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.

 

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.

Увеличить
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.

 

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.

Увеличить
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.

 

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"

наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест