Формула расчета воздухообмена в помещении. Расчет вентиляции

Монтаж системы отопления невозможен без осуществления предварительных вычислений. Полученные сведения должны быть максимально точными, поэтому расчет воздушного отопления производят эксперты с использованием профильных программ, учитывая нюансы конструкции.

Достоинства и недостатки воздушных систем

Воздушное отопление производственных помещений является оптимальным способом обогрева больших пространств, благодаря тому, что:

  • Имеет большую скорость обогрева. Если речь идет о водяном отоплении производственных помещений, то один только выход воды к радиаторам и ее нагрев до приемлемой температуры занимает не менее 3-4 часов. В случае с воздушным отоплением нагрев помещений происходит очень быстро — в среднем уже через 20 минут от запуска системы воздушного отопления.
  • Низкая стоимость оборудования и материалов. Котлы воздушного отопления по своей стоимости мало отличаются от аналогичных водяных устройств, а вот стоимость разводки обходится собственникам помещений в десятки раз дешевле. Объясняется это тем, что при организации системы отопления не требуется применения дорогостоящих радиаторов отопления, труб, кранов и фитингов. Для разводки достаточно алюминиевых рукавов и вентиляционных решеток, стоимость которых в десятки раз ниже.
  • Невосприимчивость к низким температурам. Системе отопления не страшно промерзание в случае вынужденного отключения, поэтому производственные помещения можно отключать без страха разморозки труб и батарей отопления.
  • Организация воздушного отопления зачастую производится вместе с системами вентиляции и кондиционирования помещений.
  • Простота запуска системы. Для запуска воздушного отопления нет необходимости в утомительной настройке приборов, так как балансировка происходит единожды при первом запуске. В дальнейшем вопрос стравливания воздушных масс решается автоматически.

Несмотря на обилие достоинств, система имеет некоторые недостатки.

Здесь следует сказать о шумности системы, возникновении сквозняков и необходимости использовать воздуховоды с большим диаметром, прятать которые под потолком зачастую экономически нецелесообразно.

Сравнение затрат на отопление каждым видом котлов между собой

Отопление склада может быть организовано посредством нескольких типов котельного оборудования. При этом от используемого топлива напрямую зависит и его доступность, и стоимость. Ниже приведены расчетные (средние) цены на отопление складов за каждый кубометр объема в течение 1 месяца:

Вид топлива Расчетная сумма за 1 мес 1 м3 * объема помещения, руб (со стандартной теплоизоляцией) Сумма за 1 мес 1 м3 * объема помещения, руб (с большими окнами, слабым утеплением)
1 Природный газ (магистральный) за куб.м. 5 6,5
2 Дрова 9 11,7
3 Сжиженый газ 25 32,5
4 Уголь каменный 10 13
5 Пеллеты 15 19,5
6 Дизельное топливо 30 39
7 Электричество по тарифу 4 р за квт 34 44,2
8 Отопление тепловым насосом 8 10,4

Пример расчета стоимости отопления в месяц для склада/ангара площадью 300 м2, высотой потолков 4 м (объемом помещения м3):

Вид топлива 300 кв.м. высота потолков 4м ( м3 объем помещения)
Расчетная сумма за 1 мес, руб (со стандартной теплоизоляцией) Расчетная сумма за 1 мес, руб, руб (с большими окнами, слабым утеплением)
1 Природный газ (магистральный) за куб.м. 6000 7800
2 Дрова 10800 14040
3 Сжиженый газ 30000 39000
4 Уголь каменный 12000 15600
5 Пеллеты 18000 23400
6 Дизельное топливо 36000 46800
7 Электричество по тарифу 4 р за квт 40800 53040
8 Отопление тепловым насосом 9600 12480

Для расчета мы берем объем помещения (перемножая площадь на высоту потолков) и умножаем на значение из нужного столбца (отталкиваясь от степени утепленности вашего помещения).

У газового отопления ангара есть преимущество перед другими способами – низкая стоимость энергоносителя. Кроме того, магистральный газ доступен во многих регионах. Если же предполагаются перебои в его подаче, с минимальными доработками оборудования газового отопления склада, котел можно перевести на сжиженный вид топлива.

Какой отопительной системой пользоваться, определяет владелец склада, исходя из цены и доступности топлива, а также того, сколько будет стоить подключение того или иного оборудования.

Виды воздушного отопления

Использование горячего воздуха для обогрева помещений известно людям с древних, античных времен. Во время раскопок в «законсервированных» пеплом Везувия Помпеях были найдены стены и фундаменты зданий, конструкция которых недвусмысленно указывала на использование «гипокаустов» — древних систем централизованного воздушного отопления.

С падением Рима воздушное отопление было забыто в Европе на долгие века, как и многое другое, что составляло наследие Империи. Второе рождение централизованных отопительных систем произошло в 14-15 веках. Любопытно, что нагревание стен и пола теплым воздухом использовалось для отопления палат московского Кремля задолго до того, как о подобном способе отопления вспомнили в Западной Европе. Удивленные иноземные послы рассказывали о московской диковинке землякам, и некоторое время центральное воздушное отопление носило в Европе название… «русское отопление».

Массовое распространение воздушное отопление получило в Новое время, когда промышленная революция двинула большие массы людей в города. Именно такого типа было первое центральное отопление многоквартирных домов Лондона – тогдашней индустриальной столицы мира.

Прямоточная система обогрева

Принципиальное устройство первых систем воздушного отопления было достаточно простым. В нижней части здания, обычно в подвале, воздух нагревался посредством сжигания дров, древесного или каменного угля. Нагретый воздух самотеком поднимался вверх через полости в полу и стенах, и выходил наружу через специальные выводящие отверстия на крыше. Воздух внутри помещения нагревался опосредованно – от нагретых горячим воздухом пола и стен.

Схема устройства римского гипокауста

Эффективность подобной системы, получившей название прямоточной, была очень скромной, бо льшая часть энергии расходовалась на прогрев на всю глубину стен и пола, а также на «обогрев улицы» — через выводящие отверстия выбрасывался еще горячий воздух. Избежать этого было невозможно: именно разница температур в системе и снаружи создавала тягу, благодаря которой осуществлялось движение воздуха.

Читайте также:  Лучевой способ разводки системы отопления в частном доме

Рециркуляционная система обогрева

Революцию в воздушном отоплении произвело использование нового вида топлива – природного газа. Нагревание воздуха более чистым топливом вкупе с появлением совершенных воздушных фильтров, сделали возможным закачивание нагретого воздуха непосредственно внутрь помещения, создав, таким образом, замкнутый цикл оборота воздуха в помещении.

Нагретый с помощью газовых или электрических нагревателей воздух, поднимаясь по воздуховодам, подается в верхнюю часть здания. Отдавая тепло, воздух остывает и, постепенно замещаясь новыми массами нагретого воздуха, опускается вниз, снова попадая в нагреватель.

Рециркуляционная система воздушного отопления

Такая схема рециркуляционного отопления называется гравитационной, потому что циркуляция воздуха осуществляется без применения каких либо специальных устройств только благодаря силе тяжести.

Если конструкция здания препятствует свободному круговороту воздуха, применяют рециркуляционную схему с принудительной вентиляцией. Нагнетание горячего воздуха в помещения и отбор их в нагреватель в этом случае осуществляется с помощью специальных вентиляторов.

Обогрев здания с рециркуляцией воздуха – самый простой и недорогой вариант, который идеально подходит для использования в нежилых помещениях, цехах, складах. Дело в том, что многократный прогон воздуха через систему обогрева отрицательно сказывается на его качестве. Воздушное отопление частного дома или квартиры по рециркуляционной схеме требует дополнительных затрат на увлажнение и ионизацию воздуха.

Поэтому для обогрева жилых помещений чаще используют рециркуляцию с частичным притоком наружного воздуха. При такой схеме производится постепенный вывод «отработанного» воздуха наружу с постепенным замещением его свежим воздухом.

Рециркуляция с частичным притоком наружного воздуха

Существуют также различные комбинированные воздушно-водяные или воздушно-масляные схемы обогрева, которые применяются в основном для централизованного обогрева нескольких зданий. Теплоноситель разносит энергию из центральной котельной к зданиям, где мощный радиатор играет роль нагревательного элемента системы воздушного обогрева.

Аэродинамический расчет воздуховодов. Определение оптимальных конструкции и сечения воздуховодов, потерь давления в них

Расчет проводится на основании [22].

Цель: определение оптимальных конструкции и сечения воздуховодов, потерь давления в них с условием того, что скорость движения воздуха не должна выходить за пределы рекомендуемых значений.

В помещениях здания предусматриваются воздуховоды круглого и прямоугольного сечений  из оцинкованной тонколистовой стали, которые прокладываются в подшивном потолке.

Порядок  расчета:

1.   Схема разбивается на участки. Участок —  отрезок трубопровода с постоянным расходом.

2.   Задаваясь скоростью на расчетном участке, определяются ориентировочно площади сечения воздуховодов

, где

— скорость на расчетном участке, .

3.   По ориентировочной площади принимается  диаметр — , мм.

4.   Определяется действительная скорость движения воздуха на участке.

5.   После нахождения удельных потерь давления на трение , умножая на длину участка, определяются потери давления на трение на всем участке.

Читайте также:  Как выбрать электрокотел для отопления частного дома

Определяются потери в местных сопротивлениях в соответствии с данными главы 22 [22].

Z = Рдин × åx, где

x- коэффициент местного сопротивления.

6.   Определяются суммарные потери давления на участке

7.   Определяются суммарные потери давления на направлении

8.   Аналогичным образом  рассчитываются ответвления. Потери давления на параллельных участках основного направления и ответвлений DPотв и  должны увязываться с  погрешностью .

Если невязка составляет более 10%, то в соответствии с [22] предусматривается установка диафрагмы.

Расчеты ведутся в табличной форме.

Участок 1

Решетка РС-Г/Б : x = 1,8

Отвод 90°:  x = 0,08

Колено Z-образное (2 шт.) :  x =2×0,9×0,95=1,71

Крестовина на проход: L0/Lc = 0,4

fп/fc = 0,66 :  x = 0,6

Вытяжная вентиляция

Предназначение вентиляции вытяжного типа — это проветривание. Иными словами, такое конструктивное сооружение способствует качественному выводу из помещений уже отработанных воздушных потоков, и обеспечивает замену их на свежие потоки с улицы. Современное техническое развитие позволяет наряду с решением основной задачи устанавливать в таких системах оборудование кондиционирования, подогрева-охлаждения, фильтрации. Однако насколько это необходимо и целесообразно следует решать в каждом отдельном случае.

Соблюдение санитарных и гигиенических условий в помещении может обеспечить только лишь постоянная вентиляция атмосферы помещения. Правильно рассчитать вытяжную вентиляцию – значит создать в здании благоприятную для самочувствия и здоровья человека среду, которая будет отвечать всем имеющимся санитарным требованиям. Вытяжная вентиляция необходима для борьбы с вредными выделениями внутри помещения. Эти выделения в жилом здании можно определить так:

  • пыль;
  • избыток влаги (не только ванная комната, туалет, кухня, столовая, но и жилые комнаты зачастую отличаются высокой влажностью);
  • избыток тепла;
  • пары вредных веществ и скопления разных газов.

Вентиляция вытяжного типа может представлять собой целую систему разных конструктивных элементов, общей целью которых является полноценное удаление использованного (отработанного) воздуха из любых помещений. Проверить ее функциональность очень просто: если после прогулки вы заходите в квартиру, а ощущение свежести в ней ни чем не отличается от тех ощущений, которые вы испытывали на улице, значит, вытяжная вентиляция вашего дома работает просто идеально.

Конечно же, такой метод проверки действенен там, где воздух вокруг дома чист, что невозможно в условиях загазованности городской среды или вблизи от промышленных предприятий. Таким образом, если при входе в квартиру вы ощущаете даже небольшое присутствие неприятного запаха или спертости, то вентиляционную систему нужно проверить на эффективность работы. В случае обнаружения каких-то неполадок, их следует исправить в обязательном порядке. Помните, что организму человека свойственно привыкать к окружающим его запахам и атмосфере. Однако даже если вы не будете ощущать явного дискомфорта от потребления несвежего воздуха, на вашем самочувствии он будет продолжать сказываться максимально отрицательно.