Проектирование воздушного отопления: основные принципы и пример расчета

Монтаж системы воздушного отопления невозможен без предварительной подготовки проекта. Разработанный план должен быть достоверным и содержать максимально правдивые сведения. Получить их самостоятельно практически невозможно, без специализированного инженерного образования. Поэтому, наша компания предлагает воспользоваться своими услугами по проектированию систем воздушных отоплений. Мы поможем создать схему размещения оборудования воздушного отопления в комплексе с услугами по его монтажу и запуску в эксплуатацию, либо отдельно от них.

Расчет теплопотерь дома

Процесс проектирования воздушного отопления предусматривает учет выбранного типа оборудования. Определиться с его разновидностью можно узнав количество воздуха, необходимое для работы системы, а также начальную температуру воздуха для обогрева помещения. Определиться с перечисленными показателями поможет расчет теплопотерь.

В холодное время года, теплый воздух покидает помещение через окна, двери, крышу и стены. Чтобы обеспечить комфортную температуру внутри дома, необходимо вычислить тепловую мощность, позволяющую компенсировать потери тепла и поддержать оптимальную температуру в помещении.

Потери тепла рассчитываются индивидуально для каждого частного дома. Расчеты можно провести вручную или прибегнув к помощи специальной программы.

Для расчета потерь тепла дома (Q), необходимо тепловые затраты ограждающих конструкций (Qogr.k), расходы на вентиляцию и инфильтрацию (Qv) с учетом бытовых расходов (Qt). Вычисленные потери измеряются в Вт.

С целью вычисления затрат используем следующую формулу:

Определение размера теплопотерь отдельных источников рассмотрим чуть ниже.

Пример расчета теплопотерь дома

Поскольку общие тепловые потери загородного дома складываются из потери тепла окон, дверей, стен, потолка и прочих элементов здания, его формула представляется как сумма данных показателей. Принцип расчета выглядит следующим образом:

Qorg.k = Qpol + Qst + Qokn + Qpt + Qdv

Определить тепловые потери каждого элемента можно учитывая особенности его строения, теплопроводность и коэффициент сопротивления тепла, указанный в паспорте конкретного материала.

Расчет теплопотерь дома сложно рассматривать исключительно на формулах, поэтому мы предлагаем воспользоваться наглядным примером.

Предположим, что дом для которого необходимо провести расчеты расположен в Перми. Температура воздуха в наиболее холодную пятидневку составляет — 38°С, температура грунта — +2°С, желаемая температура внутри помещения — +22°С.

Габариты дома составляют:

1. Ширина – 7 м;
2. Длина – 9 м;
3. Высота – 2,8 м.

Исходя из указанных данных, можно приступить к расчетам.

Вычисление тепловых потерь стен

В расчет тепловой потери стен берется каждый слой ограждающего элемента. К примеру, стена может быть утеплена слоем пенополистирола или минеральной ваты. В таком случае, их показатели рассчитываются по отдельности.

Тепловые потери каждого слоя можно рассчитать по следующей формуле:

Qst = S × (tv – tn) × B × l/k

S – площадь слоя, выраженная в квадратных метрах.

tv – температура, которую владелец дома планирует поддерживать внутри помещения. Единица ее измерения – градусы. Стандартно, берется значение на несколько раз больше желаемого.

tn – средняя температура за 5 дней. В расчет берется самые холодные дни, свойственные для региона. Показатель измеряется в градусах.

к – коэффициент теплопроводности материала.

В – толщина ограждающего слоя. Единица измерения – метры.

l – параметр из таблицы, учитывающей особенности тепловых затрат.

Стены рассматриваемого на примере здания состоят из газобетона, толщиной В = 0,25 м. Его коэффициент (к) составляет 2,87.

Qst = 22,21 × (22 + 38) × 0,25 × 1,1/2,87 = 877 Вт

В случае, когда в стене имеются двери или окна, их площадь отнимается от первичных показателей, а теплопотери рассчитываются отдельно.

Теплопотери через окна и двери

Расчет тепловой потери дверей происходит по формуле:

Qd – теплосопротивление двери.

j – высота здания.

H – коэффициент, который берется из таблицы. Его величина зависит от типа дверей и их месторасположения.

Для расчета теплопотерь окон используется следующая формула:

S – площадь окон в доме.

dT – табличный коэффициент.

R – тепловое сопротивление окна.

При определении теплопотери окон важно учитывать материал ее изготовления.

В нашем здании, установлена одна входная дверь и семь металлопластиковых окна.

Qdv = 2,3 × 2,81 × 1,05 = 6,79 Вт

Qokn = 12 × 0,6/0,44 = 16,36 Вт

Суммарная теплопотеря окон и дверей составит 23 Вт

Расчет теплопотерь потолка и пола

Потери тепла через пол и потолок можно рассчитать, используя следующую формулу:

kpt/p – коэффициент передачи тепла.

Fpt/p – площадь потолка/пола.

Расшифровка остальных показатель приведена выше в других формулах.

Общая площадь пола и потолка составляет 51,52 м. Коэффициент передачи тепла равен 1.

Qpt/p = 1 × 51,52(22+38) = 3151 Вт

Вычисление теплопотерь вентиляции

Вентиляционная система также является источником потери тепла. Через нее холодный воздух попадает в помещение. Общая формула расчета потерь тепла выглядит следующим образом:

Qv = 0.28 × Ln × pv × c × (tv – tn)

Ln – расход воздуха, поступающего из вентиляционной системы (м3/ч).

pv – плотность воздуха (кг/м3).

c – теплоемкость воздуха (кДж/(кг*oC)).

tv – температура в доме (С°).

tn – средняя температура в зимний период времени в регионе (С°).

Показатель Ln берется из технических характеристик вентиляционной системы.

В помещении работает вентиляция с расходом воздуха 3 м3/ч. Показатель Pv равен 1,2. Теплоемкость воздуха составляет 1,005 кДж/(кг*°C)).

Ln = 3 × 51.52 = 154.56

Qv = 0,28 × 154,56 × 1,2 × 1,005 × (22+38) = 3132 Вт

Таким образом, теплопотери через вентиляционную систему составляют 3132 Вт.

Бытовые тепловые поступления

При расчетах бытовых потерь не стоит забывать о том, что от бытовых приборов исходит небольшое тепло. Оно должно учитывать в расчетах.

Опытным путем было доказано, что подобное тепло выделяется не более 10 Вт на 1 м2. Исходя из этого можно составить формулу:

Spol – общая площадь пола.

Для нашего примера бытовые тепловые поступления составят 515 Вт.

Подводя итоги, необходимо рассчитать общие теплопотери дома.

Qorg.k = 877 + 23 + 3151 + 3132 – 515 = 6668 Вт

В качестве рабочего значения можно взять 7000 Вт или 7 кВт. Отметим, что приведенные данные в примере, могут не соответствовать параметрам конкретного дома. Мы приводим их для облегчения самостоятельного расчета.

Основная методика расчета СВО (система воздушного отопления)

Принцип работы СВО заключается в передаче тепла холодному воздуху за счет контактирования с теплоносителем. При этом, основными элементами системы является тепловой генератор и теплопровод.

В помещение воздух подается уже нагретым до определенной температуры (tr) с целью поддержания желаемой температуры (tv). Именно поэтому количество выделяемой энергии должно приравниваться к общим теплопотерям (Q). В данном случае имеет место следующее равенство:

С – теплоемкость воздуха, равная 1,005 Дж/(кг*К)

E – расход теплого воздуха для отопления помещения.

Примеры расчетов для СВО

Если СВО используется в качестве вентиляционной системы. При расчетах следует учитывать количество воздуха для вентиляции и отопления. С этой целю выбирают рециркуляционную (РСВО) систему или с частичной циркуляцией (ЧРСВО).

Определение количества воздуха для РСВО

Количество воздуха для РСВО (Eot) определяется как:

По данной формуле определяется исключительно количество теплого воздуха, подаваемого в рециркуляционных системах.

Eot = 7000/(1,005 × (22+38)) = 116

Расчет количества воздуха для ЧРСВО

Для ЧРСВО количество воздуха определяется по формуле:

Erec = Eot × (tr – tn) + Event × pv × (tr – tv)

Eot – количество смешанного воздуха до желаемой температуры

Event – расход воздуха на вентиляцию

Для нашего примера расход воздуха на вентиляцию составит 110 м3/ч

Erec = 116 × (22+38) + 110 × 1.2 × (22+38) = 14880

Определение начальной температуры воздуха

Определение начальной температуры воздуха можно рассчитать по формуле:

Обозначение каждого показателя приведено в вышеуказанных формулах.

tr = 22 + 7/1,005 × 110 = 26

Из вышеизложенного следует, что при движении воздуха теряется порядка 4 градусов тепла.

Преимущества заказа проектирования системы воздушного отопления в компании

Проектирование воздушного отопления – сложная задача для неопытного пользователя. Она требует выяснения ряда факторов, самостоятельное определение которых затруднено.

Проектирование воздушных отоплений стоит доверить квалифицированной компании по следующим причинам:

• достоверность каждого показателя;
• выполнение правильных расчетов;
• составление оптимальной схемы расположения системы;
• учет конфигурации и особенностей помещений.

Узнать стоимость проектирования системы воздушного отопления можно позвонив в офис нашей компании по номеру +7 (495) 255-53-39. Для удобства наших клиентов, мы работаем круглосуточно.

Воздушное отопление дома. Опыт форумчан.

Так быть или не быть этой системе — иенно так можно поставить вопрос, когда обсуждается воздушное отопление частного дома. И если водяная система отопления применительно к нашим климатическим условиям уже стала классикой жанра, то о заокеанской системе обогрева дома ходит множество слухов и легенд. Настало время прояснить ситуацию, а помогут нам в этом пользователи FORUMHOUSE! Но для начала посмотрим на опыт наших соотечественников, проживающих в США — применим ли он в Москве и других наших городах, хотя бы частичный.

– Я постоянно общаюсь с родственниками, проживающими в американском городке Джейнсвил, недалеко от Чикаго. Климат там похож на наш. И во всех домах собранных по каркасной технологии установлены системы воздушного обогрева и кондиционирования воздуха.

Воздушная система отопления дома работает по следующему принципу: обогреватель, электрический, либо работающий на твёрдом топливе или природном газе, находится в подвале дома. Воздух забирается с улицы и, подогретый зимой и охлаждённый летом, распределяется воздуховодами по всем помещениям дома.

Читайте о том, как выбрать свой вариант системы отопления для дома и дачного домика.

А в каждом помещении под окнами, в стенах, в полу находятся выходы, закрытые регулируемыми решётками. На стенах на уровне 1.5 метра установлены термостаты с ручной или автоматической регулировкой температуры воздуха.

Давайте посмотрим, можем ли мы использовать такую систему применительно к нашим климатическим условиям

Пользователь форума с ником Traks.

– На нашем форуме уже не раз обсуждали, воздушное отопление дома, и не только каркасного. Но вот реализованных проектов, очень мало. Мне кажется, что эта система, у нас пока ещё не оправдано дорога, как само оборудование, так его установка, и эксплуатация.

А вот традиционные, для нас россиян, виды отопления – газовые и твердотопливные котлы, горячая вода в радиаторах, печи, камины, тёплые полы, теплогенераторы, эксплуатируемые не один год — живут и процветают.

Так стоит ли экспериментировать, ведь обычно всё новое нуждается в обкатке и поначалу воспринимается с известной долей скепсиса.

Но наша форумчанка с ником Anchous, собирается оснастить свой каркасный дом площадью в 150 м2 именно воздушной системой отопления.

– Я хочу разделить отопление и вентиляцию на две зоны — общественную и спальную, чтобы зря не нагревать то, что в данный момент не используется. Ещё планирую предусмотреть вытяжную вентиляцию кабинета, чтоб курить там можно было с чистой совестью.

Рассмотрим подробнее принцип работы такой системы.

Anchous:

– Планируется общий циркуляционный обогрев и отдельно подача свежего воздуха в каждую зону, вытяжка соответственно тоже у каждого своя и отдельная приточка, и вытяжка в кабинете.

Режимы работы будет такой:

• Циркуляция с приточкой – это, основной режим, когда кто-то находится дома;
• Циркуляция без приточки — поддержание минимально необходимой температуры, когда дома никого нет;
• Циркуляция без приточки (быстрый прогрев) — после СМСки «Еду домой»;
• Вытесняющая вентиляция — быстрое проветривание, перекрываются заслонки рециркуляции.

Статья про систему вентиляции доступна по этой ссылке .

Но у такой системы есть и свои подводные камни.

viktor50:

– Вентиляционное отопление дома является сложной системой. Необходимо посчитать, сколько у вас будет клапанов, и других регулирующих устройств, т.к. все это может выйти из строя, а наладка может растянуться на неопределённое время, и стоить немалых денег.

Воздушная система отопления – это сложная инженерная конструкция. И разрабатывать её необходимо ещё на стадии проектирования дома!

Также при воздушной системе отопления необходимо учитывать, что:

• Необходима система фильтрации;

Без неё система воздушного отопления дома это фикция, так как воздух перед печью надо обязательно чистить. Иначе печь будет сжигать отходы жизнедеятельности с поступлением продуктов сгорания непосредственно в помещение.

• Механический фильтр надо чистить каждый месяц, электростатический — раз в квартал, угольный раз в полгода;

Если чистить реже, то увеличивается поступление пыли в теплообменник где она начинает выгорать.

• Необходима установка антибактериального фильтра, т.к. по воздуховодам идёт тёплый и влажный воздух.

Но, несмотря на ряд сложны технических моментов, на которые необходимо обратить внимание, использование правильно рассчитанной и смонтированной системы воздушного отопления, по мнению нашего пользователя с ником ТГСВ имеет позволяет получить следующие преимущества:

– В системе отопления отсутствует жидкий теплоноситель , что обуславливает значительно меньшую тепловую инерцию и гораздо более быстрый прогрев окружающего пространства, чем в случае применения водяных радиаторов.

Низкая инерционность обеспечивает возможность для гибкого управления работой воздушного отопления. Температура в обогреваемом помещении контролируется при помощи встроенной автоматики и выносного термостата.

При достижении нужной температуры воздухонагреватель отключается, а при её падении на 0,5-2гр. (в зависимости от настроек) снова активируется. Работу установки можно программировать по часам и по дням. При правильном расчёте системы, чтобы обеспечить температуру 20гр. установка будет включаться на 15-20мин в час. А в период, когда никого в доме нет и нет необходимости держать 20гр. то на 5-10мин в час.

ТГСВ:

– Воздушная установка способна приносить пользу и в летний период. Она как нельзя лучше подходит для совмещения с системами очистки, кондиционирования и увлажнения воздуха.

Таким образом, в дополнение к централизованному обогреву и вентиляции пользователь приобретает ещё и центральный кондиционер. Т.е. по совокупности, это монтаж полноценного климат-контроля на базе одной системы воздуховодов, с возможностью зонального распределения воздуха по дому.

В качестве дополнений, в эту схему интегрируются многоступенчатые воздушные фильтры от механических до электростатических, ультрафиолетовые лампы для бактериологической очистки, автоматические увлажнители воздуха. Работа всего комплекса контролируется с единой панели управления, в том числе с использованием технологий удалённого доступа через интернет.

Интересен опыт эксплуатации воздушной системы отопления нашей форумчанкой с ником Надежда_Киев:

– У меня каркасный дом площадью в 300 м.кв, плюс цокольный монолитный полуэтаж 70 м.кв. Отапливаемая площадь 250 м.кв. Отопление газовое, кондиционирование электрическое. За 2010 год на отопление ушло 2500 кубов газа плюс расходы на электроэнергию –вентилятор для отопления дома гоняет воздух по трубопроводам в отопительный сезон 20 у.е. за 6 месяцев. Кондиционирование стоит примерно 1 у.е. в день.

Своими руками

Как уже было сказано выше, воздушная система отопления как нельзя лучше подходит для оснащения ей каркасных домов. Но необходимо учитывать, что теплопотери такого дома должны быть сведены к минимуму и ещё на стадии проектирования между стен необходимо оставить место для прокладки труб и вентиляционных каналов.

ТГСВ:

– Большие магистральные воздуховоды, обычно прячутся во встроенные шкафы, под лестницы, в коридорах, чердаках, техподпольях. По комнатам разводятся воздуховоды сечением 250х80. если нет возможности пропустить их под полом или по чердаку, то подвесной потолок съест не более 100мм. Сейчас есть более современные высоконапорные системы, там используются гибкие вентиляционные каналы диаметром в 70мм.

Воздушная система отопления лучше всего работает в комбинации с газовым котлом, но показателен опыт нашего форумчанина Андрея, решившего самостоятельно изготовить такую систему отопления, на базе твердотопливного котла.

Андрей.:

– У меня каркасный дом 8х8. Утепление – пенопласт в 15 см — пол, потолок и стены. Отопление ТТ печь Профессор Бутаков установленная в пристроенном гараже. От печи идёт четыре воздуховода в углы дома под полом. Воздух гонится вентилятором через печь. Выход горячего воздуха в полу в виде обычной железной вентиляционной решётки. Забор воздуха частично – из дома, частично с улицы через воздуховоды.

Таким образом, одновременно осуществляется отопление и вентиляция частного дома.

Андрей.:

– Зимой, ночью на улице было -38 гр. днём 31 гр., дома всегда +25+27. Холодный воздух (30-70%) с улицы смешивается с тёплым (70-30%) из дома и через фильтр (100 рублей) — вентилятор — печь подаётся в дом. Создаётся избыточное давление и если где то в доме есть щели, то в них не дует холодный воздух с улицы, а наоборот выдувает из дома.

Сама же печь со слов форумчанина топится круглые сутки, без перерывов. И тепловой энергии от одной закладки дров хватает на 8 часов, если топить сосной и 12 часов, если топить лиственницей.

Выходные патрубки на печи были объединены жестяным коробом в один воздуховод. Сверху выходит горячий воздух, снизу входит холодный. От печи отходят два утеплённых воздуховода влево и вправо. А под полом дома воздуховоды по комнатам разведены тройником.

Иногда можно услышать мнение, что воздушная система отопления слишком шумно работает.

Надежда_Киев:

– У меня тёплый воздух поступает из пола возле окон, создаёт тепловую завесу возле окна, поднимается вверх и забирается решёткой, которая расположена в холле возле лестницы намного выше нашей головы, поэтому, принудительного потока мы не ощущаем.

Андрей.:

– Движение воздуха я не ощущаю, только если встать возле решётки, то видно, что шторка едва заметно колышется. Сухости тоже нет. Воздуховод диаметром в 100 мм. с горячим воздухом, утеплённый изовером с фольгой заходит в дом под полом. Далее идёт между лаг. И выходит в четырёх углах дома из-под пола.

Посчитаем стоимость самодельной системы, было потрачено:

• Котёл — 25т.р;
• Труба, сэндвич (6 метров) — 12т. р.;
• Воздуховоды — 2т. р.;
• Вентилятор — 3т. р.;
• Фильтр — 100р.;
• Корпус фильтра — 500р.;
• Шумоглушители (2шт.) — 2т.р.;
• Герметик печной — 200р;
• Саморезы — 100р.

Андрей.:

– А перед этим я про водяное отопление в фирме узнавал. Котёл+трубы+радиаторы+работа – мне насчитали на 320т.р.

Пользовтаели FORUMHOUSE могут узнать о том, чем лучше топить каркасный частный дом и как самостоятельно смонтировать воздушную систему отопления, поучаствовать в горячем обсуждении воздушного отопления и темы «может ли отопление электричеством быть дешёвым». Смотите наше видео про секреты воздушного отопления загородного дома.