Влияние инфильтрации воздуха на теплопотери здания: расчет и рекомендации

Введение

Инфильтрация воздуха — это непреднамеренное проникновение наружного воздуха через щели, трещины и другие неплотности ограждающих конструкций зданий. Она существенно влияет на общий уровень теплопотерь и, как следствие, на расход энергии на отопление и кондиционирование.

Для современных зданий с высокими требованиями к энергоэффективности понимание и точный расчет инфильтрационных теплопотерь имеет первостепенное значение, поскольку они могут составлять от 15% до 40% всех теплопотерь объекта.

Что такое инфильтрация воздуха и откуда она возникает?

Инфильтрация — это процесс самопроизвольного перемещения наружного воздуха внутрь здания через неплотности ограждающих конструкций, такие как:

• стыки между элементами конструкции;
• щели вокруг окон и дверей;
• трещины в стенах и перекрытиях;
• отверстия для инженерных коммуникаций.

В отличие от вентиляции, инфильтрация не контролируется и может значительно варьироваться в зависимости от ветровой нагрузки, внутреннего давления и температуры.

Как инфильтрация влияет на теплопотери?

Проникновение холодного воздуха зимой требует дополнительного расхода тепла на его подогрев до температуры помещения. Таким образом, инфильтрация увеличивает теплопотери здания и повышает затраты на отопление.

Кроме того, чрезмерные потоки воздуха могут ухудшать микроклимат и уровень комфорта внутри помещения.

Факторы, влияющие на уровень инфильтрации:

• Качество ограждающих конструкций и герметичность: чем качественнее выполнена герметизация, тем ниже инфильтрация.
• Ветровые нагрузки: усиливают давление на фасады, увеличивая инфильтрационные потоки.
• Разность давлений внутри и снаружи здания: связана с системой вентиляции, отопления и температурным перепадом.
• Размер и количество неплотностей: непосредственно влияют на объем проникающего воздуха.

Методы расчета инфильтрационных теплопотерь

Существует несколько подходов к количественной оценке влияния инфильтрации на теплопотери. Рассмотрим основные из них.

Метод 1: Использование объема инфильтрационного воздуха

Для определения теплопотерь через инфильтрацию используется формула:

Qinf = 0,33 × Vinf × ΔT

где:

• Qinf — теплопотери на инфильтрацию, Вт;
• Vinf — объем инфильтрируемого воздуха, м³/ч;
• ΔT — разница температур внутри и снаружи, °C;
• 0,33 — коэффициент, учитывающий удельную теплоемкость воздуха и перевод единиц.

Данный метод считается простым и помогает быстро оценить влияние инфильтрации. Однако точность зависит от верного определения объема инфильтрируемого воздуха.

Метод 2: Использование коэффициента воздухообмена (ACH)

Одним из распространенных параметров является коэффициент воздухообмена — количество полных смен воздуха в здании за час.

Qinf = 0,33 × ACH × V × ΔT

где:

• V — объем помещения, м³;
• ACH — количество смен воздуха в час;
• остальные параметры — как и в предыдущей формуле.

Пример расчета

Пусть, объем жилого дома составляет 300 м³, внутренне температура +20 °C, наружная -5 °C, воздухообмен (инфильтрационный) равен 0,7 ACH.

Qinf = 0,33 × 0,7 × 300 × (20 — (-5)) = 0,33 × 0,7 × 300 × 25 = 1732,5 Вт

Таким образом, инфильтрационные теплопотери составят примерно 1,73 кВт.

Таблица: Влияние разных уровней герметичности на инфильтрационные потери

Способы снижения инфильтрационных теплопотерь

Для снижения потерь, связанных с инфильтрацией, применяются следующие меры:

• Улучшение герметичности окон и дверей (установка уплотнителей, замена окон на энергосберегающие);
• Использование паро- и гидроизоляционных мембран на ограждающих конструкциях;
• Запенивание и заделка всех технологических отверстий и щелей;
• Монтаж рекуперационных систем вентиляции с контролируемым воздухопотоком;
• Регулярное техническое обслуживание и диагностика ограждающих конструкций.

Практический совет

«Инвестирование в герметизацию жилых помещений не только снижает счета за отопление, но и значительно улучшает комфорт проживания. Регулярный аудит и профилактика — залог энергоэффективности и здоровья.»

Статистические данные по инфильтрации воздуха

По исследованиям в различных климатических регионах, инфильтрация может составлять от 10% до 40% от общих теплопотерь. В частности:

• В умеренном климате — около 20-25%;
• В северных регионах с холодными зимами — до 40%;
• В новых энергоэффективных домах — менее 15%;
• В старом жилом фонде без дополнительной герметизации — до 50%.

Это подчеркивает огромный потенциал для экономии тепла путем борьбы с неплотностями.

Заключение

Инфильтрация воздуха через неплотности ограждающих конструкций является одним из ключевых факторов повышения теплопотерь зданий. Точный расчет и понимание ее влияния позволяют планировать адекватные мероприятия по улучшению энергоэффективности.

Главным выводом является то, что герметизация и правильное техническое обслуживание ограждающих конструкций — неотъемлемая часть стратегии экономии энергии и повышения комфорта в зданиях.

Перед тем как приступать к масштабным работам, рекомендуется произвести детальный расчет инфильтрационных теплопотерь с использованием представленных формул, что позволит выбрать оптимальный уровень вложений.