Как инфильтрация воздуха влияет на теплопотери здания

Инфильтрация воздуха увеличивает теплопотери здания за счёт неконтролируемого проникновения наружного воздуха через неплотности окон, дверей и строительных стыков. В отопительный период поступающий холодный воздух необходимо нагревать до температуры помещений. Это создаёт дополнительную нагрузку на отопление, величина которой зависит от объёма проникновения воздуха и температурных условий.

Однако наличие сквозняка или холодной зоны у окна ещё не позволяет определить количество теряемой тепловой энергии. Для оценки необходимо установить источники подсоса воздуха, условия возникновения перепада давления и фактический воздухообмен. При этом инфильтрацию следует отличать от организованной приточной вентиляции: это разные составляющие поступления наружного воздуха, которые нельзя учитывать повторно.

Как возникает инфильтрация и почему она увеличивает отопительную нагрузку

Движение наружного воздуха через неплотности происходит при наличии разности давлений между внутренней и наружной сторонами ограждения. Негерметичный оконный или дверной притвор может создавать путь поступления холодного воздуха в помещение.

Количество проникающего воздуха зависит не только от размера и характера неплотности, но и от действующего перепада давления. Поэтому одна и та же конструкция при различных погодных условиях может пропускать неодинаковый воздушный поток.

Когда наружный воздух поступает в отапливаемое помещение, его нагрев требует дополнительной тепловой энергии. Чем больше поступающий объём и разница между наружной и внутренней температурами, тем выше соответствующая отопительная нагрузка при прочих равных условиях.

Следовательно, для количественной оценки недостаточно обнаружить неплотность. Необходимо определить или обоснованно смоделировать проходящий через неё воздушный поток и температурные условия его нагрева.

Какие исходные данные необходимы для оценки

Проверка инфильтрации опирается на три взаимосвязанные группы сведений:

• Сведения о неплотностях окон, дверей и строительных стыков. Позволяют определить возможные пути неорганизованного поступления наружного воздуха и выбрать участки для проверки герметичности.
• Разность давлений и погодные условия. Необходимы для оценки движущих сил воздушного потока. Эти данные помогают объяснить изменение интенсивности подсоса при ветре и температурной тяге.
• Температурный режим помещений и данные об организованной вентиляции. Позволяют оценить условия нагрева поступающего воздуха и разграничить неконтролируемую инфильтрацию с предусмотренным воздухообменом.

Исходные сведения должны характеризовать сопоставимые эксплуатационные условия. Если неплотности обследованы при одном режиме вентиляции, а перепады давления измерены при другом, непосредственный перенос результатов может привести к неверной оценке воздушного потока.

Как ветер и температурная тяга влияют на подсос воздуха

Ветровое воздействие изменяет распределение давления по наружным поверхностям здания. В зависимости от направления и силы ветра через одни неплотности может усиливаться поступление наружного воздуха, а через другие — его удаление.

Поэтому наблюдаемый сквозняк не обязательно сохраняется с одинаковой интенсивностью при любой погоде. Результат осмотра в ветреный день следует интерпретировать с учётом фактических условий, а не принимать за постоянный расход воздуха на протяжении года.

Другой механизм связан с температурной тягой. При различии температур внутри и снаружи здания возникает перепад давлений по высоте. В частности, движение воздуха через вертикальные шахты может увеличивать подсос наружного воздуха на нижних этажах.

Для проверки такого механизма необходимо учитывать расположение возможных неплотностей, погодные условия и разность давлений. Само наличие вертикальной шахты ещё не доказывает величину инфильтрации через конкретный проём.

Почему открывание ворот требует отдельного учёта

Поступление наружного воздуха через периодически открывающиеся ворота отличается от постоянного подсоса через неплотный притвор. Воздушный поток возникает в определённые интервалы и зависит от продолжительности и частоты открывания.

Если ворота открываются неодинаково в течение смены, использование одного условного постоянного расхода воздуха может неправильно отразить фактическую тепловую нагрузку.

Для оценки необходимо учитывать характер эксплуатации ворот и условия, при которых происходит воздухообмен. Частота открывания определяет переменную составляющую поступления наружного воздуха, а погодные условия влияют на интенсивность потока.

Поэтому вклад ворот в теплопотери следует рассматривать отдельно от инфильтрации через постоянно существующие неплотности окон, дверей и стыков.

Как отделить инфильтрацию от организованной вентиляции

Организованная вентиляция предусматривает управляемый воздухообмен. Инфильтрация представляет собой неорганизованное поступление наружного воздуха через неплотности ограждения.

При оценке отопительной нагрузки необходимо разграничить эти составляющие. Если часть поступающего воздуха уже учтена в модели организованного воздухообмена, её нельзя повторно включать как независимую инфильтрационную нагрузку.

Для проверки рассматривают данные о работе приточной и вытяжной вентиляции и сопоставляют соответствующие воздушные потоки. Их соотношение влияет на условия давления внутри здания и, следовательно, может изменять подсос воздуха через неплотности.

Баланс приточно-вытяжных потоков помогает установить, в каких условиях возможен дополнительный неорганизованный приток. Однако расчётный баланс вентиляции без подтверждения фактической герметичности здания не определяет автоматически количество воздуха, поступающего через отдельные проёмы.

Почему холод у окна не всегда означает инфильтрацию

Пониженная температура внутренней поверхности возле окна или строительного стыка может быть связана с проникновением наружного воздуха. Но существует и другое объяснение — повышенная теплопередача через конструкцию.

При инфильтрации охлаждение связано с движением воздуха через неплотность. При теплопередаче через ограждение температура поверхности может снижаться без соответствующего воздушного потока.

Поэтому низкая температура у проёма не является самостоятельным доказательством негерметичности. Для разграничения механизмов необходимо проверить возможный путь движения воздуха и сопоставить его с конструктивными особенностями участка.

Аналогично ощущение сквозняка позволяет выделить место для проверки, но не измеряет годовой объём инфильтрации. Для перехода от наблюдаемого признака к количественной оценке необходимы дополнительные измерения воздухообмена или обоснованная расчётная модель.

Как проверить герметичность и определить тепловую нагрузку

Проверку начинают с выявления предполагаемых путей поступления наружного воздуха. По сведениям о неплотностях окон, дверей и стыков определяют участки, для которых необходимо подтвердить наличие воздушного потока.

Затем рассматривают перепады давления при соответствующих погодных и эксплуатационных условиях. Это позволяет установить, какие силы могут вызывать подсос и почему его интенсивность изменяется.

Следующий этап — разграничение инфильтрации и организованного воздухообмена. Для этого сопоставляют параметры приточной и вытяжной вентиляции, учитывая температурный режим помещений.

После определения величины воздушного потока измерением либо обоснованным расчётом можно оценивать тепловую энергию, необходимую для нагрева поступающего воздуха. При переменных погодных условиях и режимах эксплуатации необходимо учитывать соответствующее изменение инфильтрации во времени.

Если объём подсоса неизвестен, допустимо описать предполагаемый механизм и определить необходимые измерения. Но нельзя присваивать ему точную величину теплопотерь только на основании выявленной неплотности.

Что учитывать после герметизации неплотностей

Устранение неконтролируемого поступления воздуха может уменьшать дополнительную отопительную нагрузку. Однако герметизация не должна подменять или нарушать необходимый для эксплуатации помещений организованный воздухообмен.

Поэтому после изменения герметичности необходимо проверить условия работы приточной и вытяжной вентиляции. Цель состоит в разграничении нежелательного подсоса и воздухообмена, необходимого для использования помещений.

Энергетический эффект герметизации нельзя считать подтверждённым только по факту выполнения работ. Для количественной оценки нужны сопоставимые исходные и последующие условия, а также данные, позволяющие определить изменение воздушных потоков и соответствующей отопительной нагрузки.

Результат анализа инфильтрации

Результатом становится модель влияния неконтролируемого поступления воздуха на отопительную нагрузку и программа проверки предполагаемых источников подсоса.

В модели необходимо отразить связь возможных неплотностей с перепадами давления, погодными условиями и температурой помещений. Отдельно разграничивают организованный воздухообмен, постоянные пути подсоса и переменное поступление воздуха при открывании ворот.

На основании такой оценки определяют, где требуется проверка герметичности, уточнение разности давлений или получение дополнительных данных о приточно-вытяжных потоках.

Практический вывод: инфильтрация увеличивает потребность в тепле за счёт нагрева неконтролируемо поступающего наружного воздуха. Её интенсивность зависит от герметичности проёмов, ветрового воздействия, температурной тяги и режима эксплуатации здания. Без измерения воздухообмена или обоснованной модели количественно определить теплопотери невозможно. При устранении неплотностей необходимо одновременно сохранять требуемый воздухообмен помещений.

Для связанных вопросов можно обратиться к материалам об ограждающих конструкциях зданий, тепловизионном обследовании и выявлении тепловых потерь.