Gaisa apkures aprēķins: pamatprincipi + aprēķina piemērs

Apkures sistēmas uzstādīšana nav iespējama bez iepriekšēju aprēķinu veikšanas. Iegūtajiem datiem jābūt maksimāli precīziem, tāpēc gaisa apkures aprēķinu veic eksperti, izmantojot specializētas programmas, ņemot vērā konstrukcijas nianses.

Gaisa apkures sistēmu (turpmāk – GAS) var aprēķināt patstāvīgi, ja ir pamatzināšanas matemātikā un fizikā.

Šajā materiālā mēs pastāstīsim, kā aprēķināt mājas siltuma zudumu līmeni un GAS. Lai viss būtu pēc iespējas skaidrāks, tiks sniegti konkrēti aprēķinu piemēri.

Mājas siltuma zudumu aprēķins

Lai izvēlētos GAS, ir jānosaka gaisa daudzums sistēmai, sākotnējā gaisa temperatūra gaisvadā optimālai telpas apsildei. Lai uzzinātu šo informāciju, ir jāaprēķina mājas siltuma zudumi, bet pie pamata aprēķiniem jāķeras vēlāk.

Jebkura ēka aukstajā periodā zaudē siltumenerģiju. Maksimālais tās daudzums atstāj telpu caur sienām, jumtu, logiem, durvīm un citiem norobežojošiem elementiem (turpmāk – NE), kas ar vienu pusi vērsti uz āru.

Lai nodrošinātu noteiktu temperatūru mājā, ir jāaprēķina siltuma jauda, kas spēj kompensēt siltuma izmaksas un uzturēt mājā vēlamo temperatūru.

Pastāv kļūdains uzskats, ka siltuma zudumi ir vienādi katrai mājai. Daži avoti apgalvo, ka nelielas mājas apkurei jebkurā konfigurācijā pietiek ar 10 kW, citi aprobežojas ar 7–8 kW uz kvadrātmetru.

Saskaņā ar vienkāršotu aprēķinu shēmu katri 10 m² izmantojamās platības ziemeļu reģionos un viduszonas rajonos ir jānodrošina ar 1 kW siltuma jaudu. Šo skaitli, kas ir individuāls katrai ēkai, reizina ar koeficientu 1,15, tādējādi radot siltuma jaudas rezervi neparedzētu zudumu gadījumam.

Tomēr šādi novērtējumi ir diezgan aptuveni, turklāt tajos netiek ņemtas vērā mājas būvniecībā izmantoto materiālu īpašības, klimatiskie apstākļi un citi faktori, kas ietekmē siltuma izdevumus.

Izkliedētā siltuma daudzums ir atkarīgs no norobežojošā elementa platības, katra tā slāņa siltumvadītspējas. Vislielākais siltumenerģijas daudzums telpu atstāj caur sienām, grīdu, jumtu, logiem.

Ja mājas celtniecībā izmantoti moderni būvmateriāli materiāli siltumvadītspēja kuru ir zema, tad konstrukcijas siltuma zudumi būs mazāki, un līdz ar to būs nepieciešama mazāka siltuma jauda.

Ja tiek ņemts siltumiekārtojums, kas ģenerē jaudu, kas pārsniedz nepieciešamo, tad radīsies siltuma pārpalikums, ko parasti kompensē ar ventilācijas palīdzību. Šajā gadījumā rodas papildu finansiāli izdevumi.

Ja SVA izvēlēts mazjaudas iekārtojums, tad telpā būs jūtams siltuma deficīts, jo ierīce nespēs ģenerēt nepieciešamo enerģijas daudzumu, tāpēc būs jāiegādājas papildu siltumiekārtas.

Poliuretāna putu, stiklšķiedras un citu modernu izolācijas materiālu izmantošana ļauj sasniegt maksimālu telpas siltumizolāciju.

Ēkas siltuma izmaksas ir atkarīgas no:

• norobežojošo elementu (sienu, griestu u.c.) konstrukcijas un to biezuma;
• apsildāmās virsmas platības;
• orientācijas attiecībā pret debespusēm;
• minimālās temperatūras ārā reģionā, pilsētā 5 ziemas dienu laikā;
• apkures sezonas ilguma;
• infiltrācijas un ventilācijas procesu;
• sadzīves siltuma ieplūžu;
• siltuma patēriņš sadzīves vajadzībām.

Pareizi aprēķināt siltuma zudumus nav iespējams bez infiltrācijas un ventilācijas, kas būtiski ietekmē kvantitatīvo komponenti. Infiltrācija – dabiskais gaisa masu kustības process, kas notiek cilvēku pārvietošanās laikā telpā, logu atvēršanas vēdināšanai un citu sadzīves procesu laikā.

Ventilācija – speciāli uzstādīta sistēma, caur kuru notiek gaisa padeve, turklāt gaiss telpā var ieplūst ar zemāku temperatūru.

Caur ventilāciju aizplūst 9 reizes vairāk siltuma nekā dabiskās infiltrācijas laikā

Siltums telpā nonāk ne tikai caur apkures sistēmu, bet arī caur sildošām elektroierīcēm, kvēlspuldzēm, cilvēkiem. Svarīgi ņemt vērā arī siltuma patēriņu, lai sasildītu no ielas ienestos aukstos priekšmetus, apģērbu.

Pirms izvēlēties aprīkojumu SVO, apkures sistēmas projektēšanas ir svarīgi ar augstu precizitāti aprēķināt mājas siltuma zudumus. To var izdarīt ar bezmaksas programmas Valtec palīdzību. Lai neiedzilinātos programmas niansēs, var izmantot matemātiskas formulas, kas nodrošina augstu aprēķinu precizitāti.

Lai aprēķinātu kopējos siltuma zudumus Q mājoklim, nepieciešams aprēķināt norobežojošo konstrukciju siltuma izmaksas Q_org.k, enerģijas patēriņu ventilācijai un infiltrācijai Q_v, ņemt vērā sadzīves izmaksas Q_t. Zudumus mēra un reģistrē W.

Kopējo siltuma izmaksu Q aprēķināšanai izmanto formulu:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Tālāk aplūkosim formulas siltuma izmaksu noteikšanai:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

Norobežojošo konstrukciju siltuma zudumu noteikšana

Caur norobežojošiem mājas elementiem (sienām, durvīm, logiem, griestiem un grīdu) izplūst visvairāk siltuma. Lai noteiktu Q_org.k, nepieciešams atsevišķi aprēķināt siltuma zudumus, ko rada katrs konstrukcijas elements.

Tas ir, Q_org.k aprēķina pēc formulas:

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

Lai noteiktu Q katram mājas elementam, jānoskaidro tā uzbūve un siltumvadītspējas koeficients vai siltuma pretestības koeficients, kas norādīts materiāla pasē.

Lai aprēķinātu siltuma izmaksas, ņem vērā slāņus, kas ietekmē siltumizolāciju. Piemēram, izolācijas materiālus, mūri, apšuvumu u.c.

Siltuma zudumu aprēķins tiek veikts katram viendabīgam norobežojošā elementa slānim. Piemēram, ja siena sastāv no diviem neviendabīgiem slāņiem (izolācijas un ķieģeļu mūra), tad aprēķinu veic atsevišķi izolācijai un atsevišķi ķieģeļu mūrim.

Slāņa siltuma izmaksas aprēķina, ņemot vērā vēlamo temperatūru telpā, pēc izteiksmes:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

Izteiksmē mainīgajiem ir šāda nozīme:

• S – slāņa laukums, m²;
• t_v – vēlamā temperatūra mājā, °C; stūra telpām temperatūru ņem par 2 grādiem augstāku;
• t_n – reģiona aukstākā 5 dienu perioda vidējā temperatūra, °C;
• k – materiāla siltumvadītspējas koeficients;
• B – katra norobežojošā elementa slāņa biezums, m;
• l – tabulas parametrs, kas ņem vērā siltuma zudumu īpatnības dažādos debespusu virzienos izvietotajiem norobežojošajiem elementiem.

Ja sienā, kurai tiek veikts aprēķins, ir iebūvēti logi vai durvis, tad, aprēķinot Q, no norobežojošā elementa kopējās platības jāatskaita loga vai durvju platība, jo to siltuma zudumi būs citādi.

Logu vai durvju tehniskajā pasē reizēm norāda siltuma pārneses koeficientu D, pateicoties kuram var vienkāršot aprēķinus

Siltumpretestības koeficientu aprēķina pēc formulas:

D = B/k

Atsevišķa slāņa siltuma zudumu formulu var attēlot šādi:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Praksē, lai aprēķinātu Q grīdai, sienām vai griestiem, atsevišķi aprēķina katra norobežojošā elementa slāņa D koeficientus, tos summē un ievieto vispārējā formulā, kas vienkāršo aprēķinu procesu.

Infiltrācijas un ventilācijas radīto siltuma zudumu uzskaite

Telpā no ventilācijas sistēmas var ienākt zemas temperatūras gaiss, kas būtiski ietekmē siltuma zudumus. Šī procesa vispārējā formula ir šāda:

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

Izteiksmē burtu simboliem ir šāda nozīme:

• L_n – ienākošā gaisa plūsmas ātrums, m³/h;
• p_v – gaisa blīvums telpā pie noteiktās temperatūras, kg/m³;
• t_v – temperatūra mājā, °C;
• t_n – reģiona aukstākā 5 dienu perioda vidējā temperatūra, °C;
• c – gaisa siltumietilpība, kJ/(kg*°C).

Parametru L_n ņem no ventilācijas sistēmas tehniskajiem parametriem. Vairumā gadījumu pieplūdes gaisa apmaiņai ir īpatnējais patēriņš 3 m³/h, un, pamatojoties uz to, L_n aprēķina pēc formulas:

L_n = 3 × S_pol

Formulā S_pol – grīdas platība, m².

Gaisa blīvumu telpā p_v nosaka izteiksme:

p_v = 353/273+t_v

Šeit t_v – iestatītā temperatūra mājā, mērāma °C.

Siltumietilpība c ir fizikāla konstante un ir vienāda ar 1.005 kJ/(kg× °C).

Dabiskās ventilācijas gadījumā aukstais gaiss iekļūst caur logiem, durvīm, izspiežot siltumu caur skursteni

Nepārvaldīta ventilācija jeb infiltracija tiek noteikta pēc formulas:

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

Vienādojumā:

• G_h – gaisa plūsma caur katru norobežojumu, ir tabulas vērtība, kg/h;
• k_t – siltuma gaisa plūsmas ietekmes koeficients, tiek ņemts no tabulas;
• t_v, t_n – norādītās temperatūras telpā un ārpusē, °C.

Atverot durvis, rodas vislielākie gaisa siltuma zudumi, tāpēc, ja ieeja ir aprīkota ar gaisa siltuma aizkariem, tie arī jāņem vērā.

Siltuma aizkars ir pagarināts siltuma ventilators, kas veido spēcīgu plūsmu loga vai durvju atvēruma robežās. Tas samazina vai praktiski novērš siltuma zudumus un gaisa iekļūšanu no ielas pat tad, ja durvis vai logs ir atvērtas.

Durvju siltuma zudumu aprēķināšanai izmanto formulu:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

Izteiksmē:

• Q_dv – ārdurvju aprēķinātie siltuma zudumi;
• H – ēkas augstums, m;
• j – tabulas koeficients atkarībā no durvju veida un to novietojuma.

Ja mājā ir organizēta ventilācija vai infiltrācija, tad aprēķini tiek veikti pēc pirmās formulas.

Konstrukciju norobežojošo elementu virsma var būt neviendabīga – tajā var būt spraugas, blīvējuma trūkumi, caur kuriem iziet gaiss. Šie siltuma zudumi tiek uzskatīti par nenozīmīgiem, bet tos arī var noteikt. To var izdarīt tikai ar programmatūras metodēm, jo bez lietotņu izmantošanas nav iespējams veikt dažu funkciju aprēķinus.

Visprecīzāko priekšstatu par reāliem siltuma zudumiem sniedz mājas termogrāfiskā izpēte. Šī diagnostikas metode ļauj atklāt slēptās būvniecības kļūdas, siltumizolācijas trūkumus, ūdensapgādes sistēmas noplūdes, kas samazina ēkas siltumtehniskās īpašības, un citus defektus.

Sadzīves siltuma ieguvumi

Caur elektriskajām ierīcēm, cilvēka ķermeni, lampām telpā nonāk papildu siltums, kas arī tiek ņemts vērā siltuma zudumu aprēķinos.

Eksperimentāli noteikts, ka šādas ieplūdes nevar pārsniegt 10 W uz 1 m². Tāpēc aprēķina formula var būt šāda:

Q_t = 10 × S_pol

Izteiksmē S_pol – grīdas platība, m².

GAS aprēķina pamatmetodika

Jebkuras gaisa apkures sistēmas (GAS) galvenais darbības princips ir siltumenerģijas pārvade caur gaisu, dzesējot siltumnesēju. Tās galvenie elementi – siltuma ģenerators un siltuma vads.

Gaiss telpā tiek padots jau uzkarsēts līdz temperatūrai t_r, lai uzturētu vēlamo temperatūru t_v. Tāpēc uzkrātās enerģijas daudzumam jābūt vienādam ar ēkas kopējiem siltuma zudumiem, tas ir, Q. Pastāv vienādība:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

Formulā E – sakarsētā gaisa patēriņš kg/s telpas apsildīšanai. No vienādības varam izteikt E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Atgādināsim, ka gaisa siltumietilpība c=1005 J/(kg×K).

Pēc formulas nosaka tikai padotā gaisa daudzumu, ko izmanto tikai apkurei tikai recirkulācijas sistēmās (turpmāk – RSVO).

Pieplūdes-recirkulācijas sistēmās daļa gaisa tiek ņemta no ielas, bet otra daļa – no telpas. Abas daļas tiek sajauktas un pēc uzkarsēšanas līdz nepieciešamajai temperatūrai tiek piegādātas telpā.

Ja SVO izmanto kā ventilāciju, tad padotā gaisa daudzumu aprēķina šādi:

• Ja gaisa daudzums apkurei pārsniedz gaisa daudzumu ventilācijai vai ir tam vienāds, tad ņem vērā gaisa daudzumu apkurei, un sistēmu izvēlas kā caurplūdes (turpmāk – PSVO) vai ar daļēju recirkulāciju (turpmāk – ČRSVO).
• Ja gaisa daudzums apkurei ir mazāks par ventilācijai nepieciešamo gaisa daudzumu, tad ņem vērā tikai ventilācijai nepieciešamo gaisa daudzumu, ievieš PSVO (dažreiz – ČRSVO), un padotā gaisa temperatūru aprēķina pēc formulas: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Ja rādītājs t_r pārsniedz pieļaujamos parametrus, jāpalielina caur ventilāciju ievadītā gaisa daudzums.

Ja telpā ir pastāvīgas siltuma izdalīšanas avoti, tad padotā gaisa temperatūru samazina.

Ieslēgtās elektroierīces rada apmēram 1% siltuma telpā. Ja viena vai vairākas ierīces darbosies pastāvīgi, to siltuma jauda jāņem vērā aprēķinos.

Atsevišķai telpai rādītājs t_r  var izrādīties atšķirīgs. Tehniski īstenot ideju par dažādas temperatūras piegādi atsevišķās telpās ir iespējams, taču daudz vienkāršāk ir piegādāt visās telpās vienādas temperatūras gaisu.

Šajā gadījumā kopējo temperatūru t_r  ņem to, kas izrādījusies viszemākā. Tad padotā gaisa daudzumu aprēķina pēc formulas, kas nosaka E_ot.

Tālāk noteiksim formulu ienākošā gaisa tilpuma V_ot aprēķinam pie tā sildīšanas temperatūras t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Atbildi ieraksta m³/h.

Tomēr gaisa apmaiņa telpā V_p atšķirsies no lieluma V_ot, jo to nepieciešams noteikt, ņemot vērā iekšējo temperatūru t_v:

V_ot = E_ot/p_v

Formulā V_p un V_ot noteikšanai gaisa blīvuma rādītāji p_r un p_v (kg/m³) tiek aprēķināti, ņemot vērā uzkarsētā gaisa temperatūru t_r un temperatūru telpā t_v.

Pievadītā temperatūra telpā t_r ir jābūt augstākai par t_v. Tas samazinās pievadītā gaisa daudzumu un ļaus samazināt kanālu izmērus sistēmās ar dabisku gaisa kustību vai samazināt elektrības izmaksas, ja tiek izmantota mehāniska dzinējspēka iedarbība uzkarsētās gaisa masas cirkulācijai.

Tradicionāli ienākošā gaisa maksimālā temperatūra, kad tas tiek pievadīts augstumā, kas pārsniedz 3,5 m atzīmi, ir jābūt 70 °C. Ja gaiss tiek pievadīts augstumā, kas mazāks par 3,5 m, tad tā temperatūra parasti tiek pielīdzināta 45 °C.

Dzīvojamām telpām ar augstumu 2,5 m pieļaujamais temperatūras limits ir 60 °C. Ja temperatūra tiek iestatīta augstāka, atmosfēra zaudē savas īpašības un nav piemērota elpošanai.

Ja gaisa-siltuma aizkari atrodas pie ārējiem vārtiem un atvērumiem, kas vērsti uz āru, tad ienākošā gaisa temperatūra ir pieļaujama 70 °C, aizkuriem, kas atrodas ārējās durvīs, līdz 50 °C.

Uz pievadīto temperatūru ietekmē gaisa padeves veidi, strūklas virziens (vertikāli, slīpi, horizontāli u.c.). Ja telpā pastāvīgi atrodas cilvēki, tad pievadītā gaisa temperatūra ir jāsamazina līdz 25 °C.

Pēc provizorisko aprēķinu veikšanas var noteikt nepieciešamos siltuma zudumus gaisa uzsildīšanai.

RSVO siltuma zudumus Q₁ aprēķina pēc izteiksmes:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

PSVO Q₂ aprēķinu veic pēc formulas:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Siltuma patēriņš Q₃ ČRSVO ir atrodams pēc vienādojuma:

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

Visos trīs izteikumos:

• E_ot un E_vent – gaisa patēriņš kg/s apkurei (E_ot) un ventilācijai (E_vent);
• t_n – āra gaisa temperatūra °C.

Pārējie mainīgo raksturlielumi ir iepriekšējie.

ČRSVO recirkulācijas gaisa daudzumu nosaka pēc formulas:

E_rec = E_ot – E_vent

Mainīgais lielums E_ot izsaka sajauktā gaisa daudzumu, kas uzkarsēts līdz temperatūrai t_r.

PSVO ar dabisku dzinējspēku ir īpatnība – kustīgā gaisa daudzums mainās atkarībā no āra temperatūras. Ja āra temperatūra krītas, sistēmas spiediens palielinās. Tas noved pie ienākošā gaisa daudzuma pieauguma mājā. Ja temperatūra paaugstinās, notiek pretējs process.

Arī SVO, atšķirībā no ventilācijas sistēmām, gaiss pārvietojas ar mazāku un mainīgu blīvumu, salīdzinot ar gaisa blīvumu, kas ieskauj gaisa vadus.

Šīs parādības dēļ notiek šādi procesi:

1. Ienākot no ģeneratora, gaiss, ejot cauri gaisa vadiem, ievērojami atdziest pārvietošanās laikā.
2. Ar dabisku kustību ienākošā gaisa daudzums telpā mainās apkures sezonas laikā.

Iepriekšminētie procesi netiek ņemti vērā, ja gaisa cirkulācijai gaisa sildīšanas sistēmā tiek izmantoti ventilatori, turklāt tai ir ierobežots garums un augstums.

Ja sistēmai ir daudz atzaru, tā ir pietiekami plaša, un ēka ir liela un augsta, tad ir jāsamazina gaisa dzesēšanas process gaisa kanālos, jāsamazina gaisa pārdale, kas nāk dabiskā cirkulācijas spiediena ietekmē.

Aprēķinot nepieciešamo jaudu paplašinātām un sazarotām gaisa sildīšanas sistēmām, jāņem vērā ne tikai dabiskais gaisa masas dzesēšanas process, pārvietojoties pa gaisa kanālu, bet arī dabiskā gaisa masas spiediena ietekme, ejot cauri kanālam.

Lai kontrolētu gaisa dzesēšanas procesu, veic gaisa kanālu termisko aprēķinu. Šim nolūkam ir jāiestata sākotnējā gaisa temperatūra un jāprecizē tā plūsma, izmantojot formulas.

Lai aprēķinātu siltuma plūsmu Q_ohl caur gaisa kanāla sienām, kura garums ir l, izmanto formulu:

Q_ohl = q₁ × l

Izteiksmē lielums q₁ apzīmē siltuma plūsmu, kas iet caur gaisa kanāla sienām, kura garums ir 1 m. Parametru aprēķina pēc izteiksmes:

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

Vienādojumā D₁ ir siltuma pārneses pretestība no uzkarsēta gaisa ar vidējo temperatūru t_sr caur laukumu S₁ uz gaisa kanāla sienām, kura garums ir 1 m, telpā ar temperatūru t_v.

Siltuma bilances vienādojums izskatās šādi:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

Formulā:

• E_ot ir telpas apkurei nepieciešamais gaisa daudzums, kg/h;
• c ir gaisa īpatnējā siltumietilpība, kJ/(kg °C);
• t_nac ir gaisa temperatūra gaisa kanāla sākumā, °C;
• t_r ir telpā izlaistā gaisa temperatūra, °C.

Siltuma bilances vienādojums ļauj noteikt sākotnējo gaisa temperatūru gaisa kanālā pēc dotās beigu temperatūras un, otrādi, uzzināt beigu temperatūru pie dotās sākotnējās, kā arī noteikt gaisa plūsmu.

Temperatūru t_nach var atrast arī pēc formulas:

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

Šeit η ir daļa no Q_ohl, kas nonāk telpā; aprēķinos to pieņem vienādu ar nulli. Pārējo mainīgo raksturlielumi tika nosaukti iepriekš.

Precizētā karstā gaisa plūsmas formula izskatīsies šādi:

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

Visi burtu lielumi izteiksmē tika definēti iepriekš. Pāriesim pie konkrētas mājas gaisa sildīšanas aprēķina piemēra izskatīšanas.

Mājas siltuma zudumu aprēķina piemērs

Aplūkotā māja atrodas Kostromas pilsētā, kur temperatūra ārpus loga aukstākajā piecu dienu periodā sasniedz -31 grādu, augsnes temperatūra ir +5 °C. Vēlamā temperatūra telpā ir +22 °C.

Aplūkosim māju ar šādiem izmēriem:

• platums – 6.78 m;
• garums – 8.04 m;
• augstums – 2.8 m.

Vērtības tiks izmantotas, lai aprēķinātu norobežojošo elementu laukumu.

Lai veiktu aprēķinus, visērtāk ir uzzīmēt mājas plānu uz papīra, norādot uz tā ēkas platumu, garumu, augstumu, logu un durvju atrašanās vietu un to izmērus.

Ēkas sienas sastāv no:

• gāzbetona ar biezumu B=0.21 m, siltumvadītspējas koeficientu k=2.87;
• putuplasta B=0.05 m, k=1.678;
• apdares ķieģeļa B=0.09 m, k=2.26.

Nosakot k, jāizmanto dati no tabulām, bet labāk – informācija no tehniskās pases, jo dažādu ražotāju materiālu sastāvs var atšķirties, līdz ar to tiem var būt dažādas īpašības.

Dzelzsbetons ir ar visaugstāko siltumvadītspēju, minerālvates plātnes – ar viszemāko, tāpēc tās ir visefektīvāk izmantot siltu māju celtniecībā.

Mājas grīda sastāv no šādiem slāņiem:

• smilts, B=0.10 m, k=0.58;
• šķembas, B=0.10 m, k=0.13;
• betona, B=0.20 m, k=1.1;
• ekovates izolācijas, B=0.20 m, k=0.043;
• armētās klona, B=0.30 m, k=0.93.

Dotajā mājas plānā grīdai ir vienāda uzbūve visā platībā, pagraba telpas nav.

Griesti sastāv no:

• minerālvates, B=0.10 m, k=0.05;
• ģipškartona, B=0.025 m, k=0.21;
• priežu dēļu, B=0.05 m, k=0.35.

Griestu pārsegumam nav izeju uz bēniņiem.

Mājā ir pavisam 8 logi, visi ir divkameru ar K-stiklu, argonu, rādītājs D=0.6. Sešiem logiem izmēri ir 1.2×1.5 m, vienam – 1.2×2 m, vienam – 0.3×0.5 m. Durvju izmēri ir 1×2.2 m, rādītājs D pēc pases ir 0.36.

Sienu siltuma zudumu aprēķināšana

Siltuma zudumu aprēķinu veiksim katrai sienai atsevišķi.

Sākumā atradīsim ziemeļu sienas laukumu:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

Uz sienas nav durvju aiļu un logu atvērumu, tāpēc aprēķinos izmantosim šo S vērtību.

Lai aprēķinātu siltuma zudumus norobežojošām konstrukcijām, kas orientētas uz kādu no debespusēm, jāņem vērā precizējošie koeficienti.

Pamatojoties uz sienas sastāvu, atradīsim tās kopējo siltuma pretestību, kas ir vienāda ar:

D_s.sten = D_gb + D_pn + D_kr

Lai atrastu D, izmantosim formulu:

D = B/k

Tad, ievietojot sākotnējās vērtības, iegūstam:

D_s.sten = 0.21/2.87 + 0.05/1.678 + 0.09/2.26 = 0.14

Aprēķiniem izmantosim formulu:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Ņemot vērā, ka koeficients l ziemeļu sienai ir 1.1, iegūstam:

Q_sev.st = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184

Dienvidu sienā atrodas viens logs ar laukumu:

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Tāpēc aprēķinos no S dienvidu sienas ir jāatskaita S logs, lai iegūtu maksimāli precīzus rezultātus.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Parametrs l dienvidu virzienam ir 1. Tad:

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

Austrumu un rietumu sienai precizējošais koeficients l=1.05, tāpēc ir pietiekami aprēķināt OK virsmas laukumu, neņemot vērā S logus un durvis.

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

Tad:

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

Galu galā, kopējā Q sienām ir visu sienu Q summa, proti:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Kopumā siltums caur sienām izplūst 526 W apjomā.

Siltuma zudumi caur logiem un durvīm

Mājas plānā redzams, ka durvis un 7 logi ir vērsti uz austrumiem un rietumiem, tāpēc parametrs l=1.05. 7 logu kopējā platība, ņemot vērā iepriekš veiktos aprēķinus, ir:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Tiem Q, ņemot vērā, ka D=0.6, tiks aprēķināts šādi:

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

Aprēķināsim Q dienvidu logam (l=1).

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

Durvīm D=0.36, un S=2.2, l=1.05, tad:

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

Saskaitām iegūtos siltuma zudumus un iegūstam:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Tālāk noteiksim Q griestiem un grīdai.

Griestu un grīdas siltuma zudumu aprēķins

Griestiem un grīdai l=1. Aprēķināsim to platību.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Ņemot vērā grīdas sastāvu, noteiksim kopējo D.

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

Tad grīdas siltuma zudumi, ņemot vērā, ka zemes temperatūra ir +5, ir:

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

Aprēķināsim griestu kopējo D:

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

Tad griestu Q būs:

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

Kopējie siltuma zudumi caur OK būs:

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

Kopumā mājas siltuma zudumi būs 13054 W jeb gandrīz 13 kW.

Ventilācijas siltuma zudumu aprēķināšana

Telpā darbojas ventilācija ar īpatnējo gaisa apmaiņu 3 m³/h, ieeja ir aprīkota ar gaisa-siltuma aizkaru, tāpēc aprēķiniem pietiek izmantot formulu:

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

n
)

Aprēķināsim gaisa blīvumu telpā pie dotās temperatūras +22 grādi:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parametrs L_n ir vienāds ar īpatnējā patēriņa un grīdas platības reizinājumu, proti:

Gaisa siltumietilpība c ir 1.005 kJ/(kg × °C).

Ņemot vērā visus datus, atradīsim Q ventilācijai:

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

Kopumā ventilācijas siltuma izdevumi būs 3000 W jeb 3 kW.

Sadzīves siltuma ieguvumi

Sadzīves rakstura ieguvumi tiek aprēķināti pēc formulas.

Q_t = 10 × S_pol

Tas ir, ievietojot zināmās vērtības, iegūstam:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Apkopojot, var redzēt, ka kopējie mājas siltuma zudumi Q būs vienādi:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Ņemsim par darba vērtību Q=16000 W jeb 16 kW.

Aprēķinu piemēri GAS

Pieņemsim, ka padeves gaisa temperatūra (t_r) ir 55 °C, vēlamā telpas temperatūra (t_v) ir 22 °C, mājas siltuma zudumi (Q) ir 16000 W.

Gaisa daudzuma noteikšana recirkulācijas gaisa apkures sistēmai (RGAS)

Lai noteiktu padeves gaisa masu pie temperatūras t_r, izmanto formulu:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Ievietojot formulā parametru vērtības, iegūstam:

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

Padeves gaisa tilpuma daudzumu aprēķina pēc formulas:

V_ot = E_ot /p_r,

kur:

p_r = 353/(273 + t_r)

Sākumā aprēķināsim blīvumu p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Tad:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Gaisa apmaiņa telpā tiek noteikta pēc formulas:

Vp = E_ot /p_v

Noteiksim gaisa blīvumu telpā:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Ievietojot vērtības formulā, iegūstam:

V_p = 483/1.19 = 405

Tādējādi gaisa apmaiņa telpā ir 405 m³ stundā, bet padeves gaisa tilpumam jābūt 451 m³ stundā.

Gaisa daudzuma aprēķins daļējai recirkulācijas gaisa apkures sistēmai (DRGAS)

Lai aprēķinātu gaisa daudzumu ČRSVO, ņemsim iegūtos datus no iepriekšējā piemēra, kā arī t_r = 55 °C, t_v = 22 °C; Q=16000 W. Ventilācijai nepieciešamais gaisa daudzums E_vent=110 m³/h. Aprēķina āra temperatūra t_n=-31 °C.

ČRSVO aprēķināšanai izmantojam formulu:

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

Ievietojot vērtības, iegūstam:

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

Recirkulācijas gaisa tilpums būs 405-110=296 m³ stundā. Papildu siltuma patēriņš ir 27000-16000=11000 W.

Sākotnējās gaisa temperatūras noteikšana

Mehāniskā gaisa kanāla pretestība D=0.27, un tā tiek ņemta no tā tehniskajiem parametriem. Gaisa kanāla garums ārpus apsildāmās telpas l=15 m. Noteikts, ka Q=16 kW, iekšējā gaisa temperatūra ir 22 grādi, un nepieciešamā temperatūra telpas apsildīšanai ir 55 grādi.

Noteiksim E_ot pēc iepriekšminētajām formulām. Iegūstam:

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

Siltuma plūsmas lielums q₁ būs:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Sākuma temperatūra pie novirzes η = 0 būs:

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

Precizēsim vidējo temperatūru:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Tad:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Ņemot vērā iegūtos datus, atrodam:

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

No tā izriet secinājums, ka gaisa kustības laikā tiek zaudēti 4 grādi siltuma. Lai samazinātu siltuma zudumus, nepieciešams siltumizolēt caurules. Tāpat iesakām Jums iepazīties ar mūsu citu rakstu, kurā detalizēti aprakstīts gaisa apkures sistēmas ierīkošanas process.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Informatīvs video par gaisa apkures sistēmas aprēķiniem, izmantojot programmu Ecxel:

Gaisa apkures sistēmas aprēķinus vajadzētu uzticēt profesionāļiem, jo tikai speciālistiem ir pieredze, attiecīgas zināšanas, un viņi ņems vērā visas aprēķinu nianses.

Vai radušies jautājumi, atradāt neprecizitātes dotajos aprēķinos, vai vēlaties papildināt materiālu ar vērtīgu informāciju? Lūdzu, atstājiet savus komentārus zemāk esošajā blokā.