Вентиляционные клапаны: стандарты и качество XXI века

КлапанКлапаны самых разных типов в Российской Федерации относятся к группе «расходные материалы». Стандартов для этого вида устройств в нашей стране практически нет. Как итог — продукция, представленная на российском рынке, не соответствует современным требованиям, действующим, например, в США или в странах Евросоюза. Это, в свою очередь, создает угрозу для безопасности использования систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а значит, и для жизнедеятельности людей.

Исправить ситуацию должна разработка новых типов клапанов, соответствующих требованиям норм ЕN 1751–99, АМСА 500 d 98.

Исторически в СССР существовало разделение между оборудованием, закупаемым генподрядчиком или заказчиком на основании проектных спецификаций, и так называемыми расходными материалами, к которым относились трубопроводы, теплоизоляция, воздуховоды и в том числе различные сетевые элементы, включая воздушные клапаны. Для простоты производства они выпускались по так называемым типовым сериям, разработанным, например, СантехНИИпроектом, активно применяемым до сих пор.

Основной задачей типовых серий была возможность кустарного изготовления клапанов в мастерских, специализирующихся на производстве воздуховодов. Реализация специальных требований заказчика, использование сложного металлообрабатывающего оборудования и материалов при выпуске таких клапанов не предусматривались.

Действующая документация не описывала такого параметра, как величина протечек клапана в закрытом состоянии (так называемый LEAKAGE FACTOR), не содержала и методики его измерения. Между тем этот параметр — определяющий для отсечных, обратных и регулировочных клапанов, работа которых предполагает плотное перекрытие воздуховода с минимальным и, безусловно, нормируемым уровнем протечек. Клапан, пропускающий воздух в неизвестном количестве, никому не нужен.

Результат таких пробелов в нормативных документах — применение клапанов с низкой плотностью перекрытия, неконтролируемые перетоки воздуха, появление в здании зон с избыточным или недостаточным давлением. В результате происходит «опрокидывание» систем, когда затрудняется открытие или закрытие дверей, появляются неприятные запахи из кухонь и санузлов там, где это нежелательно, резко снижается температура («захолаживание»), особенно у входных групп дверей, и даже разрушение дверей, окон и блокирование лифтов.

Кроме того, низкая плотность клапанов ведет к протеканию холодного воздуха внутрь выключенных приточных установок, что периодически приводит к выходу из строя водяных нагревателей и охладителей. В «стояночном» режиме автоматика снижает подачу теплоносителя до минимума в расчете на полное отсутствие тепловых нагрузок. Реально же утечки клапана при отключенном вентиляторе дают нагрузку до 20% от номинала. Размер протечек можно определить по диаграмме рис. 1, взяв значение внешнего гравитационного давления воздуха зимой не менее 250 Па.

В так называемых чистых помещениях, к которым относятся больницы, пищевые производства, фармакологические предприятия и заводы микроэлектроники, неплотные клапаны ведут к поступлению загрязненного воздуха и нарушению технологии, что приводит к браку на производстве или к болезням и летальным исходам в медицинских учреждениях. Поддержание необходимого перепада давлений требует повышенного расхода воздуха, а значит, перерасхода энергии и незапланированных затрат.

Чтобы лучше разобраться в проблеме утечек воздуха, возьмем пример, понятный любому строителю: сравним пластиковые и деревянные стеклопакеты. Несмотря на малые размеры неплотностей старых деревянных окон, их было вполне достаточно для вентиляции помещений без использования приточных вентиляторов — при разнице давлений всего 10–20 Па через щели легко проходили необходимые по санитарным нормам 50–150 кубометров воздуха в час. То есть, согласно нормам ЕN 1751, даже плотно закрытая деревянная рама не попадает ни в какой класс плотности. Для новых пластиковых окон, наоборот, требуются дополнительные переточные саморегулируемые щелевые устройства с нормируемой протечкой и методикой определения расхода воздуха.

В странах ЕС, а также в США и даже на Украине используются два похожих по сути стандарта, к сожалению, почти не известные в России: европейский ЕN 1751–99 и американский АМСА 500 d 98. Эти стандарты, появившиеся в самом конце прошлого века, определяют методику испытаний воздушных клапанов на:

  • общую герметичность в закрытом состоянии «Leakage factor» (класс 1… 4)
  • герметичность корпуса клапана «Case leakage» (класс A… D)
  • пропускание тепла через закрытый клапан «Energy performance»
  • момент, требуемый для открытия — закрытия клапана «Required torgue»
  • сопротивление клапана потоку воздуха в открытом состоянии «Air performance».
    СтандартыДополнительно к этим требованиям в США также введено определение клапанов со сверхнизкой протечкой (ULL — «ultra low leakage») и клапанов с нулевой протечкой «Zero leakage» — так называемые клапаны «пузырьковой плотности» («Bubble tight»), в которых можно буквально «носить воду». Как видно на диаграмме, европейские и американские требования не совсем совпадают. Наивысшие требования EN 1751 по 3–4-му классу перекрывают зону ULL и «Bubble tight», они значительно строже норм американского 1-го класса.

Отставание России в этом вопросе иллюстрирует пример Бушерской АЭС. Там в качестве плотных обратных клапанов с минимальной протечкой были применены элементы жидкостной арматуры сечением до 1000 мм, вес которых не позволял им открываться под потоком, создаваемым обычным вентилятором. Стандартные же клапаны типовых серий, повсеместно применяемые для этой задачи, не перекрывают канал достаточно плотно, что приводит к обратной раскрутке и отказу пусковой системы резервного вентилятора.

Обратные клапаны для Бушерской АЭС были спроектированы в короткий срок и испытаны по методике EN 1751 на соответствие 3-му классу плотности — для «простого» предотвращения раскрутки резервных вентиляторов. Испытания клапанов выполнялись в ЦАГИ в 2004 году. Их результаты оказались неудовлетворительными. Следующие серьезные работы проводились по заказу «Атомстройэкспорта» в 2007 году. Анализ выпускаемых на тот момент клапанов показал реальную картину.

Хуже всех по утечке в закрытом состоянии показал себя классический «КВУ» с протечкой более 2000 л/с∙м2. Фактически это просто открытая дверь на улицу.

Ненамного лучше оказался и популярный алюминиевый АВК-ЕВК-УВК — протечка более 500 л/с∙м2. Внешне пластиковые уплотнители выглядят убедительно, но приборы показывают, что все не так плотно, как кажется.

Средний результат показал клапан с лабиринтным (замковым) примыканием лопаток — протечка составила 300 л/с∙м2 даже без использования торцевых уплотнений.

Отличный результат у обычного противопожарного клапана с протечкой менее 40 л/с∙м2. Необходимую плотность обеспечили силиконовые уплотнители на лопатках.

Испытания показали, что только проверка на стенде позволяет определить реальные параметры российских изделий.

В результате трехлетней работы к 2009 году в России были созданы новые группы «гражданских» клапанов, относящиеся к разным классам плотности по ЕN 1751, в том числе дешевые «наследники» изделий типовых серий времен СССР — клапаны «нулевого», то есть никакого, класса плотности.

Какие клапаны выбирать для применения, зависит от требований проекта. Это могут быть честные клапаны 1–2-го класса или «бюджетные» устройства, протечки на которых не вписываются ни в какие нормы. Последний вариант — для тех, кому все равно, какой век на дворе и какие потери несет заказчик.

Ф. И. Андронов, технический директор ООО «ВЕЗА»



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест