Cтатьи /

Приточные вентиляционные устройства – обзор некоторых решений и результаты испытаний

В качестве предисловия

Обеспечение воздухообмена в зданиях с современными светопрозрачными конструкциями до сих пор остается камнем преткновения для большинства оконных компаний.

Рис.1. Приточная вентиляция системы �.Флавицкого (1874 г.) [1]

О взаимосвязи влажности воздуха с воздухообменом помещений, температурой точки росы, причинах появления конденсата на остеклении и т.п. написаны десятки статей, рассчитанных на самый различный уровень профессиональной подготовки. Но, несмотря на то, что с точки зрения теории вроде бы уже все ясно и «прозрачно» – количество претензий со стороны покупателей на «нехорошие окна», конденсат на остеклении, нарушение воздухообмена помещений не уменьшаются. Более того, стали появляться судебные иски к строительным компаниям в связи с нарушением работы систем естественной вентиляции жилых зданий в целом («опрокидывание» вытяжных вентиляционных каналов с поступлением в квартиры наружного холодного воздуха). Основные причины – та же герметичность светопрозрачных конструкций.

К сожалению, большинство оконных компаний продолжают работать так, как будто этих проблем не существует, уповая на то, что либо жильцы сами разберутся, либо подстраховываются «инструкциями» о необходимости проветривания помещений через каждые 1,5 – 2 часа.

 


Рис.2. Схема установки приточного клапана в стеновых панелях жилых зданий серии 1-335 (1964 г.)

Ни у кого не вызывает сомнений утверждение, что человеку для нормальной жизнедеятельности нужен свежий воздух. � если надеть на человека полиэтиленовый мешок, то ему неизбежно будет душно и влажно. Однако провести аналогию и перенести этот пример на здание или отдельную квартиру с герметичными окнами и входными дверями почему-то удается далеко не всегда. Сказывается как инерционность мышления - «…со старыми окнами этих проблем не было – не будет их и с новыми», так и недостаточность информации по результатам наблюдений за эксплуатационным состоянием приточных вентиляционных устройств – «…промерзают, покрываются льдом, не приспособлены для наших климатиче­ских условий…» и т.п.

В данной статье сделана попытка обратиться не столько к разъяснению физики процессов (по большому счету все уже понятно), сколько к здравому смыслу, основываясь на европейском и отечественном опыте применения приточных устройств и результатах эксплуатации некоторых из них в достаточно суровых климатических условиях Западной Сибири.

Статья не носит научного характера и предназначена для менеджеров, технического персонала и руководителей строительных и оконных компаний.

Нужна ли приточная вентиляция?

Согласно медицинской статистике большинство людей не мо­гут прожить без дыхания более 5 минут. То есть воздух, которым все мы дышим, является одним из важнейших факторов жизнедеятельности. �, соответственно, отношение к этому фактору должно быть не менее ответственным, чем к продуктам питания или воде. Но это в теории. На практике, внимание к качеству воздуха, как правило, иное. � мысли о том, что все же необходим какой-то организованный приток воздуха появляются лишь тогда, когда в квартире с новыми окнами становится душно, на подоконниках наблюда­ются лужицы конденсата, в углах наружных стен – плесень и т.п.

Если обратиться к истории отопительно-вентиляционной техники, то можно отметить, что ранее (скажем сто и более лет тому назад) вопрос о приточной вентиляции в жилых зданиях не стоял в принципе, поскольку применяемые ограждающие конструкции обладали достаточно высокой воздухопроницаемостью, а печное отопление обеспечивало гарантированный воздухообмен отапливаемых помещений за счет удаления воздуха вместе с продуктами сго

рания через дымовые каналы.

Однако надо отметить, что уже и в те годы для общественных зданий с большим скоплением людей (больницы, казармы, так называемые присутственные места) предлагались и применялись приточные системы естественной вентиляции. На рис.1 приведена схема приточной вентиляции, применявшаяся еще в позапрошлом столетии (!) для организованного притока воздуха в общественных зданиях [1].

 






Рис.3. Внешний вид некоторых оконных клапанов

Постепенная замена и переход от печного отопления к центральным системам водяного или парового отопления поставили вопрос об устройстве в жилых зданиях специальных вытяжных вентиляционных каналов – для удаления загрязненного воздуха. При этом такие каналы первоначально начинали размещать в жилых комнатах. Но перетекание загрязненного воздуха из кухонь, санузлов и соответственно ухудшение качества воздуха в жилых комнатах обусловило перемещение каналов в уборные, кухни и кладовые (как это и регламентируется строительными нормами и правилами в настоящее время). � на этом этапе необходимость применения специальных приточных устройств, вследствие высокой воздухопроницаемости окон, отсутствовала.

Попытки применения подоконных клапанов, например, в 60-х годах прошлого столетия (см. рис.2), различного типа шумозащитных оконных клапанов широкого распространения не получили. Более того, в процессе эксплуатации эти клапаны были либо демонтированы, либо заделаны (заткнуты тряпками и зашпаклеваны) самими жильцами - опять же вследствие высокой воздухопроницаемости применявшихся в то время оконных блоков. По этой же причине каждую осень окна «заклеивали» (дополнительно гермети­зировали), чтобы при ветре в помещения не поступало слишком много воздуха.
В течение нескольких десятилетий отечественные строители и ученые боролись за повышение герметичности оконных блоков – с тем, чтобы уменьшить неконтролируемый приток воздуха и соответственно затраты на его нагрев. Прорабатывались различные решения уплотнения оконных притворов – шерстяным шнуром, по-лиуретановыми прокладками, установкой стекол на герметик и т.п. � сегодня можно констатировать, что наконец-то получилось (пусть и за счет заимствования западных технологий и конструктивных решений) – через окна не дует! � даже при сильном ветре! Но появились проблемы с влажностью воздуха и вентиляцией помещений.

Справедливости ради надо отметить, что ведущими специалистами в области отопления и вентиляции еще в 50-г. прошлого столетия отмечались возможные негативные последствия высокой герметичности окон. В частности: «…. в зданиях… с вентиляцией при естественном побуждении герметизация окон с доведением их воздухопроницаемости до 6,5 м3/(м2*ч*мм вод.ст.) является вредной, ибо она исключает потребный вентиляционный воздухообмен в квартирах…» [2].

� это написано 60 лет тому назад, когда об окнах из ПВХ еще и речи не было! В настоящее время герметизация современных оконных конструкций доведена до 0,3–0,6 м3/(ч*м2*мм вод.ст.) - то есть стала еще на порядок больше. � стоит ли удивляться появле­нию проблем с вентиляцией?

Другой вопрос в этой связи - а сколько воздуха нужно подавать в жилые помещения? � когда подавать? Если опять обратиться к истории, то еще в 70-х годах позапрошлого столетия известным ученым того времени �.Флавицким назывались цифры 25-27 м3/ч на человека. � за прошедшие годы эти цифры практически не изменились. СНиП 41-01-2003[3] устанавливает минимальный воздухообмен 30 м3/ч на человека. Аналогичные цифры приводятся и в стандарте АВОК [4].

Необходимо обратить внимание, что в СНиП 31-01-2003[5] и стандарте АВОК [4] величина требуемого воздухообмена увязывается с режимом эксплуатации помещений. В частности, согласно [5] кратность воздухообмена в жилых комнатах устанавливается – в режиме обслуживания не менее n = 1, в нерабочем режиме – n = 0,2.



Рис.4. Внешний вид некоторых стеновых клапанов

То есть, при наличии в помещении людей система вентиляции квартиры должна обеспечивать, как минимум, требуемый воздухо­обмен из расчета — 30 м3/ч на человека, в нерабочем режиме – дежурный воздухообмен. Например, для трехкомнатной квартиры в которой проживают четыре человека, система вентиляции должна обеспечивать в режиме проектной эксплуатации ∼120 м3/ч, при отсутствии людей ∼ 40 м3/ч. Но никак не полную герметичность помещений!

В этой связи надо еще раз обратить внимание на то, что оконные блоки с различного рода системами «самовентиляции», «микропроветривания», «кондиционирования» и т.п. с расходом воздуха 2-4 м3/ч не в состоянии обеспечить даже дежурный воздухообмен.

Следует отметить и тот факт, что проблемы с повышенной влажностью воздуха и конденсатом на остеклении встречаются далеко не во всех квартирах. Связано это с режимом эксплуатации помещений, частотой проветривания, размерами квартир и их инерционностью (более детально физика этих процессов рассмотрена в СК №3, 2008). Но ухудшение качества воздуха в помещениях с герметичными окнами наблюдается практически повсеместно. � соответственно решения по организованному притоку воздуха должны предусматриваться как при новом строительстве, так и при замене окон в отдельных квартирах.

Что применяется – обзор ряда приточных устройств

На рис.3, рис.4 приведены фотографии некоторых приточных устройств (так называемых клапанов), смонтированных в ряде эксплуатируемых жилых и общественных зданий Германии, Франции, Бельгии, �талии.

Эта «коллекция» не собиралась специально и никоим образом не претендует на полноту обзора. Однако даже такой выборочный видеоряд свидетельствует о достаточно большом разнообразии применяемых устройств, понимании необходимости их применения даже в мягком европейском климате, причем иногда даже в несколько неожиданных сочетаниях. Это и оконные клапаны, врезаемые в створки или коробки оконных блоков (рис.3 а, б, в), стеновые клапаны различного конструктивного решения (рис.4 а,б,в), и их сочетания, например клапан, забор приточного воздуха в котором предусмотрен из под коробки рольставен оконного блока (рис.3 г ).

Казалось бы, зачем на юге Германии, в Париже, Ницце или Милане устанавливать какие-то клапаны, если в любое время года можно легко открыть форточку или створку окна. Климат это позволяет. Но факты свидетельствуют – устанавливают и при новом строительстве и при ремонте. В некоторых случаях «самодеятельность» буквально бросается в глаза. Например, при установке клапана в наружной стене (см. рис.4, б), врезке клапанов в нижнюю часть балконных дверей (см. рис.3 д). А чего стоит клапан, врезанный непосредственно в остекление (см. рис.4, г). В этот же ряд можно поместить и приточно-вытяжную установку офисного помещения, воздухозаборные и воздуховыпускные отверстия которой врезаны в остекление (см. рис.4 е).

Логично предположить, что в более суровых климатических условиях РФ с отопительным периодом более полугода, где и оконную створку - то далеко не всегда можно держать приоткрытой, тем более разумно и необходимо применять устройства для регулируемого притока воздуха.

Но, к сожалению, в оконных компаниях отношение к приточным устройствам очень настороженное. Основная мотивация – не адаптированы к нашим условиям, «обмерзают», «забиваются льдом» и т.п.

Обмерзают ли приточные клапаны

В одной из публикаций по данной теме [6] высказывались сомнения по поводу возможности обеспечения требуемого воздухообмена помещений за счет оконных клапанов, и утверждалось, что подобные устройства «…если воздушный клапан открыт, то при отсутствии подогрева воздуха клапан покрывается шапкой льда.» (при этом надо отметить, что из материалов статьи непонятно о каких клапанах идет речь). Никоим образом, не ставя под сомнение компетентность авторов [6] и полученные ими результа­ты, представляется необходимым привести другие результаты испытаний и наблюдений за эксплуатационным состоянием некоторых типов оконных и стеновых клапанов в условиях Западной Сибири. В том числе и при морозах ниже минус 30оС. В частности, оконных клапанов EMM 3-30 фирмы «Aereco», стеновых клапанов

Рис.5. Внешний вид клапанов, прошедших апробацию в климати¬ческих условиях Западной Сибири: а - ст еновой клапан К�В-125, б -стено вой клапан «СВК В-75», оконны й клапан EMM 3-30 фирмы «Aегесо"

«СВК В-75» и «К�В-125». Внешний вид этих клапанов «в деле» приведен на рис.5.

Результаты определения расхода воздуха через эти клапаны представлены на рис.6.

Эти данные получены при проведении испытаний в лабораторных условиях по методике ГОСТ 26602.2-99. Надо отметить, что аналогичные результаты были получены и в натурных условиях при фактических перепадах давлений и опреде­лении расходов воздуха с применением специального диффузора, анемометра АСО-3 и микроманометра ММН-240.

Как видно из результатов испытаний, при перепаде давлений 10 Па расход воздуха через все клапаны приблизительно одинаков и составляет 25–28 м3/ч. Естественно, что при уменьшении пере­пада давлений расход уменьшается, при увеличении перепада – возрастает.

А поскольку в реальных зданиях фактические перепады дав­лений могут изменяться в очень широких пределах (величина ΔP зависит от этажа, температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра и др.), соответственно в достаточно широких пределах может изменяться и расход приточного воздуха. � в этой связи очень важным представляется наличие в клапанах конструктивных элементов, обеспечивающих возможность автоматического регулирования расхода воздуха с учетом эксплуатационных условий. Например, в клапанах EMM фирмы «Aereco» это происходит автоматически по мере снижения относительной влажности воздуха и прикрытия заслонки, в стеновых клапанах «СВК В-75», оконных клапанах «VentAir» — за счет ветрозащитной планки, перекрывающей сечение для прохода воздуха при увеличении его скорости.

 

Рис.6. Результаты испытаний не¬которых клапанов по показателю расход воздуха при различных пере¬падах давлений (по методике ГОСТ 26602.1-99)

Что касается обеспечения требуемого воздухообмена через клапаны, то в системах естественной вентиляции этот вопрос необходимо обязательно решать в увязке с вытяжной системой вентиляции. � здесь и не стоит ожидать «чудес», поскольку если нет соответствующего перепада давлений, то не будет и требуемого воздухообмена. Но в любом случае, для того чтобы системы вентиляции с естественным побуждением работали, нужен приток.

Другой немаловажный вопрос — температурный режим в приоконной зоне и обмерзание приточных клапанов.

На рис.7, рис.8. представлены результаты замеров распределения температур воздуха в приоконной зоне с установленными клапанами EMM 3-30 фирмы «Aereco» и «СВК В-75», проводившихся в условиях эксплуатируемых квартир при температуре наружного воздуха text = -27,6 ÷ -25,4оС.

Следует отметить, что и в этом плане ожидать от приточных клапанов чего-то особенного не стоит – наружный холодный воздух заходит в помещение холодным (с температурой близкой к температуре наружного воздуха, если, конечно же, в клапане не предусмотрены какие-либо нагреватели). Более того, приточный воздух понижает температуру и прилегающих ограждающих конструкций. �зотермы, представленные на рис.7, рис.8, наглядно это подтверждают. Но будет или не будет происходить выпадение конденсата и образование изморози на самом клапане и прилегающих конструкциях зависит от ряда факторов: места расположения клапана, его конструктивного решения, аэродинамики приточной струи, условий смешивания с влажным воздухом помещения, расхода приточного воздуха и др. О требованиях к конструктивным решениям и особенностях температурного режима приточных устройств в этом плане неоднократно писал в своих публикациях Б.�.Бутцев[7].

В частности. Если приточный воздух равномерно поступает в верхнюю часть приоконной зоны, не создавая застойных зон и не допуская подтока более влажного воздуха из помещения к охлажденным поверхностям клапана, оконным откосам или остеклению, то в приоконной зоне выпадения конденсата или наледей не происходит. � даже на оконном клапане. Этот вывод подтверждается более чем трехлетними наблюдениями за клапанами EMM 3-30, установленными в трехкомнатной квартире 9-тиэтажного жилого дома серии 90 (г.Омск).

Рис.7. Распределение температур в приоконной зоне с оконным клапаном EMM 3-30 «Aereco» (температура наружного воздуха - 25,4 оС, расход воздуха через клапан -31 м3/ч, клапан принудительно

Причины простейшие - влагосодержание приточного воздуха настолько мало, что в приоконной зоне создается область с пони­женной относительной влажностью (по замерам – в пределах 10-15%, особенно при наличии штор), что практически исключает условия выпадения конденсата, как на самом клапане, так и остеклении. При этом относительная влажность воздуха в жилых помещениях составляет ∼ 30-40%.

�ная ситуация может наблюдаться, если аэродинамика приточной струи такова, что при входе воздуха образуются застойные зоны или воздух из помещения притекает к охлажденным поверхностям. В этом случае появления изморози или сосулек практически неизбежно, что и наблюдается иногда даже на оконных блоках в местах их локального продувания.

Соответственно устанавливать подобного рода клапаны необходимо в верхней зоне оконного блока, с учетом разме­щения отопительного прибора.

В стеновых клапанах типа «К�В -125» создание «облака» приточного сухого воздуха вокруг оголовка, обеспечивается за счет расположения приточных отверстий по всему периметру. Эти клапаны также следует размещать в верхней зоне помещений, но уже исходя из соображений уменьшения влияния холодных ниспадающих потоков воздуха на температурный режим приоконной зоны.

 

Рис.8. Распределение температур в приоконной зоне со стеновым клапаном «СВК В-75» (температура наружного воздуха - 27,6оС, расход воздуха через

В клапанах типа «СВК В-75», устанавливаемых под подоконниками над отопительными приборами, подогрев приточ­ного воздуха дополнительно осуществляется за счет его смешивания с конвективными потоками теплого воздуха от отопи­тельных приборов.

Следует отметить, что при температурах наружного воз­духа ниже минус 30оС и на этих клапанах возможно появле­ние изморози. В частности, при низких температурах наружного воздуха узкие полоски инея отмечались на клапане «EMM 3-30» - в его нижней части в месте сопряжения с проставочным элементом, на клапане «СВК В-75» – в виде продолговатых линз на лепестках приточной решетки (в местах завихрений приточной струи), на клапане «К�В-125» – в виде «пятна» на центральной части оголовка. При повышении температуры наружного воздуха (до -20oС ÷ -15oС) эта изморозь исчезала (испарялась за счет сублимации) без образования капелек конденсата.

Заключение

Подводя итог вышеизложенному можно констатировать:

  • приточные клапаны в настоящее время представлены достаточно широкой линейкой и обеспечивают возможность выбора с учетом дизайна помещений, конструктивных решений оконных блоков, стадии строительства (или ремонта) и др.;
  • эффект от применения приточных клапанов очевиден и подтвержден их успешной эксплуатацией в жилых и общественных зданиях ряда городов Западной Сибири;
  • эффективность применения клапанов зависит от их конструкции, места размещения и правильности установки, состояния систем вентиляции квартиры и здания в целом; клапаны не гарантируют решения всех проблем, но являются необходимым элементом, без которого выполнение требований действующих строительных норм и правил по обеспечению требуемого воздухообмена практически невозможно.

 

Л�ТЕРАТУРА

1. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции в гражданском строительстве. – Киев, Гос-стройиздат УССР, 1962. – 1020 с.
2. Ливчак �.Ф. Вентиляция многоэтажных жилых до­мов. – М., Государственное издательство архитектуры и градостроительства, 1951. - 172 с.
3. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и конди­ционирование.
4. Стандарт АВОК. Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. – 16 с.
5. СНиП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные.
6 . Рымаров А.Г., Смирнов В.В., Зинченко Д.Н. Особенно­сти работы воздушных клапанов в окнах в квартире жилого здания в холодный период года //Сантехника, отопление, кондиционирование. - №8, 2008. – С.86- 87.

7. Бутцев Б.�. Приточные устройства – достойное до­полнение к герметичным окнам// СК. - №3, 2000. - С.34 – 36.

 

Архив статей