Õhkkütte arvutus: põhimõtted + arvutusnäide

Küttesüsteemi paigaldamine on võimatu ilma eelnevate arvutuste teostamiseta. Saadud teave peab olema võimalikult täpne, seetõttu teostavad õhkkütte arvutust spetsialistid, kasutades valdkondlikke programme, arvestades konstruktsiooni nüansse.

Õhkküttesüsteemi (edaspidi – ÕKS) saab iseseisvalt arvutada, omades elementaarseid teadmisi matemaatikast ja füüsikast.

Selles materjalis selgitame, kuidas arvutada maja soojuskadude taset ja ÕKS-i. Et kõik oleks võimalikult selge, toome konkreetseid näiteid arvutustest.

Maja soojuskadude arvutamine

ÕKS-i valimiseks on vaja kindlaks määrata süsteemi jaoks vajalik õhukogus, õhu algtemperatuur õhukanalis ruumi optimaalseks soojendamiseks. Nende andmete saamiseks tuleb arvutada maja soojuskadud, ja põhiarvutustega alustada hiljem.

Iga hoone kaotab külmaperioodil soojusenergiat. Maksimaalne kogus lahkub ruumist läbi seinte, katuse, akende, uste ja muude piirdeelementide (edaspidi – PK), mis on ühe küljega tänava poole.

Konkreetse temperatuuri tagamiseks majas tuleb arvutada soojusvõimsus, mis suudab kompenseerida soojuskulusid ja hoida majas soovitud temperatuuri.

Ekslikult arvatakse, et soojuskad on kõigi majade puhul ühesugused. Mõned allikad kinnitavad, et väikese maja kütmiseks igasuguse konfiguratsiooniga piisab 10 kW-st, teised piirduvad numbritega 7–8 kW ruutmeetri kohta.

Lihtsustatud arvutusskeemi kohaselt tuleb põhjapiirkondades ja keskmise vööndi aladel iga 10 m² kasutatava pinna kohta varustada 1 kW soojusvõimsusega. Seda arvu, mis on iga ehitise puhul individuaalne, korrutatakse koefitsiendiga 1,15, luues seeläbi soojusvõimsuse reservi ettenägematute kadude korral.

Sellised hinnangud on aga üsna ligikaudsed, pealegi ei võeta neis arvesse maja ehitamisel kasutatud materjalide omadusi, eripära, kliimatingimusi ja muid tegureid, mis mõjutavad soojuskulusid.

Lahkuva soojuse hulk sõltub piirdeelemendi pindalast, iga selle kihi soojusjuhtivusest. Kõige rohkem soojusenergiat lahkub ruumist seinte, põranda, katuse, akende kaudu.

Kui maja ehitamisel kasutati kaasaegseid ehitusmaterjale, mille soojusjuhtivus on madal, on konstruktsiooni soojakad väiksemad ja seega on vaja väiksemat soojusvõimsust.

Kui võtta soojusseade, mis toodab vajalikust suuremat võimsust, tekib soojuse ülejääk, mida tavaliselt kompenseeritakse ventilatsiooni abil. Sel juhul tekivad täiendavad rahalised kulud.

Kui õhuküttesüsteemi jaoks valitakse väikese võimsusega seade, on ruumis tunda soojapuudust, kuna seade ei suuda toota vajalikku energiakogust, mistõttu tuleb soetada täiendavaid kütteseadmeid.

Polüuretaanvahu, klaaskiudude ja muude kaasaegsete soojustusmaterjalide kasutamine võimaldab saavutada ruumi maksimaalse soojusisolatsiooni.

Hoone soojuskulud sõltuvad:

• piirdekonstruktsioonidest (seinad, laed jne) ja nende paksusest;
• kütepindalast;
• orienteeritusest ilmakaarte suhtes;
• minimaalsest õhutemperatuurist akna taga piirkonnas, linnas viie talvepäeva jooksul;
• kütteperioodi kestus;
• infiltratsiooni- ja ventilatsiooniprotsessid;
• olmesoojussisendid;
• olmesoojuskulu.

Asjatundlik soojuskadude arvutamine on võimatu ilma infiltratsiooni ja ventilatsiooni arvestamiseta, mis mõjutavad oluliselt kvantitatiivset komponenti. Infiltratsioon – loomulik õhumasside liikumise protsess, mis toimub inimeste liikumise ajal ruumis, akende avamisel tuulutamiseks ja muude olmeprotsesside käigus.

Ventilatsioon – spetsiaalselt paigaldatud süsteem, mille kaudu toimub õhu sissepuhke, kusjuures õhk võib ruumi siseneda madalama temperatuuriga.

Ventilatsiooni kaudu väljub 9 korda rohkem soojust kui loomuliku infiltratsiooni ajal

Soojus siseneb ruumi mitte ainult küttesüsteemi kaudu, vaid ka kuumenevate elektriseadmete, hõõglampide ja inimeste kaudu. Oluline on arvestada ka soojuskuluga väljast toodud külmade esemete ja riiete soojendamiseks.

Enne õhuküttesüsteemi seadmete valimist ja küttesüsteemi projekteerimist on oluline suure täpsusega arvutada maja soojuskaod. Seda saab teha tasuta programmi Valtec abil. Et mitte süveneda rakenduse nüanssidesse, võib kasutada matemaatilisi valemeid, mis annavad arvutustes suure täpsuse.

Eluruumi üldiste soojuskadude Q arvutamiseks tuleb arvutada piirdetarindite soojuskulud Q_piirdet., energiakulud ventilatsioonile ja infiltratsioonile Q_v, arvestada olmesoojuskuludega Q_t. Kaod mõõdetakse ja esitatakse vattides (W).

Üldiste soojuskulude Q arvutamiseks kasutatakse valemit:

Q = Q_piirdet. + Q_v – Q_t

Järgnevalt vaatleme valemeid soojuskulude määramiseks:

Q_piirdet. , Q_v,  Q_t.

Piirdekonstruktsioonide soojuskadude määramine

Läbi maja piirdeelementide (seinad, uksed, aknad, lagi ja põrand) väljub kõige rohkem soojust. Q_piirdet. määramiseks tuleb eraldi arvutada iga konstruktsioonielemendi soojuskaod.

Seega Q_piirdet. arvutatakse valemiga:

Q_piirdet. = Q_põrand + Q_seinad + Q_aknad + Q_lagi + Q_uksed

Iga maja elemendi Q määramiseks tuleb teada selle ehitus ja soojusjuhtivus- või soojustakistustegur, mis on märgitud materjali passis.

Soojuskulude arvutamisel võetakse arvesse soojustust mõjutavad kihid. Näiteks soojustusmaterjalid, müüritis, vooder jne.

Soojuskadude arvutamine toimub iga piirdetarindi homogeense kihi kohta. Näiteks kui sein koosneb kahest erinevast kihist (soojustus ja tellismüüritis), siis tehakse arvutus eraldi soojustusele ja tellismüüritisele.

Kihi soojuskulud arvutatakse, võttes arvesse soovitud toatemperatuuri, järgmise avaldise abil:

Q_seinad = S × (t_v – t_n) × B × l/k

Avaldises on muutujate tähendus järgmine:

• S – kihi pindala, m²;
• t_v – soovitud temperatuur majas, °C; nurkruumides võetakse temperatuur 2 kraadi võrra kõrgem;
• t_n – piirkonna kõige külmema 5-päevase perioodi keskmine temperatuur, °C;
• k – materjali soojusjuhtivuse koefitsient;
• B – piirdeelemendi iga kihi paksus, m;
• l – tabeliparameeter, mis võtab arvesse eri ilmakaartel paiknevate piirdekonstruktsioonide soojuskulu iseärasusi.

Kui seinal, mille jaoks arvutus tehakse, on aknad või uksed, siis Q arvutamisel tuleb piirdekonstruktsiooni kogupindalast lahutada akna või ukse pindala, kuna nende soojuskulu on erinev.

Aknale või uksele tehnilises passis on mõnikord märgitud soojusülekandetegur D, mille abil saab arvutusi lihtsustada

Soojustakistuse koefitsient arvutatakse valemiga:

D = B/k

Eraldi võetud kihi soojuskadude valemit saab esitada kujul:

Q_seinad = S × (t_v – t_n) × D × l

Praktikas arvutatakse põranda, seinte või lagede Q jaoks iga piirdekihi D koefitsiendid eraldi, summeeritakse need ja asendatakse üldvalemis, mis lihtsustab arvutusprotsessi.

Infiltreerumise ja ventilatsiooni kulude arvestamine

Ruumi võib ventilatsioonisüsteemist siseneda madala temperatuuriga õhku, mis mõjutab oluliselt soojuskadusid. Üldvalem selle protsessi jaoks on järgmine:

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

Avaldises on tähtsümbolitel järgmine tähendus:

• L_n – sissevoolava õhu kulu, m³/h;
• p_v – õhu tihedus ruumis etteantud temperatuuril, kg/m³;
• t_v – temperatuur majas, °C;
• t_n – piirkonna kõige külmema 5-päevase perioodi keskmine temperatuur, °C;
• c – õhu soojusmahtuvus, kJ/(kg*°C).

Parameeter L_n võetakse ventilatsioonisüsteemi tehnilistest omadustest. Enamasti on sissepuhkeõhu vahetus erikuluga 3 m³/h, millest lähtudes arvutatakse L_n valemiga:

L_n = 3 × S_põrand

Valemis S_pol – põranda pindala, m².

Õhu tihedus ruumis p_v määratakse avaldisega:

p_v = 353/273+t_v

Siin t_v – maja etteantud temperatuur, mõõdetuna °C.

Soojusmahtuvus c on füüsikaline konstant ja võrdub 1.005 kJ/(kg·°C).

Loomuliku ventilatsiooni korral pääseb külm õhk sisse akende, uste kaudu, surudes soojuse välja korstna kaudu

Organiseerimata ventilatsioon ehk infiltreerumine määratakse valemiga:

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

Võrrandis:

• G_h – õhukulu läbi iga piirde, on tabeliväärtus, kg/h;
• k_t – sooja õhuvoolu mõjutegur, võetakse tabelist;
• t_v , t_n – antud sise- ja välistemperatuur, °C.

Uste avamisel tekivad kõige olulisemad õhusoojuse kaod, seepärast tuleb need arvesse võtta, kui sissepääs on varustatud õhksoojuskardinatega.

Soojuskardin on piklik soojusventilaator, mis tekitab võimsa õhuvoolu akna- või ukseava ulatuses. See vähendab või praktiliselt välistab soojakadusid ning õhu sissetungimist väljast isegi avatud ukse või akna korral.

Uste soojakadude arvutamiseks kasutatakse valemit:

Q_ot.d = Q_uksed × j × H

Avaldises:

• Q_dv – välisuste arvutuslikud soojakaod;
• H – hoone kõrgus, m;
• j – tabelikordaja, mis sõltub uste tüübist ja nende asukohast.

Kui majas on organiseeritud ventilatsioon või infiltratsioon, tehakse arvutused esimese valemi järgi.

Piirdetarindite pind võib olla ebaühtlane – sellel võib esineda pragusid ja ebatihedusi, millest õhk läbi pääseb. Neid soojakadusid peetakse väikesteks, kuid neid on samuti võimalik määrata. Seda saab teha ainult tarkvaraliste meetoditega, sest teatud funktsioonide arvutamine ilma rakendusteta pole võimalik.

Kõige täpsema pildi tegelikest soojakadudest annab maja termograafiline uuring. See diagnoosimeetod võimaldab tuvastada varjatud ehitusvigu, soojustuse puudujääke, veevarustussüsteemi lekkeid, mis vähendavad hoone soojustehnilisi omadusi, ja muid defekte.

Olmesoojuse laekumine

Elektriaparaatide, inimkeha ja lampide kaudu tuleb ruumi lisasoojust, mida arvestatakse samuti soojakadude arvutustes.

Katseliselt on tuvastatud, et need tulud ei tohi ületada 10 W 1 m² kohta. Seega võib arvutusvalem olla järgmine:

Q_t = 10 × S_põrand

Avaldises S_pol – põranda pindala, m².

ÕKS-i arvutamise põhimeetod

Mis tahes õhkküttesüsteemi põhiprintsiip seisneb soojusenergia ülekandmises õhu kaudu soojuskandja jahutamise teel. Selle põhielemendid on soojusgeneraator ja soojustorustik.

Ruumi antakse õhku, mis on juba soojendatud temperatuurini t_r, et säilitada soovitud temperatuur t_v. Seega peab akumuleeritava energia hulk võrduma hoone kogu soojakadudega Q. Kehtib võrdus:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

Valemis E – on kuumutatud õhu vooluhulk kg/s ruumi kütmiseks. Võrrandist saame avaldada E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Tuletame meelde, et õhu erisoojusmahtuvus c=1005 J/(kg×K).

Valemi järgi määratakse ainult sissepuhkeõhu kogus, mida kasutatakse ainult kütmiseks ainult retsirkulatsioonisüsteemides (edaspidi – RSVO).

Sissepuhke-retsirkulatsioonisüsteemides võetakse osa õhku väljast, teine osa – ruumist. Mõlemad osad segatakse ja pärast nõutava temperatuurini kuumutamist suunatakse ruumi.

Kui õhkküttesüsteemi kasutatakse ventilatsioonina, arvutatakse sissepuhkeõhu kogus järgmiselt:

• Kui kütmiseks vajalik õhukogus ületab ventilatsiooniks vajalikku õhukogust või on sellega võrdne, võetakse arvesse kütmise õhukogus ja süsteem valitakse läbivoolusüsteemiks (edaspidi – PSVO) või osalise retsirkulatsiooniga süsteemiks (edaspidi – ČRSVO).
• Kui kütmiseks vajalik õhukogus on väiksem ventilatsiooniks vajalikust õhukogusest, võetakse arvesse ainult ventilatsiooniks vajalik õhukogus, rakendatakse PSVO (mõnikord – ČRSVO) ning sissepuhkeõhu temperatuur arvutatakse valemiga: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Juhul kui t_r väärtus ületab lubatud parameetreid, tuleb suurendada ventilatsiooni kaudu sissejuhitava õhu kogust.

Kui ruumis on pidevad soojusallikad, vähendatakse sissepuhkeõhu temperatuuri.

Sisselülitatud elektriseadmed toodavad umbes 1% soojust ruumis. Kui üks või mitu seadet töötavad pidevalt, tuleb nende soojusvõimsus arvutustes arvesse võtta.

Üksiku ruumi puhul võib näitaja t_r olla erinev. Tehniliselt on võimalik realiseerida erineva temperatuuriga õhu suunamine eraldi ruumidesse, kuid palju lihtsam on juhtida kõikidesse ruumidesse ühesuguse temperatuuriga õhku.

Sellisel juhul võetakse üldiseks temperatuuriks t_r see, mis on kõige madalam. Seejärel arvutatakse sissepuhkeõhu kogus valemi järgi, mis määrab E_ot.

Järgnevalt tuletame valemi sissepuhkeõhu mahu V_ot arvutamiseks selle kuumutamistemperatuuril t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Vastus antakse ühikutes m³/h.

Siiski erineb ruumi õhuvahetus V_p suurusest V_ot, kuna seda tuleb määrata lähtudes sisetemperatuurist t_v:

V_ot = E_ot/p_v

Valemis V_p ja V_ot määramiseks arvutatakse õhu tiheduse näitajad p_r ja p_v (kg/m³) kuumutatud õhu temperatuuri t_r ja ruumi temperatuuri t_v alusel.

Ruumi juhitav temperatuur t_r peab olema kõrgem kui t_v. See vähendab juhitava õhu kogust ning võimaldab vähendada loomuliku õhuliikumisega süsteemide kanalite mõõtmeid või alandada elektrikulusid juhul, kui kuumutatud õhumassi tsirkuleerimiseks kasutatakse mehaanilist sundi.

Traditsiooniliselt peab ruumi saabuva õhu piirtemperatuur selle juhtimisel kõrgusel üle 3,5 m olema 70 °C. Kui õhku juhitakse alla 3,5 m kõrgusel, siis on selle temperatuur tavaliselt 45 °C.

Eluruumide jaoks kõrgusega 2,5 m on lubatud temperatuuripiir 60 °C. Temperatuuri kõrgemale seadmisel kaotab atmosfäär oma omadused ja muutub hingamiskõlbmatuks.

Kui õhk-soojuskardinad paiknevad välistel väravatel ja õue avanevatel avades, siis on sissetuleva õhu lubatud temperatuur 70 °C; välistel ustel asuvate kardinate puhul kuni 50 °C.

Juhitavat temperatuuri mõjutavad õhu juhtimise viisid, joa suund (vertikaalselt, kaldu, horisontaalselt jne). Kui ruumis viibib pidevalt inimesi, tuleks juhitava õhu temperatuuri alandada 25 °C-ni.

Pärast eelarvutuste tegemist saab määrata vajalikud soojuskulud õhu soojendamiseks.

RSVO puhul arvutatakse soojuskulud Q₁ avaldise järgi:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

PSVO puhul tehakse Q₂ arvutus valemi järgi:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Soojuskulu Q₃ TŠRSVO jaoks leitakse võrrandi järgi:

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

Kõigis kolmes avaldises:

• E_ot ja E_vent – õhukulu kg/s kütteks (E_ot) ja ventilatsiooniks (E_vent);
• t_n – välisõhu temperatuur °C.

Ülejäänud muutujate omadused on samad.

TŠRSVO puhul määratakse retsirkulatsiooniõhu kogus valemi järgi:

E_rec = E_ot – E_vent

Muutuja E_ot väljendab temperatuurini t_r kuumutatud segatud õhu kogust.

PSVO puhul loomuliku sundiga on eripära – liikuva õhu hulk muutub sõltuvalt välistemperatuurist. Kui välistemperatuur langeb, siis süsteemi rõhk tõuseb. See toob kaasa majja siseneva õhu koguse suurenemise. Kui temperatuur tõuseb, toimub vastupidine protsess.

Samuti liigub SVO-s erinevalt ventilatsioonisüsteemidest õhk väiksema ja muutuva tihedusega võrreldes õhukanalite ümbruse õhu tihedusega.

Selle nähtuse tõttu toimuvad järgmised protsessid:

1. Generaatorist pärinev õhk jahtub õhukanalit läbides liikumise ajal märgatavalt
2. Loomuliku liikumise korral muutub ruumi siseneva õhu hulk küttehooaja jooksul.

Eespool loetletud protsesse ei arvestata, kui õhksoojussüsteemis kasutatakse õhu ringlemiseks ventilaatoreid, samuti on sellel piiratud pikkus ja kõrgus.

Kui aga süsteemil on palju hargnemisi, on see piisavalt pikk ning hoone on suur ja kõrge, siis on vaja vähendada õhu jahtumist õhukanalites, vähendada õhu ümberjaotust, mis siseneb loodusliku ringlusrõhu mõjul.

Pikkade ja hargnenud õhksoojussüsteemide vajaliku võimsuse arvutamisel tuleb arvestada mitte ainult õhumassi loomulikku jahtumisprotsessi õhukanali liikumisel, vaid ka õhumassi loomuliku rõhu mõju kanalist läbimisel.

Õhu jahtumisprotsessi kontrollimiseks teostatakse õhukanalite soojusarvutus. Selleks tuleb määrata õhu algtemperatuur ja täpsustada selle vooluhulk valemite abil.

Soojusvoo Q_ohl arvutamiseks läbi õhukanali seinte, mille pikkus on l, kasutatakse valemit:

Q_ohl = q₁ × l

Avaldises tähistab q₁ soojusvoogu, mis läbib õhukanali seinu pikkusega 1 m. Parameeter arvutatakse avaldise järgi:

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

Võrrandis D₁ – soojusülekande takistus kuumutatud õhust keskmise temperatuuriga t_sr läbi õhukanali seinte pindala S₁ pikkusega 1 m ruumis temperatuuri t_v juures.

Soojusbilansi võrrand näeb välja järgmine:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

Valemis:

• E_ot – õhukogus, mis on vajalik ruumi kütmiseks, kg/h;
• c – õhu erisoojusmahtuvus, kJ/(kg °C);
• t_nac – õhutemperatuur õhukanali alguses, °C;
• t_r – ruumi väljastatava õhu temperatuur, °C.

Soojusbilansi võrrand võimaldab määrata õhu algtemperatuuri õhukanalis antud lõpptemperatuuri järgi ja vastupidi, teada saada lõpptemperatuuri antud algtemperatuuri korral, samuti määrata õhuvoolu.

Temperatuuri t_nach saab leida ka valemi abil:

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

Siin η – osa Q_ohl-st, mis siseneb ruumi, arvutustes võetakse see võrdseks nulliga. Ülejäänud muutujate omadused on eespool nimetatud.

Kuuma õhu vooluhulga täpsustatud valem näeb välja järgmine:

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

Kõik tähtväärtused avaldises on määratletud eespool. Liigume edasi konkreetse maja õhksoojuse arvutamise näite juurde.

Maja soojuskadude arvutuse näide

Vaadeldav maja asub Kostroma linnas, kus temperatuur akna taga kõige külmema viiepäevase perioodi jooksul ulatub -31 kraadini, pinnase temperatuur – +5 °C. Soovitud temperatuur ruumis – +22 °C.

Vaatleme järgmiste mõõtmetega maja:

• laius – 6.78 m;
• pikkus – 8,04 m;
• kõrgus – 2,8 m.

Väärtusi kasutatakse piiravate elementide pindala arvutamiseks.

Arvutusteks on kõige mugavam joonistada majaplaan paberile, märkides sellele hoone laiuse, pikkuse, kõrguse, akende ja uste asukoha ja nende mõõtmed.

Hoone seinad koosnevad:

• gaasbetoonist paksusega B=0,21 m, soojusjuhtivusteguriga k=2,87;
• vahtplastist B=0,05 m, k=1,678;
• voodertellistest B=0,09 m, k=2,26.

K määramisel tuleks kasutada tabelitest saadud andmeid, parem aga – tehnilisest passist pärinevat teavet, kuna erinevate tootjate materjalide koostis võib erineda ja seega omada erinevaid omadusi.

Raudbetoonil on kõige kõrgem soojusjuhtivus, mineraalvillaplaadid – madalaim, seetõttu on neid kõige tõhusam kasutada soojade majade ehitamisel.

Maja põrand koosneb järgmistest kihtidest:

• liivast, B=0,10 m, k=0,58;
• killustikust, B=0,10 m, k=0,13;
• betoonist, B=0,20 m, k=1,1;
• soojustusmaterjalist ekovatt, B=0,20 m, k=0,043;
• armeeritud tasanduskihist, B=0,30 m, k=0,93.

Antud majaplaanis on põrand kogu pindalalt ühesuguse ehitusega, keldriruum puudub.

Lagi koosneb:

• mineraalvillast, B=0,10 m, k=0,05;
• kipsplaadist, B=0,025 m, k=0,21;
• männiplaatidest, B=0,05 m, k=0,35.

Lagede vahelaes puuduvad väljapääsud pööningule.

Majal on aknaid kokku 8, kõik need on kahekambrilised K-klaasi ja argooniga, näitaja D=0,6. Kuus akent on mõõtudega 1,2×1,5 m, üks – 1,2×2 m, üks – 0,3×0,5 m. Uste mõõtmed on 1×2,2 m, passi järgi on näitaja D 0,36.

Seinte soojuskadude arvutamine

Soojuskadude arvutuse teeme iga seina kohta eraldi.

Alustuseks leiame põhjaseina pindala:

S_põhi = 8,04 × 2,8 = 22,51

Seinal puuduvad ukseavad ja aknaavad, seetõttu kasutame arvutustes seda S väärtust.

Soojuskulude arvutamiseks ühele ilmakaarele suunatud piiravate konstruktsioonide puhul tuleb arvestada täpsustavaid koefitsiente.

Seina koostisest lähtudes leiame selle kogu soojustakistuse, mis on võrdne:

D_s.sten + D_gb + D_pn + D_kr

D leidmiseks kasutame valemit:

D = B/k

Seejärel, asendades algväärtused, saame:

D_s.sten = 0,21/2,87 + 0,05/1,678 + 0,09/2,26 = 0,14

Arvutusteks kasutame valemit:

Q_seinad = S × (t_v – t_n) × D × l

Arvestades, et põhjaseina koefitsient l on 1,1, saame:

Q_põhi.sein = 22,51 × (22 + 31) × 0,14 × 1,1 = 184

Lõunaseinas asub üks aken pindalaga:

S_aken3 = 0,5 × 0,3 = 0,15

Seetõttu tuleb arvutustes lõunaseina S-st lahutada akna S, et saada võimalikult täpsed tulemused.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Parameeter l lõunasuuna jaoks on võrdne 1-ga. Siis:

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

Ida- ja lääneseina puhul on täpsustuskoefitsient l=1,05, seega piisab OK pinna arvutamisest ilma akende ja ukse S-ta.

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

Siis:

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

Lõppkokkuvõttes on seinte kogu-Q võrdne kõigi seinte Q summaga, see tähendab:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

Kokku läheb soojust läbi seinte 526 W.

Soojuskad läbi akende ja uste

Maja plaanilt on näha, et uksed ja 7 akent on suunatud itta ja läände, seega parameeter l=1,05. 7 akna kogupindala, arvestades eeltoodud arvutusi, on:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

Nende Q, arvestades et D=0,6, arvutatakse järgmiselt:

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

Arvutame lõunaakna Q (l=1).

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

Uste D=0,36 ja S=2,2, l=1,05, siis:

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

Summeerime saadud soojuskaod ja saame:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Järgmisena määrame Q lae ja põranda jaoks.

Lae ja põranda soojuskadude arvutamine

Lae ja põranda l=1. Arvutame nende pindala.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Arvestades põranda koostist, määrame kogu D.

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

Siis on põranda soojuskaod, arvestades et maapinna temperatuur on +5, võrdsed:

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

Arvutame lae kogu D:

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

Siis on lae Q võrdne:

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

Kogu soojuskaod läbi OK on võrdsed:

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

Kokku on maja soojuskaod 13054 W ehk peaaegu 13 kW.

Ventilatsiooni soojuskadude arvutamine

Ruumis töötab ventilatsioon eriõhuvahetusega 3 m³/h, sissepääs on varustatud õhk-soojusvarjuga, seetõttu piisab arvutusteks valemi kasutamisest:

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

n

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parameeter L_n on võrdne erikulu ja põrandapindala korrutisega, see tähendab:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Õhu soojusmahtuvus c on võrdne 1,005 kJ/(kg× °C).

Arvestades kõiki andmeid, leiame ventilatsiooni Q:

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

Kokku on ventilatsiooni soojuskulud 3000 W ehk 3 kW.

Olmelised soojuslaekumised

Olmesoojuse sissetulekud arvutatakse valemi järgi.

Q_t = 10 × S_põrand

See tähendab, asendades teadaolevad väärtused, saame:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Kokkuvõtteks võib näha, et maja summaarsed soojuskaod Q on võrdsed:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Võtame tööväärtuseks Q=16000 W ehk 16 kW.

ÕKS-i arvutusnäited

Olgu sissepuhkeõhu temperatuur (t_r) – 55 °C, soovitud temperatuur ruumis (t_v) – 22 °C, maja soojuskaod (Q) – 16000 W.

Õhu koguse määramine RSVO jaoks

Sissepuhkeõhu massi määramiseks temperatuuril t_r kasutatakse valemit:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Asendades parameetrite väärtused valemisse, saame:

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

Sissepuhkeõhu mahuline kogus arvutatakse valemiga:

V_ot = E_ot /p_r,

kus:

p_r = 353/(273 + t_r)

Alustuseks arvutame tiheduse p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Siis:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Ruumi õhuvahetus määratakse valemiga:

Vp = E_ot /p_v

Määrame ruumi õhu tiheduse:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Asendades väärtused valemisse, saame:

V_p = 483/1.19 = 405

Seega on ruumi õhuvahetus 405 m³ tunnis ning sissepuhkeõhu maht peab olema 451 m³ tunnis.

Õhu koguse arvutamine TŠRSVO jaoks

TšRSVO jaoks vajaliku õhuhulga arvutamiseks võtame eelmisest näitest saadud andmed, samuti t_r = 55 °C, t_v = 22 °C; Q=16000 W. Ventilatsiooniks vajalik õhuhulk E_vent=110 m³/h. Arvutuslik välisõhu temperatuur t_n=-31 °C.

TšRSVO arvutamiseks kasutame valemit:

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

Asendades väärtused, saame:

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

Retirkulatsiooniõhu maht on 405-110=296 m³ tunnis. Täiendav soojuskulu on 27000-16000=11000 W.

Õhu algse temperatuuri määramine

Mehaanilise õhukanali takistus D=0.27 ja see võetakse selle tehnilistest andmetest. Õhukanali pikkus väljaspool köetavat ruumi l=15 m. On määratud, et Q=16 kW, siseõhu temperatuur on 22 kraadi ja ruumi kütmiseks vajalik temperatuur on 55 kraadi.

Määrame E_ot eelpooltoodud valemite järgi. Saame:

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

Soojusvoo suurus q₁ on:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Algtemperatuur hälbe η = 0 korral on:

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

Täpsustame keskmise temperatuuri:

t_kesk = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Siis:

Q_hälve = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Saadud andmete alusel leiame:

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

Sellest järeldub, et õhu liikumisel kaob 4 kraadi soojust. Soojuskadude vähendamiseks tuleb torud soojustada. Samuti soovitame Teil tutvuda meie teise artikliga, milles üksikasjalikult kirjeldatakse õhkküttesüsteemi rajamise protsessi.

Järeldused ja kasulik video teemal

Informatiivne video õhkküttesüsteemi arvutuste kohta programmi Ecxel abil:

Õhkküttesüsteemi arvutusi tuleb usaldada professionaalidele, sest ainult spetsialistidel on kogemus, vastavad teadmised ja nad võtavad arvutustes arvesse kõiki nüansse.

Kas Teil tekkis küsimusi, leidsite esitatud arvutustes ebatäpsusi või soovite materjali väärtusliku teabega täiendada? Palun jätke oma kommentaarid allolevas plokis.