Развитие систем оконной вентиляции

Развитие систем оконной вентиляции

1. Введение
Тематикой, связанной с вентиляцией жилых помещений, в последние годы занимается все больше строительных экспертов, жилищно-строительных кооперативов, собственников и строителей жилья. Все чаще можно слышать о проводящихся экспертизах и правовых спорах.

Грозит ли нам задохнуться в наших слишком плотных домах? Существуют ли иные, дополнительные возможности уменьшения теплопотерь, связанных с вентиляцией? Отчего столь различны мнения по поводу "затхлого воздуха"? Или специалисты стали жертвами собственных интересов?

Отчего и почему внезапно возникают проблемы, связанные с образованием конденсата и, как следствие, появлением плесени? Не является ли эта проблема надуманной?
Статистика свидетельствует - нет. Знаете пи Вы, что 12,7% всех строительных повреждений при санировании окон вызваны плесневыми грибками?

По данным "Доклада о строительных повреждениях" правительства ФРГ вызванный ими ущерб только в 1995 году составил около 420 миллионов марок.

Отчего же сегодня, когда арсенал средств поддержания микроклимата в жилых помещений богат как никогда, мы вновь сталкиваемся с такими трудностями, как повышенная влажность воздуха со всеми вытекающими последствиями?

Наши предки не знали проблем образования конденсатной влаги в помещениях. К началу 70-х годов, непосредственно перед началом первого нефтяного кризиса, с последующим за ним распоряжением о мерах по теплозащите от 01,11.1977, мы разбазаривали ценную тепловую энергию, просто "отапливая улицу" через окна.

Старые окна

Старые окна, изготовленные в соответствии с уровнем знаний и технологий в оконной отрасли того времени, не могли по своей герметичности (плотности) даже приближенно напоминать окна сегодняшнего поколения. В сравнении с современными окнами можно говорить о следующих основных отличиях:

• малая толщина дерева, применение преимущественно цельного бруса, обусловливали деформацию окна;
• в старых окнах практически отсутствовали эластичные уплотнители по всему периметру. Поэтому входящему потоку наружного воздуха эти окна могли оказывать лишь незначительное сопротивление;
• простое исполнение области оконного фальца;
• оконная фурнитура допускала использование только рам с недостаточным прижимным усилием. Уровень пропускания через стыки при усиленном давлении (нажатии) значительно возрастал.

В процессе эксплуатации выявилось возрастание неконтролируемых теплопотерь при прохождении воздуха через неплотности во всей оболочке здания.

Эта "самовентиляция" через стыки окна помогала, тем не менее избежать повреждений, вызванных повышенной влажностью, посредством снижения относительной влажности воздуха.

Эпоха новых окон

Можно смело и обоснованно утверждать, что в результате многолетнего развития окна ПВХ в полном объеме соответствуют современным и будущим требованиям к качеству, обеспечивающему комфорт и безопасность жильцов.

Следующие признаки представляют собой выдающиеся качества герметичных окон:

• обеспечение прямой ливневой устойчивости независимо от этажа и высоты строения;
• уменьшение теплопотерь через оконные стыки;
• соответствие всем требованиям по теплозащите;
• повышенные шумозащитные и противовозпомные характеристики;
• минимизация необходимых значений коэффициента пропускной способности стыков.

В строительных документах каждое окно определяется также как устройство для вентиляции помещений, где находятся и/или живут люди. Точных предписаний по вентиляции, как например, в скандинавских странах, пока что нет. Существуют лишь следующие мнения:

необходимо повышать требования к минимальной теплозащите с целью повышения температуры поверхностей в помещении;

пока нет точных общеобязательных норм по воздухообмену и вентиляции помещений, следует разрабатывать соответствующие временные предписания и правила.

Итог

Оба высказывания подтверждают, что комплекс проблем, связанных с вентиляцией, нельзя решить только и исключительно за счет окна. Закрытое окно должно обеспечивать экономию энергии, улучшение жилищного комфорта и, в конечном итоге, качества жизни. Здоровый климат в помещении может быть обеспечен через целенаправленное использование окон или специальных конструкций, а также вентиляционных устройств.

В докладе по проблемам строительных повреждений 1995, пункт4.2.2. четко говорится: "Необходимо тщательнее планировать и выполнять нормы и правила, связанные с воздухопроницаемостью и систематической вентиляцией в домах новой постройки".

Необходимость вентилирования закрытых помещений

1.1. Какие задачи должна решать вентиляция помещений?

К вентиляции помещений предъявляются самые различные требования. Они складываются из условий комфорта людей, находящихся в помещении, таких, например, как приятная температура воздуха зимой и летом, низкий уровень посторонних запахов, низкая концентрация в воздухе вредных веществ, требования защиты корпуса дома и пожарной безопасности.

В итоговом виде эти требования выглядят следующим образом:

• регулирование температуры воздуха в помещении;
• регулирование влажности воздуха в помещении;
• замена (обновление) использованного (выдыхаемого) воздуха;
• удаление запахов (табачный и кухонные запахи);
• удаление образующихся в воздухе вредных веществ, например, от окраски стен или применения строительных (отделочных) материалов;
• обеспечение притока воздуха, необходимого для открытого огня в помещении (печи, камины, газовые горелки);
• обеспечение притока воздуха, необходимого для функционирования вытяжной и принудительной вентиляции;
• уменьшение содержания в воздухе пыли и пыльцы растений;
• защита корпуса зданий от повреждений, вызываемых повышенной влажностью.

Главными источниками повышенной влажности в помещении являются: приготовление пищи, уборка помещений с использованием воды, пользование ванной и душем, открытые водные пространства (аквариумы, фонтаны), комнатные растения и сами люди.

В квартире общей площадью 100 м2, где проживают три человека, в воздух за сутки передается в среднем около 12 литров воды. При этом не учитывается еще и количество воды, образующейся в результате естественного испарения.

Удаление влаги возможно только в том случае, когда в помещение поступает достаточное количество свежего воздуха, обладающего достаточной гигроскопичностью (способностью к принятию влаги).

При недостаточном удалении влаги на внутренних поверхностях помещения может образовываться конденсат. Особенно этому влиянию подвержены наружные стены, а также участки стен за мебелью или занавесками (гардинами). Следствие - влажные стены и углы помещения. Повреждения становятся видимыми чаще всего в виде образующейся плесени.

Современная ситуация

В 90% всех квартир ФРГ необходимый воздухообмен происходит через окна и неплотности в корпусе здания (так называемая "свободная вентиляция"). В остальных случаях используется принудительная вентиляция (как приточная, так и вытяжная).

Отдельные требования к характеристикам ограждающих конструкций часто противоречат друг другу. Часть предъявляемых к окну требований говорит о его герметичности, другие, наоборот предполагают применение неплотных окон с продуваемыми стыками.

Причины (аргументы) в пользу герметичного окна, не пропускающего наружный воздух:

• отделение климата в помещении от внешней среды, прежде всего, в качестве защиты от сквозняков и атмосферных осадков;
• ограничение вентиляционных теплопотерь;
• обеспечение шумозащиты;
• обеспечение противовзломной надежности.

Аргументы в пользу неплотного окна:

• отвод влаги из помещения;
• обеспечение необходимого воздухообмена для комфортного климата внутри помещения и удаления вредных веществ;
• обеспечение притока кислорода для людей или источников открытого огня.

Настоящая схема показывает, что указанные задачи - при актуальном техническом состоянии - не могут быть решены в современных условиях при соблюдении технических предписаний и норм средствами одного лишь окна.

Факторы, важные для вентиляции

Содержание кислорода в воздухе

Помещения, в которых находятся люди, практически не нуждаются в дополнительной поставке кислорода (дополнительном кислородном обеспечении). Содержащегося в воздухе кислорода достаточно даже тогда, когда по другим параметрам (показателям) замена воздуха становится необходимой.

Углекислый газ

Содержание в воздухе углекислого газа является существенным показателем, характеризующим качество воздуха. Разработанный Петтенкоффером масштаб содержания углекислоты в воздухе, так называемый "индекс Петтенкоффера", дает представление о предельных нормах содержания СО2.

Выдыхаемый человеком воздух содержит около 4% углекислого газа, что приводит к возрастанию уровня СО2 в помещении, где находятся люди. С точки зрения здоровья, это не представляет опасности, даже когда уровень концентрации СО2 превышает пороговые значения, определенные для нормального воздуха, на 0,1-0,15%.

Монооксид углерода (угарный газ)

Невидимый и не имеющий запаха угарный газ образуется только в помещениях с открытым огнем, как-то: печами, каминами, газовыми горелками.

Насыщение воздуха помещения угарным газом может произойти только в том случае, если образующиеся при горении газы устремляются внутрь комнаты, а также когда при этом извне не поступает достаточного количества кислорода, необходимого для горения. Поэтому для таких помещений необходимо тщательное планирование системы воздухоподачи.

Запахи и летучие вещества (сигаретный дым, "кухонные запахи", испарения) хорошо воспринимаются человеческим обонянием. Именно они в первую очередь вызывают желание проветрить помещение.

Солнечное излучение

Под воздействием солнечных лучей помещение может сильно нагреваться. В зависимости от величины и расположения окна для отвода тепла может требоваться особо интенсивная вентиляция.

Вентиляция помещений, с точки зрения экономии тепловой энергии, является особо щепетильной темой. С одной стороны, мнения о том, насколько вентиляция влияет на отопительный процесс всего дома, сильно расходятся; с другой стороны, попытки ограничить теплопотери за счет сокращения (уменьшения) вентиляции также не беспредельны, поскольку уровень и качество воздухообмена не могут быть ниже необходимого гигиенического и строительно-физического минимума.

Факторы, влияющие на динамику теплопотерь, разнообразны - начиная от теплозащиты стен и до качества отопительных систем и приборов, плотности стыков панелей здания и оконных стыков, формы здания, а также индивидуальных особенностей потребительского поведения.

Старые постройки

В старых зданиях, не подвергавшихся санированию (время постройки - начало 70-х годов), 65-80% тепла теряется трансмиссионным путем (теплопроводность) через воздухонепроницаемые элементы здания - стены, крышу, остекление и т.д. Лишь 20-30% всех теплопотерь приходится на вентиляцию.

В домах, построенных в соответствии с нормами WSVO'95, хотя и имеются герметичные окна, уровень приходящихся на вентиляцию теплопотерь повышается в них до 45%. В чем причина?
a). Смена половины объема воздуха в помещении происходит через окно в откинутом положении за 30-60 минут. При этом теряется от 40 до 65% тепловой энергии отопления.
b). В энергосберегающих домах и домах построенных в соответствии с WschVO'95, использованы все имеющиеся мероприятия по уплотнению и теплоизоляции зданий. Эти дома так хорошо изолированы, что доля теплопотерь через стены составляет в них лишь 30-40% от общего количества. На потери через вентиляцию приходится, таким образом, около 2/3 всего тепла.

Влажность воздуха

Содержащийся в воздухе водяной пар влияет как на само здание, так и на находящихся в нем людей.

Слишком сухой, равно как и слишком влажный воздух воспринимается человеком как некомфортный (неприятный).

Проблема влажности в жилых помещениях

Относительная влажность воздуха имеет большое значение для самого здания, в особенности для его открытых частей. При соприкосновении теплого воздуха, имеющего высокую относительную влажность, с холодными элементами здания может образовываться конденсат.

Способность воздуха к восприятию (впитыванию) водяного пара зависит от температуры воздуха.

Так, воздух, имеющий температуру 20 °С может вобрать 17,5 гр водяного пара на один кубометр. Тогда наступает точка насыщения и относительная влажность воздуха составляет 100%.

При температуре О °С тот же объем воздуха может принять лишь 5 граммов водяного пара.

При охлаждении теплого воздуха (20 °С) до О °С из каждого кубометра воздуха выделяется 12,5 граммов влаги. Это значит, что при понижении температуры воздух более не в состоянии удерживать то количество влаги, которое он содержал теплым.

Избыточное количество влаги выпадает в виде конденсата.

Диаграмма точки росы дает необходимую физическую информацию. При повышающейся влажности воздуха и постоянной (константной) температуре воздуха точка росы смещается в область более высоких температур.

С точки зрения строительной физики, предотвращение образования конденсата абсолютно необходимо для предотвращения роста плесневых грибков.

Проблема загрязнения плесневым грибком

В качестве критерия оценки условий, максимально способствующих появлению плесени, используется следующее положение. Риск появления плесени максимален, когда на протяжении минимум пяти дней не менее 12 часов каждый день относительная влажность воздуха, соприкасающегося с поверхностью строительных элементов, превышает 80%.

Помимо традиционного проветривания предлагаются следующие пути снижения риска образования плесени;
1 путь - независимое от потребителя обеспечение минимального воздухообмена путем использования (применения) механических устройств;
2 путь- интегрированные (встроенные) в окно возду-ховодные (вентиляционные) каналы, работающие в зависимости от ветра и температуры воздуха.

Было бы иллюзией считать, что в будущем все строения будут оснащены устройствами такого рода, соответствующими EnEV 2000. Скорее всего, по-прежнему будет доминировать обычная оконная вентиляция по таким причинам, как: стоимость, требуемое для установки место, шум, поведение потребителя.

Как при помощи оконной вентиляции можно обеспечить необходимый объем минимального воздухообмена в современном строительстве?

Последние исследования дали новые результаты по эмиссии влаги, зависимости влажности воздуха от типа строения, позволили по-новому взглянуть на проблему образования плесени.

Наиболее значимые факторы, влияющие на рост плесневых образований

Влажность Для образования спор и роста плесневые грибки нуждаются, прежде всего, во влаге.

Большинству видов домашней (бытовой) плесени необходима относительная влажность начиная от 80-85%. Оптимальная влажность для грибков - 90-98%.

Уровень кислотности

Плесневые грибки предпочитают слабокислую среду со значениями рН от 4,5 до 6,5.

Некоторые виды растут при значениях рН 2 или рН 8.

Температура

Минимальная температура роста - О °С, оптимальная - между 30 и 45 °С.

Питание Требования к пище плесневых грибков минимальны. Им вполне достаточно самой обыкновенной домашней пыли.

Кислород

Для жизнедеятельности плесневым грибкам необходимо небольшое количество кислорода (меньше, чем человеку).

Свет

Свет для роста домашней (бытовой) плесени не нужен.

Наиболее подвержены нападению неприятных грибков детские и спальные комнаты. На третьем месте -ванные комнаты и душевые. Плесень более агрессивна в старых домах (даже санированных), чем в новостройках. Исследования показали, что риск появления неприятной сине-зеленой поросли существенно снижается, если оставлять помещение на ночь с открытым окном. Важно не столько интенсивное, сколько регулярное и постоянное проветривание помещения.


1.2. Некоторые виды плесневых грибков, с которыми строителям приходится бороться особенно часто


Помимо эстетических проблем плесневые образования могут иметь более серьезные последствия, чем кажется на первый взгляд.

В деревянных домах плесень вызывает необратимые процессы: стены могут просто сгнить.

В кирпичных или панельных домах ее появление неминуемо сопровождается изменением микроклимата, размягчением и деформацией некоторых отделочных материалов.

Новые материалы в домостроении, особенно появление новых герметичных оконных систем, делает проблему вентиляции жилых помещений очень актуальной. Мы вновь вернемся к ней уже в следующем номере.