представлены в нормативных документах: ГОСТ 304942011. «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» и СанПиН 2.1.2.264510 «Санитарноэпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях». В холодный период года, оптимальная величина относительной влажности воздуха нормируется в диапазоне 30 45%, а допустимая величина < 60%. В теплый период года, оптимальная и допустимая относительная влажность воздуха должны находиться в диапазоне 30 60% и не превышать величины 65%. Анализ климатических параметров территории в течение нескольких десятилетий характеризует состояние ее климатической системы [8]. Изменение общей циркуляции воздушных потоков в северном полушарии и «парникового эффекта», привели к общему потеплению климата в Москве. Среднегодовая температура за последние 30 лет составила 4,1оС, превысив на 0,8о среднегодовую температуру предшествующего периода. Появилась тенденция к значительной повторяемости в холодный период сочетания сравнительно высокой (выше 0оС) температуры воздуха с повышенной (более 70%) влажностью воздуха, приводящего к оттепелям, отрицательно воздействующим на конструкции зданий, сооружений, дороги, коммуникации, ухудшающим здоровье населения. Данные, представленные в таблицах 2 и 3 свидетельствуют о некотором изменении климата в Москве. НИИСФ РААСН при участии главной геофизической обсерватории им. А.И Воейкова (ГГО) Росгидромета ФБУ на основе данных наблюдений за период с 19802011 разработал климатические параметры Москвы. На основании проведенных исследований были получены параметры типового года, с почасовыми значениями метеорологических элементов, которые позволяют при проектировании зданий и сооружений применять энергосберегающие технологии [9]. Однако, использование почасовых значений приводит к увеличению объема информации, усложнению расчетов и увеличению затрат машинного времени. В российской практике метеорологические наблюдения проводят через три часа. Этот интервал целесообразен также и при формировании банка климатических нормативов типового года. В таблице 1 приведены температурновлажностные характеристики наружного воздуха наиболее холодных суток отопительного периода года г. Москвы. В таблице 2 приведены температурновлажностные характеристики наружного воздуха наиболее теплых суток летнего периода года г. Москвы. Наряду с ростом температуры наружного воздуха возросла и его относительная влажность, оказывая значительное влияние на состояние внутренней среды здания. Анализ нормативных величин климатических характеристик ряда городов РФ, за 50летний период наблюдений, позволил отметить значительное превышение осадков в холодный период года, при относительной влажности воздуха от 55 до 60% (рис. 1). В теплый период года количество осадков сокращается, однако относительная влажность воздуха превышает 80%. В зимнее время проветривание не может быть полноценным способом регулирования влажности, поскольку холодный наружный воздух имеет очень низкое влагосодержание, что может привести к понижению влажности воздуха помещения относительно нормативных величин. В летнее время наружный воздух при проветривании может привести к повышению влажности внутренней среды помещения. Регулирование параметров воздушной среды жилых и общественных зданий, включая его относительную влажность, позволяет улучшить качество микроклимата помещений. С наступлением холодного периода вплоть до января месяца для жилого помещения влажность, как правило, соответствует нормативам, а далее требуется дополнительное увлажнение помещения. В отопительный период относительная влажность имеет низкие величины, выходящие за пределы ее нормативного значения 35%. Наружные и внутренние источники влагопоступлений способствуют повышению относительной влажности воздуха помещений (таблица 3). В теплый период влажность практически всегда превышает допустимую нормативную величину 65%. Следует отметить также плохо вентилируемые помещения с источниками влаги такие, как кухни, ванные, плавательные бассейны. Наличие дополнительных источников влаговыделения может привести к повышению влажности до 100%. Применение вентиляции может ее снизить до 7080% [10, 11]. Инфильтрация наружного воздуха, при использовании оконных блоков из «дышащей» древесины, нарушается. Просчеты при проектировании и строительстве могут приводить к намоканию стен или угловых частей здания во время дождя, а в холодное время к промерзанию. Это характерно и для сырых подвалов, являющихся источником плесени, которая может распространяться по всем помещениям через вентиляционные каналы. Относительная влажность, при которой прорастают некоторые видов грибов, составляет 6265%. Соблюдение нормативных величин не исключает появления влаги на холодных внутренних поверхностях и в строительных конструкциях. Так, пылевые клещи могут существовать при относительной влажности выше 4550%, во избежание их размножения, относительная влажность в домах во время отопительного сезона должна быть ниже этой величины [12]. Борьба с сыростью во избежание образования избыточной влажности в конструкциях требует надлежащего температурного контроля и вентиляции. Влияние влажности на микроклимат помещений зданий привело к необходимости в разработке нового системного подхода к оценке качества и формированию внутренней среды помещений зданий, который базируется на анализе существующей ситуации и разработке физикоматематических моделей расчета отапливаемых помещений. Способность строительных и отделочных материалов поглощать и выделять влагу влияет на колебания уровня влажности в помещении [13, 14]. Для борьбы с сыростью необходимо, при вентилировании помещений, избегать образования застойных воздушных зон. Планировка современных квартир не предполагает окон в санузлах и ванных и достаточно эффективной вентиляции. Между тем в результате сушки белья или водных процедур повышается влажность воздуха. Избыток влаги почти на любой поверхности способствует росту таких микроорганизмов, как мицелиальные грибы (плесени) и другие виды грибов, а также бактерий, которые затем становятся источником загрязнения воздуха спорами, клетками, частицами и летучими органическими соединениями. Кроме того, сырость вызывает биологическое разложение материалов. Увлажнение строительных материалов способствует их химической деструкции, в результате чего повышается уровень эмиссии летучих органических соединений в помещение (в том числе формальдегида), приводя к деструкции строительных конструкций. Поражаемость возрастает в географических зонах с высокой температурой воздуха и повышенной влажностью. При повышении температуры до 40°С и влажности до 60% выделение формальдегида из строительных материалов и мебели регистрировали на уровнях в 1,52,5 раза выше обычного [15]. При нарушении гидроизоляции ограждающих конструкций, при применении пористых строительных материалов происходит капиллярное всасывание влаги дождевых и грунтовых вод. Площадь контакта здания с грунтовым основанием, зачастую, больше, чем поверхность оболочки, контактирующей с наружным воздухом [16]. В период теплой и влажной погоды, наружный воздух, проникающий через щели и отверстия в ограждающие конструкции здания, может приводить к образованию конденсата на холодных поверхностях инженерных систем. В холодную погоду эксфильтрация теплого влажного воздуха из помещений в ограждающие конструкции ведет к конденсации влаги в трещинах стен и потолков, а также в ограждениях чердаков. Эксперименты по изучению поведения материалов показали разрушительное воздействие микроорганизмов на строительные конструкции, приводя к снижению прочностных показателей, разрушению бетонных изделий и кирпичных кладок. Расчет стоимости восстановления конструкций может оказаться соизмерим с размерами ущерба от биоповреждений [17]. Загрязнение воздуха помещений микроорганизмами вызывают сотни видов бактерий и грибов, растущих в помещениях при достаточном уровне влажности. Устранение сырости в помещениях можно рассматривать как меру борьбы против их неблагоприятного воздействия. К нарушениям здоровья относится повышение частоты респираторных симптомов, аллергии, астмы и других патологических иммунных реакций. Ученые доказали, что постоянное присутствие спор грибка в организме повышает риск онкологических заболеваний, к наиболее опасным грибам относится черная плесень. Соблюдение правил проектирования, строительства и эксплуатации ограждающих конструкций здания имеют ключевое значение для предупреждения и контроля избыточной влажности, приводящей к росту микроорганизмов. В НИИСФ РААСН в рамках работы по уточнению параметров микроклимата жилых и общественных зданий, были проведены поисковые исследования по изучению и оценке комфортности и безопасности внутренней среды помещений. Было установлено, что годовая динамика изменения относительной влажности, формируемая нестационарными изменениями температурновлажностного состояния наружного атмосферного воздуха, может составлять от 10% до 90% и существенно выходить за пределы, задаваемые нормативными документами. Исследования внешних воздействий были проведены для наружной атмосферы, соответствующей Московскому региону. Для регулирования влажностного режима помещений зданий в качестве сорбирующего материала рассматривалась обшивка стен. Изменение влажности наружного воздуха представлено на рисунке 3. Данные атмосферного воздуха получены по переработанным архивным данным (Москва, ВВЦ; за начало отсчета принято 00.00 часов 1 января 2013 г.) с детализацией в пределах каждых суток [18]. При проведении исследований оценивали требования к облицовке внутренних поверхностей ограждений. На рисунке 3 приведены расчетные данные относительной влажности воздуха в помещении в зависимости от сорбционных свойств материала, используемого для отделки внутренних поверхностей помещения. В строительной практике принято учитывать влияние сорбционного эффекта на увлажнение самого материала. Влияние же сорбции, как средства регулирования влажности при продолжительной эксплуатации помещений практически не исследовалось. Использование внутри помещения сорбирующего материала может оказаться вполне достаточным для обеспечения нормативного влажностного режима в течение большей части года. В холодный период средняя влажность в помещениях составляет около 30% за январьмарт и более 40% на ноябрьдекабрь. В теплый период влажность не поднимается более 75% и может превысить нормативное значение 65% фактически только летом. Расчеты показали, что демпфирующие свойства сорбента в виде дерева настолько эффективны, что способны в несколько раз снизить колебания влажности в пределах отдельных суток. Полученные результаты позволяют сгладить колебания влажности в помещениях за счет использования сорбирующих водяной пар материалов и эффективной работы вентиляционных систем. Выводы Климатические перемены вызывают повышение относительной влажности наружного воздуха, приводя негативным явлениям внутренней среды помещений, таким как сырость, самочувствие людей и сохранность ограждающих конструкций зданий. Борьба с избыточной влажностью наружного и внутреннего воздуха становится все более актуальной. Типовой год позволяет оценивать местные условия в годовом цикле. Учет изменений и разработку нормативов целесообразно разрабатывать на основе российской практики метеорологических наблюдений с интервалом в три часа, применение почасовых значений метеорологических элементов приводит к увеличению объема информации, усложнению расчетов и увеличению затрат машинного времени. Учет влияния наружной среды, оценка микроклиматических параметров помещения; определение воздухообмена и эффективной вентиляции; выбор экологически чистых видов строительных и отделочных материалов, обеспечение сохранности ограждающих конструкций здания являются основой для разработки единого научного подхода для климатологов, гигиенистов, медиков, экологов, архитекторов, проектировщиков и строителей. Литература 1. Информационный бюллетень ВОЗ. Изменение климата и здоровье. 1 февраля 2018 г. 2. Мадридская конференция ООН по климату. 2–16 декабря 2019 г. 3. Волкова Н.Г. Специфика воздушных пространств больших городов. Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли РФ в 2018 г. Т. 2. М., 2019, с 138148. 4. Волкова Н.Г., Цешковская Е.Ю. Роль негативных факторов в формировании микроклимата помещений. // «Фасадные Системы», 2019, №4 (48), с. 4852. 5. Фактологический бюллетень ВОЗ. Копенгаген и Парма, 12 марта 2010 г. Влияние изменения климата на здоровье населения: убедительные факты. 6. Кобышева Н.В., Акентьева Е.М., Галюк Л.П. Климатические риски и адаптация к изменению и изменчивости климата в технической сфере Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и гл. геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова. Издво ООО «Кириллица», Нижний Новгород, 2015. 213 с. 7. Волкова Н.Г. О взаимообусловленности климата и экологии//Сборник докладов VII Международной научнотехнической конференции, посвященной 90летию со дня образования факультета. ТГВ МИСИ – МГСУ. Теоретические основы теплоснабжения и вентиляции. М. МИСИ – МГСУ, 2019, с. 3239. 8. Акентьева Е.М., Кобышева Н.В. Стратегия адаптации к изменению климата в технической сфере для России. // Труды ГУ «ГГО», СПб., 2011, вып. 563, с. 6077. 9. Волкова Н.Г. К выбору универсального «типового года». // Технология текстильной промышленности, 2017, №2, с. 327330. 10. Стефанов Е.В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Издво «АВОК – СевероЗапад», СПб., 2005. 399 с. 11. Фангер О.Р. Качество внутреннего воздуха в ХХI веке в поисках совершенства. // АВОК, журнал по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике, 2000, №2, с. 8893. 12. «Рекомендации ВОЗ по качеству воздуха в помещениях: сырость и плесень». Всемирная организация здравоохранения, 2014. 13. Ельчищева Т.Ф. Определение влажностного режима помещений зданий при наличии в стеновом материале гигроскопических солей. // Строительные материалы, 2017, №6, с. 1418. 14. Гагарин В.Г., Пастушков П.П., Реутова Н.А. К вопросу о назначении расчетной влажности строительных материалов по изотерме сорбции. // Строительство и реконструкция, 2015, №4, с. 152155. 15. Никифорова Н.В., Май И.В. К проблеме нормирования миграции формальдегида из полимерсодержащих строительных, отделочных материалов и мебели. // Гигиена и санитария, 2018, №1, с. 4349. 16. Левин Е.В., Окунев А.Ю. Теплоперенос в грунтовых основаниях зданий. Влияние утепленной отмостки. // Строительство и реконструкция, 2019, №3, с. 8393. 17. Ерофеев В.Т., Родин А.И., Дергунова А.В., Сураева Е.Н., Смирнов В.Ф., Богатов А.Д., Казначеев С.В., Карпушин С.Н. Биологическая и климатическая стойкость цементных композитов. // Academia архитектура и строительство, 2016, №3, с. 119126. 18. Левин Е.В., Окунев А.Ю. Нестационарный влажностный режим жилых помещений и влияние на него сорбции паров воды. // Academia архитектура и строительство, 2018, №4, с. 130136. Контакт с авторами: vngeo12@yandex.ru