Вентиляция дома расчет расхода тепла и воздухообмена

При расчете расхода тепла на вентиляцию дома необходимо учесть коэффициент инфильтрации, санитарные нормы воздухообмена и величину бытовых тепловыделений. Вот об этом и пойдет речь в данном посте. Здравствуйте, дорогие друзья! От того как будет выполнено отопление и вентиляция жилого дома, будет во многом зависеть его пригодность к проживанию. Воздушно-тепловой режим в жилом доме является одним из основных факторов, определяющих уровень комфорта, и неудовлетворительный микроклимат делает его непригодными для проживания. В данном посте я предлагаю вам произвести расчет расхода тепла на вентиляцию жилого дома. Данный расчет состоит из 11 пунктов и выполнять их необходимо в строгой последовательности. Выполнив их, мы ответим на вопрос – в каких случаях расход тепла на вентиляцию жилых зданий не учитывается при выборе мощности котла. Для комфортных условий проживания важен не только приток свежего воздуха и его температура, но и скорость движения воздушных потоков в помещении, и чем эта скорость меньше, тем комфортнее нам находиться в этом доме. В соответствии со СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания», в жилом доме вытяжные решетки должны устанавливаться в ванных комнатах, туалетах и на кухнях, а приток воздуха должен поступать через форточки и приточные клапаны, расположенные в жилых комнатах (см.рис.1). При этом выделяют три зоны движения приточного воздуха: зона притока воздуха, зона перетока воздуха, зона вытяжки воздуха.

Рис.1. Расчет расхода тепла на вентиляцию дома. Схема организации воздухообмена в доме

Кроме организованного притока воздуха в помещение, есть еще не организованный приток. Инфильтрация – это и есть не организованное поступление воздуха в дом через неплотности в ограждениях дома под действием теплового и ветрового давления. Для обеспечения свободного движения воздушных масс, двери внутри квартиры обязательно должны иметь зазор между плоскостью пола и нижней частью дверного полотна или специальную решетку в нижней части двери. Успешно такая вентиляционная система с естественной тягой может работать только при соблюдении баланса между количеством поступающего и удаляемого воздуха.

Дорогие друзья, на данном этапе расчета тепловой нагрузки на источник тепла (котельную), нам не особо важно как будет выполнена технически вентиляционная система дома. Будет ли она с естественной тягой или механической, какие размеры будут иметь вентиляционные каналы и где они будут проложены, как будет нагреваться приточный воздух и т.д. Нам важно сейчас определить величину тепловой нагрузки на вентиляцию дома, то есть определить расход тепла на вентиляцию (нагрев приточного воздуха).

И самое главное, мы должны будем ответить на вопрос – почему расход тепла на вентиляцию жилых зданий отдельно не учитывается, якобы он уже включен в отопительную характеристику дома (Щекин С.М. «Справочник по теплоснабжению и вентиляции», стр.339). Ну, да же если и так, нам все равно придется разбивать общие теплопотери дома на теплопотери с вентиляцией, с инфильтрацией и через ограждающие конструкции дома. Это просто необходимо по дальнейшим конструктивным соображениям.

Небольшое отступление от темы. Дорогие друзья, нижеприведенная ссылка приведет Вас на обучающий курс Зинаиды Лукьяновой Фотошоп с нуля в видеоформате 3.0. Курс содержит 82 урока, которые прекрасны по содержанию и понятны новичку. Здесь же приведены 5 бесплатных урока, просмотрев которые, я оформил заявку на полный курс и не жалею.

Я рекомендую данный курс всем, кому не чуждо чувство прекрасного и кто хочет попробовать себя в удаленной работе по профессии Дизайнер. При,обретя данный курс, вы не будете вечерами ходить из угла в угол, вы не будете чесать пузо, лежа перед телевизором – вы будете работать, создавая прекрасное. И, как сказать, может это и станет вашим смыслом жизни. Я искренне желаю Вам удачи. Вот эта ссылка. Дерзайте! http://o.cscore.ru/28gig49/disc149

Итак, в различных источниках приведены следующие данные: расход тепла на вентиляцию равен 10-15% от теплопотерь через ограждения дома, а коэффициент инфильтрации – 5-7%. Давайте попробуем получить эти проценты расчетным путем. Чтобы не запутаться и чтобы соблюдалась логичность в наших рассуждениях, расчет расхода тепла на вентиляцию будем производить в в следующем порядке:

1. Во первых, определим расход тепла на инфильтрацию по формуле

Qи = Qт * μ, кВт;

Qи = Qт * μ = 11,85 * 0,0535= 0,634 кВт = 634 Вт.

теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха;

Qт – теплопотери теплопередачей через наружные ограждения дома Qт = 11,85 кВт;
μ – коэффициент инфильтрации.
2. Коэффициент инфильтрации определяется по формуле

μ = b * [2 *g * H * (1 – Tн/ Tв) +wв2 ] 0,5

μ =0,01 * [2* 9,81 * 5 * (1 – 233/ 293) +3 2 ] 0,5 = 0,0535 или 5,35%

H – свободная высота здания, м;
tв, tн – внутренняя и наружная температура воздуха, о С;
g – ускорение свободного падения, м/с 2 ;
wв – скорость ветра, м/с;
b – постоянная инфильтрации, c/м.
3. Расход инфильтрационного воздуха определим его по формуле

Lи = Qи /0,279 * p * (tв – tн), м 3 /ч

Lи = 634 /0,279 * 1,2 * (20 – (-40)) = 31,6 м³/ч

Достаточно или нет этого воздуха для вентиляции нашего дома? Чтобы ответить на данный вопрос, мы должны будем обратиться к СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания». Минимальная производительность системы вентиляции дома в режиме обслуживания должна определяться из расчета не менее однократного обмена объема воздуха в течение одного часа в помещениях с постоянным пребыванием людей. Из кухни в режиме обслуживания должно удаляться не менее 60 м³ воздуха в час, из ванны, уборной — 25 м³ воздуха в час. Кратность воздухообмена в других помещениях, а также во всех вентилируемых помещениях в нерабочем режиме должна составлять не менее 0,2 объема помещения в час.

Читайте также:  Дымоход и вентиляция в частном доме из кирпича

4. Расчет требуемого количества свежего воздуха предусматривает определение его тремя различными способами:

Первый способ. Он основан на нормировании удаляемого объема воздуха, речь идет о суммарном значении объемов воздуха, удаляемых через вытяжки в ванной комнате, туалете и на кухне. Значение этих нормируемых объемов воздуха для нашего дома составит:

– от электроплиты с 4-мя комфорками – 60 м 3 /ч;

– от 2-ух совмещенных туалетов – 2 * 25 = 50 м 3 /ч.

Итак, суммарный нормируемый объем воздуха по вытяжке составит: Lвыт = 60 + 2 * 25 = 110 м 3 /ч.

Второй способ. Данный способ основан на нормировании приточного воздуха из расчета не менее однократного обмена объема воздуха в течение одного часа в помещениях с постоянным пребыванием людей. Помещения с постоянным пребыванием людей, эти те помещения, где человек находится более 2 часов непрерывно. Поступим следующим образом – 50% от общей жилой площади (Fжил. =73,5 м 2 ) отнесем к помещением с постоянным пребыванием, а остальные 50% с частичным пребыванием. Тогда минимальная производительность системы вентиляции дома по притоку составит:

Третий способ. Ну и наконец, по санитарным нормам воздухообмена, требуемый воздухообмен в доме должен быть не менее 30 м 3 /ч на человека. Если в доме проживают 4-е человека, то воздухообмен составит: Lс.н = 30 * 4 =120 м 3 /ч.

Общее правило вентиляции гласит – сколько воздуха удалено из дома, столько в него нужно и подать, а требуемый воздухообмен мы должны принять наибольший из трех выше рассчитанных значений, то есть Lтр. =120 м 3 /ч, по санитарным нормам воздухообмена. Вот мы и ответили на вопрос – достаточно или нет воздухообмена для нашего дома только за счет инфильтрации (Lи = 31,6 м 3 /ч). Явно, что воздухообмена за счет инфильтрации не достаточно (Lтр. =120 м 3 /ч). Разницу в Lв = Lтр. – Lи = 120 – 31,6 = 88,4 м 3 /ч мы должны восполнить за счет организованной вентиляции. Как мы ее выполним – это чисто технический вопрос.

5. Теперь мы должны ответить на следующий вопрос – а сколько же тепла потребуется на нагрев инфильтрационного воздуха и воздуха за счет вентиляции. Количество тепла на нагрев инфильтрационного воздуха мы посчитали ранее и оно равно Qи = 634 Вт. Определим расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха по формуле

Qв. – расчетный расход тепла на вентиляцию, Вт;
L – расчетный (нормируемый) расход воздуха на вентиляцию, м 3 /ч;
ρв– плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 20°С равна 1,2 кг/м 3 ;
tв – температура подогретого воздуха °С;
tн – температура наружного воздуха, °С.
Общий расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха в нашем случае составит

Σ Q = Qи + Qв = 634 + 1776 = 2410 Вт

6. А вот теперь, а это многие упускают из виду, для того чтобы определить расчетный расход тепла на вентиляцию дома, мы должны учесть величину внутренних бытовых тепловыделений дома (электроприборы, люди, солнечная радиация и т.д.) Qтв. Данная величина, согласно СНиП 23-02-2003, составляет от 10 до 17 Вт на 1 м 2 площади жилых помещений. Для расчета примем среднее значение, то есть 13 Вт/м 2 . Тогда искомая величина будет равна – Qтв = 13 * 73,5 = 956 Вт.

7. И наконец, расчетный расход тепла на вентиляцию нашего дома будет равен Qв.р = Qи + Qв – Qтв =634 + 1776 – 956 = 1454 Вт или 1,46 кВт, что составляет 1,46/11,85 * 100 = 12,3 % от расчетной тепловой нагрузки на отопление при потребительском подходе Qо.р =11,85 кВт. Общая тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию будет равна Qобщ. = Qо.р + Qв.р = 11,85 + 1,46 = 13,31 кВт. А сейчас внимательно посмотрите на значения расчетных тепловых нагрузок, которые мы определили в предыдущем посте. Вот мы с вами и ответили на главный вопрос – почему расход тепла на вентиляцию жилых зданий отдельно не учитывается и заложен в отопительную характеристику жилого дома.

Для подогрева свежего воздуха в зимнее время использует как электроэнергию, так и тепло отопительной системы. Во втором случае увеличивают площадь отопительных приборов в тех помещениях, где организован приток свежего воздуха. Увеличивают (добавляют несколько секций радиаторов отопления) пропорционально расходу приточного воздуха. Схема естественной вентиляции жилого дома см. Рис.2. Цифрами обозначены: 1 – вертикальный канал естественной вентиляции 1-ого этажа; 2- клапана приточной вентиляции в рамах или стенах дома; 3 – вертикальный канал на чердаке с дефлектором.

Рис.2. Расчет расхода тепла на вентиляцию дома. Схема естественной вентиляции жилого дома

Читайте также:  Как почистить вентиляцию в частном доме

Я бы рекомендовал следующий порядок расчета и анализа расчетной нагрузки на вентиляцию жилого дома:

1. Изучить и понять требования к вентиляционным системам жилых зданий по СНиП 2.08.01-89 “Жилые здания”. Отопление и вентиляция жилого дома, эти понятия неразрывны – говоря об отоплении дома, думай о вентиляции и наоборот.

2. При расчете расхода тепла на вентиляцию, тепловую нагрузку на отопление принять как при потребительском подходе, в нашем случае она равна Qо.р =11,85 кВт.

3. Рассчитать коэффициент инфильтрации, в нашем случае он равен μ = 5,35%. Если не хотите считать по формуле, то примите его в размере μ = 5 – 7% и не ошибетесь.

4. Определите теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха, в нашем случае они равны Qи = 634 Вт. Объем инфильтрационного воздуха при этом равен Lи = 31,6 м 3 /ч.

5. Согласно СНиП 2.08.01-89, определяем нормируемый воздухообмен тремя способами: по вытяжке, по притоку, по санитарной норме воздухообмена и принять наибольшее значение. В нашем случае эти величины равны: Lвыт =110 м 3 /ч; Lприт = 110,25 м 3 /ч; Lс.н =120 м 3 /ч. В дальнейший расчет принимаем Lтр. =120 м 3 /ч.

6. Делаем вывод, что объема инфильтрационного воздуха для нормируемого воздухообмена не хватает. Поэтому разницу в Lв = Lтр. – Lи = 120 – 31,6 = 88,4 м 3 /ч мы должны восполнить за счет организованной вентиляции.
7. Расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха за счет организованной вентиляции (88,4 м 3 /ч) определяем по формуле. В нашем случае он равен Qв. = 1776 Вт.

8. Общий требуемый расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха в нашем случае составит Q и + Qв = 634 + 1776 = 2410 Вт.
9. Определяем величину бытовых тепловыделений дома, в нашем случае она равна Qтв = 956 Вт.

10. Расчетный расход тепла на вентиляцию нашего дома будет равен Qв.р = Qи + Qв – Qтв =634 + 1776 – 956 = 1454 Вт или 1,46 кВт, что составляет 1,46/11,85 * 100 = 12,3 % от расчетной тепловой нагрузки на отопление при потребительском подходе Qо.р =11,85 кВт.

11. Только после определения воздухообмена жилого дома, сможем мы выбрать схему реализации системы вентиляции, а так же произвести расчет воздуховодов системы вентиляции (см. Рис.2).

Дорогие друзья! Я надеюсь, что вы поняли – почему при определении мощности источника тепла для жилого дома, не учитывается отдельно расход тепла на вентиляцию (он включен в отопительную характеристику жилого дома). Но, если вам предстоит рассчитать систему вентиляции жилого дома (диаметры воздуховодов и шахт, подбор вентиляторов и т.д.), то вам придется выделить из общего расхода тепла на отопление дома, расход тепла на вентиляцию. Итак, на данный момент нам известен: расчетный расход тепла на отопление Qо.р =11,85 кВт и расчетный расход тепла на вентиляцию Qв.р = 1,46 кВт. Расчетную нагрузку на горячее водоснабжение мы определим с вами в следующем посте. Сегодня мы с вами выполнили 3-ий пункт нашего плана по расчету системы отопления дома – произвели расчет расхода тепла на вентиляцию дома. Кто еще не успел – присоединяйтесь!

С уважением, Григорий Володин

Системы вентиляции и отопления влияют на работу друг друга и на комфортность атмосферы в помещениях дома в целом. В зимний период при работе вентиляционной системы понижается температура внутри здания и значительно увеличиваются расходы на обогрев жилья.

Проектирование и монтаж отопления в комплексе с вентиляцией делает систему поддержания микроклимата в здании более экономичной при эксплуатации. Расход тепла на вентиляцию снизит его потери в отопительных приборах. Путем расчета показателей теплосбережения производится выбор оптимальной технологии воздухообмена.

Современные бытовые устройства кондиционирования воздуха могут поддерживать оптимальный температурный режим в помещениях, но не обеспечивают достаточного поступления свежего воздуха. По нормам, установленным СНиП, поступающий в здание воздух должен заменяться свежим в объеме 30 м 3 /ч и иметь температуру не менее 18°С.

Схема устройства вентилятора.

Исходные значения для расчета вентиляционной установки принимаются в зависимости от климатической зоны местоположения здания. Минимальная наружная температура берется как средний показатель в период самой холодной пятидневки зимы в дневное время.

Целью проектирования вентиляционной системы является определение оптимального соотношения между мощностью оборудования, объемом помещений и наружными климатическими условиями. Исходя из конструкции здания, необходимо найти наиболее эффективное технологическое решение для обеспечения баланса между температурой и свежестью воздуха в доме.

Для определения перечня и типа вентиляционного оборудования путем расчета вычисляются требуемые параметры:

  • производительность вентиляторов;
  • мощность устройств подогрева;
  • скорость перемещения воздуха;
  • рабочее давление в сети воздуховодов;
  • температура нагнетаемой среды;
  • уровень шума, производимого оборудованием.

В соответствии с расчетным воздухообменом выбирается приточная установка определенной производительности. Выбор вентиляторов осуществляется с учетом падения давления в воздуховодах системы. Величина этого показателя указывается в технических характеристиках оборудования.

Расчет системы вентиляции.

В нагнетательной линии протяженностью 15 м потеря давления составляет 0,001 атм. Для частных домостроений производительность вентиляционной системы обычно составляет от 1000 до 3000 м 3 /ч .

Расчеты при проектировании вентиляционной системы, в том числе и расход тепла на подогрев воздуха, производятся с учетом нормативов СНиП и МГСН. Правила оговаривают минимально допустимые значения температуры и требуемые параметры воздухообмена в помещениях.

Читайте также:  Опрокидывание тяги вентиляции в частном доме

Эти нормативные ограничения прежде всего направлены на минимизацию расхода средств на устройство вентиляции и более актуальны для проектирования общественных строений. В частном доме уровень комфортности определяется владельцем индивидуально, а не по усредненным нормам. Поэтому производительность системы и, в частности, расход тепла могут быть как выше, так и ниже расчетных значений, полученных с учетом рекомендаций СНиП. Тем более что ощущение комфортности у разных людей может определяться различными условиями.

Современные системы вентиляции оснащаются устройствами регулирования производительности изменением скорости поступающего потока воздуха. Корректированием рабочих параметром можно добиться баланса между комфортом и экономией. Расход тепла на подогрев воздуха и интенсивность воздухообмена должны иметь оптимальные соотношения. При выборе оборудования его производительность принимается несколько большей, чем определенная по вентиляционной характеристике с учетом сопротивления сети.

Расчет мощности воздухонагревателя.

Для расчета мощности калорифера Р (Вт), необходимой для подогрева приточного воздуха требуемого объема, применяется общая формула Р=Q×0,36×(t вх.t вых.), где:

t вх. (°С) — температура наружного воздуха;

t вых. (°С) — температура воздуха в помещении.

Определить температуру, до которой воздухонагреватель способен нагреть воздух, можно по формуле:

Например, при мощности калорифера 1,5 кВт и расходе воздуха, нагнетаемом вентилятором 100 м 3 /ч, выбранный прибор нагреет воздух на Δt=2,98×1500/100=44,7°С. Это означает, что при минимальном значении поступающего воздуха -20°С температура на выходе воздухонагревателя составит 45-20=25°С. Для калорифера, устанавливаемого в квартирах, мощность принимается от 1 до 5 кВт. В больших домах, офисах и других подобных зданиях воздухонагреватели могут иметь мощность от 5 до 50 кВт.

Таблица расчета вентиляции.

Для подогрева нагнетаемого воздуха устанавливаются канальные нагреватели. Устройства монтируются непосредственно в воздуховоды как круглого, так и прямоугольного сечения. Если невозможно обеспечить электропитание воздухонагревателей с производительностью, полученной в результате расчета, в качестве теплообменников используют приборы с теплоносителем из автономного отопления.

Этот вариант подогрева приточного воздуха больше подходит для загородных домов. В теплоноситель аппарата добавляется незамерзающая жидкость, устройство оборудуется автоматическими средствами защиты от замораживания. Исходя из технических характеристик воздухонагревателей и требуемой производительности определяется их количество. Число теплообменников для снижения затрат тепла на вентиляцию должно быть минимальным.

Экономным вариантом устройства воздухообмена в помещениях является оборудование приточно-вытяжной вентиляционной системы с рекуперацией воздуха. Несмотря на достаточно высокую стоимость такого технологического решения, сложность расчета и монтажа, затраты энергии на прогрев воздуха снижаются до 80%.

Принцип работы приточной вентиляции.

Расчет тепла, выделяемого теплообменником с рекуперацией, сложнее, а само оборудование и монтаж дороже, чем в обычной прямоточной системе. Приточные и вытяжные воздуховоды должны быть сведены в одном теплообменнике. Поступающий воздух подогревается за счет передачи тепла от вытяжного потока. Система с рекуперацией наиболее эффективна при значительной разнице температур снаружи и внутри помещения. В регионах с длительным холодным сезоном дополнительные затраты на теплообменник окупаются быстро.

В зависимости от типа рекуператора он может монтироваться в чердачном, подсобном помещении или фальш-потолке. Коэффициент полезного действия теплообменника зависит от технологии его внутреннего устройства, разницы внутренней и наружной температур, выбранного места установки.

Чтобы снизить расход тепла, выход вытяжной трубы лучше расположить в месте с меньшим воздействием ветра, а забор воздуха — с подветренной стороны (обычно западной). Установка теплообменника для рекуперации без предварительного профессионального расчета может не принести желаемого результата и не снизить в достаточной степени расход тепла на обогрев воздуха.

Для увеличения температуры поступающего воздуха применяется его рециркуляция. В специальном смесителе поток из вытяжной линии смешивается с приточным. Оптимальное соотношение потоков одновременно регулируется клапанами на байпасе и выходе из вытяжного воздуховода. Последний прикрывается при открытии рециркуляционной перемычки.

Составляющая чистого приточного воздуха не должна быть меньше 1/10 от общего поступающего в помещение объема.

Схемы вытяжной вентиляции.

Содержание вредных веществ в общем объеме не должно превышать предельно допустимого.

Для экономии тепла на подогрев приточного воздуха устраивается вентиляция — использование геотермальной системы в сочетании с приточно-вытяжной установкой и рекуперацией потоков. Зимой температура грунта на глубине 1,5-3 м может составлять 5-8°С. В морозную погоду приточный воздух, прошедший через грунтовый теплообменник, может нагреться до 0°С.

Воздуховоды, смонтированные ниже уровня промерзания грунта, позволяют снизить производительность воздухонагревательных установок, монтажные и эксплуатационные затраты. Предварительное увеличение температуры приточного воздуха в геотермальных системах защищает от вероятного обледенения устройств рекуперации.

Укладка подземных воздуховодов отличается трудоемкостью по сравнению с монтажом классических сетей, требует увеличения мощности приточных вентиляторов. Но их применение в вентиляционной системе снизит затраты на подогрев потока в калориферах.

Создание проекта и расчет параметров вентиляционной системы для снижения затрат тепла на вентиляцию качественно могут быть проведены только компетентными специалистами. Непрофессиональный подход к планированию и монтажу оборудования для обогрева помещения и воздухообмена в них может обернуться проблемами при эксплуатации. Владельцу строения необходимо быть в курсе общих принципов расчета и подбора климатических устройств.