Beräkning av luftvärme: grundläggande principer + exempel på beräkning

Installation av värmesystem är omöjlig utan förberedande beräkningar. De erhållna uppgifterna måste vara så noggranna som möjligt, därför utförs beräkningen av luftvärme av experter med hjälp av specialiserade program, med hänsyn till konstruktionens nyanser.

Man kan själv beräkna luftvärmesystemet (nedan – LVS) om man har grundläggande kunskaper i matematik och fysik.

I detta material kommer vi att berätta hur man beräknar nivån på värmeförluster i huset och LVS. För att allt ska vara så tydligt som möjligt kommer specifika räkneexempel att ges.

Beräkning av husets värmeförluster

För att välja LVS måste man bestämma luftmängden för systemet, starttemperaturen för luften i luftkanalen för optimal uppvärmning av rummet. För att få denna information måste man beräkna husets värmeförluster, och sedan påbörja huvudberäkningarna senare.

Varje byggnad förlorar termisk energi under kalla perioder. Den största mängden lämnar rummet genom väggar, tak, fönster, dörrar och andra omslutande element (nedan – OE) som vetter mot utsidan med en sida.

För att säkerställa en viss temperatur i huset måste man beräkna den termiska effekt som kan kompensera värmeförlusterna och hålla önskad temperatur i huset.

Det finns en felaktig uppfattning att värmeförlusterna är desamma för varje hus. Vissa källor hävdar att 10 kW är tillräckligt för uppvärmning av ett litet hus oavsett konfiguration, medan andra nöjer sig med siffror på 7-8 kW per kvadratmeter.

Enligt en förenklad beräkningsmodell ska varje 10 m² användbar yta i nordliga regioner och mellersta regioner förses med 1 kW termisk effekt. Denna siffra, som är individuell för varje byggnad, multipliceras med en faktor 1,15, vilket skapar en marginal för termisk effekt vid oväntade förluster.

Men sådana uppskattningar är ganska grova, och dessutom beaktas inte egenskaperna hos de material som används i husbyggnation, klimatförhållanden och andra faktorer som påverkar värmekostnaderna.

Mängden bortgående värme beror på arean hos den omslutande byggnadsdelen, värmeledningsförmågan hos varje skikt. Den största mängden termisk energi lämnar rummet genom väggar, golv, tak, fönster.

Om moderna byggmaterial med låg värmeledningsförmåga användes vid husbygget, så blir konstruktionens värmeförluster mindre, och därmed krävs mindre termisk effekt.

Om du väljer en värmeutrustning som genererar mer effekt än vad som behövs, uppstår ett överskott av värme som vanligtvis kompenseras med ventilation. I detta fall uppstår extra finansiella kostnader.

Om du väljer utrustning med låg effekt för luftvärmesystemet, kommer det att bli brist på värme i rummet eftersom enheten inte kan generera den nödvändiga mängden energi, vilket gör att du måste införskaffa ytterligare värmeutrustning.

Genom att använda polyuretanskum, glasfiber och andra moderna isoleringsmaterial kan du uppnå maximal värmeisolering av rummet.

Byggnadens värmeförluster beror på:

• byggnadens omslutande element (väggar, tak etc.), deras tjocklek;
• arean av den uppvärmda ytan;
• orienteringen i förhållande till väderstrecken;
• minimitemperaturen utomhus i regionen, staden under en period av 5 vinterdagar;
• av uppvärmningssäsongens varaktighet;
• infiltrations- och ventilationsprocesser;
• hushållsvärmetillskott;
• värmeförbrukning för hushållsändamål.

Det går inte att beräkna värmeförluster korrekt utan att ta hänsyn till infiltration och ventilation, som väsentligt påverkar den kvantitativa aspekten. Infiltration – är en naturlig process för luftmassornas rörelse som sker när människor rör sig i rummet, öppnar fönster för vädring och andra hushållsprocesser.

Ventilation – är ett speciellt installerat system genom vilket luft tillförs, och luften kan komma in i rummet med en lägre temperatur.

Genom ventilation går det 9 gånger mer värme än genom naturlig infiltration

Värme tillförs rummet inte bara via värmesystemet utan också via värmeavgivande elektriska apparater, glödlampor, människor. Det är också viktigt att ta hänsyn till värmeförbrukningen för uppvärmning av kalla föremål som förts in utifrån, kläder.

Innan du väljer utrustning för luftvärme, projektering av värmesystemet är det viktigt att med hög noggrannhet beräkna husets värmeförluster. Detta kan göras med det kostnadsfria programmet Valtec. För att inte behöva fördjupa sig i programmets detaljer kan man använda matematiska formler som ger hög precision i beräkningarna.

För att beräkna den totala värmeförlusten Q för bostaden måste man beräkna värmeförlusterna genom omslutande konstruktioner Q_org.k, energiförbrukning för ventilation och infiltration Q_v, och ta hänsyn till hushållsförbrukningen Q_t. Förlusterna mäts och registreras i W.

För beräkning av total värmeförbrukning Q används formeln:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Därefter tittar vi på formlerna för att bestämma värmeförbrukningen:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

Bestämning av värmeförluster från omslutande konstruktioner

Genom husets omslutande delar (väggar, dörrar, fönster, tak och golv) går störst mängd värme ut. För att bestämma Q_org.k måste man separat beräkna värmeförlusterna för varje konstruktionsdel.

Det vill säga Q_org.k beräknas enligt formeln:

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

För att bestämma Q för varje del i huset måste man känna till dess konstruktion och värmekonduktivitetskoefficient eller värmemotståndskoefficient, som anges i materialets datablad.

Vid beräkning av värmeförbrukning beaktas skikt som påverkar värmeisoleringen. Till exempel isolering, murverk, beklädnad osv.

Beräkningen av värmeförluster görs för varje homogent skikt i den omslutande delen. Till exempel, om en vägg består av två olika skikt (isolering och tegelmurverk), så utförs beräkningen separat för isoleringen och för tegelmurverket.

Värmeförbrukningen för ett skikt beräknas med hänsyn till önskad rumstemperatur enligt uttrycket:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

I uttrycket har variablerna följande betydelse:

• S – skiktets area, m²;
• t_v – önskad temperatur i huset, °C; för hörnrum tas temperaturen 2 grader högre;
• t_n – medeltemperaturen under den kallaste 5-dygnsperioden i regionen, °C;
• k – materialets värmeledningskoefficient;
• B – tjockleken för varje skikt av det omslutande elementet, m;
• l – tabelvärde som tar hänsyn till värmeförlustegenskaper för fönster och dörrar (OK) placerade i olika väderstreck.

Om det i väggen som beräkningen görs för finns inbyggda fönster eller dörrar, måste fönstrets eller dörrens area dras ifrån den totala arean för det omslutande elementet vid beräkning av Q, eftersom deras värmeförluster är annorlunda.

I tekniska databladet för fönster eller dörrar anges ibland värmegenomgångskoefficienten D, som kan förenkla beräkningarna.

Värmemotståndskoefficienten beräknas med formeln:

D = B/k

Formeln för värmeförluster för ett enskilt skikt kan uttryckas som:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

I praktiken, för att beräkna Q för golv, väggar eller tak, beräknas D-koefficienterna för varje skikt av det omslutande elementet separat, summeras dem och sätts in i den allmänna formeln, vilket förenklar beräkningsprocessen.

Hänsyn till infiltrations- och ventilationskostnader

I rummet kan lågtemperaturluft komma in från ventilationssystemet, vilket påverkar värmeförlusterna avsevärt. Den allmänna formeln för denna process ser ut så här:

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

I uttrycket har bokstäverna följande betydelse:

• L_n – inkommande luftflöde, m³/h;
• p_v – luftens densitet i rummet vid given temperatur, kg/m³;
• t_v – temperaturen i huset, °C;
• t_n – medeltemperaturen under den kallaste 5-dygnsperioden i regionen, °C;
• c – luftens specifika värmekapacitet, kJ/(kg·°C).

Parametern L_n tas från ventilationssystemets tekniska data. I de flesta fall har tilluftsventilationen ett specifikt flöde på 3 m³/h, varför L_n beräknas med formeln:

L_n = 3 × S_pol

I formeln är S_pol – golvarean, m².

Luftens densitet i rummet p_v bestäms av uttrycket:

p_v = 353/273+t_v

Här är t_v den inställda temperaturen i huset, mätt i °C.

Specifika värmekapaciteten c är en fysikalisk konstant och är 1,005 kJ/(kg·°C).

Vid naturlig ventilation kommer kall luft in genom fönster och dörrar och trycker ut värme genom skorstenen

Oorganiserad ventilation, eller infiltration, bestäms med formeln:

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

I ekvationen:

• G_h – luftflödet genom varje omslutning, är ett tabellvärde, kg/h;
• k_t – koefficient för inverkan av varmluftsflöde, tas från tabell;
• t_v , t_n – angivna temperaturer inomhus och utomhus, °C.

Vid öppning av dörrar uppstår de största värmeförlusterna, så om entrén är utrustad med luftvärmegardiner bör även dessa beaktas.

En värmegardin är en långsträckt värmefläkt som skapar ett kraftfullt flöde inom fönster- eller dörröppningen. Den minimerar eller praktiskt taget eliminerar värmeförluster och luftinträngning utifrån även när dörren eller fönstret är öppet.

För beräkning av värmeförluster från dörrar används formeln:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

I uttrycket:

• Q_dv – beräknade värmeförluster från ytterdörrar;
• H – byggnadens höjd, m;
• j – tabellkoefficient beroende på dörrtyp och placering.

Om det finns organiserad ventilation eller infiltration i huset, utförs beräkningarna enligt den första formeln.

Ytan på konstruktionens omslutande element kan vara inhomogen – det kan förekomma springor och otätheter genom vilka luft passerar. Dessa värmeförluster anses vara obetydliga men kan ändå bestämmas. Detta är endast möjligt med programvarumetoder, eftersom vissa funktioner inte kan beräknas utan applikationer.

En maximalt exakt bild av de verkliga värmeförlusterna ges av en termografisk undersökning av huset. Denna diagnosmetod gör det möjligt att upptäcka dolda byggfel, brister i värmeisolering, läckor i vattenledningssystemet som minskar byggnadens värmetekniska egenskaper och andra defekter.

Hushållets värmetillskott

Genom elektriska apparater, människokroppen och lampor tillförs extra värme till rummet, vilket också beaktas vid beräkning av värmeförluster.

Erfarenhetsmässigt har det fastställts att sådan tillförsel inte kan överstiga 10 W per 1 m². Därför kan beräkningsformeln se ut som:

Q_t = 10 × S_pol

I uttrycket S_pol – golvyta, m².

Grundläggande metod för beräkning av LVS

Grundprincipen för alla SVO är överföring av termisk energi genom luft via kylning av värmebäraren. Dess huvudelement är värmegenerator och värmeledning.

Luft tillförs rummet redan uppvärmd till temperaturen t_r för att upprätthålla önskad temperatur t_v. Därför måste mängden ackumulerad energi vara lika med byggnadens totala värmeförluster, det vill säga Q. Det gäller likheten:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

I formeln E – flöde av uppvärmd luft kg/s för uppvärmning av rummet. Från ekvationen kan vi uttrycka E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Kom ihåg att luftens specifika värmekapacitet är c=1005 J/(kg×K).

Formeln används uteslutande för att bestämma mängden tilluft som endast används för uppvärmning i recirkulationssystem (härefter – RSVO).

I tillufts-recirkulationssystem tas en del luft från utomhus, och den andra delen – från rummet. Båda delarna blandas och efter uppvärmning till önskad temperatur levereras de till rummet.

Om SVO används för ventilation, beräknas mängden tilluft på följande sätt:

• Om luftmängden för uppvärmning överstiger eller är lika med luftmängden för ventilation, beaktas luftmängden för uppvärmning, och systemet väljs som ett genomströmningssystem (härefter – PSVO) eller med partiell recirkulation (härefter – ChRSVO).
• Om luftmängden för uppvärmning är mindre än den luftmängd som krävs för ventilation, beaktas endast den luftmängd som krävs för ventilation, PSVO införs (ibland – ChRSVO), och temperaturen på tilluften beräknas med formeln: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Om parametern t_r överskrider tillåtna värden, bör mängden luft som tillförs via ventilation ökas.

Om det finns konstanta värmekällor i rummet, sänks temperaturen på tilluften.

Inkopplade elektriska apparater genererar cirka 1% värme i rummet. Om en eller flera enheter arbetar kontinuerligt, måste deras värmeeffekt beaktas i beräkningarna.

För ett enskilt rum kan parametern t_r vara olika. Tekniskt sett är det möjligt att genomföra idén med att tillföra olika temperaturer till enskilda rum, men det är mycket enklare att tillföra luft med samma temperatur till alla rum.

I detta fall tas den totala temperaturen t_r som den lägsta. Därefter beräknas mängden tilluft med formeln som bestämmer E_ot.

Därefter bestämmer vi formeln för beräkning av volymen tilluft V_ot vid dess uppvärmningstemperatur t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Svaret skrivs i m³/h.

Luftväxlingen i rummet V_p kommer dock att skilja sig från värdet V_ot, eftersom den måste bestämmas utifrån innetemperaturen t_v:

V_ot = E_ot/p_v

I formeln för bestämning av V_p och V_ot beräknas luftdensitetsindikatorerna p_r och p_v (kg/m³) med hänsyn till temperaturen hos den uppvärmda luften t_r och temperaturen i rummet t_v.

Den inkommande temperaturen i rummet t_r måste vara högre än t_v. Detta minskar mängden tillförd luft och gör det möjligt att minska kanalernas dimensioner i system med naturlig luftrörelse eller minska elförbrukningen om mekanisk drivning används för cirkulation av den uppvärmda luftmassan.

Traditionellt sett bör den maximala temperaturen för luft som kommer in i rummet vid en höjd över 3,5 m vara 70 °C. Om luften tillförs på en höjd under 3,5 m, sätts temperaturen vanligtvis till 45 °C.

För bostadsrum med en höjd på 2,5 m är den tillåtna temperaturgränsen 60 °C. Om temperaturen sätts högre förlorar atmosfären sina egenskaper och blir olämplig att andas.

Om luftvärmgardiner placeras vid yttre portar och öppningar som vetter utåt, tillåts en temperatur på 70 °C för inkommande luft; för gardiner vid ytterdörrar upp till 50 °C.

Den tillförda temperaturen påverkas av lufttillförselmetoder och strålens riktning (vertikalt, lutande, horisontellt etc.). Om människor vistas permanent i rummet bör temperaturen på den tillförda luften sänkas till 25 °C.

Efter att preliminära beräkningar har utförts kan de nödvändiga värmeförlusterna för uppvärmning av luften bestämmas.

För RSVO beräknas värmeförlusterna Q₁ enligt uttrycket:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

För PSVO beräknas Q₂ enligt formeln:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Värmeförbrukningen Q₃ för CHRSVO bestäms av ekvationen:

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

I alla tre uttrycken:

• E_ot och E_vent – luftflöde i kg/s för uppvärmning (E_ot) och ventilation (E_vent);
• t_n – utomhustemperatur i °C.

Övriga variabelegenskaper förblir desamma.

I CHRSVO bestäms mängden recirkulationsluft enligt formeln:

E_rec = E_ot – E_vent

Variabeln E_ot representerar mängden blandad luft som värmts upp till temperaturen t_r.

I PSVO med naturligt drag finns en egenskap – mängden rörlig luft förändras beroende på utomhustemperaturen. Om utomhustemperaturen sjunker, ökar systemtrycket. Detta leder till en ökning av den inkommande luften i huset. Om temperaturen stiger, sker den omvända processen.

Även i SVO, till skillnad från ventilationssystem, rör sig luft med en lägre och varierande densitet jämfört med densiteten hos luften som omger luftkanalerna.

På grund av detta fenomen inträffar följande processer:

1. När luften kommer från generatorn och passerar genom luftkanalerna, kyls den märkbart under förflyttningen.
2. Vid naturlig rörelse förändras mängden inkommande luft i rummet under uppvärmningssäsongen.

Ovanstående processer beaktas inte om fläktar används för luftcirkulation i luftvärmesystemet, och de har också begränsad längd och höjd.

Om systemet däremot har många förgreningar, är ganska långsträckt, och byggnaden är stor och hög, måste man minska luftkylningsprocessen i kanalerna och minska omfördelningen av luft som kommer in under påverkan av naturligt cirkulationstryck.

Vid beräkning av den nödvändiga effekten för långsträckta och förgrenade luftvärmesystem måste man ta hänsyn till inte bara den naturliga kylningsprocessen av luftmassan under dess rörelse genom kanalen, utan också effekten av luftmassans naturliga tryck när den passerar genom kanalen.

För att kontrollera luftkylningsprocessen utförs en termisk beräkning av kanalerna. För detta måste luftens begynnelsetemperatur fastställas och dess flöde specificeras med hjälp av formler.

För att beräkna värmeflödet Q_ohl genom kanalens väggar, vars längd är l, används formeln:

Q_ohl = q₁ × l

I uttrycket betecknar q₁ värmeflödet genom väggarna på en 1 m lång kanal. Parametern beräknas med uttrycket:

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

I ekvationen är D₁ – värmegenomgångsmotståndet från den uppvärmda luften med medeltemperaturen t_sr genom ytan S₁ på kanalens väggar med längden 1 m i rummet vid temperaturen t_v.

Värmebalansekvationen ser ut så här:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

I formeln:

• E_ot – mängden luft som behövs för att värma rummet, kg/h;
• c – specifik värmekapacitet för luft, kJ/(kg °C);
• t_nac – lufttemperaturen i början av kanalen, °C;
• t_r – temperaturen på luft som släpps ut i rummet, °C.

Värmebalansekvationen gör det möjligt att bestämma luftens begynnelsetemperatur i kanalen utifrån en given sluttemperatur och, omvänt, att ta reda på sluttemperaturen vid en given begynnelsetemperatur, samt att bestämma luftflödet.

Temperaturen t_nach kan också hittas med formeln:

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

Här är η – den del av Q_ohl som kommer in i rummet, som i beräkningarna antas vara noll. Egenskaperna för de övriga variablerna har nämnts ovan.

Den förfinade formeln för flödet av varm luft ser ut så här:

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

Alla bokstavsvärden i uttrycket har definierats ovan. Låt oss nu gå vidare till ett exempel på beräkning av luftvärme för ett specifikt hus.

Exempel på beräkning av husets värmeförluster

Det aktuella huset ligger i staden Kostroma, där utomhustemperaturen under den kallaste femdagarsperioden når -31 grader, marktemperaturen – +5 °C. Önskad rumstemperatur – +22 °C.

Vi kommer att betrakta ett hus med följande mått:

• bredd – 6,78 m;
• längd – 8.04 m;
• höjd – 2.8 m.

Värdena kommer att användas för att beräkna arean av omslutande element.

För beräkningar är det enklast att rita en planritning på papper, med markering av byggnadens bredd, längd, höjd, placering av fönster och dörrar samt deras mått.

Byggnadens väggar består av:

• gasbetong med tjocklek B=0.21 m, värmekonduktivitet k=2.87;
• cellplast B=0.05 m, k=1.678;
• fasadtegel B=0.09 m, k=2.26.

Vid bestämning av k bör man använda uppgifter från tabeller, eller helst – information från det tekniska databladet, eftersom materialsammansättningen kan variera mellan olika tillverkare och därmed ha olika egenskaper.

Armerad betong har högst värmeledningsförmåga, mineralullsplattor – lägst, därför är de mest effektiva att använda vid byggnation av varma hus.

Husets golv består av följande lager:

• sand, B=0.10 m, k=0.58;
• grus, B=0.10 m, k=0.13;
• betong, B=0.20 m, k=1.1;
• isolering av ekovilla, B=0.20 m, k=0.043;
• armerad avjämningsmassa, B=0.30 m k=0.93.

I den visade planritningen har golvet samma konstruktion över hela ytan, källare saknas.

Taket består av:

• mineralull, B=0.10 m, k=0.05;
• gipsskiva, B=0.025 m, k=0.21;
• tallskivor, B=0.05 m, k=0.35.

Takkonstruktionen har ingen utgång till vinden.

Huset har totalt 8 fönster, alla är tvåglasfönster med K-glass, argon, faktor D=0.6. Sex fönster har måtten 1.2×1.5 m, ett – 1.2×2 m, ett – 0.3×0.5 m. Dörrarna har måtten 1×2.2 m, faktor D enligt datablad är 0.36.

Beräkning av värmeförluster från väggar

Beräkning av värmeförluster kommer att utföras för varje vägg separat.

Först hittar vi arean på norra väggen:

S_norr = 8.04 × 2.8 = 22.51

På väggen finns inga dörröppningar eller fönsteröppningar, så i beräkningarna kommer vi att använda detta S-värde.

För beräkning av värmeförluster för byggnadselement som är orienterade mot ett väderstreck, måste korrigeringskoefficienter beaktas.

Utifrån väggens sammansättning hittar vi dess totala värmemotstånd, som är:

D_s.vägg = D_gb + D_pn + D_kr

För att hitta D använder vi formeln:

D = B/k

Sedan, genom att sätta in initialvärdena, får vi:

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

För beräkningarna använder vi formeln:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Med tanke på att koefficienten l för norra väggen är 1.1, får vi:

Q_norr.vägg = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184

I den södra väggen finns ett fönster med arean:

S_fön3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Därför i beräkningarna från S södra väggen måste S för fönstret subtraheras för att få så exakta resultat som möjligt.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Parametern l för söderriktningen är 1. Då:

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

För östra och västra väggen är korrigeringsfaktorn l=1.05, därför är det tillräckligt att beräkna arean av OK utan att ta hänsyn till S för fönster och dörr.

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

Då:

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

Slutligen är den totala Q för väggarna lika med summan av Q för alla väggar, det vill säga:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Totalt försvinner värme genom väggarna i mängden 526 W.

Värmeförluster genom fönster och dörrar

I husets plan syns det att dörrar och 7 fönster är vända mot öster och väster, följaktligen är parametern l=1.05. Den totala arean för 7 fönster, med hänsyn till ovanstående beräkningar, är:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

För dem kommer Q, med hänsyn till att D=0.6, att beräknas enligt följande:

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

Beräkna Q för det södra fönstret (l=1).

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

För dörrar D=0.36, och S=2.2, l=1.05, då:

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

Summera de erhållna värmeförlusterna och vi får:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Därefter bestämmer vi Q för tak och golv.

Beräkning av värmeförluster från tak och golv

För tak och golv l=1. Beräkna deras area.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Med hänsyn till golvets sammansättning bestämmer vi det totala D.

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

Då är värmeförlusterna för golvet med hänsyn till att markens temperatur är +5, lika med:

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

Beräkna det totala D för taket:

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

Då blir Q för taket:

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

Totala värmeförluster genom OK kommer att vara:

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

Totalt kommer husets värmeförluster att vara 13054 W eller nästan 13 kW.

Beräkning av värmeförluster från ventilation

I rummet fungerar ventilation med ett specifikt luftbyte på 3 m³/h, ingången är utrustad med en luft-värmeförhänge, därför är det tillräckligt att använda formeln för beräkningarna:

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

Beräkna luftens densitet i rummet vid den givna temperaturen +22 grader:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parametern L_n är lika med produkten av specifik förbrukning och golvarea, det vill säga:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Luftens specifika värmekapacitet c är 1.005 kJ/(kg× °C).

Med hänsyn till all information, hitta Q för ventilation:

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

Totalt blir värmeförbrukningen för ventilation 3000 W eller 3 kW.

Hushållets värmetillskott

Hushållstillskott beräknas enligt formeln.

Q_t = 10 × S_pol

Det vill säga, genom att sätta in kända värden får vi:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Sammanfattningsvis kan du se att husets totala värmeförluster Q kommer att vara:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Ta Q=16000 W eller 16 kW som arbetsvärde.

Exempel på beräkningar för LVS

Låt temperaturen på tilluften (t_r) vara 55 °C, önskad temperatur i rummet (t_v) vara 22 °C, husets värmeförluster (Q) vara 16000 W.

Bestämning av luftmängd för RLVS

För att bestämma massan av tilluften vid temperatur t_r används formeln:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Sätter du in parametervärdena i formeln får du:

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

Volymmängden tilluft beräknas med formeln:

V_ot = E_ot /p_r,

där:

p_r = 353/(273 + t_r)

Börja med att beräkna densiteten p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Då:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Luftomsättningen i rummet bestäms med formeln:

Vp = E_ot /p_v

Bestäm luftens densitet i rummet:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Sätt in värdena i formeln så får du:

V_p = 483/1.19 = 405

Luftomsättningen i rummet är alltså 405 m³ per timme, och tilluftsvolymen bör vara 451 m³ per timme.

Beräkning av luftmängd för DRLVS

För att beräkna luftmängden för ChRSVO tar du informationen från föregående exempel, samt t_r=55 °C, t_v=22 °C; Q=16000 W. Luftmängden som krävs för ventilation är E_vent=110 m³/h. Den beräknade utomhustemperaturen t_n=-31 °C.

För beräkning av ChRSVO används formeln:

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

Sätt in värdena så får du:

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

Volymen av recirkulationsluft blir 405-110=296 m³ per timme. Extra värmeförbrukning är 27000-16000=11000 W.

Bestämning av initial lufttemperatur

Motståndet i den mekaniska kanalen D=0.27 och tas från dess tekniska specifikationer. Kanallängden utanför det uppvärmda rummet är l=15 m. Det är bestämt att Q=16 kW, inomhustemperaturen är 22 grader, och den nödvändiga temperaturen för uppvärmning av rummet är 55 grader.

Bestäm E_ot enligt ovanstående formler. Du får:

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

Värmeflödet q₁ blir:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Initial temperatur vid avvikelse η = 0 blir:

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

Precisera medeltemperaturen:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Då:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Med hänsyn till den erhållna informationen finner du:

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

Av detta följer slutsatsen att vid luftrörelse förloras 4 grader värme. För att minska värmeförlusterna måste rören värmenisoleras. Vi rekommenderar också att du läser vår andra artikel som i detalj beskriver hur man installerar ett luftvärmesystem.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Informativ video om beräkningar av SV med programmet Excel:

Det är nödvändigt att anförtro beräkningarna av luftvärmesystemet till proffs, eftersom endast specialister har erfarenhet, relevant kunskap och tar hänsyn till alla nyanser vid beräkningarna.

Har du frågor, hittat felaktigheter i de angivna beräkningarna eller vill du komplettera materialet med värdefull information? Lämna gärna dina kommentarer i blocket nedan.