HEM разблокирован: моделирование вентиляции в рамках стандарта Future Homes Standard
В Великобритании с марта 2027 года вступит в силу стандарт Future Homes Standard (FHS), который потребует от новых домов повышенной герметичности и теплоизоляции. Это сделает механическую вентиляцию обязательной, а не опциональной. Параллельно меняется инструмент проверки соответствия: методика SAP уступает место динамической модели Home Energy Model (HEM).
Исследование, проведенное инженерами Xinyi Zhang и Richard Fitton на базе испытательного стенда Energy House 2.0 в Университете Салфорда, сравнивает результаты расчетов по SAP 10.2 и консультационной версии HEM (v0.28). Объект — трехкомнатный двухэтажный дом с деревянным каркасом, оснащенный децентрализованной механической вытяжной вентиляцией (dMEV), что соответствует эталонному дому по FHS.
При расчете теплопередачи через ограждающие конструкции методы показали высокую сходимость: коэффициенты теплопередачи (HTC) различались менее чем на 1% (105,3 Вт/К против 104,3 Вт/К). Потребление электроэнергии вентиляторами также оказалось сопоставимым: 52 кВт·ч по SAP и 40 кВт·ч по HEM, что составляет около 2% от регулируемой энергии. Однако существенные расхождения выявились в потреблении энергии на отопление помещений.
По данным HEM, потребность в отоплении оказалась примерно на 24% выше, чем по SAP, а потребление электроэнергии тепловыми насосами — на 62% больше. Это связано с тем, что HEM моделирует процессы с шагом в полчаса, учитывая одновременное воздействие ветра и низких температур зимой. В таких условиях потери тепла через инфильтрацию и вентиляцию возрастают, так как скорость воздухообмена зависит от местного давления ветра и эффекта тяги (согласно BS EN 16798-7), а не усредненных месячных значений, как в SAP.
Для систем с рекуперацией тепла (MVHR) разница еще значительнее. HEM учитывает фактическую разницу температур каждые полчаса, корректирует расход воздуха в зависимости от давления и рассчитывает потери в воздуховодах с учетом их длины, изоляции и расположения внутри или вне теплового контура. Также модель возвращает половину электроэнергии вентиляторов в дом как тепло (от приточного вентилятора), тогда как SAP использует фиксированные коэффициенты эффективности без учета этих динамических факторов.
Важно отметить ограничения текущего инструмента FHS. Хотя ядро HEM поддерживает многозонное моделирование, консультационная версия «обертки» FHS сводит дом к одной тепловой зоне с свободной циркуляцией воздуха и использует стандартизированный погодный файл для Манчестера независимо от реального местоположения объекта. Ни SAP, ни HEM в текущем виде не моделируют распределение воздуха и тепла между отдельными комнатами, что является критическим аспектом реальной работы вентиляционных систем. Переход на HEM представляет собой не просто повышение точности расчетов, а изменение методологии оценки энергоэффективности вентиляции.