Определение воздухопроницаемости здания

Как проходит испытание

Воздухопроницаемость определяется в натурных условиях по ГОСТ 31167-2009: специалисты герметизируют проектные вентиляционные проёмы, монтируют испытательное оборудование и создают контролируемый перепад давления между помещением и улицей. По измеренному расходу воздуха на разных ступенях давления рассчитываются кратность воздухообмена и уровень воздухопроницаемости ограждающих конструкций.

Под перепадом давления утечки проявляются наглядно: места выхода тёплого воздуха и присоса холодного локализуются по потокам — при совмещении с тепловизионной съёмкой дефекты видны на термограммах. Так выявляются негерметичные примыкания окон, стыки панелей, вводы коммуникаций.

Три величины, а не одна цифра

Заказчик обычно ждёт от испытания «оценку герметичности», но методика даёт несколько разных величин, и путать их нельзя — в разные документы идут разные числа.

• Воздухопроницаемость — свойство ограждения пропускать воздух. Она бывает объёмной, выраженной в кубических метрах на квадратный метр в час, и массовой, выраженной в килограммах на квадратный метр в час. В расчёты тепловой защиты идёт массовая.
• Кратность воздухообмена при 50 Па (n50) — отношение объёмного расхода воздуха к внутреннему объёму помещения в единицу времени при разности давлений 50 Па между испытуемым объёмом и улицей, размерность ч⁻¹. Это главный итоговый показатель испытания и та величина, по которой здание относят к классу воздухопроницаемости.
• Сопротивление воздухопроницанию (Rinf) — обратная характеристика конкретной конструкции, в квадратных метрах на час на паскаль, делённых на килограмм. Именно её сравнивают с нормируемым значением по отдельным ограждениям, а не по зданию целиком.

Отдельно стоит термин инфильтрация — перемещение воздуха через ограждения снаружи внутрь под действием ветрового и теплового напоров. Инфильтрация — это то, что происходит с домом каждый день; испытание же измеряет не её саму, а способность оболочки её пропускать, приведённую к воспроизводимым условиям.

Аэродверь: чем измеряют герметичность

Инструмент испытания — аэродверь: регулируемая рама с герметичным полотном, которую временно устанавливают в проём входной двери, мощный вентилятор с измерением расхода воздуха и дифференциальные манометры. Вентилятор создаёт в здании избыточное или пониженное давление относительно улицы, приборы фиксируют, какой расход воздуха нужен, чтобы удерживать заданный перепад. Логика прямая: чем больше воздуха приходится подавать, тем больше суммарная площадь неплотностей в оболочке здания. Установка ничего не повреждает — после испытания она демонтируется, дверь остаётся штатной.

Измерения выполняются на нескольких ступенях давления и в двух режимах — на нагнетание и на разрежение. Разные режимы работают по-разному: при разрежении неплотности проявляются как втягивающиеся внутрь холодные струи, которые легко найти рукой, дымогенератором или тепловизором, при нагнетании — как исходящие потоки. Серия из нескольких ступеней вместо одного замера нужна, чтобы отделить закономерность от случайного разброса.

Почему 50 Па

Ключевая величина методики — перепад давления 50 Па, при котором результат становится сопоставимым. Это условное значение, примерно соответствующее напору ветра около 30 км/ч на фасад: реальная разность давлений на здание меняется каждую минуту вместе с погодой, и измерение «как есть» дало бы число, которое нельзя сравнить ни с нормативом, ни с другим объектом. Фиксированный перепад делает величину воспроизводимой — испытания на разных зданиях и в разные дни попадают в одну систему координат.

Погода при этом всё равно вмешивается: сильный ветер и большая разница температур внутри и снаружи создают собственный перепад, накладывающийся на создаваемый вентилятором. Поэтому испытание планируют на умеренные условия, а фоновый перепад измеряют до начала и после окончания серии — он входит в обработку результата. Условия испытания фиксируются в протоколе наравне с цифрами: без них результат нельзя проверить.

Как устроена серия измерений

Одного замера при 50 Па недостаточно, и методика этого не допускает. Порядок такой: вентилятор выводят на стабильную разность давлений 50 Па, фиксируют показания, затем снижают перепад шагами по 10 Па, выполняя последнее измерение не менее чем при 10 Па. После этого серия повторяется в обратную сторону — от 10 Па вверх. Всего выполняется минимум шесть серий, и только на этом массиве строится результат.

Дальше начинается расчётная часть, которую обычно не видно в отчёте, но от неё зависит достоверность итога. Измеренный расход воздуха приводят к стандартным атмосферным условиям поправочным коэффициентом, учитывающим температуры внутри и снаружи и истинное барометрическое давление в период испытания. Приведённые значения наносят на график в логарифмических координатах, аппроксимируют прямой по методу наименьших квадратов и уже по этой зависимости определяют расход при 50 Па и при 10 Па. Отношение этих двух расходов даёт показатель режима фильтрации — характеристику того, как именно оболочка пропускает воздух.

Точность у метода нормирована на двух уровнях. Система «вентилятор — микроманометры» должна обеспечивать измерение расхода воздуха в пределах ±10 %, для чего вентилятор в своём кожухе предварительно калибруют по поверенной системе измерения воздушного потока. Итоговая относительная ошибка определения кратности воздухообмена, массовой воздухопроницаемости и сопротивления воздухопроницанию не превышает 15 %. Погрешность оценивают по каждой из ступеней перепада давления, с расчётом доверительных границ при доверительной вероятности 0,95.

Практический вывод для заказчика простой: протокол, в котором стоит одно число без описания серий и условий, проверить нельзя. Испытание, занявшее полчаса, физически не могло включать шесть серий с шагом 10 Па в обоих направлениях.

Классы воздухопроницаемости: как читать результат

Полученную кратность воздухообмена стандарт переводит в качественную шкалу из шести классов — это удобный способ объяснить результат тому, кто не работает с ч⁻¹ ежедневно:

Классификация распространяется на помещения и группы помещений — квартиры жилых многоквартирных, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных и вспомогательных зданий, — а также на одноквартирные здания в целом.

Читать таблицу нужно в обе стороны, и это самое неочевидное место методики. При классах «умеренная», «высокая» и «очень высокая» предписано принимать меры по снижению воздухопроницаемости — здесь всё привычно. Но при классах «низкая» и «очень низкая» в объектах с вентиляцией с естественным побуждением стандарт требует обратного: принимать меры, обеспечивающие дополнительный приток свежего воздуха. Причина физическая — естественная вытяжка работает за счёт того же теплового и ветрового напора, что и инфильтрация, и в наглухо запечатанной оболочке ей неоткуда взять приточный воздух. Здание с прекрасной цифрой герметичности и без приточных устройств получает повышенную влажность, конденсат на откосах и жалобы на духоту.

Поэтому результат испытания правильно читать не как «чем меньше, тем лучше», а как попадание в диапазон, согласованный с принятой в проекте схемой вентиляции. Для здания с механической приточно-вытяжной установкой низкая кратность — достижение; для дома с естественной вытяжкой та же цифра — сигнал проверить приток.

Есть и обратный переход — от испытательных условий к бытовым. Для одноквартирных домов с вентиляцией с естественным побуждением методика допускает приближённый расчёт кратности воздухообмена в естественных условиях как n50, делённое на 20. Эмпирическое соотношение объясняет, почему цифры испытания кажутся пугающе большими: 50 Па — это режим сильного ветра, а не обычный день. Пользоваться этим переводом за пределами одноквартирных домов с естественной вентиляцией нельзя — для многоквартирных и общественных зданий он не предусмотрен.

Когда здание готово к испытанию

Результат имеет смысл только на замкнутом контуре: окна и двери установлены и отрегулированы, монтажные швы выполнены, вводы инженерных сетей загерметизированы по проекту. Испытание на объекте с недоделками измеряет строительную готовность, а не качество конструкций — цифра получится плохой, но выводов из неё сделать нельзя, и испытание придётся повторять.

Отдельно стоит различать герметизацию проектной вентиляции на время испытания и «заклеивание щелей»: первое — часть методики, без него измеряется расход через штатные каналы, второе обесценивает результат. Поэтому подготовку выполняют специалисты, а не строительная бригада, и её состав фиксируется в протоколе вместе с условиями испытания.

Что делают с помещением до пуска вентилятора

Подготовка — половина результата, и она описана в методике по пунктам. В испытуемых помещениях выключают всё оборудование для сжигания топлива, вытяжные и приточные вентиляторы, кондиционеры и термостаты на радиаторах. Плотно закрывают наружные двери, кроме одной — той, в которую встанет установка, — а также вентиляционные отверстия, форточки, каналы вытяжных вентиляторов и вытяжные каналы отопительного оборудования: печей, каминов, теплообменников, сушилок, газовых водонагревателей, вытяжных зонтов.

Внутри логика обратная: все двери испытуемой группы помещений открывают, чтобы объём работал как единое целое, а двери помещений, в испытание не включённых, закрывают. Помещения с самостоятельной вентиляцией — котельные, гаражи — в испытуемый объём не входят вовсе: их воздухообмен не имеет отношения к герметичности жилой или рабочей части.

Отдельный этап — обмер. Рулеткой снимают габаритные размеры помещений и размеры оконных и прочих проёмов в наружных ограждениях, вычерчивают план, составляют спецификацию типов оконных заполнений и высот. Полученные размеры сопоставляют с проектными и отмечают отличия. Это важная деталь: расхождение факта с проектом фиксируется ещё до испытания, и если по итогам объект в норму не попадает, уже понятно, обсуждается качество работ или изменённое проектное решение. Заодно из обмера берётся объём для расчёта кратности и суммарная площадь ограждений для расчёта воздухопроницаемости — без корректного обмера обе величины считать не из чего.

Условия, при которых результат действителен

Погода — не фон испытания, а часть его условий, и границы заданы численно. Разность температур наружного воздуха и воздуха внутри помещения не должна превышать 30 °C. Скорость ветра на высоте 1,5 м от земли — не более 8 м/с. Температура внутреннего воздуха в процессе испытания — выше 10 °C. Если ветер порывистый, свыше 5 м/с, в шланг измерения наружного давления вводят демпфер — штуцер с меньшим проходным сечением, сглаживающий колебания.

Температуру и давление наружного воздуха и температуру внутри измеряют до включения вентилятора, а после завершения серий измеряют температуры повторно. Обе пары значений идут в протокол: по ним видно, оставались ли условия стабильными, или за время испытания погода ушла, и результат нужно перепроверять.

Ещё одно требование, о котором стоит предупреждать заказчика заранее, — проверка надёжности крепления стёкол в оконных переплётах: при изменении давления внутри помещения плохо закреплённое стекло может быть выдавлено. На новых объектах это формальность, на старых зданиях с деревянными переплётами — реальная предосторожность.

Сколько квартир испытывают в многоквартирном доме

Для многоэтажного здания методика задаёт минимальную выборку: испытывают не менее трёх квартир, и одна из них — угловая на первом или последнем этаже.

Требование выглядит формальным, но за ним стоит понятная логика. Угловая квартира на крайнем этаже собирает максимум неблагоприятных факторов сразу: два наружных угла вместо одного, примыкание к кровле или к цокольному перекрытию, наибольший тепловой напор по высоте здания. Если испытать три рядовых квартиры в середине дома, картина получится благополучной и нерепрезентативной — а дефекты проявятся у жильцов именно в тех квартирах, которые в выборку не попали.

Само по себе испытание отдельной квартиры технически проще, чем испытание здания целиком: установка монтируется во входную дверь квартиры, объём замкнут, соседние помещения при необходимости выравниваются по давлению. Для дома, для группы помещений и для отдельного дома установка ставится соответственно во входную дверь дома, в дверь помещения, с которым сообщаются все остальные испытуемые помещения, или в любую дверь. Если дверной проём использовать нельзя, установку монтируют в оконный.

Если герметичность ниже нормы

Ценность метода в том, что он не ограничивается общей цифрой. Под перепадом давления утечки проявляются наглядно и локализуются по потокам, а при совмещении с тепловизионной съёмкой видны на термограммах: примыкания оконных блоков, монтажные швы, стыки панелей, вводы коммуникаций, узлы примыкания кровли и перекрытий. В отчёт попадает перечень конкретных мест.

Дальше работа адресная — подрядчик устраняет названные узлы, а не переделывает фасад целиком; для нового объекта это чаще всего гарантийные работы, а не дополнительные затраты заказчика. Повторное испытание после устранения подтверждает достигнутый показатель, и в приёмочный комплект идёт именно контрольный акт.

Где здание течёт: типовая карта утечек

Места, которые дают основной вклад в воздухопроницаемость, повторяются от объекта к объекту, и знание этой карты экономит время поиска:

• Примыкания оконных и дверных блоков — монтажный шов, выполненный без соблюдения слоёв, и неотрегулированная фурнитура. Самая частая позиция в отчётах, и самая дешёвая в устранении: регулировка прижима створок иногда меняет результат заметно. Устройство самого шва и гарантийные сроки на него разобраны отдельно — на странице проверки окон тепловизором.
• Стыки панелей и узлы сопряжения конструкций — примыкания стен к перекрытиям и к кровле, углы, деформационные швы. В панельных зданиях это исторически слабое место.
• Вводы инженерных сетей — проходки труб, кабельные вводы, гильзы. Мелкие по площади, но многочисленные и почти всегда недогерметизированные, потому что их делают разные подрядчики в разное время.
• Узлы кровли и выходы на кровлю — люки, вентиляционные шахты, примыкания парапетов. Здесь утечки усиливаются тепловым напором: тёплый воздух уходит вверх, и верхние неплотности работают активнее нижних.
• Шахты лифтов, лестничные клетки, входные тамбуры — вертикальные каналы, связывающие этажи, превращают локальную неплотность в постоянный сквозной поток.

Практическая ценность именно в поимённом перечне: общая цифра говорит, что здание не проходит норму, а список узлов говорит, что делать. Для нового объекта устранение почти всегда попадает в гарантийные обязательства подрядчика, а не в затраты заказчика, — и это ещё одна причина проводить испытание до подписания приёмочных документов, а не после.

Как измеряют отдельную конструкцию: стену, окно, перекрытие

Общая кратность по помещению отвечает на вопрос о здании, но иногда нужно число по конкретной конструкции — например, когда спор идёт о качестве оконных блоков или о навесном фасаде. Методика решает это через двойное испытание.

Сначала помещение испытывают в обычном состоянии. Затем на интересующую конструкцию — наружную стену, покрытие, чердачное или цокольное перекрытие — с внутренней стороны ставят дополнительную раздвижную раму с воздухонепроницаемым полотнищем, добиваясь плотного прижатия по всему периметру, и повторяют серию. Разность двух результатов, отнесённая к площади конструкции, и есть её воздухопроницаемость. Для внутренних ограждений — стен, перегородок, перекрытий — приём другой: в смежном помещении создают то же давление, что снаружи, и перетоки через внутреннюю конструкцию становятся измеримыми.

Для окна раму устанавливают в светопроём с прижатием к внутренним откосам и подоконнику, и испытание также проводят дважды. Отличие в том, что наибольшую разность давлений при испытании окна доводят до 100 Па вместо 50 Па — оконный блок должен быть проверен на более жёстком режиме, чем оболочка целиком.

Отдельная сложность — рядовое помещение в многоэтажном доме: воздух уходит не только на улицу, но и к соседям, вверх и вниз. Чтобы исключить боковые утечки, в смежных помещениях разворачивают такие же установки и создают в них одинаковую с испытуемым разность давлений. Это заметно увеличивает объём работ, поэтому такой сценарий обсуждается на этапе программы, а не на объекте.

Что должно быть в протоколе

Форма записи результатов задана стандартом, и по её полноте легко отличить настоящее испытание от формального. В протоколе фиксируются:

• дата, барометрическое давление в килопаскалях, скорость ветра;
• наименование и адрес объекта, тип здания;
• площади — полезная и площади ограждений испытуемого помещения по видам: стен, окон, пола, потолка; высота помещений испытуемого объёма;
• вид наружных ограждений отдельно по стенам, окнам, покрытию и перекрытию первого этажа;
• конфигурация оборудования: вентилятор с пластиной или без, число установленных заглушек, режим испытания — на повышение или на понижение давления;
• температуры наружного и внутреннего воздуха на начало и на окончание испытания;
• таблица результатов по микроманометрам для каждой ступени перепада — 50, 40, 30, 20, 10 Па — по всем сериям;
• фамилии выполнивших испытание.

Обратите внимание на строки про пластину и заглушки: это не техническая мелочь. Если вентилятор не создаёт нужного перепада на воздушном потоке, во входное отверстие кожуха ставят пластину с восемью отверстиями, а затем последовательно закрывают 4, 6 или 7 из них заглушками. Каждая конфигурация имеет собственные калибровочные константы, по которым считается расход. Протокол, где конфигурация не указана, невозможно пересчитать и проверить — а значит, нельзя и оспорить в разговоре с подрядчиком.

Границы метода

У метода есть чёткая область применения, и выход за неё — типовая причина, по которой заключение возвращают. Стандарт распространяется на ограждающие конструкции помещений — квартир, групп помещений жилых, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных и вспомогательных зданий, — а также на здания в целом. Он не распространяется на ограждения с открытыми по условию технологии проёмами: измерять герметичность цеха, который по регламенту работает с распахнутыми воротами, бессмысленно.

Помещением для испытания может быть эксплуатируемое или полностью подготовленное к сдаче в эксплуатацию небольшое здание, квартира, помещение или группа помещений в здании любого назначения, имеющие в процессе испытания температуру внутреннего воздуха выше 10 °C и проём, в который встанет аппаратура. Ограждения при этом не должны иметь отверстий и щелей, свободно пропускающих воздух: если контур разорван, вентилятор просто не выйдет на режим.

Второе ограничение касается изделий. Натурный метод оценивает конструкцию в том виде, в каком она смонтирована на объекте, — вместе с монтажным швом, притвором и примыканиями. Качество самого оконного или дверного блока как продукции определяют в лаборатории по ГОСТ 26602.2-99 «Блоки оконные и дверные. Методы определения воздухо- и водопроницаемости». Это разные вопросы: изделие может полностью соответствовать своему стандарту и при этом дуть на объекте из-за монтажа. Ровно так же тепловой поток через окно и сопротивление теплопередаче оконного блока — разные величины, о чём подробнее на странице измерения плотности тепловых потоков.

Третье — нормируемые значения. Сам ГОСТ 31167-2009 их не устанавливает: он даёт методы расчёта для проверки соответствия фактических значений нормируемым, а сами нормируемые кратность воздухообмена и сопротивление воздухопроницанию берутся из документа по тепловой защите зданий. Поэтому корректная постановка задачи звучит не «измерьте воздухопроницаемость», а «измерьте и сопоставьте с нормируемым значением для этого типа здания».

Откуда взялась методика: цепочка из трёх стандартов

Ссылки на воздухопроницаемость нередко приходят в техническом задании со старым обозначением, и здесь полезно знать историю вопроса — она укладывается в две последовательные замены.

Первым был ГОСТ 25891-83 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций», утверждённый постановлением Госстроя СССР от 15 июня 1983 г. № 118 и введённый с 01.01.1984. Срок его действия завершился 01.07.2003. Заменён он не одним документом, а несколькими: в основной части — ГОСТ 31167-2003, в части лабораторных испытаний светопрозрачных конструкций и дверных блоков — ГОСТ 26602.2-99.

Вторым шагом ГОСТ 31167-2003 был отменён с 01.03.2011 в связи с введением действующей редакции. ГОСТ 31167-2009 введён в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2010 г. № 361-ст с 01.03.2011 и действует сейчас.

Отсюда практическое правило, общее для всей нормативной базы обследования: ссылка на ГОСТ 25891-83 в задании не означает, что нужно искать отменённый текст, — она означает, что задание составлено по старому шаблону, и работу следует выполнять по ГОСТ 31167-2009, а лабораторную часть по светопрозрачным конструкциям — по ГОСТ 26602.2-99. Так же разбирается любая другая устаревшая ссылка: подробный порядок проверки статуса стандарта и разбор типовых двухступенчатых замен собраны на странице нормативных документов.

Кому и когда это нужно

При вводе здания в эксплуатацию воздухопроницаемость входит в расчётно-экспериментальный контроль нормируемых энергетических показателей — вместе с измерением плотности тепловых потоков и тепловизионным обследованием она формирует данные для энергетического паспорта и класса энергоэффективности. Для эксплуатируемых зданий испытание отвечает на вопрос, почему объект теряет тепло и где именно. Работаем собственным испытательным оборудованием, без посредников.