CC BY
1УДК 69 Лец О.А., Борисов Б.Н.
Лец О.А.
МУП «Владимирводоканал» (г. Судогда, Владимирская обл., Россия)
Научный руководитель: Борисов Б.Н.
к.т.н., доцент Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых (г. Владимир, Россия)
ВЕНТ-КЛАПАНА НА ОКНА КАК ТЕХНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МИКРОКЛИМАТА
Аннотация: микроклимат окружающей среды характеризуется набором параметров, определяющих тепловой режим помещения и газовый состав воздуха в нем. Параметры микрокристалла формируются под воздействием тепла, влаги и других примесей окружающей среды, процессы преобразования тепла, влаги и огня, в результате которых изменяются параметры микрокристалла, являются процессами.
Ключевые слова: вент-клапан, микроклимат, теплопотеря.
Массовое использование пластиковых окон со стеклопакетами имеет недостатки с точки зрения нарушения воздухообмена, теплопотерь, низкой звукоизоляции и др. Поэтому особое внимание должно уделяться сокращению теплопотерь через оконные проемы для достижения требований к энергоэффективности зданий. В статье анализируются причины проблем с естественной вентиляцией и теплопотерями при использовании пластиковых окон, а также причины высокой звукопроницаемости. Излагаются способы
повышения функциональности оконных блоков для решения задач эффективной работы вентиляции, снижения теплопотерь и повышения, таким образом, энергоэффективности зданий, а также снижения звукопроницаемости, солнцезащиты и повышения безопасности людей.
Внутренняя среда помещения, проявляющаяся в большом числе факторов воздействия на человека, называется микроклиматом помещения. Среди факторов внутренней среды выделим комплекс микроклиматических условий, оказывающих наиболее ощутимое физиологическое воздействие на человека. К ним относят тепловые условия в помещении и состав внутреннего воздуха.
Окружающая среда, которая не содержит раздражающих и возбуждающих факторов, препятствующих физической и умственной работе, а также отдыху, называется комфортной.
Параметры микроклимата формируются в результате воздействия на помещение наружной среды, технологического процесса в помещении и систем отопления и охлаждения (СО) и вентиляции (СВ) или кондиционирования воздуха (СКВ).
Как упоминалось выше, микроклимат помещения характеризуется комплексом параметров, определяющих тепловое состояние помещения и газовый состав воздуха в нем. Параметры микроклимата формируются под воздействием на помещение потоков теплоты, влаги, газовых примесей.
Процессы трансформации потоков тепла, влаги и воздуха, в результате которых происходит изменение параметров микроклимата, и есть процессы формирования микроклимата.
В жилых зданиях применялась и будет применяться естественная система вентиляции. Для работы естественной системы вентиляции необходим приток свежего воздуха и удаление загрязненного воздуха. Удаление загрязненного воздуха производится организованно через каналы, расположенные на кухне и в санузле. Приток свежего воздуха ранее проводился через воздухопроницаемые окна, а теперь применяются воздушные
клапана. Существуют требования енормативного документа по вентиляции квартир жилых зданий СП 54.13330.2011 «Здания жилые многоквартирные» Проведены измерения и анализ работы воздушного клапана с ручным регулированием расхода приточного воздуха в квартире жилого здания с естественной системой вентиляции.
Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях в соответствии со СНиП (строительными нормами и правилами). Системы вентиляции обеспечивают поддержание допустимых метеорологических параметров в помещениях различного назначения.
Системы естественной вентиляции, применяемые в большинстве существующих жилых зданий, имеют значительные недостатки:
1.В большинстве случаев системы естественной вентиляции удаляют большее количество воздуха, чем это необходимо.
2.Во многих помещениях здания наблюдается уменьшение воздухообмена до нуля, особенно в переходный и теплый период.
3.Воздухообмен в теплый и переходный период может осуществляться только проветриванием с помощью открытых форточек и окон.
4. Поступление свежего воздуха производится через оконные и дверные проемы.
5. Удаление воздуха не регулируется, то есть даже в случае отсутствия необходимости воздухообмена, производится удаление теплого воздуха. Это ведет к перерасходу тепловой энергии зданием на системы вентиляции на 10 -25%.
6.Невозможно осуществить утилизацию теплоты вытяжного воздуха. Это ведет к перерасходу тепловой энергии зданием на системы вентиляции на 20 - 40%.
7.Невозможно осуществить регулировку температуры внутреннего воздуха. Это ведет к перерасходу тепловой энергии на 11 - 19%.
Все эти недостатки относятся к существующим жилым зданиям. Для энергоэкономичных зданий по второму этапу внедрения было проведено дополнительное исследование воздушного режима. Результаты исследования показали абсолютную непригодность систем естественной вентиляции для этих зданий. Низкая нормативная воздухо проницаемость применяемых окон препятствует прониканию воздуха в помещения за счет естественной тяги. Воздухообмен в квартирах в три-пять раз меньше нормируемого даже в холодный период. Это совершенно недопустимо по санитарным нормам.
Приточный клапан на пластиковое окно - это прибор для подачи в помещение свежего воздуха с улицы через вентиляционные щели, искусственно создаваемые устройством в конструкции окна. Через оконный клапан воздух поступает без применения вентиляторов, за счет естественных факторов - разницы температур и давлений между улицей и помещением.
Система работает таким образом: за счет поступления воздуха через неплотности в окнах отработанный воздух подталкивается приточным воздухом и удаляется через вытяжные каналы на кухне и в санузлах
Полюбившиеся простые и удобные окна из пластика предотвращают появление шума, пыли и неприятных запахов с улицы в наш дом. Но, к сожалению, их герметичность не позволяет проникать необходимому количеству свежего воздуха в дом, что сильно влияет на микроклимат в комнатах и вредит здоровью. Тем не менее, у каждой проблемы есть разумные решения. Ручное проветривание и микропроветривание помещения являются простыми, но эффективными способами.
Отличным решением подобной проблемы становится установка на окно из пластика приточного клапана, который вставляется в верхней части окна и наполняет комнату свежим воздухом. Благодаря чему, в доме вам будет дышаться легко и свободно. К тому же, оконный проветриватель на пластиковые окна бесшумный, не требует много места и особых затрат энергии.
На данный период конструкционные системы оконных проветривателей представлены в большом ассортименте, отличающиеся техническими характеристиками. Их классифицируют по некоторым категориям.
По типу устройства: Щелевой приточный клапан. Данный вид производится в двух вариантах: с механическим и автоматическим принципом действия. Он может быть выполнен с наличием одного универсального или двух (регулируемого и впускаемого) блоков. Преимуществом щелевого клапана являются: максимальный показатель уровня обмена воздуха и установка без демонтажа окон.
После установки герметичных пластиковых окон естественный приток воздуха прекращается и воздух в квартире не обновляется. Чтобы компенсировать этот недостаток и были разработаны оконные клапаны.
Оконный приточный клапан выбирают, чтобы не тратить время на постоянное открытие и закрытие окна, а также если нужна защита от шума и пыли с улицы. Помимо этого, клапан на окно устанавливают, чтобы избавиться от повышенной влажности в квартире и избежать запотевания окон.
Принцип работы клапана на окно основан на разнице температур и давлений внутри и снаружи помещения: воздух проникает в искусственно созданные щели в конструкции окна естественным путем, без вентиляторов и затрат на электроэнергию. Приток обновляет воздух в помещении и создает тягу в вытяжных каналах на кухне и в санузлах, подталкивая отработанный воздух в вытяжку. Работа оконного клапана полностью зависит от естественных факторов, поэтому эффективность его работы меняется в зависимости от температуры на улице: через клапан воздух может проникать в помещение только при температуре +50С и ниже. Таким образом, проветривание через вентиляционный клапан для окон возможно только в осенне - зимний период. В теплое время года приток воздуха через оконный приточный клапан прекращается.
Недостатки оконных клапанов: низкая производительность - в холодное время года устройства обеспечивают воздухом максимум одного человека, а летом подача воздуха полностью прекращается.
Приточный клапан на окно нельзя назвать полноценным прибором для организации вентиляции в помещении - зимой через него поступает слишком мало воздуха, а летом он перестает работать. При этом он выхолаживает помещение и увеличивает уровень шума.
Использование воздушных клапанов для естественной системы вентиляции предполагает наличие притока наружного воздуха через них в жилые помещения квартиры. Приточный воздух имеет температуру, скорость, расход, что хорошо изучено и решено для механической системы вентиляции, где, в частности, имеет место подогрев воздуха до требуемой температуры. Такой же подход по подогреву приточного воздуха для естественной системы вентиляции не подходит или же должен быть заново сформирован и продуман. Замена мелких микроструй по большому периметру окна плоской активной струей приведет к выхолаживанию помещения с ухудшением качества параметров микроклимата.
В качестве приточного элемента для естественной системы вентиляции за последние 25 лет проводился поиск воздушных клапанов, пропускающих в помещения квартиры свежий воздух в требуемом объеме. Воздушный клапан для притока воздуха в помещения при естественной системе вентиляции является элементом аэродинамической системы от наружного воздуха, поступающего в помещения до устья вентиляционного канала, выходящего на кровлю здания. Изучение работы воздушного клапана в помещении здания невозможно без учета аэродинамики помещения и влияния воздушно -теплового режима помещения и здания. Воздушный и тепловлажностный режим помещения, определяющие качество микроклимата в помещениях, зависят от количества приточного воздуха и параметров его при поступлении в помещение.
Количество и качество поступающего в помещение приточного воздуха определяют параметры газового режима помещений, что связано с постоянно действующей системы вентиляции, нарушение работы которой связано с нарушением санитарногигиенических требований к параметрам микроклимата помещений, влияющих на безопасность человека.
Движение холодного воздуха через наружную ограждающую конструкцию приводит температурно - влажностный режим в ней в сложное состояние, связанное с конденсацией, замораживанием и оттаиванием водяного пара, что в ряде случаев преодолевается формированием тепловой защиты на основе современных фасадных конструкций.
Для обеспечения работы естественной вентиляции применяются воздушные клапана, которые врезаются в верхнюю часть оконного профиля в центре выше стеклопакета. При данном подходе образуется струя холодного воздуха, поступающего в помещение, которая с помощью конструкции воздушного клапана поднимается вверх помещения и в зависимости от скорости и температуры в струе развивается в помещении, затухая и приобретая температуру, равную температуре внутреннего воздуха.
Вопрос заключается в том, какова будет скорость воздуха и его температура в расчетном режиме холодного периода года и не приведет ли данная технология к увеличению теплопотерь и к дискомфорту в помещениях квартиры?
Проведены исследования работы воздушных клапанов, установленных в переплет ПВХ - окон в квартире на десятом этаже 16-этажного жилого типового дома в городе Москве.
Производительность по расходу приточного воздуха таких клапанов регулируется рычажком, который в ручном управлении можно перемещать вверх - вниз. Исследования проводились при температуре наружного воздуха 00С и при скорости ветра 3 м/с. Измерения проводились в помещениях квартиры, где были установлены воздушные клапана (кухня и две комнаты площадью 17,88 и 13,2 м2), газоизмерительным прибором testo 435 - 4.
Измерения показали, что расходы приточного воздуха через открытые воздушные клапана в три помещения квартиры близки, что говорит о равенстве значений ветрового и гравитационного давлений для каждого из помещений, находящихся на одном уровне по высоте здания. Суммарный расход воздуха равен 63,4 м3/ч - это меньше требуемого минимального воздухообмена (110 м3/ч) для квартиры с электрической плитой и раздельным санузлом, что составляет около 58%, следовательно, систему естественной вентиляции можно считать работающей неудовлетворительно.
Перепад давлений между наружным и внутренним воздухом составил 29 Па. Определены характеристика сопротивления воздушного клапана и расходы воздуха при разных температурах наружного воздуха, результаты расчетов показаны на рис. 1 и 2, где давление воздуха - это сумма ветрового и гравитационного давлений на уровне десятого этажа здания.
Проведенные исследования показали, что требуемый воздухообмен при различных температурах наружного воздуха не достигается. Для достижения требуемого воздухообмена необходимо большее значение площади живого сечения воздушного клапана. Температура приточного воздуха находится в диапазоне 1,2-1,50 С, что слишком мало для удержания данной струи от падения под действием гравитационных сил в рабочую зону помещений, а возможность для быстрого нагрева данного количества воздуха системой отопления отсутствует. Поступление приточного воздуха в рабочую зону помещений ограничено для подвижности воздуха величиной не более 0,2 м/с и разностью температуры между воздухом помещения и струи не более 0,50 С.
Замеренные скорости приточного воздуха слишком велики, что приведет к выхолаживанию квартиры и неблагоприятному сочетанию параметров микроклимата в помещениях.
Работа по повышению энергетической эффективности инженерных систем, формирующих микроклимат в помещениях, имеет важное значение для жилых зданий, так как влияет на экономику жилищно-коммунального
хозяйства, а режимы работы естественной системы вентиляции многоквартирных зданий требуют дополнительного изучения.
Рассмотренная конструкция воздушного клапана не подходит для применения в климатических условиях Российской Федерации, возможно, за исключением южных регионов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Баркалов Б.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях. М., Стройиздат, 1971;
2. Богословский В. Н., Щеглов В.П. Отопление и вентиляция. М., Стройиздат;
3. Богословский В.Н. Отопление [Текст]: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Теплогазоснабжение и вентиляция"/В.Н. Богословский, А. Н. Сканави. - М.: Стройиздат, 2007. - 736 с;
4. Гринин А.С., Новиков В.Н.. Безопасность жизнедеятельности. М.: ФАИР - ПРЕСС, 2002. 288с;
5. Кокорин О.Я., Варфоломеев Ю.М. Системы и оборудование для создания микроклимата помещений. - М.: ИНФРА - М, 2008;
6. Константинова В.Е. Воздушно-тепловой режим в жилых зданиях повышенной этажности. М., Стройиздат, 1969;
7. Разумов Н.Н. Графоаналитический метод исследования и расчета воздухообмена в зданиях любой объемно - пространственной композиции. Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук (рукопись). М., 1969;
8. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Киев «Будвельник», 1968. Авт.: Р.В. Щекин, С.М. Кореневский, Г.Е. Бем, М.Л. Артющенко, Ф.И. Скорощько;
9. Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования. СНиП Н - Г. 7 - 62, М., Стройиздат, 1964;
10. Строительные нормы и правила. Строительная климатология и геофизика. СНиП II -А. 6 - 72, М., Стройиздат, 1973.
Letz O.A., Borisov B.N.
Letz O.A.
«Vladimirvodokanal» Corp.
(Sudogda, Russia)
Scientific advisor: Borisov B.N.
Vladimir State University named after A.G. and N.G. Stoletovs
(Vladimir, Russia)
VENT VALVES FOR WINDOWS AS TECHNICAL ELEMENT OF IMPROVING QUALITY OF MICROCLIMATE
Abstract: the microclimate of the environment is characterized by a set of parameters that determine the thermal regime of the room and the gas composition of the air in it. The parameters of a microcrystal are formed under the influence of heat, moisture and other environmental impurities, the processes of heat, moisture and fire conversion, as a result of which the parameters of a microcrystal change, are processes.
Keywords: vent valve, microclimate, heat loss.
