Теплопотери дома и способы их устранения
Понять, каким образом дом теряет тепло, можно, если вспомнить некоторые физические законы. В теплопотерях виноваты такие явления:
♦ проводимость. Поскольку дом построен на холодной земле, то вследствие теплопроводности тепловые потоки уходят в почву;
♦ конвекция. При включенном отоплении стены и крыша изнутри становятся теплыми. В результате действия теплопроводности тепло перемещается и на наружную сторону стен и крыши. При этом окружающая их атмосфера, будучи более холодной, нагревается за счет них и отбирает часть тепла, унося его вверх.
Таким образом, можно сказать, что теплопроводность стройматериалов и разница между температурами в доме и на улице – два главных фактора, влияющих на потери домом тепла.
При этом основные потери тепла происходят через ограждающие конструкции дома: на долю стен приходится 35 % теплопотерь, на крышу – 25 %, через подвальное перекрытие и всевозможные щели – по 15 %, через окна – 10 %. Определенная часть тепла может выносить из дома вентиляционная система.
Установить, что именно из них повинно в том, что в доме холодно, несмотря на огненные батареи, поможет специальная экспертиза, которая называется тепловизионной диагностикой. Если пригласить службы, специализирующиеся на ней, то проведенное обследование выявит конкретные места утечек тепла; качество, дефекты и повреждения теплоизоляции чердачного и подвального перекрытий и труб; мостики холода; состояние радиаторов и теплого пол и т. д.
Понимание причин теплопотерь вызывает естественный вопрос: что сделать, чтобы их если не ликвидировать, то хотя бы значительно снизить? Ответ очевиден – кардинально улучшить теплоизоляцию стен, крыши, перекрытий, окон, что позволит повысить температуру в доме без увеличения затрат на отопление. При качественной теплоизоляции дома даже при понижении температуры воздуха до –25 °С и выключенном отоплении температура внутри дома за сутки упадет всего лишь на 1 °С. Понятно, что и расходы на отопление в таком доме не столь обременительны.
Итак, можно начать с окон, проверив механизмы открывания и закрывания, при необходимости отрегулировать их. Если будут обнаружены зазоры между оконными блоками и стенами, их тоже нужно герметично заделать. На стекла можно нанести отражающее покрытие. Поможет снизить теплопотери и остекление балкона и лоджии.
Утепление касается и дверей, причем желательно установить вторую дверь, которая дополнительно будет играть роль звукоизолятора.
Кроме того, стены, крышу и подвал необходимо утеплить. При этом надо заметить, что утеплять дом надо не изнутри, а снаружи. Если сделать это со стороны помещения, то между стеной и внутренней теплоизоляцией будет скапливаться конденсат, что не только ухудшит теплоизоляцию дома, но и приведет к повреждению отделки и размножению грибов. Для внешней теплоизоляции подходит такой материал, как экструдированный пенополистирол; хорошо себя зарекомендовало устройство вентилируемого фасада и т. д.
Для теплоизоляции крыш, как правило, используют каменную или минеральную вату, которые реализуются в виде плит. При этом нельзя забыть о пароизоляции (желательно, чтобы ее сторона, обращенная внутрь, была покрыта алюминиевой фольгой, что предотвратит потери тепла от излучения).
Если дом еще только в проекте, то необходимо заранее подумать о том, как уменьшить периметр внешних холодных стен (чем больше квадратура наружных стен, тем значительнее потери тепла; дом, украшенный многочисленными выступающими элементами, теряет много тепла), не допустить образования мостиков холода.
Возведение мансарды – еще один способ сократить теплопотери через крышу, поскольку ее часть используется в качестве стен мансардного помещения. О том, что для кровли следует выбрать качественный материал, наверное, можно не говорить.
Свести теплопотери к нулю вряд ли удастся. Но реально предпринять меры, благодаря которым можно перестать обогревать улицу. Первое, что приходит на ум, – это необходимость утепления дома. При этом заметим, что стоимость теплоизоляции по сравнению с тем, во сколько обойдется строительство дома, просто мизерна. Экономия на теплоизоляции непременно обернется еще большими потерями в будущем, тем более что цены на энергоносители постоянно растут. Подойдя к утеплению дома в комплексе, можно сократить расходы на отопление примерно на 40 %. Это означает, что теплоизоляция выгодна вдвойне, поскольку снижает теплопотери и минимизирует затраты на энергоресурсы.
Очень важно правильно выбрать теплоизоляционные материалы. Термосопротивление самых современных из них намного превосходит этот параметр у традиционных утеплителей. Теплоизоляционные материалы должны отвечать целому ряду требований, среди которых долговечность (это важно для длительной его эксплуатации); экологичность (отсутствие вредных для здоровья выделений); горючесть (отсюда и пожаробезопасность); повышенная паропроницаемость (благодаря чему из помещения будет выводиться влага и конструкции дома будут оставаться сухими); небольшой вес (не придется усиливать фундамент, перекрытия, не возникнет проблем с монтажом, транспортировка материала и покупка крепежа обойдутся не слишком дорого); естественно, цена (для многих это главный показатель, определяющий выбор того или иного утеплителя).
Вентиляция и кондиционирование
Виды и выбор вентиляционных систем
Вентиляция – это «воздухообмен в помещениях, способствующий формированию и поддержанию оптимального для человека состояния воздушной среды (состава воздуха, температуры, влажности и др.) и совокупность технических средств, с помощью которых и обеспечивается этот воздухообмен». Чтобы люди чувствовали себя комфортно в помещении, воздух в нем должен содержать, как минимум, 21 % кислорода. Снижение этого количества вызывает неприятные ощущения духоты, головную боль и т. п. Постоянная нехватка кислорода негативно сказывается на здоровье и работоспособности человека. Кроме того, в помещениях имеются источники загрязнения воздуха, например предметы бытовой химии, газовое оборудование, мебель из материалов, содержащих вредные вещества, и т. п. В отсутствие проветривания, их концентрация в воздухе возрастает, а количество кислорода снижается. Поэтому очень важно, чтобы воздух в закрытых помещениях обновлялся по крайней мере 1 раз в течение часа. Частоту полного воздухообмена характеризует специально введенное для этого понятие – «кратность воздухообмена». Для жилых помещений она равна единице, а для кухонь она должна возрасти не менее чем в 3 раза. Помимо проветривания, системы вентиляции выполняют и другие функции, в частности увлажняют воздух, понижают или повышают его температуру, т. е. создают комфортные для человека условия проживания.
Воздушный душ, воздушная завеса, воздушное отопление – это виды местной приточной вентиляции. Воздушная завеса – это плоская струя воздуха, которую подают с боковых сторон двери и которая препятствует проникновению в помещение холодного воздуха.
Системы вентиляции классифицируют на основе различных признаков:
♦ по способу перемещения воздуха они бывают естественными и искусственными;
♦ по назначению – приточными и вытяжными;
♦ по зоне обслуживания – общеобменными и локальными (местными);
♦ по конструкции – наборными и моноблочными, канальными и бесканальными.
Естественная вентиляция не предполагает использования какого-либо специального электрооборудования. При ее осуществлении воздух перемещается благодаря ветровому давлению, разности температур, давлению воздуха внутри помещения и вне его (факторы, воздействующие на естественную вентиляцию, называют тепловым побуждением и ветровым побуждением). С этой целью в домах, в частности на кухнях и в санузлах, устраивают воздуховоды (вертикальные каналы), оснащают их вентиляционными решетками и выводят на крышу, где с помощью установленных дефлекторов усиливают воздухообмен за счет силы ветра (ветровое побуждение). В безветренную погоду дефлекторы действуют менее эффективно.
Тепловое побуждение возникает вследствие нагрева воздуховода, который возможен в результате эксплуатации кухонных плит, за счет влажного воздуха, поступающего из санузла, работает и в отсутствие ветра на улице.
Естественная вентиляция обладает рядом важных положительных качеств:
♦ не требует использования сложного электрооборудования (двигателей, вентиляторов и пр.), что положительно отразится на стоимости строительства и последующей эксплуатации дома благодаря экономии на электроэнергии;
♦ проста в устройстве, долговечна, надежна;
♦ совместима с различными искусственными системами и устройствами, а также с кондиционерами и сплит-системами.
Наличие большого количества достоинств не исключает и определенных недостатков, основным из которых является зависимость от параметров, которые не поддаются контролю и регулированию – от силы и направления ветра, разницы температур воздуха в доме и на улице. В связи с этим, специалисты предлагают дополнять естественную вентиляцию установкой и использованием эффективного вентиляционного оборудования, которое следует подбирать для конкретных условий и особенностей помещений.
Кроме того, в СНиПе № 2.08.01–89 «Отопление и вентиляция жилых помещений» говорится, что осуществление воздухообмена возможно благодаря «неплотности наружных ограждений (главным образом оконного заполнения) всех помещений квартиры». В наше время, которое нередко называют эрой евроремонта, рассчитывать на это не приходится. Оконные системы последнего поколения не позволяют обеспечить нормальный микроклимат в доме таким способом (это отражено в ГОСТе 30674—00 «Блоки оконные из ПВХ» и ГОСТе 24700—99 «Блоки оконные деревянные со стеклопакетами», согласно которым наибольшее значение воздухопроницаемости составляет не более 3,5 м3/ч на 1 м2 окна, в то время когда предыдущие документы, в частности СНиП 2.04.05–91, регламентировали норму воздухообмена для жилых помещений в размере 3 м3 на 1 м2 жилой площади). Таким образом, если в доме установлены пластиковые окна и современные двери, то рассчитывать исключительно на естественную вентиляцию нельзя, поскольку ее эффективность снизится. Однако это не означает, что от нее следует отказываться, тем более что она не зависит от подачи электроэнергии, за счет которой функционируют другие системы и которые перестают работать в условиях даже непродолжительного сбоя в системе электроснабжения.
Все сказанное диктует применение системы искусственной (механической, принудительной) вентиляции, поскольку ее можно включить в любе время и обеспечить приток в дом свежего воздуха, при этом ее, как правило, сочетают с естественной вентиляцией.
Система принудительной вентиляции предполагает использование специального оборудования, которое рассчитано на то, чтобы переносить воздушные массы на большие расстояния (помимо этого, оно может очищать воздух, увлажнять, нагревать его и т. д.). Однако надо помнить, что функционирование этих устройств сопровождается потреблением значительного количества электроэнергии.
Среди преимуществ принудительной вентиляции надо назвать следующие:
♦ ее использование значительно повышает КПД всей системы вентиляции;
♦ появляется возможность для быстрой замены отработанного воздуха, содержащего вредные вещества;
♦ система вентиляции перестает зависеть от природных факторов, поэтому можно реализовать различные архитектурные проекты;
♦ с установкой принудительной вентиляции решается проблема очистки приточного воздуха;
♦ система принудительной вентиляции позволяет регулировать объем воздухообмена, когда число присутствующих в доме людей становится меньше расчетного. Благодаря этому затраты электроэнергии снижаются.
На фоне такого количества достоинств системы принудительной вентиляции кажется не слишком существенным такой момент: интенсивный воздухообмен может оборачиваться теплопотерями. Для таких ситуаций рекомендуют применять систему принудительной вентиляции в сочетании с системой энергосбережения, благодаря которой поступающий воздух будет подогреваться за счет вытягивающихся воздушных масс (этот процесс называется рекуперацией). В результате расходы на подогрев приточного воздуха оптимизируются на 60–70 %, что позволяет уменьшить расходы на отопление.
Несколько лет назад промышленность предложила безлопастные вентиляторы. В них поток воздуха создает турбина, находящаяся в основании устройства. Воздух поступает в помещение через узкие щели. В конструкции отсутствуют движущиеся элементы – это плюс, но высокий уровень шума при работе – минус.
По назначению принудительная вентиляция подразделяется на приточную и вытяжную, название указывает на их функции: первая обеспе чивает приток свежего воздуха, вторая – удаление отработанного. Основой систем приточной вентиляции являются оборудование для забора, очистки и подачи воздуха, а также воздуховоды. Основа вытяжной вентиляции – оборудование для удаления воздуха, вентиляторы, воздуховоды, фильтры и др.
В зависимости от объема помещения, которое обслуживается системой принудительной вентиляции, она классифицируется на местную и общеобменную, что в равной степени относится и к приточной, и к вытяжной вентиляции.
Исходя из сказанного, невозможно преувеличить значимость системы вентиляции вообще и правильного ее устройства в частности. При этом важно заметить, что для разных типов помещений требуется определенное вентиляционное оборудование: то, что приемлемо для бани или бассейна, никак не подойдет для спальни или кухни. Есть разница и в системе вентиляции городской квартиры и для индивидуального дома.
Раньше в частных домах преобладала естественная вентиляция, в основе которой лежит естественная циркуляция воздуха через двери и окна, воздуховоды кухни и санузла. Вентиляционные каналы (они должны иметь абсолютно гладкие стенки, поскольку наличие выпуклостей и выемок снижает тягу) устраивали параллельно дымовым и выводили на крышу, благодаря чему возникали перепад давления и тяга, вследствие чего отработанный воздух выбрасывался наружу. Приток же свежего воздуха носил неорганизованный характер, т. е. он поступал в дом в открытые форточки, двери и окна.
Естественная вентиляция эффективна, когда между внутренней и наружной температурой разница составляет 15–16 °С, т. е. в период межсезонья и зимой. Летом в отсутствие такой разницы естественная вентиляция работает плохо.
Современные дома, помимо естественной вентиляции, оборудуются устройствами для осуществления искусственной вентиляции. В индивидуальных домах представлены такие ее типы, как приточная, вытяжная и приточно-вытяжная вентиляция.
Принцип действия приточной вентиляции основан на том, что в помещении за счет созданного избыточного давления приточного воздуха отработанный воздух вытесняется. Устройство приточной вентиляции для индивидуального дома вполне доступно по цене, отличается простотой монтажа, но имеет и недостатки:
♦ проникающий в помещение воздух необходимо фильтровать, а при пониженных температурах воздуха – подогревать, что в совокупности влечет увеличение мощности отопительной системы со всеми вытекающими отсюда последствиями (повышенным расходом топлива или электроэнергии);
♦ вентиляция приточного типа не предполагает рекуперации тепла.
Вытяжная вентиляция освобождает дом от отработанного воздуха. В процессе этого давление в помещении понижается, что вызывает приток свежего воздуха снаружи через специальные клапаны или форточки и пр. Для эффективной работы вентиляции этого типа требуется, чтобы объем выводимого воздуха компенсировался таким же объемом приточного воздуха.
Как и вентиляция приточного типа, вытяжная вентиляция не требует больших вложений – это плюс. Однако есть и минусы, в частности:
♦ для очистки приточного воздуха необходимы фильтры;
♦ повышение температуры приточного воздуха происходит за счет повышения мощности системы отопления, что невыгодно;
♦ рекуперация приточного воздуха невозможна.
Таким образом, приточная и вытяжная вентиляция имеют практически одни и те же недостатки. В таком случае можно остановить выбор на сочетании механической приточной и естественной вытяжной вентиляции. В комбинированной системе отток отработанного воздуха происходит естественным путем (можно установить и вентиляторы небольшой мощности), а приток осуществляется за счет установленного специального оборудования, например моноблочной установки (рис. 65) с системой авторегулирования.
Рисунок 65. Моноблочная приточная установка: 1, 3) жилая комната; 2) кухня; 4) санузел; 5) приточная установка с калорифером; 6) крышный вентилятор
Из положительных качеств данной системы вентиляции надо отметить более высокую эффективность воздухообмена сравнительно с чисто естественной вентиляцией и невозможность распространения запахов из одного помещения в соседнее. Из отрицательных свойств – необходимость оснащения дверей специальными решетками, которые устанавливают в ее нижнюю часть, что позволяет воздуху беспрепятственно перемещаться из одного помещения в рядом расположенное; невозможность рекуперации.
Воздушный фильтр, применяющийся в системе вентиляции, – устройство, очищающее приточный и вытяжной воздух от пыли. Но это не единственная его функция. Он защищает от пыли вентиляторы, чиллеры и другие элементы вентиляционных систем.
Оптимальным, по мнению специалистов, вариантом для индивидуального дома является устройство комплексной механической приточно-вытяжной системы вентиляции (рис. 66), в которой задействованы встречные потоки воздуха. В них системы вытяжки и притока функционируют независимо друг от друга или создается комплексная система, обеспечивающая и отток, и поступление воздуха. Механическая приточно-вытяжная вентиляция производится и в усовершенствованном варианте и предусматривает подогрев/охлаждение воздуха.
Рисунок 66. Схема движения воздушных потоков в системе приточно-вытяжной вентиляции: 1) вытяжной воздух; 2) фильтр вытяжного воздуха; 3) перепускной клапан (байпас); 4) рекуператор; 5) фильтр приточного воздуха; 6) наружный воздух; 7) отработанный воздух; 8) вытяжной вентилятор; 9) калорифер; 10) приточный вентилятор; 11) приточный воздух
Достоинствами представленной системы вентиляции являются:
♦ независимость от времени года и метеоусловий;
♦ компактность;
♦ наличие оборудования для фильтрации, нагревания и охлаждения воздуха;
♦ осуществление подогрева воздуха с помощью калорифера или рекуператора (теплообменника), что никак не отражается на мощности системы отопления.
Недостаток (возможно, единственный) такого типа вентиляционной установки – довольно высокая цена.
Рекуператоры, применяющиеся в системе приточно-вытяжной вентиляции, бывают пластинчатыми, батарейными и роторными. Они различаются показателями КПД, что отражается на цене системы вентиляции, в которой они установлены. КПД роторного рекуператора достигает 85 % (у батарейного – примерно 50 %, у пластинчатого – приблизительно 60 %), поэтому вентиляционные системы, оснащенные таким устройством, самые экономичные. Кроме того, они более подходят для российского климата, поскольку температура их замерзания равна –27 °С.
Исправно работающий кондиционер должен обеспечить разницу между температурой воздуха, втягиваемого во внутренний блок и охлажденного на уровне 10 °С. В действительности она может доходить до 20 °С, что определяют тип, модель, монтаж и настройки агрегата.
Выбирая систему вентиляции для дома, следует исходить из того, для какого помещения она предназначается и каковы особенности температурного режима региона, в котором находится дом. Кроме того, желательно разрабатывать систему вентиляции индивидуального дома еще до его строительства. Если приходится оборудовать системой вентиляции уже возведенный дом, то нужно быть готовым к тому, что может возникнуть необходимость в его перепланировке.
