РАСЧЕТ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

А. Основной способ расчета

Вес воздуха G, вводимого за единицу времени в помещение для его отопления, определяется по известной формуле

При определении расчетного количества воздуха для квартир жилых зданий следует исходить из установленных для них норм воздухообмена (см. § 71) с условием удаления воздуха из квартир через вентиляционные системы санузлов и кухонь.

Максимальная температура подаваемого в помещение воздуха должна приниматься равной 70°С — при подаче воздуха на высоте более 3,5 м от пола и 45°С—при подаче воздуха на высоте менее 3,5 м от пола и на расстоянии более 2 м от работающего.

В централизованных прямоточных и с частичной рециркуляцией воздуха системах воздушного отопления количество вводимого воздуха принимается по требованиям, предъявляемым к вентиляции; при этом температуру приточного (вводимого) воздуха определяют по формуле

Если температура Пр окажется выше допустимой, то для ее снижения следует увеличить количество приточного воздуха.

В прямоточных системах отопления с естественным побуждением количество перемещаемого воздуха изменяется в зависимости от наружной температуры. При понижении наружной температуры естественное давление возрастает, в результате чего увеличивается количество поступающего в помещение воздуха; при повышении наружной температуры происходит обратное явление.

Расчет воздуховодов систем воздушного отопления ведется по действующему в них давлению.

Так, при расчете приточных и вытяжных каналов прямоточных систем отопления с естественным побуждением действующее в них давление определяют по тем же формулам, которые принимаются и для расчета систем приточно-вытяжной вентиляции (см. § 75).

Для рециркуляционной системы (рис. XXIII. 1,6) действующее давление Нр в кгс/м2 определяют по формуле

В системах воздушного отопления с механическим побуждением действующее давление принимается равным давлению, развиваемому вентилятором.

Определение расхода тепла в системах воздушного отопления. Для систем воздушного отопления, работающих на полной циркуляции, расход тепла в ккал/ч на нагревание воздуха

Методику подбора калориферов, вентиляторов и расчета воздуховодов для систем воздушного отопления см. в § 78 и 82.

Б. Расчет системы воздушного отопления с сосредоточенным выпуском воздуха

При выборе места выпуска воздуха из отопительных агрегатов следует учитывать, что распространение приточных струй не должно встречать препятствий в виде массивных строительных конструкций и оборудования. Горизонтальное расстояние между препятствиями и местом выпуска воздуха должно быть не меньше удвоенной высоты помещения, при этом выпуск воздуха следует предусматривать выше этих препятствий.

Высоту выпуска воздуха h над уровнем пола помещения принимают от 3,5 до 6 м для помещений высотой до 8 л и для помещений большей высоты — от 5 до 7 л. Для регулирования температуры и подвижности воздуха в рабочей зоне приточные отверстия следует снабжать подвижными лопатками, позволяющими изменять направление выпуска воздуха по горизонтали.

При определении теплопотерь помещения при воздушном отоплении температуру воздуха под перекрытием следует назначать на 3° выше температуры воздуха в рабочей зоне.

Подвижность воздуха в рабочей зоне должна соответствовать гигиеническим требованиям. Так, в помещениях, где работа выполняется в сидячем положении, при температуре воздуха 18—20°С скорость имаКс должна быть не более 0,26 м/сек, в помещениях, где выполняется легкий физический труд,— не более 0,5 м/сек и в помещениях, где выполняется тяжелый физический труд,— не более 0,76 м/сек.

Ширину зоны, обслуживаемой одной струей, рекомендуется принимать в 3—4 раза большей высоты помещения. Площадь поперечного сечения зоны, обслуживаемой одной струей воздуха, следует определять исходя из высоты помещения.

Высоту зоны, обслуживаемой одной струей воздуха, определяют следующим образом: при направлении струи вдоль фонаря —с учетом фонарного пространства; при направлении струи перпендикулярно оси фонаря — без учета фонарного пространства; при решетчатых фермах независимо от направления струи—с учетом пространства между фермами.

Общее количество струй К зависит от схемы выпуска воздуха и равно:

Величина коэффициента турбулентной струи а, как видно из таблицы, в основном определяется принятой конструкцией приточного насадка и условиями подведения к нему воздуха. От принятого значения а зависит дальнобойность струи.

Значения коэффициентов приведены в табл. XXIII.2.

Дальнобойность струй L и R должна быть равна длине обслуживаемой ею зоны помещения.

Если в результате подсчета будет получено большее значение дальнобойности, то следует соответственно уменьшить подвижность воздуха в рабочей зоне помещения Омане или увеличить значение коэффициента турбулентной структуры струи а. При меньшем значении дальнобойности необходимо, наоборот, уменьшить величину а или увеличить оМакс.

Кратность циркуляции воздуха п принимают: а) для системы отопления с полной рециркуляцией воздуха:

б) для системы отопления, совмещенной с вентиляцией,— по расчетным объемам вентиляционного воздуха, но не менее величины, принимаемой для отопления с полной рециркуляцией воздуха.

Температура подаваемого в помещение воздуха /Пр, которая не должна превышать 70°С, проверяется по формуле

Делаем расчет приточно вытяжной вентиляции правильно на примере бытовой системы

Монтаж системы отопления невозможен без осуществления предварительных вычислений. Полученные сведения должны быть максимально точными, поэтому расчет воздушного отопления производят эксперты с использованием профильных программ, учитывая нюансы конструкции.

Рассчитать систему воздушного отопления (далее – СВО) можно самостоятельно, обладая элементарными познаниями в математике и физике.

В этом материале мы расскажем, как рассчитать уровень теплопотерь дома и СВО. Для того чтобы все было максимально понятно будут приведены конкретные примеры вычислений.

Четвертый этап

4.Рассчитывается количество вентрешеток и скорость воздуха в воздуховоде:

1)Задаемся количеством решеток и выбираем из каталога их размеры

2) Зная их количество и расход воздуха, рассчитываем количество воздуха для 1 решетки

3) Рассчитываем скорость выхода воздуха из воздухораспределителя за формулой V= q /S, где q- количество воздуха на одну решетку, а S- площадь воздухораспределителя. Обязательно необходимо ознакомится с нормативной скоростью вытока, и только после того как рассчитанная скорость будет меньше нормативной можно считать , что количество решеток подобрано правильно.

Подведение итогов

Проектирование вентиляционной системы лишь на первый взгляд может показаться несложным – уложить несколько труб, да вывести их на крышу. На самом же деле все куда сложнее, а в случае, в то время, когда вентиляция совмещена с воздушным отоплением, сложность задачи лишь возрастает, поскольку необходимо обеспечить не только отвод нечистого воздуха, но и добиться стабильной температуры в комнатах.

Видео в данной статье носит теоретический темперамент, в нем эксперты дают ответы на ряд неспециализированных вопросов.

Пример расчета теплопотерь дома

Поскольку общие тепловые потери загородного дома складываются из потери тепла окон, дверей, стен, потолка и прочих элементов здания, его формула представляется как сумма данных показателей. Принцип расчета выглядит следующим образом:

Qorg.k = Qpol + Qst + Qokn + Qpt + Qdv

Определить тепловые потери каждого элемента можно учитывая особенности его строения, теплопроводность и коэффициент сопротивления тепла, указанный в паспорте конкретного материала.

Расчет теплопотерь дома сложно рассматривать исключительно на формулах, поэтому мы предлагаем воспользоваться наглядным примером.

Предположим, что дом для которого необходимо провести расчеты расположен в Перми. Температура воздуха в наиболее холодную пятидневку составляет — 38°С, температура грунта — +2°С, желаемая температура внутри помещения — +22°С.

Габариты дома составляют:

1. Ширина – 7 м;
2. Длина – 9 м;
3. Высота – 2,8 м.

Исходя из указанных данных, можно приступить к расчетам.

Вычисление тепловых потерь стен

В расчет тепловой потери стен берется каждый слой ограждающего элемента. К примеру, стена может быть утеплена слоем пенополистирола или минеральной ваты. В таком случае, их показатели рассчитываются по отдельности.

Тепловые потери каждого слоя можно рассчитать по следующей формуле:

Qst = S × (tv – tn) × B × l/k

S – площадь слоя, выраженная в квадратных метрах.

tv – температура, которую владелец дома планирует поддерживать внутри помещения. Единица ее измерения – градусы. Стандартно, берется значение на несколько раз больше желаемого.

tn – средняя температура за 5 дней. В расчет берется самые холодные дни, свойственные для региона. Показатель измеряется в градусах.

к – коэффициент теплопроводности материала.

В – толщина ограждающего слоя. Единица измерения – метры.

l – параметр из таблицы, учитывающей особенности тепловых затрат.

Стены рассматриваемого на примере здания состоят из газобетона, толщиной В = 0,25 м. Его коэффициент (к) составляет 2,87.

Qst = 22,21 × (22 + 38) × 0,25 × 1,1/2,87 = 877 Вт

В случае, когда в стене имеются двери или окна, их площадь отнимается от первичных показателей, а теплопотери рассчитываются отдельно.

Теплопотери через окна и двери

Расчет тепловой потери дверей происходит по формуле:

Qd – теплосопротивление двери.

j – высота здания.

H – коэффициент, который берется из таблицы. Его величина зависит от типа дверей и их месторасположения.

Для расчета теплопотерь окон используется следующая формула:

S – площадь окон в доме.

dT – табличный коэффициент.

R – тепловое сопротивление окна.

При определении теплопотери окон важно учитывать материал ее изготовления.

В нашем здании, установлена одна входная дверь и семь металлопластиковых окна.

Qdv = 2,3 × 2,81 × 1,05 = 6,79 Вт

Qokn = 12 × 0,6/0,44 = 16,36 Вт

Суммарная теплопотеря окон и дверей составит 23 Вт

Расчет теплопотерь потолка и пола

Потери тепла через пол и потолок можно рассчитать, используя следующую формулу:

kpt/p – коэффициент передачи тепла.

Fpt/p – площадь потолка/пола.

Расшифровка остальных показатель приведена выше в других формулах.

Общая площадь пола и потолка составляет 51,52 м. Коэффициент передачи тепла равен 1.

Qpt/p = 1 × 51,52(22+38) = 3151 Вт

Вычисление теплопотерь вентиляции

Вентиляционная система также является источником потери тепла. Через нее холодный воздух попадает в помещение. Общая формула расчета потерь тепла выглядит следующим образом:

Qv = 0.28 × Ln × pv × c × (tv – tn)

Ln – расход воздуха, поступающего из вентиляционной системы (м3/ч).

pv – плотность воздуха (кг/м3).

c – теплоемкость воздуха (кДж/(кг*oC)).

tv – температура в доме (С°).

tn – средняя температура в зимний период времени в регионе (С°).

Показатель Ln берется из технических характеристик вентиляционной системы.

В помещении работает вентиляция с расходом воздуха 3 м3/ч. Показатель Pv равен 1,2. Теплоемкость воздуха составляет 1,005 кДж/(кг*°C)).

Ln = 3 × 51.52 = 154.56

Qv = 0,28 × 154,56 × 1,2 × 1,005 × (22+38) = 3132 Вт

Таким образом, теплопотери через вентиляционную систему составляют 3132 Вт.

Бытовые тепловые поступления

При расчетах бытовых потерь не стоит забывать о том, что от бытовых приборов исходит небольшое тепло. Оно должно учитывать в расчетах.

Опытным путем было доказано, что подобное тепло выделяется не более 10 Вт на 1 м2. Исходя из этого можно составить формулу:

Spol – общая площадь пола.

Для нашего примера бытовые тепловые поступления составят 515 Вт.

Подводя итоги, необходимо рассчитать общие теплопотери дома.

Qorg.k = 877 + 23 + 3151 + 3132 – 515 = 6668 Вт

В качестве рабочего значения можно взять 7000 Вт или 7 кВт. Отметим, что приведенные данные в примере, могут не соответствовать параметрам конкретного дома. Мы приводим их для облегчения самостоятельного расчета.

Основная методика расчета СВО (система воздушного отопления)

Принцип работы СВО заключается в передаче тепла холодному воздуху за счет контактирования с теплоносителем. При этом, основными элементами системы является тепловой генератор и теплопровод.

В помещение воздух подается уже нагретым до определенной температуры (tr) с целью поддержания желаемой температуры (tv). Именно поэтому количество выделяемой энергии должно приравниваться к общим теплопотерям (Q). В данном случае имеет место следующее равенство:

С – теплоемкость воздуха, равная 1,005 Дж/(кг*К)

E – расход теплого воздуха для отопления помещения.

Примеры расчетов для СВО

Если СВО используется в качестве вентиляционной системы. При расчетах следует учитывать количество воздуха для вентиляции и отопления. С этой целю выбирают рециркуляционную (РСВО) систему или с частичной циркуляцией (ЧРСВО).

Определение количества воздуха для РСВО

Количество воздуха для РСВО (Eot) определяется как:

По данной формуле определяется исключительно количество теплого воздуха, подаваемого в рециркуляционных системах.

Eot = 7000/(1,005 × (22+38)) = 116

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для ЧРСВО количество воздуха определяется по формуле:

Erec = Eot × (tr – tn) + Event × pv × (tr – tv)

Eot – количество смешанного воздуха до желаемой температуры

Event – расход воздуха на вентиляцию

Для нашего примера расход воздуха на вентиляцию составит 110 м3/ч

Erec = 116 × (22+38) + 110 × 1.2 × (22+38) = 14880

Определение начальной температуры воздуха

Определение начальной температуры воздуха можно рассчитать по формуле:

Обозначение каждого показателя приведено в вышеуказанных формулах.

tr = 22 + 7/1,005 × 110 = 26

Из вышеизложенного следует, что при движении воздуха теряется порядка 4 градусов тепла.

Пятый этап

5. Делаем аэродинамический расчет системы. Для облегчения расчета специалисты советуют приблизительно определить сечение магистрального воздуховода за суммарным расходом воздуха:

• расход 850 м3/час – размер 200 х 400 мм
• Расход 1 000 м3/час – размер 200 х 450 мм
• Расход 1 100 м3/час – размер 200 х 500 мм
• Расход 1 200 м3/час – размер 250 х 450 мм
• Расход 1 350 м3/час – размер 250 х 500 мм
• Расход 1 500 м3/час – размер 250 х 550 мм
• Расход 1 650 м3/час – размер 300 х 500 мм
• Расход 1 800 м3/час – размер 300 х 550 мм

Как правильно выбрать воздуховоды для воздушного отопления?

Системы с рекуперацией потоков воздуха

Экономным вариантом устройства воздухообмена в помещениях является оборудование приточно-вытяжной вентиляционной системы с рекуперацией воздуха. Несмотря на достаточно высокую стоимость такого технологического решения, сложность расчета и монтажа, затраты энергии на прогрев воздуха снижаются до 80%.

Принцип работы приточной вентиляции.

Расчет тепла, выделяемого теплообменником с рекуперацией, сложнее, а само оборудование и монтаж дороже, чем в обычной прямоточной системе. Приточные и вытяжные воздуховоды должны быть сведены в одном теплообменнике. Поступающий воздух подогревается за счет передачи тепла от вытяжного потока. Система с рекуперацией наиболее эффективна при значительной разнице температур снаружи и внутри помещения. В регионах с длительным холодным сезоном дополнительные затраты на теплообменник окупаются быстро.

В зависимости от типа рекуператора он может монтироваться в чердачном, подсобном помещении или фальш-потолке. Коэффициент полезного действия теплообменника зависит от технологии его внутреннего устройства, разницы внутренней и наружной температур, выбранного места установки.

Чтобы снизить расход тепла, выход вытяжной трубы лучше расположить в месте с меньшим воздействием ветра, а забор воздуха – с подветренной стороны (обычно западной). Установка теплообменника для рекуперации без предварительного профессионального расчета может не принести желаемого результата и не снизить в достаточной степени расход тепла на обогрев воздуха.