Расчет воздушного отопления: основные принципы + пример расчета

Подбор системы отопления требует предварительных расчетов. Эти расчеты должны быть предельно точными, поэтому специалисты используют специализированное программное обеспечение, чтобы учесть все детали конструкции воздухоотопления.

Расчет системы воздушного отопления (СВО) можно выполнить и самостоятельно, если есть базовые знания в области математики и физики.

В этой статье мы объясним, как вычислить теплопотери в доме и параметры системы СВО. Для лучшего понимания будут приведены практические примеры расчетов.

Расчет теплопотерь дома

При выборе системы СВО необходимо определить объем воздуха для устройства, а также начальную температуру в воздуховоде для теплого обогрева помещения. Эти значения можно получить, рассчитав теплопотери здания, и только потом переходить к основным расчетам.

В зимние месяцы любое здание теряет тепло. Наибольшее количество тепловой энергии выводится через стены, крышу, окна, двери и другие ограждающие конструкции (ОК), которые одной стороной выходят на улицу.

Чтобы поддерживать определенную температуру внутри, нужно рассчитать тепловую мощность, которая сможет компенсировать эти потери тепла и поддерживать комфортный уровень температуры в помещении.

Расчеты для системы воздушного отопления загородного дома проводятся для правильного выбора обогревательного оборудования, способного генерировать необходимое количество тепловой энергии.

Как тепловые источники в загородных домах применяются камины и русские печи, которые должны покрывать теплопотери через строительные конструкции.

В системах воздушного отопления подготовка теплоносителя осуществляется всеми типами котлов. Сначала они нагревают воду или пар, которые передают тепло воздушным потокам.

Газовые, водяные и электрические калориферы подают теплый воздух в помещение без использования воздуховодов.

При использовании агрегатов, которые поставляют нагретый воздух непосредственно в комнату, рекомендуется установить не менее двух устройств в каждом пространстве, чтобы одно из них могло поддерживать температуру не ниже +5 градусов в случае поломки другого.

Сочетая воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием, важно учитывать дополнительные теплопотери на обогрев свежего воздуха, поступающего с улицы.

В канальных системах воздушного отопления теплый воздух движется по трубам, поверхности которых отдают тепло помещению.

В системах с воздуховодами теплообмен происходит через трубопровод, площадь которого учитывается при расчете теплопередачи.

Цель расчета

Принципы расчета мощности агрегатов, таких как газовые устройства, которые работают вне дома, энергозависимые газовые установки и электрические обогреватели воздуха.

Важно совместить эти системы с другими теплообменными механизмами и иметь четкую схему для учета всех затрат.

Существует распространенное заблуждение, что теплопотери одинаковы для всех зданий. Одни источники утверждают, что для отопления небольшого дома достаточно 10 кВт, другие же говорят о 7-8 кВт на квадратный метр.

Согласно упрощенному подходу, для каждого 10 м² площади в северных регионах и средней полосе необходимо обеспечивать 1 кВт тепловой мощности. Это значение умножается на коэффициент 1,15 для создания резервов тепла на случай непредвиденных потерь.

Тем не менее, такие оценки довольно приблизительны и не учитывают ряд факторов, таких как качество и особенности строительных материалов, климатические условия и другие влияющие факторы.

Количество теряемого тепла зависит от площади ограждающей конструкции и теплопроводности её слоев. Самые большие потери происходят через стены, полы, крыши и окна.

Если в строительстве использовались современные материалы с низкой теплопроводностью, то и теплопотери здания будут меньше, что в свою очередь снизит и требования к тепловой мощности.

Избыточная мощность оборудования может привести к лишнему нагреву, который обычно компенсируется через вентиляцию и приводит к дополнительным расходам.

Если в системе воздушного отопления используется оборудование с недостаточной мощностью, то создаст дефицит тепла, так как устройство не сможет обеспечить необходимую энергию, что вызовет необходимость в приобретении дополнительных нагревателей.

Применение современных утеплителей, таких как пенополиуретан и стекловолокно, обеспечивает максимальную тепловую изоляцию.

Потери тепла в здании зависят от множества факторов:

• конструкции ограждающих элементов (например, стен и потолков) и их толщины;
• площади отапливаемой поверхности;
• ориентации относительно сторны света;
• минимальной температуры на улице в данном регионе за период из пяти зимних дней;
• длительности отопительного сезона;
• инфильтрации и вентиляции;
• вкладов бытового тепла;
• затрат на бытовые нужды.

Точные расчеты теплопотерь невозможны без учета факторов инфильтрации и вентиляции, которые оказывают значительное влияние на конечные результаты. Инфильтрация — это естественный процесс перемещения воздушных масс, который происходит при движении людей по помещению, открывании окон и других действиях.

Вентиляция — это целевая система для подачи воздуха, которая может приносить холодный воздух. Хотя через вентиляцию теплопотери в девять раз выше, чем при естественной инфильтрации.

Тепло в помещениях поступает не только от обогревательных систем, но и от нагревающихся электрических приборов, ламп и людей. Важно учитывать также потери на обогрев холодных предметов, которые приносят с улицы.

Перед выбором оборудования для СВО и проектированием системы отопления необходимо точно рассчитать теплопотери дома. Для этой цели прекрасно подойдёт бесплатное приложение Valtec. Тем не менее, чтобы не углубляться в детали работы приложения, можно использовать математические формулы для достижения высокой точности расчетов.

Для расчета общих тепловых потерь Q жилья нужно учесть затраты тепла на ограждающие конструкции Q_org.k, энергозатраты на вентиляцию и инфильтрацию Q_v и бытовые расходы Q_t. Все потери вычисляются и фиксируются в ваттах.

Формула для общего расчета теплозатрат Q выглядит следующим образом:

Далее мы рассмотрим формулы для определения теплопотерь:

Вычисление потерь тепла через ограждающие конструкции

Наибольшее количество тепла теряется через ограждающие элементы дома (стены, двери, окна, потолки и полы). Для вычисления Q_org.k необходимо отдельно обдумать потери, которые несет каждый элемент конструкции.

Итак, Q_org.k рассчитывается по следующей формуле:

Чтобы найти Q каждого элемента, нужно знать его конструктивные характеристики и коэффициент теплопроводности или теплосопротивления, указанные в паспорте материала.

При расчете тепловых потерь также учитываются слои, влияющие на теплоизоляцию, например, утеплители, кладка, облицовка и другие.

Расчет тепла рассчитывается для каждого однородного слоя ограждающего элемента. Если стена имеет два разных слоя (утеплитель и кирпичная кладка), их расчеты проводятся отдельно.

Тепловые расходы каждого слоя вычисляются с учетом желаемой температуры в помещении по следующему выражению:

В формуле переменные обозначают следующее:

• S — площадь слоя, м²;
• t_v — желаемая температура в помещении, °C; для угловых комнат она берется на 2 градуса выше;
• t_n — средняя температура самой холодной пятерки дней в регионе, °C;
• k — коэффициент теплопроводности материала;
• B — толщина каждого слоя ограждающей конструкции, м;
• l — табличный параметр, который учитывает особенности тепловых потерь для ОК, находящихся на разных сторонах света.

Если в расчете стены присутствуют окна или двери, площадь этих элементов необходимо вычесть из общей площади ОК, так как их тепловые расходы отличаются.

В техническом паспорте на окна или двери иногда упоминается коэффициент теплопередачи D, который позволяет упростить вычисления.

Коэффициент теплосопротивления рассчитывается следующим образом:

D = B/k

Формула тепловых потерь для одного слоя может быть представлена как:

В практическом расчете Q для полов, стен или потолков учитываются коэффициенты D для каждого слоя ОК, которые затем суммируются и подставляются в общую формулу, упрощая всё вычисление.

Учет инфильтрационных и вентиляционных затрат

В помещение из системы вентиляции может поступать холодный воздух, сильно влияющий на теплопотери. Общая формула для учета этого процесса выглядит так:

В выражении символы имеют следующие значения:

• L_n — объем поступающего воздуха, м³/ч;
• p_v — плотность воздуха в помещении при заданной температуре, кг/м³;
• t_v — температура в помещении, °C;
• t_n — средняя температура самой холодной пятерки дней в регионе, °C;
• c — теплоемкость воздуха, кДж/(кг*°C).

Параметр L_n определяется на основе характеристик вентиляционной системы. Обычно, для приточного воздухообмена установлен удельный расход 3 м³/ч, на основании чего L_n рассчитывается с использованием следующей формулы:

В данной формуле S_pol обозначает площадь пола в квадратных метрах.

Плотность воздуха в помещении, обозначаемая как p_v, вычисляется по следующему уравнению:

Здесь t_v представляет собой температуру в помещении, выраженную в градусах Цельсия.

Теплоемкость, обозначаемая как c, является постоянным значением, составляющим 1.005 кДж/(кг×°С).

В условиях естественной вентиляции холодный воздух проникает через окна и двери, вытесняя теплый воздух через дымоходы.

Неорганизованная вентиляция или инфильтрация вычисляется по формуле:

• G_h — скорость воздухообмена через каждую стену, указывающаяся в таблицах в кг/ч;
• k_t — коэффициент теплового воздействия, который можно найти в таблицах;
• t_v, t_n — заданные температуры в помещении и на улице, выраженные в °С.

При открывании дверей наблюдаются наибольшие теплопотери, поэтому, если вход оборудован тепловыми завесами, их влияние также необходимо учитывать.

Тепловая завеса — это удлиненный вентилятор, который создает мощный поток воздуха в районе дверного или оконного проема, минимизируя потери тепла и предотвращая приток внешнего воздуха при открытой двери или окне.

Для оценки тепловых потерь через двери применяется следующая формула:

• Q_dv — теплопотери наружных дверей; 
• H — высота здания в метрах;
• j — коэффициент, зависящий от типа двери и ее расположения, взятый из таблиц.

Если в помещении предусмотрена организованная вентиляция или инфильтрация, расчеты следует проводить по первой приведенной формуле.

Поверхности конструктивных ограждений могут быть неровными, с трещинами и щелями, через которые проникает воздух. Эти потери тепла считаются незначительными, однако их также можно вычислить. Сделать это возможно исключительно с помощью специализированных программ, так как ручной расчет некоторых параметров затруднен.

Наиболее точные данные о реальных потерях тепла можно получить с помощью тепловизионного обследования здания, что помогает выявить скрытые дефекты в строительстве, недостатки теплоизоляции, утечки водопроводных систем и другие проблемы, влияющие на теплотехнические качества здания.

Источники бытового тепла

Дополнительное тепло поступает в помещение через электрические устройства, человеческое тело, лампы, и это также необходимо учитывать при расчетах тепловых потерь.

На практике было выявлено, что такие источники тепла не могут превышать 10 Вт на 1 м². Соответственно, формула для вычислений может иметь следующий вид:

Здесь S_pol — это площадь пола в квадратных метрах.

Основная методика расчета СВО

Принцип функционирования системы воздушного отопления (СВО) заключается в переносе тепловой энергии через воздух путем охлаждения теплоносителя. Основные компоненты такой системы — это теплогенератор и теплопровод.

Воздух подается в помещение уже нагретым до температуры t_r, чтобы поддерживать желаемую температуру t_v. Поэтому общее количество аккумулированной энергии должно соответствовать общим теплопотерям здания, то есть Q. Эти параметры связаны следующим уравнением:

Q = E_ot × c × (t_v — t_n)

Где E — это расход нагретого воздуха в кг/с для отопления помещения. Из этого равенства можно определить значение E_ot:

Напомним, что теплоемкость воздуха составляет c=1005 Дж/(кг×К).

Эта формула позволяет определить только количественный состав подаваемого воздуха, используемого исключительно для отопления в системах рециркуляции (РСВО).

В системах приточно-рециркуляции часть воздуха поступает с улицы, тогда как другая часть берется из самого помещения. Обе фракции смешиваются и после подогрева до нужной температуры подаются в помещение.

При использовании СВО для вентиляции количество подаваемого воздуха рассчитывается следующим образом:

• Если расход воздуха для отопления оказывается больше либо равным расходу воздуха для вентиляции, учитывают количество воздуха, необходимое для обогрева, и выбирают систему прямоточной (ПСВО) либо частичной рециркуляции (ЧРСВО).
• Если расход воздуха, затрачиваемого на отопление, меньше, чем необходимый для вентиляции, то учитывается только количество воздуха для вентиляции, внедряется ПСВО (иногда ЧРСВО), а температура подаваемого воздуха рассчитывается по формуле: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Если t_r превышает допустимые значения, необходимо увеличить объем воздуха, подаваемого через вентиляцию.

Если в помещении имеются постоянные источники тепла, то температуру подаваемого воздуха необходимо снизить.

Действующие электрические устройства вырабатывают около 1% тепла в помещении. Если какое-либо устройство функционирует постоянно, его тепловую мощность следует учесть в расчетах.

Для каждого отдельного помещения температура t_r может различаться. Хотя технически возможно подавать воздух с разной температурой в разные комнаты, проще подавать во все пространство воздух однородной температуры.

В этом случае общую температуру t_r принимают как наименьшую. После этого рассчитаем объем подаваемого воздуха V_ot при температуре нагрева t_r:

Результат выражается в м³/ч.

Однако воздухообмен в помещении V_p может отличаться от V_ot, так как его величину необходимо определять на основе внутренней температуры t_v:

В формулах для определения V_p и V_ot значения плотности воздуха p_r и p_v (кг/м³) рассчитываются с учетом температуры нагретого воздуха t_r и температуры в помещении t_v.

Температура подаваемого воздуха t_r должна превышать t_v, что снижает объем подаваемого воздуха и позволяет уменьшить размеры вентиляционных каналов, либо снизить расходы электроэнергии при механической циркуляции теплого воздуха.

Традиционно предельная температура воздуха, поступающего в помещение с высоты более 3.5 м, составляет 70 °С. Если воздух подается на высоте менее 3.5 м, то его температура обычно устанавливается на уровне 45 °С.

Для жилых помещений, высота которых составляет 2.5 м, максимально допустимая температура 60 °С. При приближенном значении выше этой отметки атмосфера становится непригодной для дыхания.

В случае установки воздушно-тепловых завес возле наружных ворот и проемов, допускается температура входящего воздуха до 70 °С, а для завес, находящихся в наружных дверях, — до 50 °С.

На температуру воздуха, поступающего в помещение, влияют такие параметры, как способ подачи и направление потока (вертикально, наклонно, горизонтально и т.д.). Если в помещении постоянно находятся люди, рекомендуют снижать температуру подаваемого воздуха до 25 °С.

После предварительных расчетов можно переходить к определению необходимых тепловых затрат на нагрев воздуха.

Для рециркуляционных систем (РСВО) тепловые затраты Q₁ рассчитываются по следующему выражению:

Для систем прямоточного воздушного отопления (ПСВО) расчет Q₂ производится по формуле:

Расход тепла Q₃ для частичной рециркуляции (ЧРСВО) определяется по уравнению:

Во всех вышеперечисленных формулы:

• E_ot и E_vent — расход воздуха в кг/с на отопление (E_ot) и вентиляцию (E_vent);
• t_n — температура наружного воздуха в °С.

Остальные показатели переменных сохраняют свои прежние значения.

В ЧРСВО количество рециркулируемого воздуха определяется по следующему уравнению:

Переменная E_ot указывает на объем смешанного воздуха, нагретого до температуры t_r.

В ПСВО с естественной циркуляцией существует особенность — объем движущегося воздуха варьируется в зависимости от внешней температуры. При понижении температуры снаружи давление в системе растет, что приводит к увеличению объемов поступающего воздуха в помещение. При повышении внешней температуры наблюдается обратный эффект.

Также в СВО, в отличие от систем обычной вентиляции, воздушные потоки перемещаются с меньшей и меняющейся плотностью по сравнению с окружающей средой.

Из-за этого возникают следующие процессы:

1. Воздух, поступая из генератора, в процессе перемещения по воздуховодам заметно остывает.
2. В естественных условиях количество поступающего в помещение воздуха изменяется с течением отопительного сезона.

Эти процессы не принимаются во внимание, когда в СВО используются вентиляторы; они имеют ограниченные размеры по длине и высоте.

Однако, если система обладает множеством разветвлений, является протяженной, а здание большое и высокое, нужно минимизировать охлаждение воздуха в воздуховодах и корректировать поступление воздуха под действием естественного давления.

При расчете необходимой мощности для длинных и разветвленных систем воздушного отопления важно учитывать не только естественное охлаждение воздушной массы во время движения по каналам, но и влияние натурального давления воздушной массы.

Для контроля за процессом охлаждения воздуха проводятся тепловые расчеты воздуховодов, где необходимо установить начальную температуру воздуха и уточнить его расход с использованием формул.

Для расчета теплового потока Q_ohl, проходящего через стенки воздуховода длиной l, применяется следующая формула:

В данной формуле q₁ представляет собой тепловой поток, который проходит через секцию воздуховода длиной 1 метр. Этот параметр можно вычислить по следующему выражению:

Значение D₁ в уравнении указывает на тепловое сопротивление, через площадь S₁ стенок воздуховода, где нагретый воздух состоит из средней температуры t_sr в помещении с температурой t_v.

Формула теплового баланса записывается так:

• E_ot — объем воздуха, который нужно подать для отопления помещения, измеряется в кг/ч;
• c — удельная теплоемкость воздуха, выраженная в кДж/(кг °С);
• t_nac — температура воздуха в начальной точке воздуховода, °С;
• t_r — температура выходящего в помещение воздуха, °С.

Чрезвычайно важное значение этого уравнения в том, что оно помогает определить начальную температуру воздуха в воздуховоде, основываясь на заданной конечной температуре, а также наоборот – вычислить конечную температуру, зная начальную, и рассчитать расход воздуха.

Начальную температуру t_nach можно вычислить также с помощью этой формулы:

Где η — это доля от Q_ohl, которая поступает в помещение, принимается равной нулю в расчетах. Остальные переменные описаны ранее.

Уточненная формула для учета расхода горячего воздуха будет выглядеть так:

Все переменные, представленные в этом выражении, были определены ранее. Давайте перейдем к примеру, в котором будет осуществляться расчет воздушного отопления для конкретного жилого дома.

Пример расчета теплопотерь дома

Рассматриваемый дом расположен в городе Кострома, где температура вне помещений в самые холодные дни может падать до -31 градусов, в то время как температура земляного слоя составляет +5 °С. Желаемая температура в помещении — +22 °С.

Изучим дом с такими размерами:

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

Эти размеры будут использованы для вычисления площади ограждающих конструкций.

Для удобства расчетов лучше всего на бумаге нарисовать план дома, указав его размеры, расположение окон и дверей, а также их размеры.

Стены строения состоят из следующих материалов:

• газобетон толщиной В=0.21 м с коэффициентом теплопроводности k=2.87;
• пенопласт толщиной В=0.05 м с k=1.678;
• облицовочный кирпич толщиной В=0.09 м с k=2.26.

При вычислении k рекомендуется обращаться к таблицам или же использовать данные из технического паспорта, так как состав материалов может варьироваться, что отражается на их характеристиках.

Железобетон отличается высокой теплопроводностью, тогда как минераловатные плиты имеют низкую теплопроводность, что делает их оптимальными для строительства энергоэффективных зданий.

Пол данного дома формируется из следующих слоев:

• песок, В=0.10 м, k=0.58;
• щебень, В=0.10 м, k=0.13;
• бетон, В=0.20 м, k=1.1;
• утеплитель из эковаты, В=0.20 м, k=0.043;
• армированная стяжка, В=0.30 м, k=0.93.

В предложенном плане пол имеет одинаковую конструкцию по всей площади, подвальный уровень не предусмотрен.

Потолок состоит из:

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

У потолочного перекрытия нет выходов на чердак.

В доме установлено 8 окон, все из которых являются двухкамерными с К-стеклом и аргоном, коэффициент D составляет 0.6. Шесть окон имеют размеры 1.2×1.5 м, одно — 1.2×2 м, и одно — 0.3×0.5 м. Двери имеют размеры 1×2.2 м, значение D согласно паспорту равно 0.36.

Расчет тепловых потерь стен

Тепловые потери будут рассчитываться для каждой стены по отдельности.

Начнем с вычисления площади северной стены:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

На северной стене нет оконных или дверных проемов, следовательно, используем данное значение S в расчетах.

При вычислении тепловых потерь стен необходимо учитывать корректирующие коэффициенты.

Ориентируясь на состав стены, можем определить ее общее теплосопротивление:

Для нахождения D воспользуемся следующей формулой:

D = B/k

Теперь, подставляя исходные параметры, находим:

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

Для последующих расчетов используем формулу:

С учетом, что коэффициент l для северной стены равен 1.1, получаем:

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

На южной стене находится одно окно площадью:

Поэтому для получения более точных результатов из S южной стены нужно вычесть S окна.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Значение l для южной стены равно 1. Таким образом:

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

Для восточной и западной стен корректирующий коэффициент l=1.05, следовательно, для расчетов учитываем только площадь стен, не включая S окон и дверей.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

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

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

В результате, общие тепловые потери через стены составляют сумму Q всех стен:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Таким образом, через стены уходит тепло в объеме 526 Вт.

Теплопотери через окна и двери

Из плана дома видно, что двери и 7 окон выходят на восток и запад, следовательно, коэффициент l=1.05. Общая площадь 7 окон, основываясь на предыдущих расчетах, составляет:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Для них Q, с учетом, что D=0.6, рассчитывается следующим образом:

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

Теперь рассчитаем Q для южного окна (l=1).

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

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

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

Теперь сложим все тепловые потери:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Теперь перейдем к расчету теплопотерь через потолок и пол.

Вычисление теплопотерь потолка и пола

Для потолка и пола l=1. Начнем с расчета их площади.

С учетом состава пола найдем общее D.

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

Таким образом, тепловые потери через пол, принимая во внимание, что температура земли равна +5, составят:

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

Теперь рассчитаем общее D для потолка:

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

Следовательно, Q для потолка будет:

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

Общие теплопотери будут равны:

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

Окончательные теплопотери для дома составят 13054 Вт или около 13 кВт.

Расчет теплопотерь вентиляции

В помещении функционирует система вентиляции с удельным воздухообменом 3 м³/ч. Вход оснащен воздушно-тепловым навесом, поэтому для расчетов можно использовать следующую формулу:

Сначала вычислим плотность воздуха в условиях температуры +22 градуса:

Параметр L_n равен произведению удельного расхода на площадь пола:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Теплоемкость воздуха составляет 1.005 кДж/(кг × °С).

С учетом полученной информации, интересно рассчитать Q для вентиляции:

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

Таким образом, тепловые затраты на вентиляцию составят 3000 Вт или 3 кВт.

Бытовые тепловые поступления

Бытовые поступления рассчитываются с использованием следующей формулы.

Подставляя известные значения, получаем:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

В итоге, общие теплопотери Q для дома составят:

Q = 13054 + 3000 — 545 = 15509

В качестве рабочей величины можно взять Q=16000 Вт или 16 кВт.

Примеры расчетов для СВО

Предположим, что температура подающего воздуха (t_r) равна 55 °С, а желаемая температура в помещении (t_v) — 22 °С, теплопотери дома (Q) составляют 16000 Вт.

Определение объема подаваемого воздуха для РСВО

Для нахождения массы подаваемого воздуха при температуре t_r используется следующая формула:

Подставляя известные значения параметров, получаем:

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

Объемный расход подаваемого воздуха рассчитывается по следующему выражению:

Сначала определим плотность p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Воздухообмен в помещении определяется по формуле:

Vp = E_ot /p_v

Теперь найдем плотность воздуха в помещении:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Подставляя значения в формулу, получаем:

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

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для определения объемного расхода воздуха для ЧРСВО используем данные из предыдущего примера: t_r = 55 °С, t_v = 22 °С; Q=16000 Вт. Необходимый объем воздуха для вентиляции, E_vent=110 м³/ч. Расчетная наружная температура t_n=-31 °С.

Для вычисления ЧРСВО воспользуемся следующей формулой:

Подставляя значения, находим:

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

Объем рециркулируемого воздуха составит 405-110=296 м³ в час. Дополнительный тепловой расход равен 27000-16000=11000 Вт.

Определение начальной температуры воздуха

Сопротивление механического воздуховода с диаметром D=0.27 определяется согласно его техническим данным. Длина воздуховода, находящегося вне отапливаемого пространства, составляет l=15 м. Установлено, что мощность устройства Q равна 16 кВт, температура внутреннего воздуха достигает 22 градуса, в то время как необходимая температура для обогрева помещения составляет 55 градусов.

Чтобы выяснить E_ot с использованием представленных ранее формул, проведем следующие расчеты:

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

Тепловой поток q₁ составит:

Начальная температура при η = 0 будет равна:

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

Теперь уточним среднее значение температуры:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Величина Q_otkl рассчитывается по формуле:

Q_otkl = ((574 — 22) / 0.27) × 15 = 1972

С учетом всех полученных данных, определим:

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

Из этого можно сделать вывод о том, что при движении воздуха теряется 4 градуса тепла. Чтобы минимизировать теплопотери, необходимо утеплить трубы. Рекомендуем также ознакомиться с нашей другой статьей, в которой подробно рассмотрен процесс создания системы воздушного отопления.

Выводы и полезное видео по теме

Смотрите информативное видео о расчетах СВ с использованием программы Excel:

Необходимо доверять расчеты систем воздушного отопления только профессиональным специалистам, так как они обладают опытом и необходимыми знаниями, которые помогут учесть все детали при проведении расчетов.

Если у вас возникли вопросы, вы заметили неточности в расчетах или хотите дополнить материал полезной информацией, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в блоке ниже.