Instalacja systemu grzewczego nie jest możliwa bez wstępnych obliczeń. Uzyskane informacje powinny być tak dokładne, jak to możliwe, dlatego obliczenia ogrzewania powietrznego są przeprowadzane przez ekspertów korzystających ze specjalistycznych programów, biorąc pod uwagę niuanse projektu.
Możliwe jest obliczenie układu ogrzewania powietrznego (dalej - CBO) niezależnie, mając podstawową wiedzę z matematyki i fizyki.
W tym artykule dowiesz się, jak obliczyć poziom strat ciepła w domu i obróbkę cieplną wody. Aby wszystko było jak najbardziej jasne, podane zostaną konkretne przykłady obliczeń.
Obliczanie strat ciepła w domu
Aby wybrać CBO, konieczne jest określenie ilości powietrza dla systemu, początkowej temperatury powietrza w kanale dla optymalnego ogrzewania pomieszczenia. Aby znaleźć te informacje, musisz obliczyć straty ciepła w domu i rozpocząć podstawowe obliczenia później.
Każdy budynek w chłodne dni traci energię cieplną. Jego maksymalna liczba wychodzi z pomieszczenia przez ściany, dach, okna, drzwi i inne elementy otaczające (dalej - OK), zwrócone w stronę jednej strony ulicy.
Aby zapewnić określoną temperaturę w domu, musisz obliczyć pojemność cieplną, która jest w stanie zrekompensować koszty ciepła i utrzymać pożądaną temperaturę w domu.
Galeria obrazów
Zdjęcie z
Obliczenia dotyczące ogrzewania powietrznego domu wiejskiego są przeprowadzane dla właściwego wyboru urządzenia grzewczego, które może wytworzyć niezbędną ilość energii cieplnej
Generator ciepła, który wykorzystuje głównie kominki i rosyjskie piece w domach wiejskich, powinien pokryć straty ciepła w domu przez konstrukcje budowlane
W systemach ogrzewania powietrznego przygotowanie chłodziwa odbywa się we wszystkich typach kotłów. Najpierw podgrzewają wodę lub parę, która z kolei przenosi ciepło na prądy powietrzne
Grzejniki gazowe, wodne i elektryczne dostarczają ogrzane powietrze do pomieszczenia bez użycia kanałów
W przypadku urządzeń dostarczających masę ogrzanego powietrza bezpośrednio do pomieszczenia, są one instalowane w ilości co najmniej 2 sztuk na pomieszczenie. Aby w przypadku awarii jednego urządzenia drugie mogło zapewnić temperaturę +5 stopni
Łącząc ogrzewanie powietrza z systemami wentylacji i klimatyzacji, należy wziąć pod uwagę straty energii do ogrzewania mieszanej świeżej porcji powietrza z ulicy
W kanałowych wersjach systemów ogrzewania powietrza ogrzane powietrze przepływa przez rury, których powierzchnia przenosi ciepło do pomieszczenia
W systemach powietrza kanałowego funkcję urządzeń grzewczych pełni rurociąg. Jego powierzchnia jest brana pod uwagę przy określaniu wymiany ciepła
Zasada obliczania mocy agregatu
Jednostka gazowa na zewnątrz domu
Lotne urządzenie gazowe
Elektryczna nagrzewnica powietrza
Połączenie z innymi systemami
Kanałowy obieg grzewczy
Specyfika obwodu powietrza
Istnieje błędne przekonanie, że straty ciepła są takie same dla każdego domu. Niektóre źródła twierdzą, że 10 kW wystarcza do ogrzania małego domu o dowolnej konfiguracji, inne są ograniczone do 7-8 kW na metr kwadratowy. metr.
Zgodnie z uproszczonym schematem obliczeń co 10 m2 eksploatowany obszar w regionach północnych i środkowym pasie powinien zostać zaopatrzony w 1 kW energii cieplnej. Liczba ta, indywidualnie dla każdego budynku, jest mnożona przez współczynnik 1,15, tworząc w ten sposób rezerwę mocy cieplnej na wypadek nieoczekiwanych strat.
Jednak takie szacunki są raczej przybliżone, a ponadto nie uwzględniają jakości, cech materiałów użytych do budowy domu, warunków klimatycznych i innych czynników wpływających na koszty ciepła.
Ilość ciepła odpadowego zależy od powierzchni elementu otaczającego, przewodności cieplnej każdej z jego warstw. Największa ilość energii cieplnej opuszcza pomieszczenie przez ściany, podłogę, dach, okna
Jeśli w konstrukcji domu zastosowano nowoczesne materiały budowlane, których przewodność cieplna jest niska, wówczas strata ciepła konstrukcji będzie mniejsza, co oznacza, że moc cieplna będzie mniejsza.
Jeśli weźmiesz sprzęt termiczny, który wytwarza więcej energii niż to konieczne, pojawi się nadmiar ciepła, który zwykle kompensuje wentylacja. W takim przypadku pojawiają się dodatkowe koszty finansowe.
Jeśli dla CBO zostanie wybrany sprzęt o niskiej mocy, w pomieszczeniu odczuje się niedobór ciepła, ponieważ urządzenie nie będzie w stanie wygenerować wymaganej ilości energii, co będzie wymagało zakupu dodatkowych urządzeń grzewczych.
Zastosowanie pianki poliuretanowej, włókna szklanego i innej nowoczesnej izolacji pozwala osiągnąć maksymalną izolację termiczną pomieszczenia
Koszty termiczne budynku zależą od:
- struktura otaczających elementów (ściany, sufity itp.), ich grubość;
- ogrzewana powierzchnia;
- orientacja względem punktów kardynalnych;
- minimalna temperatura za oknem w regionie lub mieście przez 5 dni zimowych;
- czas trwania sezonu grzewczego;
- procesy infiltracji, wentylacji;
- domowe zaopatrzenie w ciepło;
- zużycie ciepła na potrzeby domowe.
Niemożliwe jest prawidłowe obliczenie strat ciepła bez uwzględnienia infiltracji i wentylacji, które znacząco wpływają na składnik ilościowy. Infiltracja to naturalny proces przenoszenia mas powietrza, który zachodzi podczas przemieszczania się ludzi w pomieszczeniu, otwierania okien w celu wentylacji i innych procesów domowych.
Wentylacja to specjalnie zainstalowany system, przez który powietrze jest dostarczane, a powietrze może dostać się do pomieszczenia o niższej temperaturze.
9 razy więcej ciepła jest wydalane przez wentylację niż podczas naturalnej infiltracji
Ciepło przedostaje się do pomieszczenia nie tylko przez system grzewczy, ale także przez urządzenia grzewcze, żarówki i ludzi. Ważne jest również, aby wziąć pod uwagę zużycie ciepła do ogrzewania zimnych przedmiotów przywiezionych z ulicy, ubrań.
Przed wyborem sprzętu do klimatyzacji, zaprojektowaniem systemu grzewczego ważne jest, aby z dużą dokładnością obliczyć straty ciepła w domu. 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 całkowitą utratę ciepła Q domu, konieczne jest obliczenie zużycia ciepła przez przegrodę Q budynkuorg.k, zużycie energii do wentylacji i infiltracji Qv, uwzględnić wydatki na gospodarstwo domowe Qt. Straty są mierzone i rejestrowane w watach.
Aby obliczyć całkowite zużycie ciepła Q, użyj wzoru:
Q = Qorg.k + Qv - Qt
Następnie rozważamy wzory do określania kosztów ciepła:
Qorg.k , Qv, Qt.
Wyznaczanie strat ciepła przegród budowlanych
Poprzez otaczające elementy domu (ściany, drzwi, okna, sufit i podłoga) uwalniana jest największa ilość ciepła. Aby ustalić Qorg.k konieczne jest osobne obliczenie strat ciepła, które ponosi każdy element konstrukcyjny.
To jest Qorg.k obliczone według wzoru:
Qorg.k = Qpol + Qśw + Qok + Qpt + Qdv
Aby określić Q każdego elementu domu, należy dowiedzieć się o jego strukturze i współczynniku przewodności cieplnej lub współczynniku oporu cieplnego, który jest wskazany w paszporcie materiału.
Aby obliczyć zużycie ciepła, uwzględnia się warstwy wpływające na izolację termiczną. Na przykład izolacja, mur, okładzina itp.
Obliczanie strat ciepła następuje dla każdej jednorodnej warstwy elementu otaczającego. Na przykład, jeśli ściana składa się z dwóch różnych warstw (izolacja i mur), wówczas obliczenia są wykonywane osobno dla izolacji i muru.
Oblicz zużycie ciepła przez warstwę, biorąc pod uwagę pożądaną temperaturę w pomieszczeniu według wyrażenia:
Qśw = S × (tv - tn) × B × l / k
Zmienne mają następujące znaczenie w wyrażeniu:
- S to powierzchnia warstwy, m2;
- tv - pożądana temperatura w domu, ° C; w narożnych pokojach temperatura jest wyższa o 2 stopnie;
- tn - średnia temperatura najzimniejszych 5 dni w regionie, ° С;
- k jest współczynnikiem przewodności cieplnej materiału;
- B jest grubością każdej warstwy elementu otaczającego, m;
- l– parametr tabelaryczny, uwzględnia cechy zużycia ciepła dla OK zlokalizowanego w różnych częściach świata.
Jeśli okna lub drzwi są wbudowane w ścianę, dla której przeprowadzane są obliczenia, wówczas przy obliczaniu Q z całkowitej powierzchni OK konieczne jest odjęcie powierzchni okna lub drzwi, ponieważ ich zużycie ciepła będzie inne.
W paszporcie technicznym współczynnik przenikania ciepła D jest czasami wskazany na oknach lub drzwiach, dzięki czemu można uprościć obliczenia
Współczynnik oporu cieplnego oblicza się ze wzoru:
D = B / k
Wzór na utratę ciepła dla pojedynczej warstwy można przedstawić jako:
Qśw = S × (tv - tn) × D × l
W praktyce, aby obliczyć Q podłogi, ścian lub sufitów, współczynniki D każdej warstwy OK są obliczane osobno, sumowane i zastępowane ogólnym wzorem, który upraszcza proces obliczania.
Uwzględnianie kosztów infiltracji i wentylacji
Powietrze o niskiej temperaturze może dostać się do pomieszczenia z systemu wentylacyjnego, co znacznie wpływa na utratę ciepła. Ogólna formuła tego procesu jest następująca:
Qv = 0,28 × Ln × pv × c × (tv - tn)
W wyrażeniu znaki alfabetyczne mają znaczenie:
- L.n - przepływ powietrza dolotowego, m3/ h;
- pv - gęstość powietrza w pomieszczeniu o danej temperaturze, kg / m3;
- tv - temperatura w domu, ° С;
- tn - średnia temperatura najzimniejszych 5 dni w regionie, ° С;
- c to pojemność cieplna powietrza, kJ / (kg * ° C).
Parametr L.n zaczerpnięte z właściwości technicznych systemu wentylacji. W większości przypadków powietrze nawiewane ma właściwy przepływ 3 m3/ h, na podstawie którego Ln obliczone według wzoru:
L.n = 3 × S.pol
We wzorze Spol - powierzchnia podłogi, m2.
Gęstość powietrza w pomieszczeniupv zdefiniowane przez wyrażenie:
pv = 353/273 + tv
Tutaj tv - ustawiona temperatura w domu, mierzona w ° C
Pojemność cieplna c jest stałą wielkością fizyczną i wynosi 1,005 kJ / (kg × ° C).
Przy naturalnej wentylacji zimne powietrze dostaje się przez okna, drzwi, wypierając ciepło przez komin
Niezorganizowana wentylacja lub infiltracja jest określona wzorem:
Qja = 0,28 × ∑Gh × c × (tv - tn) × kt
W równaniu:
- solh - przepływ powietrza przez każde ogrodzenie ma wartość tabelaryczną, kg / h;
- kt - współczynnik wpływu termicznego przepływu powietrza, pobrany z tabeli;
- tv , tn - ustawić temperatury wewnątrz i na zewnątrz, ° C.
Kiedy drzwi się otwierają, następuje największa utrata ciepła, dlatego jeśli wejście jest wyposażone w kurtyny powietrzne, należy je również wziąć pod uwagę.
Kurtyna termiczna jest wydłużonym termowentylatorem, który wytwarza silny przepływ w oknie lub drzwiach. Minimalizuje lub praktycznie eliminuje straty ciepła i powietrza z ulicy, nawet przy otwartych drzwiach lub oknach
Aby obliczyć utratę ciepła przez drzwi, stosuje się wzór:
Qot.d = Qdv × j × H
W wyrażeniu:
- Qdv - szacowana utrata ciepła przez drzwi zewnętrzne;
- H - wysokość budynku, m;
- j jest współczynnikiem tabelarycznym, zależnym od rodzaju drzwi i ich położenia.
Jeśli dom zorganizował wentylację lub infiltrację, obliczenia są wykonywane zgodnie z pierwszą formułą.
Powierzchnia otaczających elementów konstrukcyjnych może być niejednorodna - mogą na niej znajdować się szczeliny lub przecieki, przez które przechodzi powietrze. Te straty ciepła uważa się za nieistotne, ale można je również określić. Można tego dokonać wyłącznie metodami programowymi, ponieważ nie można obliczyć niektórych funkcji bez użycia aplikacji.
Najdokładniejszy obraz rzeczywistej utraty ciepła daje ankieta termowizyjna przeprowadzona w domu. Ta metoda diagnostyczna pozwala zidentyfikować ukryte błędy konstrukcyjne, luki w izolacji termicznej, nieszczelności w systemie zaopatrzenia w wodę, zmniejszając wydajność cieplną budynku i inne wady
Ciepło domowe
Poprzez urządzenia elektryczne ciało ludzkie, lampy, dodatkowe ciepło dociera do pomieszczenia, co jest również uwzględniane przy obliczaniu strat ciepła.
Ustalono eksperymentalnie, że takie wpływy nie mogą przekraczać znaku 10 W na 1 m2. Dlatego formuła obliczeniowa może mieć postać:
Qt = 10 × S.pol
W wyrażeniu Spol - powierzchnia podłogi, m2.
Główna metodologia obliczania NWO
Główną zasadą działania każdego NWO jest przenoszenie energii cieplnej przez powietrze poprzez chłodzenie płynu chłodzącego. Jego głównymi elementami są generator ciepła i rura cieplna.
Powietrze jest doprowadzane do pomieszczenia już ogrzanego do temperatury trw celu utrzymania pożądanej temperatury tv. Dlatego ilość zgromadzonej energii powinna być równa całkowitej utracie ciepła w budynku, to znaczy Q. Jest równość:
Q = Eot × c × (tv - tn)
We wzorze E - zużycie ogrzanego powietrza kg / s do ogrzewania pomieszczenia. Z równości możemy wyrazić E.ot:
miot = Q / (c × (tv - tn))
Przypomnijmy, że pojemność cieplna powietrza wynosi c = 1005 J / (kg × K).
Wzór określa tylko ilość dostarczanego powietrza, wykorzystywanego tylko do ogrzewania tylko w systemach recyrkulacji (dalej - RSVO).
W systemach zasilania i recyrkulacji część powietrza jest pobierana z ulicy, a druga część - z pomieszczenia. Obie części są mieszane i po podgrzaniu do wymaganej temperatury są dostarczane do pomieszczenia
Jeśli jako wentylację stosuje się CBO, ilość dostarczanego powietrza oblicza się w następujący sposób:
- Jeśli ilość powietrza do ogrzewania przewyższa ilość powietrza do wentylacji lub jest równa, wówczas bierze się pod uwagę ilość powietrza do ogrzewania, a układ wybiera się jako przepływ bezpośredni (dalej - PSVO) lub z częściową recyrkulacją (dalej - HRWS).
- Jeśli ilość powietrza do ogrzewania jest mniejsza niż ilość powietrza potrzebna do wentylacji, wówczas brana jest pod uwagę tylko ilość powietrza potrzebna do wentylacji, wprowadza się HVAC (czasami - HVAC), a temperaturę dostarczanego powietrza oblicza się według wzoru: tr = tv + Q / c × Ekratka wentylacyjna.
W przypadku gdy wskaźnik przekracza tr dopuszczalne parametry, należy zwiększyć ilość powietrza wprowadzanego przez wentylację.
Jeśli pomieszczenie ma źródła stałego ciepła, wówczas temperatura dostarczanego powietrza jest zmniejszana.
Dołączone urządzenia elektryczne wytwarzają około 1% ciepła w pomieszczeniu. Jeśli jedno lub więcej urządzeń będzie działać w sposób ciągły, ich moc cieplną należy uwzględnić w obliczeniach
W przypadku pojedynczego pokoju wskaźnik tr może być inny. Technicznie możliwe jest zrealizowanie idei dostarczania różnych temperatur do poszczególnych pomieszczeń, ale znacznie łatwiej jest dostarczyć powietrze o tej samej temperaturze do wszystkich pomieszczeń.
W tym przypadku temperatura całkowita tr weź ten, który okazał się najmniejszy. Następnie ilość dostarczanego powietrza oblicza się według wzoru definiującego Eot.
Następnie określamy wzór do obliczania objętości powietrza wlotowego V.ot w temperaturze ogrzewania tr:
V.ot = Eot/ pr
Odpowiedź jest napisana wm3/ h
Jednak wewnętrzna wymiana powietrza Vp będzie różnić się od wartości Vot, ponieważ konieczne jest określenie tego na podstawie temperatury wewnętrznej tv:
V.ot = Eot/ pv
We wzorze na określenie Vp i vot wskaźniki gęstości powietrza pr i pv (kg / m3) są obliczane z uwzględnieniem temperatury ogrzanego powietrza tr i temperatura pokojowa tv.
Temperatura zasilania tr musi być wyższy niż tv. Zmniejszy to ilość dostarczanego powietrza i zmniejszy wymiary kanałów systemów z naturalnym ruchem powietrza lub zmniejszy zużycie energii elektrycznej, jeśli do cyrkulacji ogrzanej masy powietrza zastosowana zostanie mechaniczna motywacja.
Tradycyjnie maksymalna temperatura powietrza wchodzącego do pomieszczenia, gdy jest ono dostarczane na wysokości przekraczającej znak 3,5 m, powinna wynosić 70 ° С. Jeśli powietrze jest dostarczane na wysokości mniejszej niż 3,5 m, wówczas jego temperatura jest zwykle równa 45 ° C.
W przypadku budynków mieszkalnych o wysokości 2,5 m dopuszczalna temperatura wynosi 60 ° C. Gdy temperatura jest wyższa, atmosfera traci swoje właściwości i nie nadaje się do inhalacji.
Jeśli kurtyny powietrzno-termiczne znajdują się przy zewnętrznych bramach i otworach skierowanych na zewnątrz, temperatura powietrza wlotowego jest dozwolona 70 ° C, w przypadku kurtyn umieszczonych w drzwiach zewnętrznych, do 50 ° C.
Na dostarczaną temperaturę wpływ mają metody dostarczania powietrza, kierunek strumienia (w pionie, wzdłuż zbocza, w poziomie itp.). Jeśli ludzie są stale w pomieszczeniu, temperaturę dostarczanego powietrza należy obniżyć do 25 ° C.
Po przeprowadzeniu wstępnych obliczeń możliwe jest określenie niezbędnego zużycia ciepła do podgrzania powietrza.
Dla kosztów ciepła RSVO Q1 obliczone przez wyrażenie:
Q1 = Eot × (tr - tv) × c
Do obliczenia PSVO Q2 wyprodukowany według wzoru:
Q2 = Ekratka wentylacyjna × (tr - tv) × c
Zużycie ciepła Q3 dla HRW wynika z równania:
Q3 = [Eot × (tr - tv) + Ekratka wentylacyjna × (tr - tv)] × c
We wszystkich trzech wyrażeniach:
- miot i Ekratka wentylacyjna - zużycie powietrza w kg / s do ogrzewania (Eot) i wentylacja (Ekratka wentylacyjna);
- tn - temperatura zewnętrzna w ° C
Pozostałe cechy zmiennych są takie same.
W CHRSVO ilość recyrkulowanego powietrza określa wzór:
mirec = Eot - Ekratka wentylacyjna
Zmienna eot wyraża ilość zmieszanego powietrza podgrzanego do temperatury tr.
W PSVO występuje osobliwość z naturalną motywacją - ilość poruszającego się powietrza zmienia się w zależności od temperatury na zewnątrz. Jeśli temperatura zewnętrzna spadnie, ciśnienie w układzie wzrośnie. Prowadzi to do wzrostu ilości powietrza wchodzącego do domu. Jeśli temperatura wzrośnie, nastąpi proces odwrotny.
Również w systemie klimatyzacji, w przeciwieństwie do systemów wentylacyjnych, powietrze porusza się z mniejszą i zmieniającą się gęstością w porównaniu z gęstością powietrza otaczającego kanały powietrzne.
Z powodu tego zjawiska zachodzą następujące procesy:
- Wychodzące z generatora powietrze przechodzące przez kanały powietrzne jest zauważalnie chłodzone podczas ruchu
- Podczas naturalnego ruchu ilość powietrza wpływającego do pomieszczenia zmienia się w sezonie grzewczym.
Powyższe procesy nie są brane pod uwagę, jeśli wentylatory są używane w układzie klimatyzacji do cyrkulacji powietrza, a także mają ograniczoną długość i wysokość.
Jeśli system ma wiele rozgałęzień, dość długich, a budynek jest duży i wysoki, konieczne jest ograniczenie procesu chłodzenia powietrza w kanałach, aby zmniejszyć redystrybucję powietrza wchodzącego pod wpływem naturalnego ciśnienia cyrkulacyjnego.
Przy obliczaniu wymaganej mocy rozszerzonych i rozgałęzionych systemów podgrzewania powietrza należy wziąć pod uwagę nie tylko naturalny proces chłodzenia masy powietrza podczas ruchu przez kanał, ale także wpływ naturalnego ciśnienia masy powietrza podczas przejścia przez kanał
Aby kontrolować proces chłodzenia powietrza, wykonaj obliczenia termiczne kanałów. W tym celu konieczne jest ustalenie początkowej temperatury powietrza i określenie jej natężenia przepływu za pomocą wzorów.
Aby obliczyć strumień ciepła Qohl przez ściany kanału, którego długość jest równa l, użyj wzoru:
Qohl = q1 × l
W wyrażeniu q1 oznacza strumień ciepła przechodzący przez ściany kanału o długości 1 m. Parametr oblicza się na podstawie wyrażenia:
q1 = k × S.1 × (tsr - tv) = (tsr - tv) / D1
W równaniu D1 - opór przenoszenia ciepła od ogrzanego powietrza o średniej temperaturze tsr w poprzek kwadratu S.1 ściany kanału o długości 1 mw pomieszczeniu w temperaturze tv.
Równanie bilansu cieplnego wygląda następująco:
q1l = Eot × c × (tnach - tr)
We wzorze:
- miot - ilość powietrza potrzebna do ogrzania pomieszczenia, kg / h;
- c jest ciepłem właściwym powietrza, kJ / (kg ° C);
- tnac - temperatura powietrza na początku kanału, ° C;
- tr - temperatura powietrza odprowadzanego do pomieszczenia, ° С.
Równanie bilansu cieplnego pozwala ustawić początkową temperaturę powietrza w kanale na daną temperaturę końcową i, odwrotnie, znaleźć temperaturę końcową przy danej temperaturze początkowej, a także określić przepływ powietrza.
Temperatura tnach można również znaleźć według wzoru:
tnach = tv + ((Q + (1 - η) × Qohl)) × (tr - tv)
Tutaj η jest częścią Qohlwejście do pokoju w obliczeniach jest równe zero. Cechy pozostałych zmiennych zostały wymienione powyżej.
Udoskonalona formuła przepływu gorącego powietrza będzie wyglądać następująco:
Eot = (Q + (1 - η) × Qohl) / (c × (tsr - tv))
Wszystkie wartości literalne w wyrażeniu są zdefiniowane powyżej. Przejdźmy do przykładu obliczania ogrzewania powietrza dla konkretnego domu.
Przykład obliczania strat ciepła w domu
Dom, o którym mowa, znajduje się w mieście Kostroma, gdzie temperatura za oknem w najzimniejsze dni pięciodniowe osiąga -31 stopni, temperatura gleby - +5 ° С. Pożądana temperatura pokojowa 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 obszaru otaczających elementów.
Do obliczeń najwygodniej jest narysować plan domu na papierze, wskazując na nim szerokość, długość, wysokość budynku, lokalizację okien i drzwi, ich wymiary
Ściany budynku składają się z:
- gazobeton o grubości B = 0,21 m, współczynnik przewodności cieplnej k = 2,87;
- polistyren B = 0,05 m, k = 1,678;
- cegła licowa B = 0,09 m, k = 2,26.
Przy określaniu k należy wykorzystywać informacje z tabel, a najlepiej informacje z paszportu technicznego, ponieważ skład materiałów różnych producentów może się różnić, dlatego też mają różne cechy.
Żelbet ma najwyższą przewodność cieplną, płyty z wełny mineralnej mają najmniejsze, dlatego są najskuteczniej stosowane w 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 wzmocniony, B = 0,30 m k = 0,93.
Na powyższym planie domu podłoga ma taką samą strukturę na całym obszarze, 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;
- osłony sosnowe, B = 0,05 m, k = 0,35.
Sufit nie ma dostępu do strychu.
W domu jest tylko 8 okien, wszystkie są dwukomorowe ze szkłem K, argonem, wskaźnikiem D = 0,6. Sześć okien ma wymiary 1,2 × 1,5 m, jedno - 1,2 × 2 m, jedno - 0,3 × 0,5 m. Drzwi mają wymiary 1 × 2,2 m, wskaźnik D według paszportu wynosi 0,36.
Obliczanie strat ciepła na ścianie
Będziemy obliczać straty ciepła dla każdej ściany osobno.
Najpierw znajdź obszar północnej ściany:
S.sev = 8.04 × 2.8 = 22.51
Na ścianie nie ma otworów drzwi i okien, więc użyjemy tej wartości S.
Aby obliczyć koszty ciepła OK, zorientowane na jeden z głównych punktów, należy wziąć pod uwagę współczynniki udoskonalenia
Na podstawie składu ściany uzyskujemy jej całkowitą odporność termiczną równą:
res.sten = D.gb + Dpn + Dkr
Aby znaleźć D, używamy wzoru:
D = B / k
Następnie, zastępując wartości początkowe, otrzymujemy:
res.sten = 0.21/2.87 + 0.05/1.678 + 0.09/2.26 = 0.14
Do obliczeń używamy wzoru:
Qśw = S × (tv - tn) × D × l
Biorąc pod uwagę, że współczynnik l dla ściany północnej wynosi 1,1, otrzymujemy:
Qsev.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 z południowej ściany S konieczne jest odjęcie S okien, aby uzyskać najdokładniejsze wyniki.
S.yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36
Parametr l dla kierunku południowego wynosi 1. Następnie:
Qsev.st = 22.36 × (22 + 31) × 0.14 × 1 = 166
W przypadku ścian wschodnich i zachodnich współczynnik rafinacji wynosi l = 1,05, dlatego 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.re = 1 × 2.2 = 2.2
S.zap + vost = 2 × 6.78 × 2.8 – 2.2 – 2.4 – 10.8 = 22.56
Następnie:
Qzap + vost = 22.56 × (22 + 31) × 0.14 × 1.05 = 176
Ostatecznie całkowite Q ścian jest równe sumie Q wszystkich ścian, to znaczy:
Qsten = 184 + 166 + 176 = 526
Ogółem ciepło opuszcza ściany w ilości 526 watów.
Straty ciepła przez okna i drzwi
Plan domu pokazuje, że drzwi i 7 okien skierowane są na wschód i zachód, dlatego parametr l = 1,05. Łączna powierzchnia 7 okien, biorąc pod uwagę powyższe obliczenia, jest równa:
S.ok = 10.8 + 2.4 = 13.2
Dla nich Q, biorąc pod uwagę, że D = 0,6, zostanie obliczone w następujący sposób:
Qok4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630
Obliczamy Q okna południowego (l = 1).
Qok5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5
W przypadku drzwi D = 0,36, a S = 2,2, l = 1,05, a następnie:
Qdv = 2.2 × (22 + 31) × 0.36 × 1.05 = 43
Podsumowujemy powstałe straty ciepła i otrzymujemy:
Qok + dv = 630 + 43 + 5 = 678
Następnie definiujemy Q dla sufitu i podłogi.
Obliczanie strat ciepła sufitu i podłogi
Do sufitu i podłogi l = 1. Oblicz ich powierzchnię.
S.pol = Sgarnek = 6.78 × 8.04 = 54.51
Biorąc pod uwagę skład podłogi, określamy całkowitą D.
repol = 0.10/0.58 + 0.10/0.13 + 0.2/1.1 + 0.2/0.043 + 0.3/0.93 =61
Następnie utrata ciepła podłogi, biorąc pod uwagę, że temperatura ziemi wynosi +5, jest równa:
Qpol = 54.51 × (21 – 5) × 6.1 × 1 = 5320
Oblicz całkowity pułap D:
regarnek = 0.10/0.05 + 0.025/0.21 + 0.05/0.35 = 2.26
Wtedy Q pułapu będzie równy:
Qgarnek = 54.51 × (22 + 31) × 2.26 = 6530
Całkowita strata ciepła przez OK będzie równa:
Qogr.k = 526 + 678 +6530 + 5320 = 13054
Łącznie straty ciepła w domu będą równe 13054 W lub prawie 13 kW.
Obliczanie strat ciepła wentylacji
W pomieszczeniu działa wentylacja z określoną wymianą powietrza 3 m3/ h wejście jest wyposażone w baldachim powietrzno-termiczny, więc do obliczeń wystarczy użyć wzoru:
Qv = 0,28 × Ln × pv × c × (tv - tn)
Obliczamy gęstość powietrza w pomieszczeniu przy danej temperaturze +22 stopnie:
pv = 353/(272 + 22) = 1.2
Parametr L.n równa iloczynowi zużycia jednostkowego przez powierzchnię podłogi, to znaczy:
L.n = 3 × 54.51 = 163.53
Pojemność cieplna powietrza c wynosi 1,005 kJ / (kg × ° C).
Biorąc pod uwagę wszystkie informacje, znajdujemy wentylację P:
Qv = 0.28 × 163.53 × 1.2 × 1.005 × (22 + 31) = 3000
Całkowity koszt ogrzewania wentylacji wyniesie 3000 watów lub 3 kW.
Ciepło domowe
Dochód gospodarstwa domowego oblicza się według wzoru.
Qt = 10 × S.pol
Oznacza to, że zastępując znane wartości, otrzymujemy:
Qt = 54.51 × 10 = 545
Podsumowując, widzimy, że całkowita strata ciepła Q w domu będzie równa:
Q = 13054 + 3000-545 = 15509
Jako wartość roboczą weźmy Q = 16000 W lub 16 kW.
Przykłady obliczeń dla CBO
Niech temperatura dostarczanego powietrza (tr) - 55 ° С, żądana temperatura pokojowa (tv) - 22 ° C, utrata ciepła w domu (Q) - 16 000 watów.
Określanie ilości powietrza dla RSVO
Aby określić masę dostarczanego powietrza o temperaturze tr stosowana jest formuła:
miot = Q / (c × (tr - tv))
Podstawiając wartości parametrów we wzorze, otrzymujemy:
miot = 16000/(1.005 × (55 – 22)) = 483
Objętościową ilość dostarczanego powietrza oblicza się według wzoru:
V.ot = Eot / pr
Gdzie:
pr = 353 / (273 + tr)
Najpierw obliczamy gęstość p:
pr = 353/(273 + 55) = 1.07
Następnie:
V.ot = 483/1.07 = 451.
Wymiana powietrza w pomieszczeniu zależy od wzoru:
Vp = miot / pv
Określ gęstość powietrza w pomieszczeniu:
pv = 353/(273 + 22) = 1.19
Podstawiając wartości we wzorze, otrzymujemy:
V.p = 483/1.19 = 405
Tak więc wymiana powietrza w pomieszczeniu wynosi 405 m3 na godzinę, a objętość dostarczanego powietrza powinna wynosić 451 m3 w godzinę.
Obliczanie ilości powietrza dla HWAC
Aby obliczyć ilość powietrza dla HWRS, bierzemy informacje uzyskane z poprzedniego przykładu, a także tr = 55 ° C, tv = 22 ° C; Q = 16000 watów. Ilość powietrza potrzebna do wentylacji, Ekratka wentylacyjna= 110 m3/ h Szacowana temperatura zewnętrzna tn= -31 ° C
Do obliczenia HFRS używamy wzoru:
Q3 = [Eot × (tr - tv) + Ekratka wentylacyjna × pv × (tr - tv)] × c
Podstawiając wartości, otrzymujemy:
Q3 = [483 × (55 – 22) + 110 × 1.19 × (55 – 31)] × 1.005 = 27000
Objętość recyrkulowanego powietrza wyniesie 405–110 = 296 m3 w tym dodatkowe zużycie ciepła wynosi 27000-16000 = 11000 watów.
Określenie początkowej temperatury powietrza
Rezystancja przewodu mechanicznego wynosi D = 0,27 i wynika z jego właściwości technicznych. Długość kanału na zewnątrz ogrzewanego pomieszczenia wynosi l = 15 m. Ustalono, że Q = 16 kW, temperatura powietrza wewnętrznego wynosi 22 stopnie, a temperatura wymagana do ogrzania pomieszczenia wynosi 55 stopni.
Zdefiniuj Eot zgodnie z powyższymi wzorami. Otrzymujemy:
miot = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 – 22)) = 1085
Strumień ciepła q1 będzie:
q1 = (55 – 22)/0.27 = 122
Temperatura początkowa z odchyleniem η = 0 będzie wynosić:
tnach = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 – 22)/ 1000 × 16 = 60
Określ średnią temperaturę:
tsr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5
Następnie:
Qotkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972
Biorąc pod uwagę informacje, które znajdziemy:
tnach = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 – 22)/(1000 × 16) = 59
Wynika z tego, że gdy powietrze się porusza, tracone są 4 stopnie ciepła. Aby zmniejszyć straty ciepła, konieczne jest zaizolowanie rur. Zalecamy również zapoznanie się z naszym innym artykułem, który szczegółowo opisuje proces aranżacji systemu ogrzewania powietrznego.
Film informacyjny o obliczeniach CB przy użyciu programu Ecxel:
Profesjonaliści muszą ufać obliczeniom CBO, ponieważ tylko specjaliści posiadający doświadczenie, odpowiednią wiedzę uwzględnią wszystkie niuanse w obliczeniach.
Masz pytania, znajdź niedokładności w powyższych obliczeniach lub chcesz uzupełnić materiał cennymi informacjami? Proszę zostawić swoje komentarze w poniższym bloku.