Проектирование воздушного отопления: основные принципы и пример расчета

Монтаж системы воздушного отопления невозможен без предварительной подготовки проекта. Разработанный план должен быть достоверным и содержать максимально правдивые сведения. Получить их самостоятельно практически невозможно, без специализированного инженерного образования. Поэтому, наша компания предлагает воспользоваться своими услугами по проектированию систем воздушных отоплений. Мы поможем создать схему размещения оборудования воздушного отопления в комплексе с услугами по его монтажу и запуску в эксплуатацию, либо отдельно от них.

Расчет теплопотерь дома

Процесс проектирования воздушного отопления предусматривает учет выбранного типа оборудования. Определиться с его разновидностью можно узнав количество воздуха, необходимое для работы системы, а также начальную температуру воздуха для обогрева помещения. Определиться с перечисленными показателями поможет расчет теплопотерь.

В холодное время года, теплый воздух покидает помещение через окна, двери, крышу и стены. Чтобы обеспечить комфортную температуру внутри дома, необходимо вычислить тепловую мощность, позволяющую компенсировать потери тепла и поддержать оптимальную температуру в помещении.

Потери тепла рассчитываются индивидуально для каждого частного дома. Расчеты можно провести вручную или прибегнув к помощи специальной программы.

Для расчета потерь тепла дома (Q), необходимо тепловые затраты ограждающих конструкций (Qogr.k), расходы на вентиляцию и инфильтрацию (Qv) с учетом бытовых расходов (Qt). Вычисленные потери измеряются в Вт.

С целью вычисления затрат используем следующую формулу:

Определение размера теплопотерь отдельных источников рассмотрим чуть ниже.

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.

Преимущества заказа проектирования системы воздушного отопления в компании

Проектирование воздушного отопления – сложная задача для неопытного пользователя. Она требует выяснения ряда факторов, самостоятельное определение которых затруднено.

Проектирование воздушных отоплений стоит доверить квалифицированной компании по следующим причинам:

• достоверность каждого показателя;
• выполнение правильных расчетов;
• составление оптимальной схемы расположения системы;
• учет конфигурации и особенностей помещений.

Узнать стоимость проектирования системы воздушного отопления можно позвонив в офис нашей компании по номеру +7 (495) 255-53-39. Для удобства наших клиентов, мы работаем круглосуточно.

Расчет систем воздушного отопления

Как и для расчета любой другой системы отопления, для расчета воздушного отопления необходимо ориентироваться и быть знакомым с ГОСТами и СНИПами. Но если же вы решили сэкономить и рассчитать систему сами, тогда вам поможет наша статья.

И так, приступаем к самому расчету:

Первый этап

1.Первым делом нужно рассчитать общие теплопотери помещений. Для этого лучше всего использовать программное обеспечение или же использовать Excel.

Второй этап

2.Зная теплопотери, рассчитаем расход воздуха в системе используя формулу

G- массовый расход воздуха, кг/с

Qп- теплопотери помещения, Дж/с

C- теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кгК

tг- температура нагретого воздуха (приток), К

tв – температура воздуха в помещении, К

Напоминаем что К= 273+°С, то есть чтоб перевести ваши градусы Цельсия в градусы Кельвина нужно к ним добавить 273. А чтоб перевести кг/с в кг/ч нужно кг/с умножить на 3600.

Перед расчетом расхода воздуха необходимо узнать нормы воздухообмена для для данного типа здания. Максимальная температура приточного воздуха 60°С, но если воздух подается на высоте меньше 3 м от пола эта температура снижается до 45°С.

Еще одно, при проектировании системы воздушного отопления возможно использование некоторых средств энергосбережения, таких как рекуперация или рециркуляция. При расчете количества воздуха системы с такими условиями нужно уметь пользоваться id диаграммой влажного воздуха.

Третий этап

3. Подбираем воздухонагреватель, по мощности, необходимой для обеспечения нагрева воздуха до необходимой температуры. Не забываем, что если система воздушного отопления связана с вентиляцией то Qот ≥ Qвент+Qп.

Четвертый этап

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.

Пятый этап

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

• расход 850 м 3 /час – размер 200 х 400 мм
• Расход 1 000 м 3 /час – размер 200 х 450 мм
• Расход 1 100 м 3 /час – размер 200 х 500 мм
• Расход 1 200 м 3 /час – размер 250 х 450 мм
• Расход 1 350 м 3 /час – размер 250 х 500 мм
• Расход 1 500 м 3 /час – размер 250 х 550 мм
• Расход 1 650 м 3 /час – размер 300 х 500 мм
• Расход 1 800 м 3 /час – размер 300 х 550 мм

Как правильно выбрать воздуховоды для воздушного отопления?

Заключение

После проведения всех расчетов можно приступать к покупке и монтированию системы. И не забывайте, если вы не хотите переплачивать за эксплуатацию и ремонт систем отопления, обязательно нужно ознакомится с нормами и правильно рассчитать систему. Желаем удачи!

Расчет эффективности воздушного отопления

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.

Несложный расчет воздушной отопительной системы, совмещенной с приточной вентиляцией

Тут, само собой разумеется, очень многое зависит от метода организации циркуляции воздуха. В случае если, к примеру, употребляется лишь частичная рециркуляция, то это разрешит мало сэкономить на электричестве, поскольку нагревательному прибору не нужно будет тратить энергию на подогрев воздуха с температурой, равной уличной.

Иначе, вариант с частичной рециркуляцией не всегда приемлем чисто с гигиенической точки зрения, поскольку часть загрязненного воздуха все равно останется в помещении. Но нулевая рециркуляция, особенно зимой, обойдется обладателям недешево, но воздушное пространство будет гарантированно будет чистым.

Расчет воздушного отопления совмещенного с вентиляцией выполняется исходя из того, что в помещении обязана поддерживаться заданная температура окружающей среды. От этого не должен мучиться приток, другими словами кратность замены воздуха в комнате должна быть кроме этого величиной постоянной.

В качестве примера приведен очень упрощенный вариант расчета, но он подойдет, к примеру, для частного строительства.

Целый расчет возможно поделить на 3 несложных этапа:

1. Необходимо выяснить теплопотери в помещении. Для упрощения расчета нужно воспользоваться онлайн-калькулятором, это разрешит учесть тонкости наподобие типа стеклопакета, установленного в квартире, климатической территории и т. д. При ручном расчете многие новички испытывают проблемы с этим,

Обратите внимание! От правильности исполнения этого пункта будет зависеть свойство отопительного прибора поддерживать нужную температуру в квартире. В случае если, к примеру, итог окажется заниженным, то нагреватель просто не справится и о комфорте возможно будет забыть.

1. После этого необходимо задаться температурой, которая обязана поддерживаться в помещении и температурой выхода (на выходе из отопительного прибора) и выяснить расход воздуха при заданных условиях. Расчет ведется по формуле

в данной формуле приняты такие обозначения:

• Qп – потери тепла, подсчитаны на прошлом этапе, Вт,
• с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг•К), справочная величина, принимается равной 1005,
• tг и tв – температура из отопительного прибора и температура в комнате, ?С.

1. Определяется расход тепла, которое нужно будет затратить на подогрев этого воздуха, употребляется формула

где tн – наружная температура окружающей среды, ?С.

Пример расчета

Как пример выполним несложный расчет в котором стоит задача выполнить расчет отопления и вентиляции, при условии их совместной работы.

Приняты такие данные:

• в комнате установлены двойные стеклопакеты, а площадь остекления в процентном соотношении образовывает 20% от площади стенки,
• принята наружная температура -30?С,
• в комнате лишь одна стенки выходит наружу,
• площадь помещения – 20 м2,
• в доме обязана неизменно поддерживать температура на уровне +20 ?С, температура подачи +50 ?С,

Расчет делаем по рекомендованной методике:

• потери тепла для для того чтобы случая составят 2,26 кВт,
• расход воздуха для для того чтобы случая должен составлять G = 2260/(1005(50-20)) = 0,075 кг/с,
• тепла на подогрев пригодится Qн = 0,075•1005•(20-(-30)) = 3769 Вт = 3,77 кВт. Уже опираясь на эти сведенья возможно подбирать отопительный прибор по паспортным чертям.

Второй этап

2.Зная теплопотери, рассчитаем расход воздуха в системе используя формулу

G- массовый расход воздуха, кг/с

Qп- теплопотери помещения, Дж/с

C- теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кгК

tг- температура нагретого воздуха (приток), К

tв – температура воздуха в помещении, К

Напоминаем что К= 273+°С, то есть чтоб перевести ваши градусы Цельсия в градусы Кельвина нужно к ним добавить 273. А чтоб перевести кг/с в кг/ч нужно кг/с умножить на 3600.

Перед расчетом расхода воздуха необходимо узнать нормы воздухообмена для для данного типа здания. Максимальная температура приточного воздуха 60°С, но если воздух подается на высоте меньше 3 м от пола эта температура снижается до 45°С.

Еще одно, при проектировании системы воздушного отопления возможно использование некоторых средств энергосбережения, таких как рекуперация или рециркуляция. При расчете количества воздуха системы с такими условиями нужно уметь пользоваться id диаграммой влажного воздуха.

Имеет ли суть совмещать отопительную и вентиляционную системы?

Большая часть людей у нас привыкли к классическому водяному отоплению, а вопрос совмещения вентиляции и отопления кроме того не рассматривают действительно, а напрасно. Так как проектирование системы вентиляции и отопления как единого целого разрешит максимально использовать возможности воздуховодов, они не будут простаивать в холодной время года.

К тому же, воздушная система отопления имеет ряд преимуществ перед классической, где в качестве теплоносителя употребляется вода.

Применение воздуха в качестве теплоносителя разрешает:

• продолжить срок работы системы (долговечность воздушной отопительной системы достигает до 40 лет),
• сократить время прогрева помещения,

Обратите внимание! В случае с водяной системой необходимо дождаться пока радиатор даст достаточное количество тепла, это занимает часы. Воздушная система поставляет в комнату уже подогретый воздушное пространство, необходимо лишь подождать пока он смешается с холодным воздухом. На это уйдет всего лишь 20 – 30 мин..

Второй этап

2.Зная теплопотери, рассчитаем расход воздуха в системе используя формулу

G- массовый расход воздуха, кг/с

Qп- теплопотери помещения, Дж/с

C- теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кгК

tг- температура нагретого воздуха (приток), К

tв – температура воздуха в помещении, К

Напоминаем что К= 273+°С, то есть чтоб перевести ваши градусы Цельсия в градусы Кельвина нужно к ним добавить 273. А чтоб перевести кг/с в кг/ч нужно кг/с умножить на 3600.

Перед расчетом расхода воздуха необходимо узнать нормы воздухообмена для для данного типа здания. Максимальная температура приточного воздуха 60°С, но если воздух подается на высоте меньше 3 м от пола эта температура снижается до 45°С.

Еще одно, при проектировании системы воздушного отопления возможно использование некоторых средств энергосбережения, таких как рекуперация или рециркуляция. При расчете количества воздуха системы с такими условиями нужно уметь пользоваться id диаграммой влажного воздуха.

Приточная вентиляция совмещенная с воздушным отоплением

Принцип воздушного отопления на основе приточной установки основана на рециркуляции воздуха, установка забирает воздух из помещения, добавляет необходимое количество свежего воздуха, очищает, нагревает и вновь подает в помещение. Для распределения воздуха по помещениям прокладывается сеть воздуховодов, заканчивающихся воздухораспределительными решетками, диффузорами или анемостатами. Основной сложностью таких систем, по мнению специалистов нашего проектного института по отоплению в Украине является балансировка таких систем, чем больше помещений, тем тяжелее увязать их между собой. Для этого необходима дорогостоящая автоматика, поэтому такие системы более эффективны именно в промышленном и производственном секторах, в больших магазинах и других помещениях с большим объемом.

Проектирование систем воздушного отопления на основе приточных установок

Проектирование систем отопления, в том числе и воздушных, начинается теплотехнического расчета, которым определяется требуемое количество тепла для каждого производственного или бытового помещения. После расчетов требуемого тепла, задаемся температурой подачи, зависящей от:

• Высоты помещения – чем больше высота помещения, тем ниже температура подачи, чтоб струя воздуха достигала пола.
• Материалов воздуховодов и распределительных решеток – пластиковые решетки имеют свойство деформироваться в даже от не сильно большой температуры, которая действует продолжительное время.
• Назначения помещения – в помещениях с постоянным нахождением людей вблизи воздухораспределителей необходимо снижать температуру подачи иначе будет возникать дискомфорт.

Схемы воздушных отопительных систем

В зависимости от того, где расположен источник тепла, возможные схемы воздушных отопительных систем делятся на два типа:

• Центральная система
• Местная система.

Местная схема отопления

Когда площадь действия системы отопления распространяется всего на одно помещение, в котором находится сам тепловой центр, схема называется местной схемой воздушного отопления производственных помещений. Расчет и выбор схемы производятся в зависимости от специфики производственного объекта, учета ряда эксплуатационных требований.

Центральная схема отопления

Другое название этой схемы — канальная. Смысл ее заключается в том, что воздух нагревается до нужной температуры в тепловом центре, а затем подается в помещения через воздуховоды. Тепловую установку можно разместить как внутри здания, так и снаружи.

Системы отопления, построенные по центральному типу, в свою очередь бывают рециркуляционными, прямоточными, частично-рециркуляционными.

Рециркуляционная система. Требует сравнительно небольших начальных расходов, эксплуатационные расходы тоже невелики.

Применяется в помещениях, где разрешается циркуляция воздуха.

Система с частичной рециркуляцией. Является более гибкой системой, реализуется за счет механических побуждений движения воздуха. Она способна работать в разных режимах: с частичной заменой воздуха или полной. Может работать в сочетании с вентиляционными установками.

Прямоточная система. Применение такой системы актуально для помещений, в которых выделяются взрывоопасные вещества, токсичные или пожароопасные — в тех случаях, когда попадание этих веществ в другие помещения недопустимо.