การคำนวณความร้อนของอากาศ: หลักการพื้นฐาน + ตัวอย่างการคำนวณ
การติดตั้งระบบทำความร้อนเป็นไปไม่ได้หากไม่มีการคำนวณเบื้องต้นข้อมูลที่ได้รับจะต้องแม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ดังนั้นการคำนวณความร้อนของอากาศจึงดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญโดยใช้โปรแกรมพิเศษโดยคำนึงถึงความแตกต่างของการออกแบบ
คุณสามารถคำนวณระบบทำความร้อนด้วยอากาศ (ต่อไปนี้เรียกว่าระบบทำความร้อนด้วยอากาศ) ได้ด้วยตัวเอง โดยมีความรู้พื้นฐานด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์
ในเนื้อหานี้ เราจะบอกวิธีคำนวณระดับการสูญเสียความร้อนที่บ้านและระบบการสูญเสียความร้อน เพื่อให้ทุกอย่างชัดเจนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เราจะให้ตัวอย่างการคำนวณเฉพาะเจาะจง
เนื้อหาของบทความ:
การคำนวณการสูญเสียความร้อนที่บ้าน
ในการเลือกระบบทำความร้อนจำเป็นต้องกำหนดปริมาณอากาศสำหรับระบบอุณหภูมิเริ่มต้นของอากาศในท่ออากาศเพื่อให้ความร้อนที่ดีที่สุดของห้อง หากต้องการทราบข้อมูลนี้ คุณต้องคำนวณการสูญเสียความร้อนของบ้าน และเริ่มการคำนวณพื้นฐานในภายหลัง
อาคารใดก็ตามจะสูญเสียพลังงานความร้อนในช่วงอากาศหนาวเย็น ปริมาณสูงสุดจะทะลุผนัง หลังคา หน้าต่าง ประตู และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ปิดล้อม (ต่อไปนี้จะเรียกว่า OK) โดยหันหน้าไปทางถนนด้านหนึ่ง
เพื่อให้แน่ใจว่าบ้านมีอุณหภูมิคงที่ คุณต้องคำนวณพลังงานความร้อนที่สามารถชดเชยต้นทุนความร้อนและรักษาไว้ได้ อุณหภูมิที่ต้องการ.
มีความเข้าใจผิดว่าการสูญเสียความร้อนจะเหมือนกันสำหรับทุกบ้านแหล่งข้อมูลบางแห่งอ้างว่า 10 กิโลวัตต์เพียงพอที่จะให้ความร้อนแก่บ้านหลังเล็ก ๆ ในรูปแบบใดก็ได้ ส่วนแหล่งอื่น ๆ จำกัด ไว้ที่ 7-8 กิโลวัตต์ต่อตารางเมตร เมตร.
ตามรูปแบบการคำนวณแบบง่ายทุกๆ 10 ม2 ของพื้นที่ที่ถูกใช้ประโยชน์ในพื้นที่ภาคเหนือและพื้นที่โซนกลางควรมีการจัดหาพลังงานความร้อนขนาด 1 กิโลวัตต์ ตัวเลขนี้สำหรับแต่ละอาคารจะถูกคูณด้วย 1.15 ดังนั้นจึงสร้างพลังงานความร้อนสำรองในกรณีที่เกิดการสูญเสียที่ไม่คาดคิด
อย่างไรก็ตามการประมาณการดังกล่าวค่อนข้างหยาบและไม่ได้คำนึงถึงคุณภาพคุณลักษณะของวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างบ้านสภาพภูมิอากาศและปัจจัยอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อต้นทุนความร้อน
หากมีการใช้วัสดุก่อสร้างสมัยใหม่ในการก่อสร้างบ้าน การนำความร้อนของวัสดุ ซึ่งต่ำจะทำให้การสูญเสียความร้อนของโครงสร้างน้อยลงซึ่งหมายความว่าต้องใช้พลังงานความร้อนน้อยลง
หากคุณใช้อุปกรณ์ทำความร้อนที่สร้างพลังงานเกินความจำเป็น ความร้อนส่วนเกินจะปรากฏขึ้น ซึ่งโดยปกติจะได้รับการชดเชยด้วยการระบายอากาศ ในกรณีนี้จะเกิดต้นทุนทางการเงินเพิ่มเติม
หากเลือกอุปกรณ์พลังงานต่ำสำหรับ HVAC ความร้อนในห้องจะขาดแคลนเนื่องจากอุปกรณ์จะไม่สามารถสร้างพลังงานตามจำนวนที่ต้องการซึ่งจะต้องซื้อหน่วยทำความร้อนเพิ่มเติม
ค่าความร้อนของอาคารขึ้นอยู่กับ:
- โครงสร้างขององค์ประกอบปิดล้อม (ผนัง เพดาน ฯลฯ) ความหนา
- พื้นที่ผิวที่ร้อน
- การวางแนวสัมพันธ์กับทิศทางสำคัญ
- อุณหภูมิต่ำสุดนอกหน้าต่างในภูมิภาคหรือเมืองเป็นเวลา 5 วันในฤดูหนาว
- ระยะเวลาของฤดูร้อน
- กระบวนการแทรกซึมการระบายอากาศ
- ความร้อนภายในบ้านเพิ่มขึ้น
- การใช้ความร้อนสำหรับความต้องการภายในประเทศ
ไม่สามารถคำนวณการสูญเสียความร้อนได้อย่างถูกต้องโดยไม่ต้องคำนึงถึงการแทรกซึมและการระบายอากาศซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อองค์ประกอบเชิงปริมาณ การแทรกซึมเป็นกระบวนการทางธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของมวลอากาศที่เกิดขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวของผู้คนไปรอบ ๆ ห้อง การเปิดหน้าต่างเพื่อระบายอากาศ และกระบวนการอื่น ๆ ในครัวเรือน
การระบายอากาศเป็นระบบที่ติดตั้งเป็นพิเศษซึ่งมีการจ่ายอากาศและอากาศสามารถเข้าสู่ห้องได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า
ความร้อนเข้ามาในห้องไม่เพียงแต่ผ่านระบบทำความร้อนเท่านั้น แต่ยังผ่านทางอุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้า หลอดไส้ และผู้คนอีกด้วย สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงการใช้ความร้อนในการทำความร้อนสิ่งของเย็นที่นำมาจากถนนและเสื้อผ้าด้วย
ก่อนเลือกอุปกรณ์สำหรับ SVO การออกแบบระบบทำความร้อน การคำนวณการสูญเสียความร้อนที่บ้านเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้โปรแกรม Valtec ฟรี เพื่อไม่ให้เจาะลึกถึงความซับซ้อนของแอปพลิเคชันคุณสามารถใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่ให้ความแม่นยำในการคำนวณสูง
ในการคำนวณการสูญเสียความร้อนทั้งหมด Q ของที่อยู่อาศัยจำเป็นต้องคำนวณต้นทุนความร้อนของโครงสร้างที่ปิดล้อม Qorg.k, การใช้พลังงานเพื่อการระบายอากาศและการแทรกซึมโวลต์ให้คำนึงถึงค่าใช้จ่ายในครัวเรือนด้วย Qที. ความสูญเสียจะถูกวัดและบันทึกเป็นวัตต์
ในการคำนวณปริมาณการใช้ความร้อนทั้งหมด Q ให้ใช้สูตร:
ถาม = ถามorg.k +ถามโวลต์ —ถามที
จากนั้นให้พิจารณาสูตรในการกำหนดต้นทุนความร้อน:
ถามorg.k ,คิวโวลต์,คิวที.
การหาค่าการสูญเสียความร้อนจากโครงสร้างปิดล้อม
ความร้อนที่เล็ดลอดออกมามากที่สุดผ่านส่วนที่ปิดล้อมของบ้าน (ผนัง ประตู หน้าต่าง เพดาน และพื้น) เพื่อกำหนด Qorg.k จำเป็นต้องคำนวณการสูญเสียความร้อนที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบโครงสร้างแต่ละส่วนแยกกัน
นั่นก็คือ Qorg.k คำนวณโดยสูตร:
ถามorg.k =ถามพล.ต.อ +ถามเซนต์ +ถามตกลง +ถามจุด +ถามดีวี
ในการกำหนด Q ของแต่ละองค์ประกอบของบ้าน คุณจำเป็นต้องทราบโครงสร้างและค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนหรือค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานความร้อนซึ่งระบุไว้ในหนังสือเดินทางวัสดุ
การคำนวณการสูญเสียความร้อนเกิดขึ้นสำหรับแต่ละชั้นที่เป็นเนื้อเดียวกันขององค์ประกอบที่ปิดล้อม ตัวอย่างเช่นหากผนังประกอบด้วยสองชั้นที่แตกต่างกัน (ฉนวนและงานก่ออิฐ) การคำนวณจะทำแยกกันสำหรับฉนวนและงานก่ออิฐ
ปริมาณการใช้ความร้อนของชั้นคำนวณโดยคำนึงถึงอุณหภูมิที่ต้องการในห้องโดยใช้นิพจน์:
ถามเซนต์ = ส × (ตโวลต์ -ทีn) × B × ลิตร/k
ในนิพจน์ ตัวแปรมีความหมายดังต่อไปนี้:
- S—พื้นที่ชั้น, ม2;
- ทีโวลต์ – อุณหภูมิในบ้านที่ต้องการ °C; สำหรับห้องมุมอุณหภูมิจะสูงขึ้น 2 องศา
- ทีn — อุณหภูมิเฉลี่ยช่วง 5 วันที่หนาวที่สุดในภูมิภาค °C;
- k คือค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของวัสดุ
- B คือความหนาของแต่ละชั้นขององค์ประกอบปิดล้อม, m;
- l – พารามิเตอร์แบบตาราง คำนึงถึงลักษณะเฉพาะของการใช้ความร้อนสำหรับ OK ที่อยู่ในทิศทางต่างๆ ของโลก
หากมีการสร้างหน้าต่างหรือประตูเข้าไปในผนังที่ทำการคำนวณดังนั้นเมื่อคำนวณ Q จำเป็นต้องลบพื้นที่ของหน้าต่างหรือประตูออกจากพื้นที่ทั้งหมดตกลงเนื่องจากการใช้ความร้อนจะแตกต่างกัน
ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานความร้อนคำนวณโดยใช้สูตร:
D = บี/เค
สูตรการสูญเสียความร้อนสำหรับชั้นเดียวสามารถแสดงได้ดังนี้
ถามเซนต์ = ส × (ตโวลต์ -ทีn) × ล × ลิตร
ในทางปฏิบัติ ในการคำนวณ Q ของพื้น ผนัง หรือเพดาน ค่าสัมประสิทธิ์ D ของแต่ละชั้น OK จะถูกคำนวณแยกกัน สรุปและแทนที่เป็นสูตรทั่วไป ซึ่งช่วยให้กระบวนการคำนวณง่ายขึ้น
การบัญชีสำหรับการแทรกซึมและการระบายอากาศ
อากาศอุณหภูมิต่ำสามารถเข้ามาในห้องจากระบบระบายอากาศซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการสูญเสียความร้อน สูตรทั่วไปสำหรับกระบวนการนี้คือ:
ถามโวลต์ = 0.28 × ลิตรn × หน้าโวลต์ × ค × (ตโวลต์ -ทีn)
ในนิพจน์ อักขระตัวอักษรมีความหมาย:
- ลn – การไหลของอากาศเข้า, ม3/ชม;
- พีโวลต์ — ความหนาแน่นของอากาศในห้องที่อุณหภูมิที่กำหนด, กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร3;
- ทีโวลต์ – อุณหภูมิในบ้าน °C;
- ทีn — อุณหภูมิเฉลี่ยช่วง 5 วันที่หนาวที่สุดในภูมิภาค °C;
- c คือความจุความร้อนของอากาศ kJ/(kg*°C)
พารามิเตอร์ Ln นำมาจากลักษณะทางเทคนิคของระบบระบายอากาศ ในกรณีส่วนใหญ่ การแลกเปลี่ยนอากาศจ่ายจะมีอัตราการไหลจำเพาะที่ 3 เมตร3/h ขึ้นอยู่กับว่า Ln คำนวณโดยสูตร:
ลn = 3 × สพล.ต.อ
ในสูตร Sพล.ต.อ — พื้นที่ชั้น ม2.
ความหนาแน่นของอากาศภายในอาคาร พีโวลต์ ถูกกำหนดโดยนิพจน์:
พีโวลต์ = 353/273+ตันโวลต์
ที่นี่ตโวลต์ – อุณหภูมิที่ตั้งไว้ในบ้าน วัดเป็น °C
ความจุความร้อน c คือปริมาณทางกายภาพคงที่ และเท่ากับ 1.005 กิโลจูล/(กก. × °C)
การระบายอากาศหรือการแทรกซึมที่ไม่เป็นระเบียบถูกกำหนดโดยสูตร:
ถามฉัน = 0.28 × ∑Gชม. × ค×(tโวลต์ -ทีn) × เคที
ในสมการ:
- ชชม. — การไหลของอากาศผ่านแต่ละรั้วเป็นค่าตาราง กิโลกรัม/ชั่วโมง
- เคที — สัมประสิทธิ์อิทธิพลของการไหลของอากาศความร้อนนำมาจากตาราง
- ทีโวลต์ ,ทีn — ตั้งอุณหภูมิภายในและภายนอกอาคาร °C
เมื่อเปิดประตู การสูญเสียความร้อนในอากาศที่สำคัญที่สุดจะเกิดขึ้น ดังนั้นหากทางเข้ามีม่านกันความร้อนก็ควรคำนึงถึงสิ่งเหล่านี้ด้วย
ในการคำนวณการสูญเสียความร้อนของประตูจะใช้สูตร:
ถามOT.D =ถามดีวี × เจ × เอช
ในการแสดงออก:
- ถามดีวี — คำนวณการสูญเสียความร้อนของประตูภายนอก
- H—ความสูงของอาคาร, m;
- j เป็นค่าสัมประสิทธิ์แบบตารางขึ้นอยู่กับประเภทของประตูและตำแหน่งของประตู
หากบ้านมีระบบระบายอากาศหรือการแทรกซึมให้คำนวณโดยใช้สูตรแรก
พื้นผิวขององค์ประกอบโครงสร้างที่ปิดล้อมอาจแตกต่างกัน - อาจมีรอยแตกและรอยรั่วที่อากาศไหลผ่าน การสูญเสียความร้อนเหล่านี้ถือว่าไม่มีนัยสำคัญ แต่ก็สามารถระบุได้เช่นกันซึ่งสามารถทำได้โดยใช้วิธีการของซอฟต์แวร์เท่านั้น เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณฟังก์ชันบางอย่างโดยไม่ต้องใช้แอปพลิเคชัน
ความร้อนในประเทศเพิ่มขึ้น
ความร้อนที่เพิ่มขึ้นจะเข้าสู่ห้องผ่านทางเครื่องใช้ไฟฟ้า ร่างกายมนุษย์ และโคมไฟ ซึ่งจะนำมาพิจารณาเมื่อคำนวณการสูญเสียความร้อนด้วย
มีการทดลองแล้วว่าอินพุตดังกล่าวต้องไม่เกิน 10 W ต่อ 1 ม2. ดังนั้นสูตรการคำนวณอาจมีลักษณะดังนี้:
ถามที = 10 × สพล.ต.อ
ในนิพจน์ Sพล.ต.อ — พื้นที่ชั้น ม2.
วิธีการพื้นฐานในการคำนวณ SVO
หลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศคือการถ่ายโอนพลังงานความร้อนผ่านอากาศโดยการระบายความร้อนของสารหล่อเย็น องค์ประกอบหลักคือเครื่องกำเนิดความร้อนและท่อความร้อน
อากาศถูกส่งไปยังห้องที่ได้รับความร้อนถึงอุณหภูมิแล้วรเพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ tโวลต์. ดังนั้นปริมาณพลังงานสะสมจะต้องเท่ากับการสูญเสียความร้อนทั้งหมดของอาคารนั่นคือ Q ความเท่าเทียมกันถือ:
ถาม = อีOT × ค×(tโวลต์ -ทีn)
ในสูตร E คืออัตราการไหลของอากาศร้อน กิโลกรัม/วินาที เพื่อให้ความร้อนแก่ห้อง จากความเท่าเทียมกันเราสามารถแสดง E ได้OT:
อีOT = Q/ (ค × (tโวลต์ -ทีn))
ให้เราจำไว้ว่าความจุความร้อนของอากาศคือ c=1005 J/(kg×K)
สูตรกำหนดเฉพาะปริมาณอากาศที่จ่ายซึ่งใช้เพื่อให้ความร้อนในระบบหมุนเวียนเท่านั้น (ต่อไปนี้จะเรียกว่า RSVO)
หากใช้เครื่องทำความเย็นด้วยอากาศเป็นการระบายอากาศ ปริมาณอากาศที่จ่ายจะถูกคำนวณดังนี้:
- หากปริมาณอากาศเพื่อให้ความร้อนเกินปริมาณอากาศสำหรับการระบายอากาศหรือเท่ากับปริมาณอากาศเพื่อให้ความร้อนจะถูกนำมาพิจารณาและระบบจะถูกเลือกเป็นแบบไหลตรง (ต่อไปนี้จะเรียกว่า PCVO) หรือด้วย การหมุนเวียนบางส่วน (ต่อไปนี้จะเรียกว่า CHRSVO)
- หากปริมาณอากาศเพื่อให้ความร้อนน้อยกว่าปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการระบายอากาศ จะพิจารณาเฉพาะปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการระบายอากาศเท่านั้น PSVO ถูกนำมาใช้ (บางครั้ง - PRVO) และอุณหภูมิของอากาศที่จ่ายให้ คำนวณโดยใช้สูตร: tร = ตโวลต์ + Q/c × อีระบาย.
หากตัวบ่งชี้ t เกินร พารามิเตอร์ที่อนุญาต ควรเพิ่มปริมาณอากาศที่นำเข้าผ่านการระบายอากาศ
หากมีแหล่งกำเนิดความร้อนคงที่ในห้อง อุณหภูมิของอากาศที่จ่ายเข้าไปจะลดลง
สำหรับห้องเดี่ยว ตัวบ่งชี้ tร อาจจะแตกต่างออกไป ในทางเทคนิคแล้ว เป็นไปได้ที่จะนำแนวคิดในการจัดหาอุณหภูมิที่แตกต่างกันไปยังแต่ละห้อง แต่การจ่ายอากาศที่มีอุณหภูมิเดียวกันไปยังทุกห้องจะง่ายกว่ามาก
ในกรณีนี้อุณหภูมิรวม tร เอาอันที่กลายเป็นว่าเล็กที่สุด จากนั้นคำนวณปริมาณอากาศที่จ่ายโดยใช้สูตรกำหนด EOT.
ต่อไปเราจะกำหนดสูตรในการคำนวณปริมาตรอากาศที่เข้ามา VOT ที่อุณหภูมิความร้อน tร:
วีOT = อีOT/หน้าร
คำตอบเขียนเป็น ม3/ชม.
อย่างไรก็ตามการแลกเปลี่ยนอากาศในห้องวีพี จะแตกต่างจากค่า VOTเนื่องจากจะต้องพิจารณาจากอุณหภูมิภายใน tโวลต์:
วีOT =อีOT/หน้าโวลต์
ในสูตรการหาค่า Vพี และวีOT ตัวชี้วัดความหนาแน่นของอากาศ หน้าร และพีโวลต์ (กก./ม3) คำนวณโดยคำนึงถึงอุณหภูมิของอากาศร้อน tร และอุณหภูมิห้อง tโวลต์.
จัดหาอุณหภูมิห้องร จะต้องสูงกว่า tโวลต์. ซึ่งจะช่วยลดปริมาณอากาศที่จ่ายและลดขนาดของช่องของระบบที่มีการเคลื่อนที่ของอากาศตามธรรมชาติหรือลดค่าไฟฟ้าหากใช้การกระตุ้นทางกลเพื่อหมุนเวียนมวลอากาศร้อน
ตามเนื้อผ้า อุณหภูมิสูงสุดของอากาศที่เข้ามาในห้องเมื่อจ่ายที่ความสูงเกิน 3.5 ม. ควรอยู่ที่ 70 °C หากมีการจ่ายอากาศที่ความสูงน้อยกว่า 3.5 ม. อุณหภูมิของอากาศจะเท่ากับ 45 ° C
สำหรับอาคารพักอาศัยที่มีความสูง 2.5 ม. ขีดจำกัดอุณหภูมิที่อนุญาตคือ 60 °C เมื่อตั้งอุณหภูมิสูงขึ้น บรรยากาศจะสูญเสียคุณสมบัติและไม่เหมาะสำหรับการสูดดม
หากม่านระบายความร้อนตั้งอยู่ที่ประตูภายนอกและช่องเปิดหันหน้าไปทางด้านนอก อุณหภูมิอากาศขาเข้าจะอนุญาตให้อยู่ที่ 70 °C สำหรับผ้าม่านที่อยู่ในประตูภายนอกที่มีอุณหภูมิสูงถึง 50 °C
อุณหภูมิที่จ่ายไปจะขึ้นอยู่กับวิธีการจ่ายอากาศ ทิศทางของเจ็ท (แนวตั้ง เอียง แนวนอน ฯลฯ) หากมีคนอยู่ในห้องเสมอ อุณหภูมิอากาศจ่ายควรลดลงเหลือ 25 °C
หลังจากทำการคำนวณเบื้องต้นแล้ว คุณสามารถกำหนดอินพุตความร้อนที่จำเป็นสำหรับการทำความร้อนอากาศได้
สำหรับต้นทุนความร้อน RSVO Q1 คำนวณโดยนิพจน์:
ถาม1 =อีOT × (ตร -ทีโวลต์) × ค
สำหรับการคำนวณ PSVO2 ผลิตตามสูตร:
ถาม2 =อีระบาย × (ตร -ทีโวลต์) × ค
การใช้ความร้อน Q3 สำหรับ FER พบได้จากสมการ:
ถาม3 = [อีOT ×(ทร -ทีโวลต์) + อีระบาย × (ตร -ทีโวลต์)]×ค
ในทั้งสามสำนวน:
- อีOT และอีระบาย — การไหลของอากาศเป็นกิโลกรัม/วินาทีเพื่อให้ความร้อน (EOT) และการระบายอากาศ (Eระบาย);
- ทีn - อุณหภูมิอากาศภายนอกเป็น° C
คุณลักษณะที่เหลือของตัวแปรจะเหมือนกัน
ใน CHRSVO ปริมาณอากาศหมุนเวียนถูกกำหนดโดยสูตร:
อีรับ =อีOT — อีระบาย
ตัวแปร EOT เป็นการแสดงออกถึงปริมาณของอากาศผสมที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิ tร.
PSVO มีลักษณะเฉพาะที่มีแรงกระตุ้นตามธรรมชาติ - ปริมาณอากาศที่เคลื่อนที่จะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิภายนอก หากอุณหภูมิภายนอกลดลง ความดันของระบบจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้อากาศไหลเวียนเข้าสู่บ้านเพิ่มขึ้น หากอุณหภูมิสูงขึ้น กระบวนการย้อนกลับจะเกิดขึ้น
นอกจากนี้ ในเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ ซึ่งต่างจากระบบระบายอากาศ คืออากาศจะเคลื่อนที่ด้วยความหนาแน่นที่ต่ำกว่าและแปรผันเมื่อเปรียบเทียบกับความหนาแน่นของอากาศที่อยู่รอบท่ออากาศ
เนื่องจากปรากฏการณ์นี้ กระบวนการต่อไปนี้จึงเกิดขึ้น:
- มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอากาศที่ไหลผ่านท่ออากาศจะเย็นลงอย่างเห็นได้ชัดขณะเคลื่อนที่
- ด้วยการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติ ปริมาณอากาศที่เข้ามาในห้องจะเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงฤดูร้อน
กระบวนการข้างต้นจะไม่นำมาพิจารณาหากระบบหมุนเวียนอากาศใช้พัดลมเพื่อหมุนเวียนอากาศ แต่ยังมีความยาวและความสูงที่จำกัด
หากระบบมีหลายสาขา ค่อนข้างกว้างขวาง และตัวอาคารมีขนาดใหญ่และสูง จำเป็นต้องลดกระบวนการระบายความร้อนของอากาศในท่ออากาศ ลดการกระจายตัวของอากาศที่เข้ามาภายใต้อิทธิพลของแรงดันหมุนเวียนตามธรรมชาติ
เพื่อควบคุมกระบวนการทำความเย็นของอากาศ จะทำการคำนวณความร้อนของท่ออากาศ ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องตั้งค่าอุณหภูมิอากาศเริ่มต้นและชี้แจงการไหลของอากาศโดยใช้สูตร
เพื่อคำนวณฟลักซ์ความร้อน Qโอ้ ผ่านผนังท่ออากาศซึ่งมีความยาวเป็น l ใช้สูตร:
ถามโอ้ = คิว1 × ลิตร
ในนิพจน์คือค่า q1 หมายถึงการไหลของความร้อนที่ไหลผ่านผนังท่ออากาศยาว 1 ม. พารามิเตอร์คำนวณโดยนิพจน์:
ถาม1 =k×ส1 ×(ทซีเนียร์ -ทีโวลต์) = (ตซีเนียร์ -ทีโวลต์)/ด1
ในสมการ D1 - ความต้านทานการถ่ายเทความร้อนจากอากาศร้อนโดยมีอุณหภูมิเฉลี่ย tซีเนียร์ ผ่านพื้นที่ S1 ผนังท่ออากาศยาว 1 เมตร ในห้องที่อุณหภูมิ tโวลต์.
สมการสมดุลความร้อนมีลักษณะดังนี้:
ถาม1ล = อีOT × ค × (ตแนช -ทีร)
ในสูตร:
- อีOT — ปริมาณอากาศที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนในห้อง, กิโลกรัมต่อชั่วโมง;
- c คือความจุความร้อนจำเพาะของอากาศ kJ/(kg °C);
- ทีแนค — อุณหภูมิอากาศที่จุดเริ่มต้นของท่ออากาศ °C;
- ทีร — อุณหภูมิของอากาศที่ปล่อยออกสู่ห้อง °C
สมการสมดุลความร้อนช่วยให้คุณกำหนดอุณหภูมิเริ่มต้นของอากาศในท่ออากาศที่อุณหภูมิสุดท้ายที่กำหนด และในทางกลับกัน ค้นหาอุณหภูมิสุดท้ายที่อุณหภูมิเริ่มต้นที่กำหนด รวมทั้งกำหนดการไหลของอากาศด้วย
อุณหภูมิแนช สามารถพบได้โดยใช้สูตร:
ทีแนช = ตโวลต์ + ((Q + (1 - η) × Qโอ้)) × (ตร -ทีโวลต์)
โดยที่ η เป็นส่วนหนึ่งของ Qโอ้เมื่อเข้าห้องจะเท่ากับศูนย์ในการคำนวณ ลักษณะของตัวแปรที่เหลือได้กล่าวไว้ข้างต้น
สูตรกลั่นสำหรับการใช้อากาศร้อนจะมีลักษณะดังนี้:
Eot = (Q + (1 - η) × Qโอ้)/(c × (tซีเนียร์ -ทีโวลต์))
ค่าตัวอักษรทั้งหมดในนิพจน์ถูกกำหนดไว้ข้างต้น มาดูตัวอย่างการคำนวณการทำความร้อนด้วยอากาศสำหรับบ้านแต่ละหลังกันดีกว่า
ตัวอย่างการคำนวณการสูญเสียความร้อนที่บ้าน
บ้านหลังดังกล่าวตั้งอยู่ในเมืองคอสโตรมา ซึ่งอุณหภูมิภายนอกในช่วงห้าวันที่หนาวที่สุดถึง -31 องศา อุณหภูมิพื้นดินอยู่ที่ +5 °C อุณหภูมิห้องที่ต้องการคือ +22 °C
เราจะพิจารณาบ้านที่มีขนาดดังต่อไปนี้:
- ความกว้าง - 6.78 ม.
- ความยาว - 8.04 ม.
- ความสูง - 2.8 ม.
ค่าต่างๆ จะถูกใช้ในการคำนวณพื้นที่ขององค์ประกอบที่ล้อมรอบ
ผนังอาคารประกอบด้วย:
- คอนกรีตมวลเบาที่มีความหนา B=0.21 ม. ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน k=2.87;
- พลาสติกโฟม B=0.05 ม., k=1.678;
- หันหน้าไปทางอิฐ B=0.09 ม., k=2.26.
เมื่อพิจารณาค่า k คุณควรใช้ข้อมูลจากตารางหรือดีกว่านั้นคือข้อมูลจากเอกสารข้อมูลทางเทคนิค เนื่องจากองค์ประกอบของวัสดุจากผู้ผลิตหลายรายอาจแตกต่างกันและดังนั้นจึงมีลักษณะที่แตกต่างกัน
พื้นของบ้านประกอบด้วยชั้นต่างๆ ดังต่อไปนี้:
- ทราย B=0.10 ม. k=0.58;
- หินบด B=0.10 ม., k=0.13;
- คอนกรีต B=0.20 ม. k=1.1;
- ฉนวนอีโควูล, B=0.20 ม., k=0.043;
- พูดนานน่าเบื่อเสริม B=0.30 m k=0.93
แบบแปลนบ้านข้างต้น พื้นมีโครงสร้างเหมือนกันทั่วทั้งพื้นที่ ไม่มีชั้นใต้ดิน
เพดานประกอบด้วย:
- ขนแร่, B=0.10 ม., k=0.05;
- ยิปซั่มบอร์ด, B=0.025 ม., k= 0.21;
- แผงไม้สน B=0.05 ม. k=0.35
เพดานไม่สามารถเข้าถึงห้องใต้หลังคาได้
ในบ้านมีหน้าต่างเพียง 8 บาน หน้าต่างทั้งหมดเป็นห้องคู่พร้อมกระจก K, อาร์กอน, D = 0.6 หน้าต่างหกบานมีขนาด 1.2x1.5 ม. หนึ่งบาน - 1.2x2 ม. หนึ่งบาน - 0.3x0.5 ม. ประตูมีขนาด 1x2.2 ม. ค่า D ตามหนังสือเดินทางคือ 0.36
การคำนวณการสูญเสียความร้อนของผนัง
เราจะคำนวณการสูญเสียความร้อนสำหรับแต่ละผนังแยกกัน
ก่อนอื่น มาหาพื้นที่ของกำแพงด้านเหนือกันก่อน:
สเจ็ด = 8.04 × 2.8 = 22.51
ผนังไม่มีทางเข้าประตูหรือหน้าต่าง ดังนั้นเราจะใช้ค่า S นี้ในการคำนวณ
จากองค์ประกอบของผนัง เราพบว่าความต้านทานความร้อนรวมเท่ากับ:
ดีส.สเตน = ดกิกะไบต์ +ดีพีเอ็น +ดีkr
ในการค้นหา D เราใช้สูตร:
D = บี/เค
จากนั้นแทนที่ค่าเดิมเราจะได้:
ดีส.สเตน = 0.21/2.87 + 0.05/1.678 + 0.09/2.26 = 0.14
สำหรับการคำนวณเราใช้สูตร:
ถามเซนต์ = ส × (ตโวลต์ -ทีn) × ล × ลิตร
เมื่อพิจารณาว่าค่าสัมประสิทธิ์ l สำหรับผนังด้านเหนือคือ 1.1 เราได้รับ:
ถามเซเว่นเซนต์ = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184
ผนังด้านทิศใต้มีหน้าต่างบานเดียวพร้อมพื้นที่:
สตกลง3 = 0.5 × 0.3 = 0.15
ดังนั้นในการคำนวณจึงจำเป็นต้องลบหน้าต่าง S ออกจาก S ของผนังด้านทิศใต้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด
สยุจส = 22.51 — 0.15 = 22.36
พารามิเตอร์ l สำหรับทิศทางทิศใต้เท่ากับ 1 จากนั้น:
ถามเซเว่นเซนต์ = 22.36 × (22 + 31) × 0.14 × 1 = 166
สำหรับผนังด้านทิศตะวันออกและทิศตะวันตก ค่าสัมประสิทธิ์การทำให้กระจ่างคือ l=1.05 ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะคำนวณพื้นที่ผิวได้โดยไม่คำนึงถึง S หน้าต่างและประตู
สตกลง1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8
สโอเค2 = 1.2 × 2 = 2.4
สง = 1 × 2.2 = 2.2
สแซ็ป+vot = 2 × 6.78 × 2.8 — 2.2 — 2.4 — 10.8 = 22.56
แล้ว:
ถามแซ็ป+vot = 22.56 × (22 + 31) × 0.14 × 1.05 = 176
ท้ายที่สุดแล้ว ค่า Q ทั้งหมดของผนังจะเท่ากับผลรวมของ Q ของผนังทั้งหมด นั่นคือ:
ถามสเตน = 184 + 166 + 176 = 526
รวมความร้อนไหลผ่านผนังได้ประมาณ 526 วัตต์
การสูญเสียความร้อนทางหน้าต่างและประตู
แผนผังบ้านแสดงว่าประตูและหน้าต่าง 7 บานหันหน้าไปทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตก ดังนั้น ค่าพารามิเตอร์ l=1.05 พื้นที่ทั้งหมด 7 หน้าต่างโดยคำนึงถึงการคำนวณข้างต้นเท่ากับ:
สตกลง = 10.8 + 2.4 = 13.2
สำหรับพวกเขา Q โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่า D = 0.6 จะถูกคำนวณดังนี้:
ถามตกลง4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630
ลองคำนวณ Q ของหน้าต่างทางทิศใต้ (l=1)
ถามตกลง5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5
สำหรับประตู D=0.36 และ S=2.2, l=1.05 ดังนั้น:
ถามดีวี = 2.2 × (22 + 31) × 0.36 × 1.05 = 43
ให้เราสรุปการสูญเสียความร้อนที่เกิดขึ้นและรับ:
ถามโอเค+ดวี = 630 + 43 + 5 = 678
ต่อไป เราจะกำหนด Q สำหรับเพดานและพื้น
การคำนวณการสูญเสียความร้อนจากเพดานและพื้น
สำหรับเพดานและพื้น l=1 มาคำนวณพื้นที่กัน
สพล.ต.อ = สหม้อ = 6.78 × 8.04 = 54.51
โดยคำนึงถึงองค์ประกอบของพื้นเราจึงกำหนด D ทั่วไป
ดีพล.ต.อ = 0.10/0.58 + 0.10/0.13 + 0.2/1.1 + 0.2/0.043 + 0.3/0.93 =61
จากนั้นการสูญเสียความร้อนของพื้นโดยคำนึงถึงอุณหภูมิของโลกคือ +5 จะเท่ากับ:
ถามพล.ต.อ = 54.51 × (21 — 5) × 6.1 × 1 = 5320
ลองคำนวณผลรวม D ของเพดาน:
ดีหม้อ = 0.10/0.05 + 0.025/0.21 + 0.05/0.35 = 2.26
จากนั้น Q ของเพดานจะเท่ากับ:
ถามหม้อ = 54.51 × (22 + 31) × 2.26 = 6530
การสูญเสียความร้อนทั้งหมดผ่าน OK จะเท่ากับ:
ถามogr.k = 526 + 678 +6530 + 5320 = 13054
โดยรวมแล้วการสูญเสียความร้อนของบ้านจะเท่ากับ 13054 W หรือเกือบ 13 kW
การคำนวณการสูญเสียความร้อนและการระบายอากาศ
ห้องมีการระบายอากาศด้วยอัตราการแลกเปลี่ยนอากาศจำเพาะ 3 เมตร3/h ทางเข้ามีหลังคากันความร้อนดังนั้นสำหรับการคำนวณก็เพียงพอที่จะใช้สูตร:
ถามโวลต์ = 0.28 × ลิตรn × หน้าโวลต์ × ค × (ตโวลต์ -ทีn)
ลองคำนวณความหนาแน่นของอากาศในห้องที่อุณหภูมิที่กำหนดที่ +22 องศา:
พีโวลต์ = 353/(272 + 22) = 1.2
พารามิเตอร์ Ln เท่ากับผลคูณของการบริโภคจำเพาะตามพื้นที่ คือ
ลn = 3 × 54.51 = 163.53
ความจุความร้อนของอากาศ c คือ 1.005 kJ/(kg× °C)
เมื่อพิจารณาข้อมูลทั้งหมดแล้ว เราพบการช่วยหายใจแบบ Q:
ถามโวลต์ = 0.28 × 163.53 × 1.2 × 1.005 × (22 + 31) = 3000
ปริมาณการใช้ความร้อนทั้งหมดสำหรับการระบายอากาศจะอยู่ที่ 3000 W หรือ 3 kW
ความร้อนในครัวเรือนเพิ่มขึ้น
รายได้ครัวเรือนคำนวณโดยใช้สูตร
ถามที = 10 × สพล.ต.อ
นั่นคือการแทนที่ค่าที่ทราบเราจะได้:
ถามที = 54.51 × 10 = 545
โดยสรุปเราจะเห็นว่าการสูญเสียความร้อนรวม Q ของบ้านจะเท่ากับ:
ถาม = 13054 + 3000 – 545 = 15509
สมมติว่า Q=16000 W หรือ 16 kW เป็นค่าดำเนินการ
ตัวอย่างการคำนวณ SVO
ปล่อยให้อุณหภูมิอากาศจ่าย (tร) - 55 °C อุณหภูมิห้องที่ต้องการ (tโวลต์) - 22 °C การสูญเสียความร้อนในบ้าน (Q) - 16000 W.
การกำหนดปริมาณอากาศสำหรับ RSVO
เพื่อกำหนดมวลของอากาศที่จ่ายไปที่อุณหภูมิ tร สูตรที่ใช้คือ:
อีOT = Q/(ค × (tร -ทีโวลต์))
แทนที่ค่าพารามิเตอร์ลงในสูตรเราจะได้:
อีOT = 16000/(1.005 × (55 — 22)) = 483
ปริมาณปริมาตรอากาศที่จ่ายให้คำนวณโดยสูตร:
วีOT =อีOT /หน้าร,
ที่ไหน:
พีร = 353/(273 + ตร)
ขั้นแรก มาคำนวณความหนาแน่น p:
พีร = 353/(273 + 55) = 1.07
แล้ว:
วีOT = 483/1.07 = 451.
การแลกเปลี่ยนอากาศในห้องถูกกำหนดโดยสูตร:
วีพี= อีOT /หน้าโวลต์
พิจารณาความหนาแน่นของอากาศในห้อง:
พีโวลต์ = 353/(273 + 22) = 1.19
เมื่อแทนค่าลงในสูตรเราจะได้:
วีพี = 483/1.19 = 405
ดังนั้นการแลกเปลี่ยนอากาศในห้องคือ 405 ม3 ต่อชั่วโมงและปริมาตรอากาศที่จ่ายควรเท่ากับ 451 ลบ.ม3 ในหนึ่งชั่วโมง
การคำนวณปริมาณอากาศสำหรับ CHRSVO
ในการคำนวณปริมาณอากาศสำหรับ FER เราจะนำข้อมูลที่ได้รับจากตัวอย่างก่อนหน้านี้รวมทั้ง tร = 55 °ซ, ตโวลต์ = 22 °ซ; Q=16000 วัตต์.ปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการระบายอากาศ Eระบาย=110 ม3/ชม. อุณหภูมิภายนอกโดยประมาณ tn=-31 องศาเซลเซียส
ในการคำนวณ NER เราใช้สูตร:
ถาม3 = [อีOT ×(ทร -ทีโวลต์) + อีระบาย × หน้าโวลต์ × (ตร -ทีโวลต์)] × ค
แทนค่าเราจะได้:
ถาม3 = [483 × (55 — 22) + 110 × 1.19 × (55 — 31)] × 1.005 = 27000
ปริมาตรอากาศหมุนเวียนจะอยู่ที่ 405-110=296 ม3 ต่อชั่วโมง ใช้ความร้อนเพิ่ม 27000-16000=11000 วัตต์
การหาอุณหภูมิอากาศเริ่มต้น
ความต้านทานของท่ออากาศกลคือ D=0.27 และนำมาจากคุณลักษณะทางเทคนิค ความยาวของท่ออากาศภายนอกห้องทำความร้อนคือ l=15 ม. โดยกำหนดว่า Q=16 kW อุณหภูมิอากาศภายในคือ 22 องศา และอุณหภูมิที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนในห้องคือ 55 องศา
ลองนิยาม E กันOT ตามสูตรข้างต้น เราได้รับ:
อีOT = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 — 22)) = 1085
ค่าการไหลของความร้อน q1 จะ:
ถาม1 = (55 — 22)/0.27 = 122
อุณหภูมิเริ่มต้นที่มีความเบี่ยงเบน η = 0 จะเป็น:
ทีแนช = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 — 22)/ 1000 × 16 = 60
มาชี้แจงอุณหภูมิเฉลี่ยกันดีกว่า:
ทีซีเนียร์ = 0.5 × (55 + 60) = 57.5
แล้ว:
ถามอื่นๆ = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972
เมื่อพิจารณาถึงข้อมูลที่ได้รับ เราพบว่า:
ทีแนช = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 — 22)/(1000 × 16) = 59
จากนี้ไปเมื่ออากาศเคลื่อนที่ความร้อนจะสูญเสียไป 4 องศา เพื่อลดการสูญเสียความร้อนจำเป็นต้องหุ้มฉนวนท่อ เราขอแนะนำให้คุณอ่านบทความอื่นของเรา ซึ่งจะอธิบายรายละเอียดขั้นตอนการจัดการ ระบบทำความร้อนด้วยอากาศ.
บทสรุปและวิดีโอที่เป็นประโยชน์ในหัวข้อ
วิดีโอที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการคำนวณต้นทุนพลังงานโดยใช้โปรแกรม Ecxel:
จำเป็นต้องมอบความไว้วางใจในการคำนวณ CBO ให้กับมืออาชีพ เนื่องจากมีเพียงผู้เชี่ยวชาญเท่านั้นที่มีประสบการณ์ ความรู้ที่เกี่ยวข้อง และจะคำนึงถึงความแตกต่างทั้งหมดเมื่อทำการคำนวณ
คุณมีคำถามใด ๆ คุณพบความไม่ถูกต้องในการคำนวณที่ให้ไว้หรือคุณต้องการเสริมเนื้อหาด้วยข้อมูลที่มีค่าหรือไม่? กรุณาแสดงความคิดเห็นของคุณในบล็อกด้านล่าง
การคำนวณการสูญเสียความร้อนดังกล่าวเกิดขึ้นโดยไม่ล้มเหลวในขั้นตอนการออกแบบบ้าน ฉันต้องอธิบายให้ลูกค้าทราบว่าพวกเขาจะประหยัดเงินในอนาคตในการบำรุงรักษาบ้านได้อย่างไร หากการคำนวณทางความร้อนคำนึงถึงอัตราส่วนของต้นทุนของฉนวนผนังและต้นทุนการทำความร้อนที่จะเกิดขึ้น การใช้ตัวเลขที่แน่นอนเท่านั้นจึงสรุปได้ว่าการสร้างกำแพงที่ใหญ่โตและมีราคาแพงเกินไปนั้นไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากการลงทุนเหล่านี้สามารถประหยัดเงินในการทำความร้อนในบ้านได้นานกว่าหลายทศวรรษ
และบ้านที่สร้างเสร็จเรียบร้อยแล้ว การคำนวณเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพได้หรือไม่? น่าเสียดายที่ในขั้นตอนของการออกแบบและการก่อสร้าง ฉันคิดว่า "มันจะเป็นไปได้"
จริงๆ แล้วระบบทำความร้อนด้วยอากาศเป็นสิ่งที่ดีมาก มีราคาไม่แพงและค่อนข้างมีประสิทธิภาพ แต่มีน้อยคนที่จะมีความคิดที่ถูกต้องเกี่ยวกับเรื่องนี้ ในยุโรปมีการใช้เครื่องทำความร้อนประเภทนี้มาเป็นเวลานานและเรายังล้าหลังอยู่ และข้อดีของมันมีความสำคัญมาก: มันทำให้ห้องอุ่นขึ้นอย่างรวดเร็ว, ราคาไม่แพงและในความเป็นจริงมันสามารถเป็นเพียงเครื่องทำความร้อนในบ้านเท่านั้น
ตัวอย่างนี้แสดงค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนของคอนกรีตมวลเบาเป็นตัวเลขที่แปลก มันค่อนข้างแพงเกินไป แม้แต่สำหรับ d600 ก็ไม่เกิน 0.2
ทุกอย่างเรียบร้อยดีจนกระทั่งมาในวิดีโอ... ได้รับการพิสูจน์มานานแล้วว่าไม่จำเป็นต้องทำให้ผนังร้อน แต่อากาศต้องได้รับความร้อน ด้วยเหตุนี้ในกรณีหม้อน้ำไม่ควรติดตั้งหม้อน้ำเข้ากับผนัง แต่ต้องห่างจากผนังอย่างน้อย 5 ซม. + ความสูงจากพื้นถึงต้นหม้อน้ำไม่ควรสูงกว่า 20 ซม. และขอบหน้าต่างควรอยู่เหนือหม้อน้ำอย่างน้อย 10 ซม.
และผนังด้านหลังหม้อน้ำปิดด้วยโฟมฟอยล์เพื่อไม่ให้ความร้อนเล็ดลอดเข้าไปในผนังแต่สะท้อนกลับ
ทั้งหมดนี้ทำเพื่อให้อากาศเย็นจากด้านล่างห้องถูกดูดเข้าไปในหม้อน้ำและช่วยให้มั่นใจได้ถึงการไหลเวียนและความร้อน และถ้าคุณทำให้ผนังร้อนขึ้น ห้องก็จะเย็นและจะสิ้นเปลืองพลังงาน