В. Б. Дорохов, И. В. Фомин. Аэрационные устройства клапанного типа, с возможностью регулирования расхода для систем естественной вентиляции церковных зданий

В. Б. Дорохов, И. В. Фомин. Аэрационные устройства клапанного типа, с возможностью регулирования расхода для систем естественной вентиляции церковных зданий

Особенности внутренней объемно-пространственной структуры церковных зданий приводят к проблеме наличия зон застойного воздуха, особенно в подсводчатых пространствах и боковых нефах. В зонах застоя происходит интенсивное отложение загрязнений на стенах, развитие микробиологических поражений конструкций, интерьера, возникновение дискомфортных условий для находящихся в церкви. Во время проведения служб все эти проблемы обостряются, поскольку имеет место поступление тепла, влаги и углекислого газа от людей, горящих свечей и лампадного масла, а также продуктов сгорания – в газовой и мелкодисперсной фазе (аэрозоли).

Так, например, исследования лаборатории в одном из соборов Нижегородской епархии, для которого в настоящее время с участием лаборатории прорабатываются предпроектные решения для системы вентиляции и отопления, показали превышение концентрации углекислого газа через полчаса после начала праздничной службы в 4,5 раза. Углекислый газ был выбран нами для исследований в качестве индикатора общей загрязненности воздуха. К началу следующей службы (примерно через четыре часа) концентрация понизилась в два раза, т. е. стала превышать гигиеническую норму лишь вдвое. Стены собора на многих участках нуждаются в очистке от копоти каждые полгода. Вентиляционная система собора крайне несовершенна, устройства естественной вентиляции с трудом поддаются регулированию.

Несовершенство вентиляции негативно отражается на микроклимате церквей, сохранности настенных росписей, иконостаса, декоративной отделки, предметов внутреннего убранства, зачастую представляющих значительную церковную и историко-культурную ценность.

Оснащение автоматическими системами кондиционирования и вентиляции в большинстве случаев невозможно по архитектурным, экономическим и другим соображениям. Кроме того в процессе эксплуатации таких систем значительны затраты на электроэнергию и техническое обслуживание.

Как показывает опыт, установка в окнах барабана вентиляционных устройств, открывающихся механически (форточки, фрамуги и проч.) не обеспечивает вентиляцию церкви, в определенных условиях (довольно часто!) вызывая опрокинутую вентиляцию, в то время как наиболее оптимальный режим проветривания церковных зданий – по схеме снизу-вверх.

Установку механически открывающихся устройств можно допустить в храмах, снабженных системой принудительной вентиляции или кондиционирования, внутренний объем которых находится под избыточным давлением. При этом требуется алгоритм автоматического управления форточками. Проект модернизации такой системы (с использованием наших рекомендаций) осуществлен в Благовещенском соборе Московского Кремля в 2007–2008 гг.

Исследования и практика показывают, что в церковных зданиях может быть создана система естественной вентиляции без применения или с минимальным применением элементов принудительной вентиляции. При этом в качестве вытяжки используются аэрационные устройства, действующие по принципу обратного клапана (АУ), а в качестве приточных устройств форточки, фрамуги, аэрационные клапаны (встроенные в рамы окон). Также возможно использование приточной механической вентиляции в нижней части здания в сочетании с АУ – при этом осуществляется схема вытесняющей вентиляции. В настоящее время наши предложения по такой системе вентиляции в упомянутом выше соборе Нижегородской епархии находятся в стадии рабочего проектирования.

Долгое время идея применения обратного клапана для устройства вентилирования церковных зданий осуществлялась в отдельных музеях и церквях из доступных материалов и по собственным соображениям.

В 1980–1990 гг. были начаты работы по научному обобщению опыта использования АУ, повышению их надежности и долговечности на базе производств ВПК. Были разработаны долговечные подвески подвижных элементов с минимальным трением, проведены испытания в аэродинамических трубах различных конструктивных решений АУ. Совместно с другими научно-исследовательскими учреждениями в этих работах принимала участие лаборатория музейной климатологии ГосНИИР [1, 2, 3, 4]. В период 2004–2009 гг. были получены три патента на конструктивные решения АУ, соавторами которых выступали сотрудники лаборатории.

Последней по времени разработкой сотрудников лаборатории музейной климатологии является АУ с изменяемой площадью проходного сечения для систем естественной вентиляции – приоритет изобретения от 2009 г. [5]. Один из первых образцов такого АУ расположен в барабане конференц-зала ГосНИИР (ил. 1 и 2).

Достоинством аэрационных устройств с изменяемой площадью проходного сечения является возможность при необходимости изменять расход воздуха через АУ. Управление расходом воздуха может осуществляться вручную, дистанционно, а при необходимости в автоматическом режиме – согласно требуемому алгоритму. Это оказывается необходимым при изменении требований к режимам вентиляции в различные интервалы времени, например режимы зима-лето или в суточном цикле проведения церковных служб. Такой подход позволяет значительно увеличивать энергоэффективность систем климатизации при обеспечении требований к параметрам микроклимата и уменьшению времени существования застойных зон.

Описываемые клапаны (при обеспечении дистанционного управления) могут быть установлены в церковных зданиях, оснащенных системой воздушного отопления или кондиционирования – при соответствующем уточнении алгоритма работы системы и создаваемого системой избыточного давления. В настоящее время рекомендации по установке таких клапанов разрабатываются для упомянутого выше собора Нижегородской епархии вместимостью свыше тысячи человек.

Литература

1. Гордеев Ю. И., Илларионова И. В., Сизова Е. А. Аэрационные устройства для зданий – памятников культовой архитектуры (клапаны хлопушки) // Вопросы температурно-влажностного режима памятников истории и культуры: Сб. научных трудов. М., 1990.

2. Микроклимат церковных зданий. М., 2000.

3. Дорохов В. Б., Фомин И. В., Колегаев И. С. Рациональный выбор решений систем климатизации церковных зданий – для обеспечения сохранности зданий, настенной живописи, икон и комфортного микроклимата // EIK?N KAITEXNH. Церковное искусство и реставрация памятников истории и культуры. Памяти Андрея Георгиевича Жолондзя: Сборник. М., 2007.

4. Фомин И. В., Сизов Б. Т. Использование аэрационных устройств в системах естественной вентиляции церковных зданий – памятников архитектуры // Природные условия строительства и сохранения храмов православной Руси. 4-й международный научно-практический симпозиум: Сб. тезисов. С.-Посад, Троице-Сергиева Лавра, 8-10 октября 2009 г.

5. Дорохов В. Б., Фомин И. В. Аэрационное устройство с изменяемой площадью проходного сечения для систем естественной вентиляции памятников архитектуры. Патент на изобретение № 2375644. Приоритет 03 июля 2008 г. Зарегистирован 10 декабря 2009 г.