CC BY
18Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Energy efficient construction
УДК 692.82
В.К. САВИН1, д-р техн. наук, член-корр. РААСН; В.К. РЫБКИН2, инженер
1 Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, г. Москва, Локомотивный пр., 21) 2 Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
Энергоэффективная конструкция оконного блока
с проветривателем
Выполнен анализ оценки обеспечения комфортных условий в помещениях зданий с естественным освещением и вентиляцией. Показано, что в настоящее время проектировщик не может удовлетворить требования законов об энергосбережении и безопасности проживания людей в зданиях в части обеспечения их светом, теплом, воздухом и звукоизоляцией. Предлагается новая конструкция оконного блока с проветривателем, с помощью которой можно обеспечить комфортные условия в помещениях зданий с наименьшими затратами энергии.
Ключевые слова: окно, проветриватель, микроклимат, воздушный режим, естественный свет, защита от шума, энергосбережение, безопасность.
V.K. SAVIN1, Doctor of Sciences (Engineering), Corresponding Member of RAASN; V.K. RYBKIN2, Engineer ([email protected]) 1 Scientific and Research Institute of Building Physics of RAASN (21, Lokomotivny Passage, 127238, Moscow, Russian Federation) 2 Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoye Hwy, 129337, Moscow, Russian Federation)
Energy efficient design of the window unit with the ventilator
The analysis estimates the provision of comfortable conditions in buildings with natural light and ventilation. It is shown that today the designer may not satisfy the laws on energy saving and safety of people in buildings in terms of providing them with light, heat, air and sound. We propose a new design of the window unit with the ventilator, which can be used to provide a comfortable environment in buildings with the lowest energy cost.
Keywords: window, ventilator, climate, air, natural light, noise protection, energy saving, safety.
Микроклимат в помещениях жилых зданий создается с помощью ограждающих конструкций зданий. Вопросам микроклимата жилищ и его гигиеническому нормированию посвящен ряд фундаментальных исследований, среди которых в первую очередь следует выделить монографию академика Ю.Д. Губернского «Жилище для человека» [1], а также классическую работу М.С. Горомосова (М.: Строй-издат, 1960). В них окна играют главную роль, обеспечивая необходимый тепловой, воздушный и световой климат, а также защищают людей от шума.
Форма и конструкция окна должна представлять приоритетность и расстановку архитектурных, технических и экологических факторов, участвующих в процессе переноса энергии из здания в космос. При проектировании окна объективные формообразующие факторы должны быть связаны не только с доминирующим фактором - обеспечением светом помещений здания, но и с другими показателями, которые создают тепловой, воздушный и звукоизоляционный режимы, обеспечивающие комфортные условия пребывания людей в помещениях [2-5].
Проектирование светового, воздушного и акустического микроклимата помещений в первую очередь следует осуществлять согласно Закону № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». Кроме того, необходимо соблюдать требования СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 и нормы по проектированию естественного и искусственного освещения. При проектировании акустического микроклима-
1-2'2016 ^^^^^^^^^^^^^
та помещений необходимо руководствоваться требованиями СанПиН 2.2.4/2.1.8.562, а также нормами СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» и СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий».
Основное назначение окон гражданских зданий - обеспечение естественным светом помещения, потому что свет является ключевым биологическим фактором, от которого зависит здоровье человека. Кроме того, естественный свет регулирует обмен веществ в организме человека и влияет на его иммунологическое состояние. От освещенности помещения зависит также психоэмоциональное состояние человека [2].
Другим немаловажным фактором является обеспечение людей в помещениях зданий воздухом. При естественном воздухообмене, как правило, подача приточного воздуха в помещение производится через проветриватели, которые представляют регулируемые открывающиеся элементы оконных блоков. К ним относятся: форточки, фрамуги, створки с откидными (поворотно-откидными) устройствами и различного рода клапаны.
На государственном уровне применялась всегда и применяется сейчас модель определения нормируемых затрат энергии на вентиляцию помещений зданий, которая изложена в своде правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». В ней нормируется удельный расход тепловой энергии на вентиляцию 1 м2 помещения, определяемый по формуле:
- 15
Энергоэффективное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Таблица 1
Назначение помещений Нормативные требования к звукоизоляции окон, дБА
Расчетный уровень транспортного шума около фасада здания, дБА
60 65 70 75
Жилые комнаты квартир в домах: категории А категорий Б* и В 15 20 15 25 20 30 25
* Категория Б рекомендуется для массового строительства.
qв = 0,0067 GнD, кВт-ч/(м2тод),
где Gн - объемный удельный воздухообмен, отнесенный к 1 м2 пола; D - градусо-сутки отопительного периода.
Чтобы избежать опасности от очень сильно загрязненного воздуха, требуется воздухообмен 200 м3/ч на одного человека: для создания благоприятной воздушной среды в помещение необходимо подавать на человека не менее 60 м3/ч свежего воздуха.
Минимальной величиной воздухообмена специалисты в области гигиены считают 30 м3/ч. В отечественных нормах проектирования для различных помещений жилых зданий приведены требования к воздухообмену, изложенные в СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
С точки зрения Закона № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и требований других норм минимальное и безопасное воздухопотребле-ние составляет 3 м3/ч на 1 м2. Это соответствует 30 м3/ч, воздуха приходящегося на одного человека при минимальной площади пола 10 м2 (однократный воздухообмен), или 60 м3/ч при заселенности два человека на площади 20 м2.
Описание объекта испытаний Значения звукоизоляции внешнего шума, дБА
Окно без клапана Окно с клапаном
клапан закрыт клапан открыт
Одинарное окно с однокамерным стеклопакетом 4-16-4 27 - -
Окно спаренное с двумя стеклами 4 мм 28
Раздельное окно с двумя стеклами 4 мм 31
Раздельное окно со стеклами 3 и 6 мм 32
Окно одинарное с двухкамерным стеклопакетом 4-16-4-16-4 32 - -
Окно раздельное со стеклом 4 мм и стеклопакетом 4-14-4 33 - -
Окно одинарное со стеклопакетом 4-12-4-12-4 и клапаном «Аэреко-80» (Франция) - 30 26
Окно одинарное со стеклопакетом 4-12-4-12-4 и вертикальным клапаном «Аэромат-80» (Германия) - 29 27
Раздельное окно со стеклами 4 мм, клапаном конструкции МНИИТЭП шириной 300 мм - 31 22
Раздельное окно со стеклами 4 мм и клапаном ОШВМ конструкции КТБ «Мосоргстройматериалы» - 31 24
Окно одинарное со стеклопакетом 4-16-4 с клапаном УВШ-1м - 31 27
Скорость движения воздуха в рабочей зоне принимается согласно ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» 0,2 м/с.
Людей в помещениях также нужно защитить от шума, воздействие которого вызывает у человека различные болезни, главными из которых являются потеря слуха и нервно-психические заболевания [5, 6].
Наиболее слабым звеном при проектировании звукоизоляции ограждающих конструкций является оконный блок. СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 предписывает допустимые уровни шума от внешних источников в помещениях, которые устанавливаются при условии обеспечения нормативной вентиляции помещений. Нормативный документ МГСН 2.04 97 (с. 9) указывает, что допустимые уровни шума от внешних источников в жилых помещениях устанавливаются при условии обеспечения нормативного воздухообмена помещений, т. е. при отсутствии принудительной системы кондиционирования воздуха или системы приточно-вытяжной вентиляции - при открытых форточках или иных устройствах, обеспечивающих приток воздуха.
В табл. 1 приведены нормативные требования к звукоизоляции окон для жилых зданий в зависимости от расчетного уровня транспортного шума около фасада здания.
Чтобы удовлетворить нормативные требования к звукоизоляции окон при наиболее интенсивном движении транспорта, необходимы конструкции окон, оборудованные звукоизоляционными клапанами. В НИИ строительной физики РААСН были проведены испытания различных конструкций изделий (клапанов): УВШ-1, УВШ-1м, «Аэромат-80» и ОФ-1. Результаты испытаний изделий приведены в табл. 2. Их анализ показал:
- изоляция внешнего шума, создаваемого транспортным потоком в дБА, полностью совпадает с величиной по Таблица 2 стандарту Международной организации по стандартизации ИСО;
- все окна с вентиляционными клапанами в режиме вентиляции имеют изоляцию внешнего шума потока городского транспорта в пределах 22-27 дБА, при закрытых клапанах - 29-31 дБА;
Рис. 1. Здание Боткинской больницы
Научно-технический и производственный журнал
Energy efficient construction
2060
Рис. 2. Окно с одинарным переплетом со стеклопакетами: а — с поворотно-откидной фурнитурой; б — с поворотной фурнитурой и фрамугой
2060
Рис. 3. Оконный блок с поворотным открыванием и проветривателем
- все окна с вентиляционными клапанами при закрытых клапанах и наиболее интенсивном движении транспорта до 75 дБА обеспечивают нормативную звукоизоляцию помещений здания;
- окна с вентиляционными клапанами типа «Аэре-ко-80», «Аэромат-80» и УВШ-1м в режиме вентиляции обеспечивают нормативную звукоизоляцию помещений здания при наиболее интенсивном движении транспорта до 75 дБА только в домах категорий Б и В. При этом окно с клапаном УВШ-1м пропускает через себя наибольшее количество воздуха - 41 м3/ч, являющееся достаточным для помещения площадью 14 м2, т. е. для стандартной спальни, в то время как клапаны других конструкций обеспечивают объем вентиляции 30-15 м3/ч.
Указанные выше факторы: свет, тепло, воздух и звук
- создают комфортные условия для проживания людей в помещениях гражданских зданий с естественным освещением и естественной вентиляцией. Несоблюдение комфортных условий влияет на здоровье населения и наносит государству большой экономический и социальный ущерб. При проектировании зданий в обязательном порядке нужно соблюдать Закон № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения». За нарушение санитарного законодательства устанавливается дисциплинарная, административная и уголовная ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации (ст. 55).
Однако на практике все эти три условия не соблюдаются. Причиной является то, что наша государственная стратегическая экономическая политика развития строительного комплекса основана на доминирующем Законе № 261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». В нем созданы «правовые, экономические и организационные основы стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности». Энергосбережение направлено «на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего эффекта от их использования». Он в обязательном порядке должен быть согласован с федеральными законами № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и № 384-ФЗ «О безопасности зданий и сооружений».
В современных условиях проектировщик не может удовлетворить требования указанных законов, потому что он либо «хвост вытащит - нос увязнет», либо «нос вытащит
- хвост увязнет». Как правило, он выбирает Закон № 261
по энергосбережению, а по свету, воздуху и шуму нарушает законы № 384 и 52. В самом деле, во всех городах России в окнах, как правило, в гражданских зданиях нет проветривающих устройств: форточек, фрамуг, клапанов. В качестве примера на рис. 1 приведено такое типовое здание Боткинской больницы, в которой отсутствуют форточки и фрамуги. На рис. 2, а показано здание, окна которого выполнены с одинарным переплетом со стеклопакетами и поворотно-откидной фурнитурой. В зимнее время в закрытом положении такие окна не обеспечивают помещение воздухом, так как через его притворы проходит при разности давлений между наружным и внутренним воздухом 10-50 Па менее 5 м3/ч воздуха (при площади окна 1 м2). В режиме проветривания в рабочей зоне помещения падает температура внутреннего воздуха, а скорость его движения повышается. Кроме того, в помещение проникает шум. Все это приводит к нарушению федеральных законов № 384 и 52. Российские производители изготавливают аналогичные окна, оснащенные фрамугами (рис. 2, б), в которых створка выполнена без поворотно-откидной фурнитуры. Недостатком такой конструкции окна является то, что его стоимость примерно на 20-25% выше и, кроме того, при большом количестве поступающего в помещение воздуха ему присущи недостатки, указанные ранее.
В настоящее время авторами в рамках Программы импортозамещения ведется предпроектная проработка конструкции новых проветривателей, которые могут быть установлены в заводских условиях в любое окно. К таким окнам следует установить следующие технико-экономические требования:
- светопропускание оконного блока с проветривателем по сравнению с аналогичным изделием с откидной фрамугой и форточкой не должно снижаться;
- оконный блок с проветривателем согласно нормам должен обеспечивать необходимую звукоизоляцию;
- теплоизоляция оконного блока с проветривателем по сравнению с аналогичным изделием не должна снижаться;
- обеспечить проветривание жилого помещения согласно нормам 3 м3/ч наружного воздуха на 1 м2 пола помещения, 30 м3/ч на одного человека;
- проветриватели должны устанавливаться в верхней зоне оконного блока;
- при изготовлении оконного блока с проветривателем должны использоваться только отечественные материалы и комплектующие;
1-2'2016
17
а
Энергоэффективное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
- проветриватели должны устанавливаться в заводских условиях в любое окно и не требовать дополнительной регулировки на объекте;
- проветриватели должны плавно открываться во всем диапазоне проветривания с фиксацией в любом положении;
- конструкция окна должна гарантировать эксплуатационную безопасность, в том числе при сильных порывах ветра и сейсмотолчках;
- цена оконного блока с проветривателем по сравнению с аналогичным изделием должна быть ниже не менее чем на 20%.
На рис. 3 показана схема оконного блока с проветри-вателем, который должен удовлетворять перечисленным выше требованиям.
Список литературы
1. Губернский Ю.Д., Лицкевич В.К. Жилище для человека. М.: Стройиздат, 1991. 227 с.
2. Савин В.К. Строительная физика: Энергоэкономика. М.: Лазурь, 2011. 418 с.
3. Земцов В.А., Гагарина Е.В. Расчетно-эксперименталь-ный метод определения общего коэффициента пропускания света оконными блоками // ACADEMIA. Архитектура и строительство. 2010. № 3. С. 472-476.
4. Земцов В.А., Гагарина Е.В. Метод расчета светопропу-скания оконных блоков с использованием экспериментальных данных по светопропусканию стекол // Свето-прозрачные конструкции. 2010. № 5-6. С. 28-31.
5. Коркина Е.В. Комплексное сравнение оконных блоков по светотехническим и теплотехническим параметрам // Жилищное строительство. 2015. № 6. С. 61-62.
6. Борискина И.В., Плотников А.А., Захаров А.В. Проектирование современных оконных систем гражданских зданий. СПб.: Выбор, 2008. 360 с.
References
1. Gubernskij Ju.D., Lickevich V.K. The dwelling for the person. [Zhilishhe dlja cheloveka]. M.: Strojizdat, 1991. 227 p.
2. Savin V.K. Construction physics: power economy [Stroitel'naja fizika: energoekonomika]. M.: Lazur' 2005. 418 p.
3. Zemcov V.A., Gagarina E.V. Settlement and experimental method of determination of the general coefficient of a transmission of light window blocks. ACADEMIA. Arhitektura i stroitel'stvo. 2010. No. 3, pp. 472-476. (In Russian).
4. Zemcov V.A., Gagarina E.V. Metod rascheta svetopro-puskanija okonnyh blokov s ispol'zovaniem jeksperimen-tal'nyh dannyh po svetopropuskaniju stekol. Svetoprozrach-nye konstrukcii. 2010. No. 5-6, pp. 28-31. (In Russian).
5. Korkina E.V. Comprehensive Comparison of Window Blocks for Lighting and Thermotechnical Parameters. Zhilishnoe Stroitelstvo [Housing Construction]. 2015. No. 6, pp. 61-62. (In Russian).
6. Boriskina I.V., Plotnikov A.A., Zaharov A.V. Proektirovanie sovremennyh okonnyh sistem grazhdanskih zdanij [Design of modem window systems of civil buildings]. SaintPetersburg: Vybor. 360 p.
_ШШЕЕВШ
База потребностей в рабочих строительных профессиях будет создана в Подмосковье
Создание базы заявок будет курировать строительный блок подмосковного правительства. На основании этих заявок образовательными учреждениями области будет формироваться перечень востребованных в строительстве профессий. Вопрос тесного переплетения кадровых потребностей областных девелоперов и возможностей образовательных учреждений Подмосковья стал основной темой заседания правления Ассоциации застройщиков Московской области.
Известно, что проблема дефицита специалистов в строительной отрасли Подмосковья является одной из самых злободневных в настоящее время.
Московская область победила в федеральном конкурсе на право размещения одного из шести создаваемых в стране межрегиональных центров компетенций в рамках реализации федеральной целевой программы развития образования. Это будут глобальные образовательные учреждения общероссийского уровня, ориентированные на подготовку кадров в одной из ключевых отраслей экономики. Центр в Подмосковье будет специализироваться на подготовке кадров именно в строительной сфере. В настоящее время необходимо выбрать партнеров из числа региональных застройщиков, которые не просто примут участие в создании этого центра на условиях частно-государственного партнерства, но и сформируют список профессий, нуждающихся в специалистах.
Новый образовательный центр будет создаваться на базе техникума им. С.П. Королева. Деньги на создание центра будут выделены из областного и федерального бюджетов, а оборудование для студентов закупят партнеры-застройщики, которые и будут формировать кадровый запрос на обучение тех или иных специалистов. При этом подобный механизм сотрудничества будет спроецирован и на другие образовательные учреждения, выпускающие специалистов для строительного комплекса.
По словам советника губернатора Московской области М.Е. Оглобли-ной, если запрос на подготовку специалистов будет исходить от непосредственных работодателей - компаний-застройщиков, гарантирующих трудоустройство выпускников и обеспечивающих им материально-техническую базу в процессе обучения, то это существенно повысит престиж профессии и позволит преодолеть кадровый голод. По ее мнению, взять на себя вопрос выработки базы потребностей в высококвалифицированных кадрах для строительной сферы могла бы Ассоциация застройщиков Московской области, которая показала себя успешным механизмом для диалога областной власти и девелоперов.
Как отметил президент Ассоциации застройщиков Московской области А.С. Пучков, тесное сотрудничество с подмосковными колледжами и училищами для выработки и реализации партнерских программ является одним из приоритетных направлений работы Ассоциации в 2016 г. Основная задача - популяризация строительной профессии и формирование практических навыков у молодых специалистов. Вклад в формирование кадрового резерва - одно из важнейших стратегических направлений дальнейшего развития строительной отрасли.
По материалам пресс-службы Ассоциации застройщиков Московской области
