Проектирование системы воздушного отопления частного дома с примерами и расчетами

Монтаж системы воздушного отопления невозможен без предварительной подготовки проекта. Разработанный план должен быть достоверным и содержать максимально правдивые сведения. Получить их самостоятельно практически невозможно, без специализированного инженерного образования. Поэтому, наша компания предлагает воспользоваться своими услугами по проектированию систем воздушных отоплений. Мы поможем создать схему размещения оборудования воздушного отопления в комплексе с услугами по его монтажу и запуску в эксплуатацию, либо отдельно от них.

Расчет теплопотерь дома

Процесс проектирования воздушного отопления предусматривает учет выбранного типа оборудования. Определиться с его разновидностью можно узнав количество воздуха, необходимое для работы системы, а также начальную температуру воздуха для обогрева помещения. Определиться с перечисленными показателями поможет расчет теплопотерь.

В холодное время года, теплый воздух покидает помещение через окна, двери, крышу и стены. Чтобы обеспечить комфортную температуру внутри дома, необходимо вычислить тепловую мощность, позволяющую компенсировать потери тепла и поддержать оптимальную температуру в помещении.

Потери тепла рассчитываются индивидуально для каждого частного дома. Расчеты можно провести вручную или прибегнув к помощи специальной программы.

Для расчета потерь тепла дома (Q), необходимо тепловые затраты ограждающих конструкций (Qogr.k), расходы на вентиляцию и инфильтрацию (Qv) с учетом бытовых расходов (Qt). Вычисленные потери измеряются в Вт.

С целью вычисления затрат используем следующую формулу:

Q = Qogr.k + Qv — Qt

Определение размера теплопотерь отдельных источников рассмотрим чуть ниже.

Пример расчета теплопотерь дома

Поскольку общие тепловые потери загородного дома складываются из потери тепла окон, дверей, стен, потолка и прочих элементов здания, его формула представляется как сумма данных показателей. Принцип расчета выглядит следующим образом:

Qorg.k = Qpol + Qst + Qokn + Qpt + Qdv

Определить тепловые потери каждого элемента можно учитывая особенности его строения, теплопроводность и коэффициент сопротивления тепла, указанный в паспорте конкретного материала.

Расчет теплопотерь дома сложно рассматривать исключительно на формулах, поэтому мы предлагаем воспользоваться наглядным примером.

Предположим, что дом для которого необходимо провести расчеты расположен в Перми. Температура воздуха в наиболее холодную пятидневку составляет — 38°С, температура грунта — +2°С, желаемая температура внутри помещения — +22°С.

Габариты дома составляют:

1. Ширина – 7 м;
2. Длина – 9 м;
3. Высота – 2,8 м.

Исходя из указанных данных, можно приступить к расчетам.

Вычисление тепловых потерь стен

В расчет тепловой потери стен берется каждый слой ограждающего элемента. К примеру, стена может быть утеплена слоем пенополистирола или минеральной ваты. В таком случае, их показатели рассчитываются по отдельности.

Тепловые потери каждого слоя можно рассчитать по следующей формуле:

Qst = S × (tv – tn) × B × l/k

S – площадь слоя, выраженная в квадратных метрах.

tv – температура, которую владелец дома планирует поддерживать внутри помещения. Единица ее измерения – градусы. Стандартно, берется значение на несколько раз больше желаемого.

tn – средняя температура за 5 дней. В расчет берется самые холодные дни, свойственные для региона. Показатель измеряется в градусах.

к – коэффициент теплопроводности материала.

В – толщина ограждающего слоя. Единица измерения – метры.

l – параметр из таблицы, учитывающей особенности тепловых затрат.

Стены рассматриваемого на примере здания состоят из газобетона, толщиной В = 0,25 м. Его коэффициент (к) составляет 2,87.

I = 1.1

S = 22.21 м2

Qst = 22,21 × (22 + 38) × 0,25 × 1,1/2,87 = 877 Вт

В случае, когда в стене имеются двери или окна, их площадь отнимается от первичных показателей, а теплопотери рассчитываются отдельно.

Теплопотери через окна и двери

Расчет тепловой потери дверей происходит по формуле:

Qdv = Qd × j × H

Qd – теплосопротивление двери.

j – высота здания.

H – коэффициент, который берется из таблицы. Его величина зависит от типа дверей и их месторасположения.

Для расчета теплопотерь окон используется следующая формула:

Qokn = S × dT / R

S – площадь окон в доме.

dT – табличный коэффициент.

R – тепловое сопротивление окна.

При определении теплопотери окон важно учитывать материал ее изготовления.

В нашем здании, установлена одна входная дверь и семь металлопластиковых окна.

Qdv = 2,3 × 2,81 × 1,05 = 6,79 Вт

Qokn = 12 × 0,6/0,44 = 16,36 Вт

Суммарная теплопотеря окон и дверей составит 23 Вт

Расчет теплопотерь потолка и пола

Потери тепла через пол и потолок можно рассчитать, используя следующую формулу:

Qpt/p = kpt/p × Fpt/p(tv — tn)

kpt/p – коэффициент передачи тепла.

Fpt/p – площадь потолка/пола.

Расшифровка остальных показатель приведена выше в других формулах.

Общая площадь пола и потолка составляет 51,52 м. Коэффициент передачи тепла равен 1.

Qpt/p = 1 × 51,52(22+38) = 3151 Вт

Вычисление теплопотерь вентиляции

Вентиляционная система также является источником потери тепла. Через нее холодный воздух попадает в помещение. Общая формула расчета потерь тепла выглядит следующим образом:

Qv = 0.28 × Ln × pv × c × (tv – tn)

Ln – расход воздуха, поступающего из вентиляционной системы (м3/ч).

pv – плотность воздуха (кг/м3).

c – теплоемкость воздуха (кДж/(кг*oC)).

tv – температура в доме (С°).

tn – средняя температура в зимний период времени в регионе (С°).

Показатель Ln берется из технических характеристик вентиляционной системы.

В помещении работает вентиляция с расходом воздуха 3 м3/ч. Показатель Pv равен 1,2. Теплоемкость воздуха составляет 1,005 кДж/(кг*°C)).

Ln = 3 × 51.52 = 154.56

Qv = 0,28 × 154,56 × 1,2 × 1,005 × (22+38) = 3132 Вт

Таким образом, теплопотери через вентиляционную систему составляют 3132 Вт.

Бытовые тепловые поступления

При расчетах бытовых потерь не стоит забывать о том, что от бытовых приборов исходит небольшое тепло. Оно должно учитывать в расчетах.

Опытным путем было доказано, что подобное тепло выделяется не более 10 Вт на 1 м2. Исходя из этого можно составить формулу:

Qt = 10 × Spol

Spol – общая площадь пола.

Для нашего примера бытовые тепловые поступления составят 515 Вт.

Подводя итоги, необходимо рассчитать общие теплопотери дома.

Qorg.k = 877 + 23 + 3151 + 3132 – 515 = 6668 Вт

В качестве рабочего значения можно взять 7000 Вт или 7 кВт. Отметим, что приведенные данные в примере, могут не соответствовать параметрам конкретного дома. Мы приводим их для облегчения самостоятельного расчета.

Основная методика расчета СВО (система воздушного отопления)

Принцип работы СВО заключается в передаче тепла холодному воздуху за счет контактирования с теплоносителем. При этом, основными элементами системы является тепловой генератор и теплопровод.

В помещение воздух подается уже нагретым до определенной температуры (tr) с целью поддержания желаемой температуры (tv). Именно поэтому количество выделяемой энергии должно приравниваться к общим теплопотерям (Q). В данном случае имеет место следующее равенство:

Q = Eot × c × (tr – tv)

С – теплоемкость воздуха, равная 1,005 Дж/(кг*К)

E – расход теплого воздуха для отопления помещения.

Примеры расчетов для СВО

Если СВО используется в качестве вентиляционной системы. При расчетах следует учитывать количество воздуха для вентиляции и отопления. С этой целю выбирают рециркуляционную (РСВО) систему или с частичной циркуляцией (ЧРСВО).

Определение количества воздуха для РСВО

Количество воздуха для РСВО (Eot) определяется как:

Eot = Q/(c × (tr-tv))

По данной формуле определяется исключительно количество теплого воздуха, подаваемого в рециркуляционных системах.

Eot = 7000/(1,005 × (22+38)) = 116

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для ЧРСВО количество воздуха определяется по формуле:

Erec = Eot × (tr – tn) + Event × pv × (tr – tv)

Eot – количество смешанного воздуха до желаемой температуры

Event – расход воздуха на вентиляцию

Для нашего примера расход воздуха на вентиляцию составит 110 м3/ч

Erec = 116 × (22+38) + 110 × 1.2 × (22+38) = 14880

Определение начальной температуры воздуха

Определение начальной температуры воздуха можно рассчитать по формуле:

tr = tv + Q/c × Event

Обозначение каждого показателя приведено в вышеуказанных формулах.

tr = 22 + 7/1,005 × 110 = 26

Из вышеизложенного следует, что при движении воздуха теряется порядка 4 градусов тепла.

Преимущества заказа проектирования системы воздушного отопления в компании

Проектирование воздушного отопления – сложная задача для неопытного пользователя. Она требует выяснения ряда факторов, самостоятельное определение которых затруднено.

Проектирование воздушных отоплений стоит доверить квалифицированной компании по следующим причинам:

• достоверность каждого показателя;
• выполнение правильных расчетов;
• составление оптимальной схемы расположения системы;
• учет конфигурации и особенностей помещений.

Узнать стоимость проектирования системы воздушного отопления можно позвонив в офис нашей компании по номеру +7 (495) 255-53-39. Для удобства наших клиентов, мы работаем круглосуточно.

Автор статьи — Лубневский К.К.

Расчет воздушного отопления: параметры и формулы

Расчет системы 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.

Вернуться к оглавлению

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).

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

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.

Следует учесть, что устройство системы воздушного отопления требует регулярного сервисного обслуживания, так как со временем могут возникать различные неполадки, способные привести к полному выводу из строя данного оборудования.

Еще одним недостатком такой системы является то, что ее невозможно модернизировать. Но если все-таки решено установить именно такую систему, следует заранее позаботиться о дополнительном источнике электроснабжения, так как данное оборудование имеет большую потребность в электричестве.

При всех имеющихся достоинствах и недостатках системы воздушного отопления частных домов широко применяются по всей Европе, особенно в странах с наиболее холодным климатом.

Исследования показали, что примерно 80% загородных домов, дач и коттеджей применяют именно систему воздушного отопления, потому что это позволяет обогревать одновременно комнаты во всем помещении.

Какой вид отопления выбрать, решать, конечно, владельцу дома, но перед установкой той или иной системы отепления рекомендуется проконсультироваться с опытными специалистами, которые четко пояснят, какой именно вид отопительной системы подойдет в конкретном случае, а также помогут сделать проект.

Специалисты настоятельно не советуют принимать поспешных решений, которые впоследствии повлекут за собой множество негативных моментов.

Следует помнить, что правильно установленная система отопления – это залог уюта в доме, тепло которого будет согревать даже в самые сильные морозы.

HVAC Calculator

. в круглом канале 9000

Aerodynamics
Mass air flow
Volume air flow
Selection of the duct diameter
Selection of the duct dimensions
Circular orifice diameter
Размеры круглого отверстия
Скорость воздуха по площади
Расход воздуха по площади
Скорость воздуха с точки зрения диаметра воздуховодов
Скорость воздуха в терминах размеров протоков
Поток воздуха с точки зрения диаметра протоков
Падение давления на трение в прямоугольном канале
Падение давления по местным потерям
Гидравлика
Расход жидкости с точки зрения производительности. Вода
Расход жидкости в пересчете на мощность. Гликоль
Производительность по диаметру трубопровода. Гликоль
Пропускная способность по потоку жидкости. Вода
Пропускная способность по расходу жидкости. Гликоль
Выбор диаметра трубопровода по расходу жидкости
Выбор диаметра трубопровода по пропускной способности. Вода
Выбор диаметра трубопровода по пропускной способности. Гликоль
Падение давления на трение в трубопроводе. Гликоль
Перепад давления в пересчете на местные потери. Гликоль
Диаметр дроссельного отверстия. Вода
Коэффициент расхода клапана
Модификация объема системы. Вода
Изменение объема системы. Гликоль
Термическое удлинение трубопровода
Скорость жидкости
Расход жидкости по диаметру трубопровода
Производительность по диаметру трубопровода. Вода
Падение давления на трение в трубопроводе. Вода
Перепад давления в пересчете на местные потери. Вода
Падение давления на клапане
Нагрев
Два материала, защищающие от сопротивления теплопередаче
Внутренняя температура поверхности охраны
Устойчивость к тепловой передаче. Мощность охлаждения воздуха по энтальпии
Мощность электродвигателя вентилятора
Располагаемое давление для естественной вентиляции
Поток воды для увлажнения воздушного пара
емкость для увлажнения воздуха
Воздушный нагрев.
Свойства воздуха
Температура воздушной смеси
Удельная влажность воздушной смеси
Энтальпия воздушной смеси
Относительная влажность воздушной смеси
Плотность воздуха
Специфический воздух тепло
Давление насыщения паровой насыщения с точки зрения температуры
Давление насыщенного насыщения с точки зрения определенной влажности
.
Парциальное давление
Температура точки росы
Температура по влажному термометру в зависимости от относительной влажности
Температура влажной лампы с помощью энтальпии
Удельная влажность в воздухе с точки зрения энтальпии
Удельная влажность в воздухе с точки зрения относительной влажности
.	Энтальпия воздуха в пересчете на относительную влажность
Относительная влажность воздуха в пересчете на удельную влажность
Относительная влажность воздуха в пересчете на энтальпию
Свойства жидкости
Температура замерзания. Гликоль
Плотность. Вода
Плотность. Гликоль
Удельная теплоемкость. Вода
Удельная теплоемкость. Гликоль
Кинематическая вязкость. Вода
Кинематическая вязкость. Гликоль
Температура конденсации. Хладагент
Температура кипения. Хладагент
Давление конденсации. Хладагент
Давление кипения. Refrigerant
Engineering geometry
Surface area of ​​the circular section insulation
Surface area of ​​the rectangular section insulation
Equivalent diameter
Steel pipeline mass
Surface area круглого воздуховода
Площадь поверхности прямоугольного воздуховода

Как рассчитать явную теплопередачу для воздуха

В этой статье мы рассмотрим уравнение явной теплопередачи для воздуха. Это полезно при попытке определить одну из трех переменных: Btu’s, CFM или Delta-T. Когда вы знаете два из этих значений, вы можете определить оставшееся отсутствующее значение.

Если вы предпочитаете смотреть версию этой презентации на YouTube, прокрутите вниз.

Уравнение явного теплообмена для воздуха

q = m x C _p x ∆T

q = CFM x 0,075 фунт/фут

q = куб. фут в минуту x 1,08 x ∆T

куб. F

Мы начнем с расчета БТЕ при заданных кубических футах в минуту и ​​температурах входящего и выходящего воздуха. Помните, что мы имеем дело только с ощутимым теплом. Это означает, что нет скрытой теплоты, которая связана с изменением состояния, как влага в воздухе, конденсирующаяся в воду или конденсат. Все, что мы делаем, — это меняем температуру воздуха, не удаляя при этом влагу.

Формула явного теплообмена для воздуха

Пример:

2000 CFM наружного воздуха (воздух для вентиляции) при температуре 55°F и относительной влажности 70% нагревается до 90°F 90°F – 55°F = 35°F)

Шаг №2 – Введите все значения в уравнение.