Oro šildymo skaičiavimas: pagrindiniai principai + skaičiavimo pavyzdys

Šildymo sistemos montavimas neįmanomas be išankstinių skaičiavimų. Gauti duomenys turi būti kuo tikslesni, todėl oro šildymo skaičiavimus atlieka ekspertai, naudodami specializuotas programas ir atsižvelgdami į konstrukcijos niuansus.

Oro šildymo sistemą (toliau – OŠS) galima apskaičiuoti savarankiškai, turint elementarių matematikos ir fizikos žinių.

Šioje medžiagoje papasakosime, kaip apskaičiuoti namo šilumos nuostolių lygį ir OŠS. Kad viskas būtų kuo aiškiau, pateiksime konkrečius skaičiavimų pavyzdžius.

Namo šilumos nuostolių skaičiavimas

Norint pasirinkti OŠS, būtina nustatyti oro kiekį sistemai, pradinę oro temperatūrą ortakyje, kad patalpa būtų optimaliai šildoma. Norint sužinoti šiuos duomenis, reikia apskaičiuoti namo šilumos nuostolius, o prie pagrindinių skaičiavimų pereiti vėliau.

Bet kuris pastatas šalčio laikotarpiu netenka šiluminės energijos. Didžiausias jos kiekis palieka patalpą per sienas, stogą, langus, duris ir kitus atitvarinius elementus (toliau – AE), kurie viena puse išeina į lauką.

Norint užtikrinti tam tikrą temperatūrą name, reikia apskaičiuoti šiluminę galią, kuri gali kompensuoti šilumos sąnaudas ir palaikyti name norimą temperatūrą.

Egzistuoja klaidinga nuomonė, kad šilumos nuostoliai yra vienodi kiekvienam namui. Vieni šaltiniai teigia, kad mažo bet kokios konfigūracijos namo šildymui pakanka 10 kW, kiti apsiriboja skaičiais 7–8 kW kvadratiniam metrui.

Pagal supaprastintą skaičiavimų schemą kas 10 m² naudojamo ploto šiauriniuose regionuose ir vidurinės juostos rajonuose turi būti užtikrintas 1 kW šiluminės galios tiekimas. Šis skaičius, individualus kiekvienam pastatui, dauginamas iš koeficiento 1,15, taip sukuriant šiluminės galios atsargą nenumatytiems nuostoliams.

Tačiau tokie įvertinimai yra gana apytiksliai, be to, juose neatsižvelgiama į namo statybai naudojamų medžiagų savybes, ypatumus, klimato sąlygas ir kitus veiksnius, darančius įtaką šilumos sąnaudoms.

Išeinančios šilumos kiekis priklauso nuo atitvarinio elemento ploto, kiekvieno jo sluoksnio šilumos laidumo. Didžiausias šiluminės energijos kiekis palieka patalpą per sienas, grindis, stogą, langus.

Jei namo statyboje buvo naudotos modernios statybinės medžiagos, kurių šilumos laidumas yra mažas, tai ir konstrukcijos šilumos nuostoliai bus mažesni, taigi, reikės mažesnės šiluminės galios.

Jei imama šiluminė įranga, generuojanti galią, viršijančią reikiamą, atsiras šilumos perteklius, kuris paprastai kompensuojamas vėdinimo pagalba. Tokiu atveju atsiranda papildomų finansinių išlaidų.

Jei SVO parinkta mažos galios įranga, patalpoje bus jaučiamas šilumos trūkumas, nes įrenginys negalės generuoti reikiamo energijos kiekio, dėl ko reikės įsigyti papildomų šildymo įrenginių.

Naudojant poliuretano putas, stiklo pluoštą ir kitas modernias izoliacines medžiagas, galima pasiekti maksimalią patalpos šiluminę izoliaciją.

Pastato šilumos sąnaudos priklauso nuo:

• pastato atitvarinių elementų (sienų, lubų ir kt.) storio;
• šildomo paviršiaus ploto;
• orientacijos pagal pasaulio šalis;
• minimalios lauko temperatūros regione, mieste per 5 žiemos dienas;
• šildymo sezono trukmės;
• infiltracijos, ventiliacijos procesų;
• buitinių šilumos patekėjimų;
• buitinių reikmių šilumos sąnaudų.

Neįmanoma kompetentingai apskaičiuoti šilumos nuostolių neatsižvelgiant į infiltraciją ir ventiliaciją, kurios reikšmingai veikia kiekybinį komponentą. Infiltracija – natūralus oro masių judėjimo procesas, vykstantis žmonėms judant patalpoje, atidarant langus vėdinimui ir kitų buitinių procesų metu.

Ventiliacija – specialiai įrengta sistema, per kurią tiekiamas oras, be to, oras gali patekti į patalpą su žemesne temperatūra.

Per ventiliaciją išeina 9 kartus daugiau šilumos nei natūralios infiltracijos metu

Šiluma į patalpą patenka ne tik per šildymo sistemą, bet ir per įkaitusius elektrinius prietaisus, kaitrines lemputes, žmones. Taip pat svarbu atsižvelgti į šilumos sąnaudas šaltiems daiktams, atneštiems iš lauko, drabužiams šildyti.

Prieš renkantis įrangą SVO, projektuojant šildymo sistemą svarbu labai tiksliai apskaičiuoti namo šilumos nuostolius. Tai galima padaryti naudojant nemokamą programą „Valtec“. Kad nereikėtų gilintis į programos subtilybes, galima naudoti matematines formules, kurios užtikrina didelį skaičiavimų tikslumą.

Norint apskaičiuoti bendrus šilumos nuostolius Q būsto, reikia apskaičiuoti atitvarų konstrukcijų šilumos sąnaudas Q_org.k, energijos išlaidas ventiliacijai ir infiltracijai Q_v, atsižvelgti į buitines sąnaudas Q_t. Nuostoliai matuojami ir užrašomi W.

Bendriems šilumos nuostoliams Q apskaičiuoti naudojama formulė:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Toliau apžvelgsime formules šilumos sąnaudoms nustatyti:

Q_org.k, Q_v, Q_t.

Atitvarinių konstrukcijų šilumos nuostolių nustatymas

Per namo atitvarinius elementus (sienas, duris, langus, lubas ir grindis) išeina didžiausias šilumos kiekis. Norint nustatyti Q_org.k, būtina atskirai apskaičiuoti šilumos nuostolius, kuriuos patiria kiekvienas konstrukcijos elementas.

Tai yra, Q_org.k apskaičiuojamas pagal formulę:

Q_org.k = Q_pol + Q_st + Q_okn + Q_pt + Q_dv

Norint nustatyti kiekvieno namo elemento Q, reikia sužinoti jo sudėtį ir šilumos laidumo koeficientą arba šiluminės varžos koeficientą, kuris nurodomas medžiagos pase.

Skaičiuojant šilumos sąnaudas, atsižvelgiama į sluoksnius, turinčius įtakos šilumos izoliacijai. Pavyzdžiui, izoliacines medžiagas, mūrą, apdailą ir kt.

Šilumos nuostolių skaičiavimas atliekamas kiekvienam homogeniškam atitvarinio elemento sluoksniui. Pavyzdžiui, jei siena sudaryta iš dviejų nevienalyčių sluoksnių (izoliacinės medžiagos ir plytų mūro), tada skaičiavimas atliekamas atskirai izoliacinei medžiagai ir plytų mūrui.

Sluoksnio šilumos sąnaudos apskaičiuojamos atsižvelgiant į pageidaujamą patalpos temperatūrą pagal išraišką:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

Išraiškoje kintamieji turi šią reikšmę:

• S – sluoksnio plotas, m²;
• t_v – pageidaujama temperatūra name, °C; kampiniams kambariams temperatūra imama 2 laipsniais aukštesnė;
• t_n – vidutinė šalčiausios 5 dienų laikotarpio temperatūra regione, °C;
• k – medžiagos šilumos laidumo koeficientas;
• B – kiekvieno atitvarinio elemento sluoksnio storis, m;
• l – lentelinis parametras, įvertinantis šilumos nuostolių ypatumus skirtingose pasaulio pusėse esančioms atitvarinėms konstrukcijoms.

Jei sienoje, kuriai atliekamas skaičiavimas, yra įmontuoti langai ar durys, tai skaičiuojant Q iš bendro AK ploto būtina atimti lango ar durų plotą, nes jų šilumos nuostoliai bus kitokie.

Techniniame langų ar durų pase kartais nurodomas šilumos perdavimo koeficientas D, kurio dėka galima supaprastinti skaičiavimus

Šiluminės varžos koeficientas apskaičiuojamas pagal formulę:

D = B/k

Atskiro sluoksnio šilumos nuostolių formulę galima pateikti taip:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Praktiškai, norint apskaičiuoti Q grindų, sienų ar lubų, atskirai apskaičiuojami kiekvieno AK sluoksnio D koeficientai, jie sumuojami ir įstatomi į bendrą formulę, o tai supaprastina skaičiavimo procesą.

Infiltracijos ir vėdinimo sąnaudų įvertinimas

Į patalpą iš vėdinimo sistemos gali patekti žemos temperatūros oras, kuris labai įtakoja šilumos nuostolius. Bendra šio proceso formulė atrodo taip:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v – t_n)

Išraiškoje raidiniai simboliai reiškia:

• L_n – tiekiamo oro srautas, m³/h;
• p_v – oro tankis patalpoje esant nurodytai temperatūrai, kg/m³;
• t_v – temperatūra name, °C;
• t_n – vidutinė šalčiausios 5 dienų laikotarpio temperatūra regione, °C;
• c – oro šiluminė talpa, kJ/(kg*°C).

Parametras L_n imamas iš vėdinimo sistemos techninių charakteristikų. Daugeliu atvejų tiekiamo oro mainai turi savitąjį srautą 3 m³/h, pagal tai L_n apskaičiuojamas pagal formulę:

L_n = 3 × S_pol

Formulėje S_pol – grindų plotas, m².

Oro tankis patalpoje p_v nustatomas pagal išraišką:

p_v = 353/273+t_v

Čia t_v – nustatyta temperatūra name, matuojama °C.

Šiluminė talpa c yra pastovus fizinis dydis ir lygi 1.005 kJ/(kg× °C).

Natūralios ventiliacijos metu šaltas oras patenka pro langus, duris, išstumdamas šilumą per dūmtraukį

Neorganizuota ventiliacija arba infiltracija nustatoma pagal formulę:

Q_i = 0.28 × ∑G_h × c × (t_v – t_n) × k_t

Lygtyje:

• G_h – oro srautas per kiekvieną atitvarą, yra lentelės reikšmė, kg/h;
• k_t – šiluminio oro srauto įtakos koeficientas, imamas iš lentelės;
• t_v , t_n – nurodytos temperatūros patalpos viduje ir lauke, °C.

Atidarant duris įvyksta didžiausi šilumos nuostoliai ore, todėl, jei įėjimas įrengtas oro-šiluminėmis užuolaidomis, jas taip pat reikia įvertinti.

Šiluminė užuolaida yra ilgas šilumos ventiliatorius, sukuriantis galingą srautą lango ar durų angos ribose. Ji sumažina arba praktiškai pašalina šilumos nuostolius ir oro patekimą iš lauko net atidarius duris ar langą.

Durų šilumos nuostoliams apskaičiuoti naudojama formulė:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

Išraiškoje:

• Q_dv – skaičiuotini išorinių durų šilumos nuostoliai;
• H – pastato aukštis, m;
• j – lentelinis koeficientas, priklausantis nuo durų tipo ir jų vietos.

Jei name yra organizuota ventiliacija arba infiltracija, tuomet skaičiavimai atliekami pagal pirmąją formulę.

Aptvarinių konstrukcijos elementų paviršius gali būti nevienalytis – ant jo gali būti plyšių, nesandarumų, pro kuriuos praeina oras. Šie šilumos nuostoliai laikomi nežymiais, tačiau juos taip pat galima nustatyti. Tai galima padaryti tik programiniais metodais, nes be programų neįmanoma atlikti kai kurių funkcijų skaičiavimų.

Tiksliausią realių šilumos nuostolių vaizdą suteikia namo termovizinis tyrimas. Šis diagnostikos metodas leidžia atskleisti paslėptas statybos klaidas, šilumos izoliacijos spragas, vandentiekio sistemos nuotėkius, mažinančius pastato šilumines savybes, ir kitus defektus.

Buitiniai šilumos patekimai

Per elektrinius prietaisus, žmogaus kūną, lempas į patalpą patenka papildoma šiluma, kuri taip pat įvertinama skaičiuojant šilumos nuostolius.

Eksperimentiškai nustatyta, kad tokie patekimai negali viršyti 10 W 1 m² ribos. Todėl skaičiavimo formulė gali būti tokia:

Q_t = 10 × S_pol

Išraiškoje S_pol – grindų plotas, m².

Pagrindinė OŠS skaičiavimo metodika

Pagrindinis bet kurios oro šildymo sistemos (OŠS) veikimo principas yra šiluminės energijos perdavimas per orą aušinant šilumnešį. Pagrindiniai jos elementai – šilumos generatorius ir šilumos laidininkas.

Oras į patalpą tiekiamas jau pašildytas iki temperatūros t_r, kad palaikyti norimą temperatūrą t_v. Todėl sukauptos energijos kiekis turi būti lygus bendriems pastato šilumos nuostoliams, t. y. Q. Egzistuoja lygybė:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

Formulėje E – šildomo oro sąnaudos kg/s patalpai šildyti. Iš lygybės galime išreikšti E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Primename, kad oro šiluminė talpa c=1005 J/(kg×K).

Pagal formulę nustatomas išskirtinai tiekiamo oro kiekis, naudojamas tik šildymui tik recirkuliacinėse sistemose (toliau – RSVO).

Tiekiamojo-recirkuliacinėse sistemose dalis oro imama iš lauko, o kita dalis – iš patalpos. Abi dalys sumaišomos ir po pašildymo iki reikiamos temperatūros tiekiamos į patalpą.

Jei SVO naudojama kaip vėdinimo sistema, tiekiamo oro kiekis apskaičiuojamas taip:

• Jei šildymui reikalingas oro kiekis viršija vėdinimui reikalingą oro kiekį arba jam lygus, atsižvelgiama į šildymui reikalingą oro kiekį, o sistema pasirenkama tiesioginio srauto (toliau – PSVO) arba su daline recirkuliacija (toliau – ČRSVO).
• Jei šildymui reikalingas oro kiekis yra mažesnis už vėdinimui reikalingą oro kiekį, atsižvelgiama tik į vėdinimui reikalingą oro kiekį, diegiama PSVO (kartais – ČRSVO), o tiekiamo oro temperatūra apskaičiuojama pagal formulę: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Jei rodiklis t_r viršija leistinus parametrus, reikia padidinti per vėdinimą tiekiamo oro kiekį.

Jei patalpoje yra nuolatinių šilumos išskyrimo šaltinių, tiekiamo oro temperatūra mažinama.

Įjungti elektriniai prietaisai generuoja apie 1% šilumos patalpoje. Jei vienas ar daugiau įrenginių veiks nuolat, jų šiluminę galią reikia įtraukti į skaičiavimus.

Atskirai paimtai patalpai rodiklis t_r gali būti skirtingas. Techniškai įgyvendinti skirtingos temperatūros tiekimo idėją atskiroms patalpoms yra įmanoma, tačiau daug paprasčiau tiekti į visas patalpas vienodos temperatūros orą.

Tokiu atveju bendra temperatūra t_r imama ta, kuri yra mažiausia. Tada tiekiamo oro kiekis apskaičiuojamas pagal formulę, apibrėžiančią E_ot.

Toliau nustatysime formulę įeinančio oro tūrio V_ot apskaičiavimui, esant jo šildymo temperatūrai t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Atsakymas užrašomas m³/h.

Tačiau oro apykaita patalpoje V_p skirsis nuo dydžio V_ot, nes jį reikia nustatyti remiantis vidine temperatūra t_v:

V_ot = E_ot/p_v

Formulėje, skirtoje nustatyti V_p ir V_ot, oro tankio rodikliai p_r ir p_v (kg/m³) apskaičiuojami atsižvelgiant į pašildyto oro temperatūrą t_r ir patalpos temperatūrą t_v.

Tiekiama patalpos temperatūra t_r turi būti aukštesnė už t_v. Tai sumažins tiekiamo oro kiekį ir leis sumažinti natūralios oro traukos sistemų kanalų matmenis arba sumažinti elektros sąnaudas, jei naudojama mechaninė trauka pašildytos oro masės cirkuliacijai.

Tradiciškai į patalpą patenkančio oro ribinė temperatūra, kai jis tiekiamas aukštyje, viršijančiame 3.5 m žymę, turi būti 70 °C. Jei oras tiekiamas mažesniame nei 3.5 m aukštyje, jo temperatūra paprastai prilyginama 45 °C.

Gyvenamosioms patalpoms, kurių aukštis 2.5 m, leistinas temperatūros limitas yra 60 °C. Jei temperatūra nustatoma aukštesnė, atmosfera praranda savo savybes ir tampa netinkama įkvėpti.

Jei oro-šiluminės užtvaros yra prie išorinių vartų ir angų, išeinančių į lauką, leidžiama įeinančio oro temperatūra 70 °C, o užtvaroms, esančioms išorinėse duryse, iki 50 °C.

Tiekiamą temperatūrą veikia oro tiekimo būdai, srovės kryptis (vertikaliai, pasvirusiai, horizontaliai ir kt.). Jei patalpoje nuolat būna žmonių, tiekiamo oro temperatūrą reikia sumažinti iki 25 °C.

Atlikus preliminarius skaičiavimus, galima nustatyti reikalingas šilumos sąnaudas oro šildymui.

RSVO šiluminės sąnaudos Q₁ apskaičiuojamos pagal išraišką:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

PSVO skaičiavimas Q₂ atliekamas pagal formulę:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Šilumos suvartojimas Q₃ ČRSVO randamas pagal lygtį:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × (t_r – t_v)]× c

Visose trijose išraiškose:

• E_ot ir E_vent – oro debitai kg/s šildymui (E_ot) ir vėdinimui (E_vent);
• t_n – lauko oro temperatūra °C.

Kitos kintamųjų charakteristikos yra tokios pačios.

ČRSVO recirkuliacinio oro kiekis nustatomas pagal formulę:

E_rec = E_ot – E_vent

Kintamasis E_ot išreiškia sumaišyto oro, pašildyto iki temperatūros t_r, kiekį.

PSVO su natūralia trauka yra ypatybė – judančio oro kiekis keičiasi priklausomai nuo lauko temperatūros. Jei lauko temperatūra krenta, sistemos slėgis didėja. Tai lemia į namą patenkančio oro padidėjimą. Jei temperatūra kyla, vyksta priešingas procesas.

Taip pat SVO, skirtingai nei vėdinimo sistemose, oras juda mažesniu ir kintamu tankiu, palyginti su ortakius supančio oro tankiu.

Dėl šio reiškinio vyksta šie procesai:

1. Iš generatoriaus patekęs, eidamas ortakiais, oras pastebimai atvėsta judėjimo metu.
2. Esant natūraliam judėjimui, į patalpą patenkančio oro kiekis šildymo sezono eigoje kinta.

Aukščiau išvardyti procesai neatsižvelgiama, jei oro cirkuliacijai SVO naudojami ventiliatoriai, taip pat ji turi ribotą ilgį ir aukštį.

Jei sistema turi daug atšakų, yra pakankamai ilga, o pastatas didelis ir aukštas, tuomet būtina sumažinti oro vėsinimo procesą ortakiuose, sumažinti oro perskirstymą, patenkantį veikiamą natūralaus cirkuliacinio slėgio.

Skaičiuojant reikiamą galią ilgoms ir išsišakojusioms oro šildymo sistemoms, būtina atsižvelgti ne tik į natūralų oro masės aušinimo procesą judant ortakiu, bet ir į natūralaus oro masės slėgio poveikį praeinant kanalu.

Kad būtų galima kontroliuoti oro aušinimo procesą, atliekamas ortakių šiluminis skaičiavimas. Tam reikia nustatyti pradinę oro temperatūrą ir patikslinti jo srautą naudojant formules.

Šilumos srautui Q_ohl per ortakio sieneles, kurio ilgis lygus l, apskaičiuoti naudojama formulė:

Q_ohl = q₁ × l

Išraiškoje dydis q₁ žymi šilumos srautą, praeinantį per ortakio sieneles, kurių ilgis 1 m. Parametras apskaičiuojamas pagal išraišką:

q₁ = k × S₁ × (t_sr – t_v) = (t_sr – t_v)/D₁

Lygtyje D₁ yra šilumos perdavimo varža nuo šildomo oro su vidutine temperatūra t_sr per ortakio sienelių plotą S₁, kurių ilgis 1 m, patalpoje, kurios temperatūra t_v.

Šilumos balanso lygtis atrodo taip:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

)

• E_ot – oro kiekis, reikalingas patalpai šildyti, kg/val.;
• c – oro savitoji šiluma, kJ/(kg °C);
• t_nac – oro temperatūra ortakio pradžioje, °C;
• t_r – į patalpą išleidžiamo oro temperatūra, °C.

Šilumos balanso lygtis leidžia nustatyti pradinę oro temperatūrą ortakyje pagal nurodytą galutinę temperatūrą ir atvirkščiai, sužinoti galutinę temperatūrą esant nurodytai pradinei, taip pat nustatyti oro srautą.

Temperatūrą t_nach taip pat galima rasti pagal formulę:

t_nach = t_v + ((Q + (1 – η) × Q_ohl)) × (t_r – t_v)

Čia η – Q_ohl dalis, patenkanti į patalpą, skaičiavimuose laikoma lygi nuliui. Kitų kintamųjų charakteristikos buvo paminėtos anksčiau.

Patikslinta karšto oro srauto formulė atrodys taip:

Eot = (Q + (1 – η) × Q_ohl)/(c × (t_sr – t_v))

Visos raidžių reikšmės išraiškoje buvo apibrėžtos anksčiau. Pereikime prie konkretaus namo oro šildymo skaičiavimo pavyzdžio nagrinėjimo.

Namo šilumos nuostolių skaičiavimo pavyzdys

Nagrinėjamas namas yra Kostromos mieste, kur lauko temperatūra šalčiausią penkiadienį siekia -31 laipsnį, dirvožemio temperatūra – +5 °C. Pageidaujama patalpos temperatūra – +22 °C.

Nagrinėsime namą su šiais matmenimis:

• plotis – 6.78 m;
• ilgis – 8.04 m;
• aukštis – 2.8 m.

Vertės bus naudojamos apskaičiuojant atitvarinių elementų plotą.

Skaičiavimams patogiausia nupiešti namo planą ant popieriaus, pažymint jame pastato plotį, ilgį, aukštį, langų ir durų išdėstymą bei jų matmenis

Pastato sienos sudarytos iš:

• akytasis betonas, storis B=0.21 m, šilumos laidumo koeficientas k=2.87;
• putplastis, storis B=0.05 m, k=1.678;
• apdailinė plyta, storis B=0.09 m, k=2.26.

Nustatant k reikėtų naudoti duomenis iš lentelių, o geriau – informaciją iš techninio paso, nes skirtingų gamintojų medžiagų sudėtis gali skirtis, taigi turėti skirtingas charakteristikas.

Gelžbetonis turi aukščiausią šilumos laidumą, mineralinės vatos plokštės – mažiausią, todėl jas efektyviausia naudoti šiltų namų statyboje.

Namo grindys sudarytos iš šių sluoksnių:

• smėlis, B=0.10 m, k=0.58;
• žvyras, B=0.10 m, k=0.13;
• betonas, B=0.20 m, k=1.1;
• šiltintuvas ecovata, B=0.20 m, k=0.043;
• armuotas lygintuvas, B=0.30 m, k=0.93.

Pateiktame namo plane grindys turi vienodą struktūrą visame plote, rūsio patalpos nėra.

Lubos sudarytos iš:

• mineralinė vata, B=0.10 m, k=0.05;
• gipso kartono, B=0.025 m, k=0.21;
• pušies plokštės, B=0.05 m, k=0.35.

Lubų perdanga neturi išėjimų į palėpę.

Name iš viso yra 8 langai, visi jie dvigubo stiklo su K-stiklu, argonu, rodiklis D=0.6. Šeši langai yra 1.2×1.5 m, vienas – 1.2×2 m, vienas – 0.3×0.5 m. Durys yra 1×2.2 m, rodiklis D pagal pasą yra 0.36.

Sienų šilumos nuostolių apskaičiavimas

Šilumos nuostolius skaičiuosime kiekvienai sienai atskirai.

Pradžiai rasime šiaurinės sienos plotą:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

Ant sienos nėra durų angų ir langų angų, todėl skaičiavimuose naudosime šią S reikšmę.

Apskaičiuojant šilumos nuostolius per atitvaras, orientuotas į vieną iš pasaulio šalių, būtina atsižvelgti į patikslinančius koeficientus

Remdamiesi sienos sudėtimi, rasime jos bendrą šiluminę varžą, lygią:

D_s.sten = D_gb + D_pn + D_kr

Norėdami rasti D, naudosime formulę:

D = B/k

Tada, įstatę pradines reikšmes, gausime:

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

Skaičiavimams naudosime formulę:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Atsižvelgdami į tai, kad koeficientas l šiaurinei sienai yra 1.1, gausime:

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

Pietinėje sienoje yra vienas langas, kurio plotas:

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Todėl skaičiavimuose iš pietinės sienos S reikia atimti lango S, kad gautume kuo tikslesnius rezultatus.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Pietų krypties parametras l lygus 1. Tada:

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

Rytų ir vakarų sienoms tikslinamasis koeficientas l=1.05, todėl pakanka apskaičiuoti OK paviršiaus plotą neįtraukiant langų ir durų S.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_ok2 = 1.2 × 2 = 2.4

S_d = 1 × 2.2 = 2.2

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

Tada:

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

Galų gale, bendra sienų Q lygi visų sienų Q sumai, tai yra:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Iš viso, per sienas išeina 526 W šilumos.

Šilumos nuostoliai per langus ir duris

Namo plane matyti, kad durys ir 7 langai yra atsukti į rytus ir vakarus, todėl parametras l=1.05. Bendra 7 langų plotas, atsižvelgiant į pirmiau pateiktus skaičiavimus, lygus:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Jiems Q, atsižvelgiant į tai, kad D=0.6, bus skaičiuojamas taip:

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

Apskaičiuokime pietinio lango Q (l=1).

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

Durims D=0.36, o S=2.2, l=1.05, tada:

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

Sumuojame gautus šilumos nuostolius ir gauname:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Toliau nustatysime Q luboms ir grindims.

Lubų ir grindų šilumos nuostolių skaičiavimas

Luboms ir grindims l=1. Apskaičiuokime jų plotą.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Atsižvelgdami į grindų sudėtį, nustatysime bendrą D.

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

Tada grindų šilumos nuostoliai, atsižvelgiant į tai, kad žemės temperatūra lygi +5, yra:

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

Apskaičiuokime bendrą lubų D:

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

Tada lubų Q bus lygus:

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

Bendri šilumos nuostoliai per OK bus lygūs:

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

Iš viso, namo šilumos nuostoliai bus lygūs 13054 W arba beveik 13 kW.

Vėdinimo šilumos nuostolių apskaičiavimas

Patalpoje veikia vėdinimas su specifine oro apykaita 3 m³/h, įėjimas įrengtas su oro-šilumine užuolaida, todėl skaičiavimams pakanka naudoti formulę:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v – t_n)

Apskaičiuokime oro tankį patalpoje esant nustatytai +22 laipsnių temperatūrai:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parametras L_n lygus specifinio srauto ir grindų ploto sandaugai, tai yra:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Oro šiluminė talpa c lygi 1.005 kJ/(kg·°C).

Atsižvelgdami į visus duomenis, rasime vėdinimo Q:

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

Iš viso vėdinimo šilumos sąnaudos sudarys 3000 W arba 3 kW.

Buitiniai šilumos patekimai

Buitinio pobūdžio prieaugiai apskaičiuojami pagal formulę.

Q_t = 10 × S_pol

Tai yra, įstatydami žinomas reikšmes, gausime:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Apibendrinant galima pamatyti, kad bendrieji namo šilumos nuostoliai Q bus lygūs:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Paimkite kaip darbinę vertę Q=16000 W arba 16 kW.

Skaičiavimų pavyzdžiai OŠS

Tarkime, tiekiamo oro temperatūra (t_r) – 55 °C, pageidaujama patalpos temperatūra (t_v) – 22 °C, namo šilumos nuostoliai (Q) – 16000 W.

Oro kiekio nustatymas ROŠS

Norint nustatyti tiekiamo oro masę, esant temperatūrai t_r, naudojama formulė:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Į formulę įrašę parametrų reikšmes, gausite:

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

Tiekiamo oro tūrinis kiekis apskaičiuojamas pagal formulę:

V_ot = E_ot /p_r,

kur:

p_r = 353/(273 + t_r)

Pirmiausia apskaičiuokite tankį p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Tada:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Oro apykaita patalpoje nustatoma pagal formulę:

Vp = E_ot /p_v

Nustatykite oro tankį patalpoje:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Į formulę įrašę reikšmes, gausite:

V_p = 483/1.19 = 405

Taigi, oro apykaita patalpoje yra 405 m³ per valandą, o tiekiamo oro tūris turi būti 451 m³ per valandą.

Oro kiekio skaičiavimas DROŠS

Norėdami apskaičiuoti oro kiekį ČRSVO, paimkite gautus duomenis iš ankstesnio pavyzdžio, taip pat t_r = 55 °C, t_v = 22 °C; Q=16000 W. Ventiliacijai reikalingas oro kiekis E_vent=110 m³/h. Apskaičiuota išorės temperatūra t_n=-31 °C.

ČRSVO skaičiavimui naudokite formulę:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × p_v × (t_r – t_v)] × c

Įrašę reikšmes, gausite:

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

Recirkuliacinio oro tūris bus 405-110=296 m³ per valandą. Papildomas šilumos suvartojimas yra 27000-16000=11000 W.

Pradinės oro temperatūros nustatymas

Mechaninio ortakio varža D=0.27 ir paimta iš jo techninių charakteristikų. Ortakio ilgis nešildomoje patalpoje l=15 m. Nustatyta, kad Q=16 kW, vidaus oro temperatūra yra 22 laipsniai, o reikalinga patalpos šildymo temperatūra yra 55 laipsniai.

Nustatykite E_ot pagal aukščiau pateiktas formules. Gausite:

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

Šilumos srauto dydis q₁ bus:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Pradinė temperatūra, kai nuokrypis η = 0, bus:

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

Patikslinkite vidutinę temperatūrą:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Tada:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Atsižvelgę į gautus duomenis, rasite:

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

Iš to daroma išvada, kad judant orui prarandama 4 laipsniai šilumos. Norint sumažinti šilumos nuostolius, būtina termoizoliuoti vamzdžius. Taip pat rekomenduojame susipažinti su kitu mūsų straipsniu, kuriame išsamiai aprašomas oro šildymo sistemos įrengimo procesas.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Informatyvus vaizdo įrašas apie oro šildymo sistemų skaičiavimus naudojant „Excel“ programą:

Oro šildymo sistemos skaičiavimus reikia patikėti profesionalams, nes tik specialistai turi patirties, reikiamų žinių ir atsižvelgia į visus niuansus atlikdami skaičiavimus.

Iškilo klausimų, radote netikslumų pateiktuose skaičiavimuose ar norite papildyti medžiagą vertinga informacija? Prašome palikti savo komentarus žemiau esančiame bloke.