Microsoft Word — Копия титул_книга
%PDF-1.6 % 847 0 obj > endobj 844 0 obj >stream 2012-07-21T20:24:11ZMicrosoft Word — Копия титул_книга2012-07-25T11:01:14+06:002012-07-25T11:01:14+06:00application/pdf
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:
- Ширина – 7 м;
- Длина – 9 м;
- 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.
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 = м x C p x ∆T
q = куб. фут/мин x 0,075 фунт/фут 3 x 60 мин/час x 0,24 БТЕ/фунт°F x ∆T
q = куб.
CFM – футы 3 /минута
м – общий массовый расход воздуха
C p БТЕ при заданных CFM 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.
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.
q = CFM x 1,08 x ∆T
q = 2000 x 1,08 x 35 = 75 600 БТЕ/час Температура на выходе 90°F и входящий воздух при 55°F.
С помощью этой информации мы можем решить, сколько БТЕ подается в воздух.
Первый шаг – вычесть температуру воздуха на входе 55°F из температуры воздуха на выходе 90°F, чтобы получить разницу температур или Delta-T. 90°F – 55°F дает нам Delta-T 35°F.
Второй шаг — подставить все известные значения в нашу формулу и произвести расчет.
У нас есть формула q = CFM x 1,08 x ∆T
Теперь мы вводим наши значения, получаем
q = 2000 x 1,08 x 35 = 75 600 БТЕ/час
Теперь мы быстро объясним, откуда получено значение 1,08 в расчете.
Во-первых, у нас есть вес воздуха в 0,075 фунта на фут3, затем у нас есть преобразование минут в часы и, наконец, удельная теплоемкость воздуха в 0,24 БТЕ/фунт °F. Вот как это выглядит исключаются из формулы, такие как
q = 2000 футов3 / минут x 0,075 фунтов / футов 3 x 60 минут 2 / часов 2 / . 4 британских тепловых единиц / фунтов °F x 35 °F = 75 600 БТЕ/час
Практические стандарты для измерения производительности системы ОВКВ
ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: Эта статья обновлена новой ссылкой на видео.
Практические отраслевые стандарты — это незыблемые принципы, на которые вы можете положиться при оценке того, насколько хорошо работает ваша система HVAC.
Вы можете измерить любой из них в системах, с которыми вы работаете, и использовать результаты тестов, чтобы увидеть, как работают ваши системы.
В наше время, когда большинство стандартов HVAC пишутся комитетами на научном языке, который многие из нас едва могут произнести, приятно осознавать, что существуют настоящие практические стандарты, которые каждый из нас может использовать для ежедневной оценки своей работы.
Btu
Если бы мы были художниками, Btu был бы нашей краской. Наша работа — перемещать Btus. Мы выносим их из здания или помещаем в здание. Каждая комната нуждается в правильном количестве в них и из них, иначе это не удобно.
БТЕ равно количеству тепла, необходимому для изменения температуры одного фунта воды на один градус по Фаренгейту .
Я слышал, что речь идет о количестве тепла, выделяемом одной деревянной спичкой. Хотя я никогда не измерял его, мне нравится это описание БТЕ, как и моим клиентам.
Тонн
Одна тонна номинального охлаждения равна 12 000 БТЕ .
Мы используем термин «номинальный», потому что больше никто не производит оборудование, обеспечивающее 12 000 БТЕ на тонну. В идеальных условиях большинство холодильного оборудования в наши дни выдает около 11 700 БТЕ на тонну. Несколько лет назад вы могли найти оборудование, которое бы доставляло товары, но цена и конкуренция должны быть довольно жесткими.
Общее, явное и скрытое тепло
Вид БТЕ, составляющий 12 000 БТЕ на тонну охлаждения, называется общим теплом. Полная теплота состоит из двух видов теплоты: явной и скрытой . В режиме обогрева все BTU являются явным теплом. Печь мощностью 80 000 БТЕ должна подавать 80 000 БТЕ в систему воздуховодов.
Охлаждение отводит два вида тепла . 12 000 БТЕ на тонну составляют около 8 400 БТЕ явного или сухого тепла 9.0096 (около 70% от общего количества БТЕ) и около 3600 БТЕ скрытого тепла (около 30% от общего количества БТЕ). Это составляет соотношение явного/скрытого тепла 70/30, о котором мы так много слышим.
Скрытое тепло можно просто определить как удаление влаги из воздуха, проходящего через змеевик. Или холодная вода, которая стекает по сливу конденсата.
Воздушный поток
Воздушный поток — это жидкость, которую мы используем в большинстве наших систем для перемещения BTU вокруг . Ходят неприятные слухи, утверждающие, что количество воздушного потока не имеет большого значения, но для доставки Btus в том виде, в котором строится большинство оборудования сегодня, требуется 400 куб. футов воздуха через систему в минуту в режиме охлаждения. Фактор выдумки составляет плюс-минус 10%, или от 360 до 440 кубических футов в минуту на тонну охлаждения. Ниже 360 куб. футов/мин теплопередача через змеевик быстро падает. Вот почему любой метод заправки хладагентом, который игнорирует поток воздуха через систему, является подделкой.
Если вы слышите термин «поток воздуха через внутренний змеевик», это указывает на то, что кто-то сосредоточен только на производительности оборудования, а не на производительности системы.
Поток воздуха через систему — это все, что действительно имеет значение . Он должен соответствовать воздушному потоку через змеевик за вычетом нескольких кубических футов в минуту на потерю воздушного потока в воздуховоде, что в некоторой степени является печальной реальностью почти в каждой системе.
В режиме обогрева поток воздуха рассчитать немного сложнее. Вот лучший метод, который мы нашли:
1. Разделите номинальную потребляемую мощность отопительного оборудования на 10 000 .
2. Затем умножьте на коэффициент в зависимости от типа оборудования . Коэффициент для печей с естественной тягой составляет 100 кубических футов в минуту на 10 000 БТЕ. Для печей с принудительной тягой требуется 130 кубических футов в минуту, а для конденсационных печей требуется 150 кубических футов в минуту на 10 000 БТЕ. Попробуйте это и всегда сравнивайте рассчитанный расход воздуха с требуемым расходом воздуха, указанным производителем.
Также следите за повышением температуры через теплообменник.
Вы обнаружите, что если поток воздуха слишком низкий или слишком высокий, температура дымовых газов резко возрастет. Куда еще могут деться БТУ, если они не попадают в воздушный поток системы?
Статическое давление
Почти каждая инструкция по установке требует измерения общего внешнего статического давления при запуске . Это показание используется для построения диаграммы воздушного потока в предоставленных таблицах вентиляторов, при этом каждая система использует вентилятор для проверки того, что через систему проходит надлежащий объем воздушного потока.
Для подачи воздуха статическое давление должно быть меньше, чем максимальное общее внешнее статическое давление, указанное в паспортной табличке оборудования, содержащего внутренний вентилятор. Проверьте технические данные производителя, потому что одно оборудование может выдерживать статическое давление на 20% выше номинального значения, в то время как другое очень жаль и не должно быть включено в ваши варианты выбора оборудования.
Около 50% доступного оборудования рассчитано на 0,50 дюйма. максимальное общее внешнее статическое давление. Большинство вентиляторов с регулируемой скоростью имеют номинал от 0,90 дюйма. до 1,2 дюйма. доступное давление вентилятора. (Купите их, вам понадобится дополнительная мощность вентилятора). Печальная новость заключается в том, что ARI допускает некоторое оборудование с вентиляторами размером всего 0,20 дюйма. Если вы не используете систему воздуховодов с этими обработчиками воздуха, не покупайте этот тип оборудования.
Практические стандарты проектирования идеально ограничивают перепад давления на змеевике до 40% от номинального статического давления оборудования. Рекомендуется, чтобы перепад давления на фильтре оставался ниже 20% от давления оборудования. Это оставляет 40% доступного давления для системы воздуховодов. Есть смысл? Конечно, полное внешнее статическое давление в реальном времени после того, как система построена, является реальной проверкой производительности системы с точки зрения давления.
БТЕ Доставка
Можно измерить общее количество тепла, отводимого системой охлаждения . Для этого требуется очень высококачественный гигрометр, который измеряет температуру смоченного термометра с предельной точностью. Именно температура по влажному термометру (показатели как тепла, так и влажности) позволяет нам измерить общее количество БТЕ.
Формула этого теста неподвластна времени. Это просто CFM x Delta-T x 4,5. Другими словами, общее количество БТЕ равняется доставляемому воздушному потоку (куб. фут/мин), умноженному на изменение температуры и содержания влаги в воздухе, проходящем через систему (Delta-T), умноженному на постоянную 4,5·9.0096 .
Хитрость заключается в измерении Delta-T через систему. Это легко и точно измерить путем получения точных показаний смоченного термометра и преобразования значений в энтальпию. Вычтите два показания энтальпии, чтобы найти Delta-T.
Ощутимый нагрев БТЕ измеряется по нестареющей формуле CFM x Delta-T x 1,08 .
Для измерения тепла в британских тепловых единицах умножьте измеренный расход приточного воздуха (в кубических футах в минуту) на изменение температуры от средней температуры регистра приточного воздуха до средней температуры возвратной решетки и умножьте полученную сумму на постоянную формулы 1,08.
Самый простой способ найти скрытую БТЕ — вычесть доставленную разумную БТЕ из доставленной общей БТЕ. Простая формула для нахождения скрытых БТЕ: общая БТЕ минус ощутимая БТЕ.
Для тех из нас, кто любит ответы на все наши вопросы, давайте посмотрим на константы в этих формулах Btu. Поймите, мы все время называем их константами, на самом же деле полевые условия требуют их постоянного изменения.
1,08 является константой в формуле разумных БТЕ, основанной на плотности воздуха при стандартных условиях. Это воздух при температуре 70°F, на уровне моря и относительной влажности 50%. Этот вес составляет 0,075 фунта/куб. футов, умноженное на удельную теплоемкость стандартного воздуха 0,24 БТЕ/фунт, умноженное на 60 минут в час.
Мы рассчитываем БТЕ в час, потому что, поскольку мы выражаем БТЕ в единицах измерения в час.
Общая постоянная БТЕ, равная 4,5, находится путем умножения веса стандартного воздуха на 0,075/фунт. на 60 минут в час.
Производительность системы
Недавно я разговаривал с правительственным чиновником, который был удивлен, узнав, что приемлемый стандарт NCI для доставки БТЕ в работающую систему составляет только 90% от номинальной мощности оборудования БТЕ. Я могу сказать, что она никогда не рассматривала систему, доставляющую в здание менее 100% номинальной мощности оборудования. «Почему это снижает производительность системы 13 SEER до 11,7!» — воскликнула она. Каково же было ее удивление, когда она узнала, что оборудование 13 SEER, подключенное к типичной системе воздуховодов в США, дает эффективный рейтинг менее 8 SEER в жаркий полдень.
Девяносто процентов — это жесткий стандарт производительности систем отопления и охлаждения. В настоящее время немногие подрядчики в США могут достичь такого уровня производительности систем, которые они обслуживают и продают.
В одной европейской стране, если отопительное оборудование не может достичь КПД 90%, оно удаляется государственным чиновником и должно быть заменено по закону. Боже, храни америку!
Мы надеемся, что, поняв эти практические стандарты, наша отрасль сможет добровольно улучшить производительность наших систем и продуктов, которые каждый из нас поставляет своим клиентам. На данный момент возникает вопрос: какой процент от номинальной БТЕ оборудования поставляют ваши системы?
Роб «Док» Фальке работает в отрасли в качестве президента National Comfort Institute, обучающей компании, специализирующейся на измерении, оценке, улучшении и проверке производительности систем HVAC. Если вы являетесь подрядчиком или техническим специалистом в области ОВКВ и заинтересованы в бесплатной копии краткого справочного листа, содержащего многие отраслевые формулы ОВКВ, свяжитесь с Doc [email protected] или позвоните ему по телефону 800/633-7058. Посетите веб-сайт NCI по адресу www.