Способ защиты вентилируемого помещения здания от патогенных частиц и устройство для осуществления способа
METHOD FOR PROTECTING VENTILATED BUILDING ROOM FROM PATHOGENIC PARTICLES AND DEVICE FOR REALIZING METHOD

Изобретение относится к системам вентиляции помещений преимущественно многоэтажных жилых зданий и промышленных сооружений, которые оснащены средствами защиты вентилируемых помещений от окружающей воздушной среды и от воздушной среды систем вентиляции, подверженным действиям микроорганизмов и связанных с ними летучих частиц микроэлементов. Изобретение предназначено для его использования в системах вентиляции в области гражданского, промышленного и индивидуального строительства.
В известных устройствах распределения воздушных потоков, встроенных в вентиляционные решетки систем вентиляции помещений, закрываемых вентиляционными решетками входные вентиляционные отверстия помещений, работают на вытяжку воздуха из помещений. При этом, в случае открывания двери такого помещения (туалета, ванной комнаты или кухни) дверь работает как рабочий орган воздушного насоса, а воздушное пространство вентилируемого помещения работает как рабочая камера воздушного насоса. В этой связи при движении дверей в сторону закрытия и открытия воздушная среда вентилируемого помещения в одном случае сжимается, а в другом случае воздушная среда помещения разрежается.
Поскольку при открывании двери вентилируемого помещения в его воздушном пространстве возникает разряжение воздуха, то условно грязный воздух, содержащий патогенные частицы, из воздуховода системы вентиляции через вентиляционное окно засасывается в вентилируемое помещение. При закрывании двери вентилируемого помещения - в его воздушном пространстве возникает сжатие воздуха, и воздух из вентилируемого помещения выдавливается через вентиляционное окно в воздуховод системы вентиляции здания. В случае если в вентилируемом помещении имеются патогенные частицы, то возникает угроза их попадания в вентиляционную систему через вентиляционное окно, когда воздух при закрывании двери этого помещения сжимается и выдавливается в систему через вентиляционную решетку.
В случае эпидемий, сообщенные между собой общим вентиляционным каналом вентилируемые жилые помещения, туалеты, ванные комнаты и кухни оказываются в опасных условиях массового заражения через воздуховоды систем вентиляции зданий.
Из практики известно, что не все вентиляционные системы многоэтажных зданий находятся в рабочем состоянии и одном случае воздуховоды забиты продуктами жизнедеятельности, в другом случае они не герметичны и не имеют воздушной тяги, а многие из вентиляционных систем имеют неработающие вентиляторы и практически являются накопителями патогенных частиц.
Известны средства и способы защиты вентилируемых помещений многоэтажных зданий путем очистки воздуха помещений от патогенных частиц (пыли, аэрозолей, токсичных органических соединений, бактерий, вирусов, спор, аллергенов и других микроорганизмов).
Технические решения, имеющие отношения к указанным средствам защиты и способам, представлены в зарубежной патентной документации, из которой известна защитная вентиляционная решетка, имеющая положения - открытое, закрытое и частично открытое, исключающее проникновение в вентилируемое помещение насекомых (ЕР 3056833 А1, 17.08.2016). Известен привод планок (ламелей) вентиляционной решетки из закрытого положения в открытое, при этом планки расположены по выпуклой дуге окружности (DE 19528302 А1, 06.02.1997). Устройство выходного отверстия воздушного клапана, содержащее раму, которая закрывает отверстие и две удлиненные планки (рейки), имеющие привод их поворота (ЕР 699876 А2, 04.07.2001). Вентиляционная вытяжная решетка, содержащая боковые стенки для выхода воздуха, элементы в продольном направлении, обеспечивающие зазор между воротником и крышки решетки, при этом имеется телескопический разделительный элемент, внешнее и внутренне кольца которого подвижны для открывания и закрывания выходного отверстия для управления потоком воздуха через отверстия (GB 2490138 А, 24.10.2012).
Из российской патентной документации известна система вентиляции операционного помещения и средство защиты вентилируемого помещения с целью противодействия условиям развития вредных микроорганизмов (RU 2604584 С2, 10.12.2016). Система вентиляции многоэтажного жилого здания, содержащая комнатные воздухозаборные устройства с регулируемыми клапанами (RU 2282108 С1, 20.08.2006). Вентиляционная задвижка для системы вентиляции многоэтажных зданий, содержащая корпус с отверстием, при этом корпус установлен в системе приточно-вытяжной вентиляции и в корпусе расположены заслонки с возможностью продольного перемещения относительно отверстия корпуса (RU 95106543 А1, 10.01.1997). Приточно-вытяжное вентиляционное устройство, содержащее приточно-вентиляционный клапан для размещения в стене здания, причем клапан включает корпус и расположенный в нем теплообменник-рекуператор (RU151273 U1, 27.03.2015). Самозакрывающийся обратный клапан для остановки возвратного потока воздуха через вентиляционное устройство, при этом клапан содержит корпус с входным и выходным отверстиями, затвор в виде шара внутри корпуса (RU 2715779 С1, 03.03.2020). Вентиляционная решетка с перекрывающим механизмом, состоящая из двух плоских секционных затворов для перекрытия отверстия воздуховода и отверстие для естественной вентиляции, затворы попарно связаны осями вращения, которые установлены в корпусе вентиляционной решетки (RU 182732 U1, 29.08.2018). Также известна вентиляционная задвижка для многоэтажных зданий с системами естественной приточно-вытяжной вентиляции, при этом задвижка имеет заслонки, регулирующие площадь вытяжного отверстия (RU 2103617 С1, 27.01.1998).
Некоторые признаки технического решения, которое представлено в данном описании, имеют сходство с признаками известных защитных вентиляционных решеток (RU 53402 U1, 10.05.2006. RU 134299 U1, 10.11.2013. RU 83318 U1, 27.05.2009. RU 84935 U1, 20.07.2009. RU 187187 U1, 22.02.2019. RU 187182 U1, 21.03.2019).
Из известных устройств близким к представленному в данном описании устройству является устройство системы вентиляции, имеющий канал, образованный корпусом, клапан с закрывающими лопастями, которые расположены под углом к оси канала, при этом лопасти могут устанавливаться параллельно оси канала и пропускать поток воздуха через клапан, также лопасти могут быть постоянно открыты, но при повышении давления воздуха лопасти закрываются, причем клапан содержит спусковой механизм, соединенный со средством привода лопастей (WO 2009136006 А1, 12.11.2009).
В описании работы устройства по заявке WO 2009136006 А1 содержатся признаки способа защиты вентилируемого помещения, направленные на управление воздушным потоком системы вентиляции нагнетательным клапаном, установленным в канале воздушного потока, при этом предусмотрено, что лопасти поворачиваются в закрытое положение поперек канала и воздушного потока и предотвращают прохождение потока через клапан, также лопасти поворачиваются в открытое положение и располагаются под углом к каналу клапана и потоку воздуха или параллельно каналу и потоку, позволяющему потоку проходить через нагнетательный клапан.
Из известных устройств близким к представленному в данном описании устройству является известный клапан, работа которого предусматривает способ защиты систем вентиляции помещений от внешней среды в случае резкого повышения давления среды от ударной волны взрыва или воздушного потока большого давления, причем способ обеспечивает герметичное отключение помещений от наружной среды и герметичную изоляцию помещений друг от друга (RU 2418245 С2, 20.11.2010). Другой известный способ защиты помещения предотвращает попадание в помещение патогенных частиц (RU 2257228 С1, 27.07.2005). Из известных устройств близким к представленному в данном описании устройству является также вентиляционная решетка системы вентиляции, представляющая собой устройство защиты вентилируемого помещения, которое имеет сходные признаки с устройством представленным в данном изобретении - оба устройства содержат средства соединения со стеной вентилируемого помещения в зоне входного окна в стене системы со стороны вентилируемого помещения, решетку и клапан решетки, выполненный с возможностью пропускания через себя потока воздуха в положении «открыто» и прекращения пропускания воздуха в положении «закрыто, при этом клапан выполнен с возможностью полного закрытия решетки и закреплен одним концом на решетке, а другая сторона клапана свободно и герметично может прилегать к решетке с возможностью перемещения в осевом направлении во входном окне стены в сторону воздушного канала (ЕР 3056833 А1, 17.08.2016).
Известные устройства и способы не в полной мере отвечают требованиям надежной защиты вентилируемых помещений, особенно помещений жилых квартир. В случае изменении давления воздуха в воздуховоде системы с отрицательного значения на положительное значение, зараженный воздух из системы вентиляции поступает в вентилируемое помещение. Изменение указанных значений возникает: при неработающей системе вентиляции, в случае непроходимости воздуховода системы вентиляции, в случае многократного превышающего ударного воздушного давления извне на давление воздуха в воздуховоде системы вентиляции, а также в случае наддува воздуха из вентилируемого помещения в воздуховод индивидуально установленными в помещениях вентиляторами, которые располагают в вентиляционных окнах, сообщающих вентилируемые помещения с воздуховодом системы вентиляции.
Техническим результатом представленного в данном описании способа и устройства для реализации способа является повышение защищенности помещений жилых и промышленных зданий.
Технический результат получен способом защиты вентилируемого помещения здания от патогенных частиц, характеризующимся тем, что при уменьшении давления воздуха в вентилируемом помещении воздушное пространство вентилируемого помещения изолируют от воздушного канала системы вентиляции устройством защиты вентилируемого помещения, обеспечивающим режим «закрыто», а при повышении давления воздуха в вентилируемом помещении - воздушное пространство вентилируемого помещения сообщают с воздушным каналом системы вентиляции устройством защиты вентилируемого помещения, обеспечивающим режим «открыто», отличающийся тем, что в случае отсутствия воздушной тяги в вентиляционном канале здания и прекращения работы вентиляционной системы - устройство защиты со стороны вентилируемого помещения герметично закрывают съемной аварийной заглушкой.
Технический результат получен устройством защиты вентилируемого помещения, содержащим решетку, соединенную со стеной вентилируемого помещения в зоне входного окна системы вентиляции со стороны вентилируемого помещения, клапан решетки, выполненный с возможностью пропускания через себя потока воздуха в положении «открыто» и прекращения пропускания воздуха в положении «закрыто», причем клапан закреплен одним концом на решетке, а другая сторона клапана свободно и герметично может прилегать к решетке с возможностью перемещения в осевом направлении во входном окне стены в сторону воздушного канала, клапан расположен на тыльной стороне решетки и имеет, по меньшей мере, одну упругую и гибкую пластину, герметично закрьшающую отверстия решетки со стороны воздушного канала системы вентиляции, при этом напротив пластины клапана, с лицевой стороны решетки, решетка оснащена съемным аварийным средством защиты в виде герметичной заглушки, закрывающей решетку со стороны вентилируемого помещения в аварийных случаях неработающей вентиляционной системы.
Аварийное средство выполнено в виде плоской пластины, герметично расположенной на решетке с ее лицевой стороны.
В другом исполнении аварийное средство выполнено в виде приклеенной к решетке пленки, имеющей на одной ее стороне слой клея.
На фиг. 1 показано устройство для реализации способа в разрезе.
На фиг. 2 - схема расположения пластин устройства в открытом положении.
На фиг. 3 - схема расположения внахлест пластин в закрытом положении.
На фиг. 4 - схема расположения внахлест пластин в открытом положении.
На фиг. 5 - схема расположения одной пластины устройства в закрытом положении.
На фиг. 6 - схема расположения одной пластины устройства в открытом положении.
На фиг. 7 - вид А на фиг. 1, расположение двух пластин во входном отверстии вентилируемого помещения.
На фиг. 8 - схема расположения одной круглой пластины во входном круглом отверстии вентилируемого помещения.
Для реализации способа защиты вентилируемого помещения используется устройство защиты вентилируемого помещения, которое в одном частном примере исполнения закреплено на стене 1 (фиг. 1) вентилируемого помещения 2 и представляет собой вентиляционную решетку 3, отверстия 4 которой сообщены с входным окном 5 системы вентиляции, сообщенным с воздушным каналом 6 системы вентиляции здания. Окно 5 может быть выполнено как в стене 1 вентилируемого помещения, так и в стенке (не показана) воздушного канала, выполненного отдельно от стены здания и расположенного параллельно этой стене.
В устройстве защиты имеется чувствительный воздушный клапан 7, расположенный соосно с окном 5. Клапан 7 выполнен так, что он разрешает прохождение воздуха в окно 5 воздушного канала 6 системы вентиляции при повышении давления воздуха в вентилируемом помещении 2 и запрещает прохождение воздуха из воздушного канала 6 системы вентиляции через окно 5 в вентилируемое помещение 2.
Клапан 7 в одном исполнении представляет собой одну чувствительную упругую пластину 8 (фиг. 5, 6), в другом исполнении клапан представляет собой расположенные в одной плоскости или в разных плоскостях пару пластин 9 и 10 (фиг. 1-4, 7). Каждая из указанных пластин обладает заданной прочностью, гибкостью и упругостью, позволяющей пластине находиться герметично поджатой к перемычкам 14 решетки 3 (фиг. 1). Каждая упомянутая пластина имеет большую расчетную чувствительность к изменению давления воздуха в воздушном канале бив вентилируемом помещении 2.
В приведенном примере исполнения устройства каждая пластина крепежными элементами 11 соединена с рамкой 12 решетки 3, причем каждая пластина соединена с рамкой одной своей частью на одном ее конце. Не закрепленная на рамке решетки часть каждой пластины расположена в проеме окна 5 с возможностью ее свободного перемещения в проеме окна в сторону от решетки 3 в случае изгиба пластины от действия воздушного потока.
В одном исполнении клапана между концами пластинами 9 и 10 (фиг. 1) расположен технологический зазор 13 и эти концы в нерабочем положении герметично контактируют с перемычкой 14 решетки 3 в зоне зазора 13. Каждая пластина любого исполнения клапана контактирует плоскостью своей незакрепленной части с перемычками 14 решетки.
Рамка 12 вместе с клапаном 7 закреплена на стене 1 вентилируемого помещения крепежными элементами 11 в одном исполнении крепления. В другом исполнении крепления рамка 12 со стеной 1 может быть соединена любыми другими известными средствами.
Предусмотрено исполнение клапана 7, в котором пластины 9 и 10 расположены внахлест по отношению друг к другу (фиг. 3) и одна из пластин 10 контактирует с перемычками 14 решетки по всей площади пластины 10, при этом пластина 9 контактирует с пластиной 10 в зоне нахлеста пластин одна на другую. В этом исполнении устройства края пластины 9 герметично контактируют с рамкой 12, обеспечивая герметичность в зоне контакта.
В одном исполнении решетка 3 имеет средства в виде выступов 15 для оперативной фиксации на них съемной аварийной заглушки 16, для чего в заглушке выполнены отверстия 17 под выступы 15.
Заглушка 16 расположена напротив пластины 8 - на лицевой стороне решетки так, что решетка находится между заглушкой и пластиной. Заглушка является дополнительным средством защиты и выполнена в виде другой плоской пластины, имеющей соответствующую прочности толщину. Заглушка в рабочем положении герметично соединена с решеткой. Пластина заглушки 16 в другом исполнении может быть приклеена к решетке и представлять собой прочную гибкую пленку, имеющую на одной ее стороне слой клея. В качестве такой гибкой пленки может быть использован скотч.
Заглушка 16 является аварийной, ее герметично устанавливает на решетке 3 в рабочее положение служба безопасности с предупреждением об опасности съема заглушки в следующих аварийных случаях: когда не работает воздушный канал 6, когда воздушный канал заражен, когда не работает воздушный канал и он заражен, а также когда возможно заражение воздушного канала и всей системы вентиляции в случаях эпидемий.
Заглушку 16 снимают с решетки после очистки и дезинфекции системы вентиляции здания, включая дезинфекцию воздушного канала 6, окна 5, пластины клапана 7 и решетки 3. Данные условия съема заглушки должны быть указаны на ее лицевой стороне.
Изготовление устройства защиты промышленным путем предусматривает два его исполнения. Одно исполнение, когда устройство содержит решетку 3, клапан 7 и заглушку 16, зафиксированную на решетке так, что в рабочем положении заглушка закрывает решетку, а в другом нерабочем положении заглушка открывает решетку и находится на заглушке в открытом положении. В положении заглушки «закрыто» на ней с лицевой стороны должно быть предупреждение об опасности открывания заглушки в аварийных случаях неработающей вентиляционной системы и в случаях заражения вентиляции. В другом исполнении устройства предусмотрен вариант решетки с клапаном без заглушки.
На фиг. 1 в качестве примера решетка 3 имеет средства в виде выступов 15 для оперативной фиксации на них съемной аварийной заглушки 16, для чего в заглушке выполнены отверстия 17 под выступы 15. Выступы 15 выполнены на внешней стороне решетки, расположенной в вентилируемом помещении. Вместо выступов 15 заглушка может иметь любые иные известные средства для ее фиксации на вентиляционной решетке в рабочем закрытом положении и нерабочем открытом положении. При этом заглушка 16 должна быть зафиксирована на решетке такими средствами, которые удовлетворяют требованиям простоты и легкости установки заглушки на решетке и требованиям простоты съема заглушки с решетки. Для заданной сопротивляемости заглушки возможным воздушным ударам она должна быть прочно соединена с вентиляционной решеткой и обладать соответствующей прочностью.
Позицией 18 (фиг. 1) показан схематично стрелками поток воздуха в вентиляционном канале 6. Позицией 19 показан схематично стрелками поток воздуха исходящий из вентилируемого помещения 2 в вентиляционный канал 6. Позицией 20 (фиг. 2, 4 и 6) показан зазор между перемычками 14 решетки 3 и пластинами 9 и 10.
Реализация способа осуществляется следующим образом. Известным путем проверяют наличие воздушной тяги в вентиляционном канале 6 (фиг. 1) и в случае если тяга в канале имеется, то заглушку 16 на решетку 3 не устанавливают. В этом случае устройство работает в автоматическом режиме так, что поток 18 воздуха в канале 6, поднимающийся снизу вверх, увлекает за собой поток 19 воздуха, который проходит в воздушный канал 6 из вентилируемого помещения 2 через отверстия 4 решетки 3 и через окно 5 в стене 1.
В процессе прохождения потока 19 воздуха он отводит гибкие пластины 9 и 10 в сторону воздушного канала 6 так, как это показано на фиг. 2. В этом случае поток 19 воздуха проходит в воздушный канал 6 через зазор 20 между перемычками 14 решетки 3 и пластинами 9 и 10. В этом режиме отработанный воздух из вентилируемого помещения 2 вытягивается в воздушный канал 6 и, далее, через вентилятор системы вентиляции (не показан) отработанный воздух выносится в атмосферу.
Описанный режим работы возможен при условии, когда в воздушном канале 6 давление воздуха ниже давления воздуха в вентилируемом помещении 2. Причем указанный перепад давления возможен в случаях исправной работы воздушного канала 6 естественной вентиляции и исправной работы вентилятора в случае работы приточно-вытяжной вентиляции при условии, что воздушный канал 6 не забит продуктами жизнедеятельности. Описанный режим работы сохраняется в случае возможного подъема давления в вентилируемом помещении 2.
В процессе эксплуатации системы вентиляции возможно повышение давления в воздушном канале 6, сообщенном с множеством входных окон 5 системы вентиляции, например, жилого многоэтажного дома. Данное повышение давления при неработающем вентиляторе системы возможно в случаях нисходящих потоков атмосферного воздуха и его избыточного давления от ударов воздушных волн.
Повышение давления в воздушном канале 6 системы вентиляции возможно также при неработающем вентиляторе системы вентиляции в случаях очистки канала 6 и подачи под давлением в канал 6 дезинфицирующих веществ в соединении с воздухом.
В процессе эксплуатации системы вентиляции возможно повышение давления воздуха в воздушном канале 6 до значения, когда это давление становится больше давления воздуха в вентилируемом помещении 2. Такой случай возможен, если воздушный канал 6 забит частицами конденсатной влаги в соединении с пылью, продуктами сгорания, поступающими из помещений кухонь, омыленными жирами в соединении с сажей, бактериями и микроорганизмами в соединении с летучими частицами. В результате в воздушном канале 6 образуются воздушные пробки, при нагревании которых частицы влаги испаряются, превращаются в пар, вследствие чего давление в воздушном канале 6 повышается.
Другой причиной повышения давления в воздушном канале 6 является то, что установленные в окнах 5 стены 1 несанкционированные вентиляторы (не показаны), работают на выброс в воздушный канал 6 отработанного воздуха под давлением из вентилируемых помещений и создают в воздушном канале 6 дополнительное (сверх расчетного) давление воздуха.
Во всех описанных случаях повышения давления в воздушном канале 6, его грязный воздух попадает в окно 5 под давлением, которое действует на пластины 9 и 10. При этом пластины под давлением со стороны окна 5 за счет их гибкости герметично прижимаются к перемычкам 14 решетки. При этом грязный воздух вместе с содержащимися в нем вредными частицами в вентилируемое помещение не попадает.
В случае выравнивания давления воздуха в воздушном канале 6 до давления воздуха в вентилируемом помещении 2 пластины 9 и 10 (фиг. 1) за счет их гибкости и упругости прижимаются к перемычкам 14 вентиляционной решетки 3 и занимают исходное положение. В этом случае, попадание воздуха из воздушного канала 6 в вентилируемое помещение 2 исключается.
В случае повышения давления в воздушном канале 6 до значения, которое больше давления воздуха в вентилируемом помещении 2, движение воздуха из воздушного канала 6 через отверстия 4 решетки также исключается, поскольку отверстия 4 решетки 3 закрываются поджатыми к перемычкам 14 решетки 3 пластинами 9 и 10.
Таким образом, в представленном устройстве движение воздуха из воздушного канала 6 при повышении в нем давления в вентилируемое помещение в любом случае исключается. Вместе с этим исключается перемещение из воздушного канала 6 указанных частиц, включая патогенные частицы, поскольку во всех случаях клапан 7 автоматически закрывается при любом повышении давления в воздушном канале 6.
Также, когда давление воздуха в вентилируемом помещении 2 снижается при открывании двери вентилируемого помещения, то клапан 7 за счет перепада давлений также закрывается и воздух из воздушного канала 6 системы вентиляции не поступает в вентилируемое помещение 2. Когда давление воздуха в вентилируемом помещении 2 повышается при закрывании двери вентилируемого помещения, то клапан 7 открывается и воздух из вентилируемого помещения 2 перемещается через окно 5 в воздушный канал 6 системы вентиляции.
Таким образом, при уменьшении давления воздуха в вентилируемом помещении воздушное пространство помещения автоматически самоизолируется от воздушного канала системы вентиляции, а при повышении давления воздуха в вентилируемом помещении его воздушное пространство сообщается с воздушным каналом системы вентиляции. При этом отработанный воздух из вентилируемого помещения перемещается в воздушный канал системы вентиляции. При уменьшении давления воздуха в вентилируемом помещении и выравнивании его значения до значения давления воздуха окружающей среды клапан также закрывается, что исключает проникновение воздуха через воздушную решетку в вентилируемое помещение. Устройство защиты вентилируемого помещения в нормальном рабочем положении системы вентиляции в автоматическом режиме пропускает из помещения через себя поток воздуха, что соответствует положению устройства «открыто». Устройство в автоматическом режиме прекращает пропускание воздуха через себя в случае повышении давления воздуха со стороны воздушного канала системы вентиляции, что соответствует положению устройства «закрыто». В результате повышается надежность защиты вентилируемых помещений от вредных частиц, содержащихся в воздушных каналах системы вентиляции, включая патогенные частицы. При этом простота конструкции устройства, работающего в автоматических режимах «открыто» и «закрыто» в соответствии со способом защиты, позволяет вручную изготовить устройство для индивидуального использования.
Пример реализации способа. Известным образом устанавливают наличие воздушной тяги на входе в вентиляционную решетку, например пламенем свечи или зажигалки, или лепестком папиросной бумаги. Если тяга имеется, то лепесток откланяется в сторону решетки. Если лепесток или пламя остаются неподвижными, то на решетку со стороны вентилируемого помещения устанавливают герметично аварийное средство в виде пластины или заклеивают решетку скотчем. В таком герметичном положении решетку содержат до момента появления воздушной тяги в системе вентиляции.