Потери тепла при вентиляции: когда теплый воздух уходит
Потери тепла при вентиляции возникают, когда теплый воздух покидает здание и заменяется холодным наружным воздухом. Они составляют обычно 20-40% тепловой нагрузки – в очень хорошо изолированных зданиях даже больше.
Принцип
Воздух является носителем тепла. Когда теплый воздух с температурой 20°C заменяется холодным воздухом с температурой -10°C, отопление должно компенсировать эту разницу температур:
- Теплый воздух выходит = теряется тепловая энергия
- Холодный воздух входит = его нужно нагревать
- Результат: дополнительная потребность в тепле
Аналогия: Представьте себе ванну с теплой водой. Если постоянно сливать теплую воду и добавлять холодную, нужно постоянно подогревать, чтобы поддерживать температуру.
Формула расчета
Потери тепла при вентиляции рассчитываются по ГОСТ Р 55656-2013 (аналог DIN EN 12831-1):
Формула: ΦV = HV × (θi - θe)
где HV = V × n × ρ × cp = V × n × 0,34
- ΦV = Потери тепла при вентиляции (Вт)
- HV = Коэффициент потерь тепла при вентиляции (Вт/К)
- V = Объем помещения (м³)
- n = Коэффициент воздухообмена (1/ч)
- ρ × cp = 0,34 Втч/(м³К) для воздуха
- θi = Внутренняя температура (°C)
- θe = Нормативная наружная температура (°C)
Коэффициент воздухообмена: ключевой фактор
Коэффициент воздухообмена n показывает, сколько раз в час заменяется объем воздуха в помещении:
| n | Значение | Пример |
|---|---|---|
| 0,5 1/ч | Половина объема/час | Хорошо герметичное здание |
| 1,0 1/ч | Полный объем/час | Среднее |
| 2,0 1/ч | Двойной объем/час | Негерметичное старое здание |
Минимальный воздухообмен по ГОСТ Р 55656-2013
Стандарт определяет гигиенически необходимый минимальный воздухообмен:
| Тип помещения | Минимальный n | Обоснование |
|---|---|---|
| Жилые комнаты | 0,5 1/ч | Удаление CO2, влажность |
| Спальни | 0,5 1/ч | Влажность от людей |
| Кухня | 1,0-1,5 1/ч | Кулинарные испарения, влажность |
| Ванная | 1,5-2,0 1/ч | Высокая влажность |
| Туалет | 1,5 1/ч | Запахи |
Важно: Недостаточная вентиляция приводит к повреждениям от влаги и плесени! Минимальный воздухообмен не подлежит обсуждению – он должен быть учтен в тепловой нагрузке.
Два типа воздухообмена
1. Инфильтрация (неконтролируемая)
Воздухообмен через негерметичности в ограждающих конструкциях здания:
- Щели в окнах и дверях
- Проходы (трубы, кабели)
- Негерметичности в соединениях
- Пористые строительные материалы
Инфильтрация сильно зависит от герметичности здания, измеряемой как n50 (воздухообмен при разнице давлений 50 Па):
| Тип здания | n50 | Инфильтрация при ветре |
|---|---|---|
| Несанированный старый дом | 6-10 1/ч | 0,5-1,0 1/ч |
| Санированный с новыми окнами | 3-5 1/ч | 0,2-0,4 1/ч |
| Новое здание по СНиП | 1,5-3,0 1/ч | 0,1-0,2 1/ч |
| Пасивный дом | < 0,6 1/ч | < 0,05 1/ч |
2. Механическая вентиляция (контролируемая)
Целенаправленный воздухообмен через вентиляционные системы:
| Система | Описание | Возврат тепла |
|---|---|---|
| Вытяжная система | Только вытяжка механическая | Нет |
| Приточно-вытяжная система | Обе механические | Возможно (ВРТ) |
| Децентрализованные вентиляторы | Решения для отдельных комнат | Часто интегрировано |
Возврат тепла (ВРТ)
Современные вентиляционные системы могут возвращать 60-95% тепла из вытяжного воздуха:
Формула с ВРТ: ΦV = V × n × 0,34 × (1 - ηWRG) × (θi - θe)
- ηWRG = Коэффициент возврата тепла (например, 0,85 = 85%)
| Коэффициент ВРТ | Эффективная разница температур | Снижение тепловой нагрузки |
|---|---|---|
| 0% (без ВРТ) | 32 К (при -12°C снаружи) | Эталон |
| 75% | 8 К | -75% |
| 85% | 4,8 К | -85% |
| 95% | 1,6 К | -95% |
Пример: Помещение объемом 50 м³ и n = 0,5 1/ч без ВРТ имеет потери тепла при вентиляции 272 Вт. С ВРТ 85% эти потери снижаются до 41 Вт – экономия 231 Вт!
Пример расчета
Жилая комната с:
- Объем: V = 60 м³
- Воздухообмен: n = 0,5 1/ч
- Внутренняя температура: θi = 20°C
- Наружная температура: θe = -12°C
Без возврата тепла
Расчет: HV = 60 м³ × 0,5 1/ч × 0,34 = 10,2 Вт/К
ΦV = 10,2 Вт/К × (20 - (-12)) К = 10,2 × 32 = 326 Вт
С возвратом тепла 85%
Расчет: ΦV = 326 Вт × (1 - 0,85) = 326 × 0,15 = 49 Вт
Экономия: 277 Вт = 85%
Сравнение вентиляционных концепций
| Концепция | Преимущества | Недостатки | Влияние на тепловую нагрузку |
|---|---|---|---|
| Вентиляция через окна | Без инвестиций, гибкость | Потери тепла, зависимость от пользователя | Высокая (полные потери) |
| Вытяжная система | Дешево, защита от влаги | Нет ВРТ | Средняя |
| ПВУ с ВРТ | Энергоэффективность, комфорт | Высокие инвестиции | Низкая (до -90%) |
| Децентрализованные вентиляторы | Возможность дооснащения, возможен ВРТ | Шум, внешний вид | Низкая до средней |
Влияние на тепловую нагрузку здания
При тепловой нагрузке здания потери тепла при вентиляции учитываются иначе, чем потери через ограждающие конструкции:
Стандартный метод (консервативный)
Сумма всех потерь тепла при вентиляции помещений = Потери тепла при вентиляции здания
Расширенный метод (более реалистичный)
Учитывает:
- Одновременность: Не все помещения вентилируются одновременно
- Передача тепла: Теплый вытяжной воздух из одного помещения нагревает другие
- Компенсация инфильтрации: Эффекты давления и всасывания
Примечание: Наш калькулятор тепловой нагрузки использует стандартный метод для безопасного проектирования. Фактические потери тепла при вентиляции могут быть ниже в эксплуатации.
Избегайте типичных ошибок
1. Недооценка потерь тепла при вентиляции
В хорошо изолированных новостройках потери тепла при вентиляции могут составлять более 50% тепловой нагрузки!
2. Не дооснащение после замены окон
Новые, герметичные окна значительно снижают инфильтрацию. Без контролируемой вентиляции угрожают:
- Повреждения от влаги
- Образование плесени
- Плохое качество воздуха
3. Переоценка эффективности ВРТ
Коэффициент эффективности производителя действует только в лабораторных условиях. Реалистичные корректировки:
- Защита от замерзания: -5 до -10%
- Негерметичности: -2 до -5%
- Отсутствие обслуживания: -5 до -15%
Меры по снижению
1. Улучшение герметичности здания
| Мера | Типичные затраты | Улучшение n50 |
|---|---|---|
| Уплотнение окон | 50-100 €/окно | -0,5 до -1,0 1/ч |
| Утепление коробов жалюзи | 30-60 €/штука | -0,2 до -0,5 1/ч |
| Уплотнение проходов | Варьируется | -0,5 до -1,0 1/ч |
2. Дооснащение вентиляционной системы с ВРТ
| Система | Типичные затраты | Коэффициент ВРТ |
|---|---|---|
| Децентрализованные вентиляторы (пара) | 800-1.500 € | 70-85% |
| Центральная ПВУ | 8.000-15.000 € | 80-95% |
3. Оптимизация вентиляционного поведения
- Интенсивное проветривание вместо постоянного проветривания
- Перекрестное проветривание для быстрого воздухообмена
- Вентиляция по необходимости (датчик CO2)
Калькулятор тепловой нагрузки
Наш калькулятор тепловой нагрузки учитывает все аспекты вентиляции:
- Воздухообмен по помещениям в зависимости от использования
- Различные вентиляционные концепции (естественная, механическая)
- Возврат тепла с настраиваемым коэффициентом
- Расчет инфильтрации по герметичности здания
Рассчитайте сейчас: Определите потери тепла при вентиляции вашего здания с помощью нашего калькулятора тепловой нагрузки.
Дополнительные статьи
- Что такое тепловая нагрузка? – Основы расчета тепловой нагрузки
- Потери тепла через ограждающие конструкции – Потери тепла через ограждающие конструкции
- Объяснение U-значения – Важнейший параметр строительных элементов
- Рекомендации по реновации – Меры по снижению тепловой нагрузки
Источники
- ГОСТ Р 55656-2013 – Метод расчета нормативной тепловой нагрузки
- ГОСТ 30494-2011 – Вентиляция жилых помещений
- ГОСТ Р 56727-2015 – Измерение герметичности методом Blower-Door