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建筑科学

在寒冷的天气里给家里通风

你需要清新的空气,但带来冷酷的室外空气会导致问题

能量恢复呼吸机 - 或ERV - 可以解决一些在寒冷天气中为家庭提供室外空气的问题,但这不是灵丹妙药。
图像信用:能源先锋

当我星期六早上醒来时,室外的温度是零下40度一个€.风寒是-100度!外面不可思议地令人难以置信,不知不觉。幸运的是,这是在新罕布什尔州的山顶上,而不是我在哪里。我碰巧在北卡罗来纳州的山顶上醒来,温度是温暖的-3°F。

当外面很冷时,大多数人都喜欢温暖,舒适的家,没有草稿。当然,我们都知道没有草稿意味着我们有很好的气密性,而且良好的气密性意味着我们需要机械通风.但是,当它真的时,你如何透气,真的很冷,户外寒冷而不会引起问题?寒冷天气通风有哪些问题?

三个全屋通风策略

Exhaust-only通风。这个是最便宜的安装和最常见的。它依赖于已经在家中的粉丝:浴室排气扇和厨房装饰罩。这些风扇设置为使用控制器连续或间歇地运行。当它们从家中排出空气时,导致的负压导致外部的空气通过建筑物外壳中的泄漏部位进入。

供应通风。就像排气管一样,但风扇把室外的空气吹进房子,创造了一个正压力。它可以用普通的洗浴风扇或特别设计的风扇,或通过连接一个控制器到中央空气处理。

平衡通风。大多数人在此自动地想到能量回收呼吸机(ERV)和热回收呼吸机(HRV),但是平衡通风简单地意味着供应和排出相等的空气。我以前写过的不同的方式进行平衡通风

当它真的很冷时,需要携带户外空气来完成一些预见的事情。有一个原因我们不只是打开Windows全年。所以让我们看看可能出错的是什么,我们可以做得更好。

寒冷的草稿

这个问题。有了这三种策略中的任何一种,如果居住者感到冷气流,你可能会以舒适度问题告终。这可能以多种方式发生。只有废气的情况下,你可以通过一个漏的窗户或门附近的占用区域造成通风。如果只提供供应,你可能会对设计糟糕的住户吹出失控的冷风。你也可以使用中央供暖系统,通过家里所有的通风口吹回风,但即使空气接近室温,居住者也会感到寒冷。erv和hrv也是如此。

的解决方案。这主要是一个设计问题。良好的HVAC承包商会告诉您:切勿直接在占用者吹空气。当用冷酷的室外空气通风时,这更为真实。你希望将空气充分利用它到达它们。随着排气的通风,这很难做到......还是避免这种策略的另一个原因。这方面的另一方面是通风率。如果您的通风超过必要,那么这个问题更有可能。

干燥空气

这个问题。冷空气是干燥的空气.空气在100%相对湿度的听起来真正潮湿的空气,但是当它在32°F的温度时,就实际的水分浓度实际上非常干燥。如果将同样的空气升温至70°F,则相对湿度下降至20%。较冷的是在户外,空气中的水分越低,你的房屋的烘干机在内部进来时,通过故意全室内通风或通过渗透。当你到达那个乳液时,请记住,问题的来源是冷,户外空气。

的解决方案。只排气和只供应冷风的通风威尔干燥室内空气。这就是为什么室内湿度在冬天延续下来。在大量漏气的家中,室内空气可以是骨干。在透气过多的家中也是如此。确保你不比你需要的更通风。

你需要多少通风的问题是一个很大的人,先前已经在这里解决过。标准答案是以Ashrae住宅通风标准指定的速率通风,62.2。当建筑规范与62.2有所不同, 2018年《国际住宅法典》(IRC)的费率为:

(0.01 cfm/平方英尺空调楼面面积)+ (7.5 cfm/人)

出于规范的目的,一个家庭的人数被定义为卧室数加1。

当然,你选择的利率取决于你在这个过程中的位置。如果你要盖新房子,你就得遵守当地的法规。如果你住在一个有机械通风系统的房子里,你可以随心所欲地运行它。你可以使用上面的公式来了解你是否可能呼吸过度。如果你的计算结果是你需要50立方英尺每分钟(cfm)的通风空气,而你的HRV是200立方英尺每分钟,我认为公平地说,你的通风比你需要的多。

当天气很冷的时候,你也可以进一步减少通风的空气量。为什么?因为烟囱效应随温差增大而增大。室外温度越低,由于室内暖空气上升,你的身体就会受到越多的渗透。一些通风设备有在天气寒冷时自动减少通风空气量的控制。

另一种降低寒冷天气通风的干燥效果的方法是使用能量恢复呼吸机。它们交换热量和水分,从而让您保持湿度水平更高。而不是用你已经拥有并用干燥空气更换的湿度来耗尽湿度,而有些水蒸气在膜上转移并回到房子里。

这就引出了下一个问题,寒冷天气的通风……

冷冻ERV核心

这个问题。我住的地方不太冷,也没有亲身经历过,但如果你和那些在非常寒冷的地方的人交谈,比如IECC气候区6更高,其中一些人会说您必须使用热恢复呼吸机而不是能量恢复呼吸机。索赔背后的原因是,当水蒸气通过能量恢复呼吸机膜转移时,它遇到了传入冷空气和冻结。随着呼吸机中的冰块的成长,您不仅会减掉水分回收和热回收,还减掉了通风空气。事实证明,冰是一个非常好的空中障碍。

解决方案。我相信有些人会在这篇文章的评论中告诉我实际的冻结案例。我所知道的是,冰冻的ERV核并不一定发生在寒冷的气候中。我怎么知道?因为寒冷气候住宅研究中心(CCHRC)对此进行了研究.他们在2013 - 14年冬天,他们研究了14个房屋,其中8个型号的Fairbanks能量恢复呼吸机,在阿拉斯加州,冬季。即使温度低至-40,也没有冻结。(我喜欢那个温度!或者至少关于它的有趣的事件。)

解决办法很简单:解冻循环。不同的模型有不同的防止结冰的方法,所以并不是只有一种方法。控制系统可以每隔一段时间关闭和关闭进气侧,从而将您的ERV暂时变成一个排气系统。同样,进气侧可以有一个阻尼器,定期从室外空气切换到室内空气。另一种选择是,进入的空气可以与室内空气进行调和,以保持核心在冰点以上。冰冻的ERV核在寒冷的气候中不是给定的。

墙壁凝结

这个问题。水蒸气喜欢寒冷的表面。它会很高兴地凝聚或吸附在它们上面。(或者是津津有味?我总是记不住。)在寒冷的气候中,只有供气的通风系统会导致室内正压,从而将潮湿的室内空气推入墙内。当潮湿的空气在绝缘层的另一侧发现冷的覆盖物时,它就开始积累。如果在足够长的一段时间内积累了足够的量,你可以在墙上开始一个生物实验。这不利于耐久性和室内空气质量。我不推荐。

的解决方案。在温暖的气候(一般区域4和更低)中,寒冷的天气很少持续足够长,这是一个问题。在寒冷的气候中,这个问题已经获得了很多关注,因为它是真实的。这是一些人建议使用仅限排气通风而不是仅供供应的原因。然而,这远非避免湿润的水分湿润。那些排气扇可以在堆叠效果推高时将空气拉下降。Joe Lstiburek拥有一系列大楼,显示在建筑物顶部的水分损坏,没有损坏。

真正的解决方案是修复建筑的外壳。你可以通过安装外部绝缘来保持护套温暖,或者防止潮湿的室内空气漏进墙腔。

不要忘记HVAC中的V

这些天房屋越来越多的气体。新房必须让鼓风机门测试显示它们达到某些门槛。较旧的房屋正在通过家庭绩效公司空气密封。这意味着我们使用了更多的全部通风系统。无论如何完成如何,都有技术。有设计。条件变化,内部和外部。

当它在户外真正冷时,建筑物被施加到测试中,因为它最近被剥夺命名的炸弹旋风。(它听起来像一个链条餐厅的甜点。)建筑箱失败。加热系统失败。通风系统失败。事情发生在非常低​​的温度下,这在更正常的寒冷时不会发生。

如果你正在经历我上面描述的寒冷天气的通风问题,第一步是弄清楚哪里出了问题。是技术问题吗?设计吗?安装?了解一些建筑科学可以帮助你弄清楚。

我希望最终全屋通风能得到应有的地位。首字母HVAC似乎赋予它与供暖和空调同等的重量,但这不是目前的现实。但现在,我很想听听你们关于寒冷天气通风的故事和问题。我错过了什么问题?你找到了什么解决方案?

脚注

一个€实际上,我不需要给出温度的单位。不是因为你已经知道了,而是因为在常用的两种温标中,-40°F等于-40°C。即使是那些坚持开尔文的科学狂人也知道要达到零下40°K是不可能的,因为热力学第三定律.同样的道理也适用于兰氏温标,也就是华氏温标,开氏温标就是摄氏温标你不应该去建立任何神经连接。因此,没有必要给出温度为-40°的单位。

Allison贝尔斯他是一位演说家、作家、建筑科学顾问和《能源先锋博客.你可以在Twitter上关注他@energyvanguard.

10评论

  1. 安德鲁博特||# 1

    HRV寒冷天气融霜问题及解决方案
    我有一个HRV,关闭输入风扇以解冻。

    这种情况已经困扰我好几年了,因为当这种情况发生时,房子会减压,我们就会从其他地方吸入未经处理的冷空气。因为我们家很紧,大部分的压力都是通过机械室的一个小重力阻尼器进来的。然而,如果在同样的解冻周期中,我碰巧打开我们的砖石加热器(壁炉)的门,一脸的烟雾或灰烬。

    最后一个荒谬的冷咒刺激了我的行动。

    我注意到,由于冷凝,HRV的新鲜空气输入管上的绝缘通常常用于凝固。绝缘体不足以保持水分。我用新的管道和管道加热器取代了Ductore的部分调情。这样我就可以稍微预热新鲜空气以防止冷凝。它也允许我减少HRV进入除霜的次数。不幸的是,我从未找到过正确的管道加热器,因为我的管道工作区段不足以防止前后湍流;任何加热器中的元素都可能在它们上有不均匀的气流并烧坏。

    有一天,我灵光一现,拆除了隔热层,用电热电缆把新风管道包裹起来。到目前为止,这个方法实际上运行得很好。少量的热量可以防止湿气在管道表面凝结。由于这个管道现在暴露在机械室的温暖空气,输入空气温度的HRV现在稍微缓和/更高,所以单位进入解冻较少。

    下面的图片是HRV输入管道与绝缘,图像显示冰(!)下的绝缘,管道与电加热器电缆缠绕它。

    如果您在一张图像的右上方仔细观察,您将观察到我的小新鲜空气重力阻尼器是开放的,压力计读数为零。当我拍摄那张照片时,HRV在除霜中。

    安装后HRV输入(OA)和输出(MA)温度的图片也附呈。

  2. 喀鲁姆王尔德||#2

    艾莉森,
    是零下40度吗

    艾莉森,

    是北方的-40°,还是从船只头?:)

    安德鲁,

    我也面临着同样的情况。最后我买了一个更新的能源之星合格的HRV,进入了循环模式,移动空调通过核心和回到房子解冻。现在我要看看我的HRV的性能曲线,看看“适当”的速度应该是什么。

  3. 里德鲍德温||# 3

    霜形成机制
    我对霜形成机制的理解与艾莉森描述的不同。我知道当流出空气的温度下降到低于其露点和结冰时,问题就会发生。因此,从流出的空气中的水分冻结在出口通道的墙壁上。艾利森的解释并不能解释HRV中的霜冻,但正如上面两条评论所指出的那样,HRV也是易受影响的。根据我对机理的理解,erv比hrv更不容易结霜,因为流出的空气的露点在向进入的空气传递水分时下降。

    Renewaire ERV没有解冻规定。我问一个Renewaire Rep为什么他们可以逃脱而没有解冻。他的解释是,水分转移足够有效,即露点足够快地下降,即输出的空气温度不会下降到露点下方。

  4. 大卫Baerg||#4

    回复安德鲁·巴特
    嗨,安德鲁,
    供应管道上浸水绝缘的问题是一个常见的问题,因为绝缘柔性管道的制造商通常使用2密尔聚作为蒸汽屏障。这是太脆弱的方式,以承受安装人员拉管道通过托梁海湾等,我们最终与穿孔的蒸汽屏障,让湿气到达管道寒冷的表面,并形成冷凝。

    我想听到一些建议在安装过程中如何最好地保护蒸汽屏障。我建议将管道包裹在6密耳多。也许人们可以使用一条旧的蓝色牛仔裤的腿。我认为,来自70年代的一对旧的钟底部会努力工作。你不能使用瘦牛仔裤。他们可能不适合6英寸的管道。

    关于除霜循环,需要具有木材燃烧器具的房屋,需要配备使用再循环方式的HRV(或ERV)。

  5. 安德鲁博特||# 5

    管道型和绝缘/再循环除霜/ ERV与HRV
    大卫,我附上的“之前”供水管图片可能是骗人的;我们没有使用普通的伸缩导管。

    我们的所有导管都在HRV中实际上是刚性的。由于对传输噪声的担忧,我知道这是非典型的。您可以通过将其放置在架子上的振动垫上来辨别我们隔离HRV。

    关于供应管道水分进入的观点仍然有效。这种隔热层,虽然用胶带小心地贴好并密封,但显然并不完美,让湿气渗入。在我去热胶带方法之前,我确实简短地看了一下,是否我能找到6英寸大小范围的双壁隔热刚性管道。它确实存在,但并不常见。

    还同意需要为使用木柴燃烧用具的任何家庭采用循环方式除霜。当HRV被购买时,我一点也不知道这一点;解冻方法似乎不使规格表的要点。

    我们在施工时讨论的通风主要是关于我们应该做ERV还是HRV。当时的指导方针似乎是:ERVs炎热气候,HRVs寒冷气候。我想我们现在都更聪明了。坦率地说,我们选择的HRV可能是OK的头一两年,因为我们慢慢地摆脱了所有建筑材料的水分。现在,尽管有一个ERV会很好,因为我认为它会防止房子干燥,就像它做的那样。

  6. Jon Kunesh||#6

    问题安德鲁
    你说:也同意任何使用木柴燃烧电器的家庭需要再循环式除霜。只是好奇为什么?空气过滤?

  7. 安德鲁博特||# 7

    循环除霜与“简单”除霜
    Jon,我家里的HRV和Allison文章顶部的图片非常相似(如果不是完全一样的话)。在低于冰点的温度下,由于室外极冷的空气与正在枯竭的温暖潮湿的室内相互作用,核心上将形成霜。以下是对如何纠正这种情况的准确描述:

    “ERV和HRV单元配备自动除霜功能,以消除核心上的任何冰块。
    •当新鲜空气供应温度下降至23°F(-5°C)或更冷时,每小时启动一次自动除霜。
    •除霜循环通过关闭供应风扇,同时继续操作排气扇。
    •排风机转速根据室外温度成比例调节,初始运行低速。
    •随着室外温度继续下降,排气扇速度将增加,并且当室外温度为-4°F(-20°C)或更低时,将以最大速度运行。
    VNT5150系列HRV/ERV除霜循环在关闭电源风扇的情况下运行4分钟,随后持续40分钟的正常运行。
    •只要温度在23°F(-5°C)或更低,融霜周期就会继续重复。”

    上次测气密性时,我们家测得小于0.9 ACH50。这是评级者所测到的最紧的家。现在可能更紧了,因为我们有马文代表在这里调整窗户密封,找到了更多的地方喷洒泡沫,等等。当HRV进入除霜模式时我们的家基本上就变成了减压状态。没有孔洞或开口供HRV排出的空气。这就像在做一个小型鼓风机门测试。

    在上述减压过程中,“补充”空气必须来自某个地方。我在家里的第一个冬天真的让我很惊讶;如果我打开砌石炉的门戳火,就会冒出一股烟来。随后,我在我们的机械室安装了一个小卸压阻尼器,以减少这个问题。我也会生火了,现在都不用戳了!

    再循环除霜HRV或ERV不会造成这种减压问题,因为尽管它仍然使用温暖的内部空气来除霜线圈,通过一些阻尼器的机制,它使空气循环完全在建筑围护结构内。

    顺便说一下,你是对的,有一个问题是我拥有的“简单”样式解冻单元过滤。在除霜减压期间吸入家庭的外部空气通过建筑物包络或在我的案例中通过我的小浮雕阻尼器来进入。无论哪种方式都没有过滤。好消息是,通常在冬季的污垢水平范围内似乎在冬季较低,特别是如果地面是积雪的。

  8. TIA M.||#8

    我最近升级了我的旧的80%的炉到一个96%的燃气燃烧的2级炉,有两个pvc直接通风口通过边缘龙骨到外面的进排气。我是寒冷气候区6a,我很难理解为什么两个3“通风口没有阻尼器,我知道(除非有一个阻尼器在炉本身?)难道通风不够吗?我发誓,当系统不运行时,我能感觉到房间里的温度差异。我已经试过了,看起来这些通风口没有阻尼器是正确的?这是正确的吗?

  9. Doug Mcevers.||#9

    TIA,

    PVC进气和排气为您的炉是一个封闭的系统。它们不会和你家里的空气混合。

  10. Jon R.||#10

    由于进气和排气距离很近,当炉关闭时,也没有什么东西推动气流通过管道(潜在的传导损失问题)。

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