Výpočet ohrevu vzduchu: základné princípy + príklad výpočtu

Inštalácia vykurovacieho systému nie je možná bez predbežných výpočtov.Získané informácie musia byť čo najpresnejšie, takže výpočty ohrevu vzduchu vykonávajú odborníci pomocou špecializovaných programov, berúc do úvahy nuansy dizajnu.

Systém ohrevu vzduchu (ďalej len systém ohrevu vzduchu) si viete vypočítať sami so základnými znalosťami matematiky a fyziky.

V tomto materiáli vám povieme, ako vypočítať úroveň tepelných strát doma a systém tepelných strát. Aby bolo všetko čo najjasnejšie, budú uvedené konkrétne príklady výpočtov.

Výpočet tepelných strát doma

Pre výber vykurovacieho systému je potrebné určiť množstvo vzduchu pre systém, počiatočnú teplotu vzduchu vo vzduchovom potrubí pre optimálne vykurovanie miestnosti. Ak chcete zistiť tieto informácie, musíte vypočítať tepelné straty domu a neskôr začať so základnými výpočtami.

Každá budova stráca tepelnú energiu počas chladného počasia. Maximálne množstvo ho opúšťa miestnosť stenami, strechou, oknami, dverami a inými obvodovými prvkami (ďalej len OK), otočenými jednou stranou do ulice.

Aby ste zabezpečili určitú teplotu v dome, musíte vypočítať tepelný výkon, ktorý dokáže kompenzovať náklady na teplo a udržiavať požadovanú teplotu.

Existuje mylná predstava, že tepelné straty sú v každom dome rovnaké.Niektoré zdroje tvrdia, že na vykurovanie malého domu akejkoľvek konfigurácie stačí 10 kW, iné sú obmedzené na 7-8 kW na meter štvorcový. meter.

Podľa zjednodušenej schémy výpočtu každých 10 m² využívanej oblasti v severných regiónoch a oblastiach strednej zóny by mala byť zabezpečená dodávka 1 kW tepelnej energie. Tento údaj, individuálny pre každú budovu, sa vynásobí faktorom 1,15, čím sa vytvorí rezerva tepelnej energie pre prípad neočakávaných strát.

Takéto odhady sú však dosť hrubé, navyše nezohľadňujú vlastnosti, vlastnosti materiálov použitých pri stavbe domu, klimatické podmienky a ďalšie faktory ovplyvňujúce náklady na teplo.

Množstvo tepelných strát závisí od plochy uzatváracieho prvku a tepelnej vodivosti každej z jeho vrstiev. Najväčšie množstvo tepelnej energie odchádza z miestnosti cez steny, podlahu, strechu, okná

Ak boli pri stavbe domu použité moderné stavebné materiály tepelná vodivosť materiálov ktoré sú nízke, potom budú tepelné straty konštrukcie menšie, čo znamená, že bude potrebný menší tepelný výkon.

Ak vezmete vykurovacie zariadenie, ktoré generuje viac energie, ako je potrebné, potom sa objaví prebytočné teplo, ktoré je zvyčajne kompenzované vetraním. V tomto prípade vznikajú dodatočné finančné náklady.

Ak sa pre HVAC vyberie zariadenie s nízkym výkonom, potom bude v miestnosti nedostatok tepla, pretože zariadenie nebude schopné generovať požadované množstvo energie, čo si bude vyžadovať nákup ďalších vykurovacích jednotiek.

Použitie polyuretánovej peny, sklolaminátu a iných moderných izolačných materiálov nám umožňuje dosiahnuť maximálnu tepelnú izoláciu miestnosti

Tepelné náklady budovy závisia od:

• štruktúra obvodových prvkov (steny, stropy atď.), ich hrúbka;
• vyhrievaná povrchová plocha;
• orientácia vzhľadom na svetové strany;
• minimálna teplota mimo okna v regióne alebo meste na 5 zimných dní;
• trvanie vykurovacej sezóny;
• procesy infiltrácie, ventilácie;
• domáce tepelné zisky;
• spotreba tepla pre domáce potreby.

Nie je možné správne vypočítať tepelné straty bez zohľadnenia infiltrácie a vetrania, ktoré výrazne ovplyvňujú kvantitatívnu zložku. Infiltrácia je prirodzený proces pohybu vzdušných hmôt, ku ktorému dochádza pri pohybe ľudí po miestnosti, otváraní okien na vetranie a iných domácich procesoch.

Vetranie je špeciálne inštalovaný systém, cez ktorý sa privádza vzduch a vzduch môže vstúpiť do miestnosti s nižšou teplotou.

Vetranie odoberá 9-krát viac tepla ako prirodzená infiltrácia

Teplo vstupuje do miestnosti nielen prostredníctvom vykurovacieho systému, ale aj prostredníctvom vykurovacích elektrických spotrebičov, žiaroviek a ľudí. Je tiež dôležité vziať do úvahy spotrebu tepla na vykurovanie studených predmetov prinesených z ulice a oblečenia.

Pred výberom zariadenia pre SVO návrh vykurovacieho systému Je dôležité vypočítať tepelné straty doma s vysokou presnosťou. To je možné vykonať pomocou bezplatného programu Valtec. Aby ste sa neponárali do zložitosti aplikácie, môžete použiť matematické vzorce, ktoré poskytujú vysokú presnosť výpočtov.

Na výpočet celkových tepelných strát Q bytu je potrebné vypočítať náklady na teplo obvodových konštrukcií Q_org.k, spotreba energie na vetranie a infiltráciu Q_v, brať do úvahy výdavky na domácnosť Q_t. Straty sa merajú a zaznamenávajú vo wattoch.

Na výpočet celkovej spotreby tepla Q použite vzorec:

Q = Q_org.k + Q_v — Q_t

Ďalej zvážte vzorce na určenie nákladov na teplo:

Q_org.k , Q_v, Q_t.

Stanovenie tepelných strát z obvodových konštrukcií

Najväčšie množstvo tepla uniká cez obvodové prvky domu (steny, dvere, okná, strop a podlaha). Na určenie Q_org.k je potrebné samostatne vypočítať tepelné straty, ktoré vznikajú pri každom konštrukčnom prvku.

Teda Q_org.k vypočítané podľa vzorca:

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

Na určenie Q každého prvku domu potrebujete poznať jeho štruktúru a koeficient tepelnej vodivosti alebo koeficient tepelného odporu, ktorý je uvedený v materiálovom pase.

Pre výpočet nákladov na teplo sa berú do úvahy vrstvy, ktoré ovplyvňujú tepelnú izoláciu. Napríklad izolácia, murivo, obklad atď.

Výpočet tepelných strát prebieha pre každú homogénnu vrstvu uzatváracieho prvku. Napríklad, ak sa stena skladá z dvoch rozdielnych vrstiev (izolácia a murivo), potom sa výpočet vykoná oddelene pre izoláciu a pre murivo.

Tepelná spotreba vrstvy sa vypočíta s prihliadnutím na požadovanú teplotu v miestnosti pomocou výrazu:

Q_sv = S × (t_v -t_n) × B × l/k

Vo výraze majú premenné nasledujúci význam:

• S—plocha vrstvy, m²;
• t_v – požadovaná teplota v dome, °C; pre rohové miestnosti sa teplota odoberá o 2 stupne vyššie;
• t_n — priemerná teplota najchladnejšieho 5-dňového obdobia v regióne, °C;
• k je súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu;
• B – hrúbka každej vrstvy uzatváracieho prvku, m;
• l – tabuľkový parameter, zohľadňuje zvláštnosti spotreby tepla pre OK umiestnené v rôznych smeroch sveta.

Ak sú okná alebo dvere zabudované do steny, pre ktorú sa robí výpočet, potom pri výpočte Q je potrebné odpočítať plochu okna alebo dverí od celkovej plochy OK, pretože ich spotreba tepla bude iná.

V technickom liste okien alebo dverí je niekedy uvedený koeficient prestupu tepla D, vďaka čomu je možné zjednodušiť výpočty

Koeficient tepelného odporu sa vypočíta podľa vzorca:

D = B/k

Vzorec pre tepelné straty pre jednu vrstvu môže byť prezentovaný ako:

Q_sv = S × (t_v -t_n) × D × l

V praxi sa na výpočet Q podláh, stien alebo stropov vypočítajú koeficienty D každej vrstvy OK samostatne, spočítajú sa a dosadia do všeobecného vzorca, čo zjednodušuje proces výpočtu.

Účtovanie nákladov na infiltráciu a vetranie

Vzduch s nízkou teplotou sa môže dostať do miestnosti z ventilačného systému, čo výrazne ovplyvňuje tepelné straty. Všeobecný vzorec pre tento proces je:

Q_v = 0,28 x L_n × p_v × c × (t_v -t_n)

Vo výraze majú abecedné znaky význam:

• L_n – prúd nasávaného vzduchu, m³/h;
• p_v — hustota vzduchu v miestnosti pri danej teplote, kg/m³;
• t_v – teplota v dome, °C;
• t_n — priemerná teplota najchladnejšieho 5-dňového obdobia v regióne, °C;
• c je tepelná kapacita vzduchu, kJ/(kg*°C).

Parameter L_n prevzaté z technických charakteristík ventilačného systému. Vo väčšine prípadov má výmena privádzaného vzduchu špecifický prietok 3 m³/h, na základe čoho L_n vypočítané podľa vzorca:

L_n = 3 × S_pol

Vo vzorci S_pol — podlahová plocha, m².

Hustota vzduchu v interiéri p_v sa určuje výrazom:

p_v = 353/273+t_v

Tu t_v – nastavená teplota v dome, meraná v °C.

Tepelná kapacita c je konštantná fyzikálna veličina a rovná sa 1,005 kJ/(kg × °C).

Pri prirodzenom vetraní vstupuje studený vzduch cez okná a dvere a vytláča teplo komínom

Neorganizovaná ventilácia alebo infiltrácia sa určuje podľa vzorca:

Q_i = 0,28 x ∑G_h × c×(t_v -t_n) × k_t

V rovnici:

• G_h — prietok vzduchu každým plotom je tabuľková hodnota, kg/h;
• k_t — koeficient vplyvu tepelného prúdenia vzduchu, prevzatý z tabuľky;
• t_v ,t_n — nastavené teploty v interiéri a exteriéri, °C.

Pri otváraní dverí dochádza k najvýraznejším tepelným stratám vzduchu, preto ak je vchod vybavený vzduchovo-tepelnými clonami, treba s nimi počítať.

Tepelná clona je podlhovastý ventilátorový ohrievač, ktorý vytvára silný prúd v okne alebo dverách. Minimalizuje alebo prakticky eliminuje tepelné straty a prenikanie vzduchu z ulice, aj keď sú dvere alebo okno otvorené

Na výpočet tepelných strát dverí sa používa vzorec:

Q_ot.d =Q_dv × j × H

Vo výraze:

• Q_dv — vypočítané tepelné straty vonkajších dverí;
• H – výška budovy, m;
• j je tabuľkový koeficient v závislosti od typu dverí a ich umiestnenia.

Ak má dom organizované vetranie alebo infiltráciu, výpočty sa vykonajú pomocou prvého vzorca.

Povrch uzatváracích konštrukčných prvkov môže byť heterogénny - môžu tam byť praskliny a netesnosti, cez ktoré prechádza vzduch. Tieto tepelné straty sa považujú za nevýznamné, ale dajú sa tiež určiť.Dá sa to urobiť výlučne pomocou softvérových metód, pretože niektoré funkcie nie je možné vypočítať bez použitia aplikácií.

Najpresnejší obraz o skutočných tepelných stratách poskytuje termovízna kontrola domu. Táto diagnostická metóda umožňuje identifikovať skryté konštrukčné chyby, diery v tepelnej izolácii, netesnosti vodovodného systému, ktoré znižujú tepelný výkon budovy a iné poruchy.

Tepelné zisky domácností

Dodatočné teplo sa do miestnosti dostáva cez elektrické spotrebiče, ľudské telo, lampy, čo sa zohľadňuje aj pri výpočte tepelných strát.

Experimentálne sa zistilo, že takéto príkony nemôžu prekročiť 10 W na 1 m². Výpočtový vzorec preto môže vyzerať takto:

Q_t = 10 × S_pol

Vo výraze S_pol — podlahová plocha, m².

Základná metodika výpočtu SVO

Základným princípom činnosti každého chladiča vzduchu je prenos tepelnej energie vzduchom chladením chladiacej kvapaliny. Jeho hlavnými prvkami sú generátor tepla a tepelná trubica.

Do miestnosti je privádzaný vzduch už vyhriaty na teplotu t_rna udržanie požadovanej teploty t_v. Množstvo akumulovanej energie sa preto musí rovnať celkovej tepelnej strate budovy, teda Q. Rovnosť platí:

Q = E_ot × c×(t_v -t_n)

Vo vzorci E je prietok ohriateho vzduchu kg/s na vykurovanie miestnosti. Z rovnosti môžeme vyjadriť E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v -t_n))

Pripomeňme, že tepelná kapacita vzduchu je c=1005 J/(kg×K).

Vzorec určuje výlučne množstvo privádzaného vzduchu použitého len na vykurovanie v recirkulačných systémoch (ďalej len RSVO).

V systémoch prívodu a recirkulácie sa časť vzduchu odoberá z ulice a druhá časť z miestnosti. Obe časti sa zmiešajú a po zahriatí na požadovanú teplotu sa dodajú do miestnosti

Ak sa chladič vzduchu používa ako vetranie, potom sa množstvo privádzaného vzduchu vypočíta takto:

• Ak množstvo vzduchu na vykurovanie prevyšuje množstvo vzduchu na vetranie alebo sa mu rovná, potom sa berie do úvahy množstvo vzduchu na vykurovanie a systém sa volí ako priamoprúdový (ďalej len PCVO) alebo s čiastočná recirkulácia (ďalej len CHRSVO).
• Ak je množstvo vzduchu na vykurovanie menšie ako množstvo vzduchu potrebné na vetranie, potom sa berie do úvahy len množstvo vzduchu potrebné na vetranie, zavedie sa PSVO (niekedy - PRVO) a teplota privádzaného vzduchu sa vypočíta pomocou vzorca: t_r = t_v + Q/c × E_prieduch.

Ak ukazovateľ t prekročí_r prípustných parametrov by sa malo zvýšiť množstvo vzduchu privádzaného vetraním.

Ak sú v miestnosti zdroje neustáleho vytvárania tepla, potom sa zníži teplota privádzaného vzduchu.

Zapnuté elektrické spotrebiče vytvárajú asi 1 % tepla v miestnosti. Ak bude jedno alebo viac zariadení pracovať nepretržite, pri výpočtoch sa musí zohľadniť ich tepelný výkon

Pre jednoposteľovú izbu je ukazovateľ t_r sa môže ukázať inak. Technicky je možné realizovať myšlienku privádzania rôznych teplôt do jednotlivých miestností, ale oveľa jednoduchšie je privádzať vzduch rovnakej teploty do všetkých miestností.

V tomto prípade je celková teplota t_r vezmite ten, ktorý sa ukáže ako najmenší. Potom sa množstvo privádzaného vzduchu vypočíta pomocou vzorca určujúceho E_ot.

Ďalej určíme vzorec na výpočet objemu prichádzajúceho vzduchu V_ot pri teplote jeho ohrevu t_r:

V_ot =E_ot/str_r

Odpoveď je napísaná v m³/h

Výmena vzduchu v miestnosti V_p sa bude líšiť od hodnoty V_ot, keďže sa musí určiť na základe vnútornej teploty t_v:

V_ot =E_ot/str_v

Vo vzorci na určenie V_p a V_ot ukazovatele hustoty vzduchu p_r a p_v (kg/m³) sú vypočítané s prihliadnutím na teplotu ohrievaného vzduchu t_r a izbová teplota t_v.

Prívod izbovej teploty t_r musí byť vyššia ako t_v. Tým sa zníži množstvo privádzaného vzduchu a zníži sa veľkosť kanálov systémov s prirodzeným pohybom vzduchu alebo sa znížia náklady na elektrickú energiu, ak sa na cirkuláciu ohriatej vzduchovej hmoty použije mechanická stimulácia.

Tradične by maximálna teplota vzduchu vstupujúceho do miestnosti pri prívode vo výške presahujúcej 3,5 m mala byť 70 °C. Ak je vzduch privádzaný vo výške menšej ako 3,5 m, potom sa jeho teplota zvyčajne rovná 45 ° C.

Pre obytné priestory s výškou 2,5 m je povolená hranica teploty 60 °C. Pri vyššej teplote stráca atmosféra svoje vlastnosti a je nevhodná na inhaláciu.

Ak sú vzducho-tepelné clony umiestnené pri vonkajších bránach a otvoroch smerom von, potom je povolená teplota vstupujúceho vzduchu 70 °C, pri clonách umiestnených vo vonkajších dverách do 50 °C.

Dodávanú teplotu ovplyvňujú spôsoby prívodu vzduchu, smer prúdu (vertikálny, šikmý, horizontálny atď.). Ak sú v miestnosti stále ľudia, teplota privádzaného vzduchu by sa mala znížiť na 25 °C.

Po vykonaní predbežných výpočtov môžete určiť požadovaný tepelný príkon na ohrev vzduchu.

Pre náklady na teplo RSVO Q₁ sa vypočítajú výrazom:

Q₁ =E_ot × (t_r -t_v) × c

Pre výpočet PSVO Q₂ vyrobené podľa vzorca:

Q₂ =E_prieduch × (t_r -t_v) × c

Spotreba tepla Q₃ pre FER sa nachádza rovnicou:

Q₃ = [E_ot ×(t_r -t_v) + E_prieduch × (t_r -t_v)] × c

Vo všetkých troch výrazoch:

• E_ot a E_prieduch — prietok vzduchu v kg/s na vykurovanie (E_ot) a vetranie (E_prieduch);
• t_n — teplota vonkajšieho vzduchu v °C.

Zvyšné charakteristiky premenných sú rovnaké.

V CHRSVO sa množstvo recirkulovaného vzduchu určuje podľa vzorca:

E_rec =E_ot — E_prieduch

Premenná E_ot vyjadruje množstvo zmiešaného vzduchu ohriateho na teplotu t_r.

V PSVO je zvláštnosť s prirodzeným impulzom - množstvo pohybujúceho sa vzduchu sa mení v závislosti od vonkajšej teploty. Ak vonkajšia teplota klesne, tlak v systéme sa zvýši. To vedie k zvýšeniu prúdenia vzduchu do domu. Ak teplota stúpa, nastáva opačný proces.

V chladičoch vzduchu, na rozdiel od ventilačných systémov, sa vzduch pohybuje s nižšou a rôznou hustotou v porovnaní s hustotou vzduchu obklopujúceho vzduchové kanály.

V dôsledku tohto javu sa vyskytujú nasledujúce procesy:

1. Prichádzajúci z generátora je vzduch prechádzajúci vzduchovými kanálmi pri pohybe zreteľne ochladzovaný
2. Pri prirodzenom pohybe sa množstvo vzduchu vstupujúceho do miestnosti v priebehu vykurovacej sezóny mení.

Vyššie uvedené procesy sa neberú do úvahy, ak systém cirkulácie vzduchu používa na cirkuláciu vzduchu ventilátory, má tiež obmedzenú dĺžku a výšku.

Ak má systém veľa vetiev, je pomerne rozsiahly a budova je veľká a vysoká, potom je potrebné znížiť proces ochladzovania vzduchu vo vzduchových kanáloch, znížiť prerozdelenie vzduchu vstupujúceho pod vplyvom prirodzeného cirkulačného tlaku.

Pri výpočte potrebného výkonu rozšírených a rozvetvených vzduchových vykurovacích sústav je potrebné brať do úvahy nielen prirodzený proces ochladzovania vzduchovej hmoty pri pohybe vzduchovodom, ale aj vplyv prirodzeného tlaku vzduchovej hmoty pri prechod cez potrubie

Na riadenie procesu chladenia vzduchu sa vykonávajú tepelné výpočty vzduchových potrubí. Aby ste to dosiahli, musíte nastaviť počiatočnú teplotu vzduchu a objasniť jeho prietok pomocou vzorcov.

Na výpočet tepelného toku Q_ohl cez steny vzduchového potrubia, ktorého dĺžka je l, použite vzorec:

Q_ohl = q₁ × l

Vo výraze je hodnota q₁ označuje tepelný tok prechádzajúci stenami vzduchovodu dlhého 1 m. Parameter sa vypočíta výrazom:

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

V rovnici D₁ - odpor prestupu tepla z ohriateho vzduchu s priemernou teplotou t_sr cez oblasť S₁ steny vzduchovodu dlhého 1 m v miestnosti pri teplote t_v.

Rovnica tepelnej bilancie vyzerá takto:

q₁l = E_ot × c × (t_nach -t_r)

Vo vzorci:

• E_ot — množstvo vzduchu potrebného na vykurovanie miestnosti, kg/h;
• c je merná tepelná kapacita vzduchu, kJ/(kg °C);
• t_nac — teplota vzduchu na začiatku vzduchovodu, °C;
• t_r — teplota vzduchu vypúšťaného do miestnosti, °C.

Rovnica tepelnej bilancie umožňuje nastaviť počiatočnú teplotu vzduchu vo vzduchovode pri danej konečnej teplote a naopak zistiť konečnú teplotu pri danej počiatočnej teplote, ako aj určiť prúdenie vzduchu.

Teplota t_nach možno nájsť aj pomocou vzorca:

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

Tu je η súčasťou Q_ohl, vstupujúci do miestnosti, sa vo výpočtoch rovná nule. Charakteristiky ostatných premenných boli uvedené vyššie.

Rafinovaný vzorec pre spotrebu horúceho vzduchu bude vyzerať takto:

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

Všetky hodnoty písmen vo výraze boli definované vyššie. Prejdime k príkladu výpočtu ohrevu vzduchu pre konkrétny dom.

Príklad výpočtu tepelných strát v domácnosti

Predmetný dom sa nachádza v meste Kostroma, kde teplota vonku v najchladnejšom päťdňovom období dosahuje -31 stupňov, prízemná teplota je +5 °C. Požadovaná izbová teplota je +22 °C.

Budeme uvažovať o dome s nasledujúcimi rozmermi:

• šírka - 6,78 m;
• dĺžka - 8,04 m;
• výška - 2,8 m.

Hodnoty sa použijú na výpočet plochy obvodových prvkov.

Pre výpočty je najvhodnejšie nakresliť plán domu na papier s uvedením šírky, dĺžky, výšky budovy, umiestnenia okien a dverí, ich rozmerov.

Steny budovy pozostávajú z:

• pórobetón s hrúbkou B=0,21 m, súčiniteľ tepelnej vodivosti k=2,87;
• penový plast B=0,05 m, k=1,678;
• lícová tehla B=0,09 m, k=2,26.

Pri určovaní k by ste mali použiť informácie z tabuliek alebo ešte lepšie informácie z technického listu, pretože zloženie materiálov od rôznych výrobcov sa môže líšiť, a preto majú rôzne vlastnosti.

Železobetón má najvyššiu tepelnú vodivosť, dosky z minerálnej vlny najnižšiu, preto sa najefektívnejšie používajú pri výstavbe teplých domov

Podlaha domu pozostáva z nasledujúcich vrstiev:

• piesok, B = 0,10 m, k = 0,58;
• drvený kameň, B = 0,10 m, k = 0,13;
• betón, B = 0,20 m, k = 1,1;
• izolácia ecowool, B=0,20 m, k=0,043;
• armovaný poter, B=0,30 m k=0,93.

V uvedenom pôdoryse domu má poschodie rovnakú štruktúru v celej ploche, nie je podpivničené.

Strop pozostáva z:

• minerálna vlna, B=0,10 m, k=0,05;
• sadrokartón, B = 0,025 m, k = 0,21;
• borovicové panely, B=0,05 m, k=0,35.

Strop nemá prístup do podkrovia.

V dome je len 8 okien, všetky sú dvojkomorové s K-sklo, argón, D = 0,6. Šesť okien má rozmery 1,2x1,5 m, jedno - 1,2x2 m, jedno - 0,3x0,5 m Dvere majú rozmery 1x2,2 m, hodnota D podľa pasportu je 0,36.

Výpočet tepelných strát stien

Tepelné straty vypočítame pre každú stenu zvlášť.

Najprv nájdime oblasť severnej steny:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

Na stene nie sú žiadne dverné ani okenné otvory, preto pri výpočtoch použijeme túto hodnotu S.

Na výpočet tepelných nákladov OK, orientovaných na jeden zo svetových strán, je potrebné vziať do úvahy objasňujúce koeficienty

Na základe zloženia steny zistíme jej celkový tepelný odpor rovný:

D_s.sten = D_gb +D_pn +D_kr

Na nájdenie D použijeme vzorec:

D = B/k

Potom nahradením pôvodných hodnôt dostaneme:

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

Na výpočty používame vzorec:

Q_sv = S × (t_v -t_n) × D × l

Ak vezmeme do úvahy, že koeficient l pre severnú stenu je 1,1, dostaneme:

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

V južnej stene je jedno okno s plochou:

S_{dobre 3} = 0.5 × 0.3 = 0.15

Preto je pri výpočtoch potrebné odpočítať S okno od S južnej steny, aby sme získali čo najpresnejšie výsledky.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Parameter l pre južný smer sa rovná 1. Potom:

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

Pre východnú a západnú stenu je koeficient objasnenia l=1,05, takže stačí vypočítať plochu OK bez zohľadnenia S okien a dverí.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_{dobre 2} = 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

potom:

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

V konečnom dôsledku sa celkové Q stien rovná súčtu Q všetkých stien, to znamená:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Celkovo uniká cez steny teplo v množstve 526W.

Tepelné straty oknami a dverami

Plán domu ukazuje, že dvere a 7 okien smeruje na východ a západ, preto parameter l=1,05. Celková plocha 7 okien, berúc do úvahy vyššie uvedené výpočty, sa rovná:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Pre nich sa Q, berúc do úvahy skutočnosť, že D = 0,6, vypočíta takto:

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

Vypočítajme Q južného okna (l=1).

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

Pre dvere D=0,36 a S=2,2, l=1,05, potom:

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

Zhrňme si výsledné tepelné straty a získame:

Q_{ok + dv} = 630 + 43 + 5 = 678

Ďalej určíme Q pre strop a podlahu.

Výpočet tepelných strát zo stropu a podlahy

Pre strop a podlahu l=1. Vypočítajme ich plochu.

S_pol = S_hrniec = 6.78 × 8.04 = 54.51

Berúc do úvahy zloženie podlahy, určíme všeobecné D.

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

Potom sa tepelné straty podlahy, berúc do úvahy skutočnosť, že teplota zeme je +5, rovnajú:

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

Vypočítajme celkové D stropu:

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

Potom sa Q stropu bude rovnať:

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

Celková tepelná strata cez OK sa bude rovnať:

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

Celkovo sa tepelné straty domu budú rovnať 13054 W alebo takmer 13 kW.

Výpočet tepelných a vetracích strát

Miestnosť je vetraná s mernou rýchlosťou výmeny vzduchu 3 m³/h, vchod je vybavený vzduchovo-tepelným prístreškom, takže na výpočty stačí použiť vzorec:

Q_v = 0,28 x L_n × p_v × c × (t_v -t_n)

Vypočítajme hustotu vzduchu v miestnosti pri danej teplote +22 stupňov:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parameter L_n rovná súčinu špecifickej spotreby podľa podlahovej plochy, to znamená:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Tepelná kapacita vzduchu c je 1,005 kJ/(kg× °C).

Ak vezmeme do úvahy všetky informácie, zistíme ventiláciu Q:

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

Celková spotreba tepla na vetranie bude 3000 W alebo 3 kW.

Tepelné zisky domácností

Príjem domácnosti sa vypočíta podľa vzorca.

Q_t = 10 × S_pol

To znamená, že nahradením známych hodnôt dostaneme:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Aby sme to zhrnuli, môžeme vidieť, že celková tepelná strata Q domu sa bude rovnať:

Q = 13 054 + 3 000 – 545 = 15 509

Vezmime si ako prevádzkovú hodnotu Q=16000 W alebo 16 kW.

Príklady výpočtov pre SVO

Nechajte teplotu privádzaného vzduchu (t_r) - 55 °C, požadovaná izbová teplota (t_v) - 22 °C, tepelná strata domu (Q) - 16000 W.

Stanovenie množstva vzduchu pre RSVO

Na určenie hmotnosti privádzaného vzduchu pri teplote t_r Použitý vzorec je:

E_ot = Q/(c × (t_r -t_v)) 

Nahradením hodnôt parametrov do vzorca dostaneme:

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

Objemové množstvo privádzaného vzduchu sa vypočíta podľa vzorca:

V_ot =E_ot /str_r,

Kde:

p_r = 353/(273 + t_r)

Najprv vypočítajme hustotu p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

potom:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Výmena vzduchu v miestnosti je určená vzorcom:

Vp = E_ot /str_v

Poďme určiť hustotu vzduchu v miestnosti:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Nahradením hodnôt do vzorca dostaneme:

V_p = 483/1.19 = 405

Výmena vzduchu v miestnosti je teda 405 m³ za hodinu a objem privádzaného vzduchu by sa mal rovnať 451 m3³ za hodinu.

Výpočet množstva vzduchu pre CHRSVO

Na výpočet množstva vzduchu pre FER berieme informácie získané z predchádzajúceho príkladu, ako aj t_r = 55 °С, t_v = 22 °C; Q = 16000 W.Množstvo vzduchu potrebného na vetranie, E_prieduch= 110 m³/h Odhadovaná vonkajšia teplota t_n= -31 °C.

Na výpočet NER použijeme vzorec:

Q₃ = [E_ot ×(t_r -t_v) + E_prieduch × p_v × (t_r -t_v)] × c

Nahradením hodnôt dostaneme:

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

Objem recirkulovaného vzduchu bude 405-110=296 m³ za hodinu.Dodatočná spotreba tepla je 27000-16000=11000W.

Stanovenie počiatočnej teploty vzduchu

Odpor mechanického vzduchovodu je D=0,27 a je prevzatý z jeho technických vlastností. Dĺžka vzduchovodu mimo vykurovanej miestnosti je l=15 m. Stanoví sa Q=16 kW, vnútorná teplota vzduchu je 22 stupňov a požadovaná teplota na vykurovanie miestnosti je 55 stupňov.

Definujme E_ot podľa vyššie uvedených vzorcov. Dostaneme:

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

Hodnota tepelného toku q₁ bude:

q₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

Počiatočná teplota s odchýlkou ​​η = 0 bude:

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

Upresnime priemernú teplotu:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

potom:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Berúc do úvahy prijaté informácie, zistíme:

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

Z toho vyplýva, že pri pohybe vzduchu sa strácajú 4 stupne tepla. Na zníženie tepelných strát je potrebné potrubie izolovať. Odporúčame vám prečítať si aj náš ďalší článok, ktorý podrobne popisuje proces usporiadania vzduchové vykurovacie systémy.

Závery a užitočné video na túto tému

Informatívne video o výpočte nákladov na energiu pomocou programu Ecxel:

Výpočty CBO je potrebné zveriť odborníkom, pretože iba odborníci majú skúsenosti, relevantné znalosti a pri výpočtoch zohľadnia všetky nuansy.

Máte otázky, našli ste v uvedených výpočtoch nejaké nepresnosti alebo by ste chceli materiál doplniť o cenné informácie? Zanechajte prosím svoje komentáre v bloku nižšie.