Оконные клапаны – мифы и реальность.
Впервые я увидел приточные оконные клапаны пятнадцать лет назад в офисе ТБМ. Это была продукция европейских фирм «Аэрэко», «Ренсон» и «Зигения».
По прошествии пятнадцати лет можно уже подвести некоторые итоги и внести некоторые разъяснения по их применению, т.к. время идет, а сомнения значительного числа оконщиков остаются.
Часто задаваемый вопрос: а зачем они вообще нужны в окне, если есть «гребенки» и режим «щелевого открывания»?
Ну, если бы это были совсем бесполезные устройства, их бы не производили миллионами штук в год десятки европейских фирм. Кстати, среди производителей оконных клапанов есть и производители фурнитуры, т.е. одно не исключает другого.
Оконные приточные клапаны позиционируются как альтернатива «фурнитурному проветриванию» по трем позициям.
Шумоизоляция.
Шумоизоляционные свойства окон напрямую связаны с их герметичностью. В этом легко убедиться, открыв створку окна, выходящего на шумную магистраль.
Если использовать для характеристики шумоизоляции окна величину изоляции воздушного шума транспортного потока Rа,танс. в дБА, то картина получается такая.
Старая деревянная «столярка» со щелями в закрытом положении имела 10-15 дБА, современное ПВХ окно со стеклопакетом типа 4-10-4-12-4 дает примерно 30 дБА, при проветривании – 5-6 дБА при распашном открывании, 10 дБА при наклонном, 15 дБА – при «щелевом проветривании». Цифры примерные, т.к. и размеры створок могут быть разные, и фурнитура тоже разная.
Вывод один – любая манипуляция с открыванием створок резко снижает звукоизоляцию окна, оно по этому параметру возвращается на уровень старого окна. В принципе, акустические параметры герметичного окна реализуются только, если оно попадает, например, в офис с механической приточно-вытяжной вентиляцией, где окна для проветривания открывать не надо.
Но, большинство герметичных окон попадают в обычные типовые жилые дома с так называемой «системой естественной вентиляции», предусматривающей приток свежего воздуха через щели в «столярке», а удаление – через вытяжные каналы на кухне, в туалете и ванной.
При исчезновении щелей в окнах исчезает и удаление грязного воздуха в подсобных помещениях – вытяжка не работает без притока, а приток не работает без вытяжки, это взаимосвязанные процессы.
Часто встречается возражение типа: «Да это не проблема. Можно и потерпеть шум в помещении в течение нескольких минут 2-3 раза в сутки при «ударном» проветривании».
На самом деле, это иллюзия, что периодические проветривания обеспечивают нормативный воздухообмен. Теоретически это возможно, но практически нереально.
В обычной квартире в час должен быть по нормативам воздухообмен 110 куб.м./час (электрическая плита) и 140 куб.м./час (газовая плита). Суточный воздухообмен становится весьма значительным – на уровне 3000куб.м. воздуха. Если разделить эту величину на объем квартиры, например 150 куб.м., получается, что проветривать ее надо не 2-3 раза в сутки, а 20 раз, т.е. практически каждый час.
Ясно, что реально ночью зимой в морозы никто каждый час не будет просыпаться и открывать окна. После интенсивного проветривания перед сном и закрывания окон за счет дыхания людей (выделения 25 литров углекислого газа и 50 грамм водяного пара в час) начинает быстро падать качество воздуха. Под утро в спальне может оказаться относительная влажность воздуха 60-80% и содержание СО2 на уровне 3000-4000 ppm. Так что, не стоит удивляться конденсату на окнах и головной боли.
Итак, шумоизоляция, вентиляция, энергосбережение и комфорт в помещении связываются в комплексную задачу, и решение может быть только комплексным.
Оконные клапаны и были придуманы для разрешения таких противоречий.
По шумоизоляции клапаны тестируются по определенным лабораторным методикам, например, EN 20140, part 10, их собственная шумоизоляция определяется в единицах Dn,e в дБ. В цифрах эта величина никак не связана с цифровой характеристикой звукоизоляции оконного блока. Например, клапаны АЭРЭКО в зависимости от модели и комплектации имеют от 33 дБ до 42 дБ. Ирония по поводу «как это дырка в окне имеет лучшую шумоизоляцию, чем окно со стеклопакетом?» неуместна, т.к. величины Dn,e используются только для сравнения клапанов друг с другом.
Надо отдавать себе отчет, что «дырка в окне» в принципе не может повысить звукоизоляцию окна. Задача клапана – в идеале сохранить характеристики окна в режиме проветривания (клапан открыт) или свести падение звукоизоляции к минимуму.
Хорошие европейские оконные клапаны имеют в своей конструкции элементы звукопоглощения (обычно пенополиуретан с открытыми порами), величину Dn,e на уровне 40 дБ и выше и при установке на окно с величиной Rа,танс. = 30 дБА практически эту величину не снижают. Клапаны с Dn,e=33-35 дБ снижают (при полном открывании) эту величину всего на 2-3 дБА, что гораздо лучше любого проветривания путем открывания створок.
Сквозняк.
В достаточно теплой Европе в плане сквозняка в приоконном пространстве при +5 …+10 градусов на улице ситуация при открывании створок гораздо лучше, чем при -20 градусов в средней полосе России.
Как бы вы не открывали створку, зимой холодный воздух будет втекать в помещение практически с уровня подоконника, вызывая ощущение сквозняка. Цветам на подоконнике такая подача холодного воздуха тоже вряд ли понравится.
Обычно оконные клапаны устанавливаются в верхней части окна на высоте 2,2-2,4 метра от пола и струя холодного воздуха направляется в подпотолочное пространство. За счет приличной скорости 2-3 м/сек на выходе из клапана, эта струя не сваливается сразу вниз, а под потолком на пролете 1-1,5 метра быстро перемешивается с теплым внутренним воздухом и нагревается. Направление струи холодного воздуха из клапана вниз для «защиты стеклопакета от конденсата», предложенное конструкторами клапана «Климабокс» — это принципиальная ошибка.
Безопасность.
Приоткрытая створка окна в помещениях на первом этаже может привлечь внимание злоумышленника. Если же вместо створки поступление свежего воздуха будет обеспечивать небольшой приточный клапан, ситуация станет безопасней. Окно, конечно, можно разбить, но это уже менее благоприятная ситуация для злоумышленника.
Работа в зимних условиях.
Годами в оконной среде муссируется вопрос промерзания зимой оконных (и стеновых) приточных клапанов. Если отойти от спекуляций на эту тему и не скатываться в антирекламу, то ситуация следующая.
При любом поступлении холодного воздуха зимой внутрь теплого помещения (выходной дефлектор клапана, края форточки, внутренний уплотнитель ПВХ окна) внутри помещения окажутся участки конструкции с наружной температурой. Требовать, чтобы на клапане не было участков с температурой ниже «точки росы» бессмысленно. Это физически невозможно, и не является причиной вообще отказаться от таких устройств.
Появление конденсата или инея на корпусе клапана происходит по другому механизму, чем те же явления на оконном блоке. Окно работает в статическом режиме, воздух через него практически не поступает. Клапан работает в динамическом режиме, через него поступает наружный воздух, отталкивающий от него внутренний. В области клапана находится смесь наружного и внутреннего воздуха с промежуточными параметрами. Появится ли конденсат/иней на корпусе или нет, зависит в определенной степени от материалов и конструкции клапанов, но в большей степени – от сторонних факторов.
Основной причиной появления конденсата/инея на корпусе являются «застойные зоны», где внутренний теплый влажный воздух может войти в контакт с холодной поверхностью.
«Промерзание» клапанов – это больше аэродинамическая проблема, а не теплотехническая.
Что показали 15 лет эксплуатации различных клапанов в зимних условиях в России?
Конденсат или иней может появиться при определенных условиях на любом приточном устройстве такого типа. Вопрос только в степени «промерзания» и частоте появления таких проблем.
Некоторые модели европейских оконных клапанов достаточно быстро нахватали большое количество рекламаций и ушли с рынка. В основном, это были ошибки конструкторов, типа применения алюминиевой конструкции без «термомоста» на границе «тепло-холод».
Другие модели клапанов прижились на рынке и вполне прилично себя ведут даже на Урале и в Сибири.
Выяснились «факторы риска» промерзания клапанов. Основными факторами риска являются – низкая наружная температура (при -15 градусов все может быть нормально, при -45 градусов будет иней), плохое отопление (при +25 градусов в помещении будет все хорошо, при +17 градусов будут проблемы), отсутствие перетока воздуха из комнаты в коридор (замените дверь с подрезом 1,5 см на герметичную – получите зимой промерзание и самого окна, и клапана), неработающая вытяжка в квартире (сосед сверху венткороб перекрыл холодильником – окна и клапаны запотеют), избыточная влажность в помещении (в обычных условиях все может быть нормально, начнете зимой ремонт с «мокрыми» работами – все запотеет). Кроме этого, на работу клапана, да и окна в целом, сильное влияние оказывает взаимное расположение прибора отопления, подоконника и штор (движение воздуха в оконной нише).
На вопрос: «На какие температуры рассчитаны ваши клапаны» ответить невозможно, поскольку надо определить сначала условия эксплуатации.
Как все-таки определить, подходит ли конкретная модель клапана для применения в конкретном регионе?
Это можно сделать статистически, установив согласно рекомендаций изготовителя осенью, например, 20-30 клапанов в обычных квартирах с обычным режимом эксплуатации (представительная выборка). Для этих клапанов надо создать нормативные условия по отоплению, обеспечить перетоки воздуха внутри квартиры, работоспособность вытяжки и т.д. Наблюдение за их поведением в течение зимы даст представление об их работоспособности и снимет опасения у оконной фирмы по поводу возможных массовых рекламаций.
Есть второй путь, лабораторный. Но для проведения лабораторных испытаний потребуются не стандартные климатические камеры, мало чего общего имеющие с реальным жилым помещением, а «климатические симуляторы». В таких симуляторах можно в широком диапазоне температур и влажности воздуха, для разного типа отопительных приборов и конструкций подоконников проверить поведение клапанов и окна в целом и дать рекомендации по предельным наружным температурам.
По 15-ти летнему опыту эксплуатации оконных клапанов АЭРЭКО могу сказать, что при выполнении рекомендаций производителя (монтаж и эксплуатация) до -30 градусов они успешно работают, выполняя свои функции. Есть примеры эксплуатации и при более низких температурах.
Часто в качестве причины отказа от применения оконных клапанов приводится аргумент, что они летом не работают. Действительно, в домах с естественной вытяжкой по чисто физическим причинам летом тяга в вентканалах резко снижается и поступление воздуха через клапаны падает. Но это не проблема приточных клапанов, это проблема вытяжки.
Решается задача круглогодичного гарантированного поступления воздуха через клапаны применением индивидуальных или центральных механических вентиляторов на вытяжке. Именно поэтому АЭРЭКО всегда предлагает не только оконные клапаны, но и механические вытяжные вентиляторы, т.е. системное решение. Если еще дополнить это оборудование специальными автоматическими вытяжными решетками, то можно получить энергосберегающую адаптивную вентиляционную систему, работающую по фактической потребности в свежем воздухе.
Коммерческие аспекты.
В последние годы на оконном рынке России оформилось достаточно массовое направление под названием «Дышащие окна». За 25 лет потребители герметичных окон со стеклопакетами убедились, что «не дует» из окна – это хорошо, но надо еще и как-то дышать в герметичном помещении.
Оконная фирма, освоившая грамотное применение клапанов в составе предлагаемых на рынке окон, получает следующие преимущества.
1.Дистанционирование от конкурентов, не освоивших данную опцию окна.
2. Увеличение «чека продаж» за счет новой опции (по аналогии с москитной сеткой, детским замком, подоконником и т.д.)
3. Резкое снижение рекламаций по поводу конденсата на окнах.
4. Преимущества в тендерах. В Москве, например, при массовой замене окон на шумных магистралях требуются не просто окна со стеклопакетами, а шумозащитные окна в режиме проветривания, т.е с оконными клапанами.
Бутцев Борис Иванович, член Научно-технического совета Торгово-промышленной палаты Российской Федерации, руководитель технического отдела представительства АО «АЭРЭКО» в РФ, кандидат физико-математических наук.