Многие семьи, задумываясь о собственном доме, рассматривают каркасные технологии. Этот выбор влечет за собой множество проектных решений: от планировки до толщины утеплителя. Не менее важным аспектом является система вентиляции, которая необходима для комфортного проживания, но при этом требует значительных энергозатрат на нагрев поступающего с улицы холодного воздуха. В этой статье мы подробно разберем, как рассчитать эти затраты и выбрать оптимальную систему.
Нормы воздухообмена: сколько воздуха нужно для комфорта?
Существуют различные нормативы, определяющие необходимый объем свежего воздуха. Для жилых помещений чаще всего ориентируются не на площадь, а на количество людей. Согласно исследованиям и строительным нормам, можно выделить три ключевых уровня комфорта:
- 30 м³/час на человека — необходимый минимум, приемлемый для спальных помещений, но недостаточный для длительного пребывания в состоянии бодрствования.
- 60 м³/час на человека — комфортный уровень для большинства людей в течение дня.
- 100 м³/час на человека — уровень, обеспечивающий комфорт абсолютно для всех.
Но откуда берутся эти цифры? Давайте разберемся на основе концентрации углекислого газа (CO₂).
Расчет воздухообмена по уровню CO₂
Концентрация CO₂ измеряется в ppm (частей на миллион). Уличный воздух содержит около 420 ppm (0,042%). Человек в состоянии бодрствования потребляет примерно 0,5 м³ воздуха в час и выдыхает газ с концентрацией CO₂ около 4,5%. Таким образом, один человек производит примерно 22,5 литра CO₂ в час.
Чтобы поддерживать в помещении стабильную концентрацию, вентиляция должна удалять ровно такой же объем CO₂. Проведя расчеты, можно получить зависимость необходимого воздухообмена от желаемого уровня CO₂ в комнате:
- 500 ppm — требуется 281 м³/час на человека.
- 600 ppm — требуется 125 м³/час на человека.
- 800 ppm — требуется 60 м³/час на человека.
- 1000 ppm — требуется 39 м³/час на человека.
Почему эти цифры отличаются от упомянутых выше норм? Есть несколько причин: люди не находятся в комнате постоянно, происходит естественная инфильтрация воздуха через окна и двери, а также влияет расположение приточных и вытяжных отверстий. Идеальная система должна измерять уровень CO₂ и гибко подстраивать производительность. Для дальнейших расчетов примем, что взрослому нужно 100 м³/час, ребенку — 60 м³/час, а ночью всем достаточно 40 м³/час.
Какие бывают системы вентиляции?
Все системы можно условно разделить на пассивные и активные.
Пассивная (естественная) вентиляция знакома всем по квартирам: воздух поступает через щели в окнах и удаляется через вертикальные вытяжные каналы за счет перепада давления. Это дешево, но неэффективно и некомфортно: воздухообмен плохо контролируется, зимой возникают сквозняки, а летом тяга может пропадать.
Активные системы — это приточные или приточно-вытяжные установки с вентиляторами. Они позволяют точно управлять воздухообменом. Ключевые опции, влияющие на энергоэффективность:
- Управление по датчикам CO₂: система включается только когда это действительно нужно, экономя энергию.
- Рекуператор: устройство, передающее тепло от удаляемого теплого воздуха холодному приточному, значительно снижая затраты на его нагрев.
Как работает рекуператор?
Рекуператор — это теплообменник, где два воздушных потока (приточный и вытяжной) движутся по раздельным, но близко расположенным каналам. Тепло от теплого отработанного воздуха через стенки каналов передается холодному уличному, не смешивая потоки. Это позволяет подогреть приточный воздух на 70-90% (в зависимости от КПД устройства) за счет тепла, которое обычно просто уходит на улицу.
Расчет энергозатрат на нагрев воздуха
Рассмотрим четыре варианта системы для условного дома с двумя взрослыми и двумя детьми:
- Базовая: постоянная подача воздуха во все помещения.
- С датчиками CO₂.
- С рекуператором, но без датчиков.
- С рекуператором и датчиками CO₂.
Для расчетов примем: теплоемкость воздуха — 0,36 Вт для нагрева 1 м³ на 1°C за час, средняя зимняя температура -2,3°C, минимальная -35°C, КПД рекуператора — 70%.
Мощность и стоимость отопления вентиляционного воздуха
1. Базовая система (без оптимизаций):
Требует постоянной подачи 400 м³/ч. В самый холодный день (-35°C при комфортной температуре +20°C) потребуется мощность около 8 кВт — почти как для отопления всего дома! Годовые затраты на нагрев воздуха составят примерно 58 000 рублей.
2. Система с датчиками CO₂:
Учитывает реальное присутствие людей: ночью 160 м³/ч, днем 320 м³/ч. Пиковая мощность снижается до 6 кВт. Годовые затраты падают до 22 600 рублей. Такая система окупится, если ее стоимость не превысит 170 000 рублей.
3. Система с рекуператором:
Затраты энергии умножаются на (1 — КПД) = 0,3.
• Только рекуператор: годовые затраты ~17 400 руб., пиковая мощность ~2,4 кВт.
• Рекуператор + датчики CO₂: годовые затраты ~6 800 руб., пиковая мощность ~1,8 кВт. Это самый энергоэффективный вариант.
Сравнение и выбор конкретных решений
Локальные проветриватели (децентрализованная система)
Это отдельные устройства на каждую комнату. Стоимость одного — около 55 000 рублей, на весь дом выйдет примерно 330 000 рублей. Плюсы: можно устанавливать постепенно, есть возможность тонкой очистки воздуха. Минусы: высокие совокупные затраты и расходы на обслуживание фильтров (около 20 000 руб./год).
Центральная приточно-вытяжная система
Одна установка на весь дом с разводкой воздуховодов. Стоимость комплекта с рекуператором и базовой автоматикой — от 270 000 рублей. Добавление системы управления по датчикам CO₂ в каждую комнату увеличит стоимость примерно на 100 000 рублей. Плюсы: потенциально больший срок службы, более низкая пиковая мощность, возможность интеграции с системой водяного отопления для догрева воздуха. Минусы: высокие стартовые вложения, сложность очистки воздуховодов.
Итоговая таблица сравнения
Как видно из анализа, центральная система с рекуператором оказывается выгоднее в долгосрочной перспективе, хотя и требует значительных первоначальных вложений. Локальные проветриватели дают гибкость на старте, но их общая стоимость владения выше.
Учитывая потенциал экономии, комфорт и возможность интеграции, выбор часто склоняется в пользу центральной системы. Начать можно с базовой версии с рекуператором, а датчики CO₂ и систему тонкой очистки можно добавить позже.
Больше интересных статей здесь: Стройка.
Источник статьи: Оценка теплопотерь на вентиляцию частного дома.
