Légfűtés számítása: alapelvek + számítási példa

A fűtési rendszer telepítése nem lehetséges előzetes számítások elvégzése nélkül. A kapott adatoknak rendkívül pontosnak kell lenniük, ezért a légfűtés számítását szakértők végzik, szakmai programok segítségével, figyelembe véve a szerkezeti részleteket.

A légfűtési rendszert (a továbbiakban – LFR) önállóan is kiszámíthatja, ha rendelkezik alapvető matematikai és fizikai ismeretekkel.

Ebben az anyagban elmondjuk, hogyan számíthatja ki a ház hőveszteségének szintjét és az LFR-t. Annak érdekében, hogy minden a lehető legérthetőbb legyen, konkrét számítási példákat mutatunk be.

A ház hőveszteségének számítása

Az LFR kiválasztásához meg kell határozni a rendszerhez szükséges levegő mennyiségét, a levegő kezdeti hőmérsékletét a légcsatornában a helyiség optimális fűtéséhez. Ezen információk megismeréséhez ki kell számítani a ház hőveszteségét, a fő számításokat pedig később kell elvégezni.

Minden épület a hideg időszakban hőenergiát veszít. A legnagyobb mennyiség a helyiséget a falakon, tetőn, ablakokon, ajtókon és egyéb határoló elemeken (a továbbiakban – HE) keresztül hagyja el, amelyek egyik oldala az utcára néz.

A házban egy bizonyos hőmérséklet biztosításához ki kell számítani azt a hőteljesítményt, amely képes kompenzálni a hőveszteséget és fenntartani a házban a kívánt hőmérsékletet.

Téves az a vélemény, hogy a hőveszteség minden házban azonos. Egyes források szerint egy kis méretű, bármilyen elrendezésű ház fűtéséhez 10 kW elegendő, mások négyzetméterenként 7–8 kW-ot említenek.

Az egyszerűsített számítási séma szerint az északi régiókban és a középső sáv területein minden 10 m² hasznos alapterületre 1 kW hőteljesítményt kell biztosítani. Ezt az egyedi épületenként változó számot megszorozzák 1,15-ös együtthatóval, ezzel tartalékot képezve az előre nem látható veszteségekre.

Ezek a becslések azonban meglehetősen durvák, ráadásul nem veszik figyelembe a ház építéséhez felhasznált anyagok minőségét, tulajdonságait, az éghajlati viszonyokat és a hőköltségeket befolyásoló egyéb tényezőket.

A távozó hő mennyisége a határoló elem felületétől és az egyes rétegek hővezetőképességétől függ. A legtöbb hőenergia a falakon, a padlón, a tetőn és az ablakokon keresztül távozik a helyiségből.

Ha a ház építéséhez modern építőanyagokat használtak, amelyek hővezető képessége alacsony, akkor a szerkezet hővesztesége kisebb lesz, így kisebb hőteljesítményre lesz szükség.

Ha olyan hőtermelő berendezést választanak, amely a szükségesnél nagyobb teljesítményt állít elő, akkor hőtöbblet keletkezik, amelyet általában szellőztetéssel kompenzálnak. Ebben az esetben további pénzügyi kiadások merülnek fel.

Ha a légfűtési rendszerhez kis teljesítményű berendezést választanak, akkor a helyiségben hőhiány érződik, mivel a készülék nem képes a szükséges mennyiségű energiát előállítani, ami miatt további hőtermelő egységeket kell beszerezni.

A poliuretánhab, az üveggyapot és más modern szigetelőanyagok használata lehetővé teszi a helyiség maximális hőszigetelésének elérését.

Az épület hővesztesége a következőktől függ:

• a határoló elemek (falak, mennyezetek stb.) felépítésétől és vastagságától;
• a fűtött felület területétől;
• a tájolástól az égtájakhoz viszonyítva;
• a legalacsonyabb külső hőmérséklettől a régióban, városban egy 5 téli napos időszak alatt;
• a fűtési szezon időtartamának;
• a beszivárgási és szellőzési folyamatoknak;
• a háztartási hőbevételeknek;
• a háztartási szükségletekre fordított hőfogyasztásnak.

Nem lehet szakszerűen kiszámítani a hőveszteséget a beszivárgás és a szellőzés figyelembevétele nélkül, amelyek jelentősen befolyásolják a mennyiségi összetevőt. A beszivárgás a légtömegek természetes mozgásának folyamata, amely az emberek helyiségben való mozgása, a szellőztetésre nyitott ablakok és más háztartási folyamatok során történik.

A szellőzés egy speciálisan telepített rendszer, amelyen keresztül a levegő beáramlik, ráadásul a levegő alacsonyabb hőmérséklettel is bejuthat a helyiségbe.

A szellőzésen keresztül 9-szer több hő távozik, mint a természetes beszivárgás során.

A hő nemcsak a fűtési rendszeren keresztül jut be a helyiségbe, hanem a felmelegedő elektromos készülékeken, izzólámpákon és embereken keresztül is. Fontos figyelembe venni az utcáról behozott hideg tárgyak és ruházat felmelegítésére fordított hőfogyasztást is.

A légfűtési rendszer berendezésének kiválasztása előtt, a fűtési rendszer tervezésekor fontos nagy pontossággal kiszámítani a ház hőveszteségét. Ezt a Valtec ingyenes programjával lehet megtenni. Ha nem akar belemélyedni az alkalmazás finomságaiba, használhat matematikai képleteket, amelyek nagy számítási pontosságot biztosítanak.

A lakás teljes hőveszteségének (Q) kiszámításához ki kell számítani a burkolati szerkezetek hőszükségletét (Q_org.k), a szellőzés és beszivárgás energiafelhasználását (Q_v), valamint figyelembe kell venni a háztartási fogyasztást (Q_t). A veszteségeket wattban mérik és rögzítik.

A teljes hőszükséglet (Q) kiszámításához a következő képletet használják:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Ezután nézzük meg a hőszükséglet meghatározásához szükséges képleteket:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

A határoló szerkezetek hőveszteségének meghatározása

A ház burkolati elemein (falak, ajtók, ablakok, mennyezet és padló) keresztül távozik a legtöbb hő. A Q_org.k meghatározásához külön kell kiszámítani az egyes szerkezeti elemek által okozott hőveszteséget.

Vagyis a Q_org.k-t a következő képlettel számítják ki:

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

A ház egyes elemeinek Q-jának meghatározásához ismerni kell annak felépítését és hővezetési együtthatóját vagy hőellenállási együtthatóját, amelyet az anyagútlevélben tüntetnek fel.

A hőszükséglet kiszámításához figyelembe veszik a hőszigetelést befolyásoló rétegeket. Például szigetelőanyagok, falazat, burkolat stb.

A hőveszteség számítása a burkolati elem minden egyes homogén rétegére történik. Például, ha a fal két különböző rétegből áll (szigetelés és téglafalazat), akkor a számítást külön kell elvégezni a szigetelésre és a téglafalazatra.

A réteg hőszükségletét a helyiségben kívánt hőmérséklet figyelembevételével a következő kifejezés szerint számítják ki:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

A kifejezésben a változók jelentése a következő:

• S – réteg területe, m²;
• t_v – kívánt hőmérséklet a házban, °C; a sarokszobák esetében a hőmérséklet 2 fokkal magasabb;
• t_n – a régió leghidegebb 5 napjának átlaghőmérséklete, °C;
• k – az anyag hővezetési tényezője;
• B – a burkolóelem minden rétegének vastagsága, m;
• l – táblázatos paraméter, amely figyelembe veszi a különböző égtájak szerint elhelyezett nyílászárók hőveszteségének jellemzőit.

Ha a falban, amelyre a számítás készül, ablakok vagy ajtók vannak beépítve, akkor a Q számításakor a nyílászárók teljes területéből ki kell vonni az ablak vagy ajtó területét, mivel azok hővesztesége eltérő lesz.

Az ablakok vagy ajtók műszaki útlevelében néha feltüntetik a D hőátbocsátási tényezőt, amely segítségével egyszerűsíthetők a számítások.

A hőellenállási tényező a következő képlettel számítható:

D = B/k

Az egyes rétegek hőveszteségének képlete a következőképpen ábrázolható:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

A gyakorlatban a padló, falak vagy mennyezet Q-jának kiszámításához külön-külön kiszámítják a burkolóelemek minden rétegének D-együtthatóit, összegzik őket, és behelyettesítik az általános képletbe, ami leegyszerűsíti a számítási folyamatot.

A beszivárgás és a szellőzés veszteségeinek figyelembevétele

A helyiségbe a szellőzőrendszerből alacsony hőmérsékletű levegő juthat, ami jelentősen befolyásolja a hőveszteséget. Az általános képlet erre a folyamatra a következő:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v – t_n)

A kifejezésben a betűszimbólumok jelentése:

• L_n – a bejövő levegő áramlási sebessége, m³/h;
• p_v – a levegő sűrűsége a helyiségben adott hőmérsékleten, kg/m³;
• t_v – a hőmérséklet a házban, °C;
• t_n – a régió leghidegebb 5 napjának átlaghőmérséklete, °C;
• c – a levegő hőkapacitása, kJ/(kg*°C).

Az L_n paraméter a szellőzőrendszer műszaki adataiból származik. A legtöbb esetben a befúvott levegőcsere fajlagos áramlási sebessége 3 m³/h, ennek alapján az L_n a következő képlettel számítható:

L_n = 3 × S_pol

A képletben S_pol – a padló területe, m².

A levegő sűrűsége a helyiségben p_v a következő kifejezéssel határozható meg:

p_v = 353/273+t_v

Itt t_v – a beállított hőmérséklet a házban, °C-ban mérve.

A c hőkapacitás állandó fizikai mennyiség, és értéke 1.005 kJ/(kg×°C).

Természetes szellőzés esetén a hideg levegő az ablakokon, ajtókon keresztül jut be, kiszorítva a hőt a kéményen keresztül.

A szervezetlen szellőzés, vagyis a beszivárgás a következő képlettel határozható meg:

Q_i = 0.28 × ∑G_h × c × (t_v – t_n) × k_t

Az egyenletben:

• G_h – a levegő áramlási sebessége minden egyes burkolaton keresztül, táblázatos érték, kg/h;
• k_t – a termikus légáramlás hatástényezője, melyet a táblázatból veszünk;
• t_v , t_n – a helyiségen belüli és kívüli előírt hőmérsékletek, °C.

Ajtók nyitásakor a legjelentősebb hőveszteségek lépnek fel, ezért ha a bejárat hőlégfüggönnyel van felszerelve, azt is figyelembe kell venni.

A hőlégfüggöny egy hosszúkás hőventilátor, amely erős légáramot hoz létre az ablak- vagy ajtónyílás határain belül. Minimálisra csökkenti vagy gyakorlatilag kizárja a hőveszteséget és a kívülről érkező levegő behatolását még nyitott ajtó vagy ablak esetén is.

Az ajtók hőveszteségének számításához a következő képletet használjuk:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

A kifejezésben:

• Q_dv – a külső ajtók számított hővesztesége;
• H – az épület magassága, m;
• j – táblázati együttható, amely az ajtók típusától és elhelyezkedésétől függ.

Ha a házban szervezett szellőzés vagy beszivárgás van, akkor a számításokat az első képlet szerint kell elvégezni.

A határoló szerkezeti elemek felülete nem homogén – lehetnek rajta rések, hézagok, amelyeken keresztül levegő halad át. Ezek a hőveszteségek elhanyagolhatónak számítanak, de meghatározásuk szintén lehetséges. Ez kizárólag szoftveres módszerekkel végezhető el, mivel bizonyos függvények számítását alkalmazások nélkül lehetetlen elvégezni.

A ház hőkamerás vizsgálata adja a legpontosabb képet a valós hőveszteségekről. Ez a diagnosztikai módszer lehetővé teszi a rejtett építési hibák, a hőszigetelés hiányosságainak, a vízvezeték-rendszer szivárgásainak, amelyek csökkentik az épület hőtechnikai minőségét, valamint egyéb hibák feltárását.

Háztartási hőnyereség

Az elektromos készülékeken, az emberi testen, a lámpákon keresztül kiegészítő hő érkezik a helyiségbe, amelyet szintén figyelembe vesznek a hőveszteség számításánál.

Tapasztalati úton megállapították, hogy az ilyen bevételek nem haladhatják meg a 10 W/m² értéket. Ezért a számítási képlet a következő lehet:

Q_t = 10 × S_pol

A kifejezésben S_pol – a padló felülete, m².

Az LFR számításának alapmódszertana

Bármely légfűtési rendszer alapvető működési elve a hőenergia levegőn keresztül történő átadása a hőhordozó lehűtésével. Fő elemei a hőgenerátor és a hővezeték.

A levegő a helyiségbe már t_r hőmérsékletre felmelegítve kerül, hogy fenntartsa a kívánt t_v hőmérsékletet. Ezért az akkumulált energia mennyiségének meg kell egyeznie az épület teljes hőveszteségével, azaz Q-val. Érvényes a következő egyenlőség:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

Az E – a fűtött levegő áramlása kg/s a helyiség fűtéséhez. Az egyenlőségből kifejezhetjük E_ot-t:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Emlékeztetünk, hogy a levegő fajhője c=1005 J/(kg×K).

A képlet szerint kizárólag a befújt levegő mennyiségét határozzák meg, amelyet csak fűtésre használnak a recirkulációs rendszerekben (a továbbiakban – RSVO).

A befúvó-recirculációs rendszerekben a levegő egy része az utcáról származik, a másik része – a helyiségből. A két részt összekeverik, és a kívánt hőmérsékletre történő felmelegítés után a helyiségbe szállítják.

Ha az SVO-t szellőzésként használják, a befújt levegő mennyiségét a következőképpen számítják ki:

• Ha a fűtési levegő mennyisége meghaladja a szellőzési levegő mennyiségét, vagy azzal egyenlő, akkor a fűtési levegő mennyiségét veszik figyelembe, és a rendszert átfolyó (a továbbiakban – PSVO) vagy részleges recirkulációs (a továbbiakban – CsRSVO) rendszerként választják.
• Ha a fűtési levegő mennyisége kisebb, mint a szellőzéshez szükséges levegő mennyisége, akkor csak a szellőzéshez szükséges levegő mennyiségét veszik figyelembe, PSVO-t (néha – CsRSVO-t) alkalmaznak, és a befújt levegő hőmérsékletét a következő képlettel számítják ki: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Amennyiben a t_r érték meghaladja a megengedett paramétereket, növelni kell a szellőzésen keresztül bevezetett levegő mennyiségét.

Ha a helyiségben állandó hőforrások vannak, a befújt levegő hőmérsékletét csökkentik.

A bekapcsolt elektromos készülékek a helyiségben lévő hő mintegy 1%-át termelik. Ha egy vagy több eszköz folyamatosan működik, a hőteljesítményüket figyelembe kell venni a számításokban.

Egy adott helyiség esetében a t_r érték eltérő lehet. Technikailag megvalósítható az ötlet, hogy különböző hőmérsékletű levegőt szállítsanak az egyes helyiségekbe, de sokkal egyszerűbb minden helyiségbe azonos hőmérsékletű levegőt juttatni.

Ebben az esetben az általános t_r hőmérsékletet a legkisebbnek bizonyulóként veszik. Ekkor a befújt levegő mennyiségét az E_ot-t meghatározó képlettel számítják ki.

Ezután határozzuk meg a beáramló levegő V_ot térfogatának képletét a fűtési hőmérséklet t_r mellett:

V_ot = E_ot/p_r

A választ m³/óra mértékegységben adják meg.

Azonban a helyiség levegőcseréje V_p eltér a V_ot értéktől, mivel azt a belső hőmérséklet t_v alapján kell meghatározni:

V_ot = E_ot/p_v

A V_p és V_ot meghatározására szolgáló képletben a levegő sűrűségének mutatói, p_r és p_v (kg/m³), a felmelegített levegő hőmérsékletének t_r és a helyiség hőmérsékletének t_v figyelembevételével kerülnek kiszámításra.

A helyiségbe befújt levegő t_r hőmérsékletének magasabbnak kell lennie a t_v értékénél. Ez csökkenti a befújt levegő mennyiségét, és lehetővé teszi a természetes légmozgású rendszerek csatornáinak méreteinek csökkentését, vagy az elektromos áram költségeinek mérséklését abban az esetben, ha a felmelegített légtömeg keringetéséhez mechanikus ösztönzést alkalmaznak.

Hagyományosan a helyiségbe beáramló levegő határhőmérséklete, ha a befújás magassága meghaladja a 3,5 m-t, 70 °C-nak kell lennie. Ha a levegőt 3,5 m-nél kisebb magasságban vezetik be, hőmérséklete általában 45 °C-nak felel meg.

Lakóhelyiségek esetében, amelyek magassága 2,5 m, a megengedett hőmérsékleti határ 60 °C. Ha a hőmérsékletet ennél magasabbra állítják, a levegő elveszíti tulajdonságait és belélegezhetetlenné válik.

Ha a légfüggönyök külső kapuknál és kifelé nyíló nyílásoknál helyezkednek el, a beáramló levegő hőmérséklete 70 °C lehet; a külső ajtókban lévő légfüggönyök esetében ez 50 °C-ig terjedhet.

A befújt levegő hőmérsékletét befolyásolja a levegő bevezetésének módja, a sugár iránya (függőlegesen, ferde irányban, vízszintesen stb.). Ha a helyiségben folyamatosan tartózkodnak emberek, a befújt levegő hőmérsékletét 25 °C-ra kell csökkenteni.

Az előzetes számítások elvégzése után meghatározhatók a levegő felmelegítéséhez szükséges hőigények.

Az RCSVO esetében a Q₁ hőigényt a következő kifejezéssel számítják ki:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

A PSVO esetében a Q₂ számítása a következő képlet szerint történik:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

A Q₃ hőfogyasztást a CSRSVO esetében a következő egyenlet alapján határozzuk meg:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × (t_r – t_v)]× c

Mindhárom kifejezésben:

• E_ot és E_vent – a levegőáram kg/s-ban a fűtésre (E_ot) és a szellőztetésre (E_vent);
• t_n – a külső levegő hőmérséklete °C-ban.

A változók további jellemzői a korábbiakkal megegyeznek.

A CSRSVO esetében a recirkulációs levegő mennyiségét a következő képlet határozza meg:

E_rec = E_ot – E_vent

Az E_ot változó a t_r hőmérsékletre felmelegített kevert levegő mennyiségét fejezi ki.

A természetes ösztönzésű PSVO esetében van egy sajátosság – a mozgó levegő mennyisége a külső hőmérséklettől függően változik. Ha a külső hőmérséklet csökken, a rendszer nyomása nő. Ez a házba beáramló levegő mennyiségének növekedéséhez vezet. Ha a hőmérséklet emelkedik, az ellenkező folyamat játszódik le.

Továbbá a SVO-ban, a szellőzőrendszerekkel ellentétben, a levegő kisebb és változó sűrűséggel mozog a légcsatornákat körülvevő levegő sűrűségéhez képest.

E jelenség miatt a következő folyamatok mennek végbe:

1. A generátorból kiáramló levegő a légcsatornákon áthaladva észrevehetően lehűl az út során.
2. Természetes légmozgás esetén a helyiségbe beáramló levegő mennyisége a fűtési szezon során változik.

A fent felsorolt folyamatokat nem veszik figyelembe, ha a légfűtési rendszerben ventilátorokkal cirkuláltatják a levegőt, továbbá a rendszer hossza és magassága korlátozott.

Ha a rendszer sok ágazattal rendelkezik, elég hosszú, és az épület nagy és magas, akkor csökkenteni kell a levegő hűlésének folyamatát a légcsatornákban, valamint mérsékelni kell a természetes keringési nyomás hatására beáramló levegő újraelosztását.

A hosszú és elágazó légfűtési rendszerek szükséges teljesítményének kiszámításakor nemcsak a légtömeg természetes hűlési folyamatát kell figyelembe venni a légcsatornában való mozgás során, hanem a légtömeg természetes nyomásának hatását is a csatornán való áthaladáskor.

A levegő hűlési folyamatának ellenőrzéséhez elvégzik a légcsatornák hőtechnikai számítását. Ehhez meg kell határozni a levegő kezdeti hőmérsékletét és képletekkel pontosítani az áramlási sebességét.

A Q_ohl hőáramlás kiszámításához a légcsatorna falain keresztül, amelynek hossza l, a következő képletet használják:

Q_ohl = q₁ × l

A kifejezésben a q₁ mennyiség a 1 m hosszúságú légcsatorna falain áthaladó hőáramot jelöli. A paraméter a következő kifejezéssel számítható:

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

Az egyenletben D₁ a hőátadási ellenállás a t_sr átlaghőmérsékletű fűtött levegőtől a helyiség t_v hőmérsékletén az 1 m hosszú légcsatorna falainak S₁ felületén keresztül.

A hőmérleg egyenlete a következőképpen néz ki:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

A képletben:

• E_ot – a helyiség fűtéséhez szükséges levegőmennyiség, kg/h;
• c – a levegő fajlagos hőkapacitása, kJ/(kg °C);
• t_nac – a levegő hőmérséklete a légcsatorna elején, °C;
• t_r – a helyiségbe kibocsátott levegő hőmérséklete, °C.

A hőmérleg egyenlete lehetővé teszi a levegő kezdeti hőmérsékletének meghatározását a légcsatornában a megadott véghőmérséklet alapján, és fordítva, a véghőmérséklet meghatározását a megadott kezdeti hőmérséklet alapján, valamint a levegő áramlási sebességének meghatározását.

A t_nach hőmérséklet a következő képlettel is meghatározható:

t_nach = t_v + ((Q + (1 – η) × Q_ohl)) × (t_r – t_v)

Itt η a Q_ohl azon része, amely a helyiségbe jut, a számításokban nullának veszik. A többi változó jellemzőit fent említettük.

A meleg levegő áramlási sebességének pontosított képlete a következőképpen néz ki:

Eot = (Q + (1 – η) × Q_ohl)/(c × (t_sr – t_v))

A kifejezésben szereplő összes betűjelentést fent meghatároztuk. Térjünk át egy konkrét ház légfűtésének számítási példájára.

Példa a ház hőveszteségének számítására

A vizsgált ház Kosztroma városában található, ahol a leghidegebb ötnapos időszakban a külső hőmérséklet -31 fokot is elérheti, a talaj hőmérséklete +5 °C. A kívánt belső hőmérséklet +22 °C.

A következő méretekkel rendelkező házat vizsgáljuk:

• szélesség – 6.78 m;
• hossz – 8,04 m;
• magasság – 2,8 m.

Az értékek a határolóelemek területének kiszámításához lesznek felhasználva.

A számításokhoz a legkényelmesebb papírra rajzolni a ház alaprajzát, feltüntetve rajta az épület szélességét, hosszúságát, magasságát, az ablakok és ajtók elhelyezkedését és méreteit.

Az épület falai a következőkből állnak:

• pórusbeton, vastagsága V=0,21 m, hővezetési együtthatója k=2,87;
• polisztirolhab, V=0,05 m, k=1,678;
• burkolótégla, V=0,09 m, k=2,26.

A k meghatározásához a táblázatok adatait, vagy még jobb, ha a műszaki adatlap információit kell használni, mivel a különböző gyártók anyagösszetétele eltérő lehet, és így eltérő tulajdonságokkal rendelkezhet.

A vasbeton rendelkezik a legnagyobb hővezetéssel, az ásványgyapot lapok a legkisebbel, ezért ezeket a leghatékonyabb használni a meleg házak építésénél.

A ház padlója a következő rétegekből áll:

• homok, V=0,10 m, k=0,58;
• zúzottkő, V=0,10 m, k=0,13;
• beton, V=0,20 m, k=1,1;
• hőszigetelő ökogyapot, V=0,20 m, k=0,043;
• vasalt aljzatbeton, V=0,30 m, k=0,93.

A bemutatott ház alaprajzán a padló az egész területen azonos szerkezetű, pincehelyiség nem található.

A mennyezet a következőkből áll:

• ásványgyapot, V=0,10 m, k=0,05;
• gipszkarton, V=0,025 m, k=0,21;
• fenyőfa panelek, V=0,05 m, k=0,35.

A mennyezeti födémből nincs tetőtéri kijárat.

A házban összesen 8 ablak van, mindegyik kétkamrás, K-üveggel, argongázzal, D mutató=0,6. Hat ablak mérete 1,2×1,5 m, egyé 1,2×2 m, egyé 0,3×0,5 m. Az ajtók mérete 1×2,2 m, a D mutató az adatlap szerint 0,36.

A falak hőveszteségének kiszámítása

A hőveszteség számítását minden falra külön-külön végezzük el.

Először keressük meg az északi fal területét:

S_sev = 8,04 × 2,8 = 22,51

A falon nincsenek ajtónyílások és ablaknyílások, ezért a számításokban ezt az S értéket fogjuk használni.

Az egyes égtájakra orientált épületszerkezetek hőveszteségének kiszámításához figyelembe kell venni a pontosító tényezőket.

A fal összetételéből kiindulva keressük meg a teljes hőellenállását, ami egyenlő:

D_s.fal = D_pb + D_ph + D_tg

A D meghatározásához használjuk a következő képletet:

D = B/k

Akkor az eredeti értékeket behelyettesítve kapjuk:

D_s.fal = 0,21/2,87 + 0,05/1,678 + 0,09/2,26 = 0,14

A számításokhoz a következő képletet használjuk:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Figyelembe véve, hogy az északi fal l együtthatója 1,1, kapjuk:

Q_észak.fal = 22,51 × (22 + 31) × 0,14 × 1,1 = 184

A déli falon egy ablak található, melynek területe:

S_abl3 = 0,5 × 0,3 = 0,15

Ezért a számítások során a déli fal S-éből ki kell vonni az ablak S-ét, hogy a lehető legpontosabb eredményeket kapjuk.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

A déli irány l paramétere 1. Akkor:

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

A keleti és nyugati fal esetében a korrekciós tényező l=1,05, ezért elegendő az OK felületének kiszámítása az ablakok és az ajtó S-ének figyelmen kívül hagyásával.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_ok2 = 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

Akkor:

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

Végeredményben a falak teljes Q-ja megegyezik az összes fal Q-jának összegével, azaz:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Összesen a falakon keresztül 526 W hő távozik.

Hőveszteség az ablakokon és ajtókon keresztül

A ház tervrajzán látható, hogy az ajtók és 7 ablak keletre és nyugatra néznek, következésképpen az l paraméter 1,05. A 7 ablak teljes területe a fenti számításokat figyelembe véve:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Ezek Q-ja, figyelembe véve, hogy D=0,6, a következőképpen számítható ki:

Q_ok4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

Számítsuk ki a déli ablak Q-ját (l=1).

Q_ok5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

Az ajtók esetében D=0,36, S=2,2, l=1,05, akkor:

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

Összegezzük a kapott hőveszteségeket, és megkapjuk:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Ezután határozzuk meg a mennyezet és a padló Q-ját.

A mennyezet és a padló hőveszteségének számítása

A mennyezet és a padló esetében l=1. Számítsuk ki a területüket.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Figyelembe véve a padló összetételét, határozzuk meg a teljes D-t.

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

Akkor a padló hővesztesége, figyelembe véve, hogy a talaj hőmérséklete +5°C, egyenlő:

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

Számítsuk ki a mennyezet teljes D-jét:

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

Akkor a mennyezet Q-ja egyenlő lesz:

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

Az OK-n keresztüli teljes hőveszteség egyenlő lesz:

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

Összesen a ház hővesztesége 13054 W, azaz majdnem 13 kW lesz.

A szellőzés hőveszteségének kiszámítása

A helyiségben 3 m³/h fajlagos légcserével működő szellőzés van, a bejárat lég-termikus függönnyel van felszerelve, ezért a számításokhoz elegendő a következő képletet használni:

Q_v = 0.28 × L_n × p_v × c × (t_v – t_n)

Számítsuk ki a levegő sűrűségét a helyiségben az adott +22 °C hőmérsékleten:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Az L_n paraméter egyenlő a fajlagos áramlás és a padlóterület szorzatával, azaz:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

A levegő fajhője (c) 1,005 kJ/(kg·°C).

Az összes információt figyelembe véve határozzuk meg a szellőzés Q-ját:

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

Összesen a szellőzés hőigénye 3000 W, azaz 3 kW lesz.

Háztartási hőnyereség

A háztartási jellegű hőnyereségek a képlet szerint számítandók ki.

Q_t = 10 × S_pol

Azaz az ismert értékeket behelyettesítve megkapjuk:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Összefoglalva, látható, hogy a ház teljes hővesztesége Q egyenlő lesz:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Vegyük munkaparaméterként a Q=16000 W vagy 16 kW értéket.

Példák az LFR számításához

Legyen a befújt levegő hőmérséklete (t_r) – 55 °C, a kívánt szobahőmérséklet (t_v) – 22 °C, a ház hővesztesége (Q) – 16000 W.

A levegő mennyiségének meghatározása az RSVO számára

A t_r hőmérsékleten befújt levegő tömegének meghatározásához a következő képletet használjuk:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

A paraméterek értékeit behelyettesítve a képletbe, kapjuk:

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

A befújt levegő térfogati mennyiségét a következő képlettel számítjuk ki:

V_ot = E_ot /p_r,

ahol:

p_r = 353/(273 + t_r)

Először számítsuk ki a p sűrűséget:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Akkor:

V_ot = 483/1.07 = 451.

A helyiség levegőcseréjét a következő képlettel határozzuk meg:

Vp = E_ot /p_v

Határozzuk meg a levegő sűrűségét a helyiségben:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Az értékeket behelyettesítve a képletbe, kapjuk:

V_p = 483/1.19 = 405

Így a helyiség levegőcseréje 405 m³/óra, a befújt levegő térfogatának pedig 451 m³/órának kell lennie.

A levegő mennyiségének kiszámítása a CsRSVO számára

A CSRZVO levegőmennyiségének kiszámításához vegyük az előző példából kapott adatokat, valamint t_r = 55 °C, t_v = 22 °C; Q = 16000 W. A szellőztetéshez szükséges levegőmennyiség E_vent = 110 m³/h. A számított külső hőmérséklet t_n = -31 °C.

A CSRZVO kiszámításához a következő képletet használjuk:

Q₃ = [E_ot × (t_r – t_v) + E_vent × p_v × (t_r – t_v)] × c

Az értékeket behelyettesítve, kapjuk:

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

A recirkulációs levegő térfogata 405-110=296 m³/h lesz. A többlet hőfogyasztás 27000-16000=11000 W.

A levegő kezdeti hőmérsékletének meghatározása

A mechanikus légcsatorna ellenállása D=0,27, és a műszaki jellemzőiből származik. A fűtött helyiségen kívüli légcsatorna hossza l=15 m. Meghatározásra került, hogy Q=16 kW, a beltéri levegő hőmérséklete 22 fok, a helyiség fűtéséhez szükséges hőmérséklet pedig 55 fok.

Határozzuk meg E_ot-t a fenti képletek alapján. Kapjuk:

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

A q₁ hőáram nagysága a következő lesz:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

A kezdeti hőmérséklet η = 0 eltérés esetén a következő:

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

Pontosítsuk az átlaghőmérsékletet:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Akkor:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

A kapott adatok figyelembevételével megtaláljuk:

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

Ebből az a következtetés vonható le, hogy a levegő mozgása során 4 fok hő vész el. A hőveszteség csökkentése érdekében hőszigetelni kell a csöveket. Ezenkívül javasoljuk, hogy tekintse meg egy másik cikkünket, amelyben részletesen leírjuk a levegős fűtési rendszer kialakításának folyamatát.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Tájékoztató videó az SV számításairól az Ecxel program segítségével:

A levegős fűtési rendszer számításait szakemberekre kell bízni, mivel csak a szakemberek rendelkeznek a szükséges tapasztalattal és megfelelő ismeretekkel, és ők veszik figyelembe az összes apró részletet a számítások során.

Kérdései merültek fel, pontatlanságokat talált a bemutatott számításokban, vagy értékes információkkal szeretné kiegészíteni az anyagot? Kérjük, hagyja megjegyzéseit az alábbi blokkban.