Вопросы о вентиляции в доме из СИП панелей, как и в любом другом доме не самые простые, но попробуем в них разобраться, т. к. на самом деле это очень важно для каждого, кто решил построить себе загородный дом. Не важно из каких материалов: СИП панельное строительство, каркасного типа, из кирпича или газосиликатных блоков.
Данный вопрос нужно начинать рассматривать с ряда проблем, которые возникают при эксплуатации дома в зимнее время года, а именно появляется конденсат в таких местах, где он образовываться не должен. Больше всего воды скапливается в нижней части стеклопакетов оконных конструкций (РИС 1), конденсат начинает образовываться и замерзать на входных металлических дверях (РИС 2), иногда на входных дверях с терморазрывом. Редко, но бывает и такое что избыточную влажность замечают в наружных углах стен, а так, же в месте стыка стен и пола, или где у внешней стены плотно стоит массивный шкаф или другая подобная мебель. Откуда там берется вода и что с этим делать, давайте попробуем разобраться?
Самое первое, что приходит на ум, строители плохо пропенили стыки панелей или неправильно смонтировали оконный блок и поэтому происходит промерзание. В некоторых случаях, когда монтаж дома выполняет не квалифицированная бригада, так оно и есть, только при выполнении остальных условий, о которых мы поговорим ниже, конденсат в таких местах все равно образовываться не должен.
На самом деле, причина таких проблем кроется в не правильной или не эффективной работе системы вентиляции и отопления и как следствие, в показателях температуры на улице и внутри помещения, а так же относительной влажности внутри дома.
Поговорим сначала про температуру внутри дома. Чем меньше теплопотери через ограждающие конструкции (стены, полы, перекрытия, окна, двери и т.п.), тем меньше энергии потребуется для поддержания внутри помещений комфортной температуры. Конструкция домов из СИП панелей позволяет добиться нужных нам параметров с минимальными энергозатратами, такой дом является по настоящему энергоэффективным (Энергоэффективный дом – это строение построенное по новым технологиям, в котором затраты, связанные с потреблением энергии, в среднем на 30% меньше, чем в доме построенном по классической технологии). Величину комфортной температуры каждый для себя определяет по собственным ощущениям, но согласно ГОСТ 30494-2011, оптимальная температура воздуха в жилых комнатах в холодное время года должна составлять 21-23 градуса в зависимости от назначения помещения.
С относительной влажностью все намного сложнее. Сначала вспомним что это такое (подробнее тут https://ru.wikipedia.org/wiki/Относительная_влажность). Относительная влажность воздуха — это отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженной в процентах. Чем больше абсолютная влажность воздуха (т.е. плотность водяного пара) при данной температуре, тем выше относительная влажность. Оценить величину этого показателя по собственным ощущениям практически не возможно. Но в наше время существуют электронные приборы, позволяющие измерить этот показатель в помещении (РИС 4 и РИС 5).
Давайте разберемся, откуда вообще берется в воздухе водяной пар, количество которого и определяет величину относительной влажности. Взрослый человек в процессе только дыхания выделяет в воздух в виде пара 1,2 литра воды в сутки. Кроме этого в процессе хозяйственной деятельности (приготовление пищи, влажная уборка, стирка и как следствие сушка белья, принятие душа и т.п.) тоже выделяется значительное количество воды в виде пара (от 10 до 30 литров в сутки). Чем больше пара в окружающем воздухе, тем ближе он к состоянию насыщения. В строительстве (согласно СП 50.13330.2012) процесс образования конденсата на поверхности есть ничто иное, как точка росы. Другими словами точка росы это определенный предел температуры воздуха, ниже которой пар, содержащийся в воздухе становится насыщенным и преобразуется в жидкость. Что из этого следует? Чтобы данный процесс не происходил внутри дома необходимо соблюдать определенные условия, а именно поддерживать температуру в помещениях 21-23 градуса и следить за влажностью в помещениях. В зимнее время согласно ГОСТ 30494-2011, оптимальная относительная влажность воздуха в жилой комнате должна составлять 30-45%, а максимально допустимая величина не должна превышать 60%. (РИС 3)
Помимо этого в процессе жизнедеятельности в воздухе жилых помещений накапливается не только водяной пар, но и различные не особо полезные для здоровья газы, начиная от углекислого газа и диоксида углерода и заканчивая токсичными веществами, выделяемыми в воздух отделочными материалами, мебелью и т.п. Из вышесказанного следует, что насыщенный водяным паром и загрязненный воздух необходимо удалить и заменить его на более сухой и чистый. Самый простой и эффективный способ это сделать, является организация системы приточно-вытяжной вентиляции. Иными словами, в жилых помещениях необходимо обеспечить постоянное удаление влажного и загрязненного воздуха и приток более сухого и чистого.
Фактически мы пришли к тому, что в зимнее время из помещения нам необходимо удалить влажный и загрязненный, но ТЕПЛЫЙ воздух, а меняем мы его на более сухой и чистый, но ХОЛОДНЫЙ. И тут нужно понимать, что какими бы утепленными не были ограждающие конструкции нашего дома, есть еще значительные тепловые потери в результате работы системы вентиляции, и система отопления должна обеспечивать компенсацию этих потерь.
Пример по расчету мощности отопительного котла.
Приведем небольшой пример по расчету мощности отопительного котла для частного дома. Необходимо помнить, что у разных видов отопительных котлов (электрический, газовый, на твердом топливе) разный КПД и от этого выбора будет зависеть не только уровень теплоотдачи, но и финансовая составляющая последующей эксплуатации при выборе топлива. Помимо этого у разных котлов одного вида разная мощность и пропускная способность. Вычисление мощности водонагревательного оборудования, производят учитывая количество тепловой энергии, требующейся на прогрев одного кубического метра воздуха. Возьмем для примера одноэтажный дом с площадью застройки 100 кв. м. (РИС 6) https://profsip.ru/project/проект-о-100/
Высчитаем площадь всех комнат, в нашем случае она равна 83,8 кв. м., включая коридоры, прихожие тамбуры, хозяйственный помещения. Это необходимо, чтобы установленных радиаторов хватило на отопление всего дома. Зная высоту потолка 2,8 м посчитаем объем всего дома, он равен 234,64 куб. м. (площадь дома 83,8 кв. м. и высота стен 2,8 м.) При расчете системы отопления обязательно следует учитывать климатическую зону и температуру снаружи в зимний период.
Вариант 1. Считаем приблизительную тепловую нагрузку по квадратуре дома
Для приблизительной прикидки отопительной нагрузки обычно используется простейший тепловой расчет: берется площадь здания по наружным размерам и умножается на 100 Вт (средняя полоса России). Соответственно, потребление тепла домом в 100 м² составит 10 000 Вт или 10 кВт. Результат позволяет подобрать котел с коэффициентом запаса 1.2—1.3, в данном случае мощность агрегата принимается равной 12.5-13 кВт.
Выполним более точные вычисления, учитывающие расположение комнат, количество окон и регион застройки. Расчет ведется для каждого помещения отдельно, затем результаты суммируются и умножаются на региональный коэффициент. Итак, при высоте потолков до 3 м будем использовать следующую формулу:
Q = (S пом1 * q1+ S пом2 * q2 + S помn х qn) * k
Где:
- Q – искомая величина нагрузки, Вт;
- Sпом – квадратура комнаты, м²;
- q – показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м²;
- k – коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.
Для справки. Если частный дом расположен в полосе умеренного климата, коэффициент k принимается равным 1. В южных регионах k = 0.7, в северных применяются значения 1.5—2.
В приближенном расчете по общей квадратуре показатель q = 100 Вт/м². Подобный подход не учитывает теплопотери ограждающих конструкций, окон и дверей. Ведь например коридор, находящийся внутри дома, потеряет гораздо меньше тепла, чем угловая спальня с окнами той же площади. Мы предлагаем принимать величину удельной тепловой характеристики q следующим образом:
- для помещений с одной наружной стеной и окном (или дверью) q = 100 Вт/м²;
- угловые комнаты с одним световым проемом – 120 Вт/м²;
- угловые комнаты, с двумя окнами – 130 Вт/м².
Как правильно подбирать значение q, наглядно показано на плане здания. (РИС 7)
Для нашего примера расчет выглядит так:
Q = (5,9*120+36,5*130+5,7*100+5,8*100+15,9*120+14,1*120) х 1,2 = 10203 Вт*1,2 = 12243 Вт. ≈ 12 кВт
Как видите, уточненные вычисления дали другой результат – по факту на отопление конкретного домика 100 м² израсходуется на 2 кВт тепловой энергии больше. Цифра учитывает расход теплоты на подогрев наружного воздуха, проникающего в жилище сквозь проемы и стены (инфильтрацию).
Вариант 2. Считаем приблизительную тепловую нагрузку по объему комнат во всем доме
Когда расстояние между полами и потолком достигает 2,5 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м³ объема помещения.
Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:
Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:
- комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
- помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
- то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.
Примечание. Повышающие и понижающие региональные коэффициенты k применяются в формуле без изменений.
Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего дома, взяв высоту потолков равной 3 м:
Q = (5,9*3*40+36,5*3*45+5,7*3*35+5,8*3*35+15,9*3*40+14,1*3*40) * 1,2 = 10 443
Вт *1,2 = 12 531 Вт ≈ 13кВт.
Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла примерно на 300 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.5—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.
В подавляющем большинстве частных домов устроена система естественной вентиляции. Уличный воздух проникает внутрь сквозь притворы окон и дверей, а также через приточные клапана. Выполняя расчет теплопотерь здания, важно учесть количество тепловой энергии, расходуемой системой отопления на подогрев вентиляционного воздуха. Доля этой энергии достигает 30% от общих потерь, поэтому игнорировать ее недопустимо. Рассчитать вентиляционные теплопотери дома можно через теплоемкость воздуха с помощью популярной формулы из курса физики:
Qвозд = cm (tв — tн). В ней:
- Qвозд — тепло, расходуемое системой отопления на прогрев приточного воздуха, Вт;
- tв и tн — температура внутренняя (+22°С) и наружная (-25°С), °С;
- m — массовый расход воздуха, попадающего в дом снаружи, кг;
- с — теплоемкость воздушной смеси, равна 0.28 Вт / (кг °С).
Здесь все величины известны, кроме массового расхода воздуха (при работающей вентиляции). Чтобы не усложнять себе задачу, стоит согласиться с условием, что воздушная среда обновляется во всем доме 1 раз в 2 часа. Тогда объемный расход воздуха нетрудно посчитать путем сложения объемов всех помещений, а затем нужно перевести его в массовый через плотность. Поскольку плотность воздушной смеси меняется в зависимости от его температуры, нужно взять подходящее значение? Допустим что на улице температура воздушной смеси -25°С градусов, тогда плотность составит 1,422 кг/м. куб. Объем воздуха всего дома равен 234,64 куб м (площадь общая 83,8 умножить на высоту стен 2,8 м). Исходя из условия, что воздушная среда обновляется во всем доме 1 раз в 2 часа получим объем поступающего воздуха 117,32 куб м в час, тогда массовый расход за час составит 117,32*1,422 = 166,83 кг в час. Подставим все данные в нашу формулу:
Qвозд = 0,28*166,8*(22-(-25))= 2195 Вт/ч
Из получившихся результатов можем сделать вывод, что бы подогреть воздух объемом 117,32 куб м (данный объем воздуха поступает в дом за 1 час) с улицы при температуре -25 °С, до домашней температуры +22°С (т.е. подогреть на 47 градусов) нам необходимо затратить 2195 Вт энергии. Как видите, цифра довольно внушительная, вот почему подогрев воздушных масс нужно учитывать обязательно!!!
Подводя итоги вышесказанного, важно понимать, что для обеспечения нормального микроклимата в Вашем доме и сохранности его строительных конструкций, необходима эффективно работающая система приточно-вытяжной вентиляции и система отопления, позволяющая, в том числе, компенсировать тепловые потери от работы этой самой системы вентиляции.