Влияние вентиляции на теплопотери и энергопотребление здания

Вентиляция влияет на энергопотребление здания через нагрев или охлаждение приточного воздуха и работу вентиляторов. Для оценки этого влияния необходимо отделить энергию, затрачиваемую на действительно требуемый воздухообмен, от дополнительного расхода, связанного с избыточной подачей воздуха, продолжительностью работы, регулированием и теплообменом.

Основой проверки служит воздушно-тепловой баланс, дополненный сопоставлением фактического расхода воздуха с потребностью здания. Такой анализ позволяет определить, насколько наблюдаемое энергопотребление объясняется необходимой работой вентиляции и какие составляющие требуют дополнительного подтверждения.

Связь воздухообмена с тепловой и электрической нагрузкой

При подаче наружного воздуха система вентиляции обеспечивает требуемый воздухообмен. Одновременно возникает потребность в тепловой энергии на нагрев воздуха либо в энергии на его охлаждение, если соответствующая обработка предусмотрена режимом работы системы.

Величина энергетических затрат зависит от расхода воздуха, температурных условий и продолжительности работы. Поэтому оценивать влияние вентиляции только по суммарному потреблению энергии недостаточно: необходимо установить, какая часть расхода соответствует фактической потребности в воздухообмене.

Электрическая нагрузка вентиляторов также относится к энергопотреблению вентиляционной системы. Её рассматривают совместно с расходом воздуха и эксплуатационными режимами, чтобы различать необходимую работу оборудования и дополнительный расход, обусловленный режимом эксплуатации.

Исходные данные и их назначение

Для проверки влияния вентиляции необходимы четыре группы исходных сведений:

• Расход воздуха и график вентиляции. Показывают объём подаваемого воздуха и продолжительность работы системы. Эти сведения образуют основу воздушно-теплового баланса.
• Температуры притока и вытяжки. Позволяют сопоставить температурные условия воздушных потоков и оценить связанную с ними тепловую нагрузку.
• Нагрузка вентиляторов. Характеризует электрическую составляющую энергопотребления при рассматриваемых режимах вентиляции.
• Уставки, заслонки и режимы рекуперации. Необходимы для проверки влияния регулирования и теплообмена на фактическое потребление энергии.

Уставка — заданное значение, на поддержание которого ориентирована система управления. Рекуперация представляет собой использование тепла удаляемого воздуха для уменьшения потребности в нагреве приточного воздуха при соответствующем режиме работы.

Для подтверждения исходных показателей используют эксплуатационные данные, относящиеся к рассматриваемой системе, схемы и журналы. Дополнительные измерения или сведения учёта необходимы, если имеющаяся информация не позволяет различить причины наблюдаемого расхода.

Как проверяют воздушно-тепловой баланс

Сначала устанавливают границу анализа и согласуют сведения о расходе воздуха, графике вентиляции и температурах притока и вытяжки. Данные должны относиться к сопоставимым периодам и условиям работы.

Затем составляют воздушно-тепловой баланс. Его задача — связать наблюдаемый воздухообмен с тепловой нагрузкой, возникающей при обработке воздуха, и отделить подтверждённую полезную составляющую от дополнительного нагрева или охлаждения.

Следующий метод — сопоставление расхода воздуха с фактической потребностью. Он позволяет проверить, соответствует ли работа вентиляции требуемому воздухообмену или наблюдаемое потребление может объясняться избыточным расходом воздуха либо продолжительностью работы.

Если в рассматриваемом периоде изменялись режимы эксплуатации, их сопоставляют с учётом этих изменений. Когда несколько факторов действуют одновременно, их влияние оценивают раздельно и затем согласуют с общим балансом.

Как различить причины дополнительного энергопотребления

При интерпретации воздушно-теплового баланса проверяют три конкурирующих объяснения.

• Реально требуемый воздухообмен. Наблюдаемое потребление может соответствовать фактической потребности здания в подаче и обработке воздуха. Эту версию проверяют сопоставлением расхода с потребностью.
• Избыточный расход или продолжительность работы. Дополнительные затраты могут быть связаны с подачей воздуха сверх фактической потребности или работой системы в течение избыточного времени. Такая причина должна подтверждаться расходом воздуха и графиком вентиляции.
• Потери из-за регулирования или теплообмена. Изменение энергопотребления может быть связано с уставками, положением заслонок и режимами рекуперации. Для разграничения этих причин необходимо учитывать соответствующие эксплуатационные данные.

Если наблюдаемый профиль лучше объясняется избыточным расходом воздуха или продолжительностью работы, нельзя автоматически приписывать дополнительное потребление потерям при теплообмене. Если имеющихся сведений недостаточно для выбора между объяснениями, следующей проверкой становится исследование сопротивления системы и алгоритмов управления.

Как интерпретировать результаты проверки

В зависимости от полноты и согласованности данных возможны различные результаты.

Причины энергопотребления подтверждены. Воздушно-тепловой баланс согласуется с расходом воздуха, температурными показателями и режимами вентиляции, а независимая проверка не выявляет более убедительного альтернативного объяснения.

Основное влияние связано с режимом работы. Если изменение энергопотребления лучше объясняется избыточным расходом воздуха или продолжительностью работы, первоначальную гипотезу о другом механизме не считают доказанной.

Данных недостаточно. Если невозможно разграничить реально требуемый воздухообмен и потери из-за регулирования или теплообмена, определяют недостающий показатель, режим или измерение. Вывод уточняют после проверки соответствующих условий.

Дополнительно оценивают устойчивость объяснения при изменении исходных условий. Если результат существенно зависит от неподтверждённых данных, степень определённости вывода ограничивают.

Результат анализа и границы применения

Результатом является техническая схема проверки влияния вентиляции на теплопотери и энергопотребление здания. Она связывает полезный воздухообмен, дополнительный нагрев или охлаждение воздуха, нагрузку вентиляторов и особенности регулирования с подтверждёнными исходными данными.

На основании этой схемы выбирают следующий расчёт, измерение или проверку, способные различить оставшиеся причины энергопотребления и поддержать решение по энергоэффективности.

Пока исходные данные, границы учёта, эксплуатационные режимы и необходимые измерения не подтверждены, вывод остаётся условным. Анализ не устанавливает фактический дефект, количественную величину потерь или возможную экономию энергии для конкретного здания.

Для рассмотрения вентиляционного оборудования как объекта обследования предусмотрена страница «Системы вентиляции». Если задача заключается в установлении причин потерь энергии, см. «Выявление потерь энергии в инженерных системах». Другие практические материалы представлены в разделе «Материалы».