Исследование применения воздушных клапанов в квартире в холодный период

В жилых строениях традиционно используется естественная система вентиляции. Чтобы она работала, нужен приток свежего воздуха и отток отработанного. Удаление воздуха в квартирах обычно осуществляется через вентиляционные отверстия кухонь и санузлов. А вот приток когда-то производился через воздухопроницаемые окна. Теперь же, с распространением металлопластиковых конструкций и стеклопакетов применяется  воздушный клапан для естественной вентиляции. В таком  случае вентиляция будет соответствовать нормативному документу СП 54.13330.2011 под названием «Здания жилые многоквартирные». Итак, как работает воздушный клапан для притока с ручным регулированием? Посмотрим на практике, проведя соответствующие исследования и замеры.

Взаимосвязь между расходом воздуха и изменением давления при открытом клапане

Что нужно учитывать, используя воздушные клапаны для вентиляции?

В первую очередь, нужно учитывать параметры поступающей воздушной массы: температуру, скорость, расход. Для старых механических вентиляционных коммуникаций с большим количеством микроструй по периметрам окон эти расчёты давно выполнены с учётом необходимости подогрева в холодный период. А вот если используется вентиляционный клапан, то воздух поступает одной активной струёй, и старые расчёты теряют актуальность. Избыточный приток ведёт к переохлаждению комнаты и невозможности справиться с подогревом действующим системам отопления. А недостаточный приток ухудшает микроклимат в помещении.

Поиск идеального вентиляционного клапана осуществляется по сей день. Воздушный клапан для притока – это элемент аэродинамической системы от поступающего наружного потока до устья канала вентиляции на крыше здания. Для получения корректных результатов исследования по подбору подходящих воздушных клапанов для вентиляции нужно учесть ряд параметров. Это аэродинамика помещения, влияние воздушно-теплового режима здания и конкретного помещения, уровень влажности. Они предопределяют качество микроклимата. В свою очередь, количество и качество приточной воздухомассы определяет показатели газового режима, то есть загрязнения воздуха в комнате.

Движение холодного потока через наружную конструкцию меняет температурно-влажностный режим, что связано с конденсацией, замораживанием, оттаиванием водяного пара. Негативное влияние данных явлений нивелируется тепловой защитой фасадов. Воздушный клапан для нормальной работы естественной вентиляции врезаются в верхнюю часть окна по центру выше стеклопакета. Тогда поток холода поднимается вверх, распространяется по комнате, затухая и принимая внутреннюю температуру. Скорость процесса зависит от температуры и силы входного потока. Может ли данная технология увеличить теплопотери и усилить дискомфорт в квартире? Ответим на вопрос.

Статья в тему: Отопление приточной вентиляцией

Экспериментальные исследования по вентиляционным клапанам

В качестве объекта исследования выбраны воздушные клапаны для вентиляции, установленные в переплёт ПВХ-окон квартиры на 10-ом этаже 16-этажного жилого дома. Такие устройства регулируются рычажком в ручном управлении (движение вверх-вниз). Исследования велись при t 0 °C со скоростью ветра 3 м/с. Замеры брались в кухне и двух комнатах площадью 17,8 и 13,2 м2. Для этого задействовали газоизмерительный прибор testo 435-4.

Замеры показали, что расход приточного воздуха через открытый воздушный клапан для естественной вентиляции примерно одинаков во всех трёх помещениях квартиры. Это обусловлено равенством значений ветрового и гравитационного давления для каждого помещения, т.к. они находятся на одном уровне по высоте. Суммарный расход был равен 63,4 м3/ч, что составило около 58 % от минимально требуемого воздухообмена 110 м3/ч. Такие нормативы установлены для квартиры с электроплитой и раздельным санузлом. То есть система работает неудовлетворительно.

Разница давления снаружи и внутри в этом случае составила 29 Па. Таким образом, определены характеристики сопротивления вентиляционного клапана, расхода при разных температурах на улице. Эти результаты показаны на рисунках 1 и 2, где воздушное давление – это суммарный показатель ветрового и гравитационного давления на уровне 10-го этажа здания.

Подходят ли воздушные клапаны для вентиляции?

Итоги исследования показали, что нужный естественный воздухообмен не достигается, причём ни при каких температурах за окном. Для достижения требуемого показателя воздухообмена нужно большее значение площади так называемого «живого сечения» вентиляционного клапана. Так, t приточной воздухомассы находилась в диапазоне 1,2-1,5 °C, а этого мало для удержания струи от падения под действием гравитации.

При этом возможности для адекватного нагрева поступающего воздушного потока с помощью отопления отсутствуют. Поступление ограничено для подвижности воздуха показателем не более 0,2 м/с и разностью температур между помещением и входным потоком не более 0,5 °C. Полученные скорости притока велики, что ведёт к переохлаждению квартиры и неблагоприятному микроклимату.

Таким образом, нужна работа по повышению энергоэффективности инженерных систем, формирующих микроклимат, чтобы можно было использовать воздушные клапаны для естественной вентиляции. И, в свою очередь, работа естественной вентиляции многоэтажных зданий требует более детального изучения.