.

Расчет воздушного отопления совмещенного с приточной вентиляцией


Расчет воздушного отопления совмещенного с приточной вентиляцией

Главная » Отопление » Расчет воздушного отопления совмещенного с приточной вентиляцией

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

В помещениях промышленных зданий, требующих обогрева и уст­ройства приточной вентиляции, целесообразно применять воздушное отопление. В этом случае для отопления используются все элементы вентиляционной установки — воздуховоды, вентилятор, электродвига­тель и пр.; при этом приходится только соответственно увеличивать площадь поверхности нагрева калориферов. Поэтому такие совмещен­ные установки воздушного отопления и вентиляции являются наиболее экономичными. Системы воздушного отопления могут быть подразделе­ны на централизованные и децентрализованные.

Централизованные системы — это системы воздушного отопления, совмещенные с системами приточной вентиляции.

Децентрализованные системы могут быть двух видов: а) с воздуш­но-отопительными агрегатами большой производительности с сосредото­ченной подачей воздуха в помещения большого объема; б) с воздушно - отопительными агрегатами небольшой производительности, устанавли­ваемыми в помещениях, в которых не могут быть применены агрегаты большой производительности.

По качеству приточного воздуха системы воздушного отопления могут быть подразделены на рециркуляционные, с частичной рециркуляцией и прямоточные без рециркуляции.

Рециркуляционные системы применяют в помещениях, в которых отсутствуют выделения вредных веществ.

Системы с частичной рециркуляцией применяют в помещениях с из­бытками тепла, когда количество приточного воздуха, требуемого для поглощения теплоизбытков, превышает количество воздуха, необходи­мого для компенсации вытяжки местных отсосов. В нерабочее время эти системы могут действовать как рециркуляционные, если в помещениях исключена возможность остаточных выделений вредных веществ перво­го и второго класса опасности.

Прямоточные системы без рециркуляции применяют в следующих случаях: а) при содержании в воздухе помещения болезнетворных бак­терий, вирусов и грибков; б) при наличии в воздухе помещений резко вы­раженных неприятных запахов; в) при выделении в воздух помещения вредных веществ первого, второго и третьего классов опасности.

Максимальная температура подаваемого в помещения воздуха при подаче его на высоте более 3,5 м от пола составляет 70° С, при подаче его на высоте 3,5 м от пола и на расстоянии более 2 м от рабочего ме­ста — 45° С. При этом расчетом должно быть подтверждено, что при проектировании той или иной системы воздушного отопления в рабо­чей зоне обеспечены внутренние условия, отвечающие требованиям СН 245-71.

В данной статье мы поговорим про вентиляторы от известных мировых производителей. На рынке вентиляторов основными производителями являются компания bahcivan и fdb maschinen. Оба производителя находятся в Турции . Вентиляторы служат …

Де купити канальні вентилятори?

На сьогоднішній день, такі пристрої набрали більшу популярність. Це обумовлено, перш за все, тим, що вони: є зручними в експлуатації; вимагають до себе мінімум уваги і обслуговування; характеризуються високою надійністю; …

Секреты эффективного отопления дома

Одним из важнейших вопросов, возникающих при возведении загородного дома, является грамотно выполненное отопление, которое сделает жизнь в вашем доме комфортной. Централизованное отопление чаще встречается в многоквартирных домах, реже в частных, …

msd.com.ua

РАСЧЕТ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

При воздушном отоплении теплоносителем является нагретый ВОЗ -

Дух.

Воздух ДЛЯ отопления помещения поступает В количестве Got, кг/ч, нагретым до температуры tn и, охлаждаясь до температуры tB, возмеща­ет теплопотери помещения Qot, т. е.:

= ('*-'»). (XX-J>

Где Qot — расход тепла для отопления помещения, Вт (ккал/ч); с — удельная теплоемкость воздуха.

Массовое количество воздуха, подаваемого для отопления помеще­ния:

Qot

(XX. 2)

С (tn — tB)

Объемное количество подаваемого воздуха

LQi — , (XX. 3)

Рп

Где рп — плотность подаваемого воздуха, кг/м3, при температуре tn.

Необходимый воздухообмен в помещении при воздушном отопле­нии определится как

■ (XX.4)

Рв

Где рЕ — плотность воздуха, кг/м3, в помещении при температуре ів-

Из формулы (XX.2) видно, что при повышении температуры при­точного воздуха tn массовое количество воздуха, необходимого для отоп­ления, уменьшается. Это дает возможность в механических системах кроме уменьшения сечения каналов сокращать расход электроэнергии на перемещение воздуха.

При проектировании воздушного отопления, совмещенного с при­точной вентиляцией, температуру приточного воздуха tu определяют по формуле

msd.com.ua

Виды систем воздушного отопления

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Воздушное отопление рекомендуется применять в производственных, общественных и административно-бытовых помещениях при рециркуляции воздуха или совмещении с системами общеобменной приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. В помещениях категорий А и Б следует проектировать воздушное отопление без рециркуляции.

В качестве теплоносителя в системах воздушного отопления применяют нагретый воздух. Воздух, подогретый до температуры, более высокой, чем температура помещений, поступая в них и охлаждаясь, отдает помещениям необходимое для возмещения теплопотерь количество тепла.

Системы воздушного отопления могут обеспечить в помещениях поддержание постоянной равномерной температуры в период отопительного сезона в пределах санитарно-гигиенических требований.

При повышении наружной температуры теплопотери через ограждающие конструкции уменьшаются и соответственно уменьшают количество тепла с поступающим в помещение воздухом, понижая его температуру.

Системы воздушного отопления обеспечивают быстрый нагрев помещений. В летнее время системы воздушного отопления с механическим побуждением могут быть использованы для охлаждения помещений при пропуске через воздухонагреватель того или иного хладагента.

Системы воздушного отопления подразделяют:

1) по виду первичного теплоносителя, согревающего воздух, – на паровоздушные, водовоздушные и т. д.;

2) по способу подачи воздуха – на центральные (рис. 4.20) с подачей воздуха из общего центра и местные (рис. 4.21) с подачей воздуха местными отопительными агрегатами;

Рис. 4.20 . Принципиальные схемы центральных систем воздушного отопления

а – рециркуляционной; б – с частичной рециркуляцией; в – прямоточной;

1 - воздухонагреватель; 2 - канал нагретого воздуха; 3 - канал внутреннего воздуха; 4 - канал наружного воздуха; 5 - канал вытяжной вентиляции; 6 - воздухораспределитель (tпр , tв ,tн – температура воздуха, подаваемого системой отопления, внутреннего и наружного; t1 , t2 – температура первичного теплоносителя в подающем и обратном теплопроводах)

Рис. 4.21. Принципиальные схемы местных систем воздушного отопления

а – рециркуляционной с механическим побуждением; б – рециркуляционной с естественной циркуляцией; в – с частичной рециркуляцией: г – прямоточной;

1 - воздухонагреватель; 2 - канал горячего воздуха; 3 - канал вытяжной вентиляции

(tпр , tв , tн - температура воздуха, подаваемого системой отопления, внутреннего и наружного; t1 , t2;- температура первичного теплоносителя в подающем и обратном теплопроводах)

3) по характеру перемещения нагретого воздуха – на системы с естественной циркуляцией (перемещение воздуха вследствие разности плотностей холодного и нагретого воздуха) и системы с механическим побуждением (перемещение воздуха при помощи вентилятора);

4) по качеству подаваемого воздуха – на рециркуляционные (рис. 4.20а, 4.21а и 4.21б) с перемещением одного и того же внутреннего воздуха, с частичной рециркуляцией (рис. 4.20б и 4.21в) и прямоточные (рис. 4.20в и 4.21г). При применении систем воздушного отопления с частичной рециркуляцией и прямоточных наряду с отоплением осуществляется и приточная вентиляция.

Недостатки систем воздушного отопления – низкая относительная влажность воздуха, поступающего в помещение, если он не увлажняется; возможность возникновения токов воздуха, беспокоящих людей, находящихся в помещении; затруднения, связанные с увязкой воздуховодов значительных размеров со строительными конструкциями здания.

Центральные системы воздушного отопления с естественной циркуляцией применяют при радиусе действия не более 8 м, с механическим побуждением – при радиусе действия более 8 м.

Местные системы с агрегатами большой тепловой мощности и сосредоточенной подачей воздуха применяют для отопления помещений категорий В, Г и Д.

Воздух подают в помещение горизонтальными компактными (рис. 4.22) или веерными (рис. 4.23) струями, обладающими большими скоростями (6—12 м/с). Выпускать воздух рекомендуется над уровнем пола помещения на высоте от 3,5 до 6 м при высоте помещения до 8 м и от 5 до 7 м при высоте помещения более 8 м.

Рис. 4.22. Система воздушного отопления с параллельными струями

Рис. 4.23. Система воздушного отопления с веерными струями

При выборе места выпуска воздуха следует предусматривать, чтобы приточные струи на своем пути не встречали препятствий в виде массивных строительных конструкций и оборудования. Вследствие интенсивного перемешивания воздуха воздушными струями температура в помещении выравнивается как по площади, так и по высоте. В связи с этим теплопотери в его верхней зоне уменьшаются, в результате уменьшается расход топлива. Применение укрупненных агрегатов уменьшает первоначальные затраты на устройство систем отопления, и эксплуатация систем несколько упрощается.

Агрегаты небольшой тепловой мощности с децентрализованной подачей воздуха применяют для помещений с перегородками высотой более 2 м или с оборудованием, мешающим сосредоточенному выпуску воздуха (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Местная система воздушного отопления с агрегатами,

установленными у наружной стены (план)

Системы воздушного отопления с полной рециркуляцией могут быть применены в помещениях с выделением вредных веществ 3 и 4 классов опасности, а также веществ 1 и 2 классов опасности, если эти вещества не являются определяющими при расчете расхода приточного воздуха (например, при избытках явного тепла или влаги). Системы воздушного отопления с частичной рециркуляцией (совмещенно с приточной вентиляцией) – в помещениях, когда количество приточного воздуха для компенсации теплопотерь превышает количество воздуха, необходимого для компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами. Рециркуляцию при воздушном отоплении, совмещенном с вентиляцией, допускается предусматривать, если отсутствуют выделения вредных веществ, возгоняющихся при соприкосновении с нагретыми поверхностями технологического оборудования и воздухонагревателями воздушного отопления. Если рециркуляция воздуха недопустима, следует применять прямоточные системы воздушного отопления, совмещенные с приточной вентиляцией. Эти системы могут быть применены для жилых зданий и в производственных помещениях, в воздухе которых имеются болезнетворные микроорганизмы, ядовитые вещества, неприятные запахи производства и др.

Расчет систем воздушного отопления

При расчете систем воздушного отопления необходимо определить количество подаваемого воздуха, температуру и скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей, тепловую мощность установки, а затем подобрать оборудование. В системах с сосредоточенной подачей температура и скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей определяются расчетом так, чтобы в рабочей зоне были обеспечены нормируемые метеорологические условия – температура и скорость движения воздуха.

Температура воздуха при выходе из воздухораспределителей принимают не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении. При этом предельная температура нагрева воздуха не должна превышать 70°С, так как дальнейшее повышение температуры вызывает пригорание органической пыли. В системах с децентрализованной подачей воздуха в обслуживаемую или рабочую зону не требуется специальных расчетов, связанных с воздухораспределением; при этом температура воздуха, выходящего из воздухораспределителя, принимается не более 45° С.

Расход воздуха для системы воздушного отопления, определяется по формуле

, м3/ч, (4.53)

где Q – тепловой поток для отопления помещения, Вт; c – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3·°С); tг – температура подогретого воздуха, °С, подаваемого системой воздушного отопления; tв – температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, °С.

Температура подогретого воздуха, подаваемого в помещение, определяется по формуле

, °С, . (4.54)

Если количество воздуха для отопления оказывается равным или бóльшим требуемого для вентиляции (Lот ≥ Lвент), то сохраняется количество и температура отопительного воздуха, а систему устраивают прямоточной или с частичной рециркуляцией.

Если количество воздуха для отопления будет меньше требуемого для вентиляции (Lот < Lвент), принимают количество воздуха для вентиляции, систему устраивают прямоточной, а температуру подаваемого воздуха определяют по формуле (4.54), в которой Lот заменяют на Lвент.

После уточнения воздухообмена определяют расход тепла на нагревание воздуха:

при системах воздушного отопления, работающих на полной рециркуляции:

Q1 = 3,6·c·Lр·(tг – tв) , Вт; (4.55)

при прямоточной схеме:

Q2 = 3,6·c·Lн·(tг – tн) , Вт; (4.56)

при системах, работающих с частичной рециркуляцией:

Q3 = 3,6·c·[Lр·(tг – tв) + Lн·(tг – tн)] , Вт, (4.57)

где Lр и Lн – количество рециркуляционного и наружного воздуха, м3/ч; tн – температура наружного воздуха, °С.

В качестве рециркуляционных воздухонагревателей используют выпускаемые промышленностью агрегаты и установки воздушно-отопительные. Для нагрева в них воздуха используется вода или пар, а также электрическая энергия.

Расчет необходимого количества воздуха для вентиляции, Lвент, воздуховодов, подбор калориферов и вентиляторов изложен далее в главе 5 «Производственная вентиляция».

Газовое отопление

По сравнению с другими видами топлива газ обладает рядом преимуществ, основными из которых являются:

- высокая теплотворность;

- минимальный химический недожог и малый избыток воздуха;

- отсутствие золы и шлака при сгорании газа;

- простая подача газа к мелким разбросанным установкам;

- благоприятные условия для автоматизации горения газа;

- малая трудоемкость обслуживания газоиспользующих агрегатов.

Газ, как топливо, обладает следующими недостатками:

- наличие окиси углерода в продуктах сгорания ухудшают санитарные условия в здании;

- образование взрывоопасных концентраций при утечках природного или искусственного газа в помещениях;

- пожарная опасность газовых отопительных приборов из-за наличия открытого огня.

Отмеченные недостатки устраняются созданием рациональных конструкций специальных газовых отопительных приборов, оснащенных автоматикой безопасности.

Теплопередача от газовых отопительных приборов в окружающую среду осуществляется как излучением, так и конвекцией. У отдельных типов газовых приборов преобладает тот или другой способ теплообмена, поэтому газовые отопительные приборы часто различают по доминирующему способу теплопередачи.

У газовых приборов конвективного типа тепло передается в помещение при нагревании воздуха, циркулирующего вдоль теплоотдающих поверхностей с высокой температурой, достигающей в нижней их части 450° С.

У газовых приборов с комбинированным теплообменником нижняя часть является теплоизлучающей поверхностью, а верхняя – конвективной. Излучающая поверхность выполняется в виде металлического рефлектора, который отражает лучистый поток светящегося пламени, или в виде косвенных поверхностей нагрева, представляющих собой ряд огнеупорных пластин.

Для отопления общественных, сельскохозяйственных и производственных зданий можно использовать горелки инфракрасного излучения. У этих горелок газовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха 1,05—1,1 приготовляется в инжекторах и сгорает непосредственно вблизи наружной поверхности насадок – керамических плиток. Керамические плитки изготовляют из огнеупорной легковесной массы. В каждой небольшой плитке размещается множество цилиндрических каналов диаметром 1,5 мм, суммарное живое сечение которых составляет 40% площади плитки. Излучающая поверхность горелки состоит из определенного числа стандартных насадок – плиток. Горелка, рис. 4.25, состоит из двух восьмиплиточных блоков, работает на газе низкого давления.

Рис. 4.25. Двойная трехинжекторная горелка с рефлектором 1 - рефлектор; 2 - излучающая насадка; 3 - распределительная коробка (корпус); 4 - инжекторы; 5 - сопла; 6 - газовый коллектор

Каждый блок горелки состоит из трех смесителей, размещенных внутри распределительной коробки 3. Газ, выходя из сопел 5, эжектирует воздух из окружающей среды и смешивается с ним в инжекторах 4. Для повышения статического давления и лучшего смесеобразования инжектор имеет диффузор. Инжекторы 4 располагают в корпусе таким образом, что динамическое давление на выходе из диффузоров не используется, вследствие чего равномерно распределяется газовоздушная смесь по излучающей панели и повышается устойчивость горения газа в каналах внутри плиток.

Продукты сгорания газа должны полностью удаляться непосредственно от газовых горелок в атмосферу (наружу).

Помещения, в которых установлены газовые отопительные приборы, в том числе и горелки инфракрасного излучения, должны быть оснащены системой контроля воздуха по содержанию в нем окиси углерода и метана.

При использовании для отопления помещений горелок инфракрасного излучения следует обеспечивать гигиенические требования к параметрам микроклимата на рабочих местах, см. табл. 4.15.

Таблица 4.15

Допустимые параметры микроклимата производственных помещений, оборудованных системами лучистого обогрева

Температура воздуха, t, С Интенсивность теплового облучения, I1, Вт/м2 Интенсивность теплового облучения, I2, Вт/м2 Относительная влажность воздуха, j, % Скорость движения воздуха, V, м/с
60* 15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
15—75 не более 0,4
* – При I > 60 следует использовать головной убор. I1 – Интенсивность теплового облучения теменной части головы на уровне 1,7 м от пола при работе стоя и 1 ,5 м – при работе сидя. I2 – Интенсивность теплового облучения туловища на уровне 1,5 м от пола при работе стоя и 1 м – при работе сидя.

Электрическое отопление

Электрическое отопление имеет следующие преимущества в сравнении с другими системами отопления:

а) отсутствие продуктов сгорания и загрязнения окружающей среды;

б) высокий коэффициент полезного действия;

в) простота и короткие сроки монтажа электропроводки и нагревательных устройств;

г) меньшие капитальные затраты;

д) компактность нагревательных устройств;

е) гибкость регулирования и простота автоматизации.

К числу недостатков электрического отопления следует отнести:

а) низкие гигиенические показатели устройств с открытыми высокотемпературными нагревательными элементами;

б) опасность в пожарном отношении;

в) высокая отпускная стоимость электроэнергии и ее дефицитность.

Использование электроэнергии для отопления зданий допускается только при технико-экономическом обосновании и согласовании возможности отпуска энергии с энергоснабжающими организациями в установленном порядке. Электрические системы отопления рекомендуется предусматривать в районах с недефицитной электроэнергией и в местах, где отсутствуют другие источники тепловой энергии.

Системы электрического отопления подразделяются на:

а) лучисто-конвективные (с применением электрорадиаторов, электроконвекторов и электронагревательных печей, а также греющего электрокабеля, заложенного в бетонный пол);

б) воздушные (с использованием электрокалориферов);

в) лучистые (с применением инфракрасных электроизлучателей).

Электрическим системам следует отдавать предпочтение в случае эпизодического отопления помещений кратковременного использования и при необходимости обогрева локальных рабочих мест в неотапливаемых помещениях.

Применение электрических приборов отопления не допускается в помещениях:

а) детских дошкольных учреждений;

б) больниц и других медицинских стационаров (кроме психиатрических и наркологических);

в) бань, прачечных и душевых павильонов;

г) категорий А и Б;

д) категорий В с температурой на теплоотдающей поверхности более 110°С;

е) категорий Г и Д с повышенными требованиями к чистоте воздуха, с выделением горючих пылей и аэрозолей, со значительными влаговыделениями;

ж) зданий III, IIIа, IIIб, IV, IVа и V степеней огнестойкости с температурой на теплоотдающей поверхности более 110°С.

Лучисто-конвективное электроотопление

В качестве отопительных приборов промышленного производства в системах лучисто-конвективного отопления применяют маслонаполненные электрорадиаторы, электроконвекторы с открытыми нагревательными спиралями и печи электронагревательные с трубчатыми электронагревателями. Выпускаемые электрорадиаторы и электроконвекторы являются бытовыми приборами и предназначены для дополнительного обогрева жилых и служебных помещений только во время присутствия в помещении людей. Печи электронагревательные могут применяться для постоянного отопления помещений различного назначения с учетом максимальной температуры на теплоотдающей поверхности печи, указанной в паспортных данных.

Подбор электрорадиаторов, электроконвекторов и печей электронагревательных производится по теплопотерям помещения, с использованием заводских паспортных данных электронагревателей и их технических характеристик.

Лучисто-конвективные системы с использованием греющего электрического кабеля, закладываемого в бетонную подготовку пола, могут применяться в основном для обогрева пола помещений над холодными проветриваемыми подпольями зданий, возводимых в районах с расчетной температурой наружного воздуха (по параметрам Б) минус 40°С и ниже. Электрические системы обогрева полов должны иметь регулирование и защиту кабеля от перегрева, перегрузок и коротких замыканий.

В помещениях, в которых возможно увлажнение или повреждение полов, греющий кабель следует защищать заземляемой или зануляемой металлической сеткой, предотвращающей появление электрического потенциала на поверхности пола.

Электровоздушное отопление

Электровоздушное отопление является частным случаем воздушного отопления и подчиняется общим правилам проектирования этих систем.

В качестве устройств для нагрева воздуха в электровоздушных системах отопления используются электрокалориферы серии СФО-1Т-И2. Этими калориферами комплектуются также автоматизированные установки типа СФОЦ, предназначенные для применения главным образом в системах отопления и вентиляции сельскохозяйственных помещений и зданий промышленного назначения. Нагрев воздуха в калориферах осуществляется с помощью оребренных трубчатых электронагревателей, установленных внутри кожуха. Нагреваемый воздух и воздух в помещении, где устанавливается электрокалорифер, не должен содержать взрыво- и пожароопасных веществ, токопроводящей пыли, газов и паров, способных разрушать материал кожуха, нагревателей и проводов.

Электрокалориферы СФО-1Т-И2 предназначены для применения в районах с умеренным и холодным климатом. Их следует устанавливать в закрытых помещениях при температуре не ниже 1°С и не выше 35°С, при относительной влажности воздуха не более 65% (при температуре воздуха 20°С).

Электрокалориферы могут быть укомплектованы аппаратурой управления, размещаемой в шкафу управления, с помощью которой возможно поддержание заданной температуры нагреваемого воздуха или воздуха в отапливаемом помещении путем последовательного включения и отключения трех ступеней электронагревателей установочной мощностью, составляющей 33,3; 66,7 и 100% полной.

Инфракрасное электроотопление

Системы лучистого отопления с применением инфракрасных электроизлучателей обеспечивают комфортные тепловые условия человеку при пониженных температурах окружающего воздуха.

Инфракрасное излучение не поглощается воздухом и, попадая на тело человека, нагревает подкожные слои на значительную глубину, уменьшая или ликвидируя тем самым дефицит в тепловом балансе человека. Механизм поглощения теплового излучения телом человека обеспечивает ощущение теплового комфорта на длительное время даже после прекращения поступления потока лучистой энергии.

Тепловое ощущение человека в значительной степени зависит как от средней облученности тела человека, так и от облученности его отдельных участков. А это определяется схемой размещения инфракрасных излучателей относительно рабочей площадки и их техническими характеристиками.

В качестве инфракрасных излучателей в системах лучистого электроотопления применяются обогреватели типа ИЭТ-46-И1, представляющие собой протяженный отражатель из полированного алюминия, внутри которого смонтированы нагревательные элементы (рис. 4.26). Электрообогреватель снабжен поворотной скобой с фиксатором. Его можно устанавливать на ограждающих конструкциях здания или крепить к стойкам передвижной тележки.

Рис. 4.26. Инфракрасный электрообогреватель ИЭТ-46-И1

1 – отражатель; 2 – решетка; 3 – решетка; 4 – шнур, армированный вилкой; 5 – поворотная скоба

Техническая характеристика электрообогревателей типа ИЭТ-46-И1

Номинальная мощность при номинальном напряжении – 2,5 кВт;

номинальное напряжение питающей сети – 220 В;

мощность нагревательного элемента при номинальном напряжении – 833 Вт;

количество нагревательных элементов – 3 шт.;

система электропитания электрообогревателя – однофазная с заземляющим проводом;

температура на поверхности нагревательного элемента – 800—850°С,

температура на поверхности отражателя (не более) – 200°С;

ресурс работы нагревателя – 2500 ч.;

срок службы – 5 лет;

масса – 3,75 кг.

Электрообогреватели (ЭО) рекомендуется размещать снаружи обогреваемой зоны на расстоянии не ближе 1 м от ее границ. Предпочтительным является расположение ЭО по периметру обогреваемой зоны. Допускается размещение ЭО с трех или двух сторон площадки.

Электрообогреватели можно устанавливать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Высота размещения ЭО над поверхностью обогреваемой площадки 0,7 м при вертикальном положении ЭО и 2,5—5 м при их горизонтальном положении. Горизонтально расположенные ЭО следует наклонять вниз под углом 12—25° к вертикали.

Задача теплового расчета систем инфракрасного электрообогрева состоит в определении числа ЭО и рациональной схемы их размещения при обеспечении требуемых параметров теплового комфорта человека, находящегося на обогреваемой площадке.

Контрольные вопросы к разделу 4:

1. С какой целью устраивают отопление производственных помещений?

2. От чего зависит расчетная температура воздуха внутри помещения при проектировании систем отопления?

3. Каким требованиям должна соответствовать система отопления?

4. Как классифицируются системы отопления?

5. Чем характеризуются системы местного отопления?

6. Чем характеризуются системы центрального отопления?

7. Какие виды отопления можно применять в жилых, общественных и административно-бытовых зданиях?

8. Какие виды отопления можно применять в производственных зданиях?

9. От чего зависит температура теплоносителя для систем отопления?

10. В чем различие однотрубной системы отопления и двухтрубной системы отопления?

11. Чем отличаются друг от друга системы отопления с естественным и искусственным побуждением?

12. Что такое – дежурное отопление, когда оно применяется?

13. В чем заключаются преимуществасистем водяного отопления в сравнении с другими видами отопления?

14. В чем заключаются преимуществасистем парового отопления в сравнении с другими видами отопления?

15. В чем заключаются преимущества систем воздушного отопления над другими видами отопления?

16. Где обычно размещают нагревательные приборы систем отопления?

17. Где рекомендуется прокладывать трубы систем отопления?

18. Какую запорно-регулирующую арматуру применяют в системах отопления?

19. Зачем в системах отопления устанавливают насосы?

20. Как удаляют воздух из трубопроводов систем отопления?

21. С какой целью в системах отопления устанавливают расширительные баки?

22. Что такое – тепловой баланс помещения?

23. Как определяют теплопотери помещения через наружные ограждающие конструкции?

24. Какую расчетную температуру наружного воздуха используют при расчете теплопотерь зданиями в зимний период?

25. Когда начинается отопительный период?

26. Какие дополнительные теплопотери учитывают добавками к основным теплопотерям через наружные ограждения?

27. Перечислите правила обмера поверхностей ограждающих конструкций для расчета теплопотерь.

28. Как производят расчет теплопотерь через полы?

29. От чего зависит расход теплоносителя через нагревательный прибор?

30. Какое влияние оказывает окраска поверхностей нагревательных приборов на их теплоотдачу?

31. Влияет ли на теплоотдачу нагревательных приборов условия их размещения (возле стены без экрана, в нише, закрыты декоративной решеткой или экраном)?

32. Какие потери давления учитывают при гидравлическом расчете систем отопления?

33. Что определяют при гидравлическом расчете систем отопления?

34. В чем заключается суть гидравлического расчета систем водяного отопления по удельным потерям?

35. В чем заключается суть гидравлического расчета систем водяного отопления по линейным потерям давления?

36. Из соблюдения каких условий следует выбирать диаметры трубопроводов систем отопления?

37. В каких случаях используют расчет систем водяного отопления по характеристикам сопротивления?

38. Какое свойство пара используется при устройстве систем отопления в теплоносителем в виде пара?

39. Как классифицируются системы парового отопления в зависимости от абсолютного давления пара?

40. Каким может быть выполнен конденсатопровод в системах парового отопления?

41. В чем заключается гидравлический расчет систем парового отопления низкого давления?

42. Каким условием ограничивается скорость движения пара в системах отопления?

43. От чего зависят диаметры паропроводов и конденсатопроводов?

44. В чем заключается отличие гидравлического расчета систем парового отопления высокого давления от гидравлического расчета систем низкого давления?

45. Как устраивают панельно-лучистое отопление?

46. В каких помещениях можно применять воздушное отопление?

47. Что служит теплоносителем в системах воздушного отопления?

48. Можно ли использовать в системах воздушного отопления полную рециркуляцию воздуха?

49. Как следует выбирать место для раздачи воздуха при воздушном отоплении?

50. От чего зависит температура приточного воздуха при воздушном отоплении?

51. В чем заключаются преимущества газового отопления перед другими видами систем отопления?

52. Нужен ли контроль состояния воздушной среды в помещениях с газовым отоплением и почему?

53. Что следует контролировать в помещениях с газовым отоплением?

54. Для каких помещений применимо инфракрасное отопление?

55. В чем заключаются преимущества электрического отопления перед другими видами систем отопления?

56. Каким образом осуществляется электрическое отопление помещений?

57. В каких помещениях нельзя использовать электрические приборы отопления?

Производственная вентиляция

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Читайте также:

lektsia.com

teplo-ltd.ru

Расчет воздушного отопления: разбор специфики на примере

Монтаж системы отопления невозможен без осуществления предварительных вычислений. Полученные сведения должны быть максимально точными, поэтому расчет воздушного отопления производят эксперты с использованием профильных программ, учитывая нюансы конструкции.

Рассчитать систему воздушного отопления (далее — СВО) можно самостоятельно, обладая элементарными познаниями в математике и физике.

Расчет теплопотерь дома

Для выбора СВО необходимо определить количество воздуха для системы, начальную температуру воздуха в воздуховоде для оптимального обогрева помещения. Чтобы узнать эти сведения, нужно рассчитать теплопотери дома, а к основным вычислениям приступать позже.

Любое здание в период холодов теряет тепловую энергию. Максимальное ее количество покидает помещение через стены, крышу, окна, двери и другие ограждающие элементы (далее — ОК), выходящие одной стороной на улицу. Чтобы обеспечить определенную температуру в доме, нужно вычислить тепловую мощность, которая способна компенсировать тепловые затраты и поддержать в доме желаемую температуру.

Расчеты для воздушного отопления загородного дома проводятся для грамотного подбора обогревательного агрегата, способного генерировать необходимое количество тепловой энергии Генератор тепла, в качестве которых в загородных домах в основном используются камины и русские печи, должен покрывать потери тепла дома через строительные конструкции В системах воздушного отопления подготовку теплоносителя производят все виды котлов. Они сначала нагревают воду или пар, которые в свою очередь передают тепло воздушным потокам Газовые, водяные и электрические калориферы поставляют нагретый воздух в помещение без использования каналов При использовании агрегатов, поставляющих нагретую воздушную массу прямо в помещение, их устанавливают в количестве не менее 2 штук на помещение. Чтобы в случае поломки одного устройства, второе могло обеспечить температуру в +5 градусов При совмещении воздушного отопления с системами вентиляции и кондиционирования необходимо учитывать потери энергии на обогрев подмешиваемой свежей порции воздуха с улицы В канальных вариантах систем воздушного отопления нагретый воздух движется по трубам, поверхность которых передает тепло в помещение В канальных воздушных системах функцию приборов отопления выполняет трубопровод. Его площадь учитывают, определяя теплопередачу Принцип расчета мощности агретатаГазовый агрегат за пределами домаЭнергозависимое газовое устройствоЭлектрический обогреватель воздухаСовмещение с другими системамиКанальная схема воздушного отопленияСпецифика устройства воздушных контуров

Существует ошибочное мнение, что тепловые потери  одинаковы для каждого дома. Одни источники утверждают, что для отопления небольшого дома любой конфигурации достаточно 10 кВт, другие ограничиваются цифрами в 7-8 кВт на кв. метр.

Согласно упрощенной схеме расчетов каждые 10 м2 эксплуатируемой площади в северных регионах и районах средней полосы должны обеспечиваться поставкой 1 кВт тепловой мощности. Эту цифру, индивидуальную для каждого строения, умножают на коэффициент 1,15, тем самым создают запас тепловой мощности на случай непредвиденных потерь.

Однако такие оценки довольно грубые, к тому же в них не учитываются качества, особенности материалов, использующихся при строительстве дома, климатические условия и другие факторы, влияющие на тепловые расходы.

Количество уходящего тепла зависит от площади ограждающего элемента, теплопроводности каждого из его слоев. Наибольшее количество тепловой энергии покидает помещение через стены, пол, крышу, окна

Если в возведении дома использовались современные утеплительные материалы с низкой теплопроводностью, то и теплопотери конструкции будут меньшими, а значит, тепловая мощность потребуется меньшая.

Если взять тепловое оборудование, генерирующее мощность, превышающую необходимую, то появится избыток тепла, который обычно компенсируют с помощью вентиляции. В этом случае появляются дополнительные финансовые расходы.

Если для СВО подобрано оборудование малой мощности, то в помещении будет ощущаться дефицит тепла, поскольку устройство не сможет генерировать нужно количество энергии, из-за чего потребуется приобретать дополнительные тепловые установки.

Использование пенополиуретана, стекловолокна и других современных утеплителей позволяет добиться максимальной тепловой изоляции помещения

Тепловые затраты здания зависят от:

  • строения ограждающий элементов (стен, потолков и др), их толщины;
  • площади отапливаемой поверхности;
  • ориентированности относительно сторон света;
  • минимальной температуры за окном в регионе, городе на протяжении 5 зимних дней;
  • продолжительности отопительного сезона;
  • процессов инфильтрации, вентиляции;
  • бытовых теплопоступлений;
  • расхода тепла на бытовые нужды.

Грамотно рассчитать потери тепла невозможно без учета инфильтрации и вентиляции, существенно влияющих на количественную составляющую. Инфильтрация — естественный процесс перемещения воздушных масс, который происходит во время движения людей по помещению, открытия окон для проветривания и других бытовых процессов. Вентиляция — специально установленная система, через которую происходит подача воздуха, причем воздух может заходить в помещение с меньшей температурой.

Через вентиляцию уходит в 9 раз больше тепла, чем во время естественной инфильтрации

Тепло поступает в помещение не только через систему обогрева, но и через нагревающиеся электроприборы, лампы накаливания, людей. Важно учитывать также расходы тепла на обогрев холодных предметов, принесенных с улицы, одежды.

Перед выбором оборудования для СВО, проектированием системы отопления важно с высокой точность рассчитать теплопотери дома. Сделать это можно с помощью бесплатной программы Valtec. Чтобы не вникать в тонкости приложения, можно использовать математические формулы, которые дают высокую точность расчетов.

Для расчета общих тепловых потерь Q жилища необходимо вычислить тепловые затраты ограждающих конструкций , расходы энергии на вентиляцию и инфильтрацию , учесть бытовые расходы . Потери измеряются и записываются в Вт.

Для вычисления общих теплозатрат Q используют формулу:

Далее рассмотрим формулы для определения тепловых затрат:

.

Определение теплопотерь ограждающих конструкций

Через ограждающие элементы дома (стены, двери, окна, потолок и пол) выходит наибольшее количество тепла. Для определения необходимо отдельно рассчитать теплопотери, которые несет каждый элемент конструкции. То есть рассчитывается по формуле:

Чтобы определить Q каждого элемента дома, необходимо узнать его строение и коэффициент теплопроводности или коэффициент теплосопротивления, который указывают в паспорте материала.

Для вычисления тепловых расходов учитывают слои, влияющие на теплоизоляцию. Например, утеплители, кладку, облицовку и др

Расчет тепловых потерь происходит для каждого однородного слоя ограждающего элемента. Например, если стена состоит из двух разнородных слоев (утеплителя и кирпичной кладки), то расчет производится отдельно для утеплителя и для кирпичной кладки.

Вычисляют тепловые расходы слоя с учетом желаемой температуры в помещении по выражению:

В выражении переменные имеют следующий смысл:

  • S — площадь слоя, м2;
  •  – желаемая температура в доме, Со; для угловых комнат температура берется на 2 градуса выше;
  •   —  средняя температура наиболее холодной 5-дневки в регионе, Со;
  • k — коэффициент теплопроводности материала;
  • B – толщина каждого слоя ограждающего элемента, м;
  • l– табличный параметр, учитывает особенности теплозатрат для ОК, расположенных в разных сторон света.

Если в стене, для которой производится расчет, встроены окна или двери, то при расчете Q из общей площади ОК необходимо вычесть площадь окна или двери, поскольку расходы их тепла будут иными.

В техническом паспорте на окна или двери иногда указывают коэффициент теплопередачи D, благодаря которому можно упростить вычисления (+)

Коэффициент теплосопротивления высчитывается по формуле:

Формулу тепловых потерь для отдельно взятого слоя можно представить в виде:

На практике для вычисления Q пола, стен или потолков отдельно рассчитывают коэффициенты D каждого слоя ОК, суммируют их и подставляют в общую формулу, что упрощает процесс расчетов.

Учет расходов инфильтрации и вентиляции

В помещение из системы вентиляции может поступать воздух низкой температуры, который существенно влияет на теплопотери. Общая формула для этого процесса выглядит так:

В выражении буквенные символы имеют значение:

  •  – расход поступающего воздуха, м3/ч;
  • — плотность воздуха в помещении при заданной температуре, кг/м3;
  •  – температура в доме, Со;
  • —  средняя температура наиболее холодной 5-дневки в регионе, Со;
  • c — теплоемкость воздуха, кДж/(кг*oC).

Параметр берется из технических характеристик системы вентиляции. В большинстве случаев приточный воздухообмен обладает удельным расходом 3 м3/ч, исходя из чего вычисляется по формуле:

В формуле — площадь пола, м2.

Плотность воздуха в помещении определяется выражением:

Здесь  – заданная температура в доме, измеряется в Со.

Теплоемкость с является постоянной физической величиной и равна 1.005 кДж/(кг* С0).

При естественной вентиляции холодный воздух попадает через окна, двери, вытесняя тепло через дымоход

Неорганизованная вентиляция, или инфильтрация, определяется по формуле:

В уравнении:

  • — расход воздуха через каждое ограждение, является табличным значением, кг/ч;
  • — коэффициент влияния теплового воздушного потока, берется из таблицы;
  • , — заданные температуры внутри помещения и снаружи, Со.

При открытии дверей происходят наиболее значительные теплопотери воздуха, поэтому, если вход оборудован воздушно-тепловыми завесами, их также следует учесть.

Тепловая завеса представляет собой удлиненный тепловентилятор, формирующий мощный поток в пределах оконного или дверного проема. Она минимизирует или практически исключает потери тепла и проникновение воздуха с улицы даже при открытой двери или окне

Для расчета тепловых потерь дверей используется формула:

В выражении:

  • — расчетные теплопотери наружных дверей;
  • H — высота здания, м;
  • j — табличный коэффициент, зависящий от типа дверей и их месторасположения.

Если в доме присутствует организованная вентиляция или инфильтрация, то расчеты производятся по первой формуле.

Поверхность ограждающих элементов конструкции может быть неоднородна — на ней могут встречаться щели, неплотности, через которые проходит воздух. Эти тепловые потери считаются незначительными, но их также возможно определить. Сделать это можно исключительно программными методами, поскольку произвести вычисления некоторых функций без использования приложений невозможно.

Максимально точную картину о реальных потерях тепла дает тепловизионное обследование дома. Этот метод диагностики позволяет выявить скрытые ошибки строительства, прорехи в теплоизоляции, утечки водопроводной системы, снижающие теплотехнические качества здания и другие дефекты

Бытовые поступления тепла

Через электрические приборы, тело человека, лампы в помещение приходит дополнительное тепло, которое тоже учитывают при расчетах тепловых потерь.

Опытным путем установлено, что такие поступления не могут превышать отметку 10 Вт на 1 м2. Поэтому формула вычисления может иметь вид:

В выражении — площадь пола, м2.

Основная методика расчета СВО

Основной принцип работы любой СВО заключается в передаче тепловой энергии через воздух путем охлаждения теплоносителя. Основные ее элементы — теплогенератор и теплопровод.

Воздух в помещение подается уже нагретым до температуры , чтобы поддерживать желаемую температура . Поэтому количество аккумулируемой энергии должно равняться общим теплопотерям здания, то есть Q. Имеет место равенство:

В формуле E — расход нагретого воздуха кг/с для отапливания помещения. Из равенства можем выразить :

Напомним, что теплоемкость воздуха с=1005 Дж/(кг*К).

По формуле определяют исключительно количество подаваемого воздуха, используемого только для отопления только в рециркуляционных системах (далее — РСВО).

В приточно-рециркуляционных системах часть воздуха берется из улицы, в другая часть — из помещения. Обе части смешиваются и после подогрева до требующейся температуры поставляют в помещение (+)

Если СВО используют в качестве вентиляции, то количество подаваемого воздуха вычисляют следующим образом:

  • Если количество воздуха для отопления превышает количество воздуха для вентиляции или равно ему, то берут во внимание количество воздуха для отопления, а систему выбирают прямоточной (далее — ПСВО) или с частичной рециркуляцией (далее — ЧРСВО).
  • Если количество воздуха для отопления меньше количества воздуха, необходимого для вентиляции, то принимают во внимание только количество воздуха, необходимого для вентиляции, внедряют ПСВО (иногда — ЧРСВО), а температуру подаваемого воздуха вычисляют по формуле .

В случае превышения показателем допустимых параметров, следует увеличить количество вводимого через вентиляцию воздуха.

Если в помещении есть источники постоянного тепловыделения, то температуру подаваемого воздуха уменьшают.

Включенные электрические приборы генерируют около 1% тепла  помещении. Если одно или более устройство будет работать постоянно, их тепловую мощность надо учесть в расчетах

Для отдельно взятого помещения показатель может оказаться разным. Технически реализовать идею подачи разной температуры в отдельно взятые помещения возможно, но намного проще подавать во все комнаты воздух одинаковой температуры. В этом случае общую температуру берут той, которая оказалась наименьшей. Тогда количество подаваемого воздуха вычисляют по формуле, определяющей .

Далее определим формулу для расчета объема поступающего воздуха при температуре его нагревания .

Ответ записывается в м3/ч.

Однако воздухообмен в помещении будет отличаться от величины , поскольку определять его необходимо исходя из внутренней температуры .

В формуле для определения и показатели плотности воздуха и (кг/м3) вычисляются с учетом температуры нагретого воздуха и температуры в помещении .

Подаваемая температура в помещении должна быть выше . Это уменьшит количество подаваемого воздуха и позволит сократить габариты каналов систем с естественным движением воздуха или снизить расходы электричества в случае, если используется механическое побуждение для циркуляции нагретой воздушной массы.

Традиционно предельная температура приходящего в помещение воздуха при его подаче на высоте, превышающей отметку 3.5 м, должна составлять 70оС. Если воздух подается на высоте менее 3.5 м, то его температура обычно приравнивается к 45оС.

Для жилых помещений высотой 2.5 м допустимый температурный предел 60оС. При установке температуры выше атмосфера теряет свои свойства и непригодна для вдыхания.

Если воздушно-тепловые завесы располагаются у внешних ворот и проемах, выходящих наружу, то допускается температура входящего воздуха 70оС, для завес, находящихся в наружных дверях, до 50оС.

На подаваемую температуры влияют способы подачи воздуха, направление струи (вертикально, по наклону, горизонтально и др.). Если в помещении постоянно находятся люди, то температуру подаваемого воздуха следует уменьшить до 25оС.

После осуществления предварительных вычислений, можно определять необходимые теплозатраты на нагрев воздуха.

Для РСВО тепловые затраты Q1 рассчитываются по выражению:

Для ПСВО расчет Q2 производится по формуле:

Расход тепла Q3 для ЧРСВО находится по уравнению:

Во всех трех выражениях:

  • Eot и Event — расход воздуха в кг/с на отопление (Eot) и вентиляцию (Event);
  • tn — температура наружного воздуха в Со.

Остальные характеристики переменных прежние.

В ЧРСВО количество рециркуляционного воздуха определяется по формуле:

Переменная выражает количество смешанного воздуха, нагретого до температуры .

В ПСВО с естественным побуждением есть особенность — количество движущегося воздуха меняется в зависимости от температуры снаружи. Если наружная температура падает, то давление системы возрастает. Это ведет к увеличению поступающего воздуха в дом. Если же температура повышается, то происходит обратный процесс.

Также в СВО, в отличие от систем вентиляции, воздух перемещается с меньшей и меняющейся плотностью по сравнению с плотностью воздуха, окружающего воздуховоды. Из-за этого явления происходят следующие процессы:

  1. Поступая из генератора, воздух, проходя воздуховоды, заметно охлаждается во время передвижения
  2. При естественном движении количество поступающего в помещении воздуха с течением отопительного сезона меняется.

Вышеперечисленные процессы не учитываются, если в СВО для циркуляции воздуха используются вентиляторы, также она имеют ограниченную длину и высоту. Если же система имеет множество разветвлений, достаточно протяженная, а здание большое и высокое, то необходимо сократить процесс охлаждения воздуха в воздуховодах, уменьшить перераспределение воздуха, поступающего под влиянием естественного циркуляционного давления.

При расчете необходимой мощности протяженных и разветвленных систем воздушного отопления требуется учитывать не только естественный процесс охлаждения воздушной массы во время перемещения по воздуховоду, но и воздействие естественного давления воздушной массы при прохождении по каналу

Чтобы контролировать процесс охлаждения воздуха, выполняют тепловой расчет воздуховодов. Для этого необходимо установить начальную температуру воздуха и уточнить его расход с помощью формул.

Для вычисления теплового потока  через стенки воздуховода, длина которого равна l, используют формулу:

В выражении величина q1 обозначает тепловой поток, проходящий через стенки воздуховода длиной 1 м. Параметр вычисляется по выражению:

В уравнении D1 — сопротивление теплопередачи от нагретого воздуха со средней температурой tsr через площадь S1 стенок воздуховода длиной 1 м в помещении при температуре tv.

Уравнение теплового баланса выглядит таким образом:

В формуле:

  • Eot — количество воздуха, необходимого для отопления помещения, кг/ч;
  • c — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кгоС);
  • tnac — температура воздуха в начале воздуховода, оС;
  • tr — температура выпускаемого в помещение воздуха, оС.

Уравнение теплового баланса позволяет установить начальную температуру воздуха в воздуховоде по заданной конечной температуре и, наоборот, узнать конечную температуру при заданной начальной, а также определить расход воздуха.

Температуру tnach также можно найти по формуле:

Здесь — часть от Qohl, поступающая в помещение, в расчетах берется равной нулю. Характеристики остальных переменных были названы выше.

Уточненная формула расхода горячего воздуха будет выглядеть так:

Все буквенные значения в выражении определялись выше. Перейдем к рассмотрению примера расчета воздушного отопления для конкретного дома.

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* С0).

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.

Примеры расчетов для СВО

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

Определение количества воздуха для РСВО

Для определения массы подаваемого воздуха при температуре tr 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 tr=55оС,  tv =22оС; Q=16000 Вт. Количество воздуха, необходимого для вентиляции, Event=110 м3/ч. Расчетная наружная температура tn=-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 Eot 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.

Выводы и полезное видео по теме

Информативное видео о расчетах СВ средствами программы Ecxel:

Доверять расчеты СВО необходимо профессионалам, ведь только специалисты обладают опытом, соответствующими знаниями, учтут все нюансы при вычислениях.

sovet-ingenera.com

Расчет воздушного отопления

Главная » Отопление » Расчет воздушного отопления

Воздушное отопление считается самым экономичным.

Примерная схема работы воздушного отопления.

Система воздушного отопления частного дома требует тщательной и точной проектировки, и этот этап работы рекомендуется доверить опытным инженерам-проектировщикам. Однако если вы решили взяться за этот трудоемкий процесс самостоятельно, необходимо учесть следующие факторы:

  1. Понадобится диагностика потери тепла, характерная для каждого помещения в доме.
  2. Необходимо размерить воздухонагреватель и уровень мощности теплонагревателя.
  3. Для определения всех потерь воздушного отопления необходимо произвести аэродинамический расчет системы;

Многолетней практикой доказано, что для достижения высокого уровня теплоизоляции применяется следующий расчет: для каждых 10 квадратных метров площади помещения необходима мощность 700-800 Вт.

Классификация систем воздушного отопления

Системы воздушного отопления подразделяются по следующим признакам:

Стандартная схема системы воздушного отопления.

  1. По характеру поступления прогретого теплоносителя: естественным и механическим (с помощью нагнетателей или вентиляторов) побуждением.
  2. По виду энергоносителя: системы с водяным, газовым, паровым или электрическим калорифером.
  3. По виду схемы вентилирования в отапливаемом помещении: либо прямоточные, либо с полной или частичной рециркуляцией.
  4. По определению места нагрева теплоносителя: центральные (подогрев производится в общем централизованном агрегате и затем транспортируется к отапливаемым помещениям и зданиям) и местные (масса воздуха нагревается при помощи местных отопительных агрегатов).
Дополнительное оборудование, способное повышать эффективность систем воздушного отопления

Для надежной работы системы воздушного отопления требуется расчет и установка резервного вентилятора или монтаж как минимум двух агрегатов отопления в одном помещении.

Схема системы воздушного отопления: 1-печь; 2-фильтры; 3-труба забора воздуха из помещения; 4-забор свежего воздуха; 5-труба подвода свежего воздуха; 6-подача теплого воздуха в строение; 7-забор воздуха; 8-дымоход.

В случае отказа основного вентилятора в помещении допускается понижение температуры ниже нормы (но не больше, чем на 5 градусов) при условии подачи воздуха снаружи.

Температура воздушного потока, подающегося в помещения, должна быть минимум на 20% ниже, чем критическая температура самовоспламенения аэрозолей и газов, присутствующих в помещении.

С целью обогрева теплоносителя в системах воздушного отопления используются калориферные устройства различных видов конструкций. При их помощи могут комплектоваться вентиляционные приточные камеры и отопительные агрегаты.

В данных калориферах нагрев воздушной массы происходит за счет энергии, забираемой у теплоносителя (воды, дымовых газов и пара), или с помощью электроэнергетических установок.

Отопительные агрегаты могут применяться для обогрева рециркуляционных воздушных масс. Они состоят из калорифера, вентилятора и аппарата, формирующего и направляющего потоки теплоносителя, которые подаются в помещение.

Отопительные агрегаты больших размеров применяют для обогрева крупных промышленных или производственных помещений (к примеру, в вагоносборочных цехах), технологические и санитарно-гигиенические требования в которых допускают возможность рециркуляции воздушных масс. Крупные системы воздушного отопления еще применяются в нерабочее время с целью дежурного отопления.

Схема обратного воздуховода воздушного отопления.

Расчет данной системы должен быть таким, чтобы прогрев теплоносителя в приточных и рециркуляционных установках соответствовал категориям помещений, в которых установлены данные агрегаты. Температура не должна превышать 150 градусов.

В чем экономия от применения воздушного отопления?

Каждый старается заботиться о том, чтобы его система отопления была как можно экономичнее. На сегодняшний день особой популярностью пользуются системы воздушного отопления.

Эта тенденция обусловлена тем фактом, что такие системы позволяют на протяжении всего отопительного сезона поддерживать оптимальную температуру в помещении. Изготовить систему воздушного отопления своими руками способен не каждый, ведь здесь нужно иметь определенные навыки и умения.

В структуру системы воздушного отопления входит водяной калорифер и теплогенератор, отвечающие за процесс нагревания воздушной массы. Распределительные головки и вентилятор способствуют тому, чтобы воздух распространялся равномерно по всей территории помещения.

Мобильный вариант устройства воздушного отопления представляют тепловые пушки, с помощью которых можно достичь требуемой температуры на каком-либо определенном участке.

Параметры и формулы для того, чтобы произвести расчет системы отопления

Пример расчета системы воздушного отопления можно осуществить по формуле:

Lb = 3,6 Qnp/(С(tпр-tв)),

где Lb — объем расхода воздушной массы за определенный период времени;

Qnp — поток тепла для отапливаемого помещения;

С — теплоемкость теплоносителя;

tв — температура помещения;

tпр — температура теплоносителя, который подается в помещение.

Температура теплоносителя рассчитывается по формуле:

tпр = tH + t + 0,001 р,

где tH — температура воздуха снаружи;

t — дельта изменения температуры в воздухонагревателе;

р — давление потока теплоносителя по выходу из вентилятора.

Схема отопительного котла воздушного отопления.

Если расчет воздушного отопления был произведен самостоятельно и при этом были допущены некоторые ошибки, можно столкнуться с различными проблемами, основными из которых являются наличие сквозняков, перегрев нагревателя, что в итоге может привести к неисправности системы отопления.

Именно поэтому необходимо тщательным образом перепроверить произведенный расчет и только после этого, если вы твердо уверенны, что расчет произведен правильно и четко, можно переходить к следующему этапу работы, а именно к приобретению непосредственно самого оборудования.

Покупая устройство воздушного отопления, следует обратить внимание на некоторые особенности, например, на возможности системы, технические характеристики и качество продукта.

Все необходимые данные можно узнать, обратившись к продавцу, который предоставит информацию об интересующем устройстве.

Выбор и этапы установки теплогенератора

Приобретение воздуховодов не составляет большой сложности. В наши дни их можно отыскать на любом предприятии, занимающемся изготовлением вентиляционного оборудования. Здесь же можно найти и все остальные необходимые материалы, такие как дроссельные заслонки, врезки и прочие элементы.

Обязательно понадобится приобрести саморезы, алюминиевый скотч и монтажную ленту. Все эти элементы можно приобрести на рынке или в любом строительном магазине.

Схема строения кондиционера.

Если в дальнейшем планируется установка кондиционера, то необходимо обязательно утеплить подающие воздуховоды, чтобы предотвратить возникновение конденсата.

Чтобы смонтировать магистральный воздуховод, понадобится оцинкованная сталь, обклеенная фольгированным утеплителем. Стоит обратить внимание, что оптимальная толщина утеплителя составляет 3-5 миллиметров.

До начала отделочных работ необходимо в каждом помещении осуществить расчет и монтаж воздуховодов.

Для того чтобы спрятать все ветви воздуховодов, в основном используют пространство между потолком. Делают это в эстетических целях.

Чтобы система воздушного отопления дома, сделанная своими руками, получилась качественной, понадобится потратить немало времени и усилий.

Опираясь на вид воздухонагревателя, которому отдано предпочтение, следует выбрать соответствующий вид воздуховодов — гибкие или жесткие, допускается их совместное применение. Для соединения разных типов воздуховодов рекомендуется использовать алюминиевый армированный скотч или пластиковые и металлические хомуты.

Напорно-динамические характеристики воздухонагревателя зависят от некоторых факторов, а именно мощности вентилятора и его вида. Теплогенератор может играть роль электронагревателя или отопительного котла.

Основным условием любого из видов теплогенератора является наличие автоматического выключателя/включателя и датчика контроля температуры. Если имеются в виду твердотопливные котлы, то они должны иметь функцию регулировки скорости горения.

Недостатки и преимущества воздушного отопления

Система воздушного отопления дома обладает рядом неоспоримых преимуществ, одним из которых является коэффициент полезного действия, который достигает 93%. Кроме того, за счет малой инерционности системы помещение можно прогреть в максимально короткие сроки.

Подобная система способна самостоятельно интегрировать климатическое и отопительное устройство, что дает возможность поддерживать оптимальную температуру в помещении. В процессе передачи по системе тепла отсутствуют промежуточные звенья.

За счет ряда позитивных и привлекательных моментов система воздушного отопления сегодня пользуется большой популярностью.

Но среди ряда достоинств в системе воздушного отопления присутствуют и некоторые недостатки.

Например, при строительстве загородного дома их можно устанавливать непосредственно только в процессе строительства самого дома, то есть если сразу не позаботиться об отопительной системе, то после завершения строительных работ сделать это уже не удастся.

teplomonster.ru

Расчет системы воздушного отопления частного дома

Предварительный расчет системы воздушного отопления частного дома необходим во-первых, для подбора оптимальной мощности отопительного оборудования, а во-вторых, для того, чтобы в каждой комнате отапливаемого дома была имена та комфортная температура, какую ожидает получить клиент.

Система воздушного отопления дома Антарес Комфорт

Необходимо понимать, что результаты расчета воздушного отопления частного дома очень жестко привязаны к характеристикам стен, потолка, перекрытий и т.д., точнее говоря, привязаны к их теплопотерям. Изменение теплопотерь элементов конструкции дома неизбежно приведет к тому, что расчет воздушного отопления придется делать заново! В противном случае клиент получит совсем не те условия комфорта, которые были ему обещаны, и, естественно, останется недоволен. Приведем простой пример – клиент решил сделать крышу мансарды более теплой, и потребовал проложить еще один слой утеплителя. Но расчет воздушного отопления не учитывал эти изменения конструкции, в итоге температура в мансарде была вовсе не 22°С, как должно было быть согласно расчетам, а все 25°С, что, в общем-то, немного жарковато.

Обратный пример – при строительстве каркасного дома недобросовестная бригада строителей ухитрилась продать налево часть утепляющих материалов, в итоге толщина утеплителя в некоторых местах стен была не 150, а всего 100 мм. Теплопотери такого дома естественно были гораздо больше расчетных, и расчетной мощности системы воздушного отопления не хватало. Ситуация усугубилась тем, что обнаружилось это только зимой, когда дом был уже построен, а вороватые строители благополучно растворились в голубых далях. Клиент был вынужден вскрывать стены, покупать новый утеплитель взамен украденного и монтировать его, затем заново выполнять отделку восстановленных стен. Иначе ему пришлось бы всю зиму ходить дома только в теплом лыжном костюме и даже в нем спать. Конечно, трудности закаляют характер, но лучше все-таки таких волнующих моментов избежать, если конечно вы не специально тренируетесь с целью покорить Северный или Южный Полюс.

Поэтому, если вы заказываете проект воздушного отопления, а потом начинаете менять конструкцию дома, обязательно согласуйте все изменения с проектировщиком системы отопления. Иначе в будущем могут быть весьма неприятные сюрпризы.

Расчет системы воздушного отопления частного дома обычно состоит из нескольких этапов:

  1. Расчет теплопотерь каждого помещения дома – комнат, коридоров, санузлов и т.д.
  2. На основании расчета из п. 1 определяется требуемое количество теплого воздуха, который нужно подать в каждое помещение дома (в куб.м.)
  3. На основании расчета объемов воздуха выбирается диаметр и количество воздуховодов для каждого помещения дома, а также необходимая скорость воздуха для получения расчетного расхода.
  4. На основании расчета объемов воздуха выбирается сечение магистральных воздуховодов.
  5. На основании расчета из п. 1 определяется суммарное количество теплопотерь всего дома, при этом учитывается и та мощность, которая потребуется на работу дополнительного оборудования, например увлажнителя. На основании этих теплопотерь выбирается мощность электрического нагревателя или отопительного котла.

Рассмотрим теперь более подробно каждый этап расчета системы воздушного отопления частного дома на примере небольшого дачного домика площадью 96 кв.м., внешний вид которого приведен на картинке в начале статьи. Дом двухэтажный, построен по канадской технологии Экопан из sip-панелей. В доме проживают 3 человека, установлен водогрейный котел 18 кВт и газовая плита. Поэтажные планы:

1. Расчет системы воздушного отопления частного дома. Расчет теплопотерь

Собственно говоря, для небольших частных или загородных домов не обязательно точно рассчитывать теплопотери. Достаточно знать баланс теплопотерь всего дома. При этом даже ошибка в расчетах на десяток процентов совсем не будет фатальной, поскольку система воздушного отопления Антарес Комфорт обладает достаточным запасом по прокачиваемым объемам воздуха, достаточно просто отрегулировать вентилятор на более высокие обороты. Но надо понимать, что вообще говоря, скорость потока воздуха на выходе из воздуховода, а точнее из вентиляционной решетки не должна быть выше 1,5 м/с (оптимальное значение), либо, в крайнем случае, выше 2 м/с (максимально рекомендуемое значение). В противном случае могут появиться вибрации или турбуленция, а в связи с этим и повышенный уровень шума. Естественно, что мощности электрического нагревателя или отопительного котла должно хватить для компенсации всех реальных теплопотерь всего дома.

При расчете системы воздушного отопления на теплопотери необходимо в первую очередь рассчитать теплопотери всех стен. При этом можно ориентировочно считать, что 5 см минераловаты имеют такие же теплопотери, как 15 см бруса или бревна, 30 см пеноблоков или 50 см кирпича. Речь идет разумеется о толщине стены из названных материалов. Т.е. например стена с 5 см минераловатного утеплителя типа URSA будет иметь такие же теплопотери, как стена из бруса толщиной 15 см. или кирпичная стена толщиной 50 см.

При расчете можно считать, что у стены из 5 см минераловатной плиты теплопотери будут приблизительно 48 Вт/м2, у стены из 10 см - 25 Вт/м2, из 15 см - 16 Вт/м2. Больше трех слоев утеплителя (5 см х 3 слоя = 15 см) обычно никто не ставит. В эти цифры входят и теплопотери каркаса дома, в котором находится утеплитель.

А как быть, если стены вашего дома состоят из разных материалов, например, сама стена из брус 150 х 150, а, а снаружи установлен еще слой утеплителя? В этом случае проще все привести к одному типу материалов – к минераловате. Как уже было сказано выше, 15 см бруса эквивалентны 5 см минераловаты, поэтому будем считать, что теплопотери нашей композитной стены эквиваленты теплопотерям стены из 10 см минераловаты (15 см бруса это 5см минераловаты, плюс еще один слой 5 см минераловаты = 10 см) – т.е. 25 Вт/м2

Теплопотери нижнего перекрытия и крыши считаются точно так же, как и теплопотери стен, но полученный результат нужно увеличить на 30% – поскольку в перекрытиях и крыше элементы деревянного каркаса распложены более часто, чем в стенах. Например, для крыши из 15 см минераловатного утеплителя теплопотери будут не 16 Вт/м2, а все 24 Вт/м2

Есть другой, более легкий способ определения эквивалентной толщины минераловатного утеплителя для расчета теплопотерь – калькулятор расчета отопления частного дома, сделанный в виде файла Microsoft Excel. На втором листе калькулятора можно поставить толщину всех используемых в стене, крыше или перекрытии материалов и получить тепловой эквивалент стены из пеноплистирола. В этом случае теплопотери q одного кв.м такой стены определяются по формуле:

где Тнорм - нормируемая зимняя температура региона, в котором построен дом, например, для Московской области это -28°С.

Для каркасной конструкции (например крыши или перекрытия) значение теплового эквивалента нужно уменьшить на 10%.

Расчет теплопотерь окон и дверей тоже не представляет сложности. Для обычного деревянного окна эпохи развитого социализма (того, что со щелями для вентиляции) это 200 Вт/м2. Для двухкамерных стеклопакетов - 100 Вт/м2. Для более дорогих и современных стеклопакетов - 80 Вт/м2. Теплопотери внешних дверей приблизительно можно принять равными 90 Вт/м2.

Кроме прямых теплопотерь (через стены, перекрытия и крышу), в любом доме есть еще теплопотери на вентиляцию. Но их проще учесть не через сам расход тепла (в Вт), а через необходимые для их компенсации объемы воздуха. Поэтому их мы учтем позже, на этапе 2.

Приведенный здесь расчет теплопотерь – приблизительный. Но он тем не менее позволяет получить баланс теплопотерь по всему дому. Стороны света, роза ветров, нагрев солнечным излучением через окна и т.д. в данном расчете не учитываются, но для небольших частных домов они и не нужны. Тем более, что полученные при расчетах цифры мы увеличим для надежности в 2 раза, получив таким образом значительный запас по требуемой мощности нагревателя или котла отопления. А мощности вентилятора системы воздушного отопления Антарес Комфорт заведомо хватит на то, чтобы при необходимости прокачать требуемый объем воздуха.

Для холодных полов первого или цокольного этажа полученные теплопотери нужно увеличить на 10%. Это, во-первых, позволит учесть возможную погрешность расчета, а во-вторых, более точно выровняет температуру на первом и втором этажах, т.к. теплый воздух с первого этажа будет всегда подниматься на второй.

После того, как для каждого элемента поверхности дома (стен, крыши, пола, перекрытий, окон, дверей) рассчитаны значения удельных теплопотерь, надо определить площадь каждого из этих элементов, контактирующую с окружающей средой и рассчитать полные теплопотери. При этом площадь определяется по внешнему контуру стен. Для расчета площади стен второго этажа высоту стен фронтонов берут до крыши, если второй этаж обогревается, а крыша и фронтоны полностью утеплены.

Полные теплопотери Q через каждый элемент поверхности дома – это произведение его площади S на его удельные теплопотери q:

У того дома, который мы рассматриваем в качестве примера, стены построены из sip-панелей, т.е. 1,2 см OSB + 14 см пенополистирола + 1,2 см OSB, удельные теплопотери q = 17 Вт/м2

Перекрытия и крыши похожие - 1,2 см OSB + 18 см пенополистирола + 1,2 см OSB, удельные теплопотери q = 17 Вт/м2

В качестве окон хозяин дома пожелал иметь двухкамерные стеклопакеты, удельные теплопотери q = 100 Вт/м2

Рассчитав все теплопотери и сведя их в таблицу, получим следующий результат:

1 Этаж Теплопотери, Вт  Мансарда Теплопотери, Вт
1.1. 467 2.1. 1 294
1.2. 747 2.2. 760
1.3. 74 2.3. 1 126
1.4. 133 2.4. 801
1.5. 921 Итого 3 981
1.6. 2 210
Итого 4 553 Всего 8 534

Переходим к этапу 2.

2. Расчет системы воздушного отопления частного дома. Расчет количества теплого воздуха.

Принимаем, что каждый кубометр воздуха может перенести 10 Вт тепла. Тогда получим следующие результаты расхода по воздуху (в час) для каждого помещения дома:

1 Этаж Объем воздуха Мансарда Объем воздуха
1.1. 47 2.1. 65
1.2. 74 2.2. 76
1.3. 73 2.3. 113
1.4. 13 2.4. 80
1.5. 92 Итого 334
1.6. 226
Итого 525 Всего 859

Теперь вернемся к учету теплопотерь на вентиляцию, помните, мы говорили об этом на этапе 1?

Теплопотери на вентиляцию учитываются просто. На каждого человека нужно 30 м³/час свежего воздуха, на каждый отопительный котел – 2 м³/час на 1 кВт мощности котла, на каждую газовую плиту – 15 м³/час.

Как уже было сказано в начале статьи, в доме проживают 3 человека, есть газовая плита и котел отопления 18 кВт. Т.е. на вентиляцию нужно дополнительно 140 м³/час воздуха:

Если все это перевести в теплопотери, то для Московского региона (в котором построен наш дом) при зимней нормируемой температуре - 28°С для прогрева воздуха до комнатной температуры нужно будет потратить 23 Вт на каждый кубометр, итого 3,2 кВт на дополнительные теплопотери по вентиляции.

Теперь нужно внимательно проанализировать полученную таблицу с расходом воздуха. Например, в данном доме теплопотери в коридоре на первом этаже минимальны, а в коридоре второго этажа, наоборот, достаточно велики. Поэтому будет целесообразно сделать небольшое перераспределение потоков – часть воздуха для коридора второго этажа подать наоборот в коридор на первом этаже – на второй этаж теплый воздух все равно попадет естественным путем.

3. Расчет системы воздушного отопления частного дома. Расчет диаметра и количества воздуховодов

Для того, чтобы система воздушного отопления дома получилась компактной и не нарушала целостность интерьера, нужно ограничить диаметры подающих воздуховодов. Стандартные гибкие шумоглушащие воздуховоды выпускаются двух диаметров – 100 и 125 мм (это внутренний диаметр, внешний больше на 50 мм).

Также в подающих воздуховодах нужно ограничить скорость воздуха, иначе система отопления получится излишне шумной (что характерно для американских и канадских систем). Оптимальная скорость воздуха 1…2 м/c. Но при необходимости она может быть и немного выше чем 2 м/c, но если есть возможность, то лучше все-таки не превышать оптимальных значений.

Если скорость воздуха 1 м/с то за час через воздуховод с внутренним диаметром 100 мм будет прокачано 30 м3, через воздуховод с внутренним диаметром 125 мм – уже 45 м3. При скорости воздуха 2 м/c – соответственно в 2 раза больше, 60 м3 и 90 м3.

Теперь нужно выбрать диаметр и количество подающих воздуховодов на основе рассчитанных ранее нужных объемов воздуха, а также рассчитать скорость воздуха в этих воздуховодах, не забывая о том, что было написано выше – скорость должна быть в пределах 1…2 м/c. Величины скоростей воздуха понадобятся в дальнейшем – во время пуско-наладки всей системы воздушного отопления.

1 Этаж Кол-во/Диам. Скорость, м/с Мансарда Кол-во/Диам. Скорость, м/с
1.1. 1/100 1,56 2.1. 1/125  1,44
1.2. 1/125 1,64 2.2. 1/125 1,68
1.3. 1/125  1,62 2.3. 2/125 1,25
1.4. 1/100 0,43 2.4. 1/125  1,77
1.5. 1/125 2,04 Итого 5/125
1.6. 3/125  1,67
Итого 2/100 6/125 Всего 2/100 11/125

Нужно помнить, что в таблице выше мы рассчитали количество подающих воздуховодов – по ним теплый воздух подается в помещения дома. Но его оттуда нужно еще как-то забрать. Поэтому кроме подающих воздуховодов, нужно еще такое же количество обратных. Диаметр у них такой же, как и у подающих воздуховодов.

Последний пункт расчета на данном этапе – выбор диаметра воздуховода для вентиляции – по которому в дом поступает часть свежего воздуха с улицы. Для данного дома достаточно воздуховода диаметром 125 мм.

4. Расчет системы воздушного отопления частного дома. Расчет сечения магистральных воздуховодов

В магистральных воздуховодах скорость воздуха может быть повыше, чем в подающих воздуховодах – СНиП рекомендует не превышать значения 4 м/c.

Зная суммарный объем воздуха, который нужно прогнать по всем помещениям дома и ограничиваясь скоростью не более 4 м/c, получаем, что магистральные воздуховоды – как прямой, так и обратный – должны быть сечением 250 х 400 мм или 200 х 450 мм. Либо можно использовать круглые воздуховоды диаметром 315 мм. Вообще говоря, агрегат воздушного отопления АВН системы воздушного отопления Антарес Комфорт сконструирован таким образом, чтобы на него можно было установить прямоугольный прямой воздуховод и 2 круглых обратных. Прямоугольное сечение прямого воздуховода выбрано потому, что с ним на агрегат АВН можно без доработок установить внутренний блок канального кондиционера.

В общем случае сечение магистральных воздуховодов выбирается в соответствии с суммарным объемом прокачиваемого воздуха:

  •    850 м3/час – сечение воздуховодов 200 х 400 мм
  • 1 000 м3/час – сечение воздуховодов 200 х 450 мм
  • 1 100 м3/час – сечение воздуховодов 200 х 500 мм
  • 1 200 м3/час – сечение воздуховодов 250 х 450 мм
  • 1 350 м3/час – сечение воздуховодов 250 х 500 мм
  • 1 500 м3/час – сечение воздуховодов 250 х 550 мм
  • 1 650 м3/час – сечение воздуховодов 300 х 500 мм
  • 1 800 м3/час – сечение воздуховодов 300 х 550 мм

5. Расчет системы воздушного отопления частного дома. Расчет мощности нагревателя или отопительного котла

Полные теплопотери дома мы рассчитали на этапе 1, это 8,5 кВт. Чтобы не забивать себе голову расчетами, выберем мощность отопительного котла с двойным запасом – т.е. 18 кВт. Этой мощности заведомо хватит на то, чтобы обеспечить дом и теплом, и горячей водой, и при необходимости – теплыми полами.

С электронагревателем достаточно взять запас 1,5. Поскольку совместно с агрегатом воздушного отопления АВН работают нагреватели НЭ мощностью 6, 9, 12, 18, 24 и 30 кВт, то при желании отапливаться электричеством выберем нагреватель НЭ-12, мощностью 12 кВт.

Вообще говоря, для данного конкретного дома был установлен нагреватель НЭ-6, а не НЭ-12. Связано это с тем, что у хозяина дома было подключено только 5 кВт электроэнергии, больше не давали. Этой мощности в сильные морозы не хватало для отопления, поэтому для компенсации недостающих кВт использовался дровяной камин – получилось своеобразное воздушное отопление камином. Камин нагревал воздух в гостиной, а система воздушного отопления Антарес Комфорт разносила этот нагретый воздух уже по всем помещениям. Впоследствии хозяин дома заменил кондиционер тепловым насосом, и проблема с недостающими киловаттами была решена.

www.promoonline.ru

Как сделать воздушное отопление в частном доме

Содержание:

  • С чего начать?
  • Расчет воздушного отопления
  • Системы воздушного отопления
  • Воздушные тепловые насосы для отопления
  • Заключение

Наряду с традиционным водяным отоплением с помощью радиаторов в частном строительстве все большее распространение получают системы воздушного обогрева. Особенно актуален обогрев воздухом в частных коттеджах большой площади и этажности или там, где требования к интерьеру помещений повышены. В первом случае традиционные системы теряют эффективность, а во втором не допускается установка батарей. В данном материале мы раскроем тему, каким способом можно устроить воздушное отопление в частном доме своими силами.

С чего начать?

Задумку с воздушным обогревом рекомендуется выполнять поэтапно, тщательно проверяя свою работу, потому что цена ошибки слишком велика. Конечно, лучше всего это делать на стадии проектирования жилища, но при желании это можно реализовать и на готовом объекте. Последовательность такая:

  • Выполнение расчетов тепловой мощности, потребной на обогрев дома.
  • Выбор воздушной отопительной системы.
  • Разработка схемы.

Пройдя эти этапы, вы выйдете на подбор и приобретение оборудования, а после перейдете к монтажным работам, которые сможете выполнить своими руками или с помощью специализированных организаций.

Совет. По результатам своей работы рекомендуется проконсультироваться со специалистами, занимающимися проектированием подобных систем. Это поможет прояснить многие нюансы, а также проверить свои расчеты.

Расчет воздушного отопления

Прежде чем выполнять расчет, следует знать, что воздушное отопление можно совместить с вентиляцией. От этого будет зависеть и ход вычислений, но в любом случае сначала определяются тепловые потери через наружные стены, окна, кровлю и полы для каждого помещения. Для этого используется формула, приведенная для стены:

Qстены = 1/Rстены х (tв – tн) х Sстены, где:

  • Rстены – сопротивление теплопередаче, (м2 ºС / Вт);
  • Sстены – площадь стены в пределах рассматриваемого помещения, м2;
  • tв и tн – соответственно, температура внутреннего и наружного воздуха.

Эта же формула применяется и для вычисления теплопотерь окон и прочих ограждающих конструкций. Зная материалы, из которых построены или будут строиться эти конструкции, просчитывается сопротивление теплопередаче R для каждой из них:

R = δ / λ, здесь:

  • δ – толщина конструкции в метрах;
  • λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м · ºС). Данная величина – справочная, ее нетрудно найти в технической литературе.

Полученные значения для всех строительных конструкций, ограждающих помещение от внешней среды, складываются и получаем величину тепловой мощности отопительной системы для компенсации потерь сквозь эти конструкции. Если надо произвести расчет воздушного отопления, совмещенного с системой вентиляции, то к полученной величине прибавляется тепловая энергия, затрачиваемая на прогрев приточного воздуха. Ее рассчитывают по формуле:

Qвент = cm (tв – tн), где:

  • Qвент – энергия, уходящая на подогрев приточного воздуха, Вт;
  • m – масса приточного воздуха, кг;
  • tв и tн – температура внутреннего и наружного воздуха;
  • с – удельная теплоемкость воздушной смеси, равна 0.28 Вт / (кг ºС).

Чтобы выполнить дальнейший расчет системы воздушного отопления, надо узнать массу воздушной смеси m (кг). Для этого сначала определяется ее количество в м3, после чего умножается на плотность, ее значения при разных температурах приведены в технических справочниках. Количество приточного воздуха для жилых комнат принимается по их объему, что соответствует кратности обмена 1 раз в час.

Системы воздушного отопления

Любое воздушное отопление частного дома, сделанное своими руками, можно условно разделить на местное и централизованное. К первому виду относятся все аппараты, подогревающие воздушную среду в пределах одной комнаты. Это электрические тепловентиляторы, сплит – системы, местные приточные установки и прочие подобные устройства. Централизованные системы характеризуются наличием одного источника тепла, — котла. Производимая им энергия передается теплоносителю и распределяется по комнатам различными способами (с помощью воздуховодов или труб с теплоносителем).

По способу нагрева система воздушного отопления частного дома может быть нескольких видов:

  • с полной рециркуляцией;
  • с частичной рециркуляцией;
  • прямоточная;
  • прямоточная с рекуперацией тепла.

Принцип, по которому работает схема рециркуляционного отопления, заключается в том, чтобы пропускать через электрический или другой нагреватель воздушную среду помещения без добавления свежего воздуха извне. Примером такого нагревателя может служить та же сплит – система, тепловентилятор или фанкойл централизованной установки.

Примечание. Исключением являются кондиционеры и фанкойлы с функцией подмешивания приточного воздуха.

Если хозяин жилища хочет использовать отопление с полной рециркуляцией, то о вентиляции в здании придется побеспокоиться отдельно. Обычно в такой ситуации применяется приточно-вытяжная вентиляция с естественным побуждением. Частичная же рециркуляция позволяет объединить эти две системы – отопления вентиляции – в одну. При этом устройства, подогревающие воздушные массы внутри, захватывают часть воздуха с улицы, очищают его, нагревают и смешивают с рециркуляционным. Тогда о дополнительном притоке беспокоиться не нужно, надо только обеспечить дополнительную подачу тепловой энергии на подогрев наружного воздуха, происходящий в воздушных системах отопления.

При прямоточной схеме необходимое количество воздушной смеси извне нагревается в теплообменнике вентиляционной установки и подается внутрь, при этом вытяжная система просто выбрасывает отработанный воздух наружу. Температура притока рассчитывается таким образом, чтобы поступающей с ним тепловой энергии хватало на компенсацию потерь через наружные ограждения. Например, если в комнате требуется температура 20 ºС, то прямоточная система отопления нагреет приток до 25—30 ºС, чтобы компенсировать теплопотери.

Примером прямоточных систем могут служить местные приточные агрегаты, встраиваемые в стены или котлы воздушного отопления, тепло от которых расходится по дому с помощью воздуховодов. Учитывая, что прямоток – не самое экономичное решение, то для отбора теплоты у вытяжного воздуха стали использовать теплообменники – рекуператоры, в них происходит передача энергии от вытяжного потока приточному, в результате чего на подогрев последнего затрачивается на 50—60% меньше теплоты.

Воздушные тепловые насосы для отопления

В последние годы стало актуальным использование тепловых насосов в качестве источников тепла вместо котельных установок. Это касается установок, извлекающих тепловую энергию из окружающей воздушной среды, чья стоимость становится все более доступной.

Для справки. Существуют геотермальные тепловые насосы, использующие энергию земли, но их стоимость в наше время нельзя назвать доступной.

Принцип, по которому осуществляется отопление дома воздушным насосом, весьма схож с работой сплит – системы на обогрев. На самом деле воздух, чья температура выше абсолютного нуля, содержит в себе тепловую энергию, поэтому данный аппарат отбирает ее, охлаждая воздушные массы на улице еще сильнее. Полученное тепло передается внутреннему воздуху и распределяется по жилищу. Нельзя не отметить, что данный метод – наиболее эффективный среди всех существующих. Затраты электроэнергии, идущие на работу вентиляторов и компрессора, составляют только третью часть от количества тепла, извлекаемого из воздушной среды. Поэтому тепловой насос для отопления коттеджа – самое лучшее решение, хотя и самое дорогостоящее.

Статья в тему: Как самостоятельно сделать отопление в частном доме

Заключение

После того как выбран тип системы, понадобится схема воздушного отопления вашего дома. Ее лучше разрабатывать с помощью специалистов, поскольку понадобится оптимально проложить трубопроводы и воздуховоды, а также правильно подобрать оборудование, имеющее немалую стоимость.

cotlix.com

Воздушное отопление: принцип работы, оборудование и как правильно произвести расчет |

Перед любым владельцем частного дома или загородного коттеджа, особенно в нашей северной стране, в процессе создания проекта и строительства неизменно и остро встает вопрос: какую систему отопления предпочесть? И если совсем еще недавно особенного выбора не было: либо печное, либо в лучшем случае водяное, то сейчас все большую популярность набирает отопление воздушное.

Надо сказать, что воздушное отопление не является открытием последних лет, а известно в истории человечества с древнейших времен. Использовалось оно традиционно для обогрева больших по площади и по внутреннему объему помещений: римских бань, дворцов и замков знати. Здесь, в качестве примера, стоит упомянуть систему отопления Зимнего дворца в Санкт‑Петербурге, разработанную талантливым русским инженером Н. Аммосовым. В дальнейшем такие системы как нельзя лучше подошли для отопления крупных промышленных объектов.

Основными их недостатками до сих пор считались громоздкость и трудность регулировки температуры в отдельно взятом помещении. Но в последнее время, с развитием современных технологий, появляются компактные и недорогие системы, работающие на различных видах топлива и позволяющие производить регулировку температуры на любом участке контура.

Чтобы понять в чем преимущества воздушных систем, лучше всего рассмотреть основные недостатки других:

Печное. Традиционный для России вид отопления, наиболее пригодный для небольших одноэтажных домов.

Главный недостаток — высокая пожароопасность.

При увеличении площади дома и количества помещений в нем появляется необходимость устанавливать дополнительные печи, что также увеличивает риск возникновения пожара.

Требует постоянного наблюдения и ухода за печами и дымоходами.

Трудно регулировать температуру. Большие колебания температуры между топками.

Значительно осушает воздух в помещении.

Водяное. Ставшее стандартом для многоэтажных жилых домов и офисных зданий.

Требует качественного монтажа трубопроводной системы с обеспечением ее герметичности во избежание аварийности.

Долгий выход на рабочий режим после перерыва в работе. Большая инертность в регулировке температуры.

Если здание или строение не эксплуатируется в зимнее время, требуется освобождение системы от теплоносителя во избежание промерзания.

Воздушные системы отопления лишены большинства из этих недостатков. Более того, они позволяют реализовать и некоторые преимущества, недоступные для других систем:

Турбо‑режим предоставляет возможность почти моментального выхода на рабочую температуру.

При совмещении с системами вентиляции, фильтрации, увлажнения и охлаждения воздуха появляется возможность реализации полной системы кондиционирования для всего годового цикла.

Расположенные под потолком или спрятанные в стенах не занимают полезной площади в помещениях.

Экономичность. Как показывает опыт, воздушное отопление в 1,5~2 раза экономичнее других систем.

Долговечность. Основной элемент, требующий регулярного обслуживания — теплогенератор. Воздушные каналы практически не требуют ухода, кроме чистки.

Реализация же метода рекуперации позволяет значительно повысить эффективность и КПД оборудования воздушного отопления.

Воздушное отопление

Принцип работы воздушного отопления

За все время существования систем воздушного отопления наметились два основных метода их работы:

Теплообмен, используемый в калориферах. По сути аналогичен водяному отоплению, только в качестве теплоносителя используется горячий воздух. Нагретые им воздуховоды подогревают воздух в помещениях.

Прямой нагрев, реализуемый в системах с теплогенераторами. Наружный воздух нагревается в камере сгорания и по системе воздушных каналов направляется непосредственно в помещения. Использование непосредственного нагрева воздуха обеспечивает максимальный КПД.

Последний метод получил в настоящее время наибольшее распространение благодаря доступности совмещения с системами вентиляции и кондиционирования. Кроме того, он позволяет легко реализовать местную регулировку температуры путем использования локальных воздухонагревателей в каждом помещении. По этому принципу системы воздушного отопления можно разделить на центральные и локальные.

Оборудование для воздушного отопления

Основные компоненты оборудования для центрального воздушного отопления это:

Теплогенератор, включающий в себя:

  • Горелку, которая может быть газовой, дизельной или комбинированной. Дровяные используются редко, однако, в последнее время получили распространение горелки на пеллетах. Электрические нагреватели используются обычно в системах локального отопления для отдельных помещений.
  • Камеру сгорания с теплообменником. Здесь происходит нагрев воздуха, подающегося в систему воздуховодов, а продукты сгорания удаляются наружу. КПД всей системы зависит от эффективности теплообменника. Система воздуховодов. Как правило, состоит из вентиляторов, и жестяных коробов или труб, оснащенных решетками, через которые воздух подается в помещения.
  • Современное отопительное оборудование обычно снабжается устройствами контроля и автоматического регулирования заданных параметров. Высокая надежность и безопасность используемых горелок позволяет оставлять эти системы в дежурном режиме без присмотра на длительный период.

Воздушное отопление. Приточная камера.

Как правильно произвести расчет

Системы воздушного отопления характеризуются общей тепловой мощностью теплогенератора и объемом воздушного потока, проходящего через него. Для тепловой мощности, необходимой для отопления жилого помещения, обычно принимается значение 750~1000 Вт на 10 м 2 площади. Таким образом, для отопления дома общей площадью 200 м2 требуется агрегат, отдающий мощность не менее 15 кВт.

Для расхода воздуха, проходящего через систему, принимается пятикратное значение общего объема помещений. Следовательно, при высоте 2,80 и площади 200 м 2 он составит 2800 м3/ч. На это значение следует ориентироваться при выборе вентиляторов и сечения воздушных каналов.

Правила монтажа воздушного отопления

Проще всего устроить воздушное отопление дома при его проектировании и строительстве. Но и в уже построенном доме она может быть смонтирована и найти применение. СНиП регламентируют установку тепловых отопителей в отдельное помещение только при мощности воздухонагревателей свыше 100 кВт. Однако, даже менее мощные агрегаты желательно располагать отдельно для удобства обслуживания, доставки топлива и пожаробезопасности. Объем помещения должен быть достаточным для обслуживания приборов, а это, как правило, не менее 15 м 3. Оно должно быть обязательно оснащено вентиляцией, заземлением и аварийным освещением.

Системы, работающие на рециркуляции внутреннего воздуха помещений, а для частных домов используются именно они, должны обязательно иметь систему фильтрации воздуха. Даже при монтаже только отопительного оборудования желательно предусмотреть дальнейшее подключение других климат‑систем. Подогрев, или рекуперация, наружного воздуха внутренним воздухом помещений дополнительно повысит КПД всей системы.

Имея небольшие навыки работы с металлом, установку воздушных каналов можно произвести самостоятельно, так как они не требуют такой высокой герметичности, как трубы водопровода. Помощь специалиста может понадобиться только при монтаже и подключении теплогенератора.

 

Безусловно, устанавливать воздушное отопление в небольшом дачном домике с двумя‑тремя внутренними помещениями нет никакого смысла. Но для владельцев загородных домов и коттеджей в нескольких уровнях и с подсобными помещениями такая система может быть не только полезной и удобной в эксплуатации, но и весьма материально выгодной.

vseproteplo.ru

teplo-ltd.ru

Расчет систем воздушного отопления

Как и для расчета любой другой системы отопления, для расчета воздушного отопления необходимо ориентироваться и быть знакомым с ГОСТами и СНИПами. Но если же вы решили сэкономить и рассчитать систему сами, тогда вам поможет наша статья.

  • 1 этап
  • 2 этап
  • 3 этап
  • 4 этап
  • 5 этап
  • Заключение

Читайте также о расчете и подборе фанкойлов

И так, приступаем к самому расчету:

Первый этап

1.Первым делом нужно рассчитать общие теплопотери помещений. Для этого лучше всего использовать программное обеспечение или же использовать Excel.

Второй этап

2.Зная теплопотери, рассчитаем расход воздуха в системе используя формулу

 G = Qп / (с * (tг-tв))

G- массовый расход воздуха, кг/с

Qп-  теплопотери помещения, Дж/с

C- теплоемкость воздуха, принимается 1,005 кДж/кгК

tг- температура нагретого воздуха (приток), К

tв – температура воздуха в помещении, К

Напоминаем что К= 273+°С, то есть чтоб перевести ваши градусы Цельсия в градусы Кельвина нужно к ним добавить 273. А чтоб перевести кг/с в кг/ч нужно кг/с умножить на 3600.

Перед расчетом расхода воздуха необходимо узнать нормы воздухообмена для для данного типа здания. Максимальная температура приточного воздуха 60°С, но если воздух подается на высоте меньше 3 м от пола эта температура снижается до 45°С.

Еще одно, при проектировании системы воздушного отопления возможно использование некоторых средств энергосбережения, таких как рекуперация или рециркуляция. При расчете количества воздуха системы с такими условиями нужно уметь пользоваться id диаграммой влажного воздуха. 

Третий этап

3. Подбираем воздухонагреватель, по мощности, необходимой для обеспечения нагрева воздуха до необходимой температуры. Не забываем, что если система воздушного отопления связана с вентиляцией то Qот ≥ Qвент+Qп.

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.

Пятый этап

5. Делаем аэродинамический расчет системы. Для облегчения расчета специалисты советуют приблизительно определить сечение магистрального воздуховода за суммарным расходом воздуха:

  • расход  850 м3/час – размер 200 х 400 мм
  • Расход 1 000 м3/час – размер 200 х 450 мм
  • Расход 1 100 м3/час – размер 200 х 500 мм
  • Расход 1 200 м3/час – размер 250 х 450 мм
  • Расход 1 350 м3/час – размер 250 х 500 мм
  • Расход 1 500 м3/час – размер 250 х 550 мм
  • Расход 1 650 м3/час – размер 300 х 500 мм
  • Расход 1 800 м3/час – размер 300 х 550 мм

Как правильно выбрать воздуховоды для воздушного отопления?

Заключение

После проведения всех расчетов можно приступать к покупке и монтированию системы. И не забывайте, если вы не хотите переплачивать за эксплуатацию и ремонт систем отопления, обязательно нужно ознакомится с нормами и правильно рассчитать систему. Желаем удачи!

Читайте также:

Производительность кухонной вытяжки

airducts.ru


Смотрите также