Экономить Нужно Экономно - 2 (дышать Или Не Дышать?)

[S.R.]

Экономить нужно экономно - 2 (дышать или не дышать?)

Рассмотрение прикладных задач строительной теплофизики грешит половинчатостью. Мы много, порой излишне много, говорим о вкладе термического сопротивления ограждающих конструкций в общую картину энергетического баланса здания. Но при этом совершенно упускаем тот факт, что суммарная структура теплопотерь здания состоит из двух примерно равноценных по абсолютным величинам составляющих – потери тепла через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, пол, потолок) и потери на подогрев вентиляционного воздуха.

Давайте исправимся. И отправной точкой наших рассуждений пусть станет предположение, что Homo sapiens не только «человек разумный», но и, в первую очередь - млекопитающее. И на уровне метаболических основ существования наших организмов мы мало чем отличаемся от остальных братьев наших меньших. ---------------------------------------------------------------

1. Физиологический аспект.

Человек, как и все млекопитающие потребляет кислород из воздуха и выделяет углекислый газ, как отход метаболизма. Причем в выдыхаемом воздухе кислорода меньше всего то на 5 – 7%, а вот углекислоты больше в 50 раз! Каждым своим выдохом человек отравляет окружающий его воздух углекислотой. И ничего тут не поделаешь – в такой способ мы выводим её из организма - посредством дыхания.

Человеку для дыхания требуется 0.3 – 2.5 кубических метра в час свежего воздуха. Спим – меньше, работаем – больше. Но это при условии, что выдыхаемая человеком углекислота полностью удаляется из зоны дыхания и не попадает назад в организм.

Если вдох делать через нос, а выдыхать через трубочку за пределы помещения – именно столько воздуха нам понадобится. И никакого дискомфорта (ну кроме шланга в зубах).

Углекислота достаточно безобидное вещество для человека. Только начиняя с 2% её содержания во вдыхаемом воздухе человек ощущает явственно выраженные проявления углекислотного отравления – изменяется структура дыхания, изменяется щелочная реакция крови, снижается газовый и тканевый обмен, увеличивается кровоток, повышается артериальное давлении, появляются сонливость. аппатия и т.д. – Фильмы про подводников смотрели?

Но дыхательные центры человека все время внимательно «отслеживают» содержание углекислоты во вдыхаемом воздухе. Начиная с её концентрации в 0.08% человек уже начинает ощущать необъяснимый дискомфорт – организм посылает сигнал – «Что то не так!».

Натяните полиэтиленовый пакет на голову – через пару вдохов почувствуете эти сигналы – я не могу их выразить словами. Еще вроде бы ничего страшного, но в такой способ организм сигнализирует нам – «Распутай одеяло с головы», «Перевернись на другой бок», «Открой форточку», «Покинь помещение» и т.д.

В жилых помещениях, в которых концентрация углекислоты превышает 0.08% (800 частей на миллион) возникает т.н. «синдром дискомфортного здания» - мы еще не можем понять почему, но нам в таком здании неуютно – это организм так сигналит нам и мы на подсознательном уровне воспринимаем эти сигналы как признак дискомфортности помещения.

Поэтому то и была установлена норма Предельно Допустимой Концентрации (ПДК) содержания углекислоты во вдыхаемом воздухе для жилых помещений – не более 0.1%.

2. Математический аспект.

Строительные Нормы и Правила (СНиП) регламентируют воздухообмен для жилых помещений – 3 м3 в час на каждый квадратный метр жилой площади. – Это примерно в 50 раз больше, чем нам потребно для дыхания.

Предположим человек находится в квартире площадью 50 м2. СНиП-ы требуют чтобы за час приток свежего воздуха составил 50 х 3 = 150 м3. В то время как для комфортного дыхания человеку потребуется максимум 2.5 м3 – и то если он все это время дрова будет колоть. А если спит, то и вообще достаточно будет 0.3 м3 – превышение в 500 раз!!!

Почему такое несоответствие? – Неужели СНиП-ы врут?

Да нет, все верно. Просто в написании нормативного законодательства участвовали действительно СПЕЦИАЛИСТЫ от строительной теплофизики и гигиены, а не безграмотные школяры самоудовлетворяющиеся словодристикой в Интернете. Все дело в том, что в СНиП-ах предполагается, что выдох человеку гораздо удобней делать не через трубочку на улицу, а как обычно – ну привыкли мы так, что тут поделаешь?

А раз так, то расчет необходимого количества воздуха ведется не из условий его подачи в объеме, потребном непосредственно для дыхания, а из условий ассимиляции (слияния одного с другим) выделяющихся вредностей (той же углекислоты) со свежим воздухом.

Не буду приводить формулы («все Америки» давным давно открыты в СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование) приведу лишь общий принцип, заложенный в механизм расчета по этому СНиП-у.

- В помещение поступает наружный свежий воздух в объеме достаточном для ассимиляции выделяемой человеком углекислоты. В результате перемешивания свежего воздуха с внутренним, часть вновь поступившего объема воздуха уходит в вентиляцию. Другая часть «свежего» воздуха смешивается со «старым» воздухом и поступает в зону дыхания человека. В итоге получается, что мы вынуждены дышать не свежим воздухом, а чуть более обновленным «старым» воздухом (в который мы сами же и «надышали» в 50 раз больше углекислоты). В итоге получается, что на обеспечение ПДК по содержанию углекислоты в воздухе нужно затратить намного больше воздуха, чем нужно непосредственно для дыхания.

Более понятно данное явление иллюстрирует простой эксперимент. Налейте в литровую банку воды и добавьте туда щепотку растворимого кофе – для цвета. Объем банки – это объем воздуха потребный для комфортного дыхания. Вода в банке – имитирует воздух в помещении. Кофе – углекислота в этом помещении. А степень окрашенности воды пусть свидетельствует о пригодности воздуха для дыхания – прозрачная вода – воздух пригоден для дыхания, присутствует окраска – ПДК по углекислоте превышен.

Если Вы за раз сольете всю окрашенную воду (выкачаете весь воздух из помещения) и добавите свежей – потребуется всего 1 литр воды. – Это именно тот объем воздуха, который потребен человеку для дыхания.

Если же Вы не сливая окрашенную воду станете постепенно приливать свежую, - окрашенная вода начнет переливаться через край, но в банке она будет светлеть очень медленно. И чтобы добиться её полной прозрачности потребуется воды гораздо больше чем емкость нашей банки.

В приложении к количеству вентиляционного воздуха потребуется прилить примерно в 50 раз больше воды в банку – 50 литров.

3. Теплофизический аспект.

Если задаться целью максимально возможным образом снизить кратность воздухообмена в помещении мы столкнемся с еще одной проблемой. Дело в том, что помимо углекислоты человек выделяет еще и влагу. С учетом жизнедеятельности (стирка, готовка, гигиенические процедуры и т.д.) семья из 3-х человек за сутки производит более 10 кг водяного пара. За отопительный сезон это 2 - 3 тн воды. И всю её должны удалить наружу вентиляционные системы!

Если умышленно уменьшить кратность воздухообмена в помещении то не только снизится комфортность проживания, но еще и не вся влага будет уноситься вентиляционным воздухом. Чем это грозит?

Восточная Германия, после присоединения стала активно внедрять у себя строительные новшества от западных соплеменников – в домах, спроектированных под естественную приточно-вытяжную вентиляцию, в которой приток свежего воздуха обеспечивался щелями в окнах, стали устанавливать герметичные пластиковые окна. Как результат – в 3000 раз! у них выросли объемы продаж различных препаратов от плесени и домового грибка.

Аналогично «запаршивела» Польша. Сейчас начинаются эти процессы в России.

В Харькове еще три года назад днем с огнем не сыскать было фунгицидных пропиток (от плесени) – сейчас их уже в метро продают.

Везде ситуация развивается стандартно: герметичные пластиковые окна ---> нарушение запроектированной кратности воздухообмена ---> повышенная влажность в помещениях ---> затхлый «старческий» воздух и вездесущая плесень.

4. Теплотехнический аспект.

Можно ли уменьшить столь большую диспропорцию, когда объемы вентиляционного воздуха в 50-500 раз превышают физиологические потребности человека? Ведь мы должны не только обеспечить технически во много раз больший приток воздуха («по санитарным нормам» – так это в СНиП-ах называется), чем это нужно непосредственно для дыхания и удаления влаги, но еще и нагреть его зимой!

Да можно.

Первое, самое простое решение - организация местной вентиляции. Непосредственно в зону дыхания человека по специальным вентиляционным каналам подается свежий воздух. Этот метод широко применяется в промышленности когда постоянное местонахождение человека (рабочее место) стабильно в пространстве.

Второе решение – оперативный контроль за содержанием углекислоты и водяных паров в воздухе электронными устройствами.

Когда никого нет дома зачем вентилировать помещение и терять при этом энергию? Такие несложные устройства уже достаточно широко применяются за рубежом - в окне стоит клапан управляемый электронным блоком. Есть в помещении люди – концентрация углекислоты повысилась – клапан открывается и обеспечивает приток свежего воздуха. Нет никого – клапан закрыт. Закипел чайник или сделали влажную уборку – автоматика быстро подсуетилась и привела все в норму.

Третье решение – увеличение жилой площади на одного человека (в разумных пределах, разумеется – дворцы по 500 м2 на 3-х человек это мы уже из одной крайности в другую шарахаемся). Вот почему кратность воздухообмена по нормативам Германии, например, гораздо меньше отечественных норм. Это не умные немцы изобрели новейшие вентиляционные принципы, это у них дома и квартиры побольше наших в несколько раз.

Четвертое решение – это дифференцированные принудительные системы вентиляции. - Когда Вы ночью спите в спальне, зачем попусту вентилировать весь остальной дом?

Но если мы не станем осуществлять всех этих дополнительных, весьма хлопотных и недешевых мероприятий по снижению кратности воздухообмена чем это нам грозит в теплотехническом плане? – Сколько потребуется денег на нагрев вентиляционного воздуха?

Давайте опять посчитаем.

Но сначала нам потребуются некоторые исходные данные.

Регион строительства – Киев. Средняя температура за отопительный период t = -1.1 град. Длительность отопительного периода – 187 суток.

Площадь дома – 400 м2

Высота потолков – 2.8 м

(это примерно соответствует площади наружных стен в 200 м2)

Температура в помещении T=+18 град

Кратность воздухообмена – 3 (по санитарным требованиям СНиП-ов)

Теплоемкость воздуха примерно С = 1005 Дж/кг*град (из справочника)

Плотность воздуха примерно – 1.3 кг/м3 (из справочника)

Теплотворная способность газа – 9.1 Квт*час/м3 (из справочника)

Отопительный котел имеет к.п.д. – 81%

Стоимость газа 0.478 грн/м3 (0.095 $/м3)

Итак за 1 час воздух в нашем помещении должен смениться 3 раза. Тогда объем воздуха будет равен:

V = 400 * 3 = 1200 м3

Масса этого воздуха составит:

М = 1200 * 1.3 = 1560 кг

Так как этот воздух поступит с улицы в течении 1 часа то его нужно нагреть за это время до комнатной температуры. На это нам потребуется следующее количество энергии:

Q = С * М ( T – t ) = 1005 * 1560 * (18 + 1.1) = 1005 * 1560 * 19.1 = 29944980 Дж

Известно, что 1 Вт = 1 Дж/с если предположить, что весь этот воздух нужно нагреть за час (3600 сек), то мощность потребная на это составит:

E = 29944980 / 3600 = 8318 = 8.3 Квт*час

Или если считать за год

8.3 * 187 * 24 = 37259.4 Квт*час

На компенсацию этих энергозатрат, и с учетом к.п.д. котла нам потребуется газа:

37250.4 / (9.1 *0.81) = 5053.6 м3

Что составит в денежном эквиваленте:

5053.6 * 0.478 = 2415 грн = 480 $ за год.

Разумеется, что при более детальном расчете будет учтено, что жилая площадь (которую нужно вентилировать) меньше чем общая, а соответственно и вентилируемые объемы будут гораздо меньшими.

Конечно же более детальный и профессиональный расчет обязательно учтет и тепло выделяемое людьми и бытовыми приборами, и инсоляцию (тепло от солнца). Да там много чего еще учитывается – даже цвет стен, ориентация здания, скорость и направление господствующих ветров.

Но единственное, что можно утверждать с абсолютно уверенно – потери энергии на нагрев вентилируемого воздуха очень велики и в отдельных случаях могут даже превышать все остальные потери через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, полы, потолок) вместе взятые!

--------------------------------------------------------------------------------------

В предыдущей статье «Экономить нужно экономно -1 (утеплять или не утеплять?)» мы высчитали, что ежегодно стены облегчали наш кошелек на сумму в $110. Утеплив их в 1.4 раза по технологии т.н. «мокрых фасадов» и инвестировав в это мероприятие $6000 мы добились сравнительно небольшой экономии - $31.3.

Как показывали дальнейшие расчеты такое наше утепляльное мероприятие весьма спорно с позиций здравого смысла, если не сказать более. Гораздо выгодней эти $6000 просто положить в банк – проценты по кредитам будут больше.

Итоговый вывод: уменьшая «малое» - малую отдачу и получаем.

Но если «уменьшать большое» - бОльшую отдачу и получим.

Для вентиляции коттеджа площадью 400 м2 требуется 37440 кг воздуха в сутки!!!

Зимой эти 37 тонн нужно ежесуточно нагревать а затем выбрасить на улицу!

На подогрев вентилируемого воздуха мы за год тратим денег примерно в 4 раза больше чем у нас уходит через стены. Поэтому если те-же самые $6000 мы перенаправим на оптимизацию вентиляции – такой шаг будет более логичным и разумным т.к. он принесет нам гораздо большую прибыль.

У нас мамонты непуганые ходят, а мы за зайцами гоняемся. Неразумно.

[nitka]

вывод?

[Илюха]

вывод?

При продаже квартиры залепите все вент. отверстия. Станет заметно теплее!!!

[mmklok]

Все эти финансовые выкладки красным шрифтом - фтопку.

Современные приточно - вытяжные установки имеют модуль рекуперации. Или простым языком - в вентиляционных агрегатах имеется возможность возврата тепла, содержащегося в удаляемом воздухе, для нагрева приточного воздуха.

[aFRESCO]

Натяните полиэтиленовый пакет на голову

Только этим и занимаемся ...и думаем "дышать или не дышать" !

[Stealth]

1. Первое, самое простое решение - организация местной вентиляции. Непосредственно в зону дыхания человека по специальным вентиляционным каналам подается свежий воздух. Этот метод широко применяется в промышленности когда постоянное местонахождение человека (рабочее место) стабильно в пространстве.

2. Второе решение – оперативный контроль за содержанием углекислоты и водяных паров в воздухе электронными устройствами.

Когда никого нет дома зачем вентилировать помещение и терять при этом энергию? Такие несложные устройства уже достаточно широко применяются за рубежом - в окне стоит клапан управляемый электронным блоком. Есть в помещении люди – концентрация углекислоты повысилась – клапан открывается и обеспечивает приток свежего воздуха. Нет никого – клапан закрыт. Закипел чайник или сделали влажную уборку – автоматика быстро подсуетилась и привела все в норму.

3. Третье решение – увеличение жилой площади на одного человека (в разумных пределах, разумеется – дворцы по 500 м2 на 3-х человек это мы уже из одной крайности в другую шарахаемся). Вот почему кратность воздухообмена по нормативам Германии, например, гораздо меньше отечественных норм. Это не умные немцы изобрели новейшие вентиляционные принципы, это у них дома и квартиры побольше наших в несколько раз.

4. Четвертое решение – это дифференцированные принудительные системы вентиляции. - Когда Вы ночью спите в спальне, зачем попусту вентилировать весь остальной дом?

5. Средняя температура за отопительный период t = -1.1 град. Длительность отопительного периода – 187 суток.

6. Как показывали дальнейшие расчеты такое наше утепляльное мероприятие весьма спорно с позиций здравого смысла, если не сказать более.

Сергей, я же вам еще в предыдущей теме написал, что теплопотери будут через вентиляцию несоизмеримо больше . Смысл разбивать на две статьи.

Хотя интересная статья.

Но опять таки не о чем конкретно.

Да, такие проблемы есть , но не все так однозначно . Есть HVAC в конце-концов . Да, системы вентиляции жрут много электроэнергии. Но без них нельзя в крупном строительстве (ЖБ как известно имеет приличное сопротивление паропроницанию).

Вы лучше бы написали , что лучше строить коттеджи из керамики или керамзитобетона , AAC в сухих регионах, чтобы потом не разорятся на принудительной вентиляции как в случае с каркасниками и т.п.

Теперь по тезисам .

Зачем изобретать велосипед .

Есть DIN 4108 , очень обширный документ и проработаенный по сравнению с нашим старым СНИП-ом. Хотя они принципиально не отличаются. Просто последний дает пространство для "интерпретаций"

1. Что значит в зону пребывания. Фактор риска это не углекислый газ , а в первую очередь грибок , плесень. (любой инфекционист в больнице вам расскажет к скольким сотням болезней это приводит, а вы за какой-то углекислый газ цепляетесь.) Самые первые области образования - это верхние и холодные углы комнаты, за мебелью. Вентиляция должна обслуживать все помещение.

2. Ну это ерунда. Эти чудо-клапаны на окнах ничего не дают. Вы и правда будете морозить воздух за зря. Ставятся канальные мощные вентиляторы (с определенным сопротивлением в давлении потока от ветра) , которые быстро прогоняют нужный объем и причем датчики реагируют на RH а не на углекислый газ. Зачем за блохами гонятся ?

3. Увеличение площади ни на что особо не вляет. Влияет высота помещения. Поэтому у нас раньше (да и все богатые люди в Европе) делали потолки по 3,5 метра или 4 метра. Это то что надо , если применяется естественная вентиляция. А в Европе потолки по 2,5 или 2,75, потому что они все сидят на принудительной или при большой влажности. Уж с кого пример брать не стоит. Заболеваемость астмой в Европе страшная.

4. Да , это так. Решается либо рекуперацией, либо мощными вентиляторами .

Но для кирпичного дома достаточно проветривание окнами нараспашку раз в день.

5. Сергей, вы же умные книжки читаете. Когда же вы выучите, что надо ссылаться на влажностно температурную кривую, а не на усредненные величину. Она ни о чем не говорит. Вы же уже поправились в прошлой теме. Т.е. в первой статье вы получили меньшие цифры , чем могли , но все перечеркивала вентиляция . А в этой получили бОльшие цифры , чем на самом деле, но считали только вентиляцию. Какая-то игра в наперстки получается, только ловкость рук.

[S.R.]

Смысл разбивать на две статьи

Почему две? Обижаете :)

Зачем изобретать велосипед .

Есть DIN 4108 , очень обширный документ и проработаенный по сравнению с нашим старым СНИП-ом. Хотя они принципиально не отличаются. Просто последний дает пространство для "интерпретаций"

DIN – это в благополучной Германии.

А в России сейчас действует не старый снип, передранный с немецких нормативов а новый СНиП (СНиП 23-02-2003) который называют еще величайшей аферой века. Благодаря этому «новому снипу» удалось практически уничтожить промышленность местных строительных материалов в России, поставив с ног на голову основополагающие постулаты строительной теплофизики.

Посмотрел бы я на немцев, если бы они в своем DIN 4108 вдруг обнаружили арифметические ошибки концептуального плана!!! как в СНиП 23-02-2003

[S.R.]

Сергей, вы же умные книжки читаете. Когда же вы выучите, что надо ссылаться на влажностно температурную кривую, а не на усредненные величину.

Помимо умных книжек я еще читаю и расчеты веду в соответствии с теплофизическими СНиП-ами имеющими силу закона на территории России, Украины и Беларуси.

Ну не виноват я, что все теплофизические расчеты ведутся через усредненные показатели - средняя температура за отопительный период, длительность отопительного периода, градусосутки отопительного периода, минимальная температура з пятидневку и т.д.

Ну не виноват я что у нас такой СНиП.

Как рекомендовали - так и считаю.

[Гость]

если бы они в своем DIN 4108 вдруг обнаружили арифметические ошибки концептуального плана!!! как в СНиП 23-02-2003

Прошу привести конкретную ссылку на арифметические ошибки СНиП 23-02-2003. А то с ним работаю, надо знать.

[Биба Сибадакин]

DIN – это в благополучной Германии.

А в России сейчас действует не старый снип, передранный с немецких нормативов а новый СНиП (СНиП 23-02-2003) который называют еще величайшей аферой века. Благодаря этому «новому снипу» удалось практически уничтожить промышленность местных строительных материалов в России, поставив с ног на голову основополагающие постулаты строительной теплофизики.

Посмотрел бы я на немцев, если бы они в своем DIN 4108 вдруг обнаружили арифметические ошибки концептуального плана!!! как в СНиП 23-02-2003

ген!

он провокатор!

Вы лучше бы написали , что лучше строить коттеджи из керамики или керамзитобетона , AAC в сухих регионах, чтобы потом не разорятся на принудительной вентиляции как в случае с каркасниками и т.п.

это мы от него не услышим никогда! всем же ясно, чего он так суетится и что пытается пропихнуть.