Как сделать расчет системы воздушного отопления

Расчет системы воздушного отопления — простая методика

Проектирование воздушного отопления не простая задача. Для ее решения необходимо выяснить ряд факторов, самостоятельное определение которых может быть затруднено. Специалисты компании РСВ могут бесплатно сделать для вас предварительный проект по воздушному отоплению помещения на основе оборудования ГРЕЕРС.

Система воздушного отопления, как и любая другая, не может быть создана наобум. Для обеспечения медицинской нормы температуры и свежего воздуха в помещении потребуется комплект оборудования, выбор которого основывается на точном расчете. Существует несколько методик расчета воздушного отопления, разной степени сложности и точности. Обычная проблема расчетов такого типа состоит в отсутствии учета влияния тонких эффектов, предусмотреть которые не всегда имеется возможность

Поэтому производить самостоятельный расчет, не будучи специалистом в сфере отопления и вентиляции, чревато появлением ошибок или просчетов. Тем не менее, можно выбрать наиболее доступный способ, основанный на выборе мощности системы обогрева.

Формула определения теплопотерь:

Q=S*T/R

Где:

• Q — величина теплопотерь (вт)
• S — площадь всех конструкций здания (помещения)
• T — разница внутренней и внешней температур
• R — тепловое сопротивление ограждающих конструкций

Пример:

Здание площадью 800 м2 (20×40 м), высотой 5 м, имеется 10 окон размером 1,5×2 м. Находим площадь конструкций: 800 + 800 = 1600 м2 (площадь пола и потолка) 1,5 × 2 × 10 = 30 м2 (площадь окон) (20 + 40) × 2 × 5 = 600 м2 (площадь стен). Вычитаем отсюда площадь окон, получаем «чистую» площадь стен 570 м2

В таблицах СНиП находим тепловое сопротивление бетонных стен, перекрытия и пола и окон. Можно определить его самостоятельно по формуле:

Где:

• R — тепловое сопротивление
• D — толщина материала
• K — коэффициент теплопроводности

Для простоты примем толщину стен и пола с потолком одинаковой, равной 20 см. Тогда тепловое сопротивление будет равно 0,2 м / 1,3= 0,15 (м2*К)/Вт Тепловое сопротивление окон выберем из таблиц: R = 0,4 (м2*К)/Вт Разницу температур примем за 20°С (20°С внутри и 0°С снаружи).

Тогда для стен получаем

• 2150 м2 × 20°С / 0,15 = 286666=286 кВт
• Для окон: 30 м2 × 20°С/ 0,4 = 1500=1,5 кВт.
• Суммарные теплопотери: 286 + 1,5 = 297,5 кВт.

Такова величина теплопотерь, которые необходимо компенсировать при помощи воздушного отопления мощностью около 300 кВт

Примечательно, что при использовании утепления пола и стен теплопотери снижаются как минимум на порядок.

Первый способ – классический (см. рисунок

1. Процессы обработки наружного воздуха:

• нагрев наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева;
• увлажнение по адиабатному циклу;
• нагрев в калорифере 2-го подогрева.

2. Из точки с параметрами наружного воздуха — (•) Н проводим линию постоянного влагосодержания — d_Н = const.

Эта линия характеризует процесс нагревания наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева. Конечные параметры наружного воздуха после его нагревания будут определены в пункте 8.

3. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) П проводим линию постоянного влагосодержания d_П = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 90% (эту относительную влажность стабильно обеспечивает оросительная камера при адиабатическом увлажнении).

Получаем точку — (•) О с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха.

4. Через точку — (•) О проводим линию изотермы — t_О = const до пересечения со шкалой температур.

Значение температуры в точке — (•) О близко к 0°С. Поэтому в оросительной камере возможно образование тумана.

5. Следовательно, в зоне оптимальных параметров внутреннего воздуха в помещении необходимо выбрать другую точку внутреннего воздуха — (•) В₁ с той же температурой — t_В1 = 22°С, но с большей относительной влажностью — φ_В1 = 55%.

В нашем случае точка — (•) В₁ принималась с самой максимальной относительной влажностью из зоны оптимальных параметров. При необходимости возможно принять и промежуточную относительную влажность из зоны оптимальных параметров.

6. Аналогично пункту 3. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) П₁ проводим линию постоянного влагосодержания d_П1 = const до пересечения с линией относительной влажности φ = 90% .

Получаем точку — (•) О₁ с параметрами увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха.

7. Через точку — (•) О₁ проводим линию изотермы — t_О1 = const до пересечения со шкалой температур и считываем численное значение температуры увлажнённого и охлаждённого воздуха.

Важное замечание!

Минимальное значение конечной температуры воздуха при адиабатическом увлажнении должно находиться в пределах 5 ÷ 7°С.

8. Из точки с параметрами приточного воздуха — (•) П₁ проводим линию постоянного теплосодержания — J_П1 = сonst до пересечения с линией постоянного влагосодержания наружного воздуха — точка (•) Н — d_Н = const.

Получаем точку — (•) К₁ с параметрами нагретого наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева.

9. Процессы обработки наружного воздуха на J-d диаграмме будут изображаться следующими линиями:

• линия НК₁ — процесс нагревания приточного воздуха в калорифере 1-го подогрева;
• линия К₁О₁ — процесс увлажнения и охлаждения нагретого воздуха в оросительной камере;
• линия О₁П₁ — процесс нагревания увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха в калорифере 2-го подогрева.

10. Обработанный наружный приточный воздух с параметрами в точке — (•) П₁ поступает в помещение и ассимилирует избытки теплоты и влаги по лучу процесса — линия П₁В₁. За счёт нарастания температуры воздуха по высоте помещения — grad t. Параметры воздуха изменяются. Процесс изменения параметров происходит по лучу процесса до точки уходящего воздуха — (•) У₁.

11. Необходимое количество приточного воздуха для ассимиляции избытков теплоты и влаги в помещении определяем по формуле

12. Требуемое количество теплоты для нагрева наружного воздуха в калорифере 1-го подогрева

Q₁ = G_ΔJ(J_K1 — J_H) = G_ΔJ(t_K1 — t_H), кДж/ч

13. Необходимое количество влаги для увлажнения приточного воздуха в оросительной камере

W = G_ΔJ(d_O1 — d_K1), г/ч

14. Требуемое количество теплоты для нагрева увлажнённого и охлаждённого приточного воздуха в калорифере 2-го подогрева

Q₂ = G_ΔJ(J_П1 — J_O1) = G_ΔJ x C(t_П1 — t_O1), кДж/ч

Величину удельной теплоёмкости воздуха С принимаем:

C = 1,005 кДж/(кг × °С).

Чтобы получить тепловую мощность калориферов 1-го и 2-го подогрева в кВт необходимо величины Q₁ и Q₂ в размерности кДж/ч разделить на 3600.

Принципиальная схема обработки приточного воздуха в холодный период года — ХП, для 1-го способа — классического, смотри на рисунок 9.

Примеры расчетов для СВО

Пусть температура подаваемого воздуха (t_r) — 55оС, желаемая температура в помещении (t_v) — 22оС, теплопотери дома (Q) — 16000 Вт.

Определение количества воздуха для РСВО

Для определения массы подаваемого воздуха при температуре t_r используется формула:

Подставляя в формулу значения параметров, получим:

Объемное количество подаваемого воздуха рассчитывается по формуле

где:

Для начала вычислим плотность :

Тогда:

Воздухообмен в помещении определяется по формуле:

Определим плотность воздуха в помещении:

Подставляя значения в формулу, получим:

Таким образом, воздухообмен в помещении равен 405 м3 за час, а объем подаваемого воздуха должен быть равен 451 м3 за час.

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для вычисления количества воздуха для ЧРСВО возьмем полученные сведения из предыдущего примера, а также t_r=55оС,  t_{v =}22оС; Q=16000 Вт. Количество воздуха, необходимого для вентиляции, E_vent=110 м3/ч. Расчетная наружная температура t_n=-31oC.

Для расчета ЧРСВО используем формулу:

Подставляя значения, получим:

Объем рециркуляционного воздуха составит 405-110=296 м3 в ч. Дополнительный расход тепла равен 27000-16000=11000 Вт.

Определение начальной температуры воздуха

Сопротивление механического воздуховода D=0.27 и берется из его технических характеристик. Длина воздуховода вне отапливаемого помещения l=15 м. Определено, что Q=16 кВт, температура внутреннего воздуха равна 22 градуса, а необходимая температура для отопления помещения равна 55 градусам.

Определим E_ot по вышеизложенным формулам. Получим:

Величина теплового потока q₁ составит:

Начальная температура при отклонении составит:

Уточним среднюю температуру:

Тогда:

С учетом полученных сведений найдем:

Из этого следует вывод, что при движении воздуха теряется 4 градуса тепла. Чтобы уменьшить потери тепла, необходимо теплоизолировать трубы.

Расчет системы воздушного отопления для проектирования и монтажа своими руками

Расчет имеет огромное значение, если вы хотите чтобы система функционировала бесперебойно, эффективно и прослужила не один десяток лет. Из-за неграмотного планирования системы отопления вы можете потерпеть неудачу, что приведет к незапланированным расходам.

Итак, что может случится, если не уделить должного внимания подготовительному этапу:

• теплонагреватель может перегреться. Результат — поломка.
• нежданные вибрации, а вследствие и шум при работе системы. Результат — постоянный шум, который уже, скорее всего, не убрать.
• сквозняки. Результат — постоянные простуды, холод.

Параметры расчета

Во-первых, мощность воздухонагревателя. В зависимости от качества работы воздухонагревателя будет ясно, какой объем площади он сможет прогреть воздухом.

Во-вторых, скорость подачи. Чем быстрее будет происходить подача нагретого воздуха в предназначенные места, тем меньшими будут теплопотери.

В-третьих, диаметр воздуховодов. Данный показатель влияет на расчет аэродинамических характеристик системы в целом. Диаметр должен согласовываться со скоростью подачи, иначе воздух будет теряться в воздуховоде, в результате — теплопотери.

Однотрубная горизонтальная

Самый простой вариант однотрубной горизонтальной системы отопления с нижним подключением.

При создании системы отопления частного дома своими руками схема с однотрубной разводкой может оказаться самой выгодной и дешевой. Она одинаково хорошо подходит как для одноэтажных домов, так и для двухэтажных. В случае с одноэтажным домом она выглядит очень просто – радиаторы соединяются последовательно – с целью обеспечения последовательного протекания теплоносителя. После последнего радиатора теплоноситель отправляется по цельной обратной трубе в котел.

Достоинства и недостатки схемы

Для начала мы рассмотрим основные достоинства схемы:

• простота реализации;
• отличный вариант для небольших домов;
• экономия материалов.

Однотрубная горизонтальная схема отопления – отличный вариант для небольших помещений с минимальным количеством комнат.

Схема действительно очень простая и понятная, поэтому с ее реализацией сможет справиться даже новичок. Она предусматривает последовательное соединение всех устанавливаемых радиаторов. Это идеальная схема разводки отопления для частного дома небольших размеров. Например, если это однокомнатный или двухкомнатный дом, то «городить» более сложную двухтрубную систему не имеет особого смысла.

Глядя на фото такой схемы, мы можем отметить, что обратная труба здесь цельная, она не проходит через радиаторы. Поэтому такая схема более экономичная в плане расхода материалов. Если у вас нет лишних денег, такая разводка станет для вас наиболее оптимальной – она сэкономит деньги и позволит обеспечить дом теплом.

Что касается недостатков, то их мало. Главным недостатком является то, что последняя батарея в доме будет холоднее, чем самая первая. Это связано с последовательным проходом теплоносителя через батареи, где он отдает накопленное тепло в атмосферу. Еще одним недостатком однотрубной горизонтальной схемы является то, что при выходе из строя одной батареи придется отключать сразу всю систему.

Несмотря на определенные недостатки, такая схема обогрева продолжает использоваться во многих частных домах небольшой площади.

Особенности монтажа однотрубной горизонтальной системы

Создавая водяное отопление частного дома своими руками, схема с однотрубной горизонтальной разводкой окажется самой простой для реализации. В процессе монтажа необходимо смонтировать батареи отопления, после чего соединить их отрезками трубы. После подключения самого последнего радиатора необходимо развернуть систему в обратном направлении – желательно, чтобы отводящая труба проходила по противоположной стене.

Однотрубная горизонтальная схема отопления может использоваться и в двухэтажных домах, каждый этаж здесь подключается параллельно.

Чем больше ваше домовладение, тем больше в нем окон и тем больше в нем радиаторов. Соответственно, растут и тепловые потери, в результате чего в последних комнатах становится ощутимо прохладнее. Компенсировать падение температуры можно путем увеличения количества секций на последних радиаторах. Но лучше всего смонтировать систему с байпасами или с принудительной циркуляцией теплоносителя – об этом мы расскажем чуть позже.

Аналогичная схема отопления может быть использована для обогрева двухэтажных домов. Для этого создаются две цепочки радиаторов (на первом и втором этажах), которые подключаются параллельно друг другу. Обратная труба в этой схеме подключения батарей одна, она начинается от последнего радиатора на первом этаже. Туда же подключается обратная труба, спускающаяся со второго этажа.

Сферы использования циркуляционных насосов

Главная задача циркуляционного насоса состоит в том, чтобы улучшить циркуляцию теплоносителя по элементам отопительной системы. Проблема поступления в радиаторы отопления уже остывшей воды хорошо знакома жильцам верхних этажей многоквартирных домов. Связаны подобные ситуации с тем, что теплоноситель в таких системах перемещается очень медленно и успевает остыть, пока достигнет участков отопительного контура, находящихся на значительном отдалении.

При эксплуатации в загородных домах автономных систем отопления, циркуляция воды в которых осуществляется естественным путем, тоже можно столкнуться с проблемой, когда радиаторы, установленные в самых дальних точках контура, еле нагреваются. Это также является следствием недостаточного давления теплоносителя и его медленного движения по трубопроводу. Избежать подобных ситуаций как в многоквартирных, так и в частных домах позволяет установка циркуляционного насосного оборудования. Принудительно создавая в трубопроводе требуемое давление, такие насосы обеспечивают высокую скорость движения нагретой воды даже к самым отдаленным элементам системы отопления.

Насос повышает эффективность действующего отопления и позволяет совершенствовать систему, добавляя дополнительные радиаторы или элементы автоматики

Свою эффективность системы отопления с естественной циркуляцией жидкости, переносящей тепловую энергию, проявляют в тех случаях, когда их используют для обогрева домов небольшой площади. Однако, если оснастить такие системы циркуляционным насосом, можно не только повысить эффективность их использования, но и сэкономить на отоплении, снизив количество потребляемого котлом энергоносителя.

По своему конструктивному исполнению циркуляционный насос представляет собой мотор, вал которого передает вращение ротору. На роторе устанавливается колесо с лопатками – крыльчатка. Вращаясь внутри рабочей камеры насоса, крыльчатка выталкивает поступающую в нее нагретую жидкость в нагнетательную магистраль, формируя поток теплоносителя с требуемым давлением. Современные модели циркуляционных насосов могут работать в нескольких режимах, создавая в системах отопления различное давление перемещающегося по ним теплоносителя. Такая опция позволяет быстро прогреть дом при наступлении холодов, запустив насос на максимальную мощность, а затем, когда во всем здании сформируется комфортная температура воздуха, переключить устройство на экономичный режим работы.

Устройство циркуляционного насоса для отопления

Все циркуляционные насосы, используемые для оснащения систем отопления, делятся на две большие категории: устройства с «мокрым» и «сухим» ротором. В насосах первого типа все элементы ротора постоянно находятся в среде теплоносителя, а в устройствах с «сухим» ротором только часть таких элементов контактирует с перекачиваемой средой. Большей мощностью и более высоким КПД отличаются насосы с «сухим» ротором, но они сильно шумят в процессе работы, чего не скажешь об устройствах с «мокрым» ротором, которые издают минимальное количество шума.

Горизонтальная и вертикальная схемы

На горизонтальные и вертикальные схемы подобная система отопления делится по местоположению трубопровода, соединяющего все устройства и приборы в одно целое.

Вертикальная обогревательная схема разнится от других тем, что в таком случае все необходимые устройства подсоединяются к стояку, расположенному вертикально.

Хотя ее составление и выйдет в итоге немного дороже, но зато стабильной работе не будут препятствовать образовывающиеся воздушные застои и пробки. Такой решение наиболее подходящее для хозяев квартиры в доме с множеством этажей, так как все отдельно взятые этажи подключается раздельно.

Двухтрубная система отопления с горизонтальной схемой прекрасно подойдет для одноэтажного жилого дома с относительно большой протяженностью, в котором проще и рациональнее подключить все имеющиеся радиаторные отсеки к горизонтальному трубопроводу.

Обе разновидности контуров отопительной системы могут похвастаться превосходной гидравлической и температурной устойчивостью, только в первой ситуации в любом случае потребуется калибровка стояков, расположенных вертикально, а во втором – горизонтальных петель.

Достоинства и недостатки воздушного отопления

При обустройстве такого отопления в отдельном доме есть свои преимущества и недостатки. Его плюсами являются такие особенности как:

• высокий КПД, в некоторых случаях превышающий 90%;
• необремененность большим количеством сложных, дорогих и тяжелых деталей типа радиаторов и стальных труб;
• можно настроить для каждой комнаты оптимальные условия микроклимата;
• почти мгновенный отклик на регулировании температурного режима;
• благодаря тому, что вентиляторы совместимы даже с печами на твердом топливе, можно осуществлять обогрев абсолютно всех помещений дома без ограничений;
• система фильтров на пути циркулирующего воздуха, очищает его от аллергенов, пыли и прочих частиц;
• встроенный в конструкцию увлажняющий фильтр;
• в летний период при принудительной циркуляции воздуха и выключенном теплогенераторе работает как мощная система охлаждения;

Такая конструкция отопления не претендует на совершенство, так как в ней есть и недостатки:

• этот способ отопления должен быть предусмотрен конструкцией дома еще при его возведении;
• ее монтаж относительно сложен;
• нуждается в регулярном техобслуживании;
• плохо поддается модернизации;
• такой способ отопления заставляет заботиться о чистоте фильтров и регулировать насыщенность атмосферы влагой;
• нуждается в запасном источнике электроэнергии для эффективной работы во время перебоев с ее подачей от основной сети.

Технико-экономическое обоснование проекта

Выбор того или иного проектного решения – задача, как правило, многофакторная. Во всех случаях имеется большое число возможных вариантов решения поставленной задачи, так как любую систему ТГ и В характеризует множество переменных (набор оборудования системы, различные его параметры, сечения трубопроводов, материалы, из которых они изготовлены и т. д.).

В данном разделе сравним 2 типа радиаторов: Rifar Monolit 350 и Sira RS 300.

Чтобы определить стоимость радиатора, произведем их тепловой расчет с целью уточнения количества секций. Расчет радиатора Rifar Monolit 350 приведен в разделе 5.2.

Как сделать своими руками: оборудование, схема

Идеальный вариант установки воздушного отопления — внести его в проект дома ещё до стадии строительства. Но и в жилом здании реализовать такую идею реально. Главное:

• правильно рассчитать мощность оборудования;
• выбрать подходящую систему;
• воспользоваться схемами.

Проще доверить монтаж воздушного отопления специалистам, но можно выполнить и своими руками. Для работы потребуется: теплогенераторная установка, жестяные трубы, вентилятор, рукава для забора воздуха снаружи, решётки на вентиляционные отверстия.

Первым делом производится монтаж котла и камеры теплового обмена. Теперь установка вентилятора. Следующий шаг установка и разводка воздуховодов. Обязательно изолируются все каналы. И в завершение делается отверстие в стене здания для забора воздуха. Последовательность действий только такая. Необходимо смастерить дымоход. Для этого подойдёт любая листовая жесть. Воздуховод соединяют с теплообменником сверху, а снизу под камеру сгорания крепится вентилятор.

Фото 3. Схема монтажа воздушной отопительной системы в частном доме. Установка труб осуществляется на полу.

Воздуховоды подключаются к подающему коробу гибкими воздуховодами. Обязательно ставится труба обратной тяги, большего диаметра, чем для подачи воздуха. При этом её разветвленность должна быть меньше. Утепление позволит не бояться конденсата, а значит разрушения труб. Теперь устанавливается заслонка, которая регулирует поступление свежего воздуха в дом. После завершения монтажных работ, декорируют трубы и другие элементы системы.

Внимание! Алгоритм прост, но специалисты настаивают, что делать все нужно именно в таком порядке. На помощь тем, кто решился все сделать сам, придут советы опытных мастеров:

На помощь тем, кто решился все сделать сам, придут советы опытных мастеров:

• Крепить трубки к потолку при помощи хомутов.
• Отсутствие утепления приведет к эрозии поверхности труб. Риск возрастает у владельцев кондиционеров.
• Дополнительные фильтры повлекут за собой финансовые вложения.
• Стыки трубопровода лучше всего фиксировать алюминиевым скотчем со специальным покрытием.
• Воздуховоды, подающие тепло в дом, желательно расположить ближе к полу.

Виды воздушного отопления

По типу теплогенератора существует:

• газовое;
• на твёрдом топливе;
• работающее на электричестве воздушное отопление.

Использование газа имеет преимущество благодаря низкой стоимости топлива и возможности полной автоматизации системы. Однако не все частные дома в России газифицированы. В этом случае имеет смысл рассмотреть установку на участке газгольдера — хранилища газа, заполняемого один-два раза в год. Весомые первичные затраты позволят экономить на отоплении долгие годы.

Твердотопливный котёл позволит организовать более бюджетное отопление при его оборудовании.

А вот установка полностью электрифицированных систем воздушного отопления в частных домах в РФ затруднена небольшими выделяемыми на такие домовладения мощностями, которых часто недостаточно для работы электрических теплогенераторов.

К тому же это более затратно в эксплуатации, чем система на газе.

По варианту циркуляции воздуха выделяют:

Прямоточное

Это известная сотни лет схема обогрева, при которой нагрев воздуха производился в нижнем помещении постройки путём сжигания твёрдого топлива, далее по каналам в полах и стенах горячий воздух доходил до верха здания и выходил наружу через отверстия вверху.

Особенности

В этом случае в большей степени прогреваются стены и полы здания. Значительны теплопотери, так как весь объем нагретого воздуха выходит наружу.

Принципы работы

Движение воздуха происходит из-за того, что его нагретые массы естественным образом поднимаются вверх.

Как сделать

Изначально, согласно приводимым в интернете схемам, сжигание топлива в данной системе обогрева производилось непосредственно в помещении без использования какого-либо оборудования.

При этом температуры нагрева воздуха, очевидно, предполагали строительство здания только из негорючих материалов. Это самая простая схема воздушного обогрева, но реализуют её редко, так как она затратна, а параметры отопления слабо контролируемы.

Рециркуляционные системы

Эта схема предполагает не потерю нагретого воздуха, как в прямоточных системах, а его циркуляцию внутри здания, что значительно более экономично.

Использование таких систем стало возможно с началом обогрева природным газом. С этим более экологически чистым топливом и с помощью специального оборудования подавать нагретый воздух начали непосредственно в обогреваемые помещения.

Принцип работы

Воздух, которым обогревалось помещение, не выводится наружу, а через каналы вентиляции возвращается обратно к теплогенератору. Так он многократно циркулирует внутри здания, что экономически выгодно, но негигиенично. В помещениях скапливается СО2 и пыль. Есть два варианта подобных систем:

1. естественной циркуляции (воздушные массы перемещаются в зависимости от своей температуры: тёплые вверх, холодные вниз, другое название — гравитационная);
2. принудительной циркуляции с использованием приточно-вытяжной вентиляции.

Второй вариант создаёт более комфортную среду, позволяя равномернее прогреть помещения на разной высоте от пола. В целом полностью рециркуляционные системы более пригодны для обогрева нежилых помещений, так как они не обеспечивают чистого свежего воздуха внутри зданий.

Как сделать

Внизу здания устанавливается теплогенератор, к нему делается разводка воздуховодов во все помещения здания, на которых устанавливаются вентиляционные решётки под потолком. Тёплый воздух из них выходит в комнаты.

Другая система воздуховодов устанавливается под полом, в её вентиляционные решётки поступает более холодный воздух, который скапливается внизу под действием силы тяжести. По этим воздуховодам воздушные массы снова поступают к теплогенератору и начинается новый цикл. Наличие вентиляторов для принудительного перемещения воздуха помогает оптимизировать температурный режим.

С частичной рециркуляцией

Этот подвид наиболее пригоден для жилых домов. Часть нагретого воздуха циркулирует внутри здания, а часть заменяется на свежий воздух.

Особенности

В такой вариант отопления включают различное оборудование для полного контроля за климатом: датчики температуры и влажности, кондиционеры, увлажнители, осушители, вентиляторы.

Принцип работы

Основное отличие от рециркуляционных систем — наличие внешних воздухозаборов, а также выводящих воздух отверстий. Плюс, в схему встраивается дополнительное оборудование для контроля за перемещением воздуха и его характеристиками.

Как сделать

Это наиболее сложные системы, для проектирования которых имеет смысл приглашать профессионалов. Самостоятельно некоторые домовладельцы осуществляют частичный монтаж.

Внимание! Обязательно привлечение профильных специалистов при установке газового оборудования

Расход теплоты на вентиляцию

По своему назначению вентиляция подразделяется на общую, местную приточную и местную вытяжную.

Общая вентиляция производственных помещений осуществляется при подаче приточного воздуха, который поглощает вредные выделения в рабочей зоне, приобретая ее температуру и влажность, и удаляется с помощью вытяжной системы.

Местную приточную вентиляцию используют непосредственно на рабочих местах или в небольших помещениях.

Местная вытяжная вентиляция (местный отсос) должна быть предусмотрена при проектировании технологического оборудования для предотвращения загрязнения воздуха рабочей зоны.

Кроме вентиляции в производственных помещениях применяют кондиционирование воздуха, цель которого — поддержание постоянной температуры и влажности воздуха (в соответствии с санитарно-гигиеническими и технологическими требованиями) вне зависимости от изменения внешних атмосферных условий.

Системы вентиляции и кондиционирования воздуха характеризуются рядом общих показателей (табл. 22).

Расход теплоты на вентиляцию в значительно большей степени, чем расход теплоты на отопление, зависит от вида технологического процесса и интенсивности производства и определяется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами и санитарными нормами.

Часовой расход теплоты на вентиляцию QI (МДж/ч) определяют либо по удельным вентиляционным тепловым характеристикам зданий (для вспомогательных помещений), либо по произво-

На предприятиях легкой промышленности применяются различные типы вентиляционных устройств, в том числе общеобменные, для местных отсосов, системы кондиционирования и др.

Удельная вентиляционная тепловая характеристика зависит от назначения помещений и составляет 0,42 — 0,84 • 10~3 МДж/(м3 • ч • К).

По производительности приточной вентиляции часовой расход теплоты на вентиляцию определяют по формуле

дительности действующих приточных вентиляционных установок (для производственных помещений).

По удельным характеристикам часовой расход теплоты определяют следующим образом:

В том случае, если вентиляционная установка предназначена для компенсации потерь воздуха при местных отсосах, при определении QI учитывают не температуру наружного воздуха для расчета вентиляции tHв, а температуру наружного воздуха для расчета отопления /н.

В системах кондиционирования расход теплоты рассчитывают в зависимости от схемы подачи воздуха.

Так, годовой расход теплоты в прямоточных кондиционерах, работающих с использованием наружного воздуха, определяют по формуле

Если кондиционер работает с рециркуляцией воздуха, то в формулу по определению Q£кон вместо температуры приточного

Годовой расход теплоты на вентиляцию QI (МДж/год) рассчитывают по уравнению

Четвертый этап

4.Рассчитывается количество вентрешеток и скорость воздуха в воздуховоде:

1)Задаемся количеством решеток и выбираем из каталога их размеры

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

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

Пример расчета теплопотерь дома

Рассматриваемый дом располагается в городе Кострома, где температура за окном в наиболее холодную пятидневку достигает -31 градусов, температура грунта — +5оС. Желаемая температура в помещении — +22оС.

Рассматривать будем дом со следующими габаритами:

• ширина — 6.78 м;
• длина — 8.04 м;
• высота — 2.8 м.

Величины будут использоваться для вычисления площади ограждающих элементов.

Для расчетов удобнее всего нарисовать план дома на бумаге, обозначив на нем ширину, длину, высоту здания, расположение окон и дверей, их габариты

Стены здания состоят из:

• газобетона толщиной В=0.21 м, коэффициентом теплопроводности k=2.87;
• пенопласта В=0.05 м, k=1.678;
• облицовочного кирпича В=0.09 м, k=2.26.

При определении k следует использовать сведения из таблиц, а лучше — информацию из технического паспорта, поскольку состав материалов разных производителей может отличаться, следовательно, иметь разные характеристики.

Железобетон имеет наиболее высокую теплопроводимость, минераловатные плиты — наименьшую, поэтому их наиболее эффективно использовать в строительстве теплых домов

Пол дома состоит из следующий слоев:

• песка, В=0.10 м, k=0.58;
• щебня, В=0.10 м, k=0.13;
• бетона, В=0.20 м, k=1.1;
• утеплителя эковаты, B=0.20 м, k=0.043;
• армированной стяжки, В=0.30 м k=0.93.

В приведенном плане дома пол имеет одинаковое строение по всей площади, подвальное помещение отсутствует.

Потолок состоит из:

• минеральной ваты, В=0.10 м, k=0.05;
• гипсокартона, B=0.025 м, k= 0.21;
• сосновых щитов, В=0.05 м, k=0.35.

У потолочного перекрытия выходов на чердак нет.

В доме окон всего 8, все они двухкамерные с К-стеклом, аргоном, показатель D=0.6. Шесть окон имеют габариты 1.2х1.5 м, одно — 1.2х2 м, одно — 0.3х0.5 м. Двери имеют габариты 1х2.2 м, показатель D по паспорту равен 0.36.

Вычисление тепловых потерь стен

Расчет тепловых потерь будем производить для каждой стены в отдельности.

Для начала найдем площадь северной стены.

На стене отсутствуют дверные проемы и оконные отверстия, поэтому в расчетах будем использовать это значение S.

Для вычисления тепловых затрат ОК, ориентированных на одну из сторон света, необходимо учитывать уточняющие коэффициенты

Исходя из состава стены, найдем ее общее теплосопротивление, равное:

Для нахождения D воспользуемся формулой:

Тогда, подставив исходные значения, получим:

Для подсчетов используем формулу

Учитывая, что коэффициент l для северной стены равен 1.1, получим

В южной стене располагается одно окно площадью

Поэтому в расчетах из S южной стены необходимо вычесть S окна, чтобы получить максимально точные результаты.

Параметр l для южного направления равен 1. Тогда

Для восточной, западной стены уточняющий коэффициент l=1.05, поэтому достаточно вычислить площадь поверхности ОК без учета S окон и двери.

Тогда

В конечном итоге, общая Q стен равна сумме Q всех стен, то есть:

Итого, тепло уходит через стены в количестве 526 Вт.

Теплопотери через окна и двери

В плане дома видно, что двери и 7 окон выходят на восток и запад, следовательно, параметр l=1.05. Общая площадь 7 окон, учитывая вышеизложенные вычисления, равна:

Для них Q, с учетом того, что D=0.6, будет рассчитываться так:

Вычислим Q южного окна (l=1).

Для дверей D=0.36, а S=2.2, l=1.05, тогда:

Суммируем полученные теплопотери и получим:

Далее определим Q для потолка и пола.

Расчет теплопотерь потолка и пола

Для потолка и пола l=1. Рассчитаем их площадь.

Учитывая состав пола, определим общее D.

Тогда тепловые потери пола с учетом того, что температура земли равна +5, равны:

Рассчитаем общее D потолка

Тогда Q потолка будет равно:

Общие теплопотери через ОК будут равны:

Итого, теплопотери дома будут равны 13054 Вт или почти 13 кВт.

Вычисление теплопотельпотерь вентиляции

В помещении работает вентиляция с удельным воздухообменом 3 м3/ч, вход оборудован воздушно-тепловым навесом, поэтому для расчетов достаточно воспользоваться формулой:

Рассчитаем плотность воздуха в помещении при заданной температуре +22 градуса:

Параметр равен произведению удельного расхода на площадь пола, то есть:

Теплоемкость воздуха с равна 1.005 кДж/(кг* С).

Учитывая все сведения, найдем Q вентиляции:

Итого тепловые расходы на вентиляцию составят 3000 Вт или 3 кВт.

Бытовые тепловые поступления

Поступления бытового характера вычисляются по формуле.

То, есть, подставляя известные значения, получим:

Подводя итоги, можно увидеть, что общие теплопотери Q дома будут равны:

Возьмем в качестве рабочего значения Q=16000 Вт или 16 кВт.

Принципы воздушного отопления

1. Приточный.

Воздух поступает из внешней среды (с улицы), подогревается воздухонагревателем и подается в помещения, из которых выводится по магистрали обратного потока во внешнюю среду.

2. Рециркуляционный

3. Комбинированный вариант. Именно по такой схеме строится воздушное отопление. Обработанный (подогретый, пропущенный через фильтр, увлажненный при необходимости) воздух циркулирует внутри дома, при этом к нему постоянно подмешивается, в определенной пропорции, свежий воздух с улицы. В результате достигается максимальная эффективность и создается здоровый микроклимат в помещениях.