УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ

Полезная модель относится к области техники, в частности, к измерительным устройствам и может быть использована для контроля воздухопроницаемости ограждающих конструкций здания (помещений), в том числе, квартир, групп помещений жилых, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных, вспомогательных зданий и сооружений.
Свойство ограждения пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. При разности давлений воздуха с одной и с другой стороны ограждения через ограждение может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему. В зимних условиях в отапливаемых помещениях температура внутреннего воздуха существенно выше наружного воздуха, что обуславливает разность их объемных масс, в результате чего и создается разность давлений воздуха с обеих сторон ограждения. С теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждения является отрицательным явлением. В зимнее время фильтрация холодного воздуха в направлении от наружного воздуха в помещение (инфильтрация) вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений. А фильтрация в обратном направлении (эксфильтрация) может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме конструкций ограждений, способствуя конденсации в них влаги.
Известна установка, позволяющая в натурных условиях определить расход воздуха, фильтрующегося через неплотности ограждений, ограничивающих испытуемые помещения при испытаниях для определения характеристик их воздухопроницаемости (Е.Г.Малявина. Теплопотери здания. - М., »АВОК-ПРЕСС», 2007, ссылка на сайт www.constructioncheck.ru). Установка включает следующий набор оборудования и контрольно-измерительных приборов:
вентилятор с переменной, плавно регулируемой скоростью вращения;
воздухонепроницаемую раздвижную дверь с отверстием для вентилятора и шланга, подсоединенного к микроманометру, устанавливаемую в проем ограждения испытываемого объекта. Раздвижная дверь состоит из воздухонепроницаемого полотнища и четырех Г-образных плоских элементов, имеющих продольные прорези и несквозные отверстия с резьбой, в которые введены стопорные болты с рукояткой, проходящие через прорезь другого элемента. По наружному периметру рама имеет уплотнительную прокладку;
микроманометр со шкалой от 0 до 60 Па для измерения перепада давления между наружным и внутренним воздухом;
два микроманометр со шкалой от 0 до 125 Па и от 0 до 500 Па для измерения перепада давления между внутренним (наружным) воздухом и воздухом, проходящим через кожух вентилятора;
ртутный термометр для измерения температуры воздуха;
барометр или барограф для измерения атмосферного давления воздуха, характерного для района испытания.
Существуют также установки, позволяющие определить объем расхода воздуха при испытаниях с помощью сопла Вентури (трубки «Пито»).
При работе установки, в испытываемый объект нагнетают или отсасывают из него воздух и после установления стационарного воздушного потока через вентилятор при фиксированном перепаде давления между испытываемым объемом и наружной средой измеряют расход воздуха через вентилятор и приравнивают его к расходу воздуха, фильтрующегося через неплотности ограждений, ограничивающих испытываемых объект. По результатам измерений вычисляют обобщенные характеристики воздухопроницаемости испытываемого объекта.
Основным недостатком известных установок является то, что фактический расход воздуха определяется расчетным путем по формулам через вычисление различных коэффициентов, учитывающих конструктивные размеры применяемых электровентиляторов и элементов установок. Установка характеризуется высокой погрешностью измерения, и требуются большие трудозатраты на обработку полученных данных измерения. Допустимая погрешность измерения расхода воздуха при использовании подобных конструкций установок составляет ±10%.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является установка для определения воздухопроницаемости (ссылка на сайт www.aerodver.ru). Основными составляющими установки являются: воздухонепроницаемая раздвижная дверь с отверстием для вентилятора и пропуска шланга, подсоединенного к микроманометру, устанавливаемую в проем ограждения испытываемого объекта; вентилятор с переменной, плавно регулируемой скоростью вращения; манометр для измерения перепадов давления между наружным и внутренним воздухом, со встроенным микропроцессором; два манометра со шкалой от 0 до 125 Па и от 0 до 500 Па для измерения перепада давления между внутренним (наружным) воздухом и воздухом, проходящим через кожух вентилятора.
Прототипу присущи все перечисленные выше недостатки прототипа, высокая погрешность измерения, и большие трудозатраты на обработку полученных данных измерений.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в разработке установки для измерения воздухопроницаемости, позволяющей повысить точность измерений объема расхода воздуха и снизить трудозатраты на обработку полученных данных измерений.
Технический результат при использовании установки для измерения воздухопроницаемости, состоит в регистрации результатов испытаний при прямом измерении объема расхода воздуха.
Технический результат достигается тем, что в установке для определения воздухопроницаемости помещений, включающей раздвижную дверь, выполненную из воздухонепроницаемого полотнища и имеющую отверстия для установки вентилятора и пропуска шланга, подсоединенного к манометру для измерения перепада давления между наружным и внутренним воздухом со встроенным микропроцессором, вентилятор, снабженный регулятором числа оборотов, и приспособление для измерения расхода воздуха, согласно предлагаемого решения, в качестве приспособления для измерения расхода воздуха установлен счетчик газа со встроенным микропроцессором, при этом, счетчик газа соединен с вентилятором через соединительный воздуховод.
Установку дополняет частный отличительный признак, способствующий достижению поставленной задачи.
В соединительном воздуховоде расположено струевыпрямляющее приспособление, выполненное в виде двух рядов перфорированных пластин сечением не более 50% от сечения воздуховода и спрямляющей решетки с поперечным размером ячеек не более 0,1 диаметра воздуховода.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, где на фигуре схематично изображена заявляемая установка.
Предлагаемая конструкция установки включает электровентилятор 1, установленный в отверстие 2, выполненное в воздухонепроницаемой двери 3. Соединительный воздуховод 4 соединяет электровентилятор 1 и счетчик газа 5, установленный на выходе воздуховода 4. В воздуховоде 4 расположен струевыравниватель потока воздуха 6. В верхней части воздухонепроницаемой двери 3 расположено отверстие 7, для пропуска шланга дифференциального манометра 8.
В сравнении с прототипом в установке сохраняется воздухопроницаемая дверь с встроенным электровентилятором и дифференциальный манометр для определения разности давлений внутри и снаружи помещения.
Для измерения объема воздуха, проходящего через электровентилятор в конструкцию установки предлагается ввести:
- стандартный счетчик газа (воздуха) с погрешностью измерений объема воздуха от ±1% до ±2%;
- соединительный воздуховод от электровентилятора до счетчика газа, оснащенный устройством, спрямляющим и выравнивающим поток воздуха, струевыравнивателем. Конструктивно струевыравниватель выполнен в виде двух рядов перфорированных пластин сечением не более 50% от сечения воздуховода и спрямляющей решетки с поперечным размером ячеек не более 0,1 диаметра воздуховода.
Размеры соединительного воздуховода выбираются в зависимости от геометрических размеров электровентилятора и счетчика газа в соответствии с существующими методами аэродинамических испытаний электровентиляторов и паспортных требований к установке счетчиков газа.
Пример:
m
Испытания установки проводились по СП 23-101-2004 и ГОСТ 31167-2009 в трех квартирах на разных этажах, две рядовых и одна торцевая. Вентиляционные отверстия и места возможного перетекания воздуха из одних помещений в другие были загерметизированы. Испытания проводились на понижение давления при перепадах между наружным и внутренним воздухом Δp 50, 40, 30, 20 и 10 Па.
m
3
При каждой разности давлений замерялся расход воздуха, проходящего через электровентилятор, счетчиком газа турбинным СГ-16МТ-250, который приравнивался к расходу воздуха через наружные ограждающие конструкции Q, м/ч.
50
inf
inf
50
m
-1
des
reg
2
-1
Протоколы испытаний приведены в таблицах 1÷3. По величине расхода воздуха при перепаде давления 50 Па определялась кратность воздухообмена n, ч и класс воздухопроницаемости ограждения. Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций здания согласно нормативным требованиям СНиП 23-02-2003, R  должно быть не менее нормируемого R , м·ч·Па/кг. При закрытых приточно-вытяжных вентиляционных отверстиях средняя воздухопроницаемость ограждения квартир должна обеспечивать кратность воздухообмена n не более 4 ч в период испытаний при разности давления между наружным и внутренним воздухом Δp=50 Па, что согласно классификации СП 23-101-2004 (таблица 19) соответствует классу «нормальная».
Таблица 1
Помещение: двухкомнатная квартира на вторoм этаже
Площадь стен (в том числе окон), м<sup>2</sup>: 28,6 (8,21)
Площадь помещения, м<sup>2</sup>: 60,45
Высота помещения, м: 2,60
Барометрическое давление, кПа: 101,1
Скорость ветра, м/с: 0,5
Вентилятор: с пластиной / без пластины (нужное подчеркнуть)
Испытание: на повышение / понижение (нужное подчеркнуть)
Время начала испытаний: 10.00
Наружная температура, °C: 5
Внутренняя температура, °C: 20
Δp<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
50
557,1
557,4
557,4
557,4
40
450,0
450,0
450
450
30
391
391
391
391
20
333
333
333
333
10
225
225
225
225
Время окончания испытаний: 10:40
Наружная температура,°C: 5
Внутренняя температура,°C: 20
m
m
3
По результатам испытаний установлено, что при Δp=50 Па осредненный расход воздуха Q=557,3 м/ч.
50
m
h
-1
Кратность воздухообмена через ограждающие конструкции помещения при перепаде давления наружного и внутреннего воздуха 50 Па составила n=Q/V=557,3/157,17=3,54 ч.
Воздухопроницаемость наружных ограждений помещения соответствует классу по воздухопроницаемости «умеренная».
Таблица 2
Помещение: однокомнатная квартира на третьем этаже
Площадь стен, в том числе окон, м<sup>2</sup>: 20,41 (5,37)
Площадь помещения, м<sup>2</sup>: 36,63
Высота помещения, м: 2,60
Барометрическое давление, кПа: 100,1
Скорость ветра, м/с: 5,5
Вентилятор: с пластиной / без пластины (нужное подчеркнуть)
Испытание: на повышение / понижение (нужное подчеркнуть)
Время начала испытаний: 11:00
Наружная температура, °С: 5
Внутренняя температура, °С: 20
Δp<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
50
337,5
337,5
337,5
337,5
40
277,4
277,4
277,3
277,4
30
247
250
252
250
20
215
218
218
218
10
138
143
142
140
Время окончания испытаний: 11:30
Наружная температура,°С: 5
Внутренняя температура,°С: 20
m
m
3
По результатам испытаний установлено, что при Δр=50 Па осредненный расход воздуха Q=337,5 м/ч.
Кратность воздухообмена через ограждающие конструкции помещения при перепаде давления наружного и внутреннего воздуха 50 Па составила
50
m
h
-1
n=Q/V=337,5/95,23=3,54 ч.
Воздухопроницаемость наружных ограждений помещения соответствует классу по воздухопроницаемости «умеренная».
Таблица 3
Помещение: однокомнатная квартира на четвертом этаже
Площадь стен, в том числе окон, м<sup>2</sup>: 16,38 (5,37)
Площадь помещения, м<sup>2</sup>: 39,06
Высота помещения, м: 2,60
Барометрическое давление, кПа: 100,1
Скорость ветра, м/с: 0,5
Вентилятор: с пластиной / без пластины (нужное подчеркнуть)
Испытание: на повышение / понижение (нужное подчеркнуть)
Время начала испытаний: 12.00
Наружная температура, °C: 5
Внутренняя температура, °С: 20
Δр<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
Q<sub>m</sub>
50
360
360
360
360
40
300
321,4
333
321,4
30
264,7
264,7
264,7
264,7
20
230,7
230,7
230,7
230,7
10
147,5
147
147
147
Время окончания испытаний: 12.30
Наружная температура,°C: 5
Внутренняя температура, °С: 20
m
По результатам испытаний установлено, что при Δp=50 Па осредненный расход воздуха
m
3
Q=360 м/ч.
Кратность воздухообмена через ограждающие конструкции помещения при перепаде давления наружного и внутреннего воздуха 50 Па составила
50
m
h
-1
n=Q/V=360/101,55=3,54 ч.
Воздухопроницаемость наружных ограждений помещения соответствует классу по воздухопроницаемости «умеренная». Кратность воздухообмена квартир через ограждающие конструкции жилого десятиэтажного дома, при перепаде давления наружного и внутреннего воздуха 50 Па составляет от 3,54, что соответствует классу «умеренная».
Таким образом, нормативные требования СНиП 23-02-2003 по воздухопроницаемости зданий соблюдаются.
Применение счетчика газа и выполнение всех конструктивных требований к соединительному воздуховоду позволяет повысить точность измерений до ±1%-±2% и значительно сократить время на обработку результатов измерений.
Кроме того, применение счетчиков газа и манометра, имеющих встроенные микропроцессоры, позволяет автоматизировать процесс испытаний, а так же компьютерную обработку результатов испытаний.
Определение объема воздуха в соответствии технических характеристик данных счетчика газа, а также инструментальное измерение объема воздуха непосредственно во время проведения в натурных условиях испытаний на воздухопроницаемость помещений позволяет произвести предварительную оценку воздухопроницаемости в процессе испытаний.
Использование при подобных испытаниях предлагаемой установки позволило во-первых, оценить на месте испытаний предварительно соответствие класса воздухопроницаемости исследуемой квартиры; во-вторых, значительно, до одного часа, ускорить обработку результатов испытаний; в-третьих, гарантировать точность результатов в 10 раз выше, чем при применяемых ранее установках.