Основным источником загрязнения воздуха в жилом помещении является человек. Жильцы дышат, потеют, готовят пищу, стирают и курят. Кроме того, свою лепту в состав воздуха вносят всевозможные запахи отделочных строительных материалов, мебели и бытовой техники. Бороться с всеми этими загрязнениями можно, обеспечив необходимый воздухообмен, т.е. с помощью качественной вентиляции.

Автор: Б. БУТЦЕВ, к.ф.-м.н., ведущий специалист по технике и технологии представительства «Аэрэко»

Современные требования по вытяжке гласят о необходимости удалять в час из кухни, туалета и ванной комнаты 60–90, 25 и 25 м3 воздуха, соответственно. Последние рекомендации по вентилированию квартир в многоэтажном жилом доме ориентируют на кратность воздухообмена 0,35 (но не менее 30 м3 /ч на человека). Подавляющее большинство жилых домов во всем мире проектируется строго определенным образом: воздух должен проникнуть через окно, перемешаться с внутренним более грязным воздухом жилых помещений (спальни и гостиные), попасть в коридор и через вытяжные решетки на кухне, в ванной комнате и туалете устремиться наружу.

Сегодня широко используется классическая приточно-вытяжная механическая вентиляция. Приток воздуха происходит принудительно под действием механических вентиляторов. Большие перепады давления позволяют использовать различные фильтры.

Подача воздуха в жилое помещение может осуществляться через приточную камеру, где воздух подогревается и отфильтровывается. Такие системы зачастую оснащаются дополнительными функциями — увлажнением, осушением, обеззараживанием приточного воздуха. К сожалению, они имеют существенный недостаток — высокую стоимость. Цена установки и обслуживания — это то препятствие, которое стоит на пути массового применения механической вентиляции в жилищном строительстве (даже при возведении т.н. «элитного» жилья). Более дешевым способом борьбы с духотой является естественная вентиляция. Именно по этому пути пошли страны Западной Европы. Например, в финансово благополучной Германии 90–95% людей живут в домах с естественной вентиляцией.

Естественная вентиляция по-старому Всегда считалось, что в деревянном окне старой конструкции достаточно щелей в притворах. Устаревшие ГОСТы и СНиПы не заостряли на вентиляции особого внимания, оговаривая лишь параметры вытяжки. Предполагалось, что щелей достаточно и воздух легко проникает внутрь помещения. Но эта пропускная способность окон старых конструкций стала их главным недостатком: приток воздуха приходилось ограничивать, заклеивая щели бумагой на зиму. Сквозняк оказался настоящим бичом окон, справиться с которым смогли современные конструкции из ПВХ, дерева и алюминия. Такие окна обладают высокой герметичностью и в закрытом положении пропускают мало воздуха. Но это достижение обернулось новыми проблемами.

О вреде герметичности

Очевидно, что при отсутствии притока внешнего воздуха невозможно удаление грязного воздуха. Вытяжка не работает без притока, приток не возникнет без вытяжки. В результате в квартире с закрытыми окнами накапливается водяной пар (семья из трех-четырех человек выделяет в сутки 10–15 л воды), появляется духота, растет концентрация углекислого газа и радиоактивного газа радона. Повышенная влажность воздуха в холодное время года приводит к появлению конденсата на стеклопакетах, что способствует заплесневению откосов и стен. Если в старых ветхих домах причинами повышенной влажности воздуха и отсыревания стен являются протечки водопровода и дефекты кровли, то в современных зданиях с герметичными окнами — нарушенный воздухообмен. Проблему возникновения плесени, связанную с герметичностью окон, следует рассмотреть особо.

Роса на стенах

Конденсат появляется на самых холодных поверхностях, при контакте с которыми и охлаждении внутренний воздух достигает 100% относительной влажности (т.н. «точка росы»). Таким образом, конденсат показывает самые холодные места ограждающей конструкции. Как правило, это элементы оконного проема, который крайне неоднороден по теплофизическим характеристикам.

В средней полосе России обычно используются стеклопакеты с сопротивлением теплопередаче 0,5–0,6 (м2 • °C)/Вт. Но периметральная зона стеклопакетов с наиболее распространенной алюминиевой дистанционной рамкой имеет сопротивление теплопередаче всего лишь около 0,2 (м2 • °C)/Вт из-за «мостика холода» по алюминию. Именно поэтому запотевание стеклопакетов начинается с нижних углов, продолжается по краям и может захватить всю площадь. В домах с однородными кирпичными стенами второй зоной риска являются места, где штукатурный откос примыкает к оконной коробке. Здесь причина кроется в стоке тепла по кирпичу в обход узкой коробки, что приводит к местному сопротивлению теплопередаче на уровне 0,2 (м2 • °C)/Вт.

Существует мнение, что появление плесени на откосах зависит от намокания монтажной пены в стыке «окно–стена» при отсутствии ее защиты паронепроницаемыми материалами изнутри, и паропроницаемыми, но гидроизоляционными, снаружи. Но эта точка зрения ошибочна. Недавно были получены данные по накоплению влаги в ничем не защищенном запененном стыке в течение достаточно длительного времени. Оказалось, что максимальное увлажнение составляет 10%. Это приводит к двукратному снижению теплозащитных свойств полиуретановой пены — коэффициент теплопроводности увеличивается с 0,05 до 0,1 Вт/(м2 • °C). Если учесть, что коэффициент сухой сосны 0,15–0,3, ясно, что даже намокшая пена не является «мостиком холода» и причиной появления плесени на откосе. Для увеличения температуры поверхности оконного проема и снижения риска появления конденсата (т.е. и плесени) необходимо использовать более теплые дистанционные рамки в стеклопакетах, оконные профили с большим заглублением стеклопакетов и утепление откосов в домах с однородными стенами. Также для предупреждения появления плесени необходимо разгерметизировать окна.

Естественная вентиляция по-новому

В условиях массового применения окон с высокой герметичностью возникла проблема проветривания помещений. Варианты предлагаются разные. К примеру, рекомендуется открывать створки на несколько минут каждый час или держать постоянно створку в режиме «щелевого проветривания». По сути оба способа — это фактическое возвращение в прошлое, к щелям в окне. Недостатки такого проветривания очевидны: резкое падение звукоизолирующих характеристик окна (примерно с 30–32 до 17–18 дБ) и возникновение сквозняков. Более того, появляется качественно новая проблема — снижение безопасности жилища. Люди боятся оставлять приоткрытые створки окон, покидая квартиру (особенно на нижних этажах) или коттедж, что неминуемо ведет к скапливанию в помещении грязного воздуха.

Для решения проблем духоты и конденсата необходимо обеспечить проникновение внешнего воздуха через окно. Свои решения предлагают производители системных профилей. Многие из них разработали различные системы микропроветривания и самовентилирования (например, «Ригель-Эйр», «Ренсон», «Зигения», «Тайтон», «Дюко»). Это недорогие устройства внутри профиля, использующие для протока воздуха перфорированные уплотнители, внутренние камеры профиля, различные фрезерованные отверстия. Увы, но такие конструкции проблему вентиляции не решают. Все они имеют очень маленькую пропускную способность: на уровне нескольких кубических метров в час при перепаде давлений 10 Па. В то же время для нормального самочувствия человеку требуется в час около 30–40 м3 воздуха.

Приточные шумозащитные устройства (ПШУ)

Одно из решений проблемы естественного вентилирования помещений с герметичными окнами — применение приточных шумозащитных устройств (клапанов) — ПШУ, производимые десятками зарубежных и отечественных фирм. По месту установки во внешнем ограждении ПШУ делятся на стеновые и оконные. Существуют ПШУ для монтажа в стене под подоконником (перемешивание входящего холодного воздуха с теплым воздухом от радиатора). Оконный клапан размещают:

• в запененный стык «коробка–стена» (ставится только в момент монтажа окна);
• в оконный профиль (рамный, створочный, импостной);
• между торцом стеклопакета и оконным профилем (с потерей части светового проема и необходимостью замены стеклопакета при монтаже на уже стоящее окно).

От места размещения клапанов зависит их конструкция. ПШУ, встраиваемое в разрыв стеклопакет-профиль, — это коробка, которая имеет снаружи отверстия для забора воздуха (прикрытые жалюзи против попадания дождевой влаги). Внутри ПШУ есть заслонка с ручным управлением для регулирования проходного сечения. Со стороны помещения в устройстве есть перфорированная панель или щель для входа воздуха внутрь. ПШУ, встраиваемое в оконный профиль, состоит из двух отдельных частей — самого ПШУ, расположенного внутри помещения, и защитного козырька, прикрывающего щель снаружи от попадания дождевой влаги.

Стеновые ПШУ состоят из трех частей — внешней решетки, расположенной на фасаде здания, трубы со звукоизоляцией и теплоизоляцией (находится в толще стены) и ПШУ с органами управления (прикрепляется на стене внутри помещения).

По типу управления ПШУ различают: без управления; с ручным управлением; с элементами автоматики (управление по уровню относительной влажности внутреннего воздуха, по температуре внешнего воздуха, стабилизация притока при порывах ветра и перепадах давления).

Приточные шумозащитные устройства имеют разные акустические характеристики (способность снижать уличные шумы). Например, шумоизоляция стеновых устройств достигает 50–52 дБ. Производительность ПШУ колеблется в диапазоне 5–150 м3/ч.

Достоинства ПШУ:

1. Обеспечивают необходимый приток воздуха без увеличения уровня шума.
2. Исключают появление сквозняков. ПШУ устанавливают в верхней части окна и направляют струю холодного воздуха под потолок вне зоны нахождения людей. При такой установке ПШУ человек даже не почувствует, как струя холодного воздуха под самым потолком перемешается с внутренним воздухом, прогреется и затормозится.
3. Не снижают уровень безопасности жилища. ПШУ работают при закрытом окне.
4. Имеют большую пропускную способность: 30 м3/ч и более.
5. Исключают появление плесени. ПШУ снижают влажность, благодаря чему резко падает вероятность конденсата воды на наиболее холодных элементах внешнего ограждения — краях стеклопакетов и откосах.

Недостаток ПШУ в том, что в устройствах отсутствуют: подогрев внешнего воздуха; точные критерии степени открывания ПШУ с ручным управлением; фильтрация и обеззараживание воздуха.

Проблема энергосбережения

Снижение эксплуатационных расходов (в т.ч. на обогрев помещений) — одна из важнейших задач строителей и эксплуатационников. Но в современных зданиях с теплыми стенами (сопротивление теплопередаче составляет 3–3,5 (м2 • °C)/ Вт) и герметичными окнами со стеклопакетами (0,5–0,6 (м2 • °C)/Вт) доля тепла, идущего на подогрев вентиляционного воздуха в нормативном количестве, доходит до 60%. Здесь сосредоточены основные ресурсы дальнейшего энергосбережения. В классической дорогостоящей механической приточно-вытяжной вентиляции существуют эффективные технологии рекуперации, позволяющие снизить тепловые потери через вентиляцию.

Если же здание оборудовано системой естественной вентиляции, то энергосбережению содействуют ПШУ с различными автоматическими устройствами по ограничению притока воздуха при увеличении ветрового напора и снижении температуры внешнего воздуха. Поскольку ПШУ с автоматикой по уровню относительной влажности внутреннего воздуха реагируют, в конечном счете, на присутствие и интенсивность жизнедеятельности жильцов в помещении, то за счет снижения притока холодного воздуха в пустующие помещения они позволяют экономить 15–40% тепла, идущего на подогрев вентиляционного воздуха.

Плесень — известный бич герметичных окон. Для решения этой проблемы и для устранения духоты и конденсата надо обеспечить проникновение внешнего воздуха через окно. Установка ПШУ — один из вариантов решения проблемы вентиляции.