ГлавнаяИспользование современных конструкций оконных заполнений и светопрозрачных фасадов вступает в противоречие с обеспечением воздухообмена в помещениях. Следствием этого является повышение относительной влажности и температуры воздуха, увлажнение оконных проемов и наружных стен и т.д.
Анализ возникновения нарушений микроклимата помещений и дефектов ограждающих конструкций выполнен на конкретных примерах. Выбраны объекты, для которых характерны обсуждаемые недостатки.
Первый объект - жилой 19-ти этажный одноподъездный панельный дом серии 111-90. Дом с «теплым» чердаком.
В качестве оконных заполнений к установке приняты конструкции окон из алюминиевого профиля фирмы «Айтрабел».
Система вентиляции квартир - естественная. Приток естественный неорганизованный. Вытяжка естественная организованная с удалением воздуха на теплый чердак и из него в окружающую среду. На кухнях установлены электроплиты.
С начала эксплуатации дома в заселенных квартирах на стенах и оконных заполнениях были обнаружены увлажненные участки, на которых поселились колонии грибка. В связи с этим проведены инструментальные обследования квартир дома с наиболее сильными нарушениями санитарно-гигиенических условий проживания.
Анализ причин нарушения микроклимата и появления дефектов оконных заполнений выполнен на примере одной квартиры, расположенной на 19 этаже (рис. 5.28).
Измерения относительной влажности воздуха, проведенные после начала эксплуатации квартиры, по данным измерений центра гигиены и эпидемиологии, в жилых помещениях составляла ф = 83 - 87%.
Осмотр квартиры выявил следующие дефекты:
- увлажнение стены, отделяющей комнату 3 и прихожую, от незадымляемой лестничной клетки;
- увлажнение наружных стен квартиры;
- конденсацию водяного пара на откосах оконных проемов;
- неудовлетворительное состояние системы вентиляции;
- повышенную влажность воздуха в жилых помещениях.
Натурные теплотехнические исследования микроклимата помещений квартиры проведены в зимний период.
Визуальное обследование квартиры выявило на откосах оконных и дверных проемов наружных стен многочисленные дефекты. На рис. 5.29 представлено оконное заполнение в комнате 3. На снимке видны участки откоса, пораженного плесенью. Больше поражены вертикальные участки проемов вдоль плоскости примыкания оконного блока.
Результаты инструментальных измерений температур и относительной влажности воздуха в помещениях квартиры даны в табл. 5.4.
Температура воздуха в помещениях находилась в пределах оптимального и допустимого значений температур по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». Исключение составляла комната 1, которая на момент обследования не являлась жилой.
Относительная влажность в обледуемых помещениях превышает допустимые величины по требованию ГОСТ 30494-96, ср= 40 - 60% и оптимальные значения для жилых помещений ф = 30 - 45%.
Определение воздухообмена квартиры.
Вентиляция квартиры, как и всего дома, организована по схеме с «теплым» чердаком. Особенностью организации вентиляции в обследуемой квартире является наличие двух вентиляционных вытяжных стояков, размещенных в простенке между санитарным узлом и кухней (рисунок 5.28). Вытяжные системы смонтированы из вентблоков двух разных конструкций. Основной вентблок - ВБ1 с наклонными каналами-спутниками для зданий серии 111-90 и дополнительный вентблок ВБ1-28.
Вентблок ВБ I-28 служит для создания вытяжных систем кухонь с 10 по 19 этажи. При этом удаление воздуха осуществляется с использованием вытяжного вентилятора, установленного на входном отверстии каналов. Вентблок ВБ1 зданий серии 111-90 используется для вытяжных систем санитарных узлов квартир с 10 по 19 этажи. Он имеет один сборный канал и два канала с входными отверстиями как со стороны санузла, так и из кухни. Входное отверстие вытяжных каналов из блоков ВБ1 со стороны кухни на этажах с 10 по 19 должно быть закрыто (рис. 5.30). В обследуемой квартире на кухне оба приемных отверстия в вентблоках были открыты.
Установленные в оконных проемах стеклоалюминиевые блоки фирмы «Айтрабел», позволяет эксплуатировать их в трех режимах:
- створки окон полностью закрыты;
- створки окон находятся в режиме инфильтрации;
- створки окон находятся в режиме проветривания.
Определение объема удаляемого воздуха через приемные отверстия вытяжных систем дало следующие результаты:
- при закрытых створках окна — удаление воздуха из квартиры отсутствует;- при положении створок окон в режиме инфильтрации поток воздуха на кухне через входное отверстие блока ВБ1 для зданий серии 111-90 равен G = 21,6 м3/ч, при необходимом расходе Gп = 60 м3/ч; поток воздуха во входном отверстии в ванной комнате пульсирующий от 0 до 20 м3/ч; в туалете удаление воздуха отсутствует;
- в режиме проветривания потоки удаляемого воздуха из кухни и ванной комнаты в пределах нормы;
- при включении вентилятора поток воздуха удаляемого из кухни транзитом через «теплый» чердак возвращается на кухню через приемное отверстие канала вентиляционного блока ВБ1 серии 111-90.
Анализ состояния системы вентиляции квартиры показывает:
- установка оконных блоков фирмы «Айтрабел» нарушила принятые для жилых помещений принципы организации вентиляции: приток воздуха в квартиры естественный неорганизованный, вытяжка естественная организованная, вследствие высокого сопротивления воздухопроницанию оконных заполнений;
- отсутствие притока воздуха, а также наличие открытого отверстия в блоке ВБ1 серии 111-90 способствует организации притока воздуха через «теплый» чердак на кухню при включении вытяжного вентилятора, т.е. «опрокидыванию потока воздуха»;
- объемы воздуха, удаляемые из квартиры при эксплуатации окон в режим инфильтрации, не соответствует нормативным требованиям.
Оконные заполнения. Установленные окна с алюминиевыми переплетами, изготовленные фирмой «Айтрабел», по данным испытаний, проведенных в БелНИИС, имеют сопротивление теплопередаче RТпр = 0,65 м2*°С/Вт Эта величина получена путем осреднения пропорционально площадям: сопротивление теплопередаче светопропускающей части RTса = 0,96 м2*°С/Вт и непрозрачной части оконного заполнения RТн = 0,44 м2*°С/Вт. При этом сопротивление теплопередаче частей алюминиевой коробки окна, прилегающих к стене составляет от 0,37 м2-°С/Вт до 0,51 м2-°С/Вт в разных зонах конструкции.
Для оценки состояния оконных заполнений были изучены их поверхностные температурные поля в ИК-лучах. Результаты исследований показали, что температура на участках, пораженных плесенью, на 3-4°C ниже, чем на других участках откосов.
Минимальные температуры на поверхности оконного блока зафиксированы в местах примыкания стеклопакета и равны 8,8°С и 12,9°С, а на откосах проемов равны 11,2°С и 13,3°С.
Вскрытие узла примыкания оконного блока к наружной стене выявило «затекание» бетона в противопожарные отсечки.
Наружные стены. Наружные стены дома смонтированы из трехслойных стеновых панелей на гибких связях толщиной 300 мм. Теплоизоляционный слой из пенопласта плотностью р = 15 кг/м3 и толщиной слоя S = 160 мм.
Расчетное приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен здания равно RТпр = 2,5 м2*°С/Вт, экспериментально определенное сопротивление теплопередаче получено на различных участках стен в пределах RТ = 2,1...2,4 м2*°С/Вт.
Для восстановления микроклимата помещений квартиры были выполнены следующие мероприятия.
На откосах оконных проемов в местах, где образовались участки покрытые плесенью:
- удален бетон до слоя пенополистирольной теплоизоляции;
- восстановлена по всему периметру оконного проема противопожарная отсечка с использованием для этого полистиролбетона с р = 260 кг/м3;
- слой теплоизоляции из полистиролбетона заведен на 5-10 мм на коробку оконного блока.
Для восстановления системы вентиляции:
- закрыто приточное отверстие в блоке ВБ1 серии 111-90;
- прочищены вытяжные вентиляционные каналы ванной комнаты и туалета;
- проверена эффективность работы вытяжных каналов кухни и санитарного узла при эксплуатации окон в режиме инфильтрации;
- обеспечен организованный приток наружного воздуха путем установки приточных клапанов. В наружных стенах установлен са-морегулируемый клапан VTK 100.
После устранения выявленных дефектов в квартире восстановились требуемые условия микроклимата.
Второй объект.
Общественное четырехэтажное здание с подвалом. Центральной частью его является атриум со светопрозрачными ограждающими конструкциями (рис. 5.31), ориентированными на юго-восток.
Покрытие атриума - пространственная конструкция, уложенная на верхнем поясе структурной плиты, по которому смонтирована система алюминиевых несущих конструкций с ячейкой 1,154х1,029 м. На несущую конструкцию уложены однокамерные стеклопакеты толщиной S = 28 мм со стеклами «Planibel». Наружное стекло - тонированное в массе, цвет - «бронза».
Вертикальные конструкции главного и частично боковых фасадов также выполнены с использованием стеклопакетов с наружным стеклом цвета «бронза», тонированным в массе. Схема светопрозрачных конструкций атриума показана на рис. 5.1.
Организация вентиляции здания осуществляется с использованием 5 приточных и 24 вытяжных установок с механическим и естественным побуждением движения воздуха.
В летний и переходный периоды года в здании нарушался воз-душно-тепловой режим. Так в летние месяцы температура воздуха в атриуме повышалась до tв = 35°С.
Оценка микроклимата здания, выполненная в переходный период года при температуре наружного воздуха tн = 10...15°C и периодическим поступлением солнечной радиации через светопрозрачные ограждения, определила следующие параметры климата атриума tв = 25...26,1°С, (рв = 50...55°С, tR = 26,6°С, V= 0,2 м/с. При этом на внутренней поверхности стеклопакетов температура была равна tп = 26,9...27,9°С. На прозрачных вертикальных конструкциях - tп = 25,7...26,9°C на левом боковом, tп = 26,8...27,6°С на правом боковом фасадах (рис. 5.32).
Следует также отметить, что система приточной вентиляции обеспечивала реальную подачу воздуха в атриум в пределах 78% от проектного значения. Измерением температуры воздуха при прохождении его через воздухозаборные шахты и воздуховоды, установлено, что температура наружного воздуха за счет подсосов, в том числе и из воздуховода рециркуляции, увеличивается на 5...10°C.
Полученные при обследовании результаты указывают на то, что нарушение микроклимата в объеме атриума связано как с неудовлетворительными теплозащитными характеристиками ограждающих конструкций, так и с проблемами в организации вентиляции.
Расчет солнечного фактора по формуле 5.3 показал, что для стеклопакетов, установленных на фасадах и покрытии атриума, он равен SF = 37%. Сравнение по солнечному фактору данного стеклопакета со стеклопакетами, в конструкции которых использованы солнцезащитные и энергосберегающие стекла, характеристики которых представлены в таблице 5.3, указывает на низкую защиту атриума от проникновения солнечной энергии в летний период года.
Оценка влияния солнечного облучения ограждений на микроклимат атриума выполнена для летнего периода года с учетом переноса теплоты через светопрозрачные конструкции лучистым и конвективным потоками.
Мощность теплового потока, поступающего в помещение через заполнение световых проемов, определена по формуле:
где qпт - мощность теплового потока за счет теплопередачи, Вт/м2;
qпт - мощность теплового потока за счет солнечной радиации, Вт/м2;
Для горизонтального и близко к горизонтальному заполнению расчет qпр выполнен по приближенной методике с использованием солнечного фактора
где qп - мощность теплового потока солнечной радиации, поступающей на поверхность остекления, Вт/м2;
SF - солнечный фактор;
т2 - коэффициент, учитывающий затенение светового проема переплетами (т2 = 0,8).
Результаты оценки влияния поступления солнечной энергии в объем атриума в зависимости от характеристик стеклопакетов даны в табл. 5.5 при температуре наружного воздуха +25,8°С.
Анализ полученных данных показывает, что при выборе варианта стеклопакета, следует ориентироваться на характеристику солнечного фактора SF в пределах 0,14/0,24. При этом следует отметить, что при отсутствии кондиционирования, обязательного для атриума, прогнозируемая температура воздуха может в нем повышаться до tв = 40 °C и выше.
Организация вентиляции атриума осуществлена в использованием приточных и вытяжных механических установок.
Для подачи воздуха в атриум предусмотрена приточная система, осуществляющая его распределение:
- на отм. 3.300 через девять вентиляционных решеток типа AT-AG 425x125;
- на отм. 6.600 через две вентиляционные решетки типа AT-AG 425x125;
- на отм. 9.050 через две вентиляционные решетки типа AH-AG 1999x225;
- на отм. 9.900 через две вентиляционные решетки типа АН-15AG 425x225 и через две вентиляционные решетки типа AT-AG 425x125.
Воздухообмен в атриуме был определен на основании нормативных документов, действовавших на момент проектирования объекта.
Экспериментально измеренные объемы воздуха подаваемые в атриум в сравнении с проектными величинами сведены в табл. 5.6.
В приточной системе атриума предусмотрена рециркуляция воздуха в холодный период года в объеме 6200 м3/ч. Для забора воздуха на рециркуляцию в помещении предусмотрена вентиляционная решетка AR-AG 4479x225 на отм. 6.300.
Воздушная заслонка на рециркуляционном воздуховоде приточной системы должна быть открыта в холодный период года и закрыта в теплый период года.
Удаление воздуха из атриума осуществляется вытяжными системами через две вытяжные решетки, расположенные на отм. 12.650.
Одна из вытяжных систем оборудована крышным вентилятором TOD 400-4 производительностью 3300 м3/ч. Вторая вытяжная система оборудована крышным вентилятором TFD 560-6 производительностью 6800 м3/ч.
Анализ результатов обследования позволяет сделать вывод, что в целом в атриуме обеспечивается равномерное распределение воздуха. При этом по проекту расход приточного воздуха составляет 9215 м3/ч, по данным обследования - 7243 м3/ч. Расход приточного воздуха, подаваемого на площадки на отм. 3.300 и 9.900 меньше проектного.
На основании обобщения экспериментальных и аналитических исследований светопрозрачных конструкций и приточно-вытяжной системы вентиляции были разработаны рекомендации по нормализации микроклимата, которые сводились к следующему.
1. Светопрозрачные конструкции атриума следует выполнить из стеклопакетов с внешним солнцезащитным стеклом. Солнечный фактор стеклопакетов следует принимать в пределах SF = 10... 14%.
2. Сохранить приточную систему для подачи воздуха в помещение атриума при температуре наружного воздуха до 18...20°С, обеспечив расчетные его объемы.
3. Для обслуживания помещения атриума при более высоких температурах наружного воздуха дополнительно предусмотреть устройство сплит-систем с установкой внутренних блоков по обе стороны площадки на отм. 3.300.
Выполнение указанных рекомендаций позволят обеспечить в объеме атриума требуемые параметры микроклимата.
Приведенные примеры показывают сложность обеспечения микроклимата в помещениях с современными оконными заполнениями в случаях, когда одновременно с проектированием ограждений не учитываются требования по обеспечению воздухообменов в зданиях.