INFLUENCE OF AIR ENVIRONMENT CONDITIONS ON DEVELOPMENT OF BIOLOGICAL DAMAGES OF BUILDING CONSTRUCTIONS OF RESIDENTIAL PREMISES

Негода Л.Л.¹, Ромейко М.Б.,² Курмаева Т.С.³

¹ORCID: 0000-0002-1408-2102, кандидат технических наук, ²ORCID: 0000-0002-2009-6359, кандидат технических наук, ³ORCID: 0000-0003-4710-0503, кандидат педагогических наук, Архитектурно-строительный институт Самарского государственного технического университета

ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Аннотация

В статье рассмотрены причины возникновения биоповреждений строительных конструкций жилых помещений; влияние воздухообмена на возникновение биоповреждений строительных конструкций, а также на развитие и распространение микроорганизмов в помещении. Подробно рассмотрен механизм процессов, протекающих в помещении при нарушении воздухообмена на примере квартиры в жилом доме. Представлены результаты лабораторных исследований образцов строительных материалов и проб воздуха на наличие микроорганизмов, повреждающих отделочные материалы.

Ключевые слова: биологические повреждения, микроорганизмы, воздушная среда помещений, вентиляция, строительные материалы.

Negoda L.L.¹, Romeyko M.B.,² Kurmaeva T.S.³

¹ORCID: 0000-0002-1408-2102, PhD in Engineering, ²ORCID: 0000-0002-2009-6359, PhD in Engineering, ³ORCID: 0000-0003-4710-0503, PhD in Pedagogy, Architecture and Civil Engineering Institute, Samara State Technical University

INFLUENCE OF AIR ENVIRONMENT CONDITIONS ON DEVELOPMENT OF BIOLOGICAL DAMAGES OF BUILDING CONSTRUCTIONS OF RESIDENTIAL PREMISES

Abstract

The paper describes the causes of biological damages of building constructions at residential premises; the effect of air exchange on the occurrence of biological damages of building structures, as well as on appearing and spreading of microorganisms in a room. A detailed consideration is given to the mechanism of the processes taking place in the premise in the event of a disturbance of air exchange on the example of the apartment building. The results of laboratory research of building materials samples and air samples for the presence of microorganisms damaging finishing materials are presented in the work.

Keywords: biological damages, microorganisms, air environment of premises, ventilation, building materials.

Биоповреждения строительных конструкций – наиболее частая причина неудовлетворительного состояния воздушной среды в помещениях. Возникнув в одном месте, микроорганизмы начинают распространяться по поверхности, проникают внутрь материала конструкции, разрушая его. Кроме того, микроорганизмы вызывают ухудшение экологической ситуации в помещении. Это проявляется в возникновении запаха плесени, выделении токсичных продуктов. Споры разносятся тепловыми и воздушными потоками по помещению, с вдыхаемым воздухом проникают в организм человека. Работа, проводимая авторами, позволяет констатировать, что в г. Самаре случаи биокоррозии строительных конструкций имеют место не только в ветхом жилищном фонде, старых постройках, среди которых множество памятников архитектуры, культуры и истории, но и в недавно построенных зданиях.

Для выявления причин, вызвавших биоповреждения и ухудшение качества воздушной среды, производилось обследование степени биологических повреждений строительных конструкций, устанавливались их теплозащитные свойства, исследовался тепло-влажностный и воздушный режим в помещениях. Температура и относительная влажность воздуха в помещениях измерялись аспирационным психрометром МВ-4М, скорость воздуха в вытяжных решетках – крыльчатым анемометром АСО-3, температура внутренних поверхностей наружных стен и оконных откосов определялась с помощью термопары и потенциометра ПП-63. Для выявления природы появившихся биоповреждений образцы строительных материалов в виде соскобов с поверхностей стен, кусочки обоев, а также пробы воздуха подвергались микробиологическим лабораторным исследованиям, которые производились по стандартной методике [1, С. 50-55], [2, С. 93].

Исследования, проводимые в течение 10 лет, позволили установить основные причины, провоцирующие возникновение и развитие биоповреждений: повышенная влажность строительных конструкций; нарушение воздухообмена.

Выявлено, что повышенная влажность строительных конструкций возникает в результате:

- протечек, связанных с нарушением целостности кровли, авариями санитарно-технических систем, нарушением или отсутствием гидроизоляции;

- несоответствия общего сопротивления теплопередаче наружной стены требуемому сопротивлению по санитарным нормам [3, С. 5] (встречается в зданиях, построенных до 2000 г.); отсутствия утепления и пароизоляции оконных откосов при установке стеклопакетов. В этих случаях температура поверхности наружной стены, оконного откоса становится ниже температуры точки росы, что приводит к выпадению конденсата и увлажнению материала;

- нарушения пароизоляции или ее отсутствия в многослойных наружных стенах с утеплителем, расположенным на внутренней стороне стены. Сопротивление паропроницанию наружной стены в подобных случаях не удовлетворяет требуемому сопротивлению паропроницанию по санитарным нормам [3, С. 6], что приводит к выпадению влаги в толще конструкции, ее накоплению и увлажнению материала.

Нарушение воздухообмена в обследованных квартирах чаще всего связано с установкой герметичных пластиковых окон. Принцип вентиляции жилых квартир следующий [4, С. 24-25]: удаление воздуха производится из кухонь, ванных комнат и санузлов системами естественной вытяжной вентиляции, приток наружного воздуха (естественный, неорганизованный) – в жилые комнаты через окна. Расход приточного воздуха должен составлять не менее 3 м³/ч на 1 м² площади пола жилой комнаты или расхода воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией. Окна из стеклопакетов обладают хорошими теплозащитными качествами, а также звуко- и воздухонепроницаемостью. Последнее свойство стеклопакетов, положительное с точки зрения снижения инфильтрации наружного воздуха и экономии тепловой энергии, приводит к нарушению воздухообмена в помещении.

Рассмотрим механизм процессов, протекающих в помещении при нарушении воздухообмена, на примере одной из обследованных квартир. Квартира расположена на последнем этаже панельного дома. При ремонте квартиры жильцы установили стеклопакеты с рамами из ПВХ. В первую же зиму наблюдалось выпадение конденсата на поверхности стекол и откосов. Через два года поверхности наружных стен, откосы окон были поражены плесневыми  грибами, поверхность стекол покрыта конденсатом, воздух в комнатах сырой, со специфическим запахом плесени. Обследование квартиры проводилось при температуре наружного воздуха 0 °C (табл. 1).

 

Таблица 1 – Параметры воздушной среды

Наименование помещения	Фактические значения			Нормативные значения
	t, ºС	φ, %	tросы, ºС	t, ºС	φ, % не более	tросы, ºС
Спальная	21	74	16,2	20	55	10,7
Гостиная	21,8	68	15,8	20	55	10,7
Кухня	21,8	55	13,5	18	55	8,8

 

Анализ результатов показал, что относительная влажность воздуха в жилых комнатах превышает максимально допустимую по нормам, температура точки росы при этом возрастает. Температура поверхности нижней части оконных откосов имела температуру (12,5-15,5) ºС, нижняя часть панелей, удаленная от приборов отопления, – (14-16) ºС, то есть ниже температуры точки росы. На этих поверхностях и наблюдалось выпадение конденсата.

По данным замеров расход воздуха, удаляемого из кухни, составил 30 м³/ч вместо 90 м³/ч, общий расход воздуха, удаляемого из квартиры вытяжной вентиляцией, – 80 м³/ч вместо 140 м³/ч по санитарным нормам [4, С. 31].

В таблице 2 представлены результаты лабораторных исследований образцов строительных материалов и проб воздуха на наличие микроорганизмов, повреждающих отделочные материалы.

 

Таблица 2 – Результаты микробиологических исследований образцов строительных материалов и проб воздуха

№ п/п	Место отбора, материал образца	Состав микроорганизмов
1	Кухня, стена под окном, обои	2 вида Pinicillium. Aspergillus
2	Гостиная, откос окна	Aspergillius, Cladosporium,
3	Гостиная, стена, обои	Penicillium, Cladosporium
4	Проба воздуха в гостиной	2 вида Penicillium, Aspergillus
5	Проба воздуха в детской	Aspergillus

 

Анализ полученных результатов позволил установить, что микроорганизмы – деструкторы строительных материалов, находятся в жизнедеятельном состоянии. Их рост провоцирует повышенная влажность воздуха и строительных конструкций. Обнаруженные плесневые грибы известны как наиболее агрессивные формы, обладающие высокой активностью разрушения камня, бетона, штукатурки и других строительных материалов.

Механизм развития биокоррозии в квартире можно описать следующим образом: установка стеклопакетов в квартире привела к нарушению воздухообмена и повышению относительной влажности воздуха, температура точки росы при этом увеличилась, началась конденсация влаги на поверхности оконных откосов и стен. Намокание стен привело к увеличению коэффициента теплопроводности материала и уменьшению общего сопротивления теплопередаче отдельных участков панелей в 1,5 раза по сравнению с требуемым сопротивлением теплопередаче. Следствием этого явилось увеличение потерь теплоты, понижение температуры  внутренней поверхности наружных стен и откосов, усиление конденсации влаги, дальнейшее намокание стен и развитие биоповреждений. За теплый период года наружная стена не успевала просохнуть, поэтому с каждым отопительным сезоном увеличивалась влажность материала,  следовательно, возникали благоприятные условия для развития грибковых поражений строительных конструкций. Следует отметить, что именно нарушение воздухообмена явилось причиной появления грибковых поражений на стенах в данной квартире. При наличии нормативного воздухообмена фактическая относительная влажность воздуха в жилых комнатах в холодный период года обычно составляет не более (30-40) %. В этом случае при температуре  воздуха 20 ºС температура точки росы равна (2-5) ºС, поэтому конденсация влаги на поверхности наружных стен не наблюдается даже тогда, когда общее сопротивление теплопередаче стены в нарушение санитарных норм оказывается ниже требуемого сопротивления теплопередаче. При установке стеклопакетов относительная влажность воздуха увеличивается, если температура поверхности стены становится ниже температуры точки росы, происходит выпадение конденсата, что приводит к намоканию стены и возникновению плесени.

Выводы. Необходимым условием возникновения биоповреждений строительных конструкций является появление влаги в материалах конструкции. Главной причиной развития  биоповреждений и загрязнения воздуха спорами грибов является  отсутствие или недостаточность воздухообмена в помещении. Нарушение воздухообмена в жилых зданиях  чаще всего связано с установкой воздухонепроницаемых окон, поэтому при установке стеклопакетов необходимо предусматривать организацию постоянного притока наружного воздуха в жилые комнаты в соответствии с нормами. Для обеспечения в помещении качества воздуха, отвечающего требованиям санитарных норм, риск возникновения и развития биоповреждений должен быть устранен на стадии проектирования при строительстве новых и реконструкции существующих зданий.

Список литературы / References

1. Андреюк Е.И. Микробная коррозия и ее возбудители. – Киев: Наукова думка, 1980. – 287 с.
2. Негода Л.Л., Курмаева Т.С., Шитиков Д.Д. Экология помещений образовательных учреждений при возникновении биологических повреждений. Международный научно-исследовательский журнал. – № 11 (43). – Ч. 3. – 2015. – Екатеринбург. – С. 92 – 94.
3. СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий». М.: Минрегион России, 2012. – 30 с.
4. ТР-АВОК-4-2008. Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах многоэтажного жилого дома. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2008. – 48 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Andreyuk Е.I. Mikrobnaya korroziya i ee vozbuditeli [Microbial corrosion and its pathogens] – Kiev: Naukova dumka, 1980. – 287 p. [In Russian]
2. Negoda L.L., Kurmaeva T.S., Shitikov D.D. Ekologiya pomeshcheniy obrazovatelnykh uchrezhdeniy pri vozniknovenii biologicheskikh povriezhdeniy [Ecology of premises of educational institutions in the event of biological damage] // Mezhdunarodniy nauchno-issledovatelskiy zhurnal [International Scientific and Research Journal] – No 11 (43). – P. 3. – 2015. – Ekaterinburg. – P. 92 – 94. [In Russian]
3. SP 50.13330.2012 «SNiP 23-02-2003 Teplovaya zashchita zdaniy». [SP 50.13330.2012 SNiP 23-02-2003 Buildings Heat Insulation] М.: Minregion Rossii, 2012. – 30 p. [In Russian]
4. ТР-АВОК-4-2008. Tekhnicheskiye rekomendatsii po organizatsii vozdukhoobmena v kvartirakh mnogoetazhnogo zhiligo doma [Technical recommendations on the organization of air exchange in apartments of a multi-storey residential building] – М.: AVOK-PRESS, 2008. – 48 p. [In Russian]