давление воздуха в квартире

Как правильно организовать вытяжную вентиляцию в помещении.

Когда мы говорим о вентиляции в доме, то, в основном, подразумеваем вытяжку воздуха из помещения. Но само понятие «вентиляция помещения» не ограничено местом, где расположена решетка вытяжки, а затрагивает все помещение в целом. К тому же, есть много моментов, на которые следует обратить внимание, если стоит задача сделать качественную вентиляцию квартиры или частного дома.

Принципы, на которых работает вентиляция

Есть два типа вентиляции: естественная и принудительная. Всегда необходимо стремится к созданию естественной, так как она не создает дополнительный шум и не зависит от наличия электроэнергии. Принудительную вентиляцию с помощью электромеханических вентиляторов используют в тех случаях, когда не удается организовать естественную. В основном, вентилятор устанавливается на выходе воздуха, например, в вытяжном вентиляционном канале. Таким образом можно усилить проветривание какай-то конкретной комнаты, например, туалета или ванной. В качестве второго варианта — можно установить приточный клапан с функцией нагнетания воздуха. В этом случае в помещении при закрытых окнах и дверях будет создаваться избыточное давление, и воздух будет равномерно уходить через все вытяжные вентиляционные каналы.

Есть три основных пункта, с помощью которых возможно организовать естественную вентиляцию внутри квартиры или дома.

Таким образом, чем больше разность высот между точками входа и удаления воздуха, тем сильнее будет тяга.

Также необходимо понимать, что охлаждение воздуха внутри помещения с помощью кондиционеров сильно ухудшает естественную вентиляцию. Поэтому во время использования кондиционеров необходимо чаще проветривать помещение через окна или воспользоваться принудительной вентиляцией.

Для правильной работы вентиляции требуется входное и выходное отверстие. Если из помещения выходит определённый объем воздуха, то и зайти в помещение должен точно такой же объем. В основном при строительстве домов делают вентиляционные шахты, но не делают специальных приточных отверстий. Подразумевается, что воздух будет поступать в помещение через различные неплотности в окнах и дверях.

В некоторых случаях плохая работа вытяжки в квартире или доме может быть связана не с тем, что забит вентиляционный канал или что не хватает мощности вентилятора, а с тем, что отсутствует приток свежего воздуха в помещение.

Поэтому для улучшения работы вентиляции организуют приточные отверстия в наружных стенах помещения и устанавливают в них специальные клапаны.

Организация притока свежего воздуха с помощью приточных клапанов.

Существуют разные модели клапанов, различаемые по своему функционалу и по цене. Есть простые, предназначенные только для подачи воздуха с улицы во внутрь помещения, а есть и посложнее, с функцией подогрева его подогрева в холодное время года.

Приточный вентиляционный клапан без функции подогрева лучше всего смонтировать над батареей отопления. Таким образом холодный воздух, поступая в комнату, будет смешиваться с теплым, который подымается от батареи отопления, и, следовательно, нагреваться.

Также существуют приточные клапаны, устанавливаемые на пластиковые окна. Монтаж такого клапана нужно обговаривать еще на стадии заказа окна, так как такая процедура довольно трудоёмкая. Но при наличии желания и инструмента его можно установить самостоятельно. Информацию по его установке можно найти в сети интернет.

Проверка работоспособности вентиляционной шахты

Приток свежего воздуха в помещение может быть из различных мест, а его удаление только через одну или две вентиляционных шахты.

Для проверки силы потока, который уходит из квартиры, нужно приложить лист бумаги на вытяжную решетку полностью закрыв её. При нормальном потоке воздуха бумага должна прилипнуть к решетке.

Если же этого не произошло, то можно говорить о слабом потоке воздуха. Слабый поток может быть вызван двумя причинами: отсутствие нормального притока и проблемы в вытяжной шахте. Выяснить, какая из причин влияет на вентиляцию, очень легко. Достаточно открыть окна в комнате. Если бумага после этого прилипла к вытяжному отверстию, то проблема в недостаточном притоке воздуха, значит нужно организовывать дополнительный приток. Это можно сделать с помощью установки приточного клапана.

Если же при открытых окнах бумага не прилипает, то необходимо проверять вытяжную шахту. Для собственников квартир в многоквартирных домах для проверки вытяжной шахты следует обращаться в управляющую компанию.

Организация вентиляции в помещении.

Неправильно сделанная вентиляция может принести кучу проблем собственнику дома, от плохого проветривания помещений до обмерзания вентиляционных каналов в зимнее время и их постепенное разрушение. Поэтому при её организации нужно соблюдать некоторые нюансы.

Существует несколько моментов, которые обязательно нужно учитывать при проектировании и монтаже вентиляции в доме или квартире.

Организация вытяжных вентиляционных каналов в частном доме

Поэтому поток воздуха должен заходить в помещение в “чистых” комнатах, а выходить в “грязных”. Именно поэтому в многоквартирных домах вытяжные вентиляционные каналы всегда находятся в “грязных” комнатах. Это позволяет избежать распространение запахов по всему помещению.

В таком решении есть свои плюсы и минусы. Основной минус такого решения – это размер. Минимальный размер канала должен быть 140х140мм, тогда при ширине кирпича в 120мм размеры получаются 380х380мм. Из-за того, что поверхность внутри канала будет не гладкой, то его сопротивление движению воздуха будет больше, чем у канала, выполненного из круглой пластиковой вентиляционной трубы. Соответственного тяга у него будет меньше, чем у канала из трубы.

Но несмотря на явные минусы есть и хорошие положительные моменты. Такой вытяжной канал из кирпича длительное время хорошо поддерживает тягу и позволяет решить проблему конденсата.

Рассмотрим, как происходит работа вытяжного кирпичного канала. Для примера, человек принимает душ и теплый воздух, насушенный водяным паром, подымается в вытяжном канале. В этот момент кирпич нагревается от теплого воздуха и частично впитывает влагу из воздуха. После того, как человек закончил принимать душ и выключил горячую воду, в вытяжку поступает уже более прохладный и сухой воздух, но теперь уже кирпичи будут отдавать свое тепло воздуху, дополнительно его нагревая. Нагрев воздуха поддерживает хорошую естественную тягу. Также в этот момент будет происходить сушка канала, так как сухой воздух будет забирать воду из кирпича.

Теперь рассмотрим, что произойдет, если установить в канал гильзу из вентиляционного пластика, оцинкованного металла или нержавейки. В этом случае изначально естественная тяга будет немного лучше, чем в вытяжном канале из кирпича. Но, в момент, когда в такой канал поступит теплый воздух насыщенный паром, а сам канал будет прохладным, возможно образование конденсата и его стекание в низ. Почему так происходит? Дело в том, что пластик и металл не впитывают влагу в отличие от кирпича и поэтому она будет конденсироваться на стенках прохладного канала. Также они не дадут кирпичам вокруг хорошо прогреться. Следовательно, в то время, когда человек закончит принимать душ, и в вытяжной канал пойдет сухой и более прохладный воздух, кирпич не сможет отдать это тепло воздуху и поддержать хорошую тягу. Это не означает, что тяга пропадет, она будет, но не такая, как могла бы быть если бы воздух дополнительно нагревался от кирпичей.

Источник

Воздушный режим жилых зданий

Учет влияния воздушного режима на работу системы вентиляции жилых зданий

С. Н. Дианов, аспирант, кафедра отопления и вентиляции Московского государственного строительного университета (МГСУ)

Тенденции современного строительства жилых зданий, такие как повышение этажности, уплотнение окон, увеличение площади квартир, ставят перед проектировщиками: архитекторами и специалистами в области отопления и вентиляции трудные задачи по обеспечению требуемого микроклимата в помещениях. Воздушный режим современных зданий, определяющий процесс обмена воздухом помещений друг с другом, помещений с наружным воздухом, формируется под воздействием многих факторов.

Расчету воздушного режима зданий посвящены работы многих исследователей: В. Н. Богословского, М. М. Грудзинского, Е. Х. Китайцевой, В. А. Константиновой, М. А. Латышенкова, И. Ф. Ливчака, Н. Н. Разумова, И. А. Романовской, К. С. Светлова, Т. С. Сумбатьянц, Ю. А. Табунщикова, В. П. Титова, С. С. Требукова и др.

Многоэтажное здание представляет собой сложную аэродинамическую сеть, воздушные потоки в которой движутся по внутренним аэродинамическим трактам, определяемым следующими факторами:

— объемно-планировочным решением здания;

— воздухопроницаемостью элементов тракта;

— температурами наружного и внутреннего воздуха;

— направлением и скоростью ветра.

Для каждого конкретного здания архитектор должен учитывать влияние воздушного режима при решении вопроса о необходимой и достаточной плотности окон и перекрытий, различных дверей: входных в квартиры, входных в здание, в лестнично-лифтовые холлы, в незадымляемые лестничные клетки и т. д. Специалист по отоплению и вентиляции должен оценить необходимую дополнительную мощность системы отопления для возмещения потребности в теплоте на нагревание инфильтрационного воздуха и, главное, принять решение по виду и конфигурации системы вентиляции.

В каких случаях можно обойтись естественной вентиляцией, когда обязательна механическая вытяжка, при каких условиях требуется механический приток, можно ли многоэтажное здание обслуживать вытяжной системой с одним стволом по всей высоте или лучше его разбить по высоте на два, может ли система с вентилятором на стволе в наиболее холодный период работать на естественной тяге, какой режим считать расчетным для выбора мощности вентилятора? Эти и масса других проблем встают перед специалистами в связи с воздушным режимом жилого здания.

Если вопрос определения расходов инфильтрационного воздуха при плотных окнах отодвинулся сегодня на второй план, то проблема обеспечения качественной воздушной среды в жилье стоит очень остро.

В подавляющем большинстве случаев жилые здания оснащаются вытяжными системами вентиляции с естественным, реже с механическим, побуждением. Существует несколько схем организации каналов вентиляционных систем. В статье рассматривается наиболее часто применяемая для многоэтажных зданий система с общим магистральным каналом («стволом») и поэтажными ответвлениями («спутниками»), схема которой показана на рис. 1.

Места присоединения «спутников» к «стволу» называют узлами. Они образуются крестовинами или тройниками, смешивающими воздух «ствола» и «спутников».

Формирование воздушных потоков в многоэтажном здании с системой естественной вентиляцией

Предпосылки к инженерной оценке воздушного режима

Система вентиляции при проектировании рассчитывается независимо от здания. Для систем естественной вентиляции расчетным считается режим, когда температура наружного воздуха равна 5 °C. Для систем механической вентиляции температура наружного воздуха игнорируется, т. к. естественное давление, как правило, не учитывается.

Независимость системы вентиляции от здания основана на требовании открытия форточки в расчетном режиме (душно – открой форточку), таким образом, аэродинамическое сопротивление от наружной среды до вытяжной решетки не учитывается. Кроме того, не всегда открытие форточки обеспечивает необходимый приток воздуха, а также, заметим, что открытие форточки не всегда возможно: при расположении здания на шумных транспортных магистралях открывать форточки нежелательно, а в зданиях повышенной этажности, начиная с 22 этажа, открывать окна и форточки не рекомендуется в целях безопасности. Как будет работать такая система вентиляции в течение года – предсказать без специальных расчетов сложно.

Однако в арсенале проектировщика практически нет ни инженерных методов, способных достаточно полно охватить картину формирования воздушного режима в многоэтажном здании, ни времени для углубленного изучения вопроса в каждом конкретном случае.

Существующие инженерные методы расчета потока наружного воздуха, попадающего в помещение за счет инфильтрации, направлены на оценку расхода воздуха через окна наветренного фасада для установления расчетной поверхности отопительных приборов. В [1] она рассчитывается для воздухопроницаемых элементов здания (окон, балконных дверей и т. д.) при разности давлений по обе стороны воздухопроницаемого элемента, определяемой по формуле:

где H – высота здания от уровня средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты, м;

h – расчетная высота от уровня земли до центра рассматриваемого окна, балконной двери, входной двери в здание и т. д., м;

r _ext, r _int – плотности наружного воздуха и воздуха помещения соответственно, кг/м 3 ;

c_н, c_з – аэродинамические коэффициенты, зависящие от конфигурации здания и положения ограждающей конструкции, принимаемые по [2];

k_дин – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания, принимаемый по [2];

P_int – условно постоянное давление воздуха в здании, Па.

Из формулы (1) следует, что D P является разностью давлений в наружном и внутреннем воздухе, причем если давление в наружном воздухе понятно для расчета, то про давление во внутреннем воздухе ничего не известно.

Принятое здание для анализа работы системы вентиляции и распределения давлений

Для анализа работы системы вентиляции и распределения давлений в здании в течение отопительного периода был выбран 17-этажный жилой дом серии П-44, типовой план промежуточной секции которого представлен на рис. 2.

Технологическая схема мини-станции для подготовки питьевой воды малой производительности

Аэродинамические характеристики приточного клапана:
1 – клапан в полностью открытом состоянии;
2 – клапан прикрыт на 1/3 сечения

Входные двери в квартиры также приняты довольно плотными: с сопротивлением воздухопроницанию 0,7 м 2 •ч/кг при разности давлений D P_о = 10 Па.

Жилой дом обслуживается системами естественной вентиляции с двухсторонним присоединением спутников к стволу и нерегулируемыми вытяжными решетками. Во всех квартирах (вне зависимости от их величины) установлены одинаковые системы вентиляции, т. к. в рассматриваемом здании даже в трехкомнатных квартирах воздухообмен определяется не нормой притока (3 м 3 /ч на м 2 жилой площади), а нормой вытяжки из кухни, ванной комнаты и туалета (в сумме 110 м 3 /ч).

Расчеты воздушного режима здания были выполнены с учетом следующих параметров:

• температура наружного воздуха 5 °C – расчетная температура для системы вентиляции;

• 3,8 м/с – средняя скорость ветра за отопительный период;

• 4,9 м/с – расчетная скорость ветра для выбора плотности окон различных направлений.

Давление наружного воздуха

Давление в наружном воздухе складывается из гравитационного (первое слагаемое формулы (1)) и ветрового (второе слагаемое).

Ветровое давление больше на высокие здания, что в расчете учитывается коэффициентом k_дин, который зависит от открытости местности (открытое пространство, низкая или высока застройка) и высоты самого здания. Для домов до 12 этажей принято считать k_дин постоянным по высоте, а для более высоких сооружений увеличением значения k_дин по высоте здания учитывают повышение скорости ветра по мере удаления от земли.

На значение ветрового давления наветренного фасада оказывают влияние аэродинамические коэффициенты не только наветренного, но и подветренного фасадов. Такое положение объясняется тем, что за условный ноль давления, Р_усл, принято абсолютное давление у подветренной стороны здания на уровне наиболее удаленного от поверхности земли воздухопроницаемого элемента, через который возможно движение воздуха (устье вытяжной шахты на подветренном фасаде):

где с_з – аэродинамический коэффициент, соответствующий подветренной стороне здания;

Н – высота над землей верхнего элемента, через который возможно движение воздуха, м.

Полное избыточное давление, формирующееся в наружном воздухе в точке на высоте h здания, определяется разностью полного давления в наружном воздухе в этой точке и полного условного давления Р_усл:

где с – аэродинамический коэффициент на расчетном фасаде, принимаемый по [2].

Гравитационная часть давления увеличивается с возрастанием разности температур внутреннего и наружного воздуха, от которых зависят плотности воздуха. Для жилых зданий при практически постоянной температуре внутреннего воздуха в течение всего отопительного периода гравитационное давление растет с понижением температуры наружного воздуха. Зависимость гравитационного давления в наружном воздухе от плотности внутреннего воздуха объясняется традицией относить внутреннее гравитационное избыточное (над атмосферным) давление к наружному давлению со знаком минус. Этим как бы выносится за пределы здания переменная гравитационная составляющая полного давления во внутреннем воздухе, и поэтому полное давление в каждом помещении становится постоянным на любой высоте этого помещения. В связи с этим Р_int в [1] названо условно постоянным давлением воздуха в здании. Тогда полное давление в наружном воздухе становится равным

На рис. 4 показано изменение давления по высоте здания на разных фасадах при различных погодных условиях. Для простоты изложения будем называть один фасад дома северным (верхний по плану), а другой южным (нижний на плане).

Распределение давлений в наружном воздухе по высоте здания

Внутреннее давление воздуха

Различные давления наружного воздуха по высоте здания и на разных фасадах вызовут движение воздуха, и в каждом помещении с номером i сформируются свои полные избыточные давления Р_в,i. После того как переменная часть этих давлений – гравитационная – отнесена к наружному давлению, моделью любого помещения может служить точка, характеризуемая полным избыточным давлением Р_в,i, в которую поступает и из которой уходит воздух.

Для краткости в дальнейшем полное избыточное наружное и внутреннее давление будем называть соответственно наружным и внутренним давлениями.

При полной постановке задачи о воздушном режиме здания основу математической модели составляют уравнения материального баланса воздуха для всех помещений, а также узлов в системах вентиляции и уравнения сохранения энергии (уравнение Бернулли) для каждого воздухопроницаемого элемента. Балансы воздуха учитывают расходы воздуха через каждый воздухопроницаемый элемент в помещении или узле системы вентиляции. Уравнение Бернулли приравнивает разность давлений по разные стороны воздухопроницаемого элемента D P_i,j к аэродинамическим потерям, возникающим при прохождении потока воздуха через воздухопроницаемый элемент Z_i,j.

Следовательно, модель воздушного режима многоэтажного здания может быть представлена как совокупность связанных друг с другом точек, характеризуемых внутренним Р_в,i и наружным Р_н,j давлениями, между которыми происходит движение воздуха.

Потери полного давления Z_i,j при движении воздуха обычно выражают через характеристику сопротивления воздухопроницаемости S_i,j элемента между точками i и j. Все воздухопроницаемые элементы оболочки здания – окна, двери, открытые проемы – можно условно отнести к элементам с постоянными гидравлическими параметрами. Значения S_i,j для этой группы сопротивлений не зависят от расходов G_i,j. Отличительной чертой тракта системы вентиляции является переменность характеристик сопротивления фасонных частей, зависящих от искомых расходов воздуха по отдельным частям системы. Поэтому характеристики сопротивления элементов вентиляционного тракта приходится определять в итерационном процессе, в котором необходимо увязать располагаемые давления в сети с аэродинамическим сопротивлением тракта при определенных расходах воздуха.

При этом плотности воздуха, перемещаемого по вентиляционной сети, в ответвлениях принимаются по температурам внутреннего воздуха в соответствующих помещениях, а по магистральным участкам ствола – по температуре смеси воздуха в узле.

Воздухопроницаемые элементы здания (окна, двери) связывают все помещения здания и наружный воздух в единую систему. Расположение этих элементов и их характеристики сопротивления воздухопроницанию существенно влияют на качественную и количественную картину распределения потоков в здании. Таким образом, при решении системы уравнений для определения давлений в каждом помещении и узле вентиляционной сети учитывается влияние аэродинамических сопротивлений воздухопроницаемых элементов не только в оболочке здания, но и во внутренних ограждениях. По изложенному алгоритму на кафедре отопления и вентиляции МГСУ была разработана программа расчета воздушного режима здания [4, 5], которая использована для расчетов режимов вентиляции в исследуемом жилом доме.

Как следует из расчетов, на внутреннее давление в помещениях влияние оказывают не только погодные условия, но и количество приточных клапанов, а также тяга вытяжной вентиляции. Так как в рассматриваемом доме во всех квартирах вентиляция одинаковая, в однокомнатной и двухкомнатных квартирах давление ниже, чем в трехкомнатной квартире. При открытых внутренних дверях в квартире давления в помещениях, ориентированных на разные стороны, практически не отличаются друг от друга.

На рис. 5 приведены значения изменения давлений помещений квартир.

Распределение давлений помещений по высоте здания

Разности давлений на воздухопроницаемых элементах и потоки воздуха, проходящие через них

Потокораспределение в квартирах формируется под воздействием разностей давлений по разные стороны воздухопроницаемого элемента. На рис. 6, на плане последнего этажа, стрелками и цифрами показаны направления движения и расходы воздуха при различных погодных условиях.

Расходы воздуха, кг/ч, проходящие через приточные клапаны (в стенах), окна, квартирные двери и вытяжные решетки в плане 17-го этажа

При установке клапанов в жилых комнатах движение воздуха направлено из комнат к вентиляционным решеткам в кухнях, ванных комнатах и туалетах. Эта направленность движения сохраняется и в однокомнатной квартире, где клапан установлен в кухне.

Работа системы вентиляции

В случаях полностью открытых клапанов при отрицательной температуре наружного воздуха вентиляционные расходы воздуха квартир первых этажей превышают расчетные в несколько раз. При этом вентиляционные расходы воздуха верхних этажей резко падают. Поэтому только при температуре наружного воздуха 5 °C расчеты выполнялись для полностью открытых клапанов во всем здании, а при более низких температурах клапаны нижних 12 этажей прикрывались на 1/3. Этим учитывалось то обстоятельство, что клапан имеет автоматическое управление по влажности помещения. В случае больших воздухообменов в квартире воздух будет сухим и клапан прикроется.

Распределение разности давлений на воздухопроницаемых элементах по высоте здания

Распределение расходов воздуха через приточные клапаны и вентиляционные решетки по высоте здания

Распределение расходов воздуха через входные двери в квартиры

На рис. 7 показаны разности давлений на клапанах и входных дверях в квартиры, а на рис. 8 – расходы воздуха через клапаны, вентиляционные решетки и входные двери в квартиры.

Выводы

1. В многоэтажных жилых домах с одним на квартиру стояком системы естественной вытяжной вентиляции, выполненным из бетонных блоков, как правило, сечения стволов занижены для пропуска вентиляционного воздуха при температуре наружного воздуха 5 °C.

2. Запроектированная система вентиляции при правильном монтаже стабильно работает на вытяжку в течение всего отопительного периода без «опрокидывания» системы вентиляции на всех этажах.

3. Приточные клапаны должны обязательно иметь возможность регулирования для снижения расхода воздуха в холодное время отопительного периода.

4. Для снижения расходов вытяжного воздуха желательна установка автоматически регулируемых решеток в системе естественной вентиляции.

5. Через плотные окна в многоэтажных зданиях существует инфильтрация, которая доходит в рассматриваемом здании до 20% от расхода вытяжки и которая должна быть учтена в теплопотерях здания.

6. Норма плотности входных дверей в квартиры для 17-этажных зданий выполняется при сопротивлении воздухопроницанию дверей 0,65 м 2 •ч/кг при D Р = 10 Па.

Литература

1. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 2000.

2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой РФ. М.: ГУП ЦПП, 1993.

3. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника / Госстрой РФ. М.: ГУП ЦПП, 1998.

4. Бирюков С. В., Дианов С. Н. Программа расчета воздушного режима здания // Сб. статей МГСУ: Современные технологии теплогазоснабжения и вентиляции. М.: МГСУ, 2001.

5. Бирюков С. В. Расчет систем естественной вентиляции на ЭВМ // Сб. докладов 7-й научно-практической конференции 18–20 апреля 2002 г.: Актуальные проблемы строительной теплофизики / РААСН РНТОС НИИСФ. М., 2002.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №6’2003

Источник