Как произвести расчет воздушного отопления: виды систем отопления, особенности

Нагрев воздуха относится к процессу повышения температуры воздуха с использованием различных методов, таких как сжигание, электрический нагрев, солнечное излучение или технология теплового насоса. Нагретый воздух может использоваться для различных целей, включая обогрев помещений, сушку, промышленную обработку и кондиционирование воздуха. Это эссе направлено на то, чтобы дать глубокое понимание воздушного отопления, его принципов работы, типов и преимуществ, которые оно предлагает.

Схема

Принципы работы воздушного отопления

Принцип работы воздушного отопления зависит от способа нагрева воздуха. Например, нагрев сжиганием включает сжигание источника топлива, такого как природный газ, пропан или нефть, при котором выделяется тепло, которое впоследствии передается воздуху, проходящему через теплообменник. Точно так же электрическое отопление предполагает использование нагревательных элементов электрического сопротивления, которые выделяют тепло при прохождении через них электрического тока. Технология теплового насоса включает в себя извлечение тепла из наружного воздуха, земли или источника воды и передачу его воздуху в помещении.

Виды воздушного отопления

Существуют различные типы систем воздушного отопления в зависимости от источника и способа нагрева. Наиболее распространенные типы включают печи с принудительной подачей воздуха, инфракрасное отопление и лучистое отопление. Печи с принудительной подачей воздуха обычно используют газ или нефть в качестве источника топлива и, как следует из названия, пропускают воздух через теплообменник для его нагрева. Инфракрасное отопление, с другой стороны, предполагает использование инфракрасного излучения для прямого нагрева твердых предметов, которые, в свою очередь, нагревают окружающий воздух. Лучистое отопление предполагает излучение тепла от горячей поверхности, такой как стена или пол, для нагрева воздуха вокруг нее.

Преимущества воздушного отопления

Воздушное отопление имеет ряд преимуществ перед другими видами отопления.

  • Во-первых, он более энергоэффективен по сравнению с другими методами нагрева, такими как нагрев электрическим сопротивлением, благодаря своей способности экономить до 30% на счетах за электроэнергию.
  • Во-вторых, системы воздушного отопления более универсальны и могут использоваться для различных целей, таких как отопление помещений, сушка и промышленная обработка.
  • В-третьих, они более эффективны с точки зрения качества воздуха в помещении, так как могут быть оснащены воздушными фильтрами и очистителями воздуха, которые помогают улавливать переносимые по воздуху загрязнители и аллергены, такие как пыль, пыльца и перхоть домашних животных.

Схема циркуляции

Ограничение  на установку оборудования для рециркуляции

Рециркуляция запрещена в следующих областях:

  • выделяет вещества 1 и 2 классова опасности, имеет ярко выраженный запах или содержит болезнетворные бактерии или грибы;
  • наличие легковоспламеняющихся и опасных веществ, которые могут контактировать с горячим воздухом, если перед входом в обогреватель не будет обеспечена его предварительная очистка;
  • Класс А или В (кроме тепловых или воздушных завес для наружных дверей или ворот);
  • вокруг оборудования в радиусе 5 метров в помещениях категорий С, D или D, когда в этих помещениях возможно образование горючих газов или взрывоопасных пароаэрозольных смесей;
  • места, где установлены местные всасывающие трубы для опасных веществ или взрывоопасных смесей;
  • Использование опасных газов и паров или взрывоопасных веществ и аэрозолей в шлюзах и вестибюлях, лабораториях или помещениях.
  • Установка систем рециркуляции в системах местного вдыхания пылевоздушных смесей (кроме взрывоопасных и вредных веществ) допускается после устройства пылеудаления.

Формулы и параметры расчета систем отопления

Расчет воздушного отопления является важным аспектом систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, обеспечивающих отопление зданий, особенно в зимний период. Этот процесс включает в себя математические расчеты, необходимые для определения количества тепловой энергии, необходимой для повышения температуры данного объема воздуха на определенное количество градусов Цельсия или Фаренгейта.

Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на расчеты воздушного отопления, является тип отапливаемого здания. Такие факторы, как размер здания, планировка, изоляция и материалы, будут оказывать значительное влияние на количество требуемой тепловой энергии. Например, хорошо утепленное здание с энергосберегающими окнами потребует меньше тепловой энергии, чем плохо утепленное здание с окнами со сквозняками.

Еще одним фактором, влияющим на расчеты воздушного отопления, является желаемая температура воздуха в помещении. Температура воздуха в помещении обычно зависит от предполагаемого использования здания, например, от того, является ли оно жилым или коммерческим помещением, а также от требований к комфорту жителей. Например, для жилых зданий обычно требуется диапазон температур от 20 до 23 градусов по Цельсию, а для коммерческих зданий может потребоваться диапазон температур от 21 до 24 градусов по Цельсию.

Воздушное отопление

Процесс расчета воздушного отопления требует использования нескольких формул для определения количества необходимой тепловой энергии. Одной из таких формул является формула теплопритока, которая рассчитывает количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры воздуха в помещении на один градус Цельсия. Эта формула учитывает внутреннюю и наружную температуру, а также размер и теплоизоляцию здания.

Через закрытые элементы дома (стены, двери, окна, потолок и полы) излучается больше всего тепла. Для определения Qорг.k тепловые потери каждого элемента конструкции необходимо рассчитать отдельно.

То есть Qорг.к рассчитывается по следующей формуле:

Qорг.к = Qпол + Qст + Qокн + Qпт + Qдв

Для определения добротности каждого элемента дома необходимо знать его структуру и теплопроводность или термическое сопротивление, которые указаны в паспорте материала.

Примерный расчет системы воздушного отопления проводится по следующей формуле:

LB=3,6Qнп/(С(tпр-тв))

Где LB – расход воздуха за определенный период времени;

Qnp – тепловой поток на обогрев помещения;

C – теплоемкость теплоносителя;

tv – температура в помещении;

tпр – температура теплоносителя, подаваемого в помещение, и формула расчета:

tпр = tН + t + 0,001r

где tH – температура наружного воздуха;

t – приращение изменения температуры в воздухонагревателе;

р – давление потока теплоносителя после вентилятора.

Расчет системы воздушного отопления должен производить подогрев теплоносителя в блоках рециркуляции и подачи в соответствии с категорией здания, в котором эти блоки установлены. Она не должна быть выше 150 градусов.

Также важно рассчитать тепловыделение для этого этажа с учетом желаемой температуры в помещении по следующему выражению:

Qst = S × (tv – tn) × B × l/k

Переменные в выражениях имеют следующие значения:

S – площадь пола, м2;

tv – желаемая температура в помещении, °С, для угловых комнат температура на 2 градуса выше;

tn – средняя температура самой холодной 5 суток в районе, °С;

k – теплопроводность материала;

B – толщина каждого слоя ограждения, м;

l – табличный параметр, учитывающий характеристики теплопотребления ОК, расположенных в разных направлениях земного шара.

Система отопления

Классификация систем воздушного отопления

Такие системы отопления классифицируют по следующим признакам:

  • По типу энергоносителя: системы с паровыми, водяными, газовыми или электрическими нагревателями.
  • В зависимости от характера нагрева теплоносителя: механический (с помощью вентилятора или воздуходувки) и естественный энергетический.
  • Тип схемы вентиляции в зависимости от отапливаемого помещения: постоянный ток, частичная или полная рециркуляция.
  • Определив, где происходит подогрев теплоносителя: местно (воздушная масса нагревается местными тепловыми установками) и централизованно (нагрев происходит в общем централизованном узле и затем подается в отапливаемые здания и помещения).

Дополнительное оборудование для повышения эффективности систем воздушного отопления

Для надежной работы этой системы отопления необходимо установить резервный вентилятор или не менее двух тепловых пунктов на комнату.

В случае выхода из строя основного вентилятора допускается снижение температуры в помещении ниже нормативной, но не более чем на 5 градусов при условии обеспечения подачи наружного воздуха.

Температура воздуха, подаваемого в помещение, должна быть не менее чем на двадцать процентов ниже критической температуры самовоспламенения газов и аэрозолей, находящихся в здании.

Для нагрева теплоносителя в системах воздушного отопления применяют воздухонагреватели различных типов конструкции.

С их помощью также можно делать отопительные установки или вентиляцию приточных помещений.

В таких обогревателях воздушные массы нагреваются за счет энергии теплоносителя (пара, воды или дымовых газов), который также может быть нагрет электростанциями.

Для нагрева рециркуляционного воздуха можно использовать нагревательный элемент.

В их состав входят вентилятор и нагреватель, а также устройство, создающее и направляющее поток теплоносителя в помещение.

Крупногабаритные тепловые пункты используются для обогрева больших производственных или производственных помещений (например, автосборочных цехов), где гигиенические и технические требования допускают возможность рециркуляции воздуха.

Кроме того, для аварийного отопления в нерабочее время используется большая отопительная система.

Калорифер

Применение воздушной завесы

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

В другое время года их можно использовать как рециркуляционные установки. Такие изоляционные шторы рекомендуются:

Наружные двери или проемы для влажных помещений;

  • Постоянно открытые проемы в наружных стенах сооружений, не оборудованных тамбурами, которые могут открываться более пяти раз за 40 минут, либо в помещениях, где расчетная температура воздуха ниже 15 градусов;
  • Для наружных дверей зданий, если они примыкают к помещениям без тамбуров, которые оборудованы системой кондиционирования воздуха;
  • В проемах в стенах или перегородках промышленных помещений во избежание перехода теплоносителя из одного помещения в другое;
  • У ворот или дверей кондиционируемых помещений с особыми технологическими требованиями.
  • Примеры расчетов воздушного отопления для каждой из вышеперечисленных целей можно дополнить технико-экономическим обоснованием установки такого оборудования.
  • Тепло, выделяемое прерывистыми воздушными завесами, не учитывается в тепловом балансе воздуха здания.
  • Температура воздуха, подаваемого в помещение через тепловую завесу, не должна превышать 50 градусов у наружной двери и 70 градусов у наружной двери или проема.

При расчете системы воздушного отопления значения температуры поступающей через наружную дверь или проем смеси (в градусах) следующие:

  • 5 – Для производственных помещений, где выполняются тяжелые работы, рабочее место находится на расстоянии не более 3 метров от наружной стены или 6 метров от двери;
  • 8 – для тяжелых работ на промышленных объектах;
  • 12 – Подходит для умеренных работ на промышленных предприятиях или в вестибюлях общественных или административных зданий.
  • 14 – Для легких работ на промышленных объектах.

Расчеты систем воздушного отопления с тепловыми завесами выполняются для различных внешних условий.

 тепловентилятор

Давление ветра учитывается при расчете воздушных завес у наружных дверей, проемов или ворот.

Расход теплоносителя в таких установках определяется скоростью ветра и температурой наружного воздуха по параметру В (скорость не более 5 метров в секунду).

Если параметр скорости ветра А больше скорости ветра параметра В, необходимо проверить воздухонагреватель при воздействии параметра А.

Скорость вытекания воздуха из щелей тепловых завес или наружных проемов принимается не более 8 м/с у наружных дверей и 25 м/с у технических проемов или ворот.

При расчете системы отопления воздушного блока за расчетный параметр наружного воздуха принимается параметр В.

Одна из систем может работать в режиме ожидания в нерабочее время.

Преимущества систем воздушного отопления:

  • Сократить первоначальные вложения за счет снижения затрат на покупку отопительных приборов и прокладку сантехники.
  • За счет равномерного распределения температуры воздуха в больших помещениях, а также предварительного обеспыливания и увлажнения теплоносителя обеспечиваются гигиенические и гигиенические требования к условиям окружающей среды в производственных помещениях.
  • К недостаткам систем воздушного отопления относятся большие размеры воздуховодов, большие теплопотери при движении воздушных масс по таким воздуховодам.

Рециркуляционная система

В заключение, расчет воздушного отопления является важным процессом, который определяет количество тепловой энергии, необходимой для нагрева воздуха в помещении. В процессе расчета учитываются факторы, влияющие на потребности в отоплении, такие как размер здания, планировка, изоляция и материалы. Формула расчета необходимой тепловой энергии включает формулу теплопритока и формулу теплоотдачи. Точность расчетов необходима для обеспечения того, чтобы система отопления была энергоэффективной, рентабельной и могла обеспечить жильцам комфортную внутреннюю среду.

Геннадий Теплов

Привет, меня зовут Геннадий Теплов и я занимаюсь утеплением домов и отопительными расчетами в Московской области больше 8 лет, тогда я и завел этот сайт и понял, что мне нравится делиться опытом с читателями об утеплении частных домов, создал этот сайт utepleniem.ru. Будет классно, если вы поделитесь своими опытом и мнением в комментариях! Задавайте вопросы и сохраняйте сайт в закладки! Успехов вам в утеплении и обогреве вашего дома

Оцените автора
Utepleniem.ru
Добавить комментарий