Πόση θερμότητα χάνεται από τον αερισμό ενός σπιτιού;

Η σύντομη απάντηση

Οι απώλειες θερμότητας από τον αερισμό υπολογίζονται όταν θερμός εσωτερικός αέρας αντικαθίσταται από ψυχρότερο εξωτερικό αέρα. Για μια πρώτη εκτίμηση σε watt, χρησιμοποιήστε τον τύπο Q = 0,33 × n × V × ΔΤ, όπου n είναι οι αλλαγές αέρα ανά ώρα, V ο θερμαινόμενος όγκος σε m³ και ΔΤ η διαφορά εσωτερικής και εξωτερικής θερμοκρασίας σε °C. Για παράδειγμα, χώρος 150 m³ με 0,5 αλλαγές αέρα την ώρα και διαφορά 20 °C έχει απώλεια περίπου 495 W. Το αποτέλεσμα δείχνει το θερμικό φορτίο του αερισμού και όχι τις απώλειες από τοίχους, παράθυρα, οροφή ή δάπεδο.

Για να κάνετε τον υπολογισμό με τα δικά σας δεδομένα, ανοίξτε τον υπολογιστή /calculators/heat-loss/ και περάστε μόνο μετρήσεις που αφορούν τον αερισμό. Κρατήστε ξεχωριστά τα αποτελέσματα μετάδοσης από τα αποτελέσματα ανανέωσης αέρα, ώστε να μην προσθέσετε την ίδια απώλεια δύο φορές.

Τι σημαίνει απώλεια από αερισμό

Κάθε φορά που ανοίγει ένα παράθυρο, λειτουργεί ένας εξαεριστήρας ή υπάρχει ελεγχόμενη παροχή νωπού αέρα, μέρος του εσωτερικού αέρα φεύγει. Ο αέρας που μπαίνει πρέπει να θερμανθεί μέχρι να φτάσει περίπου στην εσωτερική θερμοκρασία. Η ενέργεια που απαιτείται γι’ αυτή τη θέρμανση εμφανίζεται ως απώλεια αερισμού. Δεν είναι το ίδιο με τη θερμότητα που περνά μέσα από ένα δομικό στοιχείο λόγω διαφοράς θερμοκρασίας.

Ο όρος n, δηλαδή οι αλλαγές αέρα ανά ώρα ή ACH, περιγράφει πόσες φορές ανανεώνεται θεωρητικά ο όγκος του χώρου μέσα σε μία ώρα. Αν n = 0,5, ο αέρας που αντιστοιχεί στο μισό του όγκου του χώρου αντικαθίσταται κάθε ώρα. Δεν σημαίνει απαραίτητα ότι όλος ο αέρας βγαίνει σε μία συγκεκριμένη στιγμή· είναι μέση τιμή για τον εξεταζόμενο χρόνο.

Ο τύπος και οι μονάδες

Ο βασικός τύπος είναι Q = 0,33 × n × V × ΔΤ. Το 0,33 είναι ο πρακτικός συντελεστής που συνδέει την παροχή αέρα σε m³/h με την ειδική θερμότητα και την πυκνότητα του αέρα, ώστε το αποτέλεσμα να βγαίνει σε watt. Το n είναι χωρίς μονάδα ανά ώρα, το V μετριέται σε m³ και το ΔΤ σε °C ή K· η αριθμητική διαφορά είναι ίδια στις δύο κλίμακες.

• Μετρήστε το μήκος, το πλάτος και το καθαρό ύψος του θερμαινόμενου χώρου και υπολογίστε V = μήκος × πλάτος × ύψος. Για περισσότερα δωμάτια, προσθέστε τους όγκους μόνο αν εξετάζετε κοινό σύστημα αερισμού ή ενιαία ζώνη.

• Υπολογίστε τη διαφορά θερμοκρασίας ως ΔΤ = εσωτερική θερμοκρασία − εξωτερική θερμοκρασία. Για εσωτερικούς 20 °C και εξωτερικούς 5 °C, το ΔΤ είναι 15 °C.

• Χρησιμοποιήστε τον πραγματικό ή τον υπολογισμένο ρυθμό ανανέωσης αέρα. Αν γνωρίζετε παροχή σε m³/h, μπορείτε να βρείτε n = παροχή ÷ όγκος χώρου.

Λυμένο παράδειγμα

Ας εξετάσουμε ένα διαμέρισμα με θερμαινόμενο όγκο 150 m³. Η εσωτερική θερμοκρασία είναι 20 °C, η εξωτερική 0 °C και ο μέσος ρυθμός ανανέωσης αέρα εκτιμάται σε 0,5 αλλαγές την ώρα. Άρα n = 0,5, V = 150 m³ και ΔΤ = 20 °C.

Η πράξη είναι Q = 0,33 × 0,5 × 150 × 20 = 495 W. Επομένως, το διαμέρισμα χάνει περίπου 495 W λόγω της ανανέωσης αέρα στις συγκεκριμένες συνθήκες. Αν η ίδια κατάσταση διατηρούνταν συνεχώς για μία ώρα, η αντίστοιχη ενέργεια θα ήταν περίπου 0,495 kWh. Για οκτώ ώρες με τις ίδιες συνθήκες, η θεωρητική ενέργεια θα ήταν 3,96 kWh, πριν ληφθούν υπόψη μεταβολές στον άνεμο, στη θερμοκρασία και στη λειτουργία της θέρμανσης.

Αν ο ρυθμός αερισμού αυξηθεί σε 1,0 αλλαγή την ώρα, οι απώλειες διπλασιάζονται σε 990 W, επειδή ο όγκος και η διαφορά θερμοκρασίας παραμένουν ίδια. Αν αντίθετα η διαφορά θερμοκρασίας πέσει από 20 °C σε 10 °C, οι απώλειες υποδιπλασιάζονται. Αυτό δείχνει γιατί ο ίδιος χώρος μπορεί να έχει διαφορετικό αποτέλεσμα σε ήπιο και σε πολύ ψυχρό καιρό.

Πώς βρίσκω τις αλλαγές αέρα ανά ώρα

Το πιο δύσκολο στοιχείο είναι συνήθως το n. Σε ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό, ξεκινήστε από την παροχή του ανεμιστήρα ή του συστήματος σε m³/h και διαιρέστε με τον θερμαινόμενο όγκο. Για παράδειγμα, παροχή 75 m³/h σε χώρο 150 m³ δίνει n = 0,5. Αν η παροχή αλλάζει μέσα στην ημέρα, κάντε ξεχωριστό υπολογισμό ανά περίοδο λειτουργίας ή χρησιμοποιήστε μέση παροχή μόνο όταν αυτή αντιπροσωπεύει ρεαλιστικά τη χρήση.

Στον φυσικό αερισμό, το n δεν είναι σταθερό. Επηρεάζεται από το πόσο ανοίγουν τα κουφώματα, τη διάρκεια ανοίγματος, τον άνεμο, τη διαφορά θερμοκρασίας και τη στεγανότητα του κτιρίου. Αν δεν έχετε μέτρηση, χρησιμοποιήστε μια τεκμηριωμένη παραδοχή και παρουσιάστε το αποτέλεσμα ως εύρος. Είναι προτιμότερο να υπολογίσετε σενάρια, όπως 0,3, 0,5 και 1,0 αλλαγή την ώρα, παρά να εμφανίσετε έναν αυθαίρετα ακριβή αριθμό.

Παραδοχές και περιορισμοί

Ο τύπος είναι απλοποιημένος και αφορά κυρίως την αισθητή θερμότητα του αέρα. Δεν υπολογίζει μόνος του την υγρασία, τη λανθάνουσα θερμότητα, την ανάκτηση θερμότητας από εναλλάκτη ή τις στιγμιαίες ριπές αέρα. Επίσης δεν αντικαθιστά μελέτη αερισμού ή θερμικών απωλειών. Χρησιμοποιείται για σύγκριση σεναρίων, για μια πρώτη εκτίμηση θερμικού φορτίου και για να καταλάβετε αν ο αερισμός επηρεάζει ουσιαστικά τη θέρμανση.

Το αποτέλεσμα αφορά τις συνθήκες που εισάγετε. Αν η εξωτερική θερμοκρασία μεταβάλλεται μέσα στην ημέρα, οι πραγματικές kWh δεν προκύπτουν απλώς πολλαπλασιάζοντας το μέγιστο στιγμιαίο φορτίο για όλες τις ώρες. Για ημερήσια εκτίμηση, χωρίστε την ημέρα σε ζώνες θερμοκρασίας και λειτουργίας και αθροίστε τις αντίστοιχες τιμές.

Συχνά λάθη

• Να χρησιμοποιείτε τα τετραγωνικά μέτρα αντί για τον όγκο σε m³. Ο αερισμός εξαρτάται από τον όγκο του αέρα, άρα χρειάζεται και το ύψος.

• Να βάζετε τη θερμοκρασία εξωτερικού αέρα ως αρνητικό ΔΤ. Στον τύπο χρησιμοποιείται το θετικό μέτρο της διαφοράς θερμοκρασίας.

• Να μπερδεύετε την ηλεκτρική ισχύ του ανεμιστήρα με την παροχή αέρα. Τα W του μοτέρ δεν είναι m³/h και δεν αντικαθιστούν το n.

• Να προσθέτετε ξεχωριστά απώλειες από ανοιχτό παράθυρο και αλλαγές αέρα, ενώ περιγράφουν την ίδια ροή. Καταγράψτε κάθε πηγή μία φορά.

• Να θεωρείτε ότι η ονομαστική παροχή ενός συστήματος λειτουργεί συνεχώς. Ελέγξτε ώρες λειτουργίας, σκάλα ανεμιστήρα και πιθανή μεταβολή της παροχής.

Συχνές ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά από τις απώλειες των παραθύρων; Οι απώλειες παραθύρου αφορούν κυρίως τη μετάδοση μέσα από το υλικό, με επιφάνεια, U και διαφορά θερμοκρασίας. Οι απώλειες αερισμού αφορούν τον αέρα που αντικαθίσταται. Σε ένα σπίτι μπορούν να συνυπάρχουν, αλλά υπολογίζονται χωριστά.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω τον ίδιο υπολογισμό για ψύξη; Ναι, η σχέση εκτιμά το φορτίο που δημιουργεί η ανταλλαγή αέρα, αλλά στην ψύξη μπορεί να χρειάζεται να εξεταστεί και η υγρασία. Για μια απλή σύγκριση αισθητού φορτίου, ο ίδιος τύπος είναι χρήσιμος, με διαφορετική διαφορά θερμοκρασίας.

Πώς μετατρέπω watt σε kWh; Διαιρέστε τα watt με 1.000 για να βρείτε kW και πολλαπλασιάστε επί τις ώρες λειτουργίας. Τα 495 W που λειτουργούν για 4 ώρες αντιστοιχούν σε 0,495 × 4 = 1,98 kWh, εφόσον οι συνθήκες παραμένουν ίδιες.

Πότε χρειάζεται ειδικός υπολογισμός; Όταν σχεδιάζετε νέο σύστημα, υπάρχει μηχανικός αερισμός με ανάκτηση, απαιτείται έλεγχος υγρασίας ή το κτίριο έχει πολύ μεταβαλλόμενες συνθήκες, χρειάζονται περισσότερα δεδομένα και τεχνική μελέτη. Ο απλός υπολογισμός είναι εργαλείο προσανατολισμού, όχι πιστοποιημένη μελέτη.

Συμπέρασμα

Για μια καθαρή πρώτη εκτίμηση, υπολογίστε τον θερμαινόμενο όγκο, επιλέξτε ρεαλιστικό ρυθμό αλλαγών αέρα, βρείτε τη διαφορά θερμοκρασίας και εφαρμόστε Q = 0,33 × n × V × ΔΤ. Παρουσιάστε τις παραδοχές σας, δοκιμάστε περισσότερα από ένα σενάρια και κρατήστε το αποτέλεσμα ξεχωριστό από τις απώλειες μετάδοσης. Έτσι θα ξέρετε πόσο επηρεάζει ο αερισμός το συνολικό θερμικό φορτίο χωρίς να δίνετε ψευδή ακρίβεια.