В качестве предисловия
Необходимость обеспечения регулируемого воздухообмена в зданиях с современными ограждающими конструкциями и применения соответствующих технических решений в настоящее время не вызывают сомнений. Об актуальности этой темы и ее отдельных аспектах написаны десятки научных и научно-популярных статей, некоторые положения вошли в своды правил, технические рекомендации, стандарты организаций [1–5].
Причины понятны. Если 15–20 лет тому назад – на стадии начала массового применения в строительстве светопрозрачных конструкций из ПВХ, клееной древесины, алюминия – вопросы обеспечения организованного притока воздуха либо игнорировались вообще (по инерции или вследствие непонимания), либо возлагались на оконные компании, то в настоящее время осознание взаимосвязи процессов воздухораспределения в зданиях с воздухопроницаемостью ограждающих конструкций, влажностным и температурным режимом помещений, обусловило обязательность применения специальных устройств с регулируемым притоком воздуха уже на стадии проектирования [1, 2].
Вместе с тем, при всей актуальности проблемы, состояние в области выбора приточных устройств, требований к их характеристикам и даже методы испытаний остались практически на уровне начала 2000-х годов.
Как следствие, большое количество предложений «вентиляционных» клапанов с расходом воздуха 3–7 м3/ч, «внутрипрофильной вентиляции», «самовентиляции», «микропроветривания» и т. п., вплоть до «вырезания» уплотнительных прокладок оконных блоков или применения специальных оконных ручек (с отверстиями), через которые может поступать воздух в вентилируемые помещения. Разобраться со всем этим многообразием при недостаточности критериев оценки даже специалисту зачастую непросто.
Имеют место и определенные противоречия между некоторыми нормативными документами. Например, СП 60.13330.2016 [2] оговаривает обязательность поступления наружного воздуха в жилых, общественных и других зданиях «…через специальные приточные устройства в наружных стенах или окнах...» [2]. В то время как СП 54.13330.2016 [3] допускает приток воздуха «…через регулируемые оконные створки, фрамуги, форточки, клапаны или другие устройства». Возможность притока воздуха через открывающиеся створки окон оставляет возможность для застройщиков (да и проектировщиков) «уходить» от непонятного решения проблемы. Руководствуясь этим положением, многие оконные компании продолжают выдавать своим покупателям «инструкции по эксплуатации», требующие через каждые 2–2,5 часа открывать створки окон для проветривания в течение 10–15 минут. Насколько это приемлемо и «удобно», разъяснять не нужно.
В данной статье, не претендуя на полноту обзора, сделана попытка рассмотреть некоторые вопросы, связанные с выбором характеристик приточных устройств, оценкой их показателей, размещением, влиянием на температурный режим прилегающих конструкций применительно к жилым многоквартирным зданиям.
Какой расход воздуха должны обеспечивать приточные устройства
Один из основных вопросов: какой воздухообмен нужен в помещениях и какой расход воздуха должны обеспечивать приточные устройства?
При всей простоте и очевидности, ответ на этот вопрос не столь однозначен. С одной стороны, есть своды правил, которые прописывают требования к воздухообмену помещений. В частности, для жилых зданий не менее 30 м3/ч на человека или (при общей площади квартиры менее 20 м2 на человека) из расчета 3 м3/ч на 1 м2 жилой площади [2, 3]. Не затрагивая в данной статье определенную двойственность подхода и нормативную «дискриминацию» малых квартир (в квартирах с небольшой жилой площадью воздухообмен в пересчете на человека может оказаться существенно меньше, чем в квартирах большой площади), можно считать, что приточные устройства и должны обеспечивать этот воздухообмен.
Однако не все так просто. Величина расчетного воздухообмена квартиры должна приниматься по наибольшей величине из результатов расчета нормируемого воздухообмена по потребностям проживающих людей [2, 3] или суммарного требуемого воздухообмена кухни и санузлов [1, 4]. Например, для трехкомнатной квартиры величина требуемого воздухообмена по суммарному воздухообмену кухни и санузлов может составлять ≈140 м3/ч, хотя при проектном заселении 3 человек достаточно расхода приточного воздуха 90 м3/ч. И, соответственно, расход воздуха через приточные клапаны должен обеспечивать расчетный воздухообмен 140 м3/ч.
Выполнить эти требования на стадии проектирования зачастую оказывается очень непросто. Например, для однокомнатной квартиры с электроплитой (при двух проживающих) расчетный воздухообмен по суммарному расходу удаляемого воздуха кухни и санузлов составляет 110 м3/ч [4]. Большинство известных приточных устройств такого расхода обеспечить не в состоянии. Да по большому счету это и не нужно, поскольку по потребности проживающих людей достаточно 60 м3/ч. Но в результате, при формальном подходе, в квартире, имеющей одну жилую комнату, должны устанавливаться три или даже четыре приточных клапана.
Предлагаемый выход (в порядке обсуждения) – определять требуемое количество приточных устройств по нормируемому расходу приточного воздуха исходя из потребности проживающих, предполагая, что при включении газовой или электрической плиты недостающий приток воздуха будет обеспечен через открывающиеся створки и фрамуги окон, как это допускается СП 54.13330.2016 [3].
Другая сторона вопроса – минимальный воздухообмен, который должны обеспечивать приточные устройства. Понятно, что расчетный воздухообмен не нужен в квартире постоянно. Например, при отсутствии или уменьшении количества проживающих воздухообмен может (и должен) уменьшаться. Именно на этом подходе и базируются основные положения энергосбережения в системах вентиляции «по потребности». Зачем подавать приточный воздух и, соответственно, тратить тепло на его нагрев, когда потребности в нем нет? Но подавать сколько?
В СНиП 31-01–2003 [6] в свое время был введен показатель нормативного воздухообмена в режиме обслуживания и нерабочем режиме. Именно это требование давало ориентир: какой расход воздуха должны обеспечивать приточные клапаны при отсутствии проживающих – нижнюю допустимую границу, которая при проектировании системы вентиляции должна была обеспечиваться. К сожалению, при актуализации СП 54.13330.2016 [2] этот показатель был исключен, и, соответственно, нижняя граница требуемого воздухообмена может трактоваться в настоящее время любым образом – от необходимости обеспечения расчетного воздухообмена в течение всего периода эксплуатации здания до практически полного нуля (по принципу «Сколько получится»).
В этой связи следует обратить внимание на рекомендации СТО НП АВОК [4], которые в настоящее время являются единственным документом, в котором этот вопрос, хоть как-то оговаривается: «…во время, когда помещение не используется, норму воздухообмена следует уменьшать до следующих величин: в жилой зоне – до 0,2 ч–1, в кухне, ванной комнате, туалете, постирочной, гардеробной, кладовой – до 0,5 ч–1». Эти значения, наверное, и нужно принимать при определении нижней границы расхода воздуха через приточные устройства.
Рисунок 1.
Характеристики
|
Характеристики некоторых приточных вентиляционных устройств (по результатам испытаний): 1 – оконный клапан EMM 3-30; 2 – то же в закрытом состоянии; 3 – стеновой клапан СВК В-75; 4 – то же в закрытом состоянии; 5 – стеновой клапан КИВ-125; 6 – то же в закрытом состоянии
Еще один важный аспект: при каких перепадах давлений должен быть обеспечен расчетный приток воздуха? В справочной и рекламной документации, как правило, приводится информация по расходу при Δ P = 10 Па. Но в реальном здании перепад давлений между наружным и внутренним воздухом может существенно отличаться от 10 Па, причем как в большую, так и меньшую сторону. Этот перепад зависит от конструктивного решения системы вентиляции, высоты каналов, наличия вытяжных вентиляторов, кухонных вытяжек, ветровых давлений и др. Соответственно, для аэродинамического расчета при проектировании системы вентиляции нужны не дискретные значения расходов при каких-то фиксированных перепадах давлений, а зависимость «расход воздуха – перепад давлений». В качестве примера на рис. 1 представлены подобные результаты испытаний некоторых приточных клапанов. Данные получены при проведении испытаний в лабораторных условиях по методике ГОСТ 26602.2–99 [8]*.
Из вышеизложенных рассуждений вытекают несколько простых выводов:
· приточные устройства должны быть в состоянии обеспечить приток воздуха ≈30–40 м3/ч, поэтому различного рода «самовентиляции», «внутрипрофильные вентиляции», клапаны с расходом воздуха порядка 5–10 м3/ч в качестве элементов приточной системы вентиляции рассматриваться не могут в принципе;
· конструкция приточных устройств должна иметь возможность плавного (или ступенчатого) регулирования — от минимальной величины расхода приточного воздуха, соответствующей нерабочему режиму, до расчетной — по потребностям проживающих;
· для ограничения расхода приточного воздуха при больших перепадах давлений приточное устройство должно содержать ветрозащитную планку или какой-то другой элемент ограничения расхода при сильном ветре;
· при определении требуемого количества приточных устройств следует учитывать расход воздуха, поступающего через неплотности окон и балконных дверей [5]: как показывают расчеты, величина притока через неплотности окон существенно зависит от их конструктивного решения и может быть весьма весомой;
· характеристика приточных устройств должна включать зависимость «расход воздуха – перепад давлений» как в открытом, так и закрытом состоянии, необходимую для последующего аэродинамического расчета системы вентиляции.