Расчет воздушного отопления
Преимущества воздушного отопления помещений
Для расчета системы воздушного отопления необходимо вычислить тепловые потери помещения — для этого надо узнать потери через ограждающие конструкции, на вентиляцию и инфильтрацию, а также учесть теплопоступления.
Формула для расчета тепловых потерь может использоваться следующая:
Qтп = K * ΣF * (tв - tн)
где:
- K — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К)
- ΣF — общая площадь ограждающих конструкций, м2
- tв , tн — температура внутренняя и наружная, К
Для подачи воздух надо нагреть до такой температуры, чтобы после его смешивания с воздухом внутри помещения и теплообмена с поверхностями поддерживалась расчетная (необходимая) температура.
Расход нагретого воздуха вычисляется по следующей формуле:
Gот=Qтп / (с(tг - tв))
где:
- Gот — расход нагретого воздуха, кг/с
- Qтп — тепловые потери, Вт
- с — удельная массовая теплоемкость воздуха (1005 Дж/(кг×К))
- tг — температура, до которой надо нагреть подаваемый в помещение воздух, К
- tв — расчетная температура воздуха в помещении, К
Температура подаваемого воздуха будет зависеть от большого количества факторов:
- Назначения помещения
- Технологий и процессов, которые в помещении производятся
- Норм, которые на помещение распространяются
- Возможностей оборудования
Мы учитываем все эти факторы и нюансы при расчете воздушного отопления.
После того, как найден расход воздуха, необходимо распределить воздух по помещению в соответствии с техническим заданием. Для этого выбираются точки воздухораспределения и воздухоудаления. Каждая точка установки ВРУ рассчитывается на достаточность расхода для "долетания" струи в рабочую зону с нормируемыми параметрами (скоростью, температурой, влажностью). Немаловажным фактором, который необходимо учитывать при расчете воздушного отопления — расчет траектории неизотермических струй. Далее до точек строится предварительная трассировка системы, учитывающая конструкцию и особенности объекта, минимальные вложения в элементы (отводы,тройник и другие), оптимальностью соотношения расходов воздуха по ответвлениям. После составления предварительной трассировки производится аэродинамический расчет системы.
Аэродинамический расчет — определение потери давления по самому нагруженному участку системы, поскольку диаметр воздуховодов, длина, все повороты, ответвления, врезки и установки влияют на производительность системы. Грубо говоря, при отсутствии грамотного аэродинамического расчета система воздушного отопления не сможет обеспечить требуемые параметры.
После проведения аэродинамического расчета вносятся корректировки по диаметрам воздуховода и расставляется арматура, необходимая для балансировки системы при пусконаладочных работах (ПНР).
Также немаловажным фактором, который необходимо учитывать при расчете воздушного отопления — расчет траектории неизотермических струй.
Неизотермические струи — это струи воздуха, температура которых отличается от температуры окружающей среды. В нашем случае это нагретые струи, которые из-за разницы с температурой помещения (а значит разницы в плотности) меняют свою траекторию, “всплывая” до того, как достигнут рабочей зоны.
Также возможна обратная ситуация, при которой струя не будет терять достаточной скорости и температуры и, как следствие, параметры микроклимата на рабочем месте будут некомфортные и даже недопустимые (воздух будет подаваться слишком высокой температуры со слишком большой скоростью)
Визуализация расчета траектории движения неизотермической струи
Пример: по рисунку выше видно что неизотермическая струя, выпускаемая из воздухораспределительного устройства не достигла обслуживаемой зоны и на расстоянии 2 м от ВРУ начала “всплывать” в объеме помещения. В приведенном случае некорректно подобран типоразмер ВРУ и расчетный расход воздуха. Это может привести к перерасходу тепловой энергии при малой эффективности обогрева требуемой зоны. При этом повышение мощности устройства увеличит разность температур и только ухудшит ситуацию.
В каждом своем проекте отопления или вентиляции мы детально просчитываем траекторию и параметры струи на входе в рабочую зону. Мы в состоянии оценить техническое решение используя не только стандартные методы расчета, но и современные методы на основе математического моделирования.
