Расчет воздушное отопление – Проектирование воздушного отопления — основные принципы и пример расчета

Расчет воздушной системы 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.

Содержание статьи:

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:

Расчет системы воздушного отопления частного дома Антарес Комфорт

Статьи по теме

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/м

2, 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 Т_норм — 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.

 

 

Примеры расчета воздушного отопления — ВентиСам

Оглавление

Воздушное отопление, его разновидности

Воздушное отопление — это способ обогрева помещений путем подачи в них горячего (точнее, нагретого до необходимой температуры) воздуха. В зависимости от размеров или объема помещения этот вариант обогрева имеет большую или меньшую эффективность, причем, с возрастанием площади эффективность повышается. Это связано с тем, что другие способы обогрева используют в той или иной степени конвекцию воздуха, которая не обеспечивает ровного распределения тепловой энергии, образуя более теплые или менее нагретые участки площади. Некоторые системы нагрева прямым образом тяготеют к малой площади обслуживания, например, теплые полы или ИК-излучатели при больших площадях становятся нерентабельны. Воздушное отопление имеет обратный эффект, становится наиболее удачным вариантом именно при использовании в больших залах, цехах, жилых помещениях большого объема или сложной конфигурации.

Принцип работы воздушного отопления

Принцип работы воздушного отопления состоит в нагреве воздушного потока, подаваемого вентилятором. Этот нагрев производится при прохождении воздушной струи сквозь различные устройства, имеющие большую горячую поверхность. Струя воздуха омывает ее, забирает тепловую энергию, после чего направляется по сети воздуховодов в помещения здания. Принцип един, но имеются разные варианты выполнения системы. Наиболее распространенным типом являются калориферы, хорошо зарекомендовавшие себя в работе, обладающие высоким КПД, практически не имеющие потерь энергии.

Виды воздушного отопления

Все разновидности и варианты воплощения основаны лишь на различных способах нагрева теплообменника, таких как:

Электрические теплообменники

• Смотреть корзину

  В корзину / Детали

  Канальный нагреватель круглый
  

  3 480 ₽

• Смотреть корзину

  Детали

  Канальный нагреватель прямоугольный
  

  7 526 ₽

Электрические теплообменники продаются в готовом к использованию виде, достаточно лишь подключить их к сети. При этом, расходы на электрическое отопление самые высокие, делают использование таких устройств чисто временным, эпизодическим.

Газовые устройства

Газовые устройства достаточно эффективны, но требуют наличия топлива — газа, что в свою очередь требует налаженного снабжения. Все это требует расходов, кроме того, использование газовых приборов имеет определенную степень опасности.

Водяной теплообменник

• Смотреть корзину

  Детали

  Калорифер КПСк 3-1
  

  6 670 ₽

• Смотреть корзину

  Детали

  Калорифер КПСк 3-2
  

  7 600 ₽

• Смотреть корзину

  Детали

  Калорифер КПСк 4-1
  

  7 840 ₽

• Смотреть корзину

  Детали

  Калорифер КПСк 3-3
  

  8 300 ₽

Наиболее экономичным признается водяной тип теплообменника, поскольку горячую воду можно получать либо из сети ЦО или ГВС, либо греть в собственном котле, т.е. автономным образом. Независимость от поставщиков ресурсов — большой бонус, который позволяет получить заметную экономию средств или расширить возможности отопительной системы.

Гравитационная система воздушного отопления

Самая простая система воздушного отопления — гравитационная — основана на свойстве горячего воздуха подниматься вверх. Она обходится совсем недорого, действует вполне устойчиво, но любой сквозняк нарушает режим движения потоков, приводит систему воздушного отопления в нерабочее состояние.

С принудительной циркуляцией

Второй тип отопительных систем — с принудительной циркуляцией воздушных потоков. Этот тип позволяет организовать равномерное перемещение воздушных потоков, не зависящее от посторонних вмешательств, сквозняков или прочих паразитных потоков от нагретого оборудования, работающих приборов и т.д. Этот тип системы позволяет создавать отфильтрованный воздушный поток с определенной температурой, которую можно гибко регулировать или настраивать. Малая инерционность дает возможность в короткий срок получить нужное изменение микроклимата, которое сразу же чувствуется, не заставляет много раз корректировать систему по мере достижения определенной температуры, как это происходит с водяным типом отопления.

• Смотреть корзину

  В корзину / Детали

  Тепловентилятор водяной ВС-1110
  

  21 294 ₽

• Смотреть корзину

  В корзину / Детали

  Тепловентилятор водяной ВС-1220
  

  21 794 ₽

• Смотреть корзину

  В корзину / Детали

  Тепловентилятор водяной ВС-1230
  

  26 394 ₽

• Смотреть корзину

  В корзину / Детали

  Тепловентилятор водяной ВС-2125
  

  26 494 ₽

Преимущества воздушного отопления перед другими видами обогрева помещений

Воздушное отопление имеет массу достоинств, превосходя все другие способы обогрева по ряду позиций:

• для функционирования воздушного отопления требуется наличие подключения к электрической сети

• низкая инерционность имеет и отрицательный эффект — при отключении электроэнергии в помещениях практически сразу начинает понемногу падать температура

• система при работе издает шум, иногда довольно сильный

Совмещение воздушного отопления и вентиляции

Воздушное отопление должно быть согласовано с вентиляцией. Это необходимо потому, что теплый воздух из обогревательной системы смешивается с более холодным из вентиляции, в результате чего температура в помещении становится ниже расчетной. Другой вариант — когда подача горячего воздуха не в состоянии обеспечить потребность помещения в свежей приточной струе. Для устранения такого эффекта системы обогрева и вентиляции совмещают. Это позволяет одним комплектом оборудования решить обе задачи и исключить возможность ошибок или нестыковок в подаче нужных количеств свежего воздуха и в обеспечении правильной температуры.

Расчет системы воздушного отопления

Система воздушного отопления, как и любая другая, не может быть создана наобум. Для обеспечения медицинской нормы температуры и свежего воздуха в помещении потребуется комплект оборудования, выбор которого основывается на точном расчете. Существует несколько методик расчета воздушного отопления, разной степени сложности и точности. Обычная проблема расчетов такого типа состоит в отсутствии учета влияния тонких эффектов, предусмотреть которые не всегда имеется возможность.

Смысл этой методики состоит в том, что мощность приборов отопления, вне зависимости от их типа, должна компенсировать теплопотери здания. Таким образом, найдя теплопотери, получаем величину мощности нагрева, по которой можно выбрать конкретное устройство.

Формула определения теплопотерь:

Q=S*T/R

Где:

Здание площадью 800 м² (20×40 м), высотой 5 м, имеется 10 окон размером 1,5×2 м. Находим площадь конструкций: 800 + 800 = 1600 м² (площадь пола и потолка) 1,5 × 2 × 10 = 30 м² (площадь окон) (20 + 40) × 2 × 5 = 600 м² (площадь стен). Вычитаем отсюда площадь окон, получаем «чистую» площадь стен 570 м²

В таблицах СНиП находим тепловое сопротивление бетонных стен, перекрытия и пола и окон. Можно определить его самостоятельно по формуле:

Где:

• 2150 м² × 20°С / 0,15 = 286666=286 кВт

• Для окон: 30 м² × 20°С/ 0,4 = 1500=1,5 кВт.

• Суммарные теплопотери: 286 + 1,5 = 297,5 кВт.

Как выбрать оборудование

Выбор конкретного устройства, агрегата или комплекта производится по каталогам или таблицам. На сегодняшний день существует большое количество готовых комплексов, имеющих определенную мощность и источник нагрева. Из них можно подобрать наиболее подходящий вариант по характеристикам, цене и прочим параметрам, учитываемым исходя из условий эксплуатации и назначения здания.

Стоимость воздушного отопления, расходы на его содержание

Стоимость комплекта зависит от источника нагрева. Если используется теплоноситель из системы ЦО, то для создания воздушного отопления можно обойтись приобретением водяного калорифера и вентилятора. Если возможности использования сетевых ресурсов не имеется, то расходы увеличиваются на стоимость котла. Кроме того, понадобится сделать разводку воздуховодов, обеспечить приточную и вытяжную вентиляцию, рекуперацию и т.д. Окончательная цена зависит от размеров здания, типа оборудования, производителя и прочих обстоятельств.

Расходы на содержание воздушного отопления зависят от величины потребления электроэнергии вентиляторами и количества теплоносителя, циркулирующего в системе. Если используется собственный котел, то к стоимости электроэнергии прибавляется цена топлива. Общая сумма расходов зависит от времени года, размеров дома, климатических условий в регионе и т.д. В целом, воздушное отопление однозначно признается наиболее экономичным вариантом, высокий КПД и возможность автономного существования позволяет снизить расходы на обогрев до минимума.

Экономичность и простота системы дают удобство монтажа своими руками, высокая ремонтопригодность позволяет выполнять все требующиеся операции собственными силами и в короткие сроки. Учитывая доступность и разнообразие источников первичного нагрева, можно систему воздушного отопления назвать наиболее эффективной и привлекательной для всех видов помещений.

Полезное видео

Источник

Расчет воздушного отопления

Расчет воздушного отопления: параметры и формулы | Тепломонстр

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 оцинкова

5.5. Расчет системы воздушного отопления

В качестве приборов дополнительного обогрева шатра теплицы, позволяющих создать более равномерное температурное поле, снизить металлоемкость и уменьшить инерционность системы отопления, применяются: калориферные установки, размещаемые в торцевой части теплиц и подающие нагретый воздух в виде струи или через распределительные перфорированные воздуховоды; отопительно-вентиляционные агрегаты, монтируемые равномерно в объеме сооружения; теплогенераторы, устанавливаемые в специальных постройках снаружи торцевой части теплицы.

Отопительно-вентиляционный агрегат включает калорифер (теплоноситель вода или пар), вентилятор, приводимый электродвигателем, и подвижные жалюзи для изменения направления воздушного потока с сосредоточенным выпуском. Наибольшее применение получили отопительно-вентиляционные агрегаты с пластинчатыми пароводяными калориферами (АПВС и СТД-ЗООМ), технико-эксплуатационные показатели которых приведены в табл. 5.5.

Кроме того, выпускаются тепловентиляторы типа ТВ-6, ТВ-9, ТВ-12, ТВ-18, ТВ-24, ТВ-36 теплопроизводительностью69, 84, 127, 186, 208, 266 кВт и расходом воздуха 3/6; 4,5/90; 6,0/12; 9,0/18; 12/24; 18/36 тыс.м³/ч (со ступенчатым регулированием) соответственно.

Таблица 5.5

Технико-эксплутационные показатели отопительно-вентиляционных агрегатов

Тип отопительно-вентиляционного агрегата	Тепловая мощность при обогреве, кВт		Подача по воз-духу, тыс. м3/ч	Размеры, мм			Мас-са, кг
	паром (Ризб ==196 кПа)	водой (tг=130 ºС,tо = 70 ºС)		вы-сота	ши-рина	глу-бина
АПВС 50-30	58,2	35	3,3	532	540	635	100
АПВС 70-40	79,7	45,4	3,9	682	696	735	163
АПВС110-80	128	93,2	6,9	852	852	737	220
АПВ 200/140	233	163	13,9	904	1080	1190	600
АПВ280/190	326	221	18,8	1100	1230	1430	813
СТД-ЗООМ	298	356	28,8	3035	1171	1766	846

В системах воздушного обогрева сооружений защищенного грунта широко применяются теплогенераторы, работающие, как правило, на жидком топливе (керосин, дизельное, печное бытовое топливо). Нагрев воздуха в теплогенераторе осуществляется продуктами сгорания топлива в поверхностном теплообменнике. Их располагают рядом с теплицами в специальных пристройках. Технические параметры выпускаемых промышленностью теплогенераторов представлены в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Технические параметры теплогенераторов

Наименование, марка и назначение машины, оборудования, агрегата	Производительность в час чистого времени
	по теплоте, МДж/ч	по воздуху, тыс. м3/ч
Теплогенератор ТГ-1, ОА для отопления и вентиляции помещений	420	6…8
Теплогенератор ТГ-1,5 для отопления и вентиляции	630	10…14
Теплогенератор ТГ-2,5 для отопления и вентиляции помещений	1050	14…18
Теплогенератор ТГ-3,5	1470	25
Теплогенератор ТГ-500	2100	27,5

В случае применения в комбинированной системе отопления культивационных сооружений отопительно-вентиляционных агрегатов или теплогенераторов их тип выбирают по таблицам, а количество определяют исходя из тепловой мощности воздушной системы отопления Q_вз и одного агрегата q:

n = . (5.15)

Отопительно-вентиляционные агрегаты, как правило, устанавливают внутри теплицы около торцовых стен с обеих сторон.

Если в системе комбинированного обогрева культивационных сооружений применяют калориферы, то их размещают, как правило, внутри теплиц со стороны торцовых стен с обеих сторон. Подача нагретого воздуха в объем сооружения осуществляется как без распределительных трубопроводов, так и пленочными перфорированными воздуховодами. Воздуховоды с боковыми отверстиями (один конец пленочного воздуховода соединен с калориферной установкой, а второй заглушен) размещают в верхней части теплицы путем крепления к натянутому проволочному каркасу. Основные типы калориферов и эксплутационные характеристики приведены в таблицах 4.3…46.

Под расчетом калориферов подразумевается их подбор и компоновка. Суммарная теплопроизводительность калориферных установок, применительно к системам с комбинированным обогревом, должна быть равна тепловой мощности воздушного отопления.

Общее число калориферных установок nустанавливают исходя из равномерного распределения нагретого воздуха в объеме культивационного сооружения: в блоке ангарных теплиц – две установки на каждую теплицу; в блочной теплице – ориентировочно одна калориферная установка на одно звено с шириной пролета 6,4 м.

Средняя теплопроизводительность (тепловой поток) одной калориферной установки определяется по формуле, Вт:

. (5.16)

Порядок подбора калориферов и вентиляторов, аэродинамического расчета воздуховодов приведен в разделе 3. Диаметры подающих и обратных трубопроводов калориферных установок и отопительно-вентиляционных агрегатов определяют путем гидравлического расчета трубопроводов (см. п.п. 2.6)

Воздушное отопление производственных помещений — расчет и схема

Расчет воздушного отопления зависит от типа выбранной схемы отопления и учета некоторых нюансов, но в остальном мало отличается от способов расчета при организации других отопительных систем.

Схемы воздушных отопительных систем

В зависимости от того, где расположен источник тепла, возможные схемы воздушных отопительных систем делятся на два типа:

• Центральная система
• Местная система.

Местная схема отопления

Когда площадь действия системы отопления распространяется всего на одно помещение, в котором находится сам тепловой центр, схема называется местной схемой воздушного отопления производственных помещений. Расчет и выбор схемы производятся в зависимости от специфики производственного объекта, учета ряда эксплуатационных требований.

Центральная схема отопления

Другое название этой схемы — канальная. Смысл ее заключается в том, что воздух нагревается до нужной температуры в тепловом центре, а затем подается в помещения через воздуховоды. Тепловую установку можно разместить как внутри здания, так и снаружи.

Системы отопления, построенные по центральному типу, в свою очередь бывают рециркуляционными, прямоточными, частично-рециркуляционными.

Рециркуляционная система. Требует сравнительно небольших начальных расходов, эксплуатационные расходы тоже невелики.

Применяется в помещениях, где разрешается циркуляция воздуха.

Система с частичной рециркуляцией. Является более гибкой системой, реализуется за счет механических побуждений движения воздуха. Она способна работать в разных режимах: с частичной заменой воздуха или полной. Может работать в сочетании с вентиляционными установками.

Прямоточная система. Применение такой системы актуально для помещений, в которых выделяются взрывоопасные вещества, токсичные или пожароопасные — в тех случаях, когда попадание этих веществ в другие помещения недопустимо.

Достоинства и недостатки воздушных систем

Воздушное отопление производственных помещений является оптимальным способом обогрева больших пространств, благодаря тому, что:

• Имеет большую скорость обогрева. Если речь идет о водяном отоплении производственных помещений, то один только выход воды к радиаторам и ее нагрев до приемлемой температуры занимает не менее 3-4 часов. В случае с воздушным отоплением нагрев помещений происходит очень быстро — в среднем уже через 20 минут от запуска системы воздушного отопления.
• Низкая стоимость оборудования и материалов. Котлы воздушного отопления по своей стоимости мало отличаются от аналогичных водяных устройств, а вот стоимость разводки обходится собственникам помещений в десятки раз дешевле. Объясняется это тем, что при организации системы отопления не требуется применения дорогостоящих радиаторов отопления, труб, кранов и фитингов. Для разводки достаточно алюминиевых рукавов и вентиляционных решеток, стоимость которых в десятки раз ниже.
• Невосприимчивость к низким температурам. Системе отопления не страшно промерзание в случае вынужденного отключения, поэтому производственные помещения можно отключать без страха разморозки труб и батарей отопления.
• Организация воздушного отопления зачастую производится вместе с системами вентиляции и кондиционирования помещений.
• Простота запуска системы. Для запуска воздушного отопления нет необходимости в утомительной настройке приборов, так как балансировка происходит единожды при первом запуске. В дальнейшем вопрос стравливания воздушных масс решается автоматически.

Несмотря на обилие достоинств, система имеет некоторые недостатки.

Здесь следует сказать о шумности системы, возникновении сквозняков и необходимости использовать воздуховоды с большим диаметром, прятать которые под потолком зачастую экономически нецелесообразно.

Расчет воздушного отопления

Прежде чем приступить к монтажным работам, требуется решить ряд важных вопросов. В частности, воздушное отопление производственных помещений, расчет для которых требуется произвести, осуществляется в зависимости от:

• объема теплопотерь в каждом отдельном помещении;
• материала стен здания и их толщины;
• количества окон и их площади;
• типа и мощности нагревательного устройства;
• количества людей, которые будут работать в отапливаемом помещении;
• дополнительных источников тепла;
• требуемого количества нагретого воздуха;
• сечения воздуховодов;
• возможных потерь давления в системе.

В результате анализа этих параметров выясняются возможные теплопотери в киловаттах и потребности в объеме тепловой энергии для воздушного отопления производственных помещений. Расчет при наличии этих данных прост: требуется компенсировать рассчитанные потери тепловой энергии дополнительной выработкой.

Как правило, на каждые 10 м2 требуется около 700 Вт тепловой энергии. Если же теплопотери превышают средние значения, то эта цифра может доходить и до 1 кВт на каждые 10 м2.

При этом для помещений расположенных в северных регионах, расчет ведется с увеличенным коэффициентом, равным 1,5-2,0.