Справочник строителя | Системы отопления

Для обеспечения допустимых норм и параметров воздуха в рабочих зонах, используют системы воздушного отопления. В качестве основного теплоносителя для таких обогревательных систем выступает наружный воздух.

Это позволяет выполнять таким система две основных задачи: отопление и вентиляцию. Расчет эффективности воздушного отопления доказывает, что его использование позволяет существенно экономить топливно-энергетические ресурсы.

По возможности, такое оборудование монтируют вместе с рециркуляционными установками, которые позволяют осуществлять забор воздуха не снаружи, а непосредственно из отапливаемых помещений.

Ограничения на установку рециркуляционного оборудования

Не допускается рециркулирование в следующих помещениях:

  1. с выделяющимися веществами 1,2 классов опасности, с резко выраженным запахом, или же с присутствием болезнетвроных бактерий или грибков;
  2. с присутствием возгоняющихся вредных веществ, которые могут соприкасаться с нагретым воздухом, если не предусмотрена предварительная очистка перед поступлением в нагреватели;
  3. категории А или Б (кроме воздушно-тепловых завес или воздушных завес у наружных ворот или дверей);
  4. вокруг оборудования в радиусе 5 метров в категориях помещений В, Г или Д, когда в таких зонах могут образовываться смеси горючих газов или взрывоопасные пары и аэрозоли;
  5. где установлены местные отсосы для вредных веществ или взрывоопасных смесей;
  6. в шлюзах и тамбурах, лабораторий или комнат для проведения работ с вредными газами и парами, или взрывоопасными веществами и аэрозолями.

Установка рециркуляционных систем допустима в системах местных отсосов для пылевоздушных смесей (кроме взрывоопасных и вредных веществ) после агрегатов для очистки их от пыли.

Формулы и параметры для расчета систем отопления

Пример расчета системы воздушного отопления осуществляется по формуле:

LB=3,6Qnp/(С(tпр-tв))

Где LB — является объемом расхода воздуха за определенное время;
Qnp — тепловой поток для отапливаемого помещения;
С – теплоемкость теплоносителя;
tв — температура в помещении;
tпр — температура теплоносителя, подаваемого в помещение, которая рассчитываемого по формуле:

tпр=tH+t+0,001р

Где tH — наружная температура воздуха;
t — дельта изменения температуры в воздухонагревателе;
р — давление потока теплоносителя после вентилятора.

Расчет системы воздушного отопления должен быть такой, чтобы нагревание теплоносителя в рециркуляционных и приточных установках соответствовали категориям зданий, в которых установлены эти агрегаты. Она не должна быть выше, чем 150 градусов.

Классификация воздушных систем отопления

Подобные системы отопления разделяются по следующим признакам:

По виду энергоносителей: системы с паровым, водяным, газовым или электрическим калориферам.

По характеру поступления нагретого теплоносителя: механическим (при помощи вентиляторов или нагнетателей) и естественным побуждением.

По виду схем вентилирования в отапливаемых помещениях: прямоточные, либо с частичной или полной рециркуляцией.

По определению места нагрева теплоносителя: местные (воздушная масса нагревается местными отопительными агрегатами) и центральные (подогрев осуществляется в общем централизованном агрегате и в последующем транспортируется к отапливаемым зданиям и помещениям).

Дополнительное оборудование, повышающее эффективность воздушных отопительных систем

Для надежной работы данной отопительной системы, необходимо предусматривать установку резервного вентилятора или же монтировать не меньше двух агрегатов отопления на одно помещение.

При отказе основного вентилятора, допустимо снижение температуры в помещении ниже нормы, но не более чем на 5 градусов при условии подачи наружного воздуха.

Температура подающегося в помещения воздушного потока должна быть не менее чем на двадцать процентов ниже, нежели критическая температура самовоспламенения газов и аэрозолей, присутствующих в здании.

Для обогрева теплоносителя в воздушных системах отопления применяются калориферные установки различных видов конструкций.

С их помощью также могут комплектоваться отопительные агрегаты или вентиляционные приточные камеры.

В таких калориферах нагрев воздушных масс осуществляется за счет энергии, отбираемой у теплоносителя (пара, воды или дымовых газов), а также они могут нагреваться электроэнергетическими установками.

Отопительные агрегаты могут использоваться для обогрева рециркуляционного воздуха.

Они состоят из вентилятора и калорифера, а также аппарата, который формирует и направляет потоки теплоносителя, подающегося в помещение.

Большие отопительные агрегаты используют для обогрева крупных производственных или промышленных помещений (например, в вагоносборочных цехах), в которых санитарно-гигиенические и технологические требования допускают возможность рециркуляции воздуха.

Также крупные отопительные воздушные системы используются в нерабочее время для дежурного отопления.

Применение тепловых воздушных завес

Для уменьшения объема поступающего воздуха в помещение при открытии наружных ворот или дверей, в холодное время года используют специальные тепловые воздушные завесы.

В иное время года они могут быть использованы как рециркуляционные установки. Такие тепловые завесы рекомендуется применять:

  1. для наружных дверей или проемов в помещениях с мокрым режимом;
  2. у постоянно открывающихся проемов в наружных стенах сооружений, которые не оборудованы тамбурами и могут отворяться более пяти раз за 40 минут, или в районах с расчетной температурой воздуха ниже 15 градусов;
  3. для внешних дверей зданий, если к ним примыкают помещения без тамбура, которые оборудованы системами кондиционирования;
  4. у проемов во внутренних стенах или в перегородках производственных помещений во избежание перехода теплоносителя из одного помещения в другое;
  5. у ворот или дверей помещения с кондиционированием воздуха со специальными технологическими требованиями.

Пример расчета воздушного отопления для каждой из вышеуказанных целей может служить дополнением к технико-экономическому обоснованию установки такого вида оборудования.

В тепловом и воздушном балансе здания теплота, подаваемая при помощи завес периодического действия, не учитывается.

Температуру воздуха, который подается в помещение тепловыми завесами, принимают не выше чем 50 градусов у внешних дверей, и не более чем 70 градусов — у наружных ворот или проемов.

Выполняя расчет системы воздушного отопления, принимают следующие значения температуры смеси, поступающей через наружные двери или проемы (в градусах):

5 — для промышленных помещения при тяжелых работах и расположении рабочих мест не ближе чем на 3 метра к наружным стенам или 6 метров от дверей;
8 — при тяжелых видах работ для производственных помещений;
12 — при работах средней тяжести в производственных помещениях, или в вестибюлях общественных или административных зданий.
14 —при легких работах для промышленных помещений.

Расчет систем воздушного отопления тепловыми завесами производится для различных внешних условий.

Воздушные тепловые завесы у наружных дверей, проемов или ворот рассчитываются с учетом давления ветра.

Расход теплоносителя в таких агрегатах определяется из скорости ветра и температуры наружного воздуха при параметрах Б (при скорости не более 5 м в секунду).

В тех случаях, когда скорость ветра при параметрах А больше, чем при параметрах Б, то воздуногреватели следует проверять при воздействии параметров А.

Скорость исхода воздуха из щелей или наружных отверстий тепловых завес принимают не более 8 м в секунду у наружных дверей и 25 м в секунду — у технологических проемов или ворот.

При расчетах систем отопления воздушными агрегатами за расчетные параметры наружного воздуха принимаются параметры Б.

Одна из систем в нерабочее время может действовать в дежурном режиме.

Достоинствами систем воздушного отопления являются:

  1. Уменьшение первоначальных капиталовложений, за счет сокращения расходов на приобретение отопительных приборов и прокладки трубопроводов.
  2. Обеспечение санитарных и гигиенических требований к условиям среды в промышленных помещениях за счет равномерного распределения температуры воздуха в объемных помещениях, а также проведения предварительного обеспыливания и увлажнения теплоносителя.

К недостаткам систем воздушного отопления можно отнести значительные габариты воздуховодов, высокие теплопотери при передвижении воздушных масс по таким трубопроводам.

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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.