Изчисляване на въздушното отопление: основни принципи + пример за изчисление

Монтажът на отоплителната система е невъзможен без извършване на предварителни изчисления. Получените сведения трябва да бъдат максимално точни, затова изчислението на въздушното отопление се извършва от експерти с използване на профилни програми, като се вземат предвид нюансите на конструкцията.

Може самостоятелно да изчислите системата на въздушното отопление (нататък – СВО), като притежавате елементарни познания по математика и физика.

В този материал ще ви разкажем как да изчислите нивото на топлинните загуби на дома и СВО. За да бъде всичко максимално ясно, ще бъдат дадени конкретни примери на изчисления.

Изчисление на топлинните загуби на дома

За избора на СВО е необходимо да се определи количеството въздух за системата, началната температура на въздуха във въздуховода за оптимално отопление на помещението. За да научите тези сведения, трябва да изчислите топлинните загуби на дома, а към основните изчисления да пристъпите по-късно.

Всяка сграда в периода на студовете губи топлинна енергия. Максималното ѝ количество напуска помещението през стени, покрив, прозорци, врати и други ограждащи елементи (нататък – ОК), които излизат с едната си страна навън.

За да се осигури определена температура в дома, трябва да се изчисли топлинната мощност, която е способна да компенсира топлинните разходи и да поддържа в дома желаната температура.

Съществува погрешно мнение, че топлинните загуби са еднакви за всяка къща. Някои източници твърдят, че за отопление на малка къща с всякаква конфигурация са достатъчни 10 kW, други се ограничават с цифрите 7-8 kW на кв. метър.

Съгласно опростената схема на изчисленията на всеки 10 m² експлоатирана площ в северните региони и районите на средната полоса трябва да се осигуряват с доставка на 1 kW топлинна мощност. Тази цифра, индивидуална за всяка сграда, се умножава по коефициент 1,15, като по този начин се създава резерв от топлинна мощност в случай на непредвидени загуби.

Обаче такива оценки са доста груби, освен това в тях не се вземат предвид качествата, особеностите на материалите, използвани при строежа на къщата, климатичните условия и други фактори, влияещи на топлинните разходи.

Количеството на изходящата топлина зависи от площта на ограждащата конструкция, топлопроводността на всеки от нейните слоеве. Най-голямото количество топлинна енергия напуска помещението през стените, пода, покрива, прозорците.

Ако при изграждането на къщата са използвани съвременни строителни материали с ниска топлопроводност, то и топлинните загуби на конструкцията ще бъдат по-малки, а следователно ще се изисква по-малка топлинна мощност.

Ако се вземе топлинно оборудване, генериращо мощност, надвишаваща необходимата, тогава ще се появи излишък на топлина, който обикновено се компенсира с помощта на вентилация. В този случай се появяват допълнителни финансови разходи.

Ако за СВО е подбрано оборудване с малка мощност, то в помещението ще се усеща недостиг на топлина, тъй като устройството няма да може да генерира нужното количество енергия, поради което ще се наложи да се закупят допълнителни топлинни инсталации.

Използването на полиуретанова пяна, стъкловлакно и други съвременни изолационни материали позволява да се постигне максимална топлинна изолация на помещението.

Топлинните загуби на сградата зависят от:

• строежа на ограждащите елементи (стени, тавани и др.), тяхната дебелина;
• площта на отопляемата повърхност;
• ориентацията спрямо посоките на света;
• минималната температура навън в региона, града в продължение на 5 зимни дни;
• продължителността на отоплителния сезон;
• процесите на инфилтрация, вентилация;
• битовите топлинни постъпления;
• разходът на топлина за битови нужди.

Правилно изчисляване на топлинните загуби е невъзможно без отчитане на инфилтрацията и вентилацията, които съществено влияят на количествената съставка. Инфилтрацията – естествен процес на преместване на въздушни маси, който се случва по време на движение на хора в помещението, отваряне на прозорци за проветряване и други битови процеси.

Вентилацията – специално инсталирана система, чрез която се осъществява подаване на въздух, като въздухът може да влиза в помещението с по-ниска температура.

През вентилацията излиза 9 пъти повече топлина, отколкото по време на естествена инфилтрация

Топлината постъпва в помещението не само чрез отоплителната система, но и чрез нагреваемите електроуреди, лампи с нажежаема жичка, хора. Важно е да се вземат предвид и разходите за топлина за отопление на студени предмети, донесени отвън, дрехи.

Преди избора на оборудване за СВО, проектирането на отоплителната система е важно с висока точност да се изчислят топлинните загуби на дома. Това може да се направи с помощта на безплатната програма Валтек. За да не се навлиза в тънкостите на приложението, могат да се използват математически формули, които дават висока точност на изчисленията.

За изчисляване на общите топлинни загуби Q на жилището е необходимо да се изчислят топлинните разходи на ограждащите конструкции Q_org.k, разходите за енергия за вентилация и инфилтрация Q_v, да се вземат предвид битовите разходи Q_t. Загубите се измерват и записват Вт.

За изчисляване на общите топлинни разходи Q се използва формулата:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Ще разгледаме формулите за определяне на топлинните разходи:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

Определяне на топлинните загуби на ограждащите конструкции

През ограждащите елементи на дома (стени, врати, прозорци, таван и под) излиза най-голямото количество топлина. За определяне на Q_org.k е необходимо отделно да се изчислят топлинните загуби, които носи всеки елемент от конструкцията.

Тоест Q_org.k се изчислява по формулата:

Q_org.k = Q_pol + Q_st + Q_okn + Q_pt + Q_dv

За да се определи Q на всеки елемент от дома, е необходимо да се знае неговото устройство и коефициент на топлопроводимост или коефициент на топлинно съпротивление, който се посочва в паспорта на материала.

За изчисляване на топлинните разходи се вземат предвид слоевете, които влияят на топлоизолацията. Например, изолации, зидария, облицовка и др.

Изчисляването на топлинните загуби се извършва за всеки еднороден слой на ограждащия елемент. Например, ако стената се състои от два разнородни слоя (изолация и тухлена зидария), то изчислението се извършва отделно за изолацията и за тухлената зидария.

Изчисляват се топлинните разходи на слоя с отчитане на желаната температура в помещението по израза:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

В израза променливите имат следния смисъл:

• S – площ на слоя, м²;
• t_v – желана температура в дома, °C; за ъгловите стаи температурата се взема с 2 градуса по-висока;
• t_n – средна температура на най-студената 5-дневка в региона, °C;
• k – коефициент на топлопроводимост на материала;
• B – дебелина на всеки слой на ограждащия елемент, м;
• l – табличен параметър, отчита особеностите на топлинните загуби за ОК, разположени в различни посоки на света.

Ако в стената, за която се извършва изчислението, са вградени прозорци или врати, то при изчисляване на Q от общата площ на ОК е необходимо да се извади площта на прозореца или вратата, тъй като разходите за тяхната топлина ще бъдат различни.

В техническия паспорт на прозорците или вратите понякога се посочва коефициент на топлопреминаване D, благодарение на който могат да се опростят изчисленията.

Коефициентът на топлинно съпротивление се изчислява по формулата:

D = B/k

Формулата за топлинните загуби за отделно взет слой може да се представи във вида:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

На практика за изчисляване на Q на пода, стените или таваните отделно се изчисляват коефициентите D на всеки слой на ОК, сумират се и се заместват в общата формула, което опростява процеса на изчисления.

Отчитане на разходите за инфилтрация и вентилация

В помещението от вентилационната система може да постъпва въздух с ниска температура, който съществено влияе на топлинните загуби. Общата формула за този процес изглежда така:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v – t_n)

В израза буквените символи имат значение:

• L_n – разход на постъпващия въздух, м³/ч;
• p_v – плътност на въздуха в помещението при зададена температура, кг/м³;
• t_v – температура в дома, °C;
• t_n – средна температура на най-студената 5-дневка в региона, °C;
• c – топлинен капацитет на въздуха, кДж/(кг*°C).

Параметърът L_n се взема от техническите характеристики на вентилационната система. В повечето случаи приточният въздухообмен има специфичен разход 3 м³/ч, въз основа на което L_n се изчислява по формулата:

L_n = 3 × S_pol

Във формулата S_pol – площ на пода, м².

Плътността на въздуха в помещението p_v се определя от израза:

p_v = 353/273+t_v

Тук t_v – зададена температура в дома, измерва се в °C.

Топлинният капацитет c е постоянна физична величина и е равен на 1.005 кДж/(кг× °C).

При естествена вентилация студеният въздух постъпва през прозорците, вратите, изтласквайки топлината през комина

Неорганизирана вентилация, или инфилтрация, се определя по формулата:

Q_i = 0.28 × ∑G_h × c × (t_v – t_n) × k_t

В уравнението:

• G_h – разход на въздух през всяко ограждение, е таблична стойност, кг/ч;
• k_t – коефициент на влияние на топлинния въздушен поток, взима се от таблицата;
• t_v , t_n – зададените температури вътре в помещението и навън, °С.

При отваряне на вратите настъпват най-значителните топлинни загуби на въздух, затова, ако входът е оборудван с въздушно-топлинни завеси, те също трябва да се вземат предвид.

Топлинната завеса представлява удължен топлинен вентилатор, който формира мощен поток в рамките на прозоречния или вратния отвор. Тя минимизира или практически изключва загубите на топлина и проникването на въздух отвън дори при отворена врата или прозорец.

За изчисляване на топлинните загуби на вратите се използва формула:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

В израза:

• Q_dv – изчислените топлинни загуби на външните врати;
• H – височината на сградата, м;
• j – табличен коефициент, зависещ от типа на вратите и тяхното местоположение.

Ако в къщата има организирана вентилация или инфилтрация, то изчисленията се извършват по първата формула.

Повърхността на ограждащите елементи на конструкцията може да бъде нееднородна – на нея могат да се срещнат цепнатини, неплътности, през които преминава въздух. Тези топлинни загуби се считат за незначителни, но също могат да бъдат определени. Това може да се направи единствено чрез програмни методи, тъй като изчисляването на някои функции без използване на приложения е невъзможно.

Максимално точна картина за реалните топлинни загуби дава термовизионното обследване на къщата. Този диагностичен метод позволява да се открият скрити грешки в строителството, пролуки в топлоизолацията, течове във водопроводната система, които намаляват топлотехническите качества на сградата и други дефекти.

Битови топлинни постъпления

Чрез електрическите уреди, човешкото тяло, лампите в помещението постъпва допълнителна топлина, която също се отчита при изчисленията на топлинните загуби.

По опитен път е установено, че такива постъпления не могат да надвишават стойността от 10 W на 1 m². Затова формулата за изчисление може да има вида:

Q_t = 10 × S_pol

В израза S_pol – площта на пода, m².

Основна методика за изчисление на СВО

Основният принцип на работа на всяка СВО се състои в преноса на топлинна енергия чрез въздух посредством охлаждане на топлоносителя. Основните й елементи – топлогенератор и топлопровод.

Въздухът в помещението се подава вече загрят до температура t_r, за да се поддържа желаната температура t_v. Затова количеството акумулирана енергия трябва да бъде равно на общите топлинни загуби на сградата, т.е. Q. Налице е равенство:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

В формулата E – разход на нагрят въздух kg/s за отопление на помещението. От равенството можем да изразим E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Напомняме, че топлоемкостта на въздуха c=1005 J/(kg×K).

По формулата се определя изключително количеството подаван въздух, използвано само за отопление само в рециркулационни системи (наричани по-нататък – РСВО).

В приточно-рециркулационните системи част от въздуха се взема от улицата, а другата част – от помещението. Двете части се смесват и след загряване до необходимата температура се подават в помещението.

Ако СВО се използва като вентилация, то количеството подаван въздух се изчислява по следния начин:

• Ако количеството въздух за отопление превишава количеството въздух за вентилация или е равно на него, то се взема предвид количеството въздух за отопление, а системата се избира директноточна (наричана по-нататък – ПСВО) или с частична рециркулация (наричана по-нататък – ЧРСВО).
• Ако количеството въздух за отопление е по-малко от количеството въздух, необходимо за вентилация, то се взема предвид само количеството въздух, необходимо за вентилация, внедрява се ПСВО (понякога – ЧРСВО), а температурата на подавания въздух се изчислява по формулата: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

В случай на превишаване от показателя t_r на допустимите параметри, трябва да се увеличи количеството въздух, въвеждан чрез вентилацията.

Ако в помещението има източници на постоянно топлоотделяне, то температурата на подавания въздух се намалява.

Включените електрически уреди генерират около 1% топлина в помещението. Ако едно или повече устройства ще работят постоянно, тяхната топлинна мощност трябва да се вземе предвид в изчисленията.

За отделно взето помещение показателят t_r може да се окаже различен. Технически да се реализира идеята за подаване на различна температура в отделно взети помещения е възможно, но много по-лесно е да се подава във всички стаи въздух с еднаква температура.

В този случай общата температура t_r се взема тази, която се е оказала най-малка. Тогава количеството подаван въздух се изчислява по формулата, определяща E_ot.

По-нататък ще определим формулата за изчисляване на обема на постъпващия въздух V_ot при температурата на неговото нагряване t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Отговорът се записва в m³/h.

Обаче въздухообменът в помещението V_p ще се различава от стойността V_ot, тъй като трябва да се определя въз основа на вътрешната температура t_v:

V_ot = E_ot/p_v

В формулата за определяне на V_p и V_ot показателите за плътност на въздуха p_r и p_v (кг/м³) се изчисляват, като се вземат предвид температурата на нагрятия въздух t_r и температурата в помещението t_v.

Подаваната температура в помещението t_r трябва да бъде по-висока от t_v. Това ще намали количеството на подавания въздух и ще позволи да се съкратят габаритите на каналите на системите с естествено движение на въздуха или да се намалят разходите за електричество в случай, че се използва механично подбуждане за циркулация на нагрятата въздушна маса.

Традиционно пределната температура на входящия в помещението въздух при неговото подаване на височина, надвишаваща 3.5 м, трябва да бъде 70 °С. Ако въздухът се подава на височина под 3.5 м, тогава неговата температура обикновено се приравнява на 45 °С.

За жилищни помещения с височина 2.5 м допустимият температурен предел е 60 °С. При задаване на температура по-висока, атмосферата губи своите свойства и е негодна за вдишване.

Ако въздушно-топлинните завеси се разполагат при външни врати и отвори, излизащи навън, то се допуска температура на входящия въздух 70 °С, за завесите, намиращи се във външни врати, до 50 °С.

На подаваната температура влияят начините на подаване на въздуха, направлението на струята (вертикално, по наклон, хоризонтално и др.). Ако в помещението постоянно се намират хора, то температурата на подавания въздух трябва да се намали до 25 °С.

След извършване на предварителните изчисления, може да се определят необходимите топлинни разходи за нагряване на въздуха.

За РСВО топлинните разходи Q₁ се изчисляват по израза:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

За ПСВО изчислението на Q₂ се извършва по формулата:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Разходът на топлина Q₃ за ЧРСВО се намира по уравнението:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × (t_r – t_v)]× c

Във всичките три израза:

• E_ot и E_vent – разход на въздух в кг/с за отопление (E_ot) и вентилация (E_vent);
• t_n – температура на външния въздух в °С.

Останалите характеристики на променливите са същите.

В ЧРСВО количеството на рециркулационния въздух се определя по формулата:

E_rec = E_ot – E_vent

Променливата E_ot изразява количеството на смесения въздух, нагрят до температура t_r.

В ПСВО с естествено подбуждане има особеност – количеството на движещия се въздух се променя в зависимост от температурата навън. Ако външната температура пада, то налягането на системата нараства. Това води до увеличаване на постъпващия въздух в дома. Ако пък температурата се повишава, то се случва обратният процес.

Също така в СВО, за разлика от системите за вентилация, въздухът се движи с по-малка и променяща се плътност в сравнение с плътността на въздуха, който обгражда въздуховодите.

Поради това явление се случват следните процеси:

1. Постъпвайки от генератора, въздухът, преминавайки през въздуховодите, се охлажда значително по време на движение
2. При естествено движение количеството на постъпващия в помещението въздух с течение на отоплителния сезон се променя.

Горните процеси не се отчитат, ако в СВО за циркулация на въздуха се използват вентилатори, също така тя има ограничена дължина и височина.

Ако пък системата има множество разклонения, достатъчно дълга е, а сградата е голяма и висока, тогава е необходимо да се намали процесът на охлаждане на въздуха във въздуховодите, да се намали преразпределението на въздуха, постъпващ под влияние на естественото циркулационно налягане.

При изчисляване на необходимата мощност на дълги и разклонени системи за въздушно отопление е необходимо да се вземе предвид не само естественият процес на охлаждане на въздушната маса по време на движение по въздуховода, но и въздействието на естественото налягане на въздушната маса при преминаване през канала.

За да се контролира процесът на охлаждане на въздуха, се извършва топлинен разчет на въздуховодите. За това е необходимо да се установи началната температура на въздуха и да се уточни неговият дебит с помощта на формули.

За изчисляване на топлинния поток Q_ohl през стените на въздуховода, чиято дължина е равна на l, се използва формулата:

Q_ohl = q₁ × l

В израза величината q₁ обозначава топлинния поток, преминаващ през стените на въздуховод с дължина 1 м. Параметърът се изчислява по израза:

q₁ = k × S₁ × (t_sr – t_v) = (t_sr – t_v)/D₁

В уравнението D₁ – съпротивлението на топлопреминаване от нагрятия въздух със средна температура t_sr през площта S₁ на стените на въздуховода с дължина 1 м в помещението при температура t_v.

Уравнението за топлинен баланс изглежда така:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

Във формулата:

• E_ot – количеството въздух, необходимо за отопление на помещението, кг/ч;
• c – специфичният топлинен капацитет на въздуха, кДж/(кг °С);
• t_nac – температурата на въздуха в началото на въздуховода, °С;
• t_r – температурата на въздуха, изпускан в помещението, °С.

Уравнението за топлинен баланс позволява да се установи началната температура на въздуха във въздуховода според зададената крайна температура и, обратно, да се научи крайната температура при зададена начална, както и да се определи дебитът на въздуха.

Температурата t_nach също може да се намери по формулата:

t_nach = t_v + ((Q + (1 – η) × Q_ohl)) × (t_r – t_v)

Тук η – частта от Q_ohl, която постъпва в помещението, в изчисленията се приема равна на нула. Характеристиките на останалите променливи бяха посочени по-горе.

Уточнената формула за дебит на горещия въздух ще изглежда така:

Eot = (Q + (1 – η) × Q_ohl)/(c × (t_sr – t_v))

Всички буквени стойности в израза бяха определени по-горе. Нека преминем към разглеждане на пример за изчисление на въздушно отопление за конкретна къща.

Пример за изчисление на топлинните загуби на дома

Разглежданата къща се намира в град Кострома, където температурата навън в най-студената петдневка достига -31 градуса, температурата на почвата – +5 °С. Желаната температура в помещението – +22 °С.

Ще разгледаме къща със следните размери:

• ширина – 6.78 м;
• дължина – 8.04 м;
• височина – 2.8 м.

Стойностите ще бъдат използвани за изчисляване на площта на ограждащите елементи.

За изчисленията е най-удобно да се нарисува план на къщата на хартия, като се отбележат ширината, дължината, височината на сградата, разположението на прозорците и вратите, техните размери

Стените на сградата се състоят от:

• газобетон с дебелина В=0.21 м, коефициент на топлопроводност k=2.87;
• пенопласт В=0.05 м, k=1.678;
• облицовъчна тухла В=0.09 м, k=2.26.

При определяне на k трябва да се използват данните от таблиците, а още по-добре – информацията от техническия паспорт, тъй като съставът на материалите от различни производители може да се различава, следователно да има различни характеристики.

Стоманобетонът има най-висока топлопроводност, минералноватните плочи – най-ниска, затова е най-ефективно да се използват в строителството на топли къщи

Подът на къщата се състои от следните слоеве:

• пясък, В=0.10 м, k=0.58;
• чакъл, В=0.10 м, k=0.13;
• бетон, В=0.20 м, k=1.1;
• изолация от ековата, B=0.20 м, k=0.043;
• армирана замазка, В=0.30 м k=0.93.

В представения план на къщата подът има еднаква конструкция по цялата площ, сутерен няма.

Таванът се състои от:

• минерална вата, В=0.10 м, k=0.05;
• гипсокартон, B=0.025 м, k= 0.21;
• борови плоскости, В=0.05 м, k=0.35.

При таванното покритие няма изходи към тавана.

В къщата има общо 8 прозореца, всички те са двукамерни с K-стъкло, аргон, показател D=0.6. Шест прозореца са с размери 1.2×1.5 м, един – 1.2×2 м, един – 0.3×0.5 м. Вратите са с размери 1×2.2 м, показателят D по паспорт е 0.36.

Изчисляване на топлинните загуби на стените

Изчислението на топлинните загуби ще бъде извършено за всяка стена поотделно.

За начало нека намерим площта на северната стена:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

На стената няма врати и прозоречни отвори, затова в изчисленията ще използваме тази стойност S.

За изчисляване на топлинните загуби на ОК, ориентирани към една от посоките на света, е необходимо да се вземат предвид уточняващите коефициенти

Изхождайки от състава на стената, намираме нейното общо термично съпротивление, равно на:

D_s.sten = D_gb + D_pn + D_kr

За намиране на D ще използваме формулата:

D = B/k

Тогава, като заместим първоначалните стойности, получаваме:

D_s.sten = 0.21/2.87 + 0.05/1.678 + 0.09/2.26 = 0.14

За изчисленията използваме формулата:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Като вземем предвид, че коефициентът l за северната стена е равен на 1.1, получаваме:

Q_sev.st = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184

В южната стена се намира един прозорец с площ:

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Затова в изчисленията от S на южната стена трябва да се извади S на прозореца, за да се получат максимално точни резултати.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Параметърът l за южното направление е равен на 1. Тогава:

Q_sev.st = 22.36 × (22 + 31) × 0.14 × 1 = 166

За източната и западната стена уточняващият коефициент l=1.05, затова е достатъчно да се изчисли площта на повърхността на ОК без да се вземат предвид S на прозорците и вратата.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_ok2 = 1.2 × 2 = 2.4

S_d = 1 × 2.2 = 2.2

S_zap+vost = 2 × 6.78 × 2.8 – 2.2 – 2.4 – 10.8 = 22.56

Тогава:

Q_zap+vost = 22.56 × (22 + 31) × 0.14 × 1.05 = 176

В крайна сметка, общата Q на стените е равна на сумата от Q на всички стени, тоест:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Общо, топлината се губи през стените в количество 526 W.

Топлинни загуби през прозорци и врати

В плана на къщата се вижда, че вратите и 7 прозореца излизат на изток и запад, следователно параметърът l=1.05. Общата площ на 7-те прозореца, като се вземат предвид горепосочените изчисления, е равна на:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

За тях Q, като се вземе предвид, че D=0.6, ще се изчислява така:

Q_ok4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

Нека изчислим Q на южния прозорец (l=1).

Q_ok5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

За вратите D=0.36, а S=2.2, l=1.05, тогава:

Q_dv = 2.2 × (22 + 31) × 0.36 × 1.05 = 43

Сумираме получените топлинни загуби и получаваме:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

След това нека определим Q за тавана и пода.

Изчисление на топлинните загуби на тавана и пода

За тавана и пода l=1. Нека изчислим тяхната площ.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Като се вземе предвид състава на пода, нека определим общото D.

D_pol = 0.10/0.58 + 0.10/0.13 + 0.2/1.1 + 0.2/0.043 + 0.3/0.93 =61

Тогава топлинните загуби на пода, като се вземе предвид, че температурата на земята е равна на +5, са равни на:

Q_pol = 54.51 × (21 – 5) × 6.1 × 1 = 5320

Нека изчислим общото D на тавана:

D_pot = 0.10/0.05 + 0.025/0.21 + 0.05/0.35 = 2.26

Тогава Q на тавана ще бъде равно на:

Q_pot = 54.51 × (22 + 31) × 2.26 = 6530

Общите топлинни загуби през ОК ще бъдат равни на:

Q_ogr.k = 526 + 678 +6530 + 5320 = 13054

Общо, топлинните загуби на къщата ще бъдат равни на 13054 W или почти 13 kW.

Изчисление на топлинните загуби на вентилацията

В помещението работи вентилация с уделен въздухообмен 3 m³/h, входът е оборудван с въздушно-топлинен навес, затова за изчисленията е достатъчно да се използва формулата:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v – t_n)

Нека изчислим плътността на въздуха в помещението при зададената температура +22 градуса:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Параметърът L_n е равен на произведението на уделния разход по площта на пода, тоест:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Топлоемкостта на въздуха c е равна на 1.005 kJ/(kg× °C).

Като се вземат предвид всички сведения, нека намерим Q на вентилацията:

Q_v = 0.28 × 163.53 × 1.2 × 1.005 × (22 + 31) = 3000

Общо топлинните разходи за вентилация ще възлизат на 3000 W или 3 kW.

Битови топлинни постъпления

Постъпленията от битов характер се изчисляват по формулата.

Q_t = 10 × S_pol

Тоест, като заместим известните стойности, получаваме:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Обобщавайки, може да се види, че общите топлинни загуби Q на къщата ще бъдат равни на:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Да вземем като работна стойност Q=16000 W или 16 kW.

Примери за изчисления за СВО

Нека температурата на подавания въздух (t_r) е 55 °C, желаната температура в помещението (t_v) е 22 °C, топлинните загуби на къщата (Q) са 16000 W.

Определяне на количеството въздух за РСВО

За определяне на масата на подавания въздух при температура t_r се използва формулата:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Като заместим стойностите на параметрите във формулата, получаваме:

E_ot = 16000/(1.005 × (55 – 22)) = 483

Обемното количество на подавания въздух се изчислява по формулата:

V_ot = E_ot /p_r,

където:

p_r = 353/(273 + t_r)

За начало да изчислим плътността p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Тогава:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Въздухообменът в помещението се определя по формулата:

Vp = E_ot /p_v

Да определим плътността на въздуха в помещението:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Като заместим стойностите във формулата, получаваме:

V_p = 483/1.19 = 405

По този начин въздухообменът в помещението е равен на 405 m³ на час, а обемът на подавания въздух трябва да бъде равен на 451 m³ на час.

Изчисление на количеството въздух за ЧРСВО

За изчисляване на количеството въздух за ЧРСВО да вземем получените сведения от предишния пример, както и t_r = 55 °C, t_v = 22 °C; Q=16000 W. Количеството въздух, необходимо за вентилация, E_vent=110 m³/h. Изчислителната външна температура t_n=-31 °C.

За изчислението на ЧРСВО използваме формулата:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × p_v × (t_r – t_v)] × c

Като заместим стойностите, получаваме:

Q₃ = [483 × (55 – 22) + 110 × 1.19 × (55 – 31)] × 1.005 = 27000

Обемът на рециркулационния въздух ще бъде 405-110=296 m³ на час. Допълнителният разход на топлина е равен на 27000-16000=11000 W.

Определяне на началната температура на въздуха

Съпротивлението на механичния въздуховод D=0.27 и се взема от неговите технически характеристики. Дължината на въздуховода извън отопляемото помещение l=15 m. Определено е, че Q=16 kW, температурата на вътрешния въздух е 22 градуса, а необходимата температура за отопление на помещението е 55 градуса.

Нека определим E_ot по гореизложените формули. Получаваме:

E_ot = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 – 22)) = 1085

Големината на топлинния поток q₁ ще бъде:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Началната температура при отклонение η = 0 ще бъде:

t_nach = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 – 22)/ 1000 × 16 = 60

Да уточним средната температура:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Тогава:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Като вземем предвид получените сведения, намираме:

t_nach = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 – 22)/(1000 × 16) = 59

От това следва изводът, че при движението на въздуха се губят 4 градуса топлина. За да се намалят загубите на топлина, е необходимо да се топлоизолират тръбите. Също така Ви препоръчваме да се запознаете с друга наша статия, в която подробно се описва процесът на обустройване на система за въздушно отопление.

Изводи и полезно видео по темата

Информативно видео за изчисленията на СВ с помощта на програмата Excel:

Необходимо е изчисленията на СВО да се поверят на професионалисти, тъй като само специалистите разполагат с опит, подходящи знания и ще вземат предвид всички нюанси при изчисленията.

Имате въпроси, открили сте неточности в приведените изчисления или искате да допълните материала с ценни сведения? Оставете, моля, вашите коментари в разположения по-долу блока.