Организация естественного воздухообмена в современных зданиях : Проектирование систем ОВиК : Проектировщику. Материалы журнала "Мир климата" : Самоподготовка : АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

Организация естественного воздухообмена в современных зданиях

В последние годы вопросы, связанные с организацией естественного воздухообмена в современных зданиях все больше становятся объектом внимания не только специалистов в области вентиляции и кондиционирования воздуха, но и проектировщиков, строителей, производителей современных окон.

 

Результаты натурных замеров расхода воздуха через окна различного конструктивного решения
Рис.1. Результаты натурных замеров расхода воздуха через окна различного конструктивного решения (размерами 1,1х1,8 м): 1 — из ПВХ-профилей фирмы "Brugmann"; 2 — из клееной древесины с двумя контурами уплотнения; 3 — в раздельных деревянных переплетах без уплотнения притворов; 4 — из ПВХ-профилей с приточным вентиляционным устройством фирмы "Titon" модели "VARIGLASE"; 5 — в деревянных переплетах с приточным вентиляционным устройством фирмы "Titon" модели "SM 4000 S VENT"

 

Причина подобного внимания обусловлена участившимися случаями нарушения санитарно-гигиенических условий эксплуатации зданий: повышением относительной влажности внутреннего воздуха, появлением сырости и плесени на участках с ограждающими конструкциями и пониженной температурой внутренней поверхности, выпадением обильного конденсата на поверхности окон и оконных откосов.

Распределение температур в приоконной зоне при открытой створке окна из ПВХ-профилей фирмы >
Рис.2. Распределение температур в приоконной зоне при открытой створке окна из ПВХ-профилей фирмы "Brugmann".

Основная причина заключается в том, что современные ограждающие конструкции, и прежде всего окна, характеризуются высоким сопротивлением воздухопроницанию (это относится как окнам из ПВХ-профилей, клееной древесины, так и традиционным деревянным окнам с несколькими контурами уплотнения). С одной стороны данное свойство бесспорно является положительным качеством, поскольку окна практически не продуваются при сильном ветре и в холодный период года не происходит чрезмерных теплопотерь на нагрев инфильтрационного воздуха. Но с другой стороны, высокая герметичность ограждающих конструкций приводит к уменьшению естественного воздухообмена помещений (до последнего времени окна являлись основным источником притока воздуха) и, как следствие, к повышению относительной влажности воздуха со всеми вытекающими последствиями.

Особенно ярко эта проблема проявляется в квартирах с высокой плотностью заселения и на верхних этажах многоэтажных зданий, где вытяжка работает наименее эффективно. Даже установка в вентиляционных каналах вытяжных вентиляторов не улучшает ситуации, поскольку приток свежего воздуха в нужном количестве не обеспечивается.

В качестве примера на рис.1 приведены результаты испытаний окон различного конструктивного решения в натурных условиях. Для сравнения на этом же рисунке показаны требуемые значения воздухообмена в жилых зданиях и результаты испытания старых деревянных окон без герметизации оконных притворов. Сопоставление фактических и требуемых воздухообменов показывает, что разница составляет 10-15 раз.

Расход воздуха через окно L=180 м3ч, температура наружного воздуха tн=-23,4°С, температура внутреннего воздуха tв = +21,2°С

 


п/п
Режим проветривания Индекс изоляции воздушного шума, дBs
1 Окно закрыто 34
2 Створка окна открыта в режиме щелевого проветривания 18
3 Створка окна открыта в режиме проветривания 9
4 Створка окна закрыта, открыт клапан приточного устройства фирмы "Titon" модель "Variglase" 22
5 Створка окна закрыта, открыт клапан приточного устройства фирмы "Titon" модель "SM 4000 S VENT") 25

 

Традиционный подход, заключающийся в периодическом.проветривании помещений через открывающие створки или форточки окон (рекомендуемый кстати многими оконными фирмами своим покупателям), представляется малоэффективным, поскольку приводит к нарушению температурного режима помещений в приоконной зоне (см. рис.2), ухудшению звукоизоляции помещений, что особенно актуально для квартир выходящих на транспортные магистрали (см. табл.1), повышает опасность проникновения в квартиру при открытом окне. Более того, подобный режим проветривания неизбежно приводит к периодическим колебаниям температуры и влажности воздуха в помещениях.

 

Внешний вид приточного вентиляционного устройства фирмы
Рис.3. Внешний вид приточного вентиляционного устройства фирмы "Titon" (модель "VARIGLASE").

 

Бесспорно, что кардинальное решение проблемы могло бы дать устройство систем центрального кондиционирования воздуха или воздушного отопления. Однако реализация этих систем в массовом жилищном строительстве является пока проблематичной.

Распределение температур в приоконной зоне окна из ПВХ-профилей фирмы
Рис.4. Распределение температур в приоконной зоне окна из ПВХ-профилей фирмы "Brugmann" с приточным вентиляционным устройством "Titon" (модель "VARIGLASE"). Клапан устройства открыт, расход воздуха L = 70 м3/ч, температура наружного воздуха tн = -17,5°С, средняя температура внутреннего воздуха tвср = +20,4°С (15.01.2000 г.)

В настоящее время решение проблемы организации естественного воздухообмена в жилых и общественных зданиях представляется не столько в оптимизации сопротивления воздухопроницанию окон за счет устройства шлицов, отверстий в уплотнителях и т.п., сколько в использовании приточных вентиляционных устройств, обеспечивающих регулируемый приток свежего воздуха в помещения.

В этом отношении наибольший интерес представляют разработки фирм "Titon", "Sigenia", "Renson", "Aereco" с регулируемыми клапанами, устанавливаемыми между оконным переплетом и стеклопакетом или монтируемых непосредственно в оконной коробке.

Конструктивное решение этих устройств, как правило, включает корпус из жесткого поливинилхлорида или алюминия с термовставками, вентиляционную щель (приточное отверстие), снабженную защитной сеткой, и клапан с механическим регулированием притока свежего воздуха. В качестве примера на рис.3 представлен внешний вид одного из устройств (модель "VARIGLASE"), предлагаемого фирмой "Titon".

Анализ результатов натурных испытаний различных вентиляционных устройств ("Titon", "Brugmann", "Aereco" и др.) в климатических условиях Западной Сибири, в том числе испытаний в климатической камере при температурах наружного воздуха до -40°С, позволил отметить как ряд положительных, так и негативных качеств известных приточных устройств, а также показал необходимость их адаптации и доработки конструктивного решения при использовании в районах с суровыми климатическими условиями.

В качестве примера можно привести результаты комплексных теплофизических испытаний приточных устройств фирмы "Titon". Анализ результатов показал:

  • приточные вентиляционные устройства с регулируемыми клапанами в состоянии обеспечить требуемый воздухообмен в помещениях жилых и общественных зданий, оборудованных вытяжной системой вентиляции (см. рис.1);
  • индекс изоляции воздушного шума окон с приточными устройствами при открытых клапанах снижается на 9-12 дБ, что позволяет рекомендовать их к применению даже на магистралях с уровнем транспорт ного шума до 60 дБ (см. табл.1); для сравнения: открытие створки окна в режиме щелевого проветривания снижает индекс изоляции воздушного шума окна на 16 дБ, открытие створки в режиме полного проветривания (режим вертикального откидывания) — на 25 дБ;
  • при установке приточного устройства в верхней части окна его влияние на температурный режим приоконной зоны ограничивается оконной нишей и, вследствие смешивания приточного воздуха с теплым воздухом помещения, не оказывает существенного влияния на температурный режим рабочей зоны помещений (см. рис.4);
  • постоянный приток свежего воздуха через приточные устройства, поступающего в помещение, исключает резкие колебания температуры и влажности воздуха в помещении, неизбежные при проветривании через форточки или открывающиеся створки окна. Кроме того, поток свежего сухого воздуха, опускающийся вдоль остекления, обуславливает снижение вероятности выпадения конденсата непосредственно на конструктивных элементах окна.

Однако в процессе испытаний был отмечен и ряд негативных моментов. В частности:

  • относительно низкая температура на поверхности приточного устройства и при открытом, и при закрытом клапане;
  • резкие колебания расхода воздуха при изменении ветровых давлений (при открытом клапане).

Однако эти же недостатки имеют открытые окна или приоткрытые створки в режиме проветривания.

Необходимо подчеркнуть еще один существеннейший аспект данной проблемы. Структура теплопотерь современных зданий с высоким уровнем теплозащитных качеств ограждающих конструкций характеризуется высокой долей затрат тепла на подогрев приточного вентиляционного воздуха — до 50-60 % от общих теплопотерь (причем практически независимо от того, каким образом воздух подается в помещение — через неплотности, форточки или приточные устройства). Возможность регулирования притока воздуха, вплоть до его полного исключения при закрытии клапанов приточных устройств, позволяет существенно сократить затраты тепла на поддержание заданных параметров микроклимата в помещениях. Экономия тепловой энергии в результате регулирования воздухообмена, может оказаться гораздо выше, и быть достигнута более простыми средствами, чем прямое повышение теплозащитных качеств отдельных конструктивных элементов здания.

 

Пример расположения приточных устройств в двухкомнатной квартире с зонированием помещений по чистоте воздуха
Рис.5. Пример расположения приточных устройств в двухкомнатной квартире с зонированием помещений по чистоте воздуха

 

Возможная схема размещения приточных устройств, обеспечивающая регулируемый воздухообмен с зонированием помещений по чистоте воздуха и исключающая перетекание загрязненного воздуха из кухни и санузлов в жилые помещения представлена на примере двухкомнатной квартиры (см. рис.5).

Статья подготовлена сотрудниками ООО "Политерм"