Straty ciepła przez wentylację: Obliczenia i redukcja Icon

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


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