О влажности воздуха, вентиляции помещений и характеристиках современных окон — ВикиПро: Отраслевая энциклопедия. Окна, двери, мебель

ТБМ Маркет Доброе окошко Конкурс

Сейчас в WikiPRO 3530 статей и 31 252 страниц на русском языке.

Для увеличения текста нажмите CTRL+ для уменьшения CTR-
Если Вы нашли ошибку в тексте, выделите её мышкой и нажмите Ctrl+Enter


О влажности воздуха, вентиляции помещений и характеристиках современных окон

Мне нравится
11  

Материал из ВикиПро: Отраслевая энциклопедия. Окна, двери, мебеля
Перейти к: навигация, поиск

Прошедшие зимы 2005-2006 г.г. с низкими температурами наружного воздуха ярко обозначили ряд проблем, связанных с современными светопрозрачными конструкциями: температурные деформации ПВХ-профилей, обмерзание стеклопакетов в краевых зонах, сложность проветривания помещений при низких температурах, недостатки конструктивных решений ряда профильных систем, монтажа и т.п. Нельзя сказать, что эти проблемы были неизвестны ранее. Но именно продолжительное стояние низких температур наружного воздуха, близким к расчетным, обострило их и обусловило большее количество претензий и рекламаций со стороны потребителей к светопрозрачным конструкциям.

Статистика Омского отделения общества защиты прав потребителей свидетельствует, что из общего количества заявлений, поданных гражданами в 2005 г., практически 30% приходится на те или иные претензии к оконным фирмам. Это очень много. При этом надо учитывать еще то, что далеко не каждый покупатель, имеющий претензии к качеству продукции, обращается в общество защиты прав потребителей. Анализ результатов обследований ряда проблемных квартир (в том числе прошлых лет) показал, что значительная часть претензий к окнам, так или иначе связана с повышенной влажностью воздуха и недостаточным воздухообменом помещений. Последствия – конденсат на остеклении, лужи на подоконниках, плесень на оконных откосах, переплетах, в углах наружных стен, испорченная отделка и т.п. (внешний вид некоторых конструкций после подобной эксплуатации приведен на рис.1). Необходимо отметить, что повышенная влажность воздуха в помещении может существенно усугубить ошибки или издержки монтажа и недостатки конструктивных решений оконных блоков.
Окна с повышенной влажностью.jpg
Рис. 1. Внешний вид оконных блоков в помещениях с повышенной влажностью воздуха
а – выпадение конденсата по всей площади остекления;
б – отслоение шпаклевки оконных откосов;
в – выпадение капельного конденсата на поверхности наружных стен и плит перекрытий
Справедливо увязывая эти последствия с установкой новых оконных блоков, раздраженные покупатели в поисках решения начинают хождение по инстанциям: техническая экспертиза – жилищная инспекция – общество защиты прав потребителей – суды и т.д., стремясь любыми средствами добиться «правды» или наказать «плохую» фирму.
К сожалению, при всей ясности взаимосвязи между относительной влажностью воздуха, выпадением конденсата и вентиляцией, подавляющее число оконных фирм продолжают работать так, как будто проблем с организацией воздухообмена в помещениях с современными герметичными окнами не существует вообще. При этом, можно сказать, что сложилась уже определенная практика, направленная не столько на решение проблемы, сколько на защиту своих интересов в последующих судебных или досудебных разбирательствах. В частности многие оконные фирмы в договорах на поставку указывают, что через каждые 1,5-2 часа створки оконных блоков необходимо открывать на 10-15 минут – для проветривания! Но кто это будет делать с указанной регулярностью, да еще при морозах минус 20-30°С? И виноват ли покупатель, не выполняющий эти условия?
Авторы данной статьи, не претендуя на научную новизну и полноту изложения, ставят целью в максимально простой форме довести до менеджеров, конструкторов, технических руководителей оконных фирм основные положения воздушного, влажностного, температурного режимов помещений, их взаимосвязи с характеристиками современных оконных конструкций и системами вентиляции и выражают надежду, что представленная информация позволит избежать ошибок на стадии заключения контракта, при разработке проектов, монтаже и эксплуатации оконных конструкций.
Для чего нужна вентиляция
Прежде чем говорить о каких-то технических решениях систем вентиляции, необходимо разобраться, а какой же воздухообмен должен быть в современных квартирах. Откуда появляется и куда исчезает водяной пар? Сколько воздуха и когда его нужно подавать для поддержания оптимальных параметров микроклимата?
Один из основных источников поступления влаги в помещения – непосредственно сами люди, проживающие в квартире. В процессе своей жизнедеятельности каждый человек выделяет определенное количество парообразной влаги, как с выдыхаемым воздухом, так и с поверхности кожи. Чем суше окружающий воздух, тем это испарение больше. В среднем взрослый человек в состоянии покоя при температуре 20-22°С выделяет в течение часа ~30-60 г воды в виде водяного пара. В сутки ~ до 1,5 л. Испаряют влагу и растения. Чем больше в помещениях домашних цветов, тем больше влаги поступает в воздух. Приготовление пищи, принятие душа или ванны, влажная уборка, аквариумы и т.п. – вот неполный перечень источников парообразной влаги в жилых помещениях. Ориентировочные цифры влаговыделений некоторых источников представлены в таблице 1.
Таблица 1
Ориентировочные значения влаговыделений от различных источников*

№ п/п Источник влаговыделений Выделение влаги, г/ч
1. Человек 30-60
2. Ванна Ок. 700
3. Душ Ок. 2600
4. Сушка белья (ок. 4-5 кг.):
  • Отжатое
50-200
  • Неотжатое
100-500
5. Кухня:
  • Приготовление пищи
600-1500
  • В среднем за день на кухне
ок. 100
6. Комнатные растения:
  • Цветы (фиалки)
5-10
  • Др. комнатные растения
7-15
  • Фикус средних размеров
10-20
  • Водоросли
6-8
7. Открытая поверхность воды (1м²) Ок. 40

Простейшие расчеты показывают, что в трехкомнатной квартире поступление влаги в воздух может составить до 10-12 л в сутки, а пиковые поступления (вечерние и утренние часы) – до 1,5 – 2 л в час! А если еще в семье маленькие дети (пеленки – распашонки, которые чаще всего сушатся на отопительных приборах), то это еще несколько литров влаги в сутки.

Единственно возникает вопрос – куда исчезает эта вода?
Удаление влаги из помещений в основном происходит в процессе вентиляций – при удалении влажного воздуха через вентиляционные каналы, и замене удаляемого воздуха наружным сухим атмосферным воздухом. Причем независимо от того, какими средствами подается этот приточный воздух – через форточки, открытые оконные створки, специальные вентиляционные клапаны или механическую систему вентиляции. И опять же простейшие расчеты показывают, что для удаления влаги из трехкомнатной квартиры может потребоваться до 160-200 м³/ч свежего воздуха. Конечно же, это пиковый расход – тогда, когда в помещениях идут максимальные влаговыделения. При отсутствии в помещениях людей (на работе, в школе, детском саду) требуемый воздухообмен квартиры может быть уменьшен без каких-либо негативных последствий до 30-40 м³/ч. Но в любом случае, воздухообмен даже в таком урезанном количестве, обязательно необходим. Следует отметить, что кроме влаговыделений есть еще и газовыделения. В частности выделения углекислого газа от людей (CO2), выделения связующих из мебельного ДСП, лаков и краски, продукты сгорания газа в газовой плите и т.п. И в ряде случаев, требуемый воздухообмен по предельно-допустимым концентрациям этих составляющих может превышать воздухообмен по влаге.
В настоящее время СНиП 41-01-2003 «Отопление вентиляция и кондиционирование» устанавливает следующие минимальные требования по воздухообмену:

  • 30 м³/ч на 1 человека – при общей площади квартиры на 1 человека более 20 м² (для квартир большой площади);
  • 3 м³/ч на 1 м² площади пола жилых комнат, при общей площади квартиры на 1 человека менее 20 м². Необходимо подчеркнуть, что это минимальный требуемый воздухообмен.

СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» при определении расчетного воздухообмена вводит понятия «рабочего» и «нерабочего» режимов эксплуатации помещений (табл.2) и устанавливает нормативные значения кратности воздухообмена для помещений различного назначения (n – кратность воздухообмена, 1/ч, показатель, характеризующий сколько раз в течение часа весь воздух в объеме помещения заменяется чистым атмосферным воздухом). Так для спальной комнаты площадью 12 м² высотой 2,7 м (объем помещения V=32,3 м³) величина расчетного воздухообмена составит
Lpp =VЧn=32,4*1=32,4 – в рабочем режиме;
Lpn=32,4*0,2=6,5 м3/ч – в нерабочем режиме (под нерабочим режимом понимается период эксплуатации при отсутствии в помещении людей).

Следовательно, один из первых выводов: система вентиляции квартиры должна быть запроектирована таким образом, чтобы обеспечивать регулируемый воздухообмен. В частности, в данном примере со спальной комнатой – в пределах от ~6 до 33 м3/ч. Если воздухообмен помещения существенно меньше требуемого, то происходит увеличение концентрации влаги в воздухе – повышение относительной влажности воздуха до 50-60%, а в отдельных случаях и до 70%. Что в свою очередь приводит к повышению температуры «точки росы» и, соответственно, началу конденсатообрастания на конструкциях с пониженной температурой (более подробно о температуре точки росы – ниже).
Особенности рассматриваемых процессов заключаются еще в том, что человеческий организм достаточно чутко реагирует на изменения температуры даже в пределах 2-3°С, но изменение относительной влажности воздуха в пределах 20-30% практически не ощущает, как не ощущает и изменение газового состава воздуха. И поэтому недостаточный воздухообмен обычно не замечается, пока не появляются проблемы с ухудшением самочувствия или появлением конденсата.
Что могут обеспечить современные окна при закрытых створках?
Таблица 2
Нормативные требования к воздухообмену помещений жилых зданий*

Помещение Кратность или величина воздухообмена, м³ в час, не менее
в нерабочем режиме в режиме обслуживания
Спальная, общая, детские комнаты 0,2 1
Библиотека, кабинет 0,2 0,5
Кладовая, бельевая, гардеробная 0,2 0,2
Тренажерный зал, бильярдная 0,2 80м³
Постирочная, гладильная, сушильная 0,5 90м³
Кухня с электроплитой 0,5 60м³
Помещение с газоиспользующим оборудованием 1 1,0+100м³ на плиту
Помещение с теплогенераторами и печами на твердом топливе 0,5 1,0+100м³ на плиту
Ванна, душевая, уборная, совмещенный санузел 0,5 25м³
Сауна 0,5 10м³ на 1 человека
Машинное отделение лифта - По расчету
Автостоянка 1 По расчету
Мусоросборная камера 1 1

(*) выдержка из СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» Бытует расхожее мнение, что окна из ПВХ не «дышат», а из древесины «дышат» и поэтому проблем с вентиляцией в помещениях с деревянными окнами нет. На рис.2 показаны результаты замеров расхода воздуха через оконные блоки одинакового размера, но различного конструктивного решения (из ПВХ-профилей, клееной древесины, и старого оконного блока с двойным остеклением в раздельных деревянных переплетах без герметизации притворов) в зависимости от перепада давлений по обе стороны окна. Сопоставление результатов испытаний с нормативными значениями показывает:

  • оконные блоки из ПВХ-профилей и клееной древесины со стеклопакетами и двойным уплотнением оконных притворов не в состоянии обеспечить требуемый воздухообмен; расход воздуха при закрытых створках оконного блока размерами 1,1 на 1,8 м составляет 0,6 – 1,2 м3/ч! (то есть на порядок меньше, чем это нужно даже для дежурного воздухообмена спальной комнаты в нерабочем режиме, не говоря уже об обеспечении требуемого воздухообмена в режиме обслуживания);
  • расход воздуха через старые оконные блоки может в несколько раз превышать требуемые значения, особенно при больших перепадах давлений (при сильном ветре); отсюда и неизбежная необходимость каждую зиму «запечатывать» (заклеивать) старые оконные блоки, уменьшая их воздухопроницаемость, поскольку при низких температурах чрезмерное поступление приточного воздуха будет приводить к излишним теплопотерям и выхолаживанию помещений.

Замер расхода воздуха.jpg
Рис.2. Результаты замеров расхода воздуха через окна различного конструктивного решения (размерами 1,1 на 1,8м):

  1. -из ПВХ-профилей
  2. -из клееной древесины с двумя контурами уплотнения;
  3. - двойное остекление в раздельных деревянных переплетах без уплотнения притворов;
  4. - из ПВХ-профилей с вентиляционным клапаном СВК «В-75» 400/450-1 (комплектация фильтром №1);
  5. – то же, с вентиляционном клапаном СВК «В-75» 400/450-2 (комплектация фильтром №2).

Таким образом, «дышат» только старые оконные блоки – и «дышат» через щели и неуплотненные притворы. Современные оконные блоки из ПВХ, клееной древесины или алюминия характеризуются приблизительно одинаковыми показателями и в закрытом состоянии не обеспечивают даже минимально необходимый воздухообмен.
Отсюда второй вывод – в современных зданиях для обеспечения требуемого воздухообмена необходимо предусматривать специальные устройства для регулируемой подачи свежего воздуха в помещения.
Нельзя сказать, что эти проблемы характерны только для России или Западной Сибири и отсутствуют в Европе. Но в более мягком европейском климате задачи обеспечения требуемого воздухообмена решаются гораздо проще. В качестве примера можно привести фотографию «приточной вентиляции» в одной из маленьких гостиниц Голландии: приток воздуха – через щель в оконной фрамуге, поддерживаемой с помощью деревянного бруска (рис.3). Или другой, уже более серьезный пример, (рис.4) – с применением специального вентиляционного клапана, предназначенного для регулируемого притока воздуха (гостиница в центральной части Мюнхена).
Проветриватель Голландия.jpg
Рис.3. Внешний вид оконного блока с проветриванием через поднимающуюся оконную створку (Голландия)

Проветриватель Мюнхен.jpg
Рис.4. Внешний вид оконного блока с приточным вентиляционным клапаном фирмы «G-U» (Мюнхен)

Что такое «точка росы»
При обсуждении проблем вентиляции неизбежно появляется необходимость оперирования понятиями «температура точки росы», «относительная влажность воздуха», «влагосодержание воздуха» и т.п.. И поскольку от правильного понимания этих терминов зависит и правильное понимание процессов, происходящих в реальных условиях, имеет смысл пояснить, что скрывается за ними.

В воздухе любого помещения содержится определенное количество влаги в виде молекул водяного пара. Масса этой влаги, содержащейся в 1 м3 воздуха характеризует его действительное влагосодержание (абсолютную влажность) – f, [г/м3]. Максимальное количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе помещения при данной температуре характеризует максимальное допустимое влагосодержание (максимальную допустимую абсолютную влажность воздуха) – F, [г/м3]. Отношение действительного влагосодержания воздуха к максимально допустимому влагосодержанию, выраженное в процентах, называется относительной влажностью – φ = (f/F)*100%, [%]. Таким образом, термин относительная влажность характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. При относительной влажности равной 100% наступает полное насыщение воздуха влагой и водяной пар из воздуха начинает выпадать в виде капелек конденсата или тумана.
Распределение температур.jpg
Рисунок 5
Чем выше температура воздуха, тем больше влаги он может потенциально содержать и тем ниже при всех прочих равных условиях относительная влажность. И, наоборот, при понижении температуры воздуха, его максимальное допустимое влагосодержание снижается, относительная влажность растет и при какой-то определенной температуре наступает равенство f =F, соответствующее полному насыщению воздуха влагой (φ = 100%). Температура при которой происходит (или может происходить) полное насыщение воздуха влагой и называется температурой точки росы. Значения температуры точки росы для некоторых температур и относительной влажности воздуха приведены в табл.3.
Например, при относительной влажности φ=55% и температуре воздуха 20°С температура точки росы составляет 10,7°С. При относительной влажности φ=30% - температура точки росы 1,9°С. Таким образом, если температура внутренней поверхности остекления составляет 6°С, то при влажности 55% вся поверхность стекла будет ниже температуры точки росы и покрыта конденсатом, который будет выпадать из воздуха помещения на холодном стекле и струйками стекать на подоконник. Но если влажность в помещении будет на уровне 30-40% (что чаще всего и наблюдается при работающей системе вентиляции), то при всех прочих равных условиях, поверхность остекления будет чиста. Выпадения конденсата не будет, поскольку температура остекления будет выше температуры точки росы.
Эти процессы и происходят в реальных условиях. В качестве примера на рис.5 приведено распределение температур по площади и вертикальному сечению оконного блока из ПВХ-профилей с двухкамерным стеклопакетом. При относительной влажности воздуха в помещении 30% - выпадение конденсата возможно лишь узкой полоской по периметру стеклопакета. При влажности 60% - вся поверхность стеклопакета оказывается ниже температуры точки росы и соответственно выпадение конденсата происходит по все площади остекления.
Как устроена и работает система естественной вентиляции жилых зданий.
Большинство жилых и общественных зданий в нашей стране десятилетиями строилось и продолжают строиться с естественной вентиляцией, предусматривающей организованное удаление загрязненного влажного воздуха из квартир посредством вытяжных вентиляционных каналов, расположенных во внутренних стенах или специальных вентиляционных блоках, и неорганизованным притоком воздуха через неплотности ограждающих конструкций, открывающиеся форточки и оконные фрамуги. Если сделать небольшой экскурс в историю вопроса, то можно отметить, что специальные устройства для вентиляции жилых зданий появилось относительно недавно – с началом массового применения систем центрального отопления, хотя в местах большого скопления людей (больницы, театры, присутственные места и т.п.) специальные решения по вентиляции помещений предусматривалось практически во все времена.
В старых зданиях – с печным отоплением, функции вытяжки выполняли печные каналы, удалявшие вместе с продуктами горения и воздух из помещений, необходимый для сжигания топлива. При этом вследствие неплотностей остекления, наружных стен, входных дверей проблем с притоком воздуха не существовало.
При переходе к центральным системам отопления, для организованного удаления воздуха стали устраиваться вытяжные вентиляционные каналы, располагавшиеся сначала в жилых комнатах, а затем постепенно переместившиеся в кухни и санузлы (размещение вытяжных каналов в санузлах и кухнях обеспечивает зонирование помещений по чистоте воздуха – жилые комнаты – коридоры – санузлы). Но приток продолжал оставаться неорганизованным. Хотя надо отметить, что предложения по стеновым и оконным вентиляционным клапанам, особенно с повышенными звукоизоляционными характеристиками были и раньше. Но широкого спроса не находили, поскольку реальная воздухопроницаемость применявшихся оконных блоков (см. рис. 2) с запасом позволяла решать задачу обеспечения притока воздуха и без специальных устройств.
Ситуация начала меняться в начале 90-х годов, когда в России появились технологии изготовления оконных блоков нового поколения, характеризующихся отличной звукоизоляцией, повышенными теплозащитными качествами, удобством в эксплуатации, но малой воздухопроницаемостью. Герметичность современных окон с одной стороны обеспечила отсутствие сквозняков, снижение теплопотерь помещений, но обернулась определенными проблемами с воздухообменом.
На рис.6 представлены несколько принципиальных схем систем естественной вентиляции, применявшихся и продолжающих применяться в жилых зданиях.
Вентиляция в помещениях.jpg
Наиболее распространенные схемы – с вертикальными сборными каналами (жилые здания серий 90, 97, ОКПС), с теплым чердаком (9-12-16 этажные здания), с горизонтальными сборными каналами на чердаке (3-5-ти этажные здания, «хрущевки»).
Принцип работы систем естественной вентиляции достаточно прост: вытяжные вентиляционные каналы создают определенное разрежение в помещениях, за счет которого и происходит приток свежего воздуха – через неплотности ограждающих конструкций, форточки, фрамуги, вентиляционные устройства и т.п., и удаление загрязненного воздуха – через вентиляционные каналы.
Разрежение (располагаемое давление), создаваемое в помещениях вытяжными каналами зависит от разности температур наружного и внутреннего воздуха, высоты каналов, направления и скорости ветра. Чем ниже квартира и чем выше устье вытяжного канала – тем больше располагаемое давление и соответственно лучше работает вытяжка. Упрощенная схема распределения давлений по высоте здания показана на рис.6. В реальных условиях на распределение давлений и соответственно работу системы вентиляции существенное влияние оказывает еще ряд факторов: лестничная клетка, входные двери в квартиры, открытые форточки или вентиляционные клапаны, вытяжные вентиляторы санузлов и кухонных вытяжек и др.
Необходимо отметить, что эффективность работы систем естественной вентиляции в значительной мере зависит от внешних условий: при повышении температуры наружного воздуха (осеннее-весенний, летний периоды) тепловые перепады давлений уменьшаются и соответственно снижается производительность системы вентиляций, сильный ветер может приводить к обратному перетеканию воздуха – из квартиры через форточки наружу (см. рис. 7 – заветренная сторона).
Давление по высоте.jpg
Существенное влияние может оказывать и герметичность входных дверей, особенно в многоэтажных зданиях. На нижних этажах воздух из квартиры стремится выйти через входную дверь, а на верхних этажах наоборот – из лестничной клетки, проникнуть в квартиру. И если входная дверь недостаточно герметична, лестничная клетка может существенно влиять на воздухообмен квартир. При оценке эффективности систем естественной вентиляции необходимо отметить, что большинство из применявшихся схем с вертикальными или горизонтальными сборными каналами устарели как морально, так и технически, и не в состоянии обеспечить надежную работу в современных условиях.
В настоящее время, практически при повсеместном подключении к вентиляционным каналам кухонных вытяжек, вентиляторов в санузлах, распределение давлений по отдельным участкам системы вентиляции со сборными каналами может изменяться в самых широких пределах, приводя в отдельных случаях к перетеканию грязного воздуха из сборного канала в различные квартиры (особенно верхних этажей). Более того, и в пределах одной квартиры включение кухонной вытяжки может приводить к перетеканию воздуха из вентиляционного канала санузла этой же квартиры. Что уже не раз отмечалось при проведении обследований систем вентиляции жилых зданий. Естественно, что ни о какой чистоте воздуха в данном случае говорить не приходится.
Таким образом, из вышеизложенного следует вывод, что естественная вентиляция в чистом виде, даже при наличии форточек и клапанов – система не очень надежная, поскольку зависит от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, а при неудачных схемах – и от соседей. И следовательно применяемые технические решения должны учитывать эти реалии.
Конечно же, возможны варианты и с механической подачей подогретого и очищенного воздуха, и с механическим удалением – но это больше относится к общественным зданиям (детские сады, школы, больницы), хотя примеры проектирования подобных систем есть уже и для жилых зданий.

По мнению авторов при проектировании современных зданий система вентиляции должна состоять из раздельных вытяжных вентиляционных каналов (в идеале – один канал на квартиру) с удалением воздуха из санузлов и кухни (причем каналы данной квартиры не должны сообщаться с каналами из других квартир), а также приточных устройств, обеспечивающих регулируемый приток воздуха в отдельные помещения, и вытяжных вентиляторов, установленных на вытяжных каналах.

Вклад участника

Кривошеин А.Д.
Нагорный В.С.


Отправить на e-mail
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Мне нравится
11  

Обратная связь
Оставить комментарий
Как разместить статью
Система Orphus
Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Для потребителей
Для производителей
Для развития бизнеса
О проекте
Инструменты