Tính toán sưởi ấm không khí: nguyên tắc cơ bản + ví dụ tính toán

Việc lắp đặt hệ thống sưởi ấm là không thể nếu không tính toán sơ bộ.Thông tin thu được phải chính xác nhất có thể, vì vậy việc tính toán sưởi ấm không khí được thực hiện bởi các chuyên gia bằng cách sử dụng các chương trình chuyên dụng, có tính đến các sắc thái của thiết kế.

Bạn có thể tự mình tính toán hệ thống sưởi ấm không khí (sau đây gọi là hệ thống sưởi ấm không khí), có kiến ​​thức cơ bản về toán học và vật lý.

Trong tài liệu này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách tính mức tổn thất nhiệt trong nhà và hệ thống tổn thất nhiệt. Để làm cho mọi thứ rõ ràng nhất có thể, các ví dụ tính toán cụ thể sẽ được đưa ra.

Tính toán tổn thất nhiệt ở nhà

Để chọn hệ thống sưởi, cần xác định lượng không khí cho hệ thống, nhiệt độ ban đầu của không khí trong ống dẫn khí để sưởi ấm căn phòng một cách tối ưu. Để tìm hiểu thông tin này, bạn cần tính toán tổn thất nhiệt của ngôi nhà và bắt đầu các tính toán cơ bản sau.

Bất kỳ tòa nhà nào cũng mất năng lượng nhiệt khi thời tiết lạnh. Lượng tối đa của nó rời khỏi căn phòng qua các bức tường, mái nhà, cửa sổ, cửa ra vào và các bộ phận bao quanh khác (sau đây gọi là OK), hướng một mặt ra đường.

Để đảm bảo nhiệt độ nhất định trong nhà, bạn cần tính toán lượng nhiệt năng có thể bù đắp chi phí nhiệt và duy trì nhiệt độ mong muốn.

Có một quan niệm sai lầm rằng tổn thất nhiệt ở mỗi nhà là như nhau.Một số nguồn cho rằng 10 kW là đủ để sưởi ấm một ngôi nhà nhỏ ở bất kỳ cấu hình nào, những nguồn khác bị giới hạn ở mức 7-8 kW mỗi mét vuông. mét.

Theo sơ đồ tính toán đơn giản, cứ 10 m² diện tích khai thác phía Bắc và khu vực miền Trung cần được cấp nguồn điện 1 kW nhiệt điện. Con số này, riêng lẻ cho từng tòa nhà, được nhân với hệ số 1,15, từ đó tạo ra nguồn nhiệt điện dự trữ trong trường hợp tổn thất bất ngờ.

Tuy nhiên, những ước tính như vậy khá thô, hơn nữa, chúng không tính đến chất lượng, tính năng của vật liệu được sử dụng trong xây dựng nhà, điều kiện khí hậu và các yếu tố khác ảnh hưởng đến chi phí nhiệt.

Lượng nhiệt bị mất phụ thuộc vào diện tích của phần tử bao quanh và độ dẫn nhiệt của từng lớp của nó. Lượng năng lượng nhiệt lớn nhất rời khỏi phòng qua tường, sàn, mái, cửa sổ

Nếu sử dụng vật liệu xây dựng hiện đại để xây nhà độ dẫn nhiệt của vật liệu thấp thì tổn thất nhiệt của kết cấu sẽ nhỏ hơn, nghĩa là sẽ cần ít nhiệt năng hơn.

Nếu bạn sử dụng thiết bị sưởi ấm tạo ra nhiều năng lượng hơn mức cần thiết thì lượng nhiệt dư thừa sẽ xuất hiện, nhiệt độ này thường được bù đắp bằng hệ thống thông gió. Trong trường hợp này, chi phí tài chính bổ sung sẽ phát sinh.

Nếu thiết bị công suất thấp được chọn cho HVAC, thì trong phòng sẽ thiếu nhiệt vì thiết bị sẽ không thể tạo ra lượng năng lượng cần thiết, do đó cần phải mua thêm bộ sưởi ấm.

Việc sử dụng bọt polyurethane, sợi thủy tinh và các vật liệu cách nhiệt hiện đại khác cho phép chúng ta đạt được khả năng cách nhiệt tối đa cho căn phòng

Chi phí nhiệt của một tòa nhà phụ thuộc vào:

• cấu trúc của các phần tử bao quanh (tường, trần, v.v.), độ dày của chúng;
• diện tích bề mặt được làm nóng;
• định hướng liên quan đến các hướng chính;
• nhiệt độ tối thiểu ngoài cửa sổ trong vùng hoặc thành phố trong 5 ngày mùa đông;
• thời gian của mùa sưởi ấm;
• quá trình thẩm thấu, thông gió;
• tăng nhiệt trong nước;
• tiêu thụ nhiệt cho nhu cầu sinh hoạt.

Không thể tính toán chính xác tổn thất nhiệt mà không tính đến sự thấm và thông gió, điều này ảnh hưởng đáng kể đến thành phần định lượng. Xâm nhập là một quá trình chuyển động tự nhiên của các khối không khí xảy ra khi mọi người di chuyển quanh phòng, mở cửa sổ để thông gió và các quá trình khác trong gia đình.

Thông gió là một hệ thống được lắp đặt đặc biệt để cung cấp không khí và không khí có thể vào phòng ở nhiệt độ thấp hơn.

Thông gió loại bỏ nhiệt gấp 9 lần so với xâm nhập tự nhiên

Nhiệt vào phòng không chỉ thông qua hệ thống sưởi mà còn thông qua các thiết bị điện sưởi ấm, đèn sợi đốt và con người. Điều quan trọng là phải tính đến mức tiêu thụ nhiệt để sưởi ấm các đồ lạnh được mang từ đường phố và quần áo.

Trước khi lựa chọn thiết bị cho SVO, thiết kế hệ thống sưởi ấm Điều quan trọng là tính toán tổn thất nhiệt tại nhà với độ chính xác cao. Điều này có thể được thực hiện bằng chương trình Valtec miễn phí. Để không đi sâu vào sự phức tạp của ứng dụng, bạn có thể sử dụng các công thức toán học mang lại độ chính xác cao cho các phép tính.

Để tính tổng tổn thất nhiệt Q của một ngôi nhà, cần tính chi phí nhiệt của các kết cấu bao quanh Q_{tổ chức.k}, năng lượng tiêu thụ cho thông gió và thẩm thấu Q_v, có tính đến chi phí hộ gia đình Q_t. Tổn thất được đo và ghi lại bằng Watts.

Để tính tổng lượng nhiệt tiêu thụ Q, hãy sử dụng công thức:

Q = Q_{tổ chức.k} +Q_v —Q_t

Tiếp theo, hãy xem xét các công thức xác định chi phí nhiệt:

Q_{tổ chức.k} ,Q_v,Q_t.

Xác định tổn thất nhiệt từ các kết cấu bao quanh

Lượng nhiệt lớn nhất thoát ra qua các phần tử bao quanh của ngôi nhà (tường, cửa ra vào, cửa sổ, trần và sàn). Để xác định Q_{tổ chức.k} cần tính toán riêng tổn thất nhiệt của từng bộ phận kết cấu.

Tức là Q._{tổ chức.k} được tính theo công thức:

Q_{tổ chức.k} = Q_pol +Q_st +Q_{được rồi} +Q_điểm +Q_dv

Để xác định Q của từng phần tử của ngôi nhà, bạn cần biết cấu trúc và hệ số dẫn nhiệt hoặc hệ số cản nhiệt của nó, được ghi trong hộ chiếu vật liệu.

Để tính toán chi phí nhiệt, các lớp ảnh hưởng đến khả năng cách nhiệt được tính đến. Ví dụ, cách nhiệt, xây, ốp, v.v.

Tính toán tổn thất nhiệt xảy ra cho từng lớp đồng nhất của phần tử bao quanh. Ví dụ, nếu một bức tường bao gồm hai lớp khác nhau (cách nhiệt và gạch), thì việc tính toán được thực hiện riêng cho lớp cách nhiệt và lớp gạch.

Mức tiêu thụ nhiệt của lớp được tính toán có tính đến nhiệt độ mong muốn trong phòng bằng biểu thức:

Q_st = S × (t_v -t_N) × B × l/k

Trong một biểu thức, các biến có ý nghĩa như sau:

• S—diện tích lớp, m²;
• t_v - nhiệt độ mong muốn trong chuồng, °C; đối với các phòng ở góc, nhiệt độ được lấy cao hơn 2 độ;
• t_N - nhiệt độ trung bình của 5 ngày lạnh nhất trong khu vực, °C;
• k là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu;
• B - chiều dày mỗi lớp của phần tử bao quanh, m;
• l – tham số dạng bảng, có tính đến đặc thù của mức tiêu thụ nhiệt đối với các OK nằm ở các hướng khác nhau trên thế giới.

Nếu cửa sổ hoặc cửa ra vào được tích hợp vào tường để tính toán, thì khi tính Q, cần phải trừ diện tích của cửa sổ hoặc cửa ra vào khỏi tổng diện tích là được, vì mức tiêu thụ nhiệt của chúng sẽ khác nhau.

Trong bảng dữ liệu kỹ thuật cho cửa sổ hoặc cửa ra vào, hệ số truyền nhiệt D đôi khi được chỉ định, nhờ đó có thể đơn giản hóa việc tính toán

Hệ số cản nhiệt được tính theo công thức:

D = B/k

Công thức tổn thất nhiệt cho một lớp có thể được trình bày như sau:

Q_st = S × (t_v -t_N) × D × l

Trong thực tế, để tính Q của sàn, tường hoặc trần, hệ số D của từng lớp OK được tính toán riêng biệt, tổng hợp và thay thế vào công thức chung, giúp đơn giản hóa quá trình tính toán.

Kế toán chi phí thấm và thông gió

Không khí ở nhiệt độ thấp có thể đi vào phòng từ hệ thống thông gió, điều này ảnh hưởng đáng kể đến sự mất nhiệt. Công thức chung cho quá trình này là:

Q_v = 0,28 × L_N × p_v × c × (t_v -t_N)

Trong một biểu thức, các ký tự chữ cái có ý nghĩa:

• L_N – lưu lượng không khí đi vào, m³/h;
• P_v - mật độ không khí trong phòng ở nhiệt độ nhất định, kg/m³;
• t_v - nhiệt độ trong nhà, °C;
• t_N - nhiệt độ trung bình của 5 ngày lạnh nhất trong khu vực, °C;
• c là nhiệt dung của không khí, kJ/(kg*°C).

Thông số L_N lấy từ đặc tính kỹ thuật của hệ thống thông gió. Trong hầu hết các trường hợp, bộ trao đổi không khí cung cấp có tốc độ dòng chảy cụ thể là 3 m³/h, dựa vào đó L_N được tính theo công thức:

L_N = 3 × S_pol

Trong công thức S_pol - diện tích sàn, m².

Mật độ không khí trong nhà P_v được xác định bởi biểu thức:

P_v = 353/273+t_v

Đây_v - nhiệt độ cài đặt trong chuồng, tính bằng °C.

Nhiệt dung c là một đại lượng vật lý không đổi và bằng 1,005 kJ/(kg × °C).

Với hệ thống thông gió tự nhiên, không khí lạnh đi vào qua cửa sổ và cửa ra vào, tản nhiệt qua ống khói

Thông gió không có tổ chức, hoặc xâm nhập, được xác định theo công thức:

Q_Tôi = 0,28 × ∑G_h × c×(t_v -t_N) × k_t

Trong phương trình:

• G_h - lưu lượng không khí qua mỗi hàng rào là giá trị trong bảng, kg/h;
• k_t - hệ số ảnh hưởng của dòng không khí nhiệt, lấy từ bảng;
• t_v ,t_N - cài đặt nhiệt độ trong nhà và ngoài trời, °C.

Khi cửa được mở, sự mất nhiệt không khí đáng kể nhất sẽ xảy ra, do đó, nếu lối vào được trang bị rèm cách nhiệt không khí thì chúng cũng cần được tính đến.

Rèm nhiệt là một quạt sưởi dài tạo ra dòng chảy mạnh bên trong cửa sổ hoặc ô cửa. Nó giảm thiểu hoặc hầu như loại bỏ sự mất nhiệt và sự xâm nhập của không khí từ đường phố, ngay cả khi cửa hoặc cửa sổ mở

Để tính tổn thất nhiệt của cửa, người ta sử dụng công thức:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

Trong biểu thức:

• Q_dv - tổn thất nhiệt tính toán của cửa bên ngoài;
• H—chiều cao công trình, m;
• j là hệ số dạng bảng phụ thuộc vào loại cửa và vị trí của chúng.

Nếu ngôi nhà có hệ thống thông gió hoặc thấm nước thì việc tính toán được thực hiện theo công thức đầu tiên.

Bề mặt của các phần tử kết cấu bao quanh có thể không đồng nhất - có thể có các vết nứt và rò rỉ khi không khí đi qua. Những tổn thất nhiệt này được coi là không đáng kể nhưng chúng cũng có thể được xác định.Điều này có thể được thực hiện độc quyền bằng các phương pháp phần mềm, vì không thể tính toán một số hàm mà không sử dụng ứng dụng.

Hình ảnh chính xác nhất về sự mất nhiệt thực sự được cung cấp bằng cách kiểm tra hình ảnh nhiệt của một ngôi nhà. Phương pháp chẩn đoán này cho phép bạn xác định các lỗi xây dựng tiềm ẩn, lỗ hổng cách nhiệt, rò rỉ trong hệ thống ống nước làm giảm hiệu suất nhiệt của tòa nhà và các khuyết tật khác.

Tăng nhiệt trong nước

Nhiệt bổ sung đi vào phòng thông qua các thiết bị điện, cơ thể con người và đèn, cũng được tính đến khi tính toán tổn thất nhiệt.

Người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng các đầu vào như vậy không thể vượt quá 10 W trên 1 m². Do đó, công thức tính toán có thể trông như sau:

Q_t = 10 × S_pol

Trong biểu thức S_pol - diện tích sàn, m².

Phương pháp cơ bản để tính SVO

Nguyên lý hoạt động cơ bản của bất kỳ máy làm mát không khí nào là truyền năng lượng nhiệt qua không khí bằng cách làm mát chất làm mát. Các bộ phận chính của nó là bộ tạo nhiệt và ống dẫn nhiệt.

Không khí được cung cấp vào phòng đã được làm nóng đến nhiệt độ t_rđể duy trì nhiệt độ mong muốn t_v. Do đó, lượng năng lượng tích lũy phải bằng tổng lượng nhiệt tổn thất của tòa nhà, tức là Q. Đẳng thức có:

Q = E_ồ × c×(t_v -t_N)

Trong công thức E là tốc độ dòng không khí được làm nóng kg/s để sưởi ấm căn phòng. Từ đẳng thức chúng ta có thể biểu thị E_ồ:

E_ồ = Q/ (c × (t_v -t_N))

Chúng ta hãy nhớ lại rằng nhiệt dung của không khí là c=1005 J/(kg×K).

Công thức xác định riêng lượng không khí được cung cấp chỉ được sử dụng để sưởi ấm trong các hệ thống tuần hoàn (sau đây gọi là RSVO).

Trong hệ thống cung cấp và tuần hoàn, một phần không khí được lấy từ đường phố và phần còn lại từ phòng. Cả hai phần được trộn đều và sau khi đun nóng đến nhiệt độ yêu cầu sẽ được chuyển đến phòng

Nếu sử dụng bộ làm mát không khí để thông gió thì lượng không khí cung cấp được tính như sau:

• Nếu lượng không khí để sưởi ấm vượt quá lượng không khí để thông gió hoặc bằng nó thì lượng không khí để sưởi ấm sẽ được tính đến và hệ thống được chọn là dòng trực tiếp (sau đây gọi là PCVO) hoặc với tuần hoàn một phần (sau đây gọi tắt là CHRSVO).
• Nếu lượng không khí để sưởi ấm nhỏ hơn lượng không khí cần thiết để thông gió thì chỉ tính đến lượng không khí cần thiết để thông gió, PSVO được đưa vào (đôi khi - PRVO) và nhiệt độ của không khí được cung cấp được tính bằng công thức: t_r = t_v + Q/c×E_{trút giận}.

Nếu chỉ số t vượt quá_r các thông số cho phép, lượng không khí đưa vào thông qua hệ thống thông gió phải được tăng lên.

Nếu có nguồn sinh nhiệt liên tục trong phòng thì nhiệt độ của không khí được cung cấp sẽ giảm.

Các thiết bị điện được bật tạo ra khoảng 1% nhiệt lượng trong phòng. Nếu một hoặc nhiều thiết bị hoạt động liên tục thì nhiệt năng của chúng phải được tính đến khi tính toán

Đối với phòng đơn, chỉ số t_r có thể trở nên khác biệt. Về mặt kỹ thuật, có thể thực hiện ý tưởng cung cấp nhiệt độ khác nhau cho từng phòng riêng lẻ, nhưng việc cung cấp không khí có cùng nhiệt độ cho tất cả các phòng sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Trong trường hợp này, tổng nhiệt độ t_r lấy cái hóa ra là nhỏ nhất. Sau đó lượng không khí cung cấp được tính bằng công thức xác định E_ồ.

Tiếp theo, chúng ta xác định công thức tính thể tích không khí đi vào V_ồ ở nhiệt độ gia nhiệt t_r:

V._ồ = E_ồ/P_r

Câu trả lời được viết bằng m³/h.

Tuy nhiên, sự trao đổi không khí trong phòng V_P sẽ khác với giá trị V_ồ, vì nó phải được xác định dựa trên nhiệt độ bên trong t_v:

V._ồ =E_ồ/P_v

Trong công thức xác định V_P và V_ồ chỉ số mật độ không khí p_r và P_v (kg/m³) được tính toán có tính đến nhiệt độ của không khí nóng t_r và nhiệt độ phòng t_v.

Cung cấp nhiệt độ phòng t_r phải cao hơn t_v. Điều này sẽ làm giảm lượng không khí được cung cấp và sẽ giảm kích thước các kênh của hệ thống có chuyển động không khí tự nhiên hoặc giảm chi phí điện nếu sử dụng kích thích cơ học để luân chuyển khối không khí nóng.

Theo truyền thống, nhiệt độ tối đa của không khí đi vào phòng khi được cung cấp ở độ cao trên 3,5 m phải là 70°C. Nếu không khí được cung cấp ở độ cao dưới 3,5 m thì nhiệt độ của nó thường bằng 45 ° C.

Đối với mặt bằng nhà ở có chiều cao 2,5 m, giới hạn nhiệt độ cho phép là 60 ° C. Khi nhiệt độ được đặt cao hơn, bầu không khí sẽ mất đi các đặc tính và không thích hợp để hít phải.

Nếu rèm nhiệt không khí được đặt ở các cổng bên ngoài và các lỗ mở hướng ra bên ngoài thì nhiệt độ không khí đi vào được phép là 70 °C, đối với rèm đặt ở cửa bên ngoài lên đến 50 °C.

Nhiệt độ được cung cấp bị ảnh hưởng bởi các phương pháp cung cấp không khí, hướng của luồng khí (thẳng đứng, nghiêng, ngang, v.v.). Nếu luôn có người trong phòng, nhiệt độ không khí cung cấp phải giảm xuống 25°C.

Sau khi tính toán sơ bộ, bạn có thể xác định lượng nhiệt đầu vào cần thiết để làm nóng không khí.

Đối với chi phí nhiệt RSVO Q₁ được tính bằng biểu thức:

Q₁ =E_ồ × (t_r -t_v) × c

Để tính PSVO Q₂ được sản xuất theo công thức:

Q₂ =E_{trút giận} × (t_r -t_v) × c

Tiêu thụ nhiệt Q₃ đối với FER được tìm thấy theo phương trình:

Q₃ = [E_ồ ×(t_r -t_v) + E_{trút giận} × (t_r -t_v)]×c

Trong cả ba biểu thức:

• E_ồ và E_{trút giận} - lưu lượng không khí tính bằng kg/s để sưởi ấm (E_ồ) và thông gió (E_{trút giận});
• t_N - nhiệt độ không khí bên ngoài, °C.

Các đặc điểm còn lại của các biến đều giống nhau.

Trong CHRSVO, lượng không khí tuần hoàn được xác định theo công thức:

E_rec =E_ồ —E_{trút giận}

Biến E_ồ biểu thị lượng không khí hỗn hợp được làm nóng đến nhiệt độ t_r.

Có một điểm đặc biệt ở PSVO là xung lực tự nhiên - lượng không khí chuyển động thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ bên ngoài. Nếu nhiệt độ bên ngoài giảm xuống, áp suất hệ thống sẽ tăng lên. Điều này dẫn đến sự gia tăng lưu lượng không khí vào nhà. Nếu nhiệt độ tăng lên thì quá trình ngược lại xảy ra.

Ngoài ra, trong máy làm mát không khí, không giống như hệ thống thông gió, không khí di chuyển với mật độ thấp hơn và thay đổi so với mật độ của không khí xung quanh các ống dẫn khí.

Do hiện tượng này, các quá trình sau xảy ra:

1. Đến từ máy phát điện, không khí đi qua ống dẫn khí được làm mát rõ rệt khi di chuyển
2. Với sự chuyển động tự nhiên, lượng không khí đi vào phòng sẽ thay đổi theo mùa sưởi ấm.

Các quá trình trên không được tính đến nếu hệ thống lưu thông không khí sử dụng quạt để lưu thông không khí và nó cũng có chiều dài và chiều cao hạn chế.

Nếu hệ thống có nhiều nhánh, khá rộng, công trình lớn và cao thì cần giảm quá trình làm mát không khí trong các ống dẫn khí, giảm sự phân phối lại không khí đi vào dưới tác động của áp suất tuần hoàn tự nhiên.

Khi tính toán công suất cần thiết của hệ thống sưởi ấm không khí mở rộng và phân nhánh, cần tính đến không chỉ quá trình làm mát tự nhiên của khối không khí khi di chuyển qua ống dẫn khí mà còn phải tính đến ảnh hưởng của áp suất tự nhiên của khối không khí khi đi qua ống dẫn

Để kiểm soát quá trình làm mát không khí, việc tính toán nhiệt của ống dẫn khí được thực hiện. Để làm điều này, bạn cần đặt nhiệt độ không khí ban đầu và làm rõ dòng chảy của nó bằng các công thức.

Tính thông lượng nhiệt Q_ôi qua các bức tường của ống dẫn khí có chiều dài l, sử dụng công thức:

Q_ôi = q₁ × tôi

Trong biểu thức, giá trị q₁ biểu thị dòng nhiệt truyền qua thành ống dẫn khí dài 1 m, thông số được tính theo biểu thức:

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

Trong phương trình D₁ - khả năng truyền nhiệt từ không khí nóng với nhiệt độ trung bình t_sr qua khu vực S₁ thành của một ống dẫn khí dài 1 m đặt trong phòng ở nhiệt độ t_v.

Phương trình cân bằng nhiệt trông như thế này:

q₁l = E_ồ × c × (t_không -t_r)

Trong công thức:

• E_ồ - lượng không khí cần thiết để sưởi ấm căn phòng, kg/h;
• c là nhiệt dung riêng của không khí, kJ/(kg °C);
• t_nác - nhiệt độ không khí ở đầu ống dẫn khí, °C;
• t_r - nhiệt độ không khí thoát vào phòng, °C.

Phương trình cân bằng nhiệt cho phép bạn đặt nhiệt độ ban đầu của không khí trong ống dẫn khí ở nhiệt độ cuối cùng nhất định và ngược lại, tìm ra nhiệt độ cuối cùng ở nhiệt độ ban đầu nhất định, cũng như xác định luồng không khí.

Nhiệt độ t_không cũng có thể được tìm thấy bằng công thức:

t_không = t_v + ((Q + (1 - η) × Q_ôi)) × (t_r -t_v)

Ở đây η là một phần của Q_ôi, vào phòng, được lấy bằng 0 trong phép tính. Đặc điểm của các biến còn lại đã được đề cập ở trên.

Công thức tinh tế để tiêu thụ không khí nóng sẽ như thế này:

Eot = (Q + (1 - η) × Q_ôi)/(c × (t_sr -t_v))

Tất cả các giá trị chữ cái trong biểu thức đã được xác định ở trên. Hãy chuyển sang xem xét một ví dụ về tính toán sưởi ấm không khí cho một ngôi nhà cụ thể.

Ví dụ tính toán tổn thất nhiệt tại nhà

Ngôi nhà được đề cập nằm ở thành phố Kostroma, nơi nhiệt độ bên ngoài trong khoảng thời gian 5 ngày lạnh nhất lên tới -31 độ, nhiệt độ mặt đất là +5 ° C. Nhiệt độ phòng mong muốn là +22 ° C.

Chúng ta sẽ xem xét một ngôi nhà có kích thước sau:

• chiều rộng - 6,78 m;
• chiều dài - 8,04 m;
• chiều cao - 2,8 m.

Các giá trị sẽ được sử dụng để tính diện tích của các phần tử bao quanh.

Để tính toán, thuận tiện nhất là vẽ sơ đồ ngôi nhà trên giấy, ghi trên đó chiều rộng, chiều dài, chiều cao của tòa nhà, vị trí của cửa sổ và cửa ra vào, kích thước của chúng

Các bức tường của tòa nhà bao gồm:

• bê tông khí dày B=0,21 m, hệ số dẫn nhiệt k=2,87;
• nhựa xốp B=0,05 m, k=1,678;
• gạch ốp lát B=0,09 m, k=2,26.

Khi xác định k, bạn nên sử dụng thông tin từ các bảng hoặc tốt hơn là thông tin từ bảng dữ liệu kỹ thuật, vì thành phần vật liệu từ các nhà sản xuất khác nhau có thể khác nhau và do đó có các đặc điểm khác nhau.

Bê tông cốt thép có độ dẫn nhiệt cao nhất, tấm bông khoáng có độ dẫn nhiệt thấp nhất nên được sử dụng hiệu quả nhất trong xây dựng nhà ấm

Sàn của ngôi nhà bao gồm các lớp sau:

• cát B=0,10 m, k=0,58;
• đá dăm B=0,10 m, k=0,13;
• bê tông B=0,20 m, k=1,1;
• cách nhiệt ecowool, B=0,20 m, k=0,043;
• lớp vữa gia cố B=0,30 m k=0,93.

Trong sơ đồ ngôi nhà trên, tầng có kết cấu giống nhau trên toàn bộ khu vực, không có tầng hầm.

Trần bao gồm:

• bông khoáng B=0,10 m, k=0,05;
• tấm thạch cao B=0,025 m, k= 0,21;
• tấm thông, B=0,05 m, k=0,35.

Trần nhà không có lối vào gác mái.

Trong nhà chỉ có 8 cửa sổ, tất cả đều là cửa sổ 2 buồng bằng kính K, argon, D = 0,6. Sáu cửa sổ có kích thước 1,2x1,5 m, một - 1,2x2 m, một - 0,3x0,5 m, các cửa sổ có kích thước 1x2,2 m, giá trị D theo hộ chiếu là 0,36.

Tính toán tổn thất nhiệt của tường

Chúng ta sẽ tính toán tổn thất nhiệt cho từng bức tường riêng biệt.

Đầu tiên chúng ta hãy tìm diện tích của bức tường phía bắc:

S_{thứ bảy} = 8.04 × 2.8 = 22.51

Không có cửa ra vào hoặc cửa sổ mở trên tường nên chúng ta sẽ sử dụng giá trị S này trong tính toán.

Để tính toán chi phí nhiệt của OK, định hướng theo một trong các hướng chính, cần phải tính đến các hệ số làm rõ

Dựa vào thành phần của bức tường, chúng ta thấy tổng nhiệt trở của nó bằng:

D_s.sten =D_gb +D_pn +D_kr

Để tìm D chúng ta sử dụng công thức:

D = B/k

Sau đó, thay thế các giá trị ban đầu, chúng ta nhận được:

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

Để tính toán chúng ta sử dụng công thức:

Q_st = S × (t_v -t_N) × D × l

Xét hệ số l của bức tường phía Bắc là 1,1, ta thu được:

Q_{thứ bảy} = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184

Ở bức tường phía Nam có một cửa sổ với diện tích:

S_được3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Vì vậy, trong tính toán cần trừ cửa sổ S khỏi chữ S của bức tường phía Nam để có kết quả chính xác nhất.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Tham số l cho hướng nam bằng 1. Khi đó:

Q_{thứ bảy} = 22.36 × (22 + 31) × 0.14 × 1 = 166

Đối với tường phía Đông và phía Tây, hệ số trong sáng là l=1,05 nên tính diện tích bề mặt là đủ mà không cần tính đến S cửa sổ và cửa ra vào.

S_được1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_được2 = 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

Sau đó:

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

Cuối cùng, tổng Q của các bức tường bằng tổng Q của tất cả các bức tường, nghĩa là:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Tổng cộng, nhiệt thoát qua tường là 526 W.

Tổn thất nhiệt qua cửa sổ và cửa ra vào

Sơ đồ ngôi nhà cho thấy cửa ra vào và 7 cửa sổ hướng Đông và Tây nên tham số l=1,05. Tổng diện tích của 7 cửa sổ, có tính đến các tính toán trên, bằng:

S_{được rồi} = 10.8 + 2.4 = 13.2

Đối với họ, Q, có tính đến D = 0,6, sẽ được tính như sau:

Q_được4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

Hãy tính Q của cửa sổ phía nam (l=1).

Q_được5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

Đối với cửa D=0,36 và S=2,2, l=1,05 thì:

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

Chúng ta hãy tổng hợp tổn thất nhiệt phát sinh và nhận được:

Q_{được +dv} = 630 + 43 + 5 = 678

Tiếp theo, chúng ta xác định Q cho trần và sàn.

Tính toán tổn thất nhiệt từ trần và sàn

Đối với trần và sàn l=1. Hãy tính diện tích của chúng.

S_pol = S_nồi = 6.78 × 8.04 = 54.51

Có tính đến thành phần của sàn, chúng tôi xác định D chung.

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

Khi đó tổn thất nhiệt của sàn, có tính đến nhiệt độ của trái đất là +5, bằng:

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

Hãy tính tổng D của trần nhà:

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

Khi đó Q của trần sẽ bằng:

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

Tổng tổn thất nhiệt qua OK sẽ bằng:

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

Tổng cộng, tổn thất nhiệt của ngôi nhà sẽ bằng 13054 W hoặc gần 13 kW.

Tính toán tổn thất nhiệt và thông gió

Căn phòng được thông gió với tỷ lệ trao đổi không khí riêng là 3 m³/h, lối vào được trang bị mái che nhiệt không khí nên để tính toán chỉ cần sử dụng công thức:

Q_v = 0,28 × L_N × p_v × c × (t_v -t_N)

Hãy tính mật độ không khí trong phòng ở nhiệt độ cho trước là +22 độ:

P_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Thông số L_N bằng sản phẩm tiêu dùng cụ thể theo diện tích sàn, tức là:

L_N = 3 × 54.51 = 163.53

Nhiệt dung của không khí c là 1,005 kJ/(kg× °C).

Có tính đến tất cả các thông tin, chúng tôi thấy thông gió Q:

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

Tổng mức tiêu thụ nhiệt cho thông gió sẽ là 3000 W hoặc 3 kW.

Tăng nhiệt hộ gia đình

Thu nhập hộ gia đình được tính bằng công thức.

Q_t = 10 × S_pol

Nghĩa là, thay thế các giá trị đã biết, chúng ta nhận được:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Tóm lại, chúng ta có thể thấy tổng tổn thất nhiệt Q của ngôi nhà sẽ bằng:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Hãy lấy Q=16000 W hoặc 16 kW làm giá trị vận hành.

Ví dụ về tính toán cho SVO

Đặt nhiệt độ không khí cấp (t_r) - 55°C, nhiệt độ phòng mong muốn (t_v) - 22 °C, tổn thất nhiệt trong nhà (Q) - 16000 W.

Xác định lượng không khí cho RSVO

Xác định khối lượng không khí cung cấp ở nhiệt độ t_r Công thức được sử dụng là:

E_ồ = Q/(c × (t_r -t_v)) 

Thay thế các giá trị tham số vào công thức, chúng ta nhận được:

E_ồ = 16000/(1.005 × (55 — 22)) = 483

Thể tích không khí cấp vào được tính theo công thức:

V._ồ =E_ồ /P_r,

Ở đâu:

P_r = 353/(273 + t_r)

Đầu tiên, hãy tính mật độ p:

P_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Sau đó:

V._ồ = 483/1.07 = 451.

Trao đổi không khí trong phòng được xác định theo công thức:

Vp = E_ồ /P_v

Hãy xác định mật độ không khí trong phòng:

P_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Thay thế các giá trị vào công thức, chúng ta nhận được:

V._P = 483/1.19 = 405

Vậy độ trao đổi không khí trong phòng là 405 m³ mỗi giờ và thể tích không khí được cung cấp phải bằng 451 m3³ trong một tiếng nữa.

Tính toán lượng không khí cho CHRSVO

Để tính lượng không khí cho FER, chúng tôi lấy thông tin thu được từ ví dụ trước, cũng như t_r = 55°С, t_v = 22°C; Q=16000 W.Lượng không khí cần thiết để thông gió, E_{trút giận}=110 m³/h. Nhiệt độ bên ngoài ước tính t_N=-31°C.

Để tính NER chúng ta sử dụng công thức:

Q₃ = [E_ồ ×(t_r -t_v) + E_{trút giận} × p_v × (t_r -t_v)] × c

Thay thế các giá trị, chúng tôi nhận được:

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

Thể tích không khí tuần hoàn sẽ là 405-110=296 m³ mỗi giờ. Lượng nhiệt tiêu thụ bổ sung là 27000-16000=11000 W.

Xác định nhiệt độ không khí ban đầu

Điện trở của ống dẫn khí cơ học là D=0,27 và được lấy từ đặc tính kỹ thuật của nó. Chiều dài ống dẫn khí bên ngoài phòng được sưởi ấm là l=15 m, xác định được Q=16 kW, nhiệt độ không khí bên trong là 22 độ, nhiệt độ cần thiết để sưởi ấm phòng là 55 độ.

Hãy xác định E_ồ theo các công thức trên. Chúng tôi nhận được:

E_ồ = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 — 22)) = 1085

Giá trị dòng nhiệt q₁ sẽ là:

q₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

Nhiệt độ ban đầu có độ lệch η = 0 sẽ là:

t_không = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 — 22)/ 1000 × 16 = 60

Hãy làm rõ nhiệt độ trung bình:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Sau đó:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Có tính đến thông tin nhận được, chúng tôi thấy:

t_không = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 — 22)/(1000 × 16) = 59

Từ đó suy ra rằng khi không khí di chuyển, 4 độ nhiệt sẽ bị mất đi. Để giảm thất thoát nhiệt, cần phải cách nhiệt đường ống. Chúng tôi cũng khuyên bạn nên đọc bài viết khác của chúng tôi, trong đó mô tả chi tiết quá trình sắp xếp hệ thống sưởi ấm không khí.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video thông tin về tính toán chi phí năng lượng bằng chương trình Ecxel:

Cần phải giao phó việc tính toán CBO cho các chuyên gia, bởi vì chỉ những chuyên gia mới có kinh nghiệm, kiến ​​​​thức liên quan và sẽ tính đến mọi sắc thái khi thực hiện tính toán.

Bạn có bất kỳ câu hỏi nào, bạn có tìm thấy bất kỳ điểm thiếu chính xác nào trong các phép tính được đưa ra hay bạn muốn bổ sung tài liệu bằng những thông tin có giá trị? Vui lòng để lại ý kiến ​​​​của bạn trong khối bên dưới.