Stima del carico HVAC: guadagno e perdita di infiltrazione di calore

L'infiltrazione rappresentaScambio d'aria incontrollatoTra gli ambienti esterni e interni, influiscono significativamente sia i carichi di riscaldamento che di raffreddamento in tutti i tipi di edifici. Una stima accurata dell'infiltrazione è essenziale per adeguate dimensionamenti del sistema HVAC, previsione del consumo di energia e mantenimento di condizioni ambientali interne desiderate.

Standard di infiltrazione essenziali

Gli ingegneri HVAC professionisti utilizzano database di infiltrazione completi per garantire calcoli di carico accurati e strategie di progettazione di inviluppo di costruzione efficaci.

Riferimenti di infiltrazione di base

Standard	Sezione	Pagine	Focus sulla copertura
2017 Fondamenti Ashrae	Sezione 18.3	483, 484	Metodi e fattori di calcolo del carico di infiltrazione
2017 Fondamenti Ashrae	Sezioni 16.11, 16.13, tabelle 10, 11	441, 445	Misurazione delle perdite d'aria e prestazioni della busta dell'edificio
2005 CIBSE GUIDE B	Sezione 1.3, Tabella 1.5	14	Standard di infiltrazione europea e metodi di calcolo
2006 CIBSE GUIDA UN DESIGN AMBIENTALE	Sezione 4.7, Tabelle 4.13-4.17	160, 161	Costruire la tenuta dell'aria e la modellazione dell'infiltrazione
CARRIER Parte 1 Stima del carico	Capitolo 06, Tabelle 43, 44	94-96	Applicazioni pratiche di infiltrazione per calcoli di carico

Concetti fondamentali di infiltrazione

Forze trainanti per il movimento dell'aria

Si verifica l'infiltrazioneA causa dei differenziali di pressione creati da più forze naturali e meccaniche:

Effetti della pressione del vento:

• Superfici a vento: Pressione positiva che spinge l'aria negli edifici
• Superfici sottovento: Pressione negativa che disegna aria dagli edifici
• Correlazione della velocità del vento: La pressione aumenta con il quadrato della velocità del vento
• Costruire geometria: Altezza, orientamento e forma di distribuzione della pressione

Effetto stack (galleggiabilità termica):

• Differenziale di temperatura: Differenze di temperatura interno-outdoor Crea forze di galleggiamento
• Altezza dell'edificio: Edifici più alti sperimentano un effetto stack maggiore
• Piano di pressione neutro: Livello in cui le pressioni interne ed esterne sono uguali
• Variazioni stagionali: Flusso verso l'alto della stagione di riscaldamento, stagione di raffreddamento potenziale inversione

Impatti del sistema meccanico:

• Squilibri di ritorno: Sistemi di ventole che creano costruzione di pressurizzazione o depressione
• Sistemi di scarico: Scarico locale creando zone di pressione negativa
• Funzionamento HVAC: Ciclismo di sistema che colpisce le relazioni di costruzione della pressione

Percorsi di perdita d'aria

Penetrazioni di busta per costruireFornire percorsi per il movimento dell'aria incontrollata:

Aree di perdita primarie:

• Finestre e porte: Interfacce da frame a parete e componenti operativi
• Penetrazioni murali: Pass-through del sistema elettrico, idraulico e meccanico
• Raccoppiazioni da costruzione: Interfacce da parete a tetto, parete-to-foondazione e materiale da costruzione
• Discontinuità della busta: Caratteristiche architettoniche e integrazioni del sistema di costruzione

Metodi di calcolo dell'infiltrazione di Ashrae

Sezione 18.3 Applicazioni di calcolo del carico

Metodologia AshraeFornisce più approcci per la stima del carico di infiltrazione:

Metodo del cambiamento dell'aria:

• ACH Assunzione: Valori tipici per tipo di costruzione e qualità della costruzione
• Calcolo del carico: Q = V × ACH × ΔT × 1,08 (Sensibile) + V × ACH × Δω × 0,68 (latente)
• Vanta del semplicità: Facile applicazione con dati minimi specifici per l'edificio richiesti
• Limitazioni di precisione: Potrebbe non riflettere le prestazioni effettive dell'edificio

Metodo crack:

• Calcolo dell'area di perdita: Somma delle aree di perdita dei componenti individuali
• Applicazione differenziale di pressione: Correlazione tra pressione e velocità del flusso d'aria
• Fattori specifici del componente: Diverse caratteristiche di perdita per finestre, pareti, porte
• Accuratezza migliorata: Migliore rappresentazione delle prestazioni della busta dell'edificio effettiva

Tabelle 10 e 11 Dati di perdita d'aria

Dati completi dell'area di perditaPer vari componenti dell'edificio:

Tassi di perdite della finestra:

• Finestre residenziali: 0,1-0,6 cfm/ft di crack a 25 pa di pressione differenziale
• Finestre commerciali: 0,06-0,37 cfm/ft² dell'area della finestra a 75 pa
• Impatto sulla qualità della finestra: Le finestre ad alte prestazioni riducono significativamente le perdite
• Qualità dell'installazione: Scarsa installazione può aumentare le perdite del 200-300%

Perdita di parete e busta:

• Costruzione in telaio: 0,3-3,0 cfm/ft² di area murale a 75 pa
• Costruzione in muratura: 0,1-1,5 cfm/ft² di area murale a 75 pa
• Impatto dell'isolamento: Le barriere dell'aria continue riducono significativamente i tassi di perdite
• Qualità della costruzione: La lavorazione influisce criticamente sulle prestazioni della tenuta dell'aria

Standard europei Cibse

Approccio europeo di tenuta dell'aria

Standard di CibseRiflettere l'enfasi europea sulla costruzione delle prestazioni della busta:

Tabella 1.5 Applicazioni:

• Classificazioni di permeabilità all'aria: Categorie di costruzione basate sulla tenuta dell'aria misurata
• Tassi di infiltrazione di progettazione: Ipotesi conservative per vari tipi di costruzione
• Requisiti di test: Test della porta del soffiatore obbligatorio per molti tipi di edifici
• Obiettivi di prestazione: Obiettivi specifici per la tenuta dell'aria per la conformità dell'efficienza energetica

Metodologia di calcolo europea

Modellazione avanzata di infiltrazioneincorpora:

Tabelle 4.13-4.17 Dati completi:

• Fattori specifici del clima: Schemi di vento regionali e differenziali di temperatura
• Costruire correzioni di geometria: Regolamenti di altezza, esposizione e orientamento
• Impatti sui dettagli della costruzione: Effetti di continuità di ponte termico e barriera d'aria
• Variazioni stagionali: Diverse velocità di infiltrazione per le stagioni di riscaldamento e raffreddamento

Integrazione di garanzia della qualità:

• Misurato vs. previsto: Correlazione tra ipotesi di progettazione e risultati dei test
• Verifica delle prestazioni: Requisiti di validazione dell'aria post-costruzione
• Miglioramento continuo: Costruire feedback sulle prestazioni nelle pratiche di progettazione

Applicazioni di calcolo del carico portante

Metodi pratici di implementazione

Tabelle 43 e 44Fornire dati sull'infiltrazione orientati all'applicazione:

Considerazioni sul tipo di costruzione:

• Edifici residenziali: 0,35-1,0 ACH tassi di infiltrazione tipica
• Edifici commerciali: 0,1-0,5 ACH a seconda della costruzione e della manutenzione
• Edifici industriali: 0,5-2.0 ACH che riflette i fattori operativi e di costruzione
• Edifici ad alte prestazioni: <0,1 ACH realizzabile con una progettazione e costruzione adeguate

Carico di integrazione di calcolo

Valutazione di infiltrazione sistematica:

1. Caratterizzazione edilizia: Tipo di costruzione, età e valutazione delle condizioni dell'involucro
2. Applicazione dei dati climatici: Schemi di vento locale e analisi differenziale di temperatura
3. Valutazione delle relazioni di pressione: Impatti sul sistema HVAC sulla costruzione della pressurizzazione
4. Considerazione della variazione stagionale: Diversi tassi di infiltrazione durante tutto l'anno

Analisi dell'impatto del carico di infiltrazione

Effetti di carico di calore sensibili

Carichi di infiltrazione basati sulla temperatura:

Impatti della stagione riscaldante:

• Infiltrazione di aria fredda: Aria esterna che richiede riscaldamento a temperatura interna
• Metodo di calcolo: QS = 1,08 × CFM × (ti - a)
• Considerazioni di carico di picco: Differenziali di temperatura del giorno di progettazione
• Implicazioni di dimensionamento del sistema: L'infiltrazione può rappresentare il 20-40% del carico di riscaldamento totale

Impatti della stagione di raffreddamento:

• Infiltrazione di aria calda: Aria esterna che richiede il raffreddamento a temperatura interna
• Interazione del carico di umidità: Requisiti di raffreddamento sensibili e latenti combinati
• Effetti della capacità del sistema: Infiltrazione di picco in condizioni di vento elevato

Effetti di carico di calore latente

Carichi di infiltrazione guidati dall'umidità:

Differenziali del rapporto di umidità:

• Calcolo del carico: QL = 0,68 × CFM × (ωo - ωi)
• Dipendenza climatica: Significativo nei climi umidi durante la stagione di raffreddamento
• Requisiti di deumidificazione: Aggiunta capacità del sistema per la rimozione dell'umidità
• Impatti sulla qualità dell'aria interna: Considerazioni sul controllo e sul comfort dell'umidità

Strategie di controllo delle infiltrazioni moderne

Costruire miglioramenti della busta

Metodi di miglioramento della tenuta dell'aria:

Dettagli della costruzione:

• Barriere d'aria continue: Sistemi di sigillatura dell'involucro ininterrotto
• Sistemi di finestre avanzate: Fenestrazione ad alte prestazioni con sigillatura superiore
• Sigillazione di penetrazione: Sigillatura completa di tutte le aperture di buste
• Garanzia di qualità: Supervisione della costruzione e verifica dei test

Integrazione del sistema meccanico

Strategie di ventilazione controllate:

Approccio di ventilazione equilibrato:

• Ventilazione del recupero di energia: Scambio di calore e umidità tra flussi d'aria di scarico e di alimentazione
• Ventilazione controllata dalla domanda: Aria esterna variabile in base all'occupazione e alla qualità dell'aria interna
• Costruire il controllo della pressurizzazione: Leggera pressione positiva per ridurre l'infiltrazione
• Ventilazione suddivisa in zone: Diverse strategie di ventilazione per diverse aree di costruzione

Modellazione avanzata di infiltrazione

Metodi di simulazione del computer

Strumenti di analisi sofisticati:

Modellazione multizone:

• Calcoli di pressione dell'edificio: Relazioni dettagliate di pressione in tutti gli edifici
• Analisi dinamica: Variazioni di infiltrazione oraria in base al tempo e al funzionamento
• Modellazione di interazione del sistema: Impatti sul sistema HVAC sulla costruzione del movimento dell'aria
• Previsione del consumo di energia: Uso di energia annuale inclusi gli effetti di infiltrazione

Design basato sulle prestazioni

Integrazione delle prestazioni misurate:

Test della porta del ventilatore:

• Convalida del design: Conferma delle prestazioni previste rispetto alla busta dell'edificio effettiva
• Strumento di commissioning: Identificazione e correzione dei problemi di perdita d'aria
• Monitoraggio continuo: Monitoraggio delle prestazioni della busta per l'edilizia a lungo termine
• Ottimizzazione retrofit: Miglioramenti mirati in base alle prestazioni misurate

Assicurazione e verifica della qualità

Metodi di validazione del progetto

Precisione del carico di infiltrazionerichiede una verifica sistematica:

Procedure di convalida:

• Valutazione della busta di costruzione: Revisione dettagliata dei documenti e delle specifiche di costruzione
• Verifica dei dati climatici: Conferma dei dati meteorologici appropriati per i calcoli
• Analisi di interazione del sistema: Comprensione degli impatti del sistema HVAC sull'infiltrazione
• Test delle prestazioni: Verifica post-costruzione dei tassi di infiltrazione effettiva vs. previsti

Gestione delle prestazioni in corso

Controllo dell'infiltrazione a lungo termine:

Considerazioni sulla manutenzione:

• Degrado dell'involucro: Aumenti legati all'età dei tassi di perdita d'aria
• Sostituzione del sigillo: Rinnovamento periodico di tenature e calafataggio
• RIBALINAZIONE DEL SISTEMA: Mantenimento della corretta pressurizzazione dell'edificio
• Monitoraggio delle prestazioni: Tracciamento dei modelli di consumo di energia che indicano cambiamenti di infiltrazione

Stima accurata dell'infiltrazioneRimane fondamentale per la progettazione del sistema HVAC di successo, che influisce direttamente sul dimensionamento delle attrezzature, sul consumo di energia e sulla qualità ambientale interna offrendo al contempo opportunità di risparmi energetici significativi attraverso prestazioni di inviluppo di edifici.