Obliczanie ogrzewania powietrznego: podstawowe zasady + przykład obliczeń

Instalacja systemu grzewczego nie jest możliwa bez wstępnych obliczeń.Uzyskane informacje muszą być jak najbardziej dokładne, dlatego obliczenia ogrzewania powietrza są przeprowadzane przez ekspertów przy użyciu specjalistycznych programów, biorąc pod uwagę niuanse projektu.

System ogrzewania powietrznego (zwany dalej systemem ogrzewania powietrznego) możesz samodzielnie obliczyć, mając podstawową wiedzę z matematyki i fizyki.

W tym materiale dowiesz się, jak obliczyć poziom strat ciepła w domu i systemie utraty ciepła. Aby wszystko było jak najbardziej jasne, zostaną podane konkretne przykłady obliczeń.

Obliczanie strat ciepła w domu

Aby wybrać system grzewczy, należy określić ilość powietrza do systemu, początkową temperaturę powietrza w kanale wentylacyjnym, aby zapewnić optymalne ogrzanie pomieszczenia. Aby znaleźć te informacje, musisz obliczyć straty ciepła w domu, a podstawowe obliczenia rozpocząć później.

Każdy budynek traci energię cieplną podczas zimnej pogody. Maksymalna jego ilość opuszcza pomieszczenie przez ściany, dach, okna, drzwi i inne elementy obudowy (zwane dalej OK), zwrócone jedną stroną na ulicę.

Aby zapewnić określoną temperaturę w domu, należy obliczyć moc cieplną, która może zrekompensować koszty ogrzewania i utrzymać żądaną temperaturę.

Panuje błędne przekonanie, że straty ciepła są takie same w każdym domu.Niektóre źródła podają, że do ogrzania małego domu o dowolnej konfiguracji wystarczy 10 kW, inne ograniczają się do 7-8 kW na metr kwadratowy. metr.

Według uproszczonego schematu obliczeń co 10 m² obszar eksploatowany w rejonach północnych i obszarach strefy środkowej powinien być zaopatrzony w energię cieplną o mocy 1 kW. Liczba ta, indywidualna dla każdego budynku, jest mnożona przez współczynnik 1,15, tworząc w ten sposób rezerwę mocy cieplnej na wypadek nieoczekiwanych strat.

Jednak takie szacunki są dość przybliżone, ponadto nie uwzględniają właściwości, cech materiałów użytych do budowy domu, warunków klimatycznych i innych czynników wpływających na koszty ogrzewania.

Ilość utraconego ciepła zależy od powierzchni elementu otaczającego i przewodności cieplnej każdej z jego warstw. Największa ilość energii cieplnej opuszcza pomieszczenie przez ściany, podłogę, dach, okna

Gdyby do budowy domu wykorzystano nowoczesne materiały budowlane przewodność cieplna materiałów które są niskie, wówczas straty ciepła konstrukcji będą mniejsze, co oznacza, że ​​będzie potrzebne mniejsze zapotrzebowanie na moc cieplną.

Jeśli weźmiesz sprzęt grzewczy, który generuje więcej mocy niż to konieczne, pojawi się nadmiar ciepła, który zwykle jest kompensowany przez wentylację. W takim przypadku powstają dodatkowe koszty finansowe.

Jeśli do instalacji HVAC zostaną wybrane urządzenia małej mocy, w pomieszczeniu będzie brakować ciepła, ponieważ urządzenie nie będzie w stanie wygenerować wymaganej ilości energii, co będzie wymagało zakupu dodatkowych urządzeń grzewczych.

Zastosowanie pianki poliuretanowej, włókna szklanego i innych nowoczesnych materiałów izolacyjnych pozwala nam uzyskać maksymalną izolację termiczną pomieszczenia

Koszty cieplne budynku zależą od:

• konstrukcja elementów otaczających (ściany, sufity itp.), ich grubość;
• ogrzewana powierzchnia;
• orientacja względem kierunków kardynalnych;
• minimalna temperatura za oknem w regionie lub mieście przez 5 zimowych dni;
• czas trwania sezonu grzewczego;
• procesy infiltracji, wentylacji;
• zyski ciepła w gospodarstwie domowym;
• zużycie ciepła na potrzeby domowe.

Nie da się poprawnie obliczyć strat ciepła bez uwzględnienia infiltracji i wentylacji, które znacząco wpływają na składową ilościową. Infiltracja to naturalny proces ruchu mas powietrza, który zachodzi podczas przemieszczania się ludzi po pomieszczeniu, otwierania okien w celu wentylacji i innych procesów domowych.

Wentylacja to specjalnie zainstalowany system, poprzez który dostarczane jest powietrze, które może przedostać się do pomieszczenia o niższej temperaturze.

Wentylacja usuwa 9 razy więcej ciepła niż naturalna infiltracja

Ciepło dostaje się do pomieszczenia nie tylko przez system grzewczy, ale także poprzez ogrzewanie urządzeń elektrycznych, żarówek i ludzi. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę zużycie ciepła do ogrzewania zimnych przedmiotów przyniesionych z ulicy i odzieży.

Przed wyborem sprzętu dla SVO, projekt systemu grzewczego Ważne jest, aby obliczyć straty ciepła w domu z dużą dokładnością. Można to zrobić za pomocą bezpłatnego programu Valtec. Aby nie zagłębiać się w zawiłości aplikacji, możesz użyć wzorów matematycznych, które zapewniają wysoką dokładność obliczeń.

Aby obliczyć całkowite straty ciepła Q mieszkania, należy obliczyć koszty ogrzewania otaczających konstrukcji Q_org.k, zużycie energii na wentylację i infiltrację Q_w, weź pod uwagę wydatki gospodarstwa domowego Q_T. Straty są mierzone i rejestrowane w watach.

Aby obliczyć całkowite zużycie ciepła Q, należy skorzystać ze wzoru:

P = P_org.k +P_w -Q_T

Następnie rozważ wzory na określenie kosztów ciepła:

Q_org.k ,Q_w,Q_T.

Określanie strat ciepła z otaczających konstrukcji

Najwięcej ciepła ucieka przez otaczające elementy domu (ściany, drzwi, okna, sufit i podłogę). Aby ustalić Q_org.k konieczne jest osobne obliczenie strat ciepła ponoszonych przez każdy element konstrukcyjny.

Czyli Q_org.k obliczane według wzoru:

Q_org.k =P_pol +P_ul +P_ok +P_pkt +P_dw

Aby określić Q każdego elementu domu, należy znać jego strukturę i współczynnik przewodzenia ciepła lub współczynnik oporu cieplnego, który jest wskazany w paszporcie materiałowym.

Do obliczenia kosztów ciepła uwzględnia się warstwy mające wpływ na izolację termiczną. Na przykład izolacja, murowanie, okładziny itp.

Obliczanie strat ciepła następuje dla każdej jednorodnej warstwy elementu otaczającego. Na przykład, jeśli ściana składa się z dwóch różnych warstw (izolacji i muru), obliczenia przeprowadza się oddzielnie dla izolacji i muru.

Zużycie ciepła warstwy oblicza się biorąc pod uwagę wymaganą temperaturę w pomieszczeniu, korzystając ze wzoru:

Q_ul = S × (t_w -T_N) × B × l/k

W wyrażeniu zmienne mają następujące znaczenie:

• S – powierzchnia warstwy, m²;
• T_w – żądana temperatura w domu, °C; w przypadku pomieszczeń narożnych temperatura jest o 2 stopnie wyższa;
• T_N — średnia temperatura najzimniejszego 5-dniowego okresu w regionie, °C;
• k jest współczynnikiem przewodności cieplnej materiału;
• B – grubość każdej warstwy elementu otaczającego, m;
• l – parametr tabelaryczny, uwzględnia specyfikę zużycia ciepła dla OK zlokalizowanych w różnych kierunkach świata.

Jeśli okna lub drzwi są wbudowane w ścianę, dla której przeprowadzane są obliczenia, wówczas przy obliczaniu Q należy odjąć powierzchnię okna lub drzwi od całkowitej powierzchni OK, ponieważ ich zużycie ciepła będzie inne.

W karcie technicznej okien lub drzwi czasami wskazany jest współczynnik przenikania ciepła D, dzięki czemu można uprościć obliczenia

Współczynnik oporu cieplnego oblicza się ze wzoru:

D = B/k

Wzór na straty ciepła dla pojedynczej warstwy można przedstawić jako:

Q_ul = S × (t_w -T_N) × D × l

W praktyce do obliczenia Q podłóg, ścian czy sufitów współczynniki D każdej warstwy OK oblicza się osobno, sumuje i podstawiamy do wzoru ogólnego, co upraszcza proces obliczeniowy.

Uwzględnianie kosztów infiltracji i wentylacji

Powietrze o niskiej temperaturze może przedostać się do pomieszczenia z systemu wentylacji, co znacząco wpływa na straty ciepła. Ogólny wzór tego procesu to:

Q_w = 0,28 × L_N × s_w × c × (t_w -T_N)

W wyrażeniu znaki alfabetu mają znaczenie:

• L_N – dopływ powietrza, m³/H;
• P_w — gęstość powietrza w pomieszczeniu w danej temperaturze, kg/m³;
• T_w – temperatura w domu, °C;
• T_N — średnia temperatura najzimniejszego 5-dniowego okresu w regionie, °C;
• c to pojemność cieplna powietrza, kJ/(kg*°C).

Parametr L_N zaczerpnięte z właściwości technicznych systemu wentylacyjnego. W większości przypadków wymiana powietrza nawiewanego ma określone natężenie przepływu wynoszące 3 m³/h, na podstawie czego L_N obliczane według wzoru:

L_N = 3 × S_pol

W formule S_pol — powierzchnia podłogi, m².

Gęstość powietrza w pomieszczeniu P_w określa się za pomocą wyrażenia:

P_w = 353/273+t_w

Tutaj t_w – zadaną temperaturę w domu, mierzoną w °C.

Pojemność cieplna c jest stałą wielkością fizyczną i wynosi 1,005 kJ/(kg × °C).

Przy wentylacji naturalnej zimne powietrze przedostaje się przez okna i drzwi, wypierając ciepło przez komin

Niezorganizowaną wentylację, czyli infiltrację, określa się według wzoru:

Q_I = 0,28 × ∑G_H × c×(t_w -T_N) × k_T

W równaniu:

• G_H — przepływ powietrza przez każde ogrodzenie to wartość tabelaryczna, kg/h;
• k_T — współczynnik wpływu termicznego przepływu powietrza pobrany z tabeli;
• T_w ,T_N — ustawić temperaturę wewnątrz i na zewnątrz, °C.

Kiedy drzwi są otwarte, następuje największa utrata ciepła powietrza, dlatego też, jeśli wejście wyposażone jest w kurtyny powietrzno-termiczne, należy je również uwzględnić.

Kurtyna termiczna to wydłużony termowentylator, który generuje silny przepływ w oknie lub drzwiach. Minimalizuje lub praktycznie eliminuje utratę ciepła i przenikanie powietrza z ulicy, nawet przy otwartych drzwiach lub oknie

Do obliczenia strat ciepła przez drzwi stosuje się wzór:

Q_ot.d =P_dw × j × wys

W wyrażeniu:

• Q_dw — obliczone straty ciepła drzwi zewnętrznych;
• H – wysokość budynku, m;
• j jest tabelarycznym współczynnikiem zależnym od rodzaju drzwi i ich umiejscowienia.

Jeśli dom ma zorganizowaną wentylację lub infiltrację, obliczenia wykonuje się przy użyciu pierwszego wzoru.

Powierzchnia otaczających elementów konstrukcyjnych może być niejednorodna - mogą występować pęknięcia i nieszczelności, przez które przepływa powietrze. Te straty ciepła uważa się za nieznaczne, ale można je również określić.Można to zrobić wyłącznie za pomocą metod programowych, ponieważ niektórych funkcji nie można obliczyć bez użycia aplikacji.

Najdokładniejszy obraz rzeczywistych strat ciepła daje inspekcja termowizyjna domu. Ta metoda diagnostyczna pozwala na wykrycie ukrytych błędów konstrukcyjnych, dziur w izolacji termicznej, nieszczelności instalacji wodno-kanalizacyjnej obniżających parametry cieplne budynku i innych usterek.

Zyski ciepła w domu

Dodatkowe ciepło dostaje się do pomieszczenia przez urządzenia elektryczne, ciało ludzkie i lampy, co jest również brane pod uwagę przy obliczaniu strat ciepła.

Ustalono eksperymentalnie, że takie wejścia nie mogą przekraczać 10 W na 1 m². Dlatego wzór obliczeniowy może wyglądać następująco:

Q_T = 10 × S_pol

W wyrażeniu S_pol — powierzchnia podłogi, m².

Podstawowa metodologia obliczania SVO

Podstawową zasadą działania każdej chłodnicy powietrza jest przekazywanie energii cieplnej przez powietrze poprzez chłodzenie chłodziwa. Jego głównymi elementami są generator ciepła i rurka cieplna.

Powietrze nawiewane jest do pomieszczenia już ogrzanego do temperatury t_Raby utrzymać żądaną temperaturę t_w. Zatem ilość zgromadzonej energii musi być równa całkowitej stracie ciepła budynku, czyli Q. Równość zachodzi:

P = E_ot × c×(t_w -T_N)

We wzorze E jest natężenie przepływu ogrzanego powietrza w kg/s do ogrzewania pomieszczenia. Z równości możemy wyrazić E_ot:

mi_ot = Q/ (c × (t_w -T_N))

Przypomnijmy, że pojemność cieplna powietrza wynosi c=1005 J/(kg×K).

Wzór określa wyłącznie ilość powietrza nawiewanego wykorzystywanego wyłącznie do ogrzewania wyłącznie w układach recyrkulacyjnych (zwanych dalej RSVO).

W systemach nawiewnych i recyrkulacyjnych część powietrza pobierana jest z ulicy, a druga z pomieszczenia. Obie części miesza się i po podgrzaniu do wymaganej temperatury dostarcza do pomieszczenia

Jeżeli do wentylacji wykorzystuje się chłodnicę powietrza, ilość nawiewanego powietrza oblicza się w następujący sposób:

• Jeżeli ilość powietrza do ogrzewania jest większa od ilości powietrza do wentylacji lub jest jej równa, wówczas uwzględnia się ilość powietrza do ogrzewania i dobiera się instalację jako nawiewową (zwaną dalej PCVO) lub z częściowa recyrkulacja (zwana dalej CHRSVO).
• Jeżeli ilość powietrza do ogrzewania jest mniejsza niż ilość powietrza potrzebna do wentylacji, wówczas pod uwagę bierze się tylko ilość powietrza potrzebną do wentylacji, wprowadza się PSVO (czasami - PRVO) i temperaturę nawiewanego powietrza oblicza się ze wzoru: t_R = t_w + Q/c × E_{kratka wentylacyjna}.

Jeżeli wskaźnik t przekroczy_R dopuszczalnych parametrów należy zwiększyć ilość powietrza wprowadzanego przez wentylację.

Jeśli w pomieszczeniu znajdują się źródła stałego wytwarzania ciepła, wówczas temperatura nawiewanego powietrza ulega obniżeniu.

Włączone urządzenia elektryczne wytwarzają około 1% ciepła w pomieszczeniu. Jeżeli jedno lub więcej urządzeń będzie pracować stale, w obliczeniach należy uwzględnić ich moc cieplną

Dla pokoju jednoosobowego wskaźnik t_R może okazać się, że jest inaczej. Technicznie możliwa jest realizacja idei nawiewu różnych temperatur do poszczególnych pomieszczeń, jednak dużo łatwiej jest nawiewać powietrze o tej samej temperaturze do wszystkich pomieszczeń.

W tym przypadku całkowita temperatura t_R weź ten, który okaże się najmniejszy. Następnie oblicza się ilość dostarczanego powietrza korzystając ze wzoru wyznaczającego E_ot.

Następnie określamy wzór na obliczenie objętości napływającego powietrza V_ot w temperaturze ogrzewania t_R:

V_ot = E_ot/P_R

Odpowiedź jest zapisana w m³/H.

Natomiast wymiana powietrza w pomieszczeniu V_P będzie się różnić od wartości V_ot, ponieważ należy go określić na podstawie temperatury wewnętrznej t_w:

V_ot = E_ot/P_w

We wzorze na określenie V_P i V_ot wskaźniki gęstości powietrza s. 20_R i p_w (kg/m³) oblicza się biorąc pod uwagę temperaturę ogrzanego powietrza t_R i temperatura pokojowa t_w.

Temperatura pomieszczenia zasilającego t_R musi być wyższa niż t_w. Zmniejszy to ilość nawiewanego powietrza i zmniejszy wielkość kanałów systemów z naturalnym ruchem powietrza lub obniży koszty energii elektrycznej w przypadku zastosowania stymulacji mechanicznej do cyrkulacji ogrzanej masy powietrza.

Tradycyjnie maksymalna temperatura powietrza wchodzącego do pomieszczenia przy nawiewie na wysokości powyżej 3,5 m powinna wynosić 70°C. Jeśli powietrze jest dostarczane na wysokość mniejszą niż 3,5 m, wówczas jego temperatura wynosi zwykle 45 ° C.

Dla pomieszczeń mieszkalnych o wysokości 2,5 m dopuszczalna granica temperatury wynosi 60°C. Przy wyższej temperaturze atmosfera traci swoje właściwości i nie nadaje się do inhalacji.

Jeżeli kurtyny powietrzno-termiczne są umieszczone przy bramach i otworach zewnętrznych skierowanych na zewnątrz, wówczas dopuszczalna jest temperatura powietrza napływającego do 70°C, w przypadku kurtyn umieszczonych w drzwiach zewnętrznych do 50°C.

Na dostarczaną temperaturę wpływa sposób nawiewu powietrza, kierunek strumienia (pionowy, nachylony, poziomy itp.). Jeśli w pomieszczeniu stale przebywają ludzie, temperaturę powietrza nawiewanego należy obniżyć do 25°C.

Po dokonaniu wstępnych obliczeń można określić zapotrzebowanie ciepła do ogrzania powietrza.

Dla RSVO koszty ciepła Q₁ oblicza się za pomocą wyrażenia:

Q₁ = E_ot × (T_R -T_w) × ok

Do obliczenia PSVO Q₂ wyprodukowany według wzoru:

Q₂ = E_{kratka wentylacyjna} × (T_R -T_w) × ok

Zużycie ciepła Q₃ dla FER można znaleźć za pomocą równania:

Q₃ = [E_ot ×(t_R -T_w) + E_{kratka wentylacyjna} × (T_R -T_w)]×c

We wszystkich trzech wyrażeniach:

• mi_ot i E_{kratka wentylacyjna} — przepływ powietrza w kg/s do ogrzewania (E_ot) i wentylację (E_{kratka wentylacyjna});
• T_N — temperatura powietrza zewnętrznego w °C.

Pozostałe charakterystyki zmiennych są takie same.

W CHRSVO ilość recyrkulowanego powietrza określa się według wzoru:

mi_rec = E_ot — E_{kratka wentylacyjna}

Zmienna E_ot wyraża ilość zmieszanego powietrza ogrzanego do temperatury t_R.

PSVO ma osobliwość z naturalnym impulsem - ilość poruszającego się powietrza zmienia się w zależności od temperatury na zewnątrz. Jeżeli temperatura zewnętrzna spada, ciśnienie w układzie wzrasta. Prowadzi to do zwiększenia przepływu powietrza do domu. Jeśli temperatura wzrośnie, nastąpi proces odwrotny.

Ponadto w chłodnicach powietrza, w przeciwieństwie do systemów wentylacyjnych, powietrze przepływa z mniejszą i zmienną gęstością w porównaniu do gęstości powietrza otaczającego kanały powietrzne.

Z powodu tego zjawiska zachodzą następujące procesy:

1. Pochodzące z generatora powietrze przechodzące przez kanały powietrzne jest zauważalnie chłodzone podczas ruchu
2. Przy naturalnym ruchu ilość powietrza wpadającego do pomieszczenia zmienia się w trakcie sezonu grzewczego.

Powyższe procesy nie są brane pod uwagę, jeśli system cyrkulacji powietrza wykorzystuje wentylatory do cyrkulacji powietrza, ma on również ograniczoną długość i wysokość.

Jeśli system ma wiele odgałęzień, jest dość rozbudowany, a budynek jest duży i wysoki, wówczas należy ograniczyć proces schładzania powietrza w kanałach powietrznych, zmniejszyć redystrybucję powietrza napływającego pod wpływem naturalnego ciśnienia cyrkulacyjnego.

Przy obliczaniu wymaganej mocy rozbudowanych i rozgałęzionych systemów ogrzewania powietrznego należy wziąć pod uwagę nie tylko naturalny proces chłodzenia masy powietrza podczas przepływu przez kanał powietrzny, ale także wpływ naturalnego ciśnienia masy powietrza podczas przechodząc przez kanał

Aby kontrolować proces chłodzenia powietrza, wykonuje się obliczenia termiczne kanałów powietrznych. Aby to zrobić, musisz ustawić początkową temperaturę powietrza i wyjaśnić jej przepływ za pomocą wzorów.

Aby obliczyć strumień ciepła Q_och przez ściany kanału powietrznego, którego długość wynosi l, użyj wzoru:

Q_och = q₁ × l

W wyrażeniu wartość q₁ oznacza przepływ ciepła przechodzący przez ściany kanału powietrznego o długości 1 m. Parametr oblicza się ze wzoru:

Q₁ =k×S₁ ×(t_senior -T_w) = (t_senior -T_w)/D₁

W równaniu D₁ - opór przenikania ciepła od ogrzanego powietrza o średniej temperaturze t_senior przez obszar S₁ ściany kanału wentylacyjnego o długości 1 m w pomieszczeniu o temperaturze t_w.

Równanie bilansu cieplnego wygląda następująco:

Q₁l = E_ot × c × (t_nie -T_R)

W formule:

• mi_ot — ilość powietrza potrzebna do ogrzania pomieszczenia, kg/h;
• c to ciepło właściwe powietrza, kJ/(kg °C);
• T_nac — temperatura powietrza na początku kanału powietrznego, °C;
• T_R — temperatura powietrza wprowadzanego do pomieszczenia, °C.

Równanie bilansu cieplnego pozwala ustawić początkową temperaturę powietrza w kanale powietrznym przy danej temperaturze końcowej i odwrotnie, poznać temperaturę końcową przy danej temperaturze początkowej, a także określić przepływ powietrza.

Temperatura t_nie można również znaleźć za pomocą wzoru:

T_nie = t_w + ((Q + (1 - η) × Q_och)) × (t_R -T_w)

Tutaj η jest częścią Q_och, wejście do pokoju, w obliczeniach przyjmuje się jako równe zeru. Charakterystykę pozostałych zmiennych wymieniono powyżej.

Udoskonalony wzór na zużycie gorącego powietrza będzie wyglądał następująco:

Eot = (Q + (1 - η) × Q_och)/(c × (t_senior -T_w))

Wszystkie wartości liter w wyrażeniu zostały zdefiniowane powyżej. Przejdźmy dalej do rozważenia przykładu obliczenia ogrzewania powietrza dla konkretnego domu.

Przykład obliczenia strat ciepła w domu

Dom, o którym mowa, znajduje się w mieście Kostroma, gdzie temperatura na zewnątrz w ciągu najzimniejszych pięciu dni sięga -31 stopni, a temperatura gruntu +5 °C. Pożądana temperatura pomieszczenia wynosi +22°C.

Rozważymy dom o następujących wymiarach:

• szerokość - 6,78 m;
• długość - 8,04 m;
• wysokość - 2,8 m.

Wartości zostaną wykorzystane do obliczenia powierzchni otaczających elementów.

Do obliczeń najwygodniej jest narysować plan domu na papierze, wskazując na nim szerokość, długość, wysokość budynku, położenie okien i drzwi, ich wymiary

Ściany budynku składają się z:

• gazobeton o grubości B=0,21 m, współczynnik przewodzenia ciepła k=2,87;
• tworzywo piankowe B=0,05 m, k=1,678;
• cegła licowa B=0,09 m, k=2,26.

Przy określaniu k należy skorzystać z informacji z tabel, a jeszcze lepiej z informacji z karty technicznej, ponieważ skład materiałów różnych producentów może się różnić i dlatego mogą mieć różne właściwości.

Największą przewodność cieplną ma żelbeton, najniższą płyty z wełny mineralnej, dlatego najskuteczniej wykorzystuje się je przy budowie ciepłych domów

Podłoga domu składa się z następujących warstw:

• piasek, B=0,10 m, k=0,58;
• kruszony kamień, B=0,10 m, k=0,13;
• beton, B=0,20 m, k=1,1;
• izolacja ecowool, B=0,20 m, k=0,043;
• jastrych zbrojony, B=0,30 m k=0,93.

Na powyższym rzucie domu podłoga ma taką samą konstrukcję na całej powierzchni, nie ma piwnicy.

Sufit składa się z:

• wełna mineralna, B=0,10 m, k=0,05;
• płyta gipsowo-kartonowa, B=0,025 m, k= 0,21;
• panele sosnowe, B=0,05 m, k=0,35.

Ze stropu nie ma wyjścia na poddasze.

W domu jest tylko 8 okien, wszystkie dwukomorowe ze szkłem K, argonem, D = 0,6. Sześć okien ma wymiary 1,2x1,5 m, jedno - 1,2x2 m, jedno - 0,3x0,5 m. Drzwi mają wymiary 1x2,2 m, wartość D według paszportu wynosi 0,36.

Obliczanie strat ciepła ścian

Straty ciepła obliczymy dla każdej ściany osobno.

Najpierw znajdźmy obszar północnej ściany:

S_s = 8.04 × 2.8 = 22.51

W ścianie nie ma otworów drzwiowych ani okiennych, dlatego w obliczeniach użyjemy tej wartości S.

Aby obliczyć koszty termiczne OK, zorientowane na jeden z głównych kierunków, należy wziąć pod uwagę współczynniki wyjaśniające

Na podstawie składu ściany stwierdzamy, że jej całkowity opór cieplny jest równy:

D_s.sten = D_gb +D_przyp +D_kr

Aby znaleźć D, używamy wzoru:

D = B/k

Następnie, zastępując pierwotne wartości, otrzymujemy:

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

Do obliczeń używamy wzoru:

Q_ul = S × (t_w -T_N) × D × l

Biorąc pod uwagę, że współczynnik l dla ściany północnej wynosi 1,1, otrzymujemy:

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

W ścianie południowej znajduje się jedno okno o powierzchni:

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Dlatego w obliczeniach należy odjąć okno S od S ściany południowej, aby uzyskać jak najdokładniejsze wyniki.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Parametr l dla kierunku południowego jest równy 1. Wtedy:

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

Dla ściany wschodniej i zachodniej współczynnik klarowności wynosi l=1,05, zatem wystarczy obliczyć powierzchnię OK bez uwzględnienia S okien i drzwi.

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

Następnie:

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

Ostatecznie całkowite Q ścian jest równe sumie Q wszystkich ścian, czyli:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Łącznie ciepło ucieka przez ściany w ilości 526 W.

Straty ciepła przez okna i drzwi

Na rzucie domu widać, że drzwi i 7 okien skierowane są na wschód i zachód, dlatego parametr l=1,05. Całkowita powierzchnia 7 okien, biorąc pod uwagę powyższe obliczenia, jest równa:

S_ok = 10.8 + 2.4 = 13.2

Dla nich Q, biorąc pod uwagę fakt, że D = 0,6, zostanie obliczone w następujący sposób:

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

Obliczmy Q okna południowego (l=1).

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

Dla drzwi D=0,36 i S=2,2 l=1,05 wówczas:

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

Podsumujmy powstałe straty ciepła i otrzymajmy:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Następnie wyznaczamy Q dla sufitu i podłogi.

Obliczanie strat ciepła ze stropu i podłogi

Dla sufitu i podłogi l=1. Obliczmy ich pole.

S_pol = S_garnek = 6.78 × 8.04 = 54.51

Biorąc pod uwagę skład podłogi, określamy ogólny D.

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

Następnie straty ciepła podłogi, biorąc pod uwagę fakt, że temperatura ziemi wynosi +5, są równe:

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

Obliczmy całkowite D sufitu:

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

Wtedy Q sufitu będzie równe:

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

Całkowita utrata ciepła przez OK będzie równa:

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

Łącznie straty ciepła w domu wyniosą 13054 W, czyli prawie 13 kW.

Obliczanie strat ciepła i wentylacji

Pomieszczenie wentylowane jest specyficznym współczynnikiem wymiany powietrza wynoszącym 3 m³/h wejście wyposażone jest w daszek powietrzno-termiczny, dlatego do obliczeń wystarczy skorzystać ze wzoru:

Q_w = 0,28 × L_N × s_w × c × (t_w -T_N)

Obliczmy gęstość powietrza w pomieszczeniu przy danej temperaturze +22 stopni:

P_w = 353/(272 + 22) = 1.2

Parametr L_N równy iloczynowi jednostkowego zużycia według powierzchni użytkowej, czyli:

L_N = 3 × 54.51 = 163.53

Pojemność cieplna powietrza c wynosi 1,005 kJ/(kg×°C).

Biorąc pod uwagę wszystkie informacje, stwierdzamy wentylację Q:

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

Całkowite zużycie ciepła do wentylacji wyniesie 3000 W lub 3 kW.

Zyski ciepła w gospodarstwach domowych

Dochód gospodarstwa domowego oblicza się według wzoru.

Q_T = 10 × S_pol

Oznacza to, że zastępując znane wartości, otrzymujemy:

Q_T = 54.51 × 10 = 545

Podsumowując, możemy zobaczyć, że całkowita strata ciepła Q domu będzie równa:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Jako wartość roboczą przyjmijmy Q=16000 W czyli 16 kW.

Przykłady obliczeń dla SVO

Niech temperatura powietrza nawiewanego (t_R) - 55°C, żądana temperatura pokojowa (t_w) - 22°C, straty ciepła w domu (Q) - 16000 W.

Wyznaczanie ilości powietrza dla RSVO

Wyznaczenie masy nawiewanego powietrza w temperaturze t_R Stosowana formuła to:

mi_ot = Q/(c × (t_R -T_w)) 

Podstawiając wartości parametrów do wzoru, otrzymujemy:

mi_ot = 16000/(1.005 × (55 — 22)) = 483

Objętość nawiewanego powietrza oblicza się ze wzoru:

V_ot = E_ot /P_R,

Gdzie:

P_R = 353/(273 + t_R)

Najpierw obliczmy gęstość p:

P_R = 353/(273 + 55) = 1.07

Następnie:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Wymianę powietrza w pomieszczeniu określa się według wzoru:

Vp = mi_ot /P_w

Określmy gęstość powietrza w pomieszczeniu:

P_w = 353/(273 + 22) = 1.19

Podstawiając wartości do wzoru, otrzymujemy:

V_P = 483/1.19 = 405

Zatem wymiana powietrza w pomieszczeniu wynosi 405 m³ na godzinę, a objętość nawiewanego powietrza powinna wynosić 451 m3³ w godzinę.

Obliczanie ilości powietrza dla CHRSVO

Aby obliczyć ilość powietrza dla FER, bierzemy informacje uzyskane z poprzedniego przykładu, a także t_R = 55 °С, t_w = 22°C; Q=16000 W.Ilość powietrza potrzebna do wentylacji, E_{kratka wentylacyjna}=110 m³/H. Szacunkowa temperatura zewnętrzna t_N= -31°C.

Do obliczenia NER używamy wzoru:

Q₃ = [E_ot ×(t_R -T_w) + E_{kratka wentylacyjna} × s_w × (T_R -T_w)] × ok

Podstawiając wartości otrzymujemy:

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

Objętość powietrza recyrkulowanego będzie wynosić 405-110=296 m3³ na godzinę Dodatkowe zużycie ciepła wynosi 27000-16000=11000 W.

Wyznaczanie początkowej temperatury powietrza

Opór mechanicznego kanału powietrznego wynosi D=0,27 i jest liczony na podstawie jego właściwości technicznych. Długość przewodu powietrznego na zewnątrz ogrzewanego pomieszczenia wynosi l=15 m. Ustala się, że Q=16 kW, temperatura powietrza wewnętrznego wynosi 22 stopnie, a temperatura wymagana do ogrzania pomieszczenia wynosi 55 stopni.

Zdefiniujmy E_ot według powyższych wzorów. Otrzymujemy:

mi_ot = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 — 22)) = 1085

Wartość przepływu ciepła q₁ będzie:

Q₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

Temperatura początkowa z odchyleniem η = 0 będzie wynosić:

T_nie = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 — 22)/ 1000 × 16 = 60

Wyjaśnijmy średnią temperaturę:

T_senior = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Następnie:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Biorąc pod uwagę otrzymane informacje, stwierdzamy:

T_nie = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 — 22)/(1000 × 16) = 59

Z tego wynika, że ​​gdy powietrze się porusza, traci się 4 stopnie ciepła. Aby zmniejszyć straty ciepła, konieczne jest zaizolowanie rur. Polecamy również zapoznać się z naszym drugim artykułem, który szczegółowo opisuje proces aranżacji systemy ogrzewania powietrznego.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film informacyjny na temat obliczania kosztów energii za pomocą programu Ecxel:

Konieczne jest powierzenie obliczeń CBO profesjonalistom, ponieważ tylko specjaliści mają doświadczenie, odpowiednią wiedzę i uwzględnią wszystkie niuanse podczas wykonywania obliczeń.

Masz pytania, znalazłeś nieścisłości w podanych obliczeniach lub chciałbyś uzupełnić materiał o cenne informacje? Prosimy o pozostawienie komentarzy w bloku poniżej.