Опрокидывание тяги вентиляции в частном доме
Обратная тяга в вентиляции частного дома: почему вентиляция работает в обратную сторону и как это устранить
Для создания комфортных условий необходим достаточный приток свежего воздуха. При неправильном функционировании системы воздухообмена может возникнуть обратная тяга в вентиляции частного дома, что плохо влияет на его микроклимат.
В этом случае необходимо разобраться и устранить причины изменения направления потока.
Обратная тяга возникает при наличии просчетов в проектировании вентиляционной системы или недостаточно квалифицированном ее исполнении. Но так как воздух обладает хорошо изученными физическими свойствами, то легко можно выявить причины происхождения проблемы и найти способы для ее устранения.
При моделировании воздухообмена для небольших объемов, которые характерны для частных домов, можно пренебречь такими параметрами воздушной среды как степень сжатия и неравномерная плотность. В этом случае основной физический закон приточно-вытяжной вентиляции можно сформулировать следующим образом: разность объема поступающего и выходящего воздуха за любой период времени равна нулю.
Вытяжную вентиляцию устанавливают в местах наибольшего скопления загрязняющих аэрозолей. Это ванная комната, кухня и служебные помещения. Некоторые вытяжки снабжают вентиляторами для принудительного увеличения объема удаляемого воздуха.
Приточную вентиляцию устанавливают в жилых комнатах для поступления свежего воздуха в места постоянного пребывания людей. Как правило, она принудительного типа с заранее заданными объемами входящего потока. Это необходимо для точного поддержания параметров микроклимата, таких как температура, влажность и кислородный режим.
Таким образом, чаще всего объемы поступления воздуха в разных местах дома фиксированы, а распределение выходящего воздуха по отверстиям переменно. Если в определенный момент времени часть вытяжной системы пропускает поток больший, чем обеспечивает приточная вентиляция, происходит компенсация недостающего объема через отверстия, предназначенные для выпуска воздуха.
Чтобы предотвратить такой сценарий необходимо при разработке системы вентиляции выполнить следующий комплекс действий:
- на каждое вытяжное отверстие установить обратный клапан для недопущения через него притока воздуха;
- организовать одно или несколько резервных приточных отверстий естественного типа для компенсации недостающего объема.
Сечение отверстий у резервных приточных устройств нужно рассчитывать таким образом, чтобы они суммарно могли компенсировать максимальный объем недостающего воздуха. Каждое из них необходимо снабдить обратным клапаном, чтобы исключить отток воздуха. Это чревато обледенением и закупоркой приточек зимой.
Свою роль в воздушный баланс дома вносит фильтрация – неконтролируемый пропуск воздуха через щели и неплотности. Если это явление интенсивное, то невозможно провести точные расчеты параметров вентиляционной системы.
Кроме того, инфильтрация (фильтрация направленная внутрь) позволяет проникать воздуху в помещение без обработки его пылевыми фильтрами и без нагрева до нужной температуры зимой. Поэтому это явление нужно полностью ликвидировать или сделать его влияние на общий воздухооборот незначительным.
Открытые окна, балконы и мансардные двери создают дополнительный воздухообмен. Заранее надежно просчитать его невозможно, так как скорость и даже вектор потока зависит от множества факторов, прежде всего внешней и внутренней температуры, а также направления и интенсивности ветра. Единственным решением при обнаружении возникновения обратной тяги в воздуховодах может быть установка обратных клапанов.
В холодное время дополнительным вытяжным устройством переменной мощности служит дымоход. По нему горячий воздух с продуктами горения выходит наружу, внося существенный вклад в суммарное значение объема вытяжного потока.
Объем выходящего через дымоход воздуха зависит от мощности котла. Для заводских изделий его легко рассчитать, так как в инструкции есть таблицы, в которых указаны минимальное сечение дымохода и скорость выброса продуктов горения для конкретной модели. Если печь или котел изготовлены самостоятельно, то приблизительное значение объема удаляемого воздуха нужно взять из технической документации аналогичного по параметрам устройства.
Если рассматривать дымоход как вытяжной канал, то его спецификой является невозможность установки на нем обратного клапана. Альтернативой может стать интегрированный дымосос, но только в том случае, если его монтаж технически возможен. Тогда отопление можно включать в модель как вытяжку с вентилятором.
К расчету баланса воздуха при наличии дымохода необходимо подойти ответственно. Даже однократный реверс потока способен полностью испортить интерьер помещения. Кроме того, при большом пламени существует риск возникновения пожара, а также возможность отравления людей продуктами горения.
Уменьшение скорости потока относительно расчетной даже в одной приточке или вытяжке ведет к дисбалансу воздухооборота в доме. Это сказывается на работе остальных устройств, в которых происходит компенсационное изменение параметров потока, в том числе может возникнуть реверс. Поэтому необходимо обследовать все места поступления и оттока воздуха и тогда получится выяснить, почему общедомовая вентиляция работает, направляя поток в обратную сторону.
Уменьшение скорости воздуха в приточной установке с вентилятором может быть вызвано следующими причинами:
- Потеря мощности двигателя, вибрация вентилятора и другие признаки износа оборудования. Необходимо провести ремонт и устранить выявленные неисправности.
- Сбой в настройке параметров системы. Нужно перенастроить систему или отремонтировать управляющий блок.
- Загрязнение фильтров. Самая распространенная причина снижения мощности приточной вентиляции. Необходима очистка или замена вкладыша.
- Загрязнение вентиляторов. В результате налипания загрязнителей изменяется геометрия лопастей. Тогда при том же количестве оборотов уменьшается напорная характеристика устройства.
- Уменьшение живого сечение канала. Оно может произойти в любом узле приточной системы, через который проходит воздух: труба, рекуператор, калорифер и т.д. Необходимо проводить их регулярную сервисную чистку.
- Частичное или полное закрытие внешней решетки. Фильтрующая решетка может быть забита насекомыми, листвой и другим мусором. Зимой возможно заметание ее снегом. Поэтому нужно периодически проверять ее пропускную способность.
При естественной приточной вентиляции частой причиной, приводящей к недостаточному притоку, а иногда и возникновению обратной тяги, является эффект разряженного воздуха с уличной стороны. Такое явление может возникнуть с подветренной стороны здания. Его можно устранить, использую специальные ограждения возле воздухозаборного отверстия.
Причины плохой работы вытяжки принудительного типа такие же, как и у приточного устройства. Но чаще всего проблема возникает не из-за загрязнения фильтров (которые не всегда устанавливают на вытяжку), а вследствие сужения живого сечения вентиляционного канала.
В отличие от свежего воздуха, удаляемый поток несет влагу, пары, мелкие капли жира, которые прилипают к стенкам вентиляционного канала. Со временем на внутренней стороне образуются наросты, создающие аэродинамическое сопротивление, что приводит к уменьшению объема выходящего воздуха. При этом само вытяжное устройство может работать исправно.
В частных домах вентиляционный канал проектируют так, чтобы можно было без особых усилий провести его визуальный осмотр. Это необходимо делать 2-3 раза в год и при обнаружении образовавшихся сужений прочищать их самостоятельно или с помощью работников организаций, предоставляющих такие услуги.
Существуют правила расположения труб вытяжной системы на крыше. Если их игнорировать, то в зависимости от погодных условий может возникнуть ветровой подпор, который приводит к замедлению скорости вентиляции или даже опрокидыванию тяги. Индикатором, указывающим именно на эту причину, являются переменные, а не постоянные проблемы с воздухооборотом.
Положение дымовых труб относительно элементов крыши регламентировано п. 6.6.12 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Оно прописано в этом документе на основании расчетов ветрового подпора, поэтому его можно применять и для труб вентиляции.
Часто возникает ситуация, когда при постройке дома все нормы по размещению вентиляционных выходов были соблюдены, но в дальнейшем произошло изменение ландшафта, приведшее к образованию зон ветрового подпора:
- модификация геометрии крыши (в том числе установка спутниковой антенны);
- постройка в непосредственной близости высокого строения;
- выросшее вблизи дерево.
В этом случае можно перенести выход вентиляционного канала в другое место, увеличить высоту трубы или постараться удалить причину, создающую зону ветрового подпора.
Также нужно проверить качество работы дефлектора. Если он имеет механические повреждения или в результате плохого крепления изменил свое положение относительно трубы, то это также может быть причиной возникновения проблем. Значительно увеличить тягу можно заменив обыкновенный дефлектор на ротационный.
В частных домах получила распространение система воздуховодов, соединяющая несколько вытяжных отверстий с одной вентиляционной шахтой. Некоторые точки могут быть снабжены устройствами принудительного забора воздуха, такими как кухонная вытяжка или канальный вентилятор.
Возникновение обратной тяги в одной из ветвей воздуховода может быть вызвано не только описанными выше проблемами с общей вытяжкой, но и перераспределением вектора потока внутри системы вентиляционных каналов.
Для предотвращения такого сценария применяют установку обратных клапанов для каждой из ветвей воздуховода. Эти устройства пропускают поток в одном направлении и закрывают сечение канала при его реверсе.
Как правило, при монтаже воздуховода специалисты устанавливают обратные клапаны. Его может не быть в случае дополнительной врезке ветвей, если монтаж был произведен позднее. В этом случае надо установить такое устройство. Сделать это можно самостоятельно без перестройки всей системы воздуховодов. Для этого необходимо:
- приобрести клапан подходящих размеров;
- разобрать систему воздуховодов в том месте, куда он будет установлен;
- отрезать часть прямоугольного канала или гибкой трубы размером с длину клапана;
- собрать систему с клапаном;
- проверить ее герметичность.
Если обратный клапан установлен, но происходит возникновение обратной тяги, то это значит, что устройство неисправно.
Причин может быть несколько:
- возникновение щели в мембране, створке или оболочке клапана;
- износ движущих частей, в результате чего не происходит закрытие створки или мембраны;
- попадание плотного мусора (например, куска бумаги или крупного жука), который мешает полному закрытию устройства.
В любом случае, необходимо разобрать часть воздуховода и снять клапан. При невозможности его ремонта следует приобрести устройство таких же размеров и собрать воздуховод заново.
Как сделать приточную вентиляцию для предотвращения обратной тяги в вытяжках:
Правильная работа вытяжной и, особенно, приточной вентиляции является залогом отсутствия обратной тяги. Для этого необходимо периодически проводить осмотр устройств и проводить для них замеры скорости потока.
Опрокидывание вентиляции очень частый и распространенный эффект в настоящее время. Давайте разберемся откуда он берется и что можно сделать, чтобы его устранить.
В последние годы нарушение работы систем естественной вентиляции, проявляющееся в изменении направления движения воздуха в вытяжных вентиляционных каналах (так называемое, опрокидывание каналов или опрокидывание вентиляции) с поступлением в отапливаемые помещения наружного холодного воздуха стало распространенным явлением. В следствие чего наблюдается понижение температуры стенок каналов, образование конденсата, изморози, наледей, вплоть до размораживания трубопроводов холодного водоснабжения.
Следует отметить, что возможны и другие нарушения работы систем вентиляции, в частности, перетекание воздуха через вытяжные каналы между отдельными помещениями, поступление воздуха из теплого чердака в помещения верхних этажей, опрокидывание вытяжных шахт и, соответственно, понижение температуры воздуха в теплом чердаке и др.
Под действием тепловых перепадов и разности давлений вытяжные каналы удаляют из квартиры воздух, создавая дефицит воздуха в помещении. Вследствие чего через неплотности ограждающих конструкций (щели в окнах, дверях и т.д.) или открытые форточки в помещения должен поступать воздух. Если створки оконных блоков открыты хотя бы в одной из комнат, то приток воздуха обеспечивается и вытяжные каналы работают на вытяжку – как и предусмотрено проектом. Но если створки оконных блоков закрыты, при этом сами оконные блоки выполнены с хорошим уплотнением притворов (например, окна и двери из ПВХ), то приток воздуха в квартиру значительно уменьшается, соответственно уменьшается расход воздуха через вытяжные каналы, и система в целом переходит в режим неустойчивого равновесия. Т.е. перепад давлений есть, каналы заполнены теплым воздухом, но движение воздуха через каналы практически отсутствует – вследствие недостаточного притока. Система «останавливается».
При таком состоянии системы достаточно небольшого перепада давлений, который может быть вызван порывами ветра на улице, открыванием входной двери, разностью температур в отдельных помещениях или разными отметками вентшахт, с тем чтобы один из каналов «опрокинулся». При этом «опрокинутый» канал заполняется холодным воздухом, его стенки охлаждаются, появляется дополнительный перепад давлений из-за разности плотностей теплого и холодного воздуха в различных каналах, после чего вентиляционная система переходит в новое устойчивое состояние с поступлением наружного воздуха в помещение через вытяжной канал. Дальнейшие попытки запустить опрокинутые каналы за счет их прогрева газовыми горелками, подключения вентиляторов, увеличения высоты оголовков, как правило, эффекта не дают, поскольку не устраняются причины опрокидывания.
Если вентиляционные каналы расположены в разных частях одного помещения, то холодный воздух перемещается от одного из каналов – к другим. Как правило, в помещении «опрокидывается» один канал, при этом другие вытяжные каналы начинают усиленно работать на вытяжку.
При открытии створки оконного блока в любом помещении система вентиляции переходит в проектный режим – с удалением воздуха через все вытяжные каналы. Но при закрытии створки, все возвращается в прежнее состояние.
Проверить какой именно канал работает на «опрокидывание» не сложно, для этого достаточно создать источник дыма (сигарета или зажженная бумага) и поднести к вентиляционному отверстию системы, которая работает или должна работать как удаление воздуха из помещения. Если дым уходит в вентиляционный канал, то все нормально, если же поток воздуха наоборот относит дым от вент. отверстия, то скорее всего канал «опрокинулся».
Для того чтобы система работала правильно в помещении воздух должен поступать в достаточном количестве для его удаления, в противном случае недостающий объем воздуха будет поступать через вент. каналы, предназначенные для удаления воздуха, т.е. происходить «опрокидывание» системы вентиляции.
Аэродинамические расчеты системы вентиляции, которые делают проектировщики на стадии проектирования, показывают, что при введении в расчет характеристик современных окон и дверей нарушение работы системы вентиляции происходит практически при любых температурах наружного воздуха. В то же время, при введении в расчет характеристик «старых» оконных и дверных блоков (без уплотнения притворов) показывают, что вытяжные каналы работают на вытяжку и при закрытых ограждающих конструкциях. Но мало кто из проектировщиков учитывает данных фактор, и попросту выполняет расчеты по СНиП (с учетом «старых» данных), либо не учитывают то, что нужен источник дополнительного притока воздуха, чтобы система функционировала правильно.
В соответствии со СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные» «…В жилых помещениях и кухне приток воздуха обеспечивается через регулируемые оконные створки, фрамуги, форточки, клапаны или другие устройства, в том числе автономные стеновые воздушные клапаны с регулируемым открыванием…». То есть формально СНиП 31-01-2003 допускает проветривание за счет периодически открывающихся форточек или створок оконных блоков, на что и ссылаются в критических ситуациях проектировщики. Но этот же СНиП оговаривает и требования к воздухообмену помещений – в нерабочем режиме кратность воздухообмена должна быть не менее n = 0,2 для жилых комнат и не менее n = 0,5 для кухни и санузлов. То есть даже при отсутствии людей система вентиляции должна обеспечивать определенный воздухообмен. Например, в типовой трехкомнатной квартире – не менее 40 м3/ч. Как обеспечить этот воздухообмен – задача проектировщиков, а задача строителей воплотить задуманное проектировщиками в реальность. При закрытых створках оконные и дверные блоки из ПВХ-профилей или клееной древесины не обеспечивают и 20% требуемого притока воздуха.
На самом деле факторов появления «опрокидывания» системы вентиляции гораздо больше и сами системы расчетов, также значительно сложны, так, например, на работу вентиляции в целом влияют такие факторы как: размеры помещений и вентиляционных коробов, ограждающие конструкции, количество точек притоков и оттоков воздуха, характеристики входных дверей, лестничная клетка, размеры сборного канала и каналов-спутников, сопротивление воздуховодов, не говоря уже о ветре или открытых створках оконных блоков на отдельных этажах, правильность и герметичность смонтированной системы, параметры и совместимость установленного оборудования и много других факторов. Однако в целом описанный выше принцип работы системы вентиляции остается. На практике отмечались случаи опрокидывания сборного канала полностью по всему стояку – от верхнего этажа до подвала десятиэтажного жилого дома.
Опрокидывание вентиляции может происходить по нескольким причинам:
— неправильно смонтирована система — малая вероятность;
— система неправильно настроена (в случае применения на объекте сложных систем и оборудования с принудительным притоком и удалением воздуха) – значительная вероятность;
— проектная ошибка или ошибка в расчетах – значительная вероятность.
Почему именно возможные? Для решения ситуации нужно учитывать множество параметров и производить множество расчетов, которые в основном смогут выполнить только специалисты, работающие в данной области и знающие принцип устройства и работы системы вентиляции. Но все же можно попробовать самому решить сложившуюся проблему, в некоторых случаях это поможет, а в некоторых нет.
На первый взгляд, очевидный и простой ответ на все эти вопросы – обеспечить организованный приток воздуха за счет установки приточных клапанов. Раз уж оконные и дверные блоки научились делать столь герметичными, то надо в комплекте с ними делать и дополнительные, регулируемые «форточки» – «автономные клапаны» для организованного притока воздуха, и, соответственно, разгерметизировать помещение. Следует отметить, что в настоящее время подобного рода приточные клапаны достаточно широко представлены на строительном рынке.
Однако, только лишь установка приточных клапанов не гарантирует устойчивую работу системы естественной вентиляции. Приточные клапаны являются необходимым, но не достаточным условием, потому что:
— при эксплуатации здания никто не может гарантировать, что в отдельных помещениях (а может быть, и во всех помещениях, например, на стадии завершения строительства или начальной стадии эксплуатации дома) клапаны могут быть закрыты и, соответственно, система вентиляции вновь может оказаться в неустойчивом состоянии;
— слишком большая разница в аэродинамическом сопротивлении приточных клапанов (даже в полностью открытом состоянии) и вытяжных каналов.
Другими словами, в современной квартире, оборудованной приточными клапанами, например, оконными клапанами или стеновыми клапанами, основные потери давления воздуха приходятся не на вытяжные каналы, как это предполагается в расчетах, а на приток воздуха в помещение. И, соответственно, для нормальной работы системы вентиляции необходима увязка вытяжных каналов, как с приточными вентиляционными устройствами, так и между собой. Под словом «увязка» подразумевается подбор характеристик приточных клапанов (количество, сопротивление для прохода воздуха, расход) и характеристик вытяжных каналов (количество, размеры, высота оголовков и др.); при необходимости – увеличение сопротивления каналов за счет установки жалюзийных решеток, вытяжных клапанов или дросселирующих вкладышей.
Эта задача особенно актуальна для помещений верхних этажей многоэтажных зданий, как правило, имеющих собственные вытяжные каналы (с очень маленьким сопротивлением), а также в случаях, если оголовки вентиляционных шахт находятся на разных отметках и на работу систем вентиляции оказывает влияние еще и разность располагаемых давлений в вытяжных каналах, имеющих разную высоту.
1. Чтобы обеспечить устойчивую работу системы естественной вентиляции и предотвратить опрокидывание вентиляции на стадии строительства и вводе в эксплуатацию необходимо:
— применять приточные устройства, обеспечивающих регулируемый приток свежего воздуха в помещения;
— на стадии проектирования систем вентиляции – тщательная увязка вытяжных каналов с приточными вентиляционными устройствами и между собой. Если обеспечить требуемое сечение вытяжных каналов не представляется возможным (например, в крупнопанельных зданиях с вентиляционными блоками заводского изготовления), следует предусматривать установку дросселирующих вкладышей с калиброванными отверстиями, указывать их количество, место установки, диаметр отверстий с раскладкой по этажам. В идеале в проектах зданий следует предусматривать установку на вентиляционных каналах специальных вытяжных клапанов, обеспечивающих возможность автоматического регулирования расхода воздуха в зависимости от режима эксплуатации помещения, в том числе с функциями обратного клапана. Сопротивление вытяжных клапанов должно меняться с учетом режима работы приточных устройств или степени открытия оконных створок;
— при сдаче объекта в эксплуатацию – пуско-наладочная регулировка вытяжных каналов и приточных устройств. Оценку работоспособности систем вентиляции следует проводить как при открытых, так и закрытых створках оконных блоков. В соответствии с требованиями СНиП 31-01-2003 система вентиляции должна обеспечивать дежурный воздухообмен и при закрытых окнах.
2. Чтобы обеспечить устойчивую работу системы естественной вентиляции и предотвратить опрокидывание вентиляции на эксплуатирующихся зданиях необходимо:
— для вывода системы в проектный режим – прикрыть (или полностью закрыть) вытяжные каналы, работающие на вытяжку; на первый взгляд, данный совет может показаться странным, поскольку для уменьшения притока холодного воздуха вроде бы надо перекрывать каналы, работающие на приток (что и пытаются делать большинство в подобных ситуациях); однако лишь перекрывая каналы, работающие на вытяжку, можно «заставить» опрокинутые каналы начать работать в проектном режиме; для ускорения этого процесса можно приоткрыть одну из створок оконных блоков;
— установить (смонтировать) в каждой жилой комнате, за исключением кухни и санузлов, оконные или стеновые клапаны с регулируемым расходом воздуха;
— далее – установить во всех каналах квартиры дросселирующие вкладыши с отверстиями диаметром 40-50 мм, увеличив, таким образом, сопротивление вытяжных каналов; в качестве дросселирующих вкладышей можно использовать любой листовой материал — пенополистирол, гипсокартон, полиуретан, которые можно легко вставить в вытяжные каналы;
— после выхода системы в проектный режим, можно заменить дросселирующие вкладыши в вентиляционных каналах жалюзийными решетками с регулируемым сечением; подобрать режим открытия заслонок приточных клапанов и жалюзийных решеток, обеспечивающих требуемый воздухообмен помещения.
Сложность реализации вышеизложенных рекомендаций обусловлена отчасти тем, что в системах вентиляции с вертикальными сборными каналами, вышеперечисленные мероприятия нужно проводить практически во всех помещениях, расположенных по одному стояку (по крайней мере, не менее чем в 60% помещений). В противном случае, не исключено перетекание воздуха по сборному каналу в помещения других этажей.
01 Апр 2019 admin 14