Приточно вытяжная вентиляция в частном доме своими руками
Жители многоэтажек, решившиеся переселиться в частный сектор, ожидают, что близость к природе и желание уединиться сразу проявятся во всей красе. Не будет в окне унылых урбанистических пейзажей, не будет доноситься из окон шум большого города, не будет запахов, которые неизбежно появляются от транспорта и плодов жизнедеятельности множества людей, проживающих компактно. Можно будет дышать чистым природным воздухом, и наслаждаться жизнью. Но каково же бывает удивление новых домочадцев, когда в их загородном жилье запотевают окна, воздух оказывается очень влажным, которым очень трудно дышать, и при этом он может нести с собой «ароматы» подвала. И красивые пейзажи в таком случае не так уже будут радовать глаз. И такое явление далеко не редкость. Диагноз здесь однозначен – проблемы с вентиляцией.
Что сделает любой нормальный человек, если окажется в подобной ситуации? Естественно, он постарается обратиться в специализированные организации, которые профессионально занимаются вентиляцией. И вероятность того, что проблему решат – очень высока, так как и специалистов сейчас достаточно, и с оборудованием тоже никаких проблем нет. Но мы призываем вначале немного изучить самостоятельно этот вопрос, а потом уже решать – обращаться или нет. Возможно, что проблема пустяковая и может разрешиться своими силами? В нашей статье: «Вентиляция в частном доме: схема и монтаж», — мы постараемся рассказать об этих вопросах все, что знаем. Причем собираемся это сделать это так, чтобы это было понятно всем, а не только тем, кто на ты с инженерной наукой.
Что такое вентиляция и для чего она нужна?
Вентиляция по своей сути является обычным проветриванием. И в переводе с латинского ventilatio – она именно это и означает. Но в современном, более широком значении вентиляцией называют процесс удаления отработанного воздуха из помещения и замену его чистым наружным. При этом наружный воздух может предварительно очищаться, подогреваться, охлаждаться, увлажняться или осушаться, — в зависимости от потребностей. Для чего же нужна вентиляция?
Прежде всего, для комфортного и безопасного нахождения в помещении людей и других живых существ. Это регулируется Санитарными правилами и нормами (СанПиН).
Вентиляция также необходима для поддержания нужной среды для безопасной эксплуатации строительных конструкций, предметов интерьера, мебели, отделочных материалов и других предметов, находящихся в помещениях.
Важной функцией вентиляции также является обеспечение каких-либо технологических процессов. Прежде всего, это касается кухни, где происходит приготовление пищи. Но в частном доме может быть и мастерская, где хозяин может что-то пилить, строгать, паять, сваривать и т. д.
Вентиляция должна обеспечивать определенные санитарно-гигиенические условия в помещениях, которые оценивают по температуре, относительной влажности, чистоте воздуха и скорости его движения. Понятно, что в разных по своему функциональному предназначению помещениях вентиляция не может и должна быть одинаковой. Это реализуется разными способами, которые мы подробно рассмотрим ниже.
Что заставляет воздух двигаться?
Очевидно, что вентиляция связана с воздухообменом – вместо использованного воздуха, приходит свежий и подготовленный (если это необходимо). Для того чтобы такая замена происходила, должны действовать на воздух какие-то силы. Одни силы являются естественными и природными, а другие – искусственно создаваемыми. Рассмотрим их. Начнем с естественных сил.
Гравитационные силы действуют на весь воздух, но тот у которого плотность больше будет «стараться» расположиться ближе к земле, вытесняя воздух с меньшей плотностью. Как известно, плотность больше имеет тот воздух, который имеет меньшую температуру. Плотность воздуха также зависит и от атмосферного давления, которое может колебаться вместе с изменениями погоды. А также очень большое влияние на плотность воздуха оказывают присутствующие в нем водяные пары. Их присутствие уменьшает общую плотность. Чтобы упростить расчеты, специалистами было принято считать плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении в 760 мм ртутного столба, что равно P=101,325 кПа, температуре 15°C. Зависимость плотности от температуры находится по формуле:
ρ – плотность воздуха в кг/м³ (килограмм на метр кубический);
P – абсолютное давление в Па (Паскалях), при нормальном атмосферном давлении P=101,325 кПа;
M – молярная масса, для сухого воздуха она составляет примерно 29 г/моль;
R – универсальная газовая постоянная, она R=8,3144598 Дж/моль*К;
T – абсолютная температура в градусах Кельвина, ее легко узнать, прибавив 273,15 к градусам Цельсия T=273,15+t°C.
В этой формуле величины молярной массы (M) и универсальной газовой постоянной (R) являются постоянными. Если принять, что и атмосферное давление тоже величина для данных условий постоянная, то можно формулу представить в виде:
Именно этой формулой и пользуются специалисты при расчете вентиляции. Плотность при любой температуре можно легко самостоятельно вычислить по этой зависимости. Мы даже не будем предоставлять калькулятор для вычисления плотности воздуха в зависимости от температуры, учитывая простоту формулы, так как уважаем наших читателей и считаем, что каждый из них сможет самостоятельно это сделать. Просто приведем небольшую таблицу, где для ряда температур рассчитана плотность воздуха.
t, °Cρ, кг/м³t, °Cρ, кг/м³t, °Cρ, кг/м³
В таблице очень наглядно представлено, что с ростом температуры падает плотность. Это означает, что воздух по естественным причинам будет двигаться из области низких температур в область более высоких, но это будет происходить только тогда, когда существуют пути для движения воздуха. Если взять и герметично запечатать комнату, то никакого поступления более холодного воздуха извне не будет, а более теплому некуда будет уйти. Если в комнате есть отопительный прибор, то возле него воздух, естественно, будет нагреваться и подниматься вверх, а на его место приходить холодный воздух, но из этого же помещения. Образуются конвекционные потоки, но они замкнуты в пределах помещения. Для того чтобы происходило обновление воздуха необходимо, чтобы свежему воздуху было откуда прийти, а отработанному было куда уйти. Специалисты это называют приточной и вытяжной вентиляцией. Подробнее об этом будет рассказано ниже.
Для выхода отработанного воздуха из квартиры или дома обязательно делают вертикальные вытяжные вентиляционные каналы. Их всегда предусматривают еще на стадии проектирования дома и всегда делают строго вертикальными, так как любое изменение направления канала, не говоря уже о поворотах, дает дополнительное сопротивление протоку выходящего воздуха. Эти каналы делают всегда только во внутренних капитальных стенах и предусматривают обязательно на кухне, в санузлах, в котельной, а также и в других, о чем мы подробнее рассмотрим ниже. На каждое из этих помещений делается отдельный вытяжной вентиляционный канал, никакого «колхозно-кооперативного» подхода быть не должно. Это позволит в дальнейшем избежать множества проблем с вентиляцией.
Вытяжные вентиляционные каналы делают во внутренних капитальных стенах. Целесообразно их объединять в группы, чтобы проход через кровлю происходил в одной трубе
Движение воздуха в вертикальном вентиляционном канале будет происходить только тогда, когда на его входе давление воздуха будет выше, чем на выходе. Перепад давления можно вычислить из следующей формулы:
∆P – перепад давления в вертикальном вентиляционном канале, Па;
ρн – плотность наружного воздуха, кг/м³;
ρв – плотность воздух внутри дома, кг/м³;
g – ускорение свободного падения, это справочная величина g=9,8 м/с²;
h – высота вертикального вентиляционного канала (расстояние по вертикали от центра отверстия вытяжки в помещении до верхнего края канала), м.
Кроме требуемого перепада давления еще и требуется, чтобы он был выше, чем потери в канале, которые зависят от его материала, сечения, шероховатости его стенок. Именно поэтому для кладки традиционных вентиляционных каналов из кирпича привлекают каменщиков высокой квалификации, которые делают стенки ровными, без наплывов раствора. А еще лучше для этих целей использовать специальные блоки из искусственного камня, которые выпускают некоторые производители. Самым известным является немецкий концерн SCHIEDEL, имеющий производство и в России.
Применение готовых блоков SCHIEDEL для вентиляционных каналов — отличное решение!
Из приведенной выше формулы перепада давления видно, что выход воздуха через вентиляционный канал будет возможен только тогда, когда плотность наружного воздуха будет больше, чем внутреннего. Только тогда в канале будет тяга. И это будет происходить тогда, когда температура в доме будет выше, чем на улице. Получается, что в жаркие летние дни тяги в вертикальных каналах не будет вообще, а могут и создаться условия, когда все будет происходить наоборот: через отдушины воздух будет не уходить на улицу, а поступать. И так иногда и бывает. О том, как этого можно избежать мы расскажем ниже.
Еще одной естественной природной силой, которая приводит воздух в вентиляции в движение, является ветер. Атмосферный воздух постоянно находится в движении, полного штиля не бывает практически никогда. В итоге одна сторона дома оказывается на наветренной стороне, где наблюдается повышенное давление воздушных масс, а другая на подветренной, где, наоборот, образуется разрежение. Величина перепада давления, конечно, зависит от силы ветра. Под действием этого перепада давления воздух перемещается внутри помещений от наветренной стороны к подветренной. Очевидно, что для этого внутреннее воздушное пространство дома должно иметь связь с атмосферой. Это могут быть открытые окна или форточки, специальные оконные клапаны-проветриватели или стеновые приточные клапаны.
Ветер — это одна из природных сил, заставляющая двигаться воздух внутри дома
Некоторые строительные материалы и ограждающие конструкции способны пропускать воздух через себя без специальных устройств. Такой процесс называют инфильтрацией и ее обязательно учитывают при расчетах теплопотерь при проектировании систем отопления. Современные жесткие нормы по теплосбережению призывают все поступление воздуха извне и уход внутреннего воздуха наружу делать контролируемым и только через специально устроенные для этого входы и выходы, а все ограждающие конструкции в виде стен, окон и дверей делать максимально воздухонепроницаемыми.
К сожалению, или к счастью, концепции экологичных «дышащих» стен находится все меньше места в современном строительстве. Тем не менее, дома из традиционных материалов: дерева, кирпича, самана, — продолжают возводиться и успешно эксплуатироваться с поправками на требования по тепловой защите. Некоторые виды утеплителей, которые являются обязательными в современном строительстве, способны пропускать и водяной пар и воздух. Например, это базальтовая минеральная вата. И даже современные жесткие нормы по экономии тепла позволяют не «запечатывать» наглухо дом от окружающей среды, а оставлять возможность для «общения». Но при расчетах систем вентиляции поступление воздуха из-за инфильтрации через конструкции стен не учитывают вообще, так как «вклад» в общее дело ничтожно мал.
Ветер также может способствовать и повышению тяги в вертикальных вытяжных вентиляционных каналах. Для этого на оголовок надевают специальное устройство – дефлектор, выполняющее две важные функции:
Он защищает вентиляционный канал от попадания осадков и различного мусора.
Дефлектор увеличивает тягу в вентиляционном канале.
Увеличение тяги происходит вследствие создания зоны пониженного давления в области выхода вентиляционного канала. По это происходит потому, что один воздушный поток рассекается дефлектором минимум на два, с разными скоростями. А по закону, открытому еще в XVIII веке известным швейцарским физиком Даниилом Бернулли, следует, что любое изменение скорости потока жидкости или газов влечет за собой и изменение давления. Если скорость потока увеличивается, то давление уменьшается. И, наоборот. В зоне оголовка канала особая форма дефлектора приводит к увеличению скорости потока и уменьшению давления. Создается разрежение, которое увеличивает перепад давления вентиляционного канала. В итоге он начинает «охотнее» вытягивать отработанный воздух из помещений.
Цены на дефлекторы
Дефлекторы различных видов
Те, кто проводил довольно долгое время перед камином, замечали, что с усилением ветра на улице часто отмечается более охотное горение дров в топке. Это и происходит по причине увеличения тяги из-за изменения скорости потока. Теперь у читателей, кто ранее не был знаком с законом Бернулли, есть в арсенале железный аргумент, объясняющий поведение камина при порывах ветра. И есть все основания блеснуть своей эрудицией перед уважаемой аудиторией, уютно расположившейся перед «магической» каминной топкой.
По оценкам специалистов, производительность вентиляционного канала или дымохода с применением дефлектора может увеличиться на 20%. Бывает, что эти 20% бывают так необходимы в жаркие летние дни, когда разность температур, а соответственно и плотностей, не позволяют воздуху уходить с помещений естественным путем. Поэтому дефлектор надо использовать всегда. Они бывают совершенно разных конструкций и могут изготавливаться из оцинкованной стали, нержавеющей стали керамики и даже меди. Кроме этого, дефлекторы могут иметь и подвижную часть, которая раскручивается набегающим воздушным потоком. Такие конструкции называют ротационными дефлекторами. И они тоже обеспечивают ощутимый прирост тяги в вытяжных вентиляционных каналах.
Еще задолго до того как Бернулли открыл свой закон, опытные печники всегда сооружали оголовок дымохода специальной формы. В верхней части трубы делали расширение, которое имело скос. Такой элемент на самом деле являлся дефлектором по своей сути, хотя печники об этом понятии и не знали, и не могли под это подвести аргументированную теоретическую базу. Просто многовековой опыт подсказывал, что так делать лучше.
Каменщики с незапамятных времен делали такую конструкцию и даже не подозревали, что это называется дефлектором
На этом рассмотрение естественных причин, заставляющих двигаться воздух в системах вентиляции, мы заканчиваем, так как больше никаких природных сил нет. Но и их вполне достаточно для того, чтобы в определенных условиях создать такую систему вентиляции, которая будет работать без всяких механизмов.
Механическое побуждение воздуха
В естественной системе вентиляции есть один главный минус – она не всегда предсказуема. Очень много зависит от природных факторов, которые не всегда прогнозируемы даже метеоцентрами, укомплектованными специально обученными профессионалами и дорогостоящей аппаратурой. А вентиляцию в своем доме хочется иметь управляемую и в нужный момент имеющую требуемую производительность. Поэтому и используются специальные механизмы, которые помогают естественной вентиляции, а в некоторых случаях и полностью заменяют ее.
Главным устройством, который заставляет перемещаться воздух, является вентилятор. По конструкции они могут быть совершенно разных типов:
Осевой вентилятор — самая распространенная конструкция в системе вентиляции
Тангециональные вентиляторы широко применяются во внутренних блоках кондиционеров
Диагональный канальный вентилятор
Мы описали основные типы вентиляторов, призванных механическим путем перемещать воздух в доме. Но, помимо этого, они могут иметь различное конструктивное исполнение, иметь какое-то именно свое предназначение и устанавливаться в разных местах. Все попытки классифицировать их по этим признакам могут вызвать сумбур в восприятии, поэтому мы предлагаем рассмотреть по порядку, какие именно системы вентиляции бывают и в процессе повествования уже указывать на конкретные приборы, которые устанавливаются в том или ином случае.
Какие бывают системы вентиляции в доме?
Читатели наверняка уже уяснили, что система вентиляции просто необходима. Мало того, даже если человек не будет ничего предпринимать для ее организации – она все равно будет, так как воздух все равно будет по тем или иным причинам двигаться. Рассмотрим, как классифицируются системы вентиляции, чтобы в дальнейшем подобрать нужный вариант именно для своих конкретных условий. Для начала рассмотрим схему, изображенную на рисунке.
Классификация систем вентиляции
Прежде всего, системы вентиляции классифицируются по способу организации воздухообмена. Они делятся на три большие группы:
Общеобменная вентиляция предполагает, что процесс обмена воздухом идет во всем доме (помещении) или хотя бы в значительной его части. При этом предполагается, что почти весь объем воздуха в доме (помещении) заменяется относительно равномерно. Для большинства частных домов или квартир это наиболее предпочтительный вариант.
Местная вентиляция как приточная, так и вытяжная, призвана обеспечить воздухообмен в каком-то определенном месте. Всем известная кухонная вытяжка является ярким примером местной вытяжной вентиляции. А вентилятор, вмонтированный в окно и «тянущий» воздух снаружи – пример местной приточной вентиляции.
Комбинированная вентиляция – это «симбиоз» местной и общеобменной. Откровенно говоря, если в доме или квартире будет установлен хоть один прибор местной вентиляции, то любая система уже будет комбинированной, так как воздухообмен будет все равно идти как в одном месте, так и во всех помещениях.
По принципу действия системы вентиляции разделяются:
На приточную вентиляцию, которая необходима для подачи в помещения нужного количества наружного воздуха, который может при этом подвергаться фильтрации, нагреву в зимний период или охлаждению в летний период.
Вытяжную вентиляцию, служащую для удаления отработанного воздуха из помещений, а также продуктов сгорания газа и различных соединений, которые образуются при приготовлении пищи.
Приточно-вытяжную вентиляцию, которая объединяет в себе и первую, и вторую.
На представленной выше схеме видно, что местная вентиляция на пересечении с приточной имеет три «таинственных» прямоугольника с названиями: «Оазис», «Завеса» и «Душ». Эти зоны можно организовать только при принудительной (механической) приточной вентиляции. Что же это такое?
Цены на приточно-вытяжную вентиляцию
Теперь рассмотрим пересечение вытяжной вентиляции с местной и там увидим также «таинственные» прямоугольники: «Кожух», «Зонт», «Шкаф» и «Отсос». Что же это такое на самом деле?
Кухонная вытяжка по научному называется вытяжным зонтом
Вытяжной шкаф — лучшее решение для любителей «похимичить»
По способу побуждения воздуха системы вентиляции разделяются:
На искусственную вентиляцию, называемую еще механической. Воздухообмен в таких системах осуществляется только принудительно – при помощи вентиляторов. Воздух может при этом подаваться и удаляться как при помощи воздуховодов, так и без них. В сугубо искусственных системах, конечно, лучше использовать воздуховоды, так как тогда вентиляцию можно легко организовать, рассчитать и она будет более или менее предсказуемой.
Естественную вентиляцию, где воздух движется только благодаря природным факторам. Из той же схемы видно, что эта вентиляция может быть как организованной (поддающейся регулировке), так и неорганизованной. Организованная, в свою очередь, может быть канальной или бесканальной. Организованный естественный воздухообмен называется аэрацией. А неорганизованный воздухообмен – это инфильтрация.
В квартирах даже старого жилищного фонда на кухнях и в санузлах всегда были и есть вентиляционные отверстия, связанные с вытяжными вертикальными каналами. То есть, вытяжка воздуха проходила организованно, но по естественным причинам. Для поступления свежего воздуха использовались форточки на окнах, которые или держали открытыми постоянно, или периодически открывали на время проветривания. Можно сказать, что это была организованная бесканальная аэрация. В течение того времени, пока форточки были закрыты, поступление свежего наружного воздуха происходило через многочисленные большие или маленькие щели, которые были всегда в деревянных окнах старого жилищного фонда. Именно в это время работала неорганизованная инфильтрация. Любой современный специалист по вентиляции скажет, что это уже прошлый век и будет во многом прав. Тем не менее такая организованно-неорганизованная вентиляция вполне справлялась со своими функциями и обитатели квартир старого фонда не испытывали недостатка в свежем воздухе.
По назначению системы вентиляции также разделяются на рабочие или аварийные.
По способу осуществления воздухообмена системы вентиляции бывают регулируемыми и нерегулируемыми. Из самих названий понятно, чем они отличаются друг от друга, поэтому объяснять что-либо не имеет смысла.
Какую систему вентиляции выбрать для частного дома?
Представим, что имеется частный дом и его хозяин решил оборудовать в нем современную систему вентиляции. Благо, что сейчас много организаций, которые смогут помочь в этом. Причем все будет грамотно рассчитано, будет порекомендовано только лучшее оборудование, а в случае, если хозяин отважится все приобретать у этой фирмы и еще закажет монтаж, то ему предоставят очень хорошую скидку. Красота! Почему бы не воспользоваться такими услугами?
Но после того как начинается знакомство с прайсами на оборудование и расценками за услуги монтажа радужное будущее вынуждено заменяется на прозаичное настоящее. И здесь дело не в том, что именно в этом месте намерены «развести» на деньги конкретного заказчика. Дело в том, что на самом деле оборудование для систем вентиляции стоит немало, и это факт. Именно поэтому мы рекомендуем нашим читателям не стараться сразу в системах вентиляции делать все по максимуму. Лучше присмотреться к своему жилью, если оно вторичное или сразу правильно спроектировать систему вентиляции, если дом планируется строить. Чему же отдавать предпочтение, какой системе вентиляции?
Конечно, прежде всего, надо по максимуму постараться использовать природные силы, то есть где только можно применять естественную вентиляцию, так как она не потребует никаких затрат энергии для своей работы. Конечно, предпочтение следует отдавать организованной естественной вентиляции, так как она более предсказуема. Но естественную вентиляцию можно сделать далеко не всегда. В каких именно домах это целесообразно мы рассмотрим в следующем разделе статьи.
В санузлах обязательно устанавливаются вытяжные вентиляторы, которые включаются во время их посещения. И также эти вентиляторы могут оборудоваться таймером, который позволяет в течение некоторого времени оставлять вентилятор включенным и после посещения санузлов. При этом вентилятор ни в коем случае не должен мешать естественной вытяжной вентиляции, которая должна обеспечивать нужный воздухообмен круглосуточно.
Цены на вытяжные отсосы
Современные вентиляторы в ванной могут иметь и такой необычный футуристический дизайн
Однако, несмотря на то что естественная вентиляция имеет главное преимущество – энергонезависимость, применять ее целесообразно далеко не во всех домах. О том, где именно надо по максимуму использовать природные рассмотрим в следующем разделе статьи.
