Výpočet ohřevu vzduchu: základní principy + příklad výpočtu

Instalace topného systému není možná bez předběžných výpočtů.Získané informace musí být co nejpřesnější, takže výpočty ohřevu vzduchu provádějí odborníci pomocí specializovaných programů s přihlédnutím k nuancím návrhu.

Systém ohřevu vzduchu (dále jen systém ohřevu vzduchu) si můžete spočítat sami se základními znalostmi matematiky a fyziky.

V tomto materiálu vám řekneme, jak vypočítat úroveň tepelných ztrát doma a systém tepelných ztrát. Aby vše bylo co nejjasnější, budou uvedeny konkrétní příklady výpočtů.

Výpočet tepelných ztrát v domácnosti

Pro výběr topného systému je nutné určit množství vzduchu pro systém, počáteční teplotu vzduchu ve vzduchovodu pro optimální vytápění místnosti. Chcete-li tyto informace zjistit, musíte si spočítat tepelné ztráty domu a se základními výpočty se pustit později.

Každá budova ztrácí tepelnou energii během chladného počasí. Jeho maximální množství opouští místnost stěnami, střechou, okny, dveřmi a dalšími obvodovými prvky (dále jen OK), obrácenými jednou stranou do ulice.

Chcete-li zajistit určitou teplotu v domě, musíte vypočítat tepelný výkon, který dokáže kompenzovat náklady na teplo a udržovat požadovanou teplotu.

Existuje mylná představa, že tepelné ztráty jsou u každého domu stejné.Některé zdroje tvrdí, že k vytápění malého domu jakékoli konfigurace stačí 10 kW, jiné jsou omezeny na 7-8 kW na metr čtvereční. Metr.

Podle zjednodušeného schématu výpočtu každých 10 m² těžené oblasti v severních regionech a oblastech střední zóny by měla být zajištěna dodávka 1 kW tepelné energie. Tento údaj, individuální pro každou budovu, se vynásobí faktorem 1,15, čímž se vytvoří rezerva tepelného výkonu pro případ neočekávaných ztrát.

Takové odhady jsou však spíše hrubé, navíc neberou v úvahu kvality, vlastnosti materiálů použitých při stavbě domu, klimatické podmínky a další faktory ovlivňující náklady na teplo.

Množství ztraceného tepla závisí na ploše uzavíracího prvku a tepelné vodivosti každé z jeho vrstev. Největší množství tepelné energie odchází z místnosti stěnami, podlahou, střechou, okny

Pokud byly při stavbě domu použity moderní stavební materiály tepelná vodivost materiálů které jsou nízké, pak budou tepelné ztráty konstrukce menší, což znamená, že bude potřeba menší tepelný výkon.

Pokud vezmete topné zařízení, které generuje více energie, než je nutné, objeví se přebytečné teplo, které je obvykle kompenzováno větráním. V tomto případě vznikají dodatečné finanční náklady.

Pokud je pro HVAC vybráno zařízení s nízkým výkonem, bude v místnosti nedostatek tepla, protože zařízení nebude schopno generovat požadované množství energie, což bude vyžadovat nákup dalších topných jednotek.

Použití polyuretanové pěny, sklolaminátu a dalších moderních izolačních materiálů nám umožňuje dosáhnout maximální tepelné izolace místnosti

Tepelné náklady budovy závisí na:

• struktura obvodových prvků (stěny, stropy atd.), jejich tloušťka;
• vyhřívaná povrchová plocha;
• orientace vzhledem ke světovým stranám;
• minimální teplota mimo okno v regionu nebo městě po dobu 5 zimních dní;
• trvání topné sezóny;
• procesy infiltrace, ventilace;
• domácí tepelné zisky;
• spotřebu tepla pro domácí potřeby.

Není možné správně vypočítat tepelné ztráty bez zohlednění infiltrace a ventilace, které významně ovlivňují kvantitativní složku. Infiltrace je přirozený proces pohybu vzduchových hmot, ke kterému dochází při pohybu osob po místnosti, otevírání oken pro větrání a dalších procesech v domácnosti.

Větrání je speciálně instalovaný systém, kterým je přiváděn vzduch a vzduch může vstupovat do místnosti s nižší teplotou.

Větrání odvádí 9x více tepla než přirozená infiltrace

Teplo se do místnosti dostává nejen topným systémem, ale také topnými elektrickými spotřebiči, žárovkami a lidmi. Je také důležité vzít v úvahu spotřebu tepla na vytápění studených předmětů přinesených z ulice a oblečení.

Před výběrem vybavení pro SVO návrh topného systému Je důležité vypočítat tepelné ztráty doma s vysokou přesností. To lze provést pomocí bezplatného programu Valtec. Abyste se neponořili do složitostí aplikace, můžete použít matematické vzorce, které poskytují vysokou přesnost výpočtů.

Pro výpočet celkových tepelných ztrát Q bytu je nutné spočítat náklady na teplo obvodových konstrukcí Q_org.k, spotřeba energie na větrání a infiltraci Q_proti, zohledněte výdaje domácnosti Q_t. Ztráty se měří a zaznamenávají ve wattech.

Pro výpočet celkové spotřeby tepla Q použijte vzorec:

Q = Q_org.k + Q_proti — Q_t

Dále zvažte vzorce pro stanovení nákladů na teplo:

Q_org.k ,Q_proti,Q_t.

Stanovení tepelných ztrát z obvodových konstrukcí

Největší množství tepla uniká přes obvodové prvky domu (stěny, dveře, okna, strop a podlaha). K určení Q_org.k je nutné samostatně vypočítat tepelnou ztrátu každého konstrukčního prvku.

Tedy Q_org.k vypočítá se podle vzorce:

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

K určení Q každého prvku domu potřebujete znát jeho strukturu a koeficient tepelné vodivosti nebo koeficient tepelného odporu, který je uveden v pasu materiálu.

Pro výpočet nákladů na teplo se berou v úvahu vrstvy, které ovlivňují tepelnou izolaci. Například izolace, zdivo, obklady atd.

Výpočet tepelných ztrát se provádí pro každou homogenní vrstvu uzavíracího prvku. Pokud se například stěna skládá ze dvou rozdílných vrstev (izolace a zdiva), pak se výpočet provádí zvlášť pro izolaci a pro zdivo.

Tepelná spotřeba vrstvy se vypočítá s ohledem na požadovanou teplotu v místnosti pomocí výrazu:

Q_Svatý = S × (t_proti -t_n) × B × l/k

Ve výrazu mají proměnné následující význam:

• S—plocha vrstvy, m²;
• t_proti – požadovaná teplota v domě, °C; pro rohové místnosti je teplota odebírána o 2 stupně vyšší;
• t_n — průměrná teplota nejchladnějšího 5denního období v regionu, °C;
• k je součinitel tepelné vodivosti materiálu;
• B – tloušťka každé vrstvy uzavíracího prvku, m;
• l – tabulkový parametr, zohledňuje zvláštnosti spotřeby tepla pro OK umístěné v různých světových stranách.

Pokud jsou okna nebo dveře zabudovány do stěny, pro kterou se provádí výpočet, pak je při výpočtu Q nutné odečíst plochu okna nebo dveří od celkové plochy OK, protože jejich spotřeba tepla bude jiná.

V technickém listu oken nebo dveří je někdy uveden součinitel prostupu tepla D, díky kterému lze zjednodušit výpočty

Koeficient tepelného odporu se vypočítá podle vzorce:

D = B/k

Vzorec pro tepelné ztráty pro jednu vrstvu může být prezentován jako:

Q_Svatý = S × (t_proti -t_n) × D × l

V praxi se pro výpočet Q podlah, stěn nebo stropů vypočítávají koeficienty D každé vrstvy OK samostatně, sečtou a dosadí do obecného vzorce, což zjednodušuje proces výpočtu.

Účtování nákladů na infiltraci a ventilaci

Z ventilačního systému se do místnosti může dostat vzduch s nízkou teplotou, což výrazně ovlivňuje tepelné ztráty. Obecný vzorec pro tento proces je:

Q_proti = 0,28 × L_n × str_proti × c × (t_proti -t_n)

Ve výrazu mají abecední znaky význam:

• L_n – proud přiváděného vzduchu, m³/h;
• p_proti — hustota vzduchu v místnosti při dané teplotě, kg/m³;
• t_proti – teplota v domě, °C;
• t_n — průměrná teplota nejchladnějšího 5denního období v regionu, °C;
• c je tepelná kapacita vzduchu, kJ/(kg*°C).

Parametr L_n převzato z technických charakteristik ventilačního systému. Ve většině případů má výměna přiváděného vzduchu specifický průtok 3 m³/h, na základě čehož L_n vypočítá se podle vzorce:

L_n = 3 × S_pol

Ve formuli S_pol — podlahová plocha, m².

Hustota vzduchu v interiéru p_proti je určeno výrazem:

p_proti = 353/273+t_proti

Zde t_proti – nastavená teplota v domě, měřená ve °C.

Tepelná kapacita c je konstantní fyzikální veličina a je rovna 1,005 kJ/(kg × °C).

Při přirozeném větrání vstupuje studený vzduch okny a dveřmi a vytlačuje teplo komínem

Neorganizovaná ventilace neboli infiltrace je určena vzorcem:

Q_i = 0,28 x ∑G_h × c×(t_proti -t_n) × k_t

V rovnici:

• G_h — průtok vzduchu každým plotem je tabulková hodnota, kg/h;
• k_t — součinitel vlivu tepelného proudění vzduchu převzatý z tabulky;
• t_proti ,t_n — nastavené teploty uvnitř a venku, °C.

Při otevření dveří dochází k nejvýraznějším tepelným ztrátám vzduchu, proto, pokud je vchod vybaven vzducho-tepelnými clonami, je třeba s nimi také počítat.

Tepelná clona je podlouhlý ventilátorový ohřívač, který vytváří silný proud v okně nebo dveřích. Minimalizuje nebo prakticky eliminuje tepelné ztráty a pronikání vzduchu z ulice, i když jsou dveře nebo okno otevřené

Pro výpočet tepelných ztrát dveří se používá vzorec:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

Ve výrazu:

• Q_dv — vypočtené tepelné ztráty venkovních dveří;
• H – výška budovy, m;
• j je tabulkový koeficient v závislosti na typu dveří a jejich umístění.

Pokud má dům organizovanou ventilaci nebo infiltraci, pak se výpočty provádějí pomocí prvního vzorce.

Povrch uzavíracích konstrukčních prvků může být heterogenní - mohou zde být praskliny a netěsnosti, kterými prochází vzduch. Tyto tepelné ztráty jsou považovány za nevýznamné, ale lze je také určit.To lze provést výhradně pomocí softwarových metod, protože je nemožné vypočítat některé funkce bez použití aplikací.

Nejpřesnější obraz skutečných tepelných ztrát poskytuje termovizní kontrola domu. Tato diagnostická metoda umožňuje identifikovat skryté konstrukční chyby, díry v tepelné izolaci, netěsnosti vodovodního systému snižující tepelný výkon budovy a další závady.

Domácí tepelné zisky

Dodatečné teplo vstupuje do místnosti prostřednictvím elektrických spotřebičů, lidského těla a lamp, což je také zohledněno při výpočtu tepelných ztrát.

Experimentálně bylo zjištěno, že takové příkony nemohou překročit 10 W na 1 m². Výpočtový vzorec tedy může vypadat takto:

Q_t = 10 × S_pol

Ve výrazu S_pol — podlahová plocha, m².

Základní metodika výpočtu SVO

Základním principem činnosti každého chladiče vzduchu je přenos tepelné energie vzduchem chlazením chladicí kapaliny. Jeho hlavními prvky jsou generátor tepla a tepelná trubice.

Do místnosti je přiváděn vzduch již vyhřátý na teplotu t_rk udržení požadované teploty t_proti. Množství akumulované energie se tedy musí rovnat celkové tepelné ztrátě budovy, tedy Q. Platí rovnost:

Q = E_ot × c×(t_proti -t_n)

Ve vzorci E je průtok ohřátého vzduchu kg/s pro vytápění místnosti. Z rovnosti můžeme vyjádřit E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_proti -t_n))

Připomeňme, že tepelná kapacita vzduchu je c=1005 J/(kg×K).

Vzorec určuje výhradně množství přiváděného vzduchu používaného pouze pro vytápění pouze v recirkulačních systémech (dále jen RSVO).

V systémech přívodu a recirkulace je část vzduchu odebírána z ulice a druhá část z místnosti. Obě části se smíchají a po zahřátí na požadovanou teplotu dodají do místnosti

Pokud je vzduchový chladič použit jako ventilace, pak se množství přiváděného vzduchu vypočítá následovně:

• Pokud množství vzduchu pro vytápění převyšuje množství vzduchu pro větrání nebo se mu rovná, pak se bere v úvahu množství vzduchu pro vytápění a systém se volí jako přímoproudý (dále jen PCVO) nebo s částečná recirkulace (dále jen CHRSVO).
• Pokud je množství vzduchu pro vytápění menší než množství vzduchu potřebného pro větrání, pak se bere v úvahu pouze množství vzduchu potřebné pro větrání, zavádí se PSVO (někdy - PRVO) a teplota přiváděného vzduchu se vypočítá pomocí vzorce: t_r = t_proti + Q/c × E_{větrací otvor}.

Pokud indikátor t překročí_r přípustných parametrů by se mělo zvýšit množství vzduchu přiváděného ventilací.

Pokud jsou v místnosti zdroje stálého vývinu tepla, pak se teplota přiváděného vzduchu snižuje.

Zapnuté elektrické spotřebiče vytvářejí asi 1 % tepla v místnosti. Pokud bude jedno nebo více zařízení pracovat nepřetržitě, je třeba při výpočtech vzít v úvahu jejich tepelný výkon

U jednolůžkového pokoje je ukazatel t_r může dopadnout jinak. Technicky je možné realizovat myšlenku přivádění různých teplot do jednotlivých místností, ale mnohem jednodušší je přivádět vzduch o stejné teplotě do všech místností.

V tomto případě je celková teplota t_r vezměte ten, který se ukáže jako nejmenší. Poté se množství přiváděného vzduchu vypočítá pomocí vzorce určujícího E_ot.

Dále určíme vzorec pro výpočet objemu přiváděného vzduchu V_ot při teplotě ohřevu t_r:

PROTI_ot = E_ot/str_r

Odpověď je napsána v m³/h

Výměna vzduchu v místnosti V_p se bude lišit od hodnoty V_ot, protože musí být stanovena na základě vnitřní teploty t_proti:

PROTI_ot = E_ot/str_proti

Ve vzorci pro určení V_p a V_ot ukazatele hustoty vzduchu p_r a p_proti (kg/m³) jsou vypočteny s přihlédnutím k teplotě ohřívaného vzduchu t_r a pokojová teplota t_proti.

Přívod pokojové teploty t_r musí být vyšší než t_proti. Tím se sníží množství přiváděného vzduchu a zmenší se velikost kanálů systémů s přirozeným pohybem vzduchu nebo se sníží náklady na elektřinu, pokud se k cirkulaci ohřáté vzduchové hmoty použije mechanická stimulace.

Tradičně by maximální teplota vzduchu vstupujícího do místnosti při přívodu ve výšce přesahující 3,5 m měla být 70 °C. Pokud je vzduch přiváděn ve výšce menší než 3,5 m, pak je jeho teplota obvykle rovna 45 °C.

Pro obytné prostory s výškou 2,5 m je přípustný teplotní limit 60 °C. Při vyšším nastavení teploty ztrácí atmosféra své vlastnosti a je nevhodná pro inhalaci.

Pokud jsou vzducho-tepelné clony umístěny u vnějších vrat a otvorů směřujících ven, je povolena teplota přiváděného vzduchu 70 °C, u clon umístěných ve venkovních dveřích až 50 °C.

Dodávaná teplota je ovlivněna způsoby přívodu vzduchu, směrem paprsku (svisle, šikmo, vodorovně atd.). Pokud jsou v místnosti stále osoby, měla by být teplota přiváděného vzduchu snížena na 25 °C.

Po provedení předběžných výpočtů můžete určit požadovaný tepelný příkon pro ohřev vzduchu.

Pro náklady na teplo RSVO Q₁ se počítají podle výrazu:

Q₁ = E_ot × (t_r -t_proti) × c

Pro výpočet PSVO Q₂ vyrobeno podle vzorce:

Q₂ = E_{větrací otvor} × (t_r -t_proti) × c

Spotřeba tepla Q₃ pro FER se najde rovnicí:

Q₃ = [E_ot ×(t_r -t_proti) + E_{větrací otvor} × (t_r -t_proti)]× c

Ve všech třech výrazech:

• E_ot a E_{větrací otvor} — průtok vzduchu v kg/s pro vytápění (E_ot) a větrání (E_{větrací otvor});
• t_n — teplota venkovního vzduchu ve °C.

Zbývající charakteristiky proměnných jsou stejné.

V CHRSVO je množství recirkulovaného vzduchu určeno vzorcem:

E_rec = E_ot — E_{větrací otvor}

Proměnná E_ot vyjadřuje množství smíšeného vzduchu ohřátého na teplotu t_r.

U PSVO s přirozeným impulsem je zvláštnost - množství pohybujícího se vzduchu se mění v závislosti na venkovní teplotě. Pokud venkovní teplota klesne, zvýší se tlak v systému. To vede ke zvýšení proudění vzduchu do domu. Pokud teplota stoupne, dojde k opačnému procesu.

Také v chladičích vzduchu, na rozdíl od ventilačních systémů, se vzduch pohybuje s nižší a proměnlivou hustotou ve srovnání s hustotou vzduchu obklopujícího vzduchové kanály.

Kvůli tomuto jevu probíhají následující procesy:

1. Přicházející z generátoru je vzduch procházející vzduchovými kanály při pohybu znatelně ochlazován
2. Při přirozeném pohybu se v průběhu topné sezóny mění množství vzduchu vstupující do místnosti.

Výše uvedené procesy se neberou v úvahu, pokud systém cirkulace vzduchu používá k cirkulaci vzduchu ventilátory, má také omezenou délku a výšku.

Pokud má systém mnoho větví, je poměrně rozsáhlý a budova je velká a vysoká, je nutné omezit proces ochlazování vzduchu ve vzduchovodech, omezit přerozdělování vzduchu vstupujícího pod vlivem přirozeného cirkulačního tlaku.

Při výpočtu potřebného výkonu rozšířených a rozvětvených vzduchových otopných soustav je nutné vzít v úvahu nejen přirozený proces ochlazování vzduchové hmoty při pohybu vzduchovodem, ale také vliv přirozeného tlaku vzduchové hmoty při procházející potrubím

Pro řízení procesu chlazení vzduchu se provádějí tepelné výpočty vzduchovodů. Chcete-li to provést, musíte nastavit počáteční teplotu vzduchu a objasnit jeho proudění pomocí vzorců.

Pro výpočet tepelného toku Q_ohl přes stěny vzduchového potrubí, jehož délka je l, použijte vzorec:

Q_ohl = q₁ × l

Ve výrazu je hodnota q₁ označuje tepelný tok procházející stěnami vzduchovodu o délce 1 m. Parametr se vypočítá výrazem:

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

V rovnici D₁ - odpor prostupu tepla z ohřátého vzduchu s průměrnou teplotou t_sr přes oblast S₁ stěny vzduchovodu o délce 1 m v místnosti o teplotě t_proti.

Rovnice tepelné bilance vypadá takto:

q₁l = E_ot × c × (t_nach -t_r)

Ve vzorci:

• E_ot — množství vzduchu potřebného k vytápění místnosti, kg/h;
• c je měrná tepelná kapacita vzduchu, kJ/(kg °C);
• t_nac — teplota vzduchu na začátku vzduchovodu, °C;
• t_r — teplota vzduchu vypouštěného do místnosti, °C.

Rovnice tepelné bilance umožňuje nastavit počáteční teplotu vzduchu ve vzduchovodu při dané výsledné teplotě a naopak zjistit výslednou teplotu při dané počáteční teplotě a také určit proudění vzduchu.

Teplota t_nach lze také najít pomocí vzorce:

t_nach = t_proti + ((Q + (1 - η) × Q_ohl)) × (t_r -t_proti)

Zde je η součástí Q_ohl, vstupující do místnosti, se ve výpočtech rovná nule. Charakteristiky zbývajících proměnných byly zmíněny výše.

Rafinovaný vzorec pro spotřebu horkého vzduchu bude vypadat takto:

Eot = (Q + (1 - η) × Q_ohl)/(c × (t_sr -t_proti))

Všechny hodnoty písmen ve výrazu byly definovány výše. Přejděme k příkladu výpočtu ohřevu vzduchu pro konkrétní dům.

Příklad výpočtu tepelných ztrát v domácnosti

Předmětný dům se nachází ve městě Kostroma, kde venkovní teplota během nejchladnější pětidenní periody dosahuje -31 stupňů, přízemní teplota je +5 °C. Požadovaná pokojová teplota je +22 °C.

Budeme uvažovat dům s následujícími rozměry:

• šířka - 6,78 m;
• délka - 8,04 m;
• výška - 2,8m.

Hodnoty budou použity k výpočtu plochy obvodových prvků.

Pro výpočty je nejvhodnější nakreslit plán domu na papír, na kterém je uvedena šířka, délka, výška budovy, umístění oken a dveří, jejich rozměry

Stěny budovy se skládají z:

• pórobeton o tloušťce B=0,21 m, součinitel tepelné vodivosti k=2,87;
• pěnový plast B=0,05 m, k=1,678;
• lícová cihla B=0,09 m, k=2,26.

Při určování k byste měli použít informace z tabulek nebo ještě lépe informace z technického listu, protože složení materiálů od různých výrobců se může lišit, a proto mít různé vlastnosti.

Železobeton má nejvyšší tepelnou vodivost, desky z minerální vlny nejnižší, proto se nejefektivněji používají při stavbě teplých domů

Podlaha domu se skládá z následujících vrstev:

• písek, B=0,10 m, k=0,58;
• drcený kámen, B=0,10 m, k=0,13;
• beton, B = 0,20 m, k = 1,1;
• izolace ecowool, B=0,20 m, k=0,043;
• armovaný potěr, B=0,30 m k=0,93.

Ve výše uvedeném půdorysu domu je podlaha v celé ploše stejná, není podsklepená.

Strop se skládá z:

• minerální vlna, B=0,10 m, k=0,05;
• sádrokarton, B=0,025 m, k= 0,21;
• borovicové panely, B=0,05 m, k=0,35.

Strop nemá přístup do podkroví.

V domě je pouze 8 oken, všechna jsou dvoukomorová s K-sklem, argon, D = 0,6. Šest oken má rozměry 1,2x1,5 m, jedno - 1,2x2 m, jedno - 0,3x0,5 m. Dveře mají rozměry 1x2,2 m, hodnota D dle pasportu je 0,36.

Výpočet tepelných ztrát stěn

Tepelné ztráty spočítáme pro každou stěnu zvlášť.

Nejprve najdeme oblast severní stěny:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

Na stěně nejsou žádné dveřní ani okenní otvory, proto ve výpočtech použijeme tuto hodnotu S.

Pro výpočet tepelných nákladů OK, orientovaného na jeden ze světových stran, je nutné vzít v úvahu objasňující koeficienty

Na základě skladby stěny zjistíme její celkový tepelný odpor rovný:

D_s.sten = D_gb +D_pn +D_kr

K nalezení D použijeme vzorec:

D = B/k

Pak dosazením původních hodnot získáme:

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

Pro výpočty používáme vzorec:

Q_Svatý = S × (t_proti -t_n) × D × l

Uvážíme-li, že koeficient l pro severní stěnu je 1,1, získáme:

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

V jižní stěně je jedno okno s plochou:

S_dobře3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Proto je při výpočtech nutné pro získání co nejpřesnějších výsledků odečíst S okno od S jižní stěny.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Parametr l pro jižní směr je roven 1. Potom:

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

Pro východní a západní stěnu je koeficient vyjasnění l=1,05, takže stačí spočítat plochu OK bez zohlednění S oken a dveří.

S_{dobře 1} = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_{dobře 2} = 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

Pak:

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

Nakonec se celkové Q stěn rovná součtu Q všech stěn, to znamená:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Celkově uniká přes stěny teplo v množství 526W.

Tepelné ztráty okny a dveřmi

Plán domu ukazuje, že dveře a 7 oken směřuje na východ a západ, proto parametr l=1,05. Celková plocha 7 oken se při zohlednění výše uvedených výpočtů rovná:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Pro ně se Q, s přihlédnutím ke skutečnosti, že D = 0,6, vypočítá takto:

Q_{dobře 4} = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

Vypočítejme Q jižního okna (l=1).

Q_dobře5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

Pro dveře D=0,36 a S=2,2, l=1,05, pak:

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

Shrneme výsledné tepelné ztráty a dostaneme:

Q_{dobře + dv} = 630 + 43 + 5 = 678

Dále určíme Q pro strop a podlahu.

Výpočet tepelných ztrát ze stropu a podlahy

Pro strop a podlahu l=1. Pojďme spočítat jejich plochu.

S_pol = S_hrnec = 6.78 × 8.04 = 54.51

S přihlédnutím ke skladbě podlahy určíme obecné D.

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

Potom se tepelné ztráty podlahy, s přihlédnutím k tomu, že teplota země je +5, rovnají:

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

Vypočítejme celkové D stropu:

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

Potom se Q stropu bude rovnat:

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

Celková tepelná ztráta přes OK se bude rovnat:

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

Celkově se tepelná ztráta domu bude rovnat 13054 W neboli téměř 13 kW.

Výpočet tepelných a větracích ztrát

Místnost je větraná s měrnou výměnou vzduchu 3 m³/h, vchod je vybaven vzducho-tepelným přístřeškem, takže pro výpočty stačí použít vzorec:

Q_proti = 0,28 × L_n × str_proti × c × (t_proti -t_n)

Vypočítejme hustotu vzduchu v místnosti při dané teplotě +22 stupňů:

p_proti = 353/(272 + 22) = 1.2

Parametr L_n rovná se součinu měrné spotřeby podle podlahové plochy, tj.

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Tepelná kapacita vzduchu c je 1,005 kJ/(kg× °C).

Vezmeme-li v úvahu všechny informace, zjistíme ventilaci Q:

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

Celková spotřeba tepla na větrání bude 3000 W nebo 3 kW.

Tepelné zisky domácností

Příjem domácnosti se vypočítá pomocí vzorce.

Q_t = 10 × S_pol

To znamená, že dosazením známých hodnot získáme:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Abychom to shrnuli, můžeme vidět, že celková tepelná ztráta Q domu se bude rovnat:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Jako provozní hodnotu vezměme Q=16000 W nebo 16 kW.

Příklady výpočtů pro SVO

Nechte teplotu přiváděného vzduchu (t_r) - 55 °C, požadovaná pokojová teplota (t_proti) - 22 °C, tepelná ztráta domu (Q) - 16000 W.

Stanovení množství vzduchu pro RSVO

Pro stanovení hmotnosti přiváděného vzduchu při teplotě t_r Použitý vzorec je:

E_ot = Q/(c × (t_r -t_proti)) 

Nahrazením hodnot parametrů do vzorce získáme:

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

Objemové množství přiváděného vzduchu se vypočítá podle vzorce:

PROTI_ot = E_ot /str_r,

Kde:

p_r = 353/(273 + t_r)

Nejprve vypočítejme hustotu p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Pak:

PROTI_ot = 483/1.07 = 451.

Výměna vzduchu v místnosti je určena vzorcem:

Vp = E_ot /str_proti

Pojďme určit hustotu vzduchu v místnosti:

p_proti = 353/(273 + 22) = 1.19

Dosazením hodnot do vzorce dostaneme:

PROTI_p = 483/1.19 = 405

Výměna vzduchu v místnosti je tedy 405 m³ za hodinu a objem přiváděného vzduchu by měl být roven 451 m3³ za hodinu.

Výpočet množství vzduchu pro CHRSVO

Pro výpočet množství vzduchu pro FER vezmeme informace získané z předchozího příkladu, stejně jako t_r = 55 °С, t_proti = 22 °C; Q=16000 W.Množství vzduchu potřebné pro ventilaci, E_{větrací otvor}= 110 m³/h Předpokládaná venkovní teplota t_n= -31 °C.

Pro výpočet NER použijeme vzorec:

Q₃ = [E_ot ×(t_r -t_proti) + E_{větrací otvor} × str_proti × (t_r -t_proti)] × c

Dosazením hodnot dostaneme:

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

Objem recirkulovaného vzduchu bude 405-110=296 m³ za hod. Dodatečná spotřeba tepla je 27000-16000=11000W.

Stanovení počáteční teploty vzduchu

Odpor mechanického vzduchovodu je D=0,27 a je převzat z jeho technických charakteristik. Délka vzduchovodu mimo vytápěnou místnost je l=15 m. Je stanoveno Q=16 kW, vnitřní teplota vzduchu je 22 stupňů, požadovaná teplota pro vytápění místnosti je 55 stupňů.

Definujme E_ot podle výše uvedených vzorců. Dostaneme:

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

Hodnota tepelného toku q₁ bude:

q₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

Počáteční teplota s odchylkou η = 0 bude:

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

Upřesníme průměrnou teplotu:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Pak:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

S ohledem na obdržené informace zjistíme:

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

Z toho vyplývá, že při pohybu vzduchu dochází ke ztrátě 4 stupňů tepla. Pro snížení tepelných ztrát je nutné potrubí izolovat. Doporučujeme také přečíst si náš další článek, který podrobně popisuje proces zařizování systémy ohřevu vzduchu.

Závěry a užitečné video k tématu

Informativní video o výpočtu nákladů na energii pomocí programu Ecxel:

Výpočty CBO je nutné svěřit odborníkům, protože pouze odborníci mají zkušenosti, příslušné znalosti a při výpočtech zohlední všechny nuance.

Máte nějaké dotazy, našli jste v uvedených výpočtech nějaké nepřesnosti nebo byste chtěli materiál doplnit o cenné informace? Zanechte prosím své komentáře v bloku níže.