Proračun zračnog grijanja: osnovna načela + primjer proračuna

Montaža sustava grijanja nije moguća bez prethodnih izračuna. Dobiveni podaci moraju biti što točniji, stoga proračun zračnog grijanja provode stručnjaci koristeći specijalizirane programe, uzimajući u obzir nijanse konstrukcije.

Izračunati sustav zračnog grijanja (dalje u tekstu: SVO) moguće je samostalno uz osnovno poznavanje matematike i fizike.

U ovom materijalu objasnit ćemo kako izračunati razinu gubitaka topline kuće i SVO-a. Kako bi sve bilo što jasnije, bit će navedeni konkretni primjeri izračuna.

Proračun gubitaka topline kuće

Za odabir SVO-a potrebno je odrediti količinu zraka za sustav, početnu temperatru zraka u zračnom kanalu za optimalno grijanje prostorije. Da biste dobili ove podatke, potrebno je izračunati gubitke topline kuće, a glavne izračune provesti kasnije.

Svaka zgrada tijekom hladnog razdoblja gubi toplinsku energiju. Maksimalna količina napušta prostoriju kroz zidove, krov, prozore, vrata i druge ograđujuće elemente (dalje u tekstu: OE), koji jednom stranom izlaze na ulicu.

Kako bi se osigurala određena temperatru u kući, potrebno je izračunati toplinsku snagu koja može nadoknaditi toplinske troškove i održavati željenu temperatru u kući.

Postoji pogrešno mišljenje da su toplinski gubici jednaki za svaku kuću. Neki izvori tvrde da je za grijanje male kuće bilo koje konfiguracije dovoljno 10 kW, drugi se ograničavaju na brojke od 7-8 kW po kvadratnom metru.

Prema pojednostavljenoj shemi proračuna svakih 10 m² eksploatacijske površine u sjevernim regijama i područjima srednjeg pojasa treba osigurati opskrbu od 1 kW toplinske snage. Ta se brojka, individualna za svaku zgradu, množi s koeficijentom 1,15, čime se stvara rezerva toplinske snage za slučaj nepredviđenih gubitaka.

Međutim, takve su procjene prilično grube, osim toga ne uzimaju u obzir kvalitete, značajke materijala koji se koriste u izgradnji kuće, klimatske uvjete i druge čimbenike koji utječu na toplinske troškove.

Količina odlazne topline ovisi o površini ograđujućeg elementa, toplinskoj provodljivosti svakog njegovog sloja. Najveća količina toplinske energije napušta prostoriju kroz zidove, pod, krov, prozore.

Ako su u izgradnji kuće korišteni moderni građevinski materijali niske toplinske provodljivosti, tada će toplinski gubici konstrukcije biti manji, a time će biti potrebna manja toplinska snaga.

Ako se uzme toplinska oprema koja generira snagu veću od potrebne, tada će se pojaviti višak topline, koji se obično kompenzira pomoću ventilacije. U tom slučaju pojavljuju se dodatni financijski troškovi.

Ako je za SVO odabrana oprema male snage, tada će se u prostoriji osjećati manjak topline, jer uređaj neće moći generirati potrebnu količinu energije, zbog čega će biti potrebno nabaviti dodatne toplinske uređaje.

Korištenje poliuretanske pjene, staklene vune i drugih suvremenih izolacijskih materijala omogućuje postizanje maksimalne toplinske izolacije prostorije.

Toplinski troškovi zgrade ovise o:

• konstrukcije ograđujućih elemenata (zidova, stropova i dr.), njihove debljine;
• površine grijane površine;
• orijentacije prema stranama svijeta;
• minimalne temperature vani u regiji, gradu tijekom 5 zimskih dana;
• trajanja sezone grijanja;
• procesa infiltracije, ventilacije;
• kućanskih toplinskih dobitaka;
• potrošnje topline za kućanske potrebe.

Pravilno izračunati gubitke topline nemoguće je bez uzimanja u obzir infiltracije i ventilacije koje bitno utječu na kvantitativnu komponentu. Infiltracija – prirodni proces kretanja zračnih masa koji se događa tijekom kretanja ljudi po prostoru, otvaranja prozora radi prozračivanja i drugih kućanskih procesa.

Ventilacija – posebno instalirani sustav kroz koji se dovodi zrak, a zrak može ulaziti u prostoriju s nižom temperaturom.

Kroz ventilaciju odlazi 9 puta više topline nego tijekom prirodne infiltracije

Toplina dolazi u prostoriju ne samo kroz sustav grijanja, već i kroz zagrijavajuće električne uređaje, žarulje sa žarnom niti, ljude. Važno je također uzeti u obzir potrošnju topline za grijanje hladnih predmeta donesenih s ulice, odjeće.

Prije odabira opreme za zračno grijanje, projektiranje sustava grijanja važno je s visokom točnošću izračunati gubitke topline doma. To se može učiniti pomoću besplatnog programa Valtec. Kako ne bismo ulazili u detalje aplikacije, možemo koristiti matematičke formule koje daju visoku točnost izračuna.

Za izračun ukupnih toplinskih gubitaka Q stana potrebno je izračunati toplinske troškove ograđujućih konstrukcija Q_org.k, potrošnje energije za ventilaciju i infiltraciju Q_v, uzeti u obzir kućanske troškove Q_t. Gubici se mjere i bilježe u W.

Za izračun ukupnih toplinskih troškova Q koristi se formula:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Zatim ćemo razmotriti formule za određivanje toplinskih troškova:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

Određivanje gubitaka topline ograđujućih konstrukcija

Kroz ograđujuće elemente doma (zidovi, vrata, prozori, strop i pod) izlazi najveća količina topline. Za određivanje Q_org.k potrebno je zasebno izračunati gubitke topline koje nosi svaki element konstrukcije.

Odnosno, Q_org.k se izračunava po formuli:

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

Da bi se odredilo Q svakog elementa doma, potrebno je znati njegovu strukturu i koeficijent toplinske vodljivosti ili koeficijent toplinskog otpora koji je naveden u putovnici materijala.

Za izračun toplinskih troškova uzimaju se u obzir slojevi koji utječu na toplinsku izolaciju. Na primjer, izolacijski materijali, zidanje, oblaganje i dr.

Izračun toplinskih gubitaka vrši se za svaki homogeni sloj ograđujućeg elementa. Na primjer, ako se zid sastoji od dva heterogena sloja (izolacije i zidane opeke), tada se izračun vrši zasebno za izolaciju i za zidanu opeku.

Toplinski troškovi sloja izračunavaju se uzimajući u obzir željenu temperaturu u prostoriji prema izrazu:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

U izrazu varijable imaju sljedeće značenje:

• S – površina sloja, m²;
• t_v – željena temperatura u kući, °C; za kutne sobe temperatura se uzima 2 stupnja viša;
• t_n  –  prosječna temperatura najhladnijeg 5-dnevnog razdoblja u regiji, °C;
• k – koeficijent toplinske vodljivosti materijala;
• B – debljina svakog sloja ograđujućeg elementa, m;
• l– tablični parametar, uzima u obzir značajke toplinskih gubitaka za OK koji se nalaze na različitim stranama svijeta.

Ako su u zidu za koji se izračun ugrađeni prozori ili vrata, tada je pri izračunu Q potrebno od ukupne površine OK oduzeti površinu prozora ili vrata, jer će njihovi toplinski gubici biti drugačiji.

U tehničkom listu prozora ili vrata ponekad je naveden koeficijent prijenosa topline D, zahvaljujući kojem se mogu pojednostaviti izračuni

Koeficijent toplinskog otpora izračunava se prema formuli:

D = B/k

Formula toplinskih gubitaka za pojedinačni sloj može se prikazati u obliku:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

U praksi se za izračun Q poda, zidova ili stropova posebno izračunavaju koeficijenti D svakog sloja OK, zbrajaju se i uvrštavaju u opću formulu, što pojednostavljuje proces izračuna.

Uzimanje u obzir troškova infiltracije i ventilacije

U prostoriju iz ventilacijskog sustava može ući zrak niske temperature, što značajno utječe na toplinske gubitke. Opća formula za ovaj proces izgleda ovako:

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

U izrazu slovni simboli imaju značenje:

• L_n – protok ulaznog zraka, m³/h;
• p_v – gustoća zraka u prostoriji pri zadanoj temperaturi, kg/m³;
• t_v – temperatura u kući, °C;
• t_n –  prosječna temperatura najhladnijeg 5-dnevnog razdoblja u regiji, °C;
• c – toplinski kapacitet zraka, kJ/(kg*°C).

Parametar L_n uzima se iz tehničkih karakteristika ventilacijskog sustava. U većini slučajeva dovodna izmjena zraka ima specifični protok od 3 m³/h, na temelju čega se L_n izračunava prema formuli:

L_n = 3 × S_pol

U formuli S_pol – površina poda, m².

Gustoća zraka u prostoriji p_v određuje se izrazom:

p_v = 353/273+t_v

Ovdje je t_v – zadana temperatura u kući, mjeri se u °C.

Toplinski kapacitet c je konstantna fizikalna veličina i iznosi 1.005 kJ/(kg× °C).

Kod prirodne ventilacije hladni zrak ulazi kroz prozore, vrata, istiskujući toplinu kroz dimnjak

Neorganizirana ventilacija, ili infiltracija, određuje se formulom:

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

U jednadžbi:

• G_h – protok zraka kroz svaku ogradu, tablična je vrijednost, kg/h;
• k_t – koeficijent utjecaja toplinskog zračnog toka, uzima se iz tablice;
• t_v , t_n – zadane temperature unutar prostorije i vani, °C.

Prilikom otvaranja vrata dolazi do najznačajnijih gubitaka topline zraka, stoga, ako je ulaz opremljen zračno-toplinskim zavjesama, treba ih također uzeti u obzir.

Toplinska zavjesa predstavlja izduženi toplinski ventilator koji stvara snažan protok unutar prozorskog ili vratnog otvora. Ona minimizira ili praktički eliminira gubitke topline i prodor zraka s ulice čak i kod otvorenih vrata ili prozora.

Za proračun toplinskih gubitaka vrata koristi se formula:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

U izrazu:

• Q_dv – proračunski toplinski gubici vanjskih vrata;
• H – visina zgrade, m;
• j – tablični koeficijent, koji ovisi o tipu vrata i njihovom položaju.

Ako u kući postoji organizirana ventilacija ili infiltracija, tada se proračuni izvode prema prvoj formuli.

Površina ograđujućih elemenata konstrukcije može biti nehomogena – na njoj se mogu pojaviti pukotine, nepropusnosti kroz koje prolazi zrak. Ovi toplinski gubici smatraju se beznačajnima, ali ih je također moguće odrediti. To se može učiniti isključivo programskim metodama, budući da je izračunavanje nekih funkcija bez korištenja aplikacija nemoguće.

Maksimalno točnu sliku o stvarnim gubicima topline daje termovizijski pregled kuće. Ova dijagnostička metoda omogućuje otkrivanje skrivenih građevinskih grešaka, propusta u toplinskoj izolaciji, propuštanja vodovodnog sustava koji smanjuju toplinsko-tehnička svojstva zgrade i druge nedostatke.

Kućanski dobitci topline

Preko električnih uređaja, ljudskog tijela, svjetiljki u prostoriju dolazi dodatna toplina koja se također uzima u obzir pri proračunima toplinskih gubitaka.

Iskustveno je utvrđeno da takvi dobici ne mogu prijeći razinu od 10 W po 1 m². Stoga formula izračuna može imati oblik:

Q_t = 10 × S_pol

U izrazu S_pol – površina poda, m².

Osnovna metodologija proračuna SVO-a

Osnovni princip rada bilo kojeg SVO-a sastoji se u prijenosu toplinske energije putem zraka hlađenjem toplinskog nosača. Njezini glavni elementi – toplinski generator i toplinski vod.

Zrak u prostoriju dovodi se već zagrijan do temperature t_r kako bi se održavala željena temperatura t_v. Stoga količina akumulirane energije mora biti jednaka ukupnim toplinskim gubicima zgrade, odnosno Q. Vrijedi jednakost:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

U formuli E – protok zagrijanog zraka kg/s za grijanje prostorije. Iz jednadžbe možemo izraziti E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Podsjećamo da je specifični toplinski kapacitet zraka c=1005 J/(kg×K).

Prema formuli se određuje isključivo količina dovedenog zraka, koja se koristi samo za grijanje samo u recirkulacijskim sustavima (dalje u tekstu – RCVO).

U dobavno-recirkulacijskim sustavima dio zraka uzima se izvana, a drugi dio – iz prostorije. Oba dijela se miješaju i nakon zagrijavanja do potrebne temperature dovode se u prostoriju.

Ako se SVO koristi kao ventilacija, tada se količina dovedenog zraka izračunava na sljedeći način:

• Ako količina zraka za grijanje premašuje količinu zraka za ventilaciju ili joj je jednaka, tada se uzima u obzir količina zraka za grijanje, a sustav se odabire kao protočni (dalje u tekstu – PSVO) ili s djelomičnom recirkulacijom (dalje u tekstu – ČRSVO).
• Ako je količina zraka za grijanje manja od količine zraka potrebne za ventilaciju, tada se u obzir uzima samo količina zraka potrebna za ventilaciju, uvodi se PSVO (ponekad – ČRSVO), a temperatura dovedenog zraka izračunava se prema formuli: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

U slučaju da vrijednost t_r premaši dopuštene parametre, treba povećati količinu zraka uvedenog kroz ventilaciju.

Ako u prostoriji postoje trajni izvori topline, tada se temperatura dovedenog zraka smanjuje.

Uključeni električni uređaji generiraju oko 1% topline u prostoriji. Ako jedan ili više uređaja radi stalno, njihovu toplinsku snagu treba uzeti u obzir u proračunima.

Za pojedinačno uzetu prostoriju vrijednost t_r može biti različita. Tehnički je moguće ostvariti ideju dovođenja različite temperature u pojedinačne prostorije, ali je mnogo jednostavnije dovoditi u sve sobe zrak iste temperature.

U tom se slučaju ukupna temperatura t_r uzima kao ona koja se pokazala najmanjom. Tada se količina dovedenog zraka izračunava pomoću formule koja određuje E_ot.

Zatim ćemo odrediti formulu za izračun volumena ulaznog zraka V_ot pri temperaturi njegovog zagrijavanja t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Odgovor se zapisuje u m³/h.

Međutim, izmjena zraka u prostoriji V_p razlikovat će se od vrijednosti V_ot, budući da ju je potrebno odrediti na temelju unutarnje temperature t_v:

V_ot = E_ot/p_v

U formuli za određivanje V_p i V_ot, pokazatelji gustoće zraka p_r i p_v (kg/m³) izračunavaju se uzimajući u obzir temperaturu zagrijanog zraka t_r i temperaturu u prostoriji t_v.

Dovodna temperatura u prostoriji t_r mora biti viša od t_v. To će smanjiti količinu dovedenog zraka i omogućiti smanjenje dimenzija kanala sustava s prirodnim kretanjem zraka ili smanjiti troškove električne energije u slučaju da se koristi mehanički poticaj za cirkulaciju zagrijane zračne mase.

Tradicionalno, granična temperatura zraka koji ulazi u prostoriju pri dovođenju na visini većoj od 3,5 m treba iznositi 70 °C. Ako se zrak dovodi na visini manjoj od 3,5 m, njegova se temperatura obično izjednačava s 45 °C.

Za stambene prostorije visine 2,5 m dopuštena temperaturna granica je 60 °C. Pri postavljanju temperature više od toga, zrak gubi svoja svojstva i postaje neprikladan za udisanje.

Ako se zračno-toplinske zavjese nalaze kod vanjskih vrata i otvora koji vode van, dopuštena je temperatura ulaznog zraka 70 °C, a za zavjese koje se nalaze na vanjskim vratima, do 50 °C.

Na dovodnu temperaturu utječu načini dovoda zraka, smjer mlaza (vertikalno, koso, horizontalno itd.). Ako se u prostoriji stalno nalaze ljudi, temperaturu dovedenog zraka treba smanjiti na 25 °C.

Nakon provođenja preliminarnih izračuna, mogu se odrediti potrebni toplinski troškovi za zagrijavanje zraka.

Za RSVO toplinski troškovi Q₁ izračunavaju se prema izrazu:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

Za PSVO izračun Q₂ provodi se prema formuli:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Potrošnja topline Q₃ za ČRSVO nalazi se prema jednadžbi:

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

U sva tri izraza:

• E_ot i E_vent – protok zraka u kg/s za grijanje (E_ot) i ventilaciju (E_vent);
• t_n – temperatura vanjskog zraka u °C.

Ostale karakteristike varijabli su iste.

U ČRSVO količina recirkulacijskog zraka određuje se prema formuli:

E_rec = E_ot – E_vent

Varijabla E_ot izražava količinu miješanog zraka zagrijanog na temperaturu t_r.

U PSVO s prirodnim poticajem postoji posebnost – količina pokretnog zraka mijenja se ovisno o temperaturi vani. Ako vanjska temperatura pada, tlak sustava raste. To dovodi do povećanja ulaznog zraka u kuću. Ako temperatura raste, događa se obrnuti proces.

Također u SVO, za razliku od ventilacijskih sustava, zrak se kreće s manjom i promjenjivom gustoćom u usporedbi s gustoćom zraka koji okružuje zračne kanale.

Zbog ove pojave događaju se sljedeći procesi:

1. Dolazeći iz generatora, zrak prolazeći kroz zračne kanale, primjetno se hladi tijekom kretanja.
2. Pri prirodnom kretanju količina zraka koja ulazi u prostoriju mijenja se tijekom sezone grijanja.

Gore navedeni procesi ne uzimaju se u obzir ako se u sustavu zračnog grijanja za cirkulaciju zraka koriste ventilatori, također ima ograničenu duljinu i visinu.

Ako sustav ima mnogo grana, dovoljno je dug, a zgrada velika i visoka, tada je potrebno smanjiti hlađenje zraka u zračnim kanalima, smanjiti preraspodjelu zraka koji dolazi pod utjecajem prirodnog cirkulacijskog tlaka.

Pri proračunu potrebne snage dugih i razgranatih sustava zračnog grijanja potrebno je uzeti u obzir ne samo prirodni proces hlađenja zračne mase tijekom kretanja duž zračnog kanala, već i utjecaj prirodnog tlaka zračne mase pri prolasku kroz kanal.

Kako bi se kontrolirao proces hlađenja zraka, provodi se toplinski proračun zračnih kanala. Za to je potrebno odrediti početnu temperaturu zraka i točnije odrediti njegov protok pomoću formula.

Za izračun toplinskog toka Q_ohl kroz stijenke zračnog kanala čija je duljina l, koristi se formula:

Q_ohl = q₁ × l

U izrazu veličina q₁ označava toplinski tok koji prolazi kroz stijenke zračnog kanala duljine 1 m. Parametar se izračunava prema izrazu:

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

U jednadžbi D₁ – otpor prijenosu topline od zagrijanog zraka sa srednjom temperaturom t_sr kroz površinu S₁ stijenki zračnog kanala duljine 1 m u prostoriji na temperaturi t_v.

Jednadžba toplinskog bilansa izgleda na sljedeći način:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

U formuli:

• E_ot – količina zraka potrebna za grijanje prostorije, kg/h;
• c – specifični toplinski kapacitet zraka, kJ/(kg °C);
• t_nac – temperatura zraka na početku zračnog kanala, °C;
• t_r – temperatura zraka ispuštenog u prostoriju, °C.

Jednadžba toplinskog bilansa omogućuje postavljanje početne temperature zraka u zračnom kanalu na temelju zadane konačne temperature i, obrnuto, saznavanje konačne temperature uz zadanu početnu, te određivanje protoka zraka.

Temperaturu t_nach također se može pronaći pomoću formule:

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

Ovdje η – dio od Q_ohl koji ulazi u prostoriju, u proračunima se uzima jedanki nuli. Karakteristike ostalih varijabli navedene su gore.

Precizirana formula protoka vrućeg zraka izgleda ovako:

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

Sve slovne vrijednosti u izrazu određene su gore. Prijeđimo na razmatranje primjera proračuna zračnog grijanja za određenu kuću.

Primjer proračuna gubitaka topline kuće

Razmatrana kuća nalazi se u gradu Kostroma, gdje temperatura vani u najhladnijem petodnevnom razdoblju doseže -31 stupanj, temperatura tla – +5 °C. Željena temperatura u prostoriji – +22 °C.

Razmatrat ćemo kuću sa sljedećim dimenzijama:

• širina – 6.78 m;
• duljina – 8.04 m;
• visina – 2.8 m.

Vrijednosti će se koristiti za izračun površine ograđujućih elemenata.

Za izračune je najprikladnije nacrtati plan kuće na papiru, označavajući na njemu širinu, duljinu, visinu zgrade, položaj prozora i vrata, njihove dimenzije.

Zidovi zgrade sastoje se od:

• gaziranog betona debljine B=0.21 m, koeficijentom toplinske provodljivosti k=2.87;
• stiropora B=0.05 m, k=1.678;
• obložne opeke B=0.09 m, k=2.26.

Pri određivanju k treba koristiti podatke iz tablica, a bolje – informacije iz tehničke putovnice, budući da se sastav materijala različitih proizvođača može razlikovati, stoga imati različite karakteristike.

Armirani beton ima najveću toplinsku provodljivost, mineralnovunene ploče – najmanju, stoga ih je najučinkovitije koristiti u gradnji toplih kuća.

Pod kuće sastoji se od sljedećih slojeva:

• pijeska, B=0.10 m, k=0.58;
• šljunka, B=0.10 m, k=0.13;
• betona, B=0.20 m, k=1.1;
• izolacije od ekvune, B=0.20 m, k=0.043;
• armirane estrihe, B=0.30 m k=0.93.

U prikazanom planu kuće pod ima istu konstrukciju na cijeloj površini, podrumska prostorija ne postoji.

Strop se sastoji od:

• mineralne vune, B=0.10 m, k=0.05;
• gipsanih ploča, B=0.025 m, k=0.21;
• borovih dasaka, B=0.05 m, k=0.35.

Stropna konstrukcija nema izlaza na tavan.

U kući ima ukupno 8 prozora, svi su dvostruki s K-staklom, argonom, pokazatelj D=0.6. Šest prozora ima dimenzije 1.2×1.5 m, jedan – 1.2×2 m, jedan – 0.3×0.5 m. Vrata imaju dimenzije 1×2.2 m, pokazatelj D prema putovnici iznosi 0.36.

Izračun gubitaka topline zidova

Proračun toplinskih gubitaka provodit ćemo za svaki zid pojedinačno.

Najprije pronađimo površinu sjevernog zida:

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

Na zidu nema vratnih otvora i prozorskih otvora, stoga ćemo u proračunima koristiti ovu vrijednost S.

Za izračun toplinskih gubitaka OK, orijentiranih na jednu od strana svijeta, potrebno je uzeti u obzir korekcijske koeficijente.

Na temelju sastava zida, pronađimo njegov ukupni toplinski otpor, jednak:

D_s.sten = D_gb + D_pn + D_kr

Za pronalaženje D poslužit ćemo se formulom:

D = B/k

Tada, zamjenom početnih vrijednosti, dobivamo:

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

Za izračune koristimo formulu:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

Uzimajući u obzir da je koeficijent l za sjeverni zid jednak 1.1, dobivamo:

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

U južnom zidu nalazi se jedan prozor površine:

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Stoga je u proračunima od S južnog zida potrebno oduzeti S prozora kako bi se dobili što točniji rezultati.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Parametar l za južni smjer iznosi 1. Tada:

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

Za istočni i zapadni zid faktor korekcije l=1.05, stoga je dovoljno izračunati površinu OK bez uzimanja u obzir S prozora i vrata.

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

Tada:

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

Konačno, ukupna Q zidova jednaka je zbroju Q svih zidova, to jest:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Ukupno, toplina odlazi kroz zidove u iznosu od 526 W.

Gubici topline kroz prozore i vrata

Na planu kuće vidi se da vrata i 7 prozora izlaze na istok i zapad, stoga je parametar l=1.05. Ukupna površina 7 prozora, uzimajući u obzir gore navedene izračune, jednaka je:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Za njih, Q, uzimajući u obzir da je D=0.6, izračunat će se na sljedeći način:

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

Izračunajmo Q južnog prozora (l=1).

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

Za vrata D=0.36, a S=2.2, l=1.05, tada:

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

Zbrojimo dobivene gubitke topline i dobivamo:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Zatim odredimo Q za strop i pod.

Proračun gubitaka topline stropa i poda

Za strop i pod l=1. Izračunajmo njihovu površinu.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Uzimajući u obzir sastav poda, odredimo ukupno D.

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

Tada su toplinski gubici poda, uzimajući u obzir da je temperatura tla +5, jednaki:

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

Izračunajmo ukupno D stropa:

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

Tada će Q stropa biti jednako:

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

Ukupni gubici topline kroz OK bit će jednaki:

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

Ukupno, gubici topline kuće bit će jednaki 13054 W ili gotovo 13 kW.

Izračun gubitaka topline ventilacije

U prostoriji radi ventilacija s specifičnom izmjenom zraka 3 m³/h, ulaz je opremljen zračno-toplinskim zastorom, stoga je za proračune dovoljno koristiti formulu:

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

Izračunajmo gustoću zraka u prostoriji pri zadanoj temperaturi +22 stupnja:

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parametar L_n jednak je umnošku specifičnog protoka i površine poda, to jest:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Toplinski kapacitet zraka c iznosi 1.005 kJ/(kg× °C).

Uzimajući u obzir sve podatke, pronađimo Q ventilacije:

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

Ukupno, toplinski troškovi za ventilaciju iznose 3000 W ili 3 kW.

Kućanski toplinski dobitci

Dobici kućanskog karaktera izračunavaju se pomoću formule.

Q_t = 10 × S_pol

To jest, uvrštavajući poznate vrijednosti, dobivamo:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Ukratko, može se vidjeti da će ukupni toplinski gubici Q kuće biti jednaki:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Uzmimo kaO radnu vri

Primjeri proračuna za SVO

Neka temperatura dovodnog zraka (t_r) bude 55 °C, željena temperatura u prostoriji (t_v) 22 °C, toplinski gubici kuće (Q) 16000 W.

Određivanje količine zraka za RSVO

Za odre_r koristi se formula:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Uvrštavajući vrijednosti parametara u formulu, dobivamo:

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

Volumna količina dovodnog zraka izračunava se po formuli:

V_ot = E_ot /p_r,

gdje:

p_r = 353/(273 + t_r)

Za početak izračunajmo gustoću p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Tada:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Izmjena zraka u prostoriji odre

Vp = E_ot /p_v

Odredimo gustoću zraka u prostoriji:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Uvrštavajući vrijednosti u formuul, dobivamo:

V_p = 483/1.19 = 405

Dakle, izmjena zraka u prostoriji iznosi 405 m³ na sat, a volumen dovodnog zraka treba biti 451 m³ na sat.

Izračun količine zraka za ČRSVO

Za izračun količine zraka za ČRSVO uzet ćemo podatke dobivne iz prethodnog primjera, te t_r=55 °C, t_v=22 °C; Q=16000 W. Količina zraka potrebna za ventilaciju, E_vent=110 m³/h. Proračunska vanjska temperatura t_n=-31 °C.

Za proračun ČRSVO koristim formulu:

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

Uvrštavajući vrijednosti, dobivamo:

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

Volumen recirkulacijskog zraka iznosit će 405-110=296 m³ na sat. Dodatna potrošnja topline iznosi 27000-16000=11000 W.

Određivanje početne temperature zraka

Otpor mehaničkog zračnog kanala D=0.27 i preuzima se iz njegovih tehničkih karateristika. Duljina zračnog kanala izvan grijane prostorije l=15 m. Odre

Odredimo E_ot prema gore navedenim formulama. Dobivamo:

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

Veličina toplinskog toka q₁ iznosit će:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Početna temperatura pri odstupanju η = 0 iznosit će:

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

Preciziramo sdrenju temeraturu:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Tada:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

S obzirom na dobivne podatke, izračunavamo:

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

Iz toga slijedi zaključak da se pri kretanju zraka gube 4 stupnja topline. Kako biste smanjili gubitke topline, potrebno je toplinski izolirati cijevi. Također Vam preporučujemo da se upoznate s našim drugim člankom u kojem se detaljno opisuje proces uređenja sustava zračnog grijanja.

Zaključci i koristan video na temu

Informativni video o proračunima SV pomoću programa Ecxel:

Proračune SVO treba povjeriti profesionalcima, jer samo stručnjaci imaju iskustva, odgovarajuća znanja i uzet će u obzir sve nijanse pri izračunima.

Imate li pitanja, pronašli netočnosti u navedenim izračunima ili želite dopuniti materijal vrijednim informacijama? Molimo Vas, ostavite svoje komentare u bloku ispod.