Straty ciepła przez wentylację: Kiedy ciepłe powietrze ucieka
Straty ciepła przez wentylację występują, gdy ciepłe powietrze wewnętrzne opuszcza budynek i zostaje zastąpione zimnym powietrzem zewnętrznym. Zwykle stanowią 20-40% obciążenia cieplnego – w bardzo dobrze izolowanych budynkach nawet więcej.
Zasada działania
Powietrze jest nośnikiem ciepła. Gdy powietrze wewnętrzne o temperaturze 20°C jest zastępowane przez powietrze zewnętrzne o temperaturze -10°C, ogrzewanie musi zrekompensować tę różnicę temperatur:
- Ciepłe powietrze wychodzi = Utrata energii cieplnej
- Zimne powietrze wchodzi = Musi zostać ogrzane
- Wynik: Dodatkowe zapotrzebowanie na ciepło
Analogia: Wyobraź sobie wannę z ciepłą wodą. Jeśli stale wypuszczasz ciepłą wodę i dolewasz zimną, musisz ciągle dogrzewać, aby utrzymać temperaturę.
Wzór obliczeniowy
Straty ciepła przez wentylację oblicza się według normy PN-EN 12831-1:
Wzór: ΦV = HV × (θi - θe)
gdzie HV = V × n × ρ × cp = V × n × 0,34
- ΦV = Strata ciepła przez wentylację (W)
- HV = Współczynnik strat ciepła przez wentylację (W/K)
- V = Objętość pomieszczenia (m³)
- n = Wskaźnik wymiany powietrza (1/h)
- ρ × cp = 0,34 Wh/(m³K) dla powietrza
- θi = Temperatura wewnętrzna (°C)
- θe = Norma temperatura zewnętrzna (°C)
Wskaźnik wymiany powietrza: Kluczowy czynnik
Wskaźnik wymiany powietrza n określa, jak często objętość pomieszczenia jest wymieniana w ciągu godziny:
| n | Znaczenie | Przykład |
|---|---|---|
| 0,5 1/h | Połowa objętości/godzina | Dobrze uszczelniony budynek |
| 1,0 1/h | Cała objętość/godzina | Średnio |
| 2,0 1/h | Podwójna objętość/godzina | Nieszczelny stary budynek |
Minimalna wymiana powietrza według PN-EN 12831-1
Norma definiuje higienicznie niezbędną minimalną wymianę powietrza:
| Typ pomieszczenia | Minimalne n | Uzasadnienie |
|---|---|---|
| Pomieszczenia mieszkalne | 0,5 1/h | Usuwanie CO2, wilgoci |
| Sypialnie | 0,5 1/h | Wilgoć od osób |
| Kuchnia | 1,0-1,5 1/h | Opary kuchenne, wilgoć |
| Łazienka | 1,5-2,0 1/h | Wysoka wilgotność |
| WC | 1,5 1/h | Zapachy |
Ważne: Zbyt mała wentylacja prowadzi do uszkodzeń wilgociowych i pleśni! Minimalna wymiana powietrza nie podlega negocjacjom – musi być uwzględniona w obciążeniu cieplnym.
Dwa rodzaje wymiany powietrza
1. Infiltracja (niekontrolowana)
Wymiana powietrza przez nieszczelności w powłoce budynku:
- Szczeliny przy oknach i drzwiach
- Przejścia (rury, kable)
- Nieszczelności przy połączeniach
- Porowate materiały budowlane
Infiltracja zależy w dużej mierze od szczelności budynku, mierzona jako wartość n50 (wymiana powietrza przy różnicy ciśnień 50 Pa):
| Typ budynku | Wartość n50 | Infiltracja przy wietrze |
|---|---|---|
| Stary budynek niesanowany | 6-10 1/h | 0,5-1,0 1/h |
| Sanowany z nowymi oknami | 3-5 1/h | 0,2-0,4 1/h |
| Nowy budynek zgodny z WT 2021 | 1,5-3,0 1/h | 0,1-0,2 1/h |
| Dom pasywny | < 0,6 1/h | < 0,05 1/h |
2. Wentylacja mechaniczna (kontrolowana)
Celowa wymiana powietrza przez systemy wentylacyjne:
| System | Opis | Odzysk ciepła |
|---|---|---|
| System wywiewny | Tylko wywiew mechaniczny | Brak |
| System nawiewno-wywiewny | Oba mechaniczne | Możliwy (WRG) |
| Wentylatory decentralne | Rozwiązania dla pojedynczych pomieszczeń | Często zintegrowane |
Odzysk ciepła (WRG)
Nowoczesne systemy wentylacyjne mogą odzyskać 60-95% ciepła z powietrza wywiewanego:
Wzór z WRG: ΦV = V × n × 0,34 × (1 - ηWRG) × (θi - θe)
- ηWRG = Współczynnik odzysku ciepła (np. 0,85 = 85%)
| Współczynnik WRG | Efektywna różnica temperatur | Redukcja obciążenia cieplnego |
|---|---|---|
| 0% (bez WRG) | 32 K (przy -12°C na zewnątrz) | Referencyjne |
| 75% | 8 K | -75% |
| 85% | 4,8 K | -85% |
| 95% | 1,6 K | -95% |
Przykład: Pomieszczenie o objętości 50 m³ i n = 0,5 1/h ma bez WRG stratę ciepła przez wentylację 272 W. Z 85% WRG spada ona do zaledwie 41 W – oszczędność 231 W!
Przykład obliczeniowy
Pomieszczenie mieszkalne z:
- Objętość: V = 60 m³
- Wskaźnik wymiany powietrza: n = 0,5 1/h
- Temperatura wewnętrzna: θi = 20°C
- Temperatura zewnętrzna: θe = -12°C
Bez odzysku ciepła
Obliczenie: HV = 60 m³ × 0,5 1/h × 0,34 = 10,2 W/K
ΦV = 10,2 W/K × (20 - (-12)) K = 10,2 × 32 = 326 W
Z 85% odzyskiem ciepła
Obliczenie: ΦV = 326 W × (1 - 0,85) = 326 × 0,15 = 49 W
Oszczędność: 277 W = 85%
Porównanie koncepcji wentylacyjnych
| Koncepcja | Zalety | Wady | Wpływ na obciążenie cieplne |
|---|---|---|---|
| Wentylacja okienna | Brak inwestycji, elastyczność | Strata ciepła, zależność od użytkownika | Wysoka (pełne straty wentylacyjne) |
| System wywiewny | Tanie, ochrona przed wilgocią | Brak WRG | Średnia |
| KWL z WRG | Energooszczędność, komfort | Wysoka inwestycja | Niska (do -90%) |
| Wentylatory decentralne | Możliwość modernizacji, możliwy WRG | Hałas, estetyka | Niska do średnia |
Wpływ na obciążenie cieplne budynku
Przy obciążeniu cieplnym budynku straty ciepła przez wentylację są traktowane inaczej niż straty przez przenikanie:
Standardowa metoda (konserwatywna)
Suma wszystkich strat wentylacyjnych pomieszczeń = Strata wentylacyjna budynku
Rozszerzona metoda (bardziej realistyczna)
Uwzględnia:
- Jednoczesność: Nie wszystkie pomieszczenia są wentylowane jednocześnie
- Przenoszenie ciepła: Ciepłe powietrze wywiewane z jednego pomieszczenia ogrzewa inne
- Kompensacja infiltracji: Efekty ssania i tłoczenia
Uwaga: Nasz kalkulator obciążenia cieplnego używa standardowej metody dla bezpiecznego projektowania. Rzeczywiste straty wentylacyjne mogą być mniejsze w eksploatacji.
Unikanie typowych błędów
1. Niedocenianie strat ciepła przez wentylację
W dobrze izolowanych nowych budynkach straty wentylacyjne mogą stanowić ponad 50% obciążenia cieplnego!
2. Brak modernizacji po wymianie okien
Nowe, szczelne okna drastycznie zmniejszają infiltrację. Bez kontrolowanej wentylacji grożą:
- Uszkodzenia wilgociowe
- Powstawanie pleśni
- Zła jakość powietrza
3. Przecenianie efektywności WRG
Współczynnik producenta dotyczy tylko warunków laboratoryjnych. Realistyczne odliczenia:
- Ochrona przed mrozem: -5 do -10%
- Nieszczelności: -2 do -5%
- Brak konserwacji: -5 do -15%
Środki redukcji
1. Poprawa szczelności budynku
| Środek | Typowe koszty | Poprawa n50 |
|---|---|---|
| Uszczelnienie okien | 50-100 €/okno | -0,5 do -1,0 1/h |
| Izolacja skrzynek roletowych | 30-60 €/sztuka | -0,2 do -0,5 1/h |
| Uszczelnienie przejść | Zmienna | -0,5 do -1,0 1/h |
2. Modernizacja systemu wentylacyjnego z WRG
| System | Typowe koszty | Współczynnik WRG |
|---|---|---|
| Wentylatory decentralne (para) | 800-1.500 € | 70-85% |
| Centralna KWL | 8.000-15.000 € | 80-95% |
3. Optymalizacja zachowań wentylacyjnych
- Wietrzenie szokowe zamiast ciągłego uchylania
- Wietrzenie krzyżowe dla szybkiej wymiany powietrza
- Wentylacja według potrzeb (czujnik CO2)
Kalkulator obciążenia cieplnego
Nasz kalkulator obciążenia cieplnego uwzględnia wszystkie aspekty wentylacji:
- Wskaźniki wymiany powietrza dla poszczególnych pomieszczeń według użytkowania
- Różne koncepcje wentylacji (naturalna, mechaniczna)
- Odzysk ciepła z regulowanym współczynnikiem
- Obliczenia infiltracji według szczelności budynku
Oblicz teraz: Określ straty ciepła przez wentylację w swoim budynku za pomocą naszego kalkulatora obciążenia cieplnego.
Dalsze artykuły
- Co to jest obciążenie cieplne? – Podstawy obliczeń obciążenia cieplnego
- Straty ciepła przez przenikanie – Straty ciepła przez powłokę budynku
- Wyjaśnienie współczynnika U – Najważniejsza liczba charakteryzująca elementy budowlane
- Zalecenia dotyczące modernizacji – Środki redukcji obciążenia cieplnego
Źródła
- PN-EN 12831-1:2017-09 – Metody obliczania normatywnego obciążenia cieplnego
- PN-EN 1946-6 – Wentylacja mieszkań
- PN-EN 13829 – Pomiar szczelności metodą Blower-Door