Вентиляционный блок с внутренним полимерным покрытием Российский патент 2023 года по МПК E04F17/04 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении вентиляционных блоков, преимущественно бетонных или железобетонных, для воздуховодов.

Вентиляционные блоки представляют собой бетонные прямоугольные плиты с вентиляционными каналами круглого или прямоугольного сечения. За прототип принят вентиляционный блок из железобетона с одним или более вентиляционными каналами (см. «Вентиляционные блоки из железобетона и их виды» https://cementim.ru/ventilyatsionnye-bloki-iz-zhelezobetona/ ).

Бетонные воздуховоды применяются в системах вентиляции многоквартирных домов для удаления воздуха из кухонь, туалетов, ванных комнат и из других комнат квартир. При этом в составе удаляемого воздуха присутствуют углекислый газ, органические вещества, сажа и жиры, а также микроорганизмы.

Основные недостатки воздуховодов из бетонных блоков: повышенная гигроскопичность, пористость и высокое значение шероховатости внутренней поверхности. Бетонные воздуховоды не подлежат замене при этом срок эксплуатации системы вентиляции на базе таких воздуховодов должен соответствовать сроку службы здания, который составляет 50 лет.

По результатам эксплуатации было принято решение о постепенном отказе от использования вентиляционных каналов в многоквартирных жилых домах ввиду адгезии водяных паров и органических веществ к бетонной поверхности и ухудшения технических характеристик воздуховодов.

Изобретение решает техническую проблему, которая заключается в снижении загрязнения поверхности бетонных вентиляционных каналов и улучшении технических характеристик воздуховодов.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в уменьшении шероховатости внутренней поверхности вентиляционного блока и, как следствие, снижении адгезии водяных паров и органических веществ к этой поверхности, а также в снижении водо- и паропроницаемости поверхности вентиляционных блоков.

Технический результат достигается вентиляционным блоком, содержащий корпус по меньшей мере с одним каналом, отличающийся тем, что по меньшей мере один канал имеет на внутренней поверхности корпуса покрытие из полимерного материала, наносимого в жидком виде, которое является негорючим или слабогорючим, имеет водопроницаемость не более 0,1 кг/(м²ч^0,5), паропроницаемость не более 20,0 г/(м²сут) и адгезию к материалу корпуса не менее 1,5 МПа.

Кроме того, корпус может быть выполнен из материала, выбранного из группы: бетон, железобетон, керамзитобетон, гипс, гипсобетон, хризотилцемент.

Вентиляционные блоки, как инженерная коммуникация, используемая для обеспечения воздухообмена жилого или промышленного здания, широко используется в современном строительстве. Система создается на этапе строительства. Основой данных систем являются вентиляционные блоки - объемные панели, имеющие форму параллелепипеда, в несущей части которых имеются сквозные каналы.

Вентиляционные блоки изготавливают из железобетона, легкого бетона, керамзитобетона, гипса, гипсобетона или хризотилоцемента. Требования к внутренним поверхностям вентиляционных блоков не нормируются. На практике это приводит к тому, что внутренняя поверхность блоков зачастую имеет недостаточно ровную, шероховатую поверхность. В процессе эксплуатации это приводит к тому, что на поверхности образуются отложения пыли, которые со временем утолщаются и уплотняются, забивая живое сечение канала, увеличивая сопротивление системы, объем удаляемого воздуха уменьшается (иногда совсем прекращается), канал «зарастает», система вентиляции перестает эффективно функционировать, что приводит к негативным последствиям для здоровья людей, а также является причиной ускоренного распространения пожара.

Повышение аэродинамического сопротивления канала приводит к прекращению работы вытяжной системы.

Кроме вышеперечисленных проблем следует отметить, что подобные скрытые полости с теплым воздухом и повышенной влажностью становятся местом для размножения различных бактерий и насекомых. Шероховатая поверхность самих каналов способствует передвижению насекомых.

Покрытие внутренней поверхности вентиляционных каналов полимерным составом может оказать существенное влияние на работу воздуховодов за счет уменьшения шероховатости поверхности, уменьшения водопоглощения и, как следствие, уменьшения деструкции поверхности воздуховодов, уменьшению (или полному исключению) условий размножения микроорганизмов, накоплению пыли и жиров во внутреннем пространстве воздуховода.

Предложенный вентиляционный блок включает корпус с одним или более сквозными каналами. В каналах на внутренней поверхности корпуса имеется покрытие из полимерного материала, наносимого в жидком виде. Покрытие должно удовлетворять следующим требованиям:

водопроницаемость по ЕN 1062-1 не выше W3 (не более 0,1 кг/(м²ч^0,5);

группа горючести по ГОСТ 30244-94 не выше Г1 (слабогорючее - Г1 или негорючее - НГ );

адгезия к бетону не менее 1,5 МПа;

паропроницаемость не более 20,0 г/(м²сут).

На рынке присутствуют жидкие композиционные составы для нанесения различных покрытий: гидроизоляция, лакокрасочные и другие.

Применение материалов группы горючести Г1 (слабогорючие) исключает продолжение горения во внутренней полости вентиляционного коллектора, так как материалы данной группы горючести не способны к самостоятельному горению. Такие материалы могут применяться во внутренней полости вентиляционных каналов систем общеобменной вентиляции в строительном исполнении и во внутренних полостях транзитных вентиляционных каналов систем общеобменной вентиляции в строительном исполнении с нормируемым пределом огнестойкости, что не противоречит положениям нормативных правовых актов и нормативных документов по пожарной безопасности.

В таблице 1 приведены результаты исследования различных полимерных покрытий, наносимых в жидком виде, на соответствие параметрам паро- и водопроницаемости, горючести и адгезии.

Из таблицы 1 видно, что заявленным требованиям соответствуют материалы под номерами 1, 5, 7, 8, 11, 13-15, 17-19, 23-25, 27, 28.

Для проведения экспериментальных исследований по сопротивлению поверхности воздуховодов из предлагаемых вентиляционных блоков в аэродинамическом потоке, имитирующем поток воздуха в системе вентиляции, при изменении скорости потока использовался лабораторный стенд для аэродинамических испытаний, обеспечивающий стабильный аэродинамический поток с возможностью его регулировки. Лабораторные исследования на аэродинамическом стенде проводились для определения характеристик вентиляционных каналов - удельного гидравлического сопротивления и абсолютной шероховатости.

H_c - аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети, Па, рассчитывается по формуле:

где P_д - динамическое давление воздушного потока, отнесенное к скорости потока в каждом элементе сети, Па;

λl/d - потери напора по длине прямого участка воздуховода в зависимости от эквивалентной шероховатости поверхности;

Σζ - сумма коэффициентов местных сопротивлений элементов вентиляционной сети, определяемая по формуле:

где ζ₀ , ч_с , ζ_деф - соответственно коэффициенты местного сопротивления входа воздуха, сети воздуховодов и оголовка (дефлектора, зонта или вентшахты); в нашем случае перед и после опытного образца имеются стабилизирующие прямые участки, принимаем Σζ=0;

λ - коэффициент гидравлического сопротивления трения;

l - длина воздуховода, м;

d - гидравлический диаметр, м.

Коэффициент гидравлического сопротивления трения зависит от абсолютной шероховатости материала воздуховодов и для различных режимов течения может быть рассчитан по универсальной формуле А.Д. Альтшуля:

где К_э - абсолютная шероховатость материала воздуховодов, мм;

Re - число Рейнольдса, определяемое по формуле:

где ν - кинематическая вязкость воздуха, м²/с. При температуре воздуха 20°С,

ν= 15,06 ×10^-6 м²/с.

Гидравлический диаметр для прямоугольного воздуховода может быть рассчитан по формуле (эквивалентный по скорости воздуха):

где а, b - стороны прямоугольного воздуховода, м.

Для проведения исследований были предоставлены образцы вентиляционных блоков с каналами сечением 125×325 мм, длиной 600 мм. Внутренняя поверхность каналов в одних образцах была обработана полимерным составом, а других не обработана (контрольные образцы).

Эквивалентный по скорости гидравлический диаметр (5) составит:

d = 2ab/a+b = 2×125×325/125+325 = 180,5 мм

l/d= 600/180,5=3,32

При проведении исследований наблюдался развитый турбулентный режим, («вполне шероховатые трубы», R_e ≥500), что позволило при расчётах коэффициента гидравлического сопротивления использовать формулу Б.Л. Шифринсона:

Были проведены испытания образцов с различными полимерными покрытиями, указанными по таблице 1. Результаты исследований каналов вентиляционных блоков (воздуховодов), обработанных полимерным покрытием и необработанных приведены в таблице 2.

Результаты выполненных экспериментальных исследований показали, что при обработке каналов вентиляционных блоков полимерным покрытием коэффициент гидравлического сопротивления трению снижается в 2,5 раза и более, а коэффициент абсолютной шероховатости поверхности - более, чем в 50 раз.

Таким образом, по вопросу применения полимерных покрытий в вентиляционных каналах систем вентиляции в строительстве можно сказать следующее:

- применение полимерных покрытий группы горючести Г1 во внутренней полости вентиляционных каналов систем общеобменной вентиляции в строительном исполнении не противоречит положениям нормативных правовых актов и нормативных документов по пожарной безопасности;

- применение полимерных покрытий группы горючести Г1 возможно в том числе во внутренних полостях транзитных вентиляционных каналов систем общеобменной вентиляции в строительном исполнении с нормируемым пределом огнестойкости.

Основными преимуществами воздуховодов, выполненных из предлагаемых вентиляционных блоков, являются:

• уменьшение аэродинамического сопротивления вентиляционных каналов, что улучшает качество воздуха в помещениях, уменьшает энергопотребление при условии организации принудительной вытяжки;

• уменьшение влагопоглощения, что замедляет протекание процессов деструкции (например, реакций выщелачивания) материала воздуховодов и увеличивает срок службы;

• уменьшается способность к абсорбции пыли и жиров и, соответственно, уменьшение загрязнения воздуховодов, уменьшение сопротивления воздушному потоку, уменьшение способности распространения пламени при пожаре, уменьшение миграции насекомых и грызунов по воздуховодам системы вентиляции.

Таблица 1 №
п/п Основа Название Производитель Водопрони
цаемость по ЕN
1062-1 не выше W3
(не более
0,1
кг/(м2*ч0,5) Группа
горючест и по ГОСТ
30244-94,
не выше
Г1 Адгезия
к мате- риалу корпуса по ГОСТ
32299-
2013, не менее
1,5 МПа Паропрони
цаемость по ГОСТ
25898-2012,
не более
20,0
г/(м2*сут) 1 Алкидные
гидроизоляцион-
ные покрытия NEOMID ЛАК
ЯХТНЫЙ алкидно- уретановый, глянцевый ТУ 2311-013-
76200405-2009
СГР NEOMID
https://neomid.ru/catalog/laki-kraski/lak- yakhtnyy-alkidno-uretanovyy-neomid-yacht/ 0,09 Г1 1,5 18,0 2 Аlpina EXPERT
Acryl Fassade (Альпина ЭКСПЕРТ Акриловая фасадная) https://www.alpina-
farben.ru/fileadmin/InterfaceAssets/alpina_ru/ti/
573_BY_Alpina_EXPERT_Acryl_Fassade_RU.
pdf 0,2 Г1 1,5 21,0 3 JOBI Aura Luxpro
Residens JOBI | Джоби (Германия-Россия)
http://korvet-kraski.ru/index.php/kraski-dlya- fasadnyih-rabot/2022-aura-luxpro-residens- kraska-fasadnaya-modifitsirovannaya- siloksanom.html 0,15 Г1 1,5 1,8 4 DULUX MASTER https://dd-stroi.ru/info/building-materials/dulux-
master/ 0,11 Г1 1,4 1,3 5 Акриловые
покрытия Броня Акваблок
Эффект НГ ООО «НПО «Броня», г. Волгоград, ТУ 2216-
008-09560516-2016
https://market.yandex.ru/product--zhidkaia- 0,09 Г1 2,5 19,0

gidroizoliatsiia-bronia-akvablok-effekt-ng-25kg-
negoriuchaia-rezina-krovlia- pokrytie/930147616/spec?sku=101069405887& cpa=1 6 Флексикоат Maxi
(стирол-акриловые сополимеры) https://www.maxmir.com/terraco-
obmazochnaya-gidroizolyaciya-flexicoat-maxi/ 0,12 Г1 1,0 31,0 7 Solex https://izhsintez.ru/product/gidroizol-akril-solex 0,09 Г1 1,7 19,0 8 KNAUF
Flachendicht https://bydom.ru/news/read/harakteristiki-
rashod-gidroizolyacii-knauf-flehendiht.html 0,087 Г1 1,5 18,5 9 Bitumast ХимТоргПроект
https://bitumast.com/goods/akrilovaya- gidroizolyatsiya/ 0,12 Г2 1,5 20,0 10 ROCKS https://leroymerlin.ru/product/gidroizolyaciya-
akrilovaya-odnokomponentnaya-rocks-4-kg-
83670365/ 0,12 Г1 1,5 23,3 11 Эпоксидные
покрытия Аквест-100
Мастер https://glavsnab.net/grunt-epoksidniy-akvest-
100-dvuhkomponentniy-dlya-betonnih-polov-5-
kg.html?specification 0,09 Г1 1,8 18,9 12 СДЕЛАЙ ПОЛ
АКВА ООО “Фабрика универсальных покрытий”
https://sdelaypol.pro/%D0%B0%D0%BA%D0% B2%D0%B0/ 0,09 Г2 1,6 18,1 13 ЭПОКСТОН ТУ 20.30.11-005-01524656-2017
http://stroiimidg.ru/tovar/%D1%8D%D0%BF% D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%83
%D0%BD-
%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%85%D0%B
A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0
%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%
D0%B0%D1%8F-
%D1%8D%D0%BF%D0%BE%D0%BA%D1%
81%D0%B8%D0%B4%D0%BD/ 0,09 Г1 1,9 18,1 14 Triblock P Mapei
https://www.mapei.com/ru/ru/produkty/spisok- produktov/opisanie-produkta/triblock-p 0,085 Г1 >3 19,2 15 ДенсТоп ЭП 100 ООО «Гидрозо» 0,09 Г1 1,5 19,8

(DensTop EP 100) https://www.gydrozo.ru/products/gruntovochnye
-sostavy/denstop-ep-100/ 16 МК-45П ООО «Мерлан»
https://merlangroup.com/materials/mk-45p/ 0,08 Г2 1,6 17,0 17 Полиуретановые
покрытия Гермостоп 2SM ООО «РИФОРН»
ТУ 20.30.22-006-01524656-2017 https://kraski.perm.ru/ 0,081 Г1 1,6 17,8 18 Респект ООО «Гермес»
https://germes-gr.ru/catalog/respect/ 0,08 Г1 1,5 18,0 19 Блокада ВС Компания «Химсервис»
http://www.himservice.ru/content/production/gy
droblokada 0,08 Г1 1,8 18,5 20 КСГ ПРО 21 ООО «Каза Верде»
https://ksgidro.ru/images/products/ksgpro/ksg- pro-21.pdf 0,10 Г2 1,5 18,0 21 ГИПЕРДЕСМО PB
2K
(HYPERDESMO - PB-2K) https://hyperdesmo.su/catalog/product/dvukhko
mponentnaya_polimerbitumnaya_mastika_giper
desmo_pb_2k_hyperdesmo_pb_2k_20_20_kg/ 0,11 Г2 1,8 18,0 22 REDINGTON PU
PARAPET AQUA https://roscement.ru/gidroizoljacija/polimernye-
mastiki/mastika-redington-parapet-akva-5-kg/ 0,12 Г2 17,8 23 AQUAMASTER ООО «LITOKOL» https://holicolors.ru/wp-
content/uploads/2019/12/litokol-aquamaster.pdf 0,10 Г1 0,5 19,5 24 Модифицирован
-ные силиконом Enduris 3500 GE Silicones, США.
https://gflex.ru/catalog/gidroizolyatsiya/po_proiz
voditelyug/ge_enduris/8995/ 0,1 Г1 1,5 18,0 25 MAPEI MAPESIL
АС 137 https://www.albia.ru/laki-kraski-morilki-emali-
grunty/germetiki/germetik-silikononiy-mapei- mapesil-ac-N137-jaribskiy-pesok-310-ml/ 0,09 Г1 1,5 18,3 26 Силант 11, 12, 21 https://www.okorrozii.com/silikonovoe-
pokrytie.html 0,11 Г1 1,5 24,0 27 STP-E
ГИБРИДНАЯ
ЖИДКАЯ МЕМБРАНА ООО «Софэкс-Силикон» https://www.sofex-
silicone.ru/catalog/view_goods/124 0,09 Г1 1,6 19,0

СОФЭКСИЛ
СЖМ-в 28 На основе
синтетического каучука Броня АкваБлок
Эксперт https://nano34.ru/documents/technical-
documentation/instructions-for-use/instruktsiya- zhidkaya-teploizolyatsiya-bronya-akvablok- ekspert/ 0,09 Г1 1,55 18,5

Таблица 2 №
покрытия по табл.1 L, м3/ч V, м/с Pд, Па Hс, Па λ Кэ, мм Контрольный бетон (без покрытия) 2650,1 18,1 196,8 22 0,033 1,46 Контрольный бетон (без покрытия) 2344,3 16,3 159,4 17,9 0,033 1,46 Контрольный хризотилцемент (без
покрытия) 2151,6 15 135 13,3 0,03 0,97 Контрольный хризотилцемент (без
покрытия) 1856 12,9 99,8 9,3 0,028 0,72 Контрольный гипсобетон (без
покрытия) 2145 15 141 14,0 0,031 1,02 1 NEOMID ЛАК ЯХТНЫЙ алкидно-
уретановый, глянцевый
ТУ 2311-013-76200405-2009 СГР 2683,0/2667 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,022/
0,026 2 Аlpina EXPERT Acryl Fassade (Альпина
ЭКСПЕРТ Акриловая фасадная) 2378,2/2351,4 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,0215/
0,025 3 JOBI Aura Luxpro Residens 2681,0/2665 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,022/
0,026 4 DULUX MASTER 1658,0/1593,1 11,2/10,8 75,3/70 1,97/2,14 0,008/0,0092 0,005/
0,009 5 Броня Акваблок Эффект НГ 2111,0/2124,8 14,3/
14,4 122,7/
124,4 4,1/4,22 0,0101/
0,0102 0,013/
0,013 6 Флексикоат Maxi (стирол-акриловые
сополимеры) 1851,5/1901,5 12,5/12,9 93,8/99,8 2,82/3,01 0,009/0,0091 0,008/
0,0085 7 solex 1656,0/1592,9 11,2/10,8 75,3/70 1,97/2,14 0,008/0,0092 0,005/
0,009 8 KNAUF Flachendicht 2379,3/2351,8 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,0215/
0,025 9 Bitumast 2675,0/2648 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,021/
0,024 10 ROCKS 2370,0/2342 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,020/
0,023 11 Аквест-100 Мастер 2671,0/2660 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,019/
0,022

12 СДЕЛАЙ ПОЛ АКВА 1651,3/1598 11,2/10,8 75,3/70 1,97/2,14 0,008/0,0092 0,006/
0,010 13 ЭПОКСТОН 2131,0/2125 14,3/
14,4 122,7/
124,4 4,1/4,22 0,0101/
0,0102 0,014/
0,015 14 Triblock P 1863,5/1911,9 12,5/12,9 93,8/99,8 2,82/3,01 0,009/0,0091 0,007/
0,009 15 ДенсТоп ЭП 100 (DensTop EP 100) 1656,0/1594 11,2/10,8 75,3/70 1,97/2,14 0,008/0,0092 0,0055/
0,0092 16 МК-45П 2381/2351,8 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,021/
0,024 17 Гермостоп 2SM 2658,0/2644 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,023/
0,027 18 Респект 2367,2/2358 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,023/
0,026 19 Блокада ВС 2681/2665 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,022/
0,026 20 КСГ ПРО 21 1658/1593 11,2/10,8 75,3/70 1,97/2,14 0,008/0,0092 0,0048/
0,0087 21 ГИПЕРДЕСМО PB 2K (HYPERDESMO
-PB-2K) 2122/2128 14,3/
14,4 122,7/
124,4 4,1/4,22 0,0101/
0,0102 0,0132/
0,0138 22 REDINGTON PU PARAPET AQUA 1851/1901 12,5/12,9 93,8/99,8 2,82/3,01 0,009/0,0091 0,008/
0,0083 23 AQUAMASTER 1658/1595 11,2/10,8 75,3/70 1,97/2,14 0,008/0,0092 0,0055/
0,0095 24 Enduris 3500 2380/2358 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,022
0,0255 25 MAPEI MAPESIL АС 137 2643,0/2625 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,019/
0,022 26 Силант 11, 12, 21 2377/2351 16,1/15.9 155,5/151,7 5,91/6,02 0,0115/0,012 0,020
0,0234 27 STP-E ГИБРИДНАЯ ЖИДКАЯ
МЕМБРАНА СОФЭКСИЛ СЖМ-в 2681/2666 18,2/18 198,7/
194,4 7,63/
7,81 0,0116/0,012 0,022/
0,0258 28 Броня АкваБлок Эксперт 2109,0/2128,8 14,3/
14,4 122,7/
124,4 4,1/4,22 0,0101/
0,0102 0,0129/
0,0130

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при изготовлении вентиляционных блоков, преимущественно бетонных или железобетонных, для воздуховодов. Вентиляционный блок содержит корпус по меньшей мере с одним каналом, который имеет на внутренней поверхности корпуса покрытие из полимерного материала, наносимого в жидком виде, которое является негорючим или слабогорючим, имеет водопроницаемость не более 0,1 кг/(м²ч^0,5), паропроницаемость не более 20,0 г/(м²сут) и адгезию к материалу корпуса не менее 1,5 МПа. Корпус может быть выполнен из материала, выбранного из группы: бетон, железобетон, керамзитобетон, гипс, гипсобетон, хризотилцемент. Изобретение позволяет уменьшить шероховатость внутренней поверхности вентиляционного блока и, как следствие, снизить адгезию водяных паров и органических веществ к этой поверхности, а также снизить водо- и паропроницаемость поверхности вентиляционных блоков. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Вентиляционный блок, содержащий корпус по меньшей мере с одним каналом, отличающийся тем, что по меньшей мере один канал имеет на внутренней поверхности корпуса покрытие из полимерного материала, наносимого в жидком виде, которое является негорючим или слабогорючим, имеет водопроницаемость не более 0,1 кг/(м²ч^0,5), паропроницаемость не более 20,0 г/(м²сут) и адгезию к материалу корпуса не менее 1,5 МПа.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен из материала, выбранного из группы: бетон, железобетон, керамзитобетон, гипс, гипсобетон и хризотилцемент.