Массовое строительство в России в последние годы привело к использованию самых современных и передовых технологий и материалов. Светопрозрачные конструкции как элемент ограждающих должны соответствовать всем современным нормам по тепло и звукоизоляции. В связи с этим, применение в строительстве современных окон со стеклопакетами (или «евроокон») из ПВХ, дерева или алюминия имеет под собой здоровую экономическую основу. Главное достоинство «евроокон» – высокая герметичность и сопротивление теплопередаче, плюс внешний вид и удобство эксплуатации. Действительно, во многом устраняя неконтролируемую в старой столярке инфильтрацию внешнего холодного воздуха, такие окна позволяют добиться значительной экономии тепла. Строительство современного энергоэффективного жилья сегодня немыслимо без герметичных окон.
Но усилия проектировщиков и строителей современного жилья, в конечном счете, должны быть направлены на создание не просто теплого дома, а комфортного дома. Из основных составляющих комфорта (освещенность, уровень шума, температура и влажность воздуха, состав воздуха, скорость его движения) многие связаны с воздухообменом в жилом помещении. При недостаточном или неправильно организованном воздухообмене сделать условия проживания людей комфортными невозможно.
Как отмечалось в европейских странах ещё в 70-е годы, а теперь и в России, применение герметичных окон с 2х или 3х контурным уплотнением в зданиях с естественной вентиляцией приводит к ряду специфических проблем, а именно: в помещениях становится душно, повышается влажность воздуха, в холодное время года выпадает конденсат на стеклах и откосах, появляется плесень и грибки на стенах. Причина этих явлений простая. Проектировщики жилых зданий обычно предусматривают лишь каналы для удаления грязного воздуха из подсобных помещений (это те самые решетки, которые стоят у нас в ванной, туалете и кухне). Приток же свежего воздуха всегда предполагался через щели в старых деревянных окнах. При закрытых евроокнах приток воздуха практически исчезает.
Видно, что при замене старых окон на герметичные воздухообмен сокращается в 3-4 раза, при этом водяной пар, выделяемый жильцами при дыхании, потении, стирки, приготовлении пищи и т.д., остается в помещении, а это 10-15л воды в сутки для семьи из 3х человек. Кроме того, накапливается углекислый газ, выделяемый при дыхании, запахи пищи, дыма, отделочных материалов, а так же (на нижних этажах) радиоактивный инертный газ радон, единственное средство борьбы с которым – вентиляция помещений.
Периодическое открывание окон (залповое проветривание) не решает проблему: резкие перепады температуры, попадание в помещение грязи и пыли с улицы, потеря шумозащитных свойств окна во время проветривания (с 30-35 дБ до 10-15 дБ), неконтролируемость процесса, неблагоприятное распределение температур в оконной нише и приоконном пространстве, сквозняки, снижение безопасности в плане несанкционированного доступа в помещение извне – минусы очевидны. В плане реформы жилищно-комунального хозяйства, где основной упор делается, в первую очередь, на экономию тепла, такой способ не выдерживает никакой критики. Использования в окнах «щелевого проветривания» хотя и более удобно, но также не решает проблему. Задача запуска холодного воздуха в теплое помещение оказалась не такой простой, как кажется на первый взгляд. Довольно сложно обеспечить приток воздуха, сохранив инженерный уровень по акустике и теплосбережению, достигнутый современным окном. Речь может идти лишь о компромиссе.
Опыт последний двух десятилетий в Европе показал, что компромисс возможен. Наиболее удачное решение проблемы избыточной герметизации современных окон является использование специальных оконных приточных устройств (шумозащитных вентиляционных клапанов). Идея проста. Поскольку с оконного проема не снимается роль приточного вентиляционного устройства в квартире, надо снять эту роль непосредственно с самого окна. Пусть закрытое окно остается теплым и шумозащитным, а вентилирование помещений обеспечит приточное шумозащитное вентиляционное устройство, встроенное в конструкцию окна. Хотя приточное устройство формально и является частью окна, к нему нельзя подходить с теми же мерками, как к закрытому окну, т.е. требовать от него герметичного закрывания и обеспечения определенного сопротивления теплопередаче. Вентилирование помещений по всем санитарным нормам является постоянным процессом и требование герметичности приточного устройства лишено оснований. Также лишено оснований и требование обеспечить определенный уровень сопротивления теплопередаче. Поток холодного внешнего воздуха не имеет такой характеристики. Без понимания этих условий невозможно будет найти искомый компромисс.
В настоящее время на Западе создана целая индустрия по производству приточных устройств (в дальнейшем ПУ). На российском строительном рынке уже появились оконные ПУ фирм «Аэреко» (Франция), «Ренсон» (Бельгия), «Тайтон» (Бельгия), «Зигения» и КБЕ (Германия). При всем их разнообразии, вариантах устройств и принципов работы, ПУ должны соответствовать ряду требований, как-то: звукоизоляция, нормативный воздухообмен, удобство установки, цена, работоспособность в зимних условиях. ПУ разных фирм сильно отличаются по принципам работы и конструкции, что приводит к разбросу цен в несколько раз. Есть ПУ с фиксированной подачей воздуха, есть с ручным регулированием, есть даже с автоматическим управлением («Аэреко»). Одни ПУ требуют замены стеклопакета при монтаже на уже стоящем окне (Аэромат «Зигения»), другие этого не требуют и легко монтируются даже в обжитой квартире. При установке одних уровень шума может несколько вырасти, другие же имеют характеристики звукоизоляции транспортного шума на уровне закрытого окна с двухкамерным стеклопакетом («Аэреко» и «Зигения»). Не очень хорошо зарекомендовали себя некоторые ПУ в условиях низких температур. Подробное сравнение ПУ представленных в настоящее время на строительном рынке уже проводилось в статье Бутцева Б.И. «Приточные устройства – достойное дополнение к герметичным окнам» («Светопрозрачные конструкции», № 6, 2001г.).
Часто жильцы интересуются, не станет ли холодно в квартире, если через приточное устройство будет постоянно подаваться свежий холодный воздух? При расчете системы отопления затраты тепла на подогрев вентиляционного воздуха, как правило, закладываются проектировщиком. Опыт показывает, что при замене старых негерметичных окон на современные, температура в квартире поднимается с 18-20 градусов до 25-26. Восстановление вентиляции с помощью ПУ просто немного снизит температуру воздуха, т.к. их площадь сечения меньше площади сечения тех щелей, что были в старых окнах. Если в квартире холодно при нормативном воздухообмене, виновата не вентиляция, а плохое отопление.
При сопоставлении всех этих показателей существующих ПУ наиболее удачным вариантом является разработка фирмы «АЭРЕКО» (Франция). Эти ПУ из пластика имеют небольшие размеры и крепятся в верхней части окна в притворе рама-створка без уменьшения светового проема. Установка такого устройства возможна не только при изготовлении окна в цеху, но и уже после монтажа окна на объекте без демонтажа и замены стеклопакета. Количество проходящего извне воздуха регулируется заслонкой, автоматически управляемой с помощью специального датчика-привода из полиамидной ткани реагирующего на уровень относительной влажности внутреннего воздуха без электропитания. В полностью открытом положении такое ПУ обеспечивает нормативный воздухообмен 30 м.куб/ч на человека (в данном помещении) при перепаде давлений 10 Па и обеспечивает звукоизоляцию транспортного шума от 33 до 42 дБ (согласно европейским сертификатам SOCOTEC и CSTB, а также российским испытаниям МНИИТЭП и Ярославского Государственного Технического Университета) в зависимости от комплектации. Применение таких ПУ позволяет решить практически все проблемы санитарно- гигиенического характера в жилых помещениях с герметичными окнами. Струя холодного воздуха из ПУ направлена под потолок и не вызывает сквозняков в зоне нахождения людей, доступ свежего воздуха осуществляется без заметного увеличения уровня шума в помещении, конденсата влаги на стеклах и стенах, а также появления плесени не происходит. В отличие от периодического проветривания, приток свежего воздуха через ПУ происходит постоянно, что не позволяет радону накапливаться (на нижних этажах зданий).
В ближайшее время проблема допуска свежего воздуха через герметичное окно с помощью ПУ будет решена. И появится связанная с этим другая проблема. Проблема энергосбережения, экономии тепловой энергии.
Дело в том, что по мере использования в строительстве новых более теплых стеновых конструкций и новых окон растет доля энергии, идущей на подогрев вентиляционного воздуха. В литературе приводятся величины около 50-60% от общих затрат тепла на обогрев жилых помещений. Поле деятельности для экономии огромно, т.к. никто не хочет «отапливать улицу». Что здесь можно предложить? Есть рекуператоры, с помощью которых можно подогревать холодный входящий воздух за счет энергии уходящего отработанного воздуха. Можно, но дорого, это технология из области принудительной механической вентиляции. Можно снижать кратность воздухообмена, как делают немецкие проектировщики. Но это путь ухудшения качества воздуха. Есть третий путь – технология «ГИГРО» французской фирмы «АЭРЭКО».
Идеология технологии «ГИГРО» была сформулирована ещё в начале 80х годов: надо вентилировать там, тогда и настолько, где, когда и насколько это необходимо! Основным источником загрязнения воздуха в жилом помещении является сам человек, поэтому за критерий загрязненности воздуха принимается концентрация продуктов жизнедеятельности человека. В качестве такого продукта «АЭРЕКО» принимает воду (как говорилось выше это дыхание, потение, приготовление пищи и т.д.). Система «ГИГРО» состоит из гигрорегулируемых ПУ, устанавлимаемых в окне или через стену, и специальных гигрорегулируемых вытяжных решеток, монтируемых на уже имеющиеся вытяжные вентканалы в кухне, ванной и туалете. Эти решетки адаптированы к размерам российских вентканалов. Такая система позволяет контролировать весь процесс воздухообмена в квартире. С увеличением или уменьшением уровня влажности специальные датчики-приводы из полиамидной ткани без электропитания в большей или меньшей степени открывают заслонки устройств. Таким образом, квартира вентилируется в большей степени, когда жильцы дома, а не на работе. Когда же вечером жильцы в гостиной, больше вентилируется гостиная, а не пустые спальни. Ночью сильнее вентилируются спальни, где находятся люди, а не гостиная. Такой контроль за воздухообменом, как показал опыт применения этой технологии в различных странах мира с разным климатом в течении почти 20 лет, позволяет экономить 15-40% тепла, идущего на подогрев вентиляционного воздуха. Если учесть, что 40% от 60% составляют 24% от общих затрат тепла на обогрев жилья, становится ясно, что технология «ГИГРО» по энергосбережению становится в один ряд по эффективности с технологиями утепления фасадов и вообще с заменой окон, будучи неизмеримо более дешевой.
Возможный вариант методики испытания ПУ «АЭРЕКО»
1. Испытания клапана:
- звукопоглащение (звукоизоляция)
- воздухопропускание
Создать перепад давлений ΔР=10Па и измерить поток воздуха через ПУ, со стороны «улицы» установить источник звука и провести замер со стороны «помещения».
2.Испытания в жилом помещении (имитация реальных условий):
Для репрезентативности эксперимента оборудовать ПУ 2-х комнатную квартиру 3- 7го этажей 9-12ти этажного жилого дома. Количество проживающих 3-5 человек. В жилых комнатах установить автоматические измерители показателей микроклимата.
В холодный и переходные периоды года произвести замеры (каждые 15 мин ) Твн и Фвн, Тнар, Фнар и Анар (желательно добиться Твн=const=20ºC)
Для измерения воздухообмена необходимо наглухо заклеить вентрешетку (канал) на кухне, оставив только вытяжку в ванной комнате(туалете) и термоанемометром измерить V скорость движения воздуха возле вентрешетки (зная площадь сечения вычислим воздуообмен). Воздухообмен определяется для каждого помещения в отдельности, для чего принудительно закрываем попеременно каждый клапан. Измерения V скорости движения воздуха производить при ΔР=10Па.
При проведении данного эксперимента могут быть получены данные:
- расхода воздуха (воздухообмена) в зависимости от уровня относительной влажности помещения,
- времени начала срабатывания ПУ после повышения уровня влажности в помещении и температуры наружного воздуха.
Одновременно должно стать ясно при стечении каких обстоятельств возможно запотевание самого ПУ.