О проекте Размещение рекламы Карта портала КорзинаКорзина Распечатать

Традиционные отечественные материалы из продукции лесозаготовки для конструктивной системы в окнах

Традиционные отечественные материалы из продукции лесозаготовки для конструктивной системы в окнахБ.С. УСТИНОВ, профессор, Д.Б. УСТИНОВ, инженер, Брестский государственный технический университет, Беларусь

В статье рассматривается процесс производства растительных фильтров с подбором их состава из зеленых хвойных древесных компонентов. Авторы отмечают, что растительные фильтры очищают воздух в помещениях от скопления вредных веществ, выделяемых пластмассой и мебелью, содержащей различные феноло-формальдегидные клеи, а также обеспечивают постоянный воздухообмен в помещениях с нормализацией влажностного режима.
 
Микроклимат и экология помещений в городских квартирах и общественных зданиях зависят от воздуха, которым мы дышим. В плотной городской застройке с интенсивным движением автомобилей и их парковкой под окнами зданий создается серьезная экологическая обстановка, связанная с недопустимой загазованностью. Атмосферный воздух в такой среде насыщен не только выхлопными летучими газами, но и взвешенными частичками от гари жидкого топлива и моторного масла.
 
Аналогичная ситуация с атмосферным воздухом в городах, в которых промышленные предприятия оказались внутри жилых районов.
 
В таких условиях плотной городской застройки проветривание жилых помещений в домах через форточки будет просто нежелательной и даже опасной затеей, поскольку в помещение напрямую будет попадать грязный и холодный зимой воздух. А это связано с простудными явлениями и обострением различных заболеваний у людей, включая легочные и онкологические.
 
Между тем сама природа подарила средства для профилактической защиты людей от негативного воздействия нездоровой городской экологии и болезнетворных вирусов. Для этой цели предлагаются фильтры — прокладки из постоянно возобновляемого растительного сырья для очистки и обеззараживания воздуха в помещениях.
 
Человечеству давно известны уникальные целебные качества деревьев хвойных пород сосны, ели, лиственницы, пихты. Причем следует отметить, что такое многообразие растений — фитонцидов — позволит подойти избирательно к каждому человеку, учитывая его восприимчивость к тому или иному составу растительного материала прокладок.
 
Традиционно древесина использовалась и используется при строительстве жилых домов в Беларуси, России, Канаде, в Скандинавских странах. Статистика свидетельствует, что люди, проживающие в таких домах, спокойнее по характеру, менее подвержены заболеваниям и, как правило, долгожители. В чем причина?
 
Стены в таких домах чаще всего рубленные из бревен, пористая структура которых полностью пропитана смолами (у сосны — живица). Ствольная древесина сосны пронизана многочисленными крупными смоляными ходами — порами, тянущимися в вертикальном направлении и сообщающимися между собой горизонтальными ходами, залегающими в прочных сердцевинных лучах стволовой основы стенового бревна.
 
На стены жилого дома с наружной стороны постоянно оказывают воздействия перепады температуры и ветрового напора. Такие физические колебания приводят к возникновению разности давления воздуха и способствуют появлению потоков, проникающих через поры древесины и попадающих в помещения. При этом вместе с воздухом из смолы (живицы) захватываются бактерицидные вещества (фитонциды), которые угнетают или убивают болезнетворные микробы и вирусы в помещении и в организме человека.
 
Кроме того, хвойные культуры задерживают пыль, снижают уровень шума, уменьшают размножение бактерий, вирусов и даже некоторых насекомых, наполняя пространство ароматом смолы и хвои. Не случайно в хвойных борах размещают лечебно-оздоровительные здравницы.
 
Подсмотренные в природе исцеляющие свойства хвойного леса мы и решили перенести в городскую среду постоянного проживания и обитания человека.
 
Но для этого механизм воздухообмена в помещениях с воздухонепроницаемыми каменными и железобетонными ограждениями (стенами) должен основываться на выборе приемлемых конструкций, обладающих фильтрационными свойствами, что проверяется математическими расчетами. Такими конструкциями могут быть окна.
 
Для помещений с ограниченной кубатурой воздуха на каждого человека в зданиях с каменными и железобетонными стенами (особенно в зимних условиях) возникает необходимость в постоянном минимальном воздухообмене, что возможно только через конструктивное заполнение оконных проемов. Разность давления воздуха АР (Па) между наружной и внутренней поверхностями стеновых ограждений здания выражается как [4]:
АР = 0,55#(уя - ув) + 0,33 у„-и\р,     (1)
где Н — высота здания от поверхности земли до верха карниза, м; ун, у в — удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3, определяемый по формуле:
где t—температура воздуха внутреннего (?в) и наружного (?н), равного средней температуре наиболее холодной пятидневки, °С; оср — максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которого составляет 16% и более, м/с.
 
Задаваясь, в частности, определенной площадью воздухоприточных отверстий (щелей) в конструкции стенового ограждения, определяемая величина разности давлений позволяет в приближенном виде выявить общую кратность воздухообмена в помещении, в частности, через клапаны в окнах.
 
Применение в жилых помещениях окон из металла и ПВХ с воздухонепроницаемыми герметичными притворами создает проблемы, связанные с повышенной влажностью, образованием капельного конденсата, сыростью и появлением плесени на стенах. Поэтому в таких помещениях кратность воздухообмена должна быть повышена для обеспечения хороших гигиенических условий. Кроме того, при наличии в таких помещениях эпизодических влаговыделений (санитарные узлы, кухни) и внутренней отделки из материалов, не сорбирующих парообразную влагу, появляется необходимость в обязательной связи внутреннего воздуха помещений с наружным атмосферным воздухом.
 
В современных многоэтажных жилых зданиях в квартирах вытяжные каналы с одним ответвлением имеют сечение не менее 150 см2, соединенных с общим каналом коллектора. Как правило, такие каналы размещают на кухнях, ванных комнатах и санузлах. Причем с увеличением этажности жилых зданий конструктивное решение квартирных вентиляционных каналов усложняется, снижается и их эффективность по воздухообмену. Поэтому жилые комнаты в квартирах рассчитаны на воздухообмен в них через форточки, створки и специально предусмотренные отверстия клапанной системы в окнах, которые предлагается заполнять экологическими растительными фильтрами.
 
Процесс производства растительных фильтров с подбором их состава из зеленых хвойных древесных компонентов осуществляется следующим образом. Заготавливают охвоенные ветки («лапки») длинной 15-20 см и толщиной на срезе до 0,4-0,5 см, являющиеся отходами лесозаготовки. Сохраняемость таких веток в зимний период в снегу 3-3,5 месяца, а летом — до 3-5 дней под навесом. Ветки с хвоей тщательно очищают от сушняка и постороннего мусора.
 
Подготовленное чистое хвойное сырье измельчают на мельничном агрегате  до получения зеленой массы фракции 5-10 мм. При необходимости в измельчаемую в агрегате хвойную массу добавляют дозированные части живицы сосны или лиственницы. В процессе измельчения хвойного сырья и живицы происходит активное перемешивание всех компонентов и образуется мелкая структура сырья. Из зелени хвои отделяются клейкие смолянистые вещества и жидкие эфирные масла, которые вместе с живицей в виде тончайшего налета из капелек на волокнах зелени формируют однородную не пылящую массу, разгружаемую в емкость через сетчатое днище агрегата.
 
Такая оголенная структура растительной смеси способствует активной диффузии целебных веществ за счет постоянного их отторжения из измельченной массы. Сушат измельченную растительную смесь в хорошо проветриваемых сухих помещениях или под навесом в течение 5-7 дней, разложив тонким слоем на тканевом настиле. Смеси из различных растительных составов могут храниться в герметичных упаковках в сухих проветриваемых помещениях в течение 3-4 лет.
 
Растительные составы для фильтров можно изготавливать из зеленого сырья и смол различных деревьев хвойных пород, создавая и обогащая разнообразные ароматические букеты и целебные смеси.
 
Такие растительные смеси можно приготавливать в неограниченном количестве из отходов лесозаготовки с минимальными финансовыми и трудовыми затратами. Технология переработки абсолютно простая — только измельчение. Не требуется сложное оборудование и оснастка, нет потребности в тепловой энергии. Сухими составами из растительной смеси (рис. 2) наполняют марлевые пакеты различных размеров, которые размещают в специальных оконных (форточных) клапанах, кондиционерах, респираторах и т.д. (рис. 3) [7]. Причем размещение растительных фильтров в форточных проемах окна незначительно снижает их светоактивность.
 
 Прокладки в окнах могут обновляться после каждого отопительного сезона
—     1 -2 раза в год, в кондиционерах и приточных вентиляционных отверстиях — через 3-4 месяца, в повязках (респираторах)
—     через 12-15 суток. После использования прокладки следует утилизировать.
 
Возникает проблема, связанная с массовой заменой существующих окон на пластмассовые из ПВХ. С одной стороны, в квартирах становится теплее и меньше шума с улицы. Но воздухонепроницаемые створки в пластмассовых окнах полностью исключают через их притворы фильтрацию воздуха в помещение со всеми вытекающими отсюда последствиями.
 
Известно и то, что в пластмассах при температуре более 50°С от прямого воздействия солнечной радиации и ультрафиолетового излучения начинает происходить видоизменение их мицелл с деструктивным процессом материала, выделением тяжелого специфического запаха и веществ, непредсказуемых по своей токсичности. А в Беларуси, России и др. фасадные поверхности зданий, обращенные на солнечную сторону, могут нагреваться до 60-70°С. К слову, если в пластике образовалась трещина, починить его невозможно. Поэтому рано или поздно окна ПВХ отправляются на мусорные свалки. И вопрос утилизации таких материалов остается открытым. Кстати, сами европейцы предпочитают и считают престижнее изготавливать для себя здоровую столярку из массива хвойных пород, закупаемых в Беларуси и России. А надо бы и нам аналогично использовать у себя в деле свою, проверенную веками в надежности и экологичности отечественную продукцию из древесины и продавать изделия с выгодой всем желающим на внешних рынках. Спрос наверняка будет.

Многие потребители стали аналитически подходить к выбору устанавливаемых окон. И всё больше и больше людей стало выбирать именно деревянные окна, четко понимая негативные последствия от пластиковых окон, не смотря на то, что они дороже пластиковых. Отмечается  активная замена ранее установленных пластиковых окон, на деревянные,  от российского производителя. К примеру, компания Дана, основана в далеком 2000 году, осуществляет производство и продажу деревянных окон. Именно в Дане вы сможете подобрать качественно деревянное окно по низкой цене оптом и в розницу.
 
Естественно, невозможно остановить процесс замены обветшавших старых окон в помещениях на новые из ПВХ. Люди предпочтут быть в тепле и тишине. Но прогнозировать складывающуюся ситуацию и возможные последствия все-таки необходимо. И предлагаемые фильтры из растительного сырья вполне могут облегчить эту проблему.
 
Идентичность зеленого сырья из хвои по свойствам и экологичности древесине хвойных пород позволяет отнести эти изделия к разряду безопасных и полезных.
 
Несложная модернизация окон, заключающаяся в дополнительном устройстве простого клапана в коробке, импосте или открывающейся конструктивной системе створок или форточек, позволяет без особого удорожания это производство поставить на поток.
 
Конструкция клапанного устройства приточной воздушной системы в окнах, с помощью которой осуществляется очистка и обеззараживание воздуха в помещении , состоит из приточного отверстия, рамки с козырьком, эластичной сетчатой цилиндрической оболочки с диафрагмами по ее торцам. Рамка может крепиться самонарезающими винтами к коробке, импосту или створке окна. По длине она содержит два продольных круговых паза. Эластичная сетчатая цилиндрическая оболочка по длине снабжена круговыми бортиками, входящими в пазы рамки.
 
В полости эластичной сетчатой цилиндрической оболочки содержится пористый фильтр из измельченной волокнистой зелени деревьев хвойных пород. Со стороны приточного отверстия перед фильтром размещена прокладка из марлевой ткани.
 
Из конструктивных элементов собирают систему воздухоочистки в единый блок с заполнением пористым растительным фильтром. Над приточными отверстиями на входе и выходе из них воздуха в верхней части деревянной коробки окна или открывающейся створки окна из ПВХ с двух их сторон крепят саморезами однотипные рамки с козырьками.
 
В сетчатой цилиндрической оболочке между ее торцевыми диафрагмам и без уплотнения укладывают пористый растительный фильтр из измельченной зелени деревьев хвойных пород.
 
Для получения ровной поверхности и предотвращения образования осыпи между приточным отверстием и рамкой перед фильтром размещают прокладку из марлевой ткани. Затем собранную эластичную сетчатую цилиндрическую оболочку с круговыми бортиками вставляют в продольные круговые пазы рамки враспор и защелкивают. Козырек защищает приточные отверстия от влаги и оседающей пыли.
 
На стены и окна здания с наружной стороны постоянно оказывают воздействия перепады температуры, гравитационные и ветровые давления воздуха. Такие физические колебания приводят к возникновению разности давления воздуха и способствуют появлению потоков, проникающих в помещение через приточные отверстия в окнах.
 
Чтобы вписаться в конструктивные параметры оконных элементов (размеры в сечениях коробок, импостов и переплетов створок), клапанные приточные и вытяжные отверстия в них приняты с минимальными размерами, например 1,2х 15 (1,3x17) см, площадь которых составляет 18-22 см2. В окне могут быть предусмотрены 2-3 таких приточных отверстия с активной площадью для воздухообмена 54-66 см2.
 
Следует заметить, что рассматриваемые в нашем случае наружный и внутренний клапаны в окне работают как единое приточно-вытяжное устройство.
 
Приточно-вытяжные отверстия в клапанах принимаются прямоугольной формы с одинаковыми площадями F= F} = F2. По высоте отверстия h в данных сечениях можно найти плоскость, в которой избыточное давление равно нулю. Эту плоскость называют нейтральной (О — О,), и она проходит на середине высоты h отверстия. По мере удаления от нейтральной плоскости в канале между приточным и вытяжным отверстиями в клапанах разность давления, которое называется аэростатическим давлением />(Па), будет возрастать. Максимальные значения Р будут у нижней и верхней полок канала, как показано на эпюрах аэростатических сил (рис. 5).
 
Когда удельный вес наружного воздуха ун больше удельного веса воздуха ув внутри помещения, следовательно, tn<tB для зимних условий избыточное внутреннее аэростатическое давление внутри полости канала в его нижней части направлено внутрь помещения (холодный поток воздуха), в то время как в верхней части канала — наружу (теплый поток воздуха).
 
В соответствии с этим нижняя часть канала от нейтральной плоскости работает на приток, а верхняя — на вытяжку. При этом максимальные значения величин аэростатических давлений внижней и верхней частях канала определяются по формуле:
 
Из-за сложности задачи определения разнонаправленности аэростатических давлений в едином приточно-вытяжном канале принимаем их количественные значения одинаковыми. В приточном и вытяжном отверстиях размещены пористые растительные фильтры, воздухопроницаемость которых определяется экспериментально продувкой воздуха через образец материала. Движение потока воздуха через такой пористый материал носит турбулентный характер, и оно возникает при самых малых значениях аэростатических давлений. Поэтому при турбулентном движении воздуха в порах фильтров из растительного сырья прямой зависимости между количеством воздуха W, кг/м2ч и аэростатическим давлением Р (Па) не будет. Тогда скорость этого воздушного потока v (м/с) можно определить по формуле:
у    Шув-Ув)а     (4)
где И — высота отверстий в клапане, м; а — ширина отверстия, м; L — длина канала между отверстиями, м; — средний удельный вес воздуха, (уя - ув)/2, кг/м3; ?, - коэффициент трения в порах фильтра (безразмерный), который определяется экспериментально; q — ускорение силы тяжести, 9,8 м/сек2.
 
Количество воздуха, проходящего через пористые филь¬тры в приточном и вытяжном отверстиях канала (^(кг/м^) в течение 1 часа, определяется по формуле:
W = A-vycp-F,     (5)
где А — коэффициент сжатия струи воздуха в канале между отверстиями клапанов; v — скорость воздуха в канале, м/с УсР — средний удельный вес воздуха в канале, кг/м3; F — площадь отверстия в клапане, м2.
 
При обратном решении задачи и при известном воздухообмене в канале можно скорректировать площадь приточно-вытяжных отверстий:
 
Принятые площади приточно-вытяжных отверстий в оконных клапанах в пределах 55-65 см2 составляют 1/3 площади квартирного вентиляционного канала (150 см2) и способны обеспечить нормальный воздухообмен и очистку воздуха в помещении без теплопотерь. Причем в каждой из комнат в квартире.
 
Внутри канала между наружным и внутренним отверстиями температура воздуха tK, °С, будет больше температуры наружного воздуха /н, но меньше температуры внутреннего воздуха /в. Зная расход воздуха в канале и температурный перепад в нем, можно определить возможные теплопотери Q, Дж, через клапанную систему в зимнее время.
 
Q = Wtk     (7)
Внутри канала постоянно происходит конвекция воздуха с выравниванием всех физических величин при естественном воздухообмене, благоприятно воздействующем на микроклимат помещений в зимний период без снижения температуры внутреннего воздуха. С другой стороны, пористые растительные фильтры выполняют роль надежной теплоизоляции, обеспечивая нормативное сопротивление теплопередаче клапанной системы в окне, составляющей 0,5-0,6 м2°С/Вт.
 
Из приведенных формул видно, что интенсивность воздухообмена через отверстия в клапанах прямо пропорциональна воздействию перепадов температуры, гравитационному и ветровому давлению, удельному весу воздуха, площади приточно-вытяжных отверстий и скорости ветра. В общей форме эти формулы можно рассматривать как математическую модель решения задачи воздухообмена в помещении через горизонтальные и вертикальные щелеобразные клапаны с фильтрами в окнах.
 
Простая конструкция такого клапана в окне обеспечивает естественный воздухообмен в помещении без устройства сложного механизма ручной системы регулирования притока и оттока воздуха через светопроем.
 
Фильтры из растительного сырья деревьев хвойных пород в качестве профилактики и обеззараживания воздуха (вместо синтетических ароматизаторов) целесообразно применять не только в жилых помещениях, но и в общественных зданиях, включая спортивные комплексы и арены.
 
Приоритет дан ной разработки БрГТУ защищен п атентами на изобретения Беларуси.
 
Клапанная система в окне для очистки и обеззараживания воздуха в помещении [патент BY 15798): а - сечение створки окна из ПВХ; б - сечение верхней части коробки деревянного оконного блока; в - вид по «А»; г - сечение по I-1.1 - приточное отверстие (щель); 2 - рамка; 3 - козырек; 4 - сетчатая цилиндрическая оболочка; 5 - диафрагма; 6 - самонарезающий винт; 7 - круговой продольный паз; 8 - круговой бортик; 9 - растительный фильтр; 10 - прокладка из марлевой ткани
 
Библиографический список
1.     Устинов Б. С. Влияние воздухопроницаемости на теплопотери
в зданиях//Архитектура и строительство в Беларуси. - 1993, № 5, с. 4-6.
2.     Гаммерман А.Ф., Гром И.П. Дикорастущие лекарственные растения СССР. - М.:Медицина, 1976, с. 19-22, 50.
3.     Мурох В.И., Стекольников Л.И. Наш зеленый исцеляющий друг. - Мн:. Ураджай, 1978, с. 18-20,40-52.
4.     ТКП 45-2.04-43-2006. Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования, Минск.
5.     Состав материала для прокладок, предназначенных для обеззараживания воздуха: Пат. BY 10536, кл. A61L9/00, C08L99/00, C08L97/00/Устинов Б.С., Устинова О.Б. 2008.
6.     Измельчитесь: Пат. BY6574, кл. В02С18/06, 18/40/Устинов Б.С., Устинов Д.Б., 2004.
7.     Способ очистки и обеззараживания воздуха в помещении: Пат. BY 5106, кл. A61L9/00, B01D39/00,39/04/Устинов Б.С., Устинова О.Б., 2002.
8.     Устройство для очистки и обеззараживания воздуха в помещении: Пат. BY 15798, кл. Е06В7/00/ Устинов Б.С., Устинов Д.Б., 2012.
9.     Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. - М.: Стройиздат, 1973, с. 287.
10.     Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. - М.:

Стройиздат, 1984, с. 292

Источник: www.stroyip.ru


Размещение рекламы в каталоге

Перейти в раздел: "Деревянные окна" 

 




 

ООО КЛИНИНГОВАЯ КОМПАНИЯ РАЙДО

© 2005-2019 Интернет-каталог товаров и услуг StroyIP.ru

Екатеринбург
Первомайская, 104
Индекс: 620049

Ваши замечания и предложения направляйте на почту
stroyip@stroyip.ru
Телефон: +7 (343) 383-45-72
Факс: +7 (343) 383-45-72

Информация о проекте
Размещение рекламы