التسرب (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء)

التسرب هو دخول الهواء الخارجي إلى المبنى بشكل غير مقصود أو عرضي، عادةً عبر الشقوق في غلاف المبنى أو من خلال استخدام الأبواب. ^{[ 1 ]} يُطلق على التسرب أحيانًا اسم تسرب الهواء . أما تسرب هواء الغرفة من المبنى، سواء كان مقصودًا أم لا، فيُسمى التسرب الخارجي . وينتج التسرب عن الرياح ، وانخفاض الضغط داخل المبنى، وقوى الطفو الهوائي المعروفة باسم تأثير المدخنة .

معدل التسرب هو معدل تدفق الهواء الخارجي إلى داخل المبنى، ويُقاس عادةً بالقدم المكعب في الدقيقة (CFM) أو اللتر في الثانية (LPS). أما معدل تبادل الهواء ( I ) فهو عدد مرات تغيير حجم الهواء الداخلي في الساعة، ووحدته هي 1/ساعة. ويُعرف أيضًا باسم عدد مرات تغيير الهواء في الساعة ( ACH ).

معدل تغيير الهواء في الساعة (ACH) هو معدل التهوية بالساعة مقسومًا على حجم المبنى. ويمكن حسابه بضرب معدل تدفق الهواء (CFM) للمبنى في 60، ثم قسمة الناتج على حجم المبنى. (CFM × 60) / الحجم

يمكن في كثير من الأحيان قياس التسرب في الهياكل المكتملة بشكل مباشر باستخدام اختبار تسرب الغاز المتتبع .

في العديد من المباني الصغيرة، لا تُستخدم التهوية القسرية أو الميكانيكية لتوفير هواء التهوية. بدلاً من ذلك، تُستخدم التهوية الطبيعية ، عبر النوافذ والفتحات الأخرى، ومراوح الشفط، والتسرب الهوائي. يُعتبر تغيير الهواء بمعدل ثلث مرة في الساعة على الأقل هو الحد الأدنى. تم اعتماد معيار ASHRAE 62.2 في عام 2004، وهو يوضح متطلبات هواء التهوية للمساكن منخفضة الارتفاع. ينص المعيار على ضرورة استخدام التهوية القسرية في المنازل التي يقل فيها معدل التسرب الهوائي عن 0.35 مرة في الساعة. ^{[ 2 ]} ويتحقق ذلك عادةً من خلال تهوية استعادة الحرارة أو تشغيل مراوح الشفط باستمرار أو بشكل دوري.

نظرًا لأن تسرب الهواء غير مُتحكم فيه، ويسمح بدخول هواء غير مُكيَّف، يُعتبر عمومًا غير مرغوب فيه باستثناء أغراض التهوية. وعادةً ما يُقلَّل من تسرب الهواء للحد من الغبار، وزيادة الراحة الحرارية ، وخفض استهلاك الطاقة. في جميع المباني، يُمكن تقليل تسرب الهواء عن طريق سدّ الشقوق في غلاف المبنى، وفي المباني الجديدة أو عمليات التجديد الرئيسية، عن طريق تركيب مُثبِّطات هواء مستمرة . في المباني التي تُزوَّد بنظام تهوية قسرية، يختار مُصمِّمو أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء عادةً زيادة ضغط المباني قليلاً عن طريق إدخال كمية أكبر من الهواء الخارجي مقارنةً بالهواء المُصرَّف، مما يُقلِّل من تسرب الهواء بشكل كبير.

في المنازل الأمريكية الحديثة النموذجية، يُعزى حوالي ثلث استهلاك الطاقة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء إلى تسرب الهواء. ويُعزى ثلث آخر إلى التلامس مع الأرض، أما الباقي فيُعزى إلى فقدان واكتساب الحرارة عبر النوافذ والجدران وغيرها من الأحمال الحرارية . لذا، يُمكن أن يُحقق تقليل تسرب الهواء وفورات كبيرة في الطاقة ، مع استرداد سريع للتكلفة. في المناخات الباردة، حيث تبلغ سرعة الرياح 15 ميلاً في الساعة، غالبًا ما تتراوح معدلات تبادل الهواء في المنازل بين 1.0 و1.5 مرة في الساعة، وهو ما يتجاوز بكثير احتياجات التهوية، ولذلك تُسمى هذه المنازل "منازل ذات هياكل غير محكمة الإغلاق" . من السهل جدًا تقليل معدلات تسرب الهواء إلى أقل من 1.0 مرة في الساعة. يُمكن استخدام شموع الدخان واختبارات باب النفخ للمساعدة في تحديد التسريبات غير الواضحة. تُقدم مقالة "العزل الحراري" شرحًا مُفصلاً لطرق توفير الطاقة. إذا انخفض تسرب الهواء إلى أقل من 0.35 مرة في الساعة، يُوصى بتطبيق نظام تهوية ميكانيكية (عادةً مروحة شفط أو نظام تهوية لاستعادة الحرارة ). ^{[ 3 ]}