حساب تسخين الهواء: المبادئ الأساسية + مثال حسابي

تركيب نظام التدفئة أمر مستحيل دون حسابات أولية.يجب أن تكون المعلومات التي تم الحصول عليها دقيقة قدر الإمكان، لذلك يتم إجراء حسابات تسخين الهواء من قبل خبراء باستخدام برامج متخصصة، مع مراعاة الفروق الدقيقة في التصميم.

يمكنك حساب نظام تسخين الهواء (المشار إليه فيما بعد باسم نظام تسخين الهواء) بنفسك، من خلال المعرفة الأساسية بالرياضيات والفيزياء.

سنخبرك في هذه المادة بكيفية حساب مستوى فقدان الحرارة في المنزل ونظام فقدان الحرارة. ولتوضيح كل شيء قدر الإمكان، سيتم تقديم أمثلة محددة للحسابات.

حساب فقدان الحرارة في المنزل

لتحديد نظام التدفئة، من الضروري تحديد كمية الهواء للنظام، ودرجة الحرارة الأولية للهواء في مجرى الهواء للتدفئة المثالية للغرفة. لمعرفة هذه المعلومات، تحتاج إلى حساب فقدان الحرارة للمنزل، وبدء الحسابات الأساسية لاحقًا.

يفقد أي مبنى الطاقة الحرارية أثناء الطقس البارد. الحد الأقصى لمقداره يخرج من الغرفة عبر الجدران والسقف والنوافذ والأبواب والعناصر المحيطة الأخرى (المشار إليها فيما يلي باسم "موافق")، في مواجهة جانب واحد من الشارع.

لضمان درجة حرارة معينة في المنزل، تحتاج إلى حساب الطاقة الحرارية التي يمكن أن تعوض تكاليف الحرارة والحفاظ عليها درجة الحرارة المطلوبة.

هناك فكرة خاطئة مفادها أن فقدان الحرارة هو نفسه في كل منزل.تدعي بعض المصادر أن 10 كيلوواط كافية لتدفئة منزل صغير من أي تكوين، والبعض الآخر يقتصر على 7-8 كيلوواط لكل متر مربع. متر.

وفقا لمخطط حساب مبسط، كل 10 م² يجب تزويد المنطقة المستغلة في المناطق الشمالية ومناطق المنطقة الوسطى بإمدادات قدرها 1 كيلو واط من الطاقة الحرارية. يتم ضرب هذا الرقم الفردي لكل مبنى بعامل 1.15، وبالتالي إنشاء احتياطي من الطاقة الحرارية في حالة حدوث خسائر غير متوقعة.

ومع ذلك، فإن هذه التقديرات تقريبية إلى حد ما، علاوة على ذلك، فهي لا تأخذ في الاعتبار الصفات وخصائص المواد المستخدمة في بناء المنزل والظروف المناخية والعوامل الأخرى التي تؤثر على تكاليف الحرارة.

تعتمد كمية الحرارة المفقودة على مساحة العنصر المحيط والتوصيل الحراري لكل طبقة من طبقاته. تخرج أكبر كمية من الطاقة الحرارية من الغرفة عبر الجدران والأرضية والسقف والنوافذ

إذا تم استخدام مواد البناء الحديثة في بناء المنزل الموصلية الحرارية للمواد والتي تكون منخفضة، فإن فقدان الحرارة للهيكل سيكون أصغر، مما يعني أنه ستكون هناك حاجة إلى طاقة حرارية أقل.

إذا كنت تأخذ معدات التدفئة التي تولد طاقة أكثر من اللازم، فسوف تظهر الحرارة الزائدة، والتي عادة ما يتم تعويضها عن طريق التهوية. وفي هذه الحالة تنشأ تكاليف مالية إضافية.

إذا تم اختيار معدات منخفضة الطاقة لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، فسيكون هناك نقص في الحرارة في الغرفة، لأن الجهاز لن يكون قادرًا على توليد الكمية المطلوبة من الطاقة، الأمر الذي سيتطلب شراء وحدات تدفئة إضافية.

يتيح لنا استخدام رغوة البولي يوريثان والألياف الزجاجية وغيرها من مواد العزل الحديثة تحقيق أقصى قدر من العزل الحراري للغرفة

تعتمد التكاليف الحرارية للمبنى على:

• هيكل العناصر المحيطة (الجدران والأسقف وما إلى ذلك) وسمكها؛
• مساحة سطحية ساخنة
• التوجه بالنسبة للاتجاهات الأساسية.
• الحد الأدنى لدرجة الحرارة خارج النافذة في المنطقة أو المدينة لمدة 5 أيام شتاء؛
• مدة موسم التدفئة
• عمليات التسلل والتهوية.
• مكاسب الحرارة المنزلية.
• استهلاك الحرارة للاحتياجات المنزلية.

من المستحيل حساب فقد الحرارة بشكل صحيح دون مراعاة التسلل والتهوية، مما يؤثر بشكل كبير على المكون الكمي. التسلل هو عملية طبيعية لحركة الكتل الهوائية التي تحدث أثناء حركة الأشخاص في جميع أنحاء الغرفة، وفتح النوافذ للتهوية والعمليات المنزلية الأخرى.

التهوية عبارة عن نظام مثبت خصيصًا يتم من خلاله توفير الهواء، ويمكن للهواء الدخول إلى الغرفة عند درجة حرارة أقل.

تزيل التهوية حرارة أكثر 9 مرات من التسلل الطبيعي

تدخل الحرارة إلى الغرفة ليس فقط من خلال نظام التدفئة، ولكن أيضًا من خلال تسخين الأجهزة الكهربائية والمصابيح المتوهجة والأشخاص. من المهم أيضًا مراعاة استهلاك الحرارة لتدفئة الأشياء الباردة التي يتم إحضارها من الشارع والملابس.

قبل اختيار المعدات لـ SVO، تصميم نظام التدفئة من المهم حساب فقدان الحرارة في المنزل بدقة عالية. يمكن القيام بذلك باستخدام برنامج Valtec المجاني. من أجل عدم الخوض في تعقيدات التطبيق، يمكنك استخدام الصيغ الرياضية التي توفر دقة عالية في الحسابات.

لحساب إجمالي فقدان الحرارة Q للمسكن، من الضروري حساب تكاليف الحرارة للهياكل المحيطة Q_org.kواستهلاك الطاقة للتهوية والتسلل س_الخامس، تأخذ في الاعتبار نفقات المنزل س_ر. يتم قياس الخسائر وتسجيلها بالواتس.

لحساب إجمالي استهلاك الحرارة Q، استخدم الصيغة:

س = س_org.k +س_الخامس — س_ر

بعد ذلك، فكر في صيغ تحديد تكاليف الحرارة:

س_org.k ، س_الخامس، س_ر.

تحديد فقدان الحرارة من الهياكل المغلقة

تتسرب أكبر كمية من الحرارة عبر العناصر المحيطة بالمنزل (الجدران والأبواب والنوافذ والسقف والأرضية). لتحديد س_org.k من الضروري حساب فقدان الحرارة الناتج عن كل عنصر هيكلي بشكل منفصل.

أي، س_org.k تحسب بواسطة الصيغة:

س_org.k =س_بول +س_شارع +س_حسنا +س_نقطة +س_dv

لتحديد Q لكل عنصر من عناصر المنزل، تحتاج إلى معرفة هيكله ومعامل التوصيل الحراري أو معامل المقاومة الحرارية، وهو ما يشار إليه في جواز سفر المواد.

ولحساب تكاليف الحرارة تؤخذ بعين الاعتبار الطبقات التي تؤثر على العزل الحراري. على سبيل المثال، العزل، والبناء، والكسوة، وما إلى ذلك.

يتم حساب فقد الحرارة لكل طبقة متجانسة من العنصر المحيط. على سبيل المثال، إذا كان الجدار يتكون من طبقتين غير متماثلتين (العزل والطوب)، فسيتم إجراء الحساب بشكل منفصل للعزل وللطوب.

يتم حساب الاستهلاك الحراري للطبقة مع مراعاة درجة الحرارة المطلوبة في الغرفة باستخدام التعبير:

س_شارع = س × (ر_الخامس -ر_ن) × ب × ل/ك

في التعبير، المتغيرات لها المعنى التالي:

• منطقة الطبقة S، م²;
• ر_الخامس - درجة الحرارة المطلوبة في المنزل، درجة مئوية؛ بالنسبة لغرف الزاوية، يتم أخذ درجة الحرارة أعلى بمقدار درجتين؛
• ر_ن - متوسط ​​درجة الحرارة لأبرد فترة 5 أيام في المنطقة، درجة مئوية؛
• ك هو معامل التوصيل الحراري للمادة؛
• ب - سمك كل طبقة من العنصر المحاط، م؛
• ل - معلمة جدولية، تأخذ في الاعتبار خصوصيات استهلاك الحرارة للموافقات الموجودة في اتجاهات مختلفة من العالم.

إذا كانت النوافذ أو الأبواب مدمجة في الجدار الذي يتم إجراء الحساب له، فعند حساب Q، من الضروري طرح مساحة النافذة أو الباب من المساحة الإجمالية OK، لأن استهلاكها الحراري سيكون مختلفًا.

في ورقة البيانات الفنية للنوافذ أو الأبواب، يُشار أحيانًا إلى معامل نقل الحرارة D، والذي بفضله يمكن تبسيط الحسابات

يتم حساب معامل المقاومة الحرارية باستخدام الصيغة:

د = ب/ك

يمكن تقديم صيغة فقدان الحرارة لطبقة واحدة على النحو التالي:

س_شارع = س × (ر_الخامس -ر_ن) × د × ل

من الناحية العملية، لحساب Q للأرضيات أو الجدران أو الأسقف، يتم حساب معاملات D لكل طبقة OK بشكل منفصل، ويتم تلخيصها واستبدالها في الصيغة العامة، مما يبسط عملية الحساب.

المحاسبة عن تكاليف التسلل والتهوية

يمكن أن يدخل الهواء ذو ​​درجة الحرارة المنخفضة إلى الغرفة من نظام التهوية، مما يؤثر بشكل كبير على فقدان الحرارة. الصيغة العامة لهذه العملية هي:

س_الخامس = 0.28 × ل_ن × ص_الخامس × ج × (ر_الخامس -ر_ن)

في التعبير، الأحرف الأبجدية لها معنى:

• ل_ن - تدفق الهواء الوارد، م³/ح;
• ص_الخامس — كثافة الهواء في الغرفة عند درجة حرارة معينة، كجم/م³;
• ر_الخامس - درجة الحرارة في المنزل، درجة مئوية؛
• ر_ن - متوسط ​​درجة الحرارة لأبرد فترة 5 أيام في المنطقة، درجة مئوية؛
• c هي السعة الحرارية للهواء، kJ/(kg*°C).

المعلمة ل_ن مأخوذة من الخصائص التقنية لنظام التهوية. في معظم الحالات، يكون لتبادل الهواء العرضي معدل تدفق محدد يبلغ 3 أمتار³/h، وعلى أساسه L_ن تحسب بواسطة الصيغة:

ل_ن = 3 × س_بول

في الصيغة س_بول - المساحة الأرضية م².

كثافة الهواء الداخلي ص_الخامس يتم تحديده بواسطة التعبير:

ص_الخامس = 353/273+ت_الخامس

هنا ر_الخامس - درجة الحرارة المضبوطة في المنزل، مقاسة بالدرجة المئوية.

السعة الحرارية c هي كمية فيزيائية ثابتة وتساوي 1.005 كيلوجول/(كجم × درجة مئوية).

مع التهوية الطبيعية، يدخل الهواء البارد من خلال النوافذ والأبواب، مما يؤدي إلى إزاحة الحرارة من خلال المدخنة

يتم تحديد التهوية غير المنظمة، أو التسلل، بواسطة الصيغة:

س_أنا = 0.28 × ∑G_ح × ج×(ر_الخامس -ر_ن) × ك_ر

في المعادلة:

• ز_ح — تدفق الهواء عبر كل سياج هو قيمة جدولية، كجم/ساعة؛
• ك_ر — معامل تأثير تدفق الهواء الحراري مأخوذ من الجدول؛
• ر_الخامس ، ر_ن - ضبط درجات الحرارة في الداخل والخارج، درجة مئوية.

عند فتح الأبواب، يحدث فقدان حرارة الهواء الأكثر أهمية، لذلك، إذا كان المدخل مزودًا بستائر حرارية هوائية، فيجب أيضًا أخذها بعين الاعتبار.

الستارة الحرارية عبارة عن سخان مروحة ممدود يولد تدفقًا قويًا داخل النافذة أو المدخل. فهو يقلل أو يزيل فعليًا فقدان الحرارة واختراق الهواء من الشارع، حتى عندما يكون الباب أو النافذة مفتوحًا

لحساب فقدان الحرارة للأبواب، يتم استخدام الصيغة:

س_{بعد ذلك. د} =س_dv × ي × ح

في التعبير:

• س_dv — فقدان الحرارة المحسوب للأبواب الخارجية؛
• ح — ارتفاع المبنى، م؛
• j هو معامل جدولي يعتمد على نوع الأبواب وموقعها.

إذا كان المنزل منظمًا للتهوية أو التسلل، فسيتم إجراء الحسابات باستخدام الصيغة الأولى.

قد يكون سطح العناصر الهيكلية المحيطة غير متجانس - قد تكون هناك شقوق وتسربات يمر من خلالها الهواء. تعتبر خسائر الحرارة هذه ضئيلة، ولكن يمكن تحديدها أيضًا.يمكن القيام بذلك حصريًا باستخدام طرق برمجية، حيث أنه من المستحيل حساب بعض الوظائف دون استخدام التطبيقات.

يتم توفير الصورة الأكثر دقة لفقد الحرارة الحقيقي من خلال فحص التصوير الحراري للمنزل. تسمح لك هذه الطريقة التشخيصية بتحديد أخطاء البناء المخفية والثقوب الموجودة في العزل الحراري والتسريبات في نظام السباكة التي تقلل من الأداء الحراري للمبنى والعيوب الأخرى.

مكاسب الحرارة المحلية

تدخل الحرارة الإضافية إلى الغرفة من خلال الأجهزة الكهربائية وجسم الإنسان والمصابيح، وهو ما يؤخذ بعين الاعتبار أيضًا عند حساب فقد الحرارة.

لقد ثبت تجريبياً أن هذه المدخلات لا يمكن أن تتجاوز 10 واط لكل متر واحد². ولذلك، قد تبدو صيغة الحساب كما يلي:

س_ر = 10 × س_بول

في التعبير س_بول - المساحة الأرضية م².

المنهجية الأساسية لحساب SVO

مبدأ التشغيل الأساسي لأي مبرد هواء هو نقل الطاقة الحرارية عبر الهواء عن طريق تبريد سائل التبريد. عناصره الرئيسية هي مولد الحرارة وأنبوب الحرارة.

يتم توفير الهواء إلى الغرفة التي تم تسخينها بالفعل إلى درجة حرارة t_صللحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة ر_الخامس. ولذلك فإن كمية الطاقة المتراكمة يجب أن تكون مساوية لمجموع فقدان الحرارة للمبنى، أي Q. والمساواة تقول:

س = ه_{بعد ذلك} × ج×(ر_الخامس -ر_ن)

في الصيغة E هو معدل تدفق الهواء الساخن كجم/ثانية لتدفئة الغرفة. من المساواة يمكننا التعبير عن E_{بعد ذلك}:

ه_{بعد ذلك} = س/ (ج × (ر_الخامس -ر_ن))

دعونا نتذكر أن السعة الحرارية للهواء هي c=1005 J/(kg×K).

تحدد الصيغة حصريًا كمية الهواء الموردة المستخدمة فقط للتدفئة في أنظمة إعادة التدوير (المشار إليها فيما يلي باسم RSVO).

في أنظمة الإمداد وإعادة التدوير، يتم أخذ جزء من الهواء من الشارع، والجزء الآخر من الغرفة. يتم خلط كلا الجزأين، وبعد التسخين إلى درجة الحرارة المطلوبة، يتم توصيلهما إلى الغرفة

إذا تم استخدام مبرد الهواء للتهوية، فسيتم حساب كمية الهواء الموردة على النحو التالي:

• إذا كانت كمية الهواء للتدفئة تتجاوز كمية الهواء للتهوية أو تساويها، يتم أخذ كمية الهواء للتدفئة في الاعتبار، ويتم اختيار النظام كنظام تدفق مباشر (يشار إليه فيما يلي باسم PCVO) أو مع إعادة التدوير الجزئي (المشار إليها فيما يلي باسم CHRSVO).
• إذا كانت كمية الهواء للتدفئة أقل من كمية الهواء المطلوبة للتهوية، فسيتم أخذ كمية الهواء المطلوبة للتهوية فقط في الاعتبار، ويتم تقديم PSVO (أحيانًا - PRVO)، ودرجة حرارة الهواء المزود يتم حسابه باستخدام الصيغة: ر_ص = ر_الخامس + سؤال/ج × ه_تنفيس.

إذا تجاوز المؤشر ر_ص المعلمات المسموح بها، يجب زيادة كمية الهواء التي يتم إدخالها من خلال التهوية.

إذا كانت هناك مصادر لتوليد الحرارة المستمرة في الغرفة، فسيتم تقليل درجة حرارة الهواء المزود.

تولد الأجهزة الكهربائية قيد التشغيل حوالي 1% من الحرارة في الغرفة. إذا كان جهاز واحد أو أكثر سيعمل بشكل مستمر، فيجب أن تؤخذ طاقتهم الحرارية بعين الاعتبار في الحسابات

لغرفة واحدة، المؤشر ر_ص قد يكون مختلفا. من الناحية الفنية، من الممكن تنفيذ فكرة توريد درجات حرارة مختلفة للغرف الفردية، ولكن من الأسهل بكثير إمداد جميع الغرف بالهواء بنفس درجة الحرارة.

في هذه الحالة، درجة الحرارة الإجمالية ر_ص خذ الشخص الذي تبين أنه الأصغر. ثم يتم حساب كمية الهواء الموردة باستخدام الصيغة المحددة E_{بعد ذلك}.

بعد ذلك، نحدد صيغة حساب حجم الهواء الوارد V_{بعد ذلك} عند درجة حرارة التسخين ر_ص:

الخامس_{بعد ذلك} = ه_{بعد ذلك}/ص_ص

الجواب مكتوب في م³/ح.

ومع ذلك، فإن تبادل الهواء في الغرفة V_ص سوف تختلف عن القيمة V_{بعد ذلك}، لأنه يجب تحديده على أساس درجة الحرارة الداخلية ر_الخامس:

الخامس_{بعد ذلك} = ه_{بعد ذلك}/ص_الخامس

في صيغة تحديد V_ص و V_{بعد ذلك} مؤشرات كثافة الهواء ص_ص و ص_الخامس (كجم / م³) يتم حسابها مع الأخذ بعين الاعتبار درجة حرارة الهواء الساخن ر_ص ودرجة حرارة الغرفة ر_الخامس.

العرض درجة حرارة الغرفة ر_ص يجب أن يكون أعلى من ر_الخامس. سيؤدي ذلك إلى تقليل كمية الهواء الموردة وسيقلل من حجم قنوات الأنظمة ذات حركة الهواء الطبيعية أو يقلل من تكاليف الكهرباء إذا تم استخدام التحفيز الميكانيكي لتدوير كتلة الهواء الساخنة.

تقليديا، يجب أن تكون درجة الحرارة القصوى للهواء الذي يدخل الغرفة عند إمداده على ارتفاع يتجاوز 3.5 متر 70 درجة مئوية. إذا تم توفير الهواء على ارتفاع أقل من 3.5 متر، فإن درجة حرارته عادة ما تكون 45 درجة مئوية.

بالنسبة للمباني السكنية التي يبلغ ارتفاعها 2.5 متر، الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها هو 60 درجة مئوية. عندما ترتفع درجة الحرارة، يفقد الجو خصائصه ويصبح غير صالح للاستنشاق.

إذا كانت الستائر الحرارية للهواء موجودة عند البوابات الخارجية والفتحات المواجهة للخارج، فيُسمح بدرجة حرارة الهواء الداخل إلى 70 درجة مئوية، بالنسبة للستائر الموجودة في الأبواب الخارجية حتى 50 درجة مئوية.

تتأثر درجة الحرارة الموردة بطرق إمداد الهواء، واتجاه التدفق (العمودي، المائل، الأفقي، وما إلى ذلك). إذا كان هناك دائمًا أشخاص في الغرفة، فيجب تقليل درجة حرارة الهواء إلى 25 درجة مئوية.

بعد إجراء الحسابات الأولية، يمكنك تحديد مدخلات الحرارة المطلوبة لتسخين الهواء.

بالنسبة لتكاليف الحرارة RSVO س₁ يتم حسابها بواسطة التعبير:

س₁ = ه_{بعد ذلك} × (ر_ص -ر_الخامس) × ج

لحساب PSVO س₂ يتم إنتاجه وفقًا للصيغة:

س₂ = ه_تنفيس × (ر_ص -ر_الخامس) × ج

استهلاك الحرارة س₃ لـ FER تم العثور عليه بالمعادلة:

س₃ = [ه_{بعد ذلك} ×(ر_ص -ر_الخامس) + ه_تنفيس × (ر_ص -ر_الخامس)] × ج

في الألفاظ الثلاثة:

• ه_{بعد ذلك} و إي_تنفيس — تدفق الهواء بالكيلو جرام/ ثانية للتدفئة (E_{بعد ذلك}) والتهوية (E_تنفيس);
• ر_ن — درجة حرارة الهواء الخارجي بالدرجة المئوية.

وبقية خصائص المتغيرات هي نفسها.

في CHRSVO، يتم تحديد كمية الهواء المعاد تدويره بواسطة الصيغة:

ه_تفصيل = ه_{بعد ذلك} — إي_تنفيس

المتغير ه_{بعد ذلك} يعبر عن كمية الهواء المختلط الذي تم تسخينه إلى درجة الحرارة t_ص.

هناك خصوصية في PSVO مع الدافع الطبيعي - تتغير كمية الهواء المتحرك اعتمادًا على درجة الحرارة الخارجية. إذا انخفضت درجة الحرارة الخارجية، يزداد ضغط النظام. وهذا يؤدي إلى زيادة تدفق الهواء إلى المنزل. إذا ارتفعت درجة الحرارة، تحدث العملية العكسية.

كما أن في مبردات الهواء، على عكس أنظمة التهوية، يتحرك الهواء بكثافة أقل ومتفاوتة مقارنة بكثافة الهواء المحيط بمجاري الهواء.

وبسبب هذه الظاهرة تحدث العمليات التالية:

1. القادم من المولد، يتم تبريد الهواء الذي يمر عبر مجاري الهواء بشكل ملحوظ أثناء الحركة
2. مع الحركة الطبيعية، تتغير كمية الهواء الداخل إلى الغرفة على مدار موسم التدفئة.

لا تؤخذ العمليات المذكورة أعلاه في الاعتبار إذا كان نظام تدوير الهواء يستخدم مراوح لتدوير الهواء، كما أنه محدود الطول والارتفاع.

إذا كان النظام يحتوي على العديد من الفروع، فهو واسع النطاق، والمبنى كبير وطويل، فمن الضروري تقليل عملية تبريد الهواء في مجاري الهواء، وتقليل إعادة توزيع الهواء الداخل تحت تأثير ضغط الدورة الدموية الطبيعية.

عند حساب الطاقة المطلوبة لأنظمة تسخين الهواء الممتدة والمتفرعة، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار ليس فقط العملية الطبيعية لتبريد كتلة الهواء أثناء التحرك عبر مجرى الهواء، ولكن أيضًا تأثير الضغط الطبيعي لكتلة الهواء عندما تمر عبر القناة

للتحكم في عملية تبريد الهواء، يتم إجراء الحسابات الحرارية لمجاري الهواء. للقيام بذلك، تحتاج إلى ضبط درجة حرارة الهواء الأولية وتوضيح تدفقه باستخدام الصيغ.

لحساب التدفق الحراري Q_أوه من خلال جدران مجاري الهواء التي يبلغ طولها l، استخدم الصيغة:

س_أوه = س₁ × ل

في التعبير، القيمة q₁ يشير إلى تدفق الحرارة الذي يمر عبر جدران مجرى الهواء بطول 1 متر، ويتم حساب المعلمة بالتعبير:

س₁ =ك×س₁ ×(ر_{ريال سعودى} -ر_الخامس) = (ر_{ريال سعودى} -ر_الخامس)/د₁

في المعادلة د₁ - مقاومة انتقال الحرارة من الهواء الساخن بدرجة حرارة متوسطة t_{ريال سعودى} عبر المنطقة S₁ جدران مجرى الهواء بطول 1 متر في غرفة عند درجة حرارة t_الخامس.

تبدو معادلة التوازن الحراري كما يلي:

س₁ل = ه_{بعد ذلك} × ج × (ر_ناه -ر_ص)

في الصيغة:

• ه_{بعد ذلك} — كمية الهواء اللازمة لتدفئة الغرفة، كجم/ساعة؛
• c هي السعة الحرارية النوعية للهواء، kJ/(kg °C)؛
• ر_ناك — درجة حرارة الهواء في بداية مجرى الهواء، درجة مئوية؛
• ر_ص — درجة حرارة الهواء المنطلق إلى الغرفة، درجة مئوية.

تتيح لك معادلة توازن الحرارة ضبط درجة الحرارة الأولية للهواء في مجرى الهواء عند درجة حرارة نهائية معينة، وعلى العكس من ذلك، معرفة درجة الحرارة النهائية عند درجة حرارة أولية معينة، وكذلك تحديد تدفق الهواء.

درجة الحرارة ر_ناه يمكن العثور عليها أيضًا باستخدام الصيغة:

ر_ناه = ر_الخامس + ((س + (1 - η) × س_أوه)) × (ر_ص -ر_الخامس)

هنا η جزء من Q_أوه، دخول الغرفة، يؤخذ يساوي الصفر في الحسابات. وقد تم ذكر خصائص المتغيرات المتبقية أعلاه.

ستبدو الصيغة المكررة لاستهلاك الهواء الساخن كما يلي:

Eot = (Q + (1 - η) × Q_أوه)/(ج × (ر_{ريال سعودى} -ر_الخامس))

تم تعريف جميع قيم الحروف في التعبير أعلاه. دعنا ننتقل إلى النظر في مثال لحساب تسخين الهواء لمنزل معين.

مثال لحساب فقدان الحرارة في المنزل

يقع المنزل المعني في مدينة كوستروما، حيث تصل درجة الحرارة في الخارج خلال أبرد فترة خمسة أيام إلى -31 درجة، ودرجة حرارة الأرض +5 درجة مئوية. درجة حرارة الغرفة المطلوبة هي +22 درجة مئوية.

سننظر في منزل بالأبعاد التالية:

• العرض - 6.78 م؛
• الطول - 8.04 م؛
• الارتفاع - 2.8 م.

سيتم استخدام القيم لحساب مساحة العناصر المحيطة.

بالنسبة للحسابات، من الأنسب رسم مخطط للمنزل على الورق، مع الإشارة إلى عرض المبنى وطوله وارتفاعه وموقع النوافذ والأبواب وأبعادها

تتكون جدران المبنى من :

• الخرسانة الخلوية بسمك B=0.21 م، معامل التوصيل الحراري ك=2.87؛
• البلاستيك الرغوي B = 0.05 م، ك = 1.678؛
• مواجهة الطوب B=0.09 م، ك=2.26.

عند تحديد k، يجب عليك استخدام المعلومات من الجداول، أو الأفضل من ذلك، المعلومات من ورقة البيانات الفنية، حيث أن تكوين المواد من مختلف الشركات المصنعة قد يختلف، وبالتالي، لها خصائص مختلفة.

تتمتع الخرسانة المسلحة بأعلى الموصلية الحرارية، وألواح الصوف المعدني هي الأدنى، لذلك يتم استخدامها بشكل أكثر فعالية في بناء المنازل الدافئة

تتكون أرضية المنزل من الطبقات التالية:

• الرمال، ب = 0.10 م، ك = 0.58؛
• حجر مكسر، B = 0.10 م، ك = 0.13؛
• الخرسانة، ب = 0.20 م، ك = 1.1؛
• عزل الصوف البيئي، B = 0.20 م، ك = 0.043؛
• ذراع التسوية المقوى، B=0.30 م ك=0.93.

في مخطط المنزل أعلاه، يكون للطابق نفس الهيكل في جميع أنحاء المنطقة بأكملها، ولا يوجد قبو.

السقف يتكون من :

• الصوف المعدني، ب=0.10 م، ك=0.05؛
• اللوح الجصي، ب=0.025 م، ك= 0.21؛
• ألواح الصنوبر، B = 0.05 م، ك = 0.35.

السقف ليس لديه إمكانية الوصول إلى العلية.

لا يوجد سوى 8 نوافذ في المنزل، وجميعها مزدوجة الغرفة مع زجاج K، والأرجون، D = 0.6. ستة نوافذ بأبعاد 1.2x1.5 م، واحدة - 1.2x2 م، واحدة - 0.3x0.5 م، الأبواب ذات أبعاد 1x2.2 م، قيمة D حسب جواز السفر هي 0.36.

حساب فقدان الحرارة للجدران

سنقوم بحساب فقد الحرارة لكل جدار على حدة.

لنجد أولاً مساحة الجدار الشمالي:

س_سيف = 8.04 × 2.8 = 22.51

لا توجد مداخل أو فتحات نوافذ على الحائط، لذلك سوف نستخدم قيمة S هذه في الحسابات.

لحساب التكاليف الحرارية لـ OK، الموجهة إلى أحد الاتجاهات الأساسية، من الضروري مراعاة المعاملات التوضيحية

وبالاعتماد على تركيبة الجدار نجد أن مقاومته الحرارية الكلية تساوي:

د_s.sten = د_{غيغابايت} +د_pn +د_كر

للعثور على D نستخدم الصيغة:

د = ب/ك

ثم بالتعويض بالقيم الأصلية نحصل على:

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

للحسابات نستخدم الصيغة:

س_شارع = س × (ر_الخامس -ر_ن) × د × ل

باعتبار أن المعامل l للجدار الشمالي هو 1.1 نحصل على:

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

يوجد في الجدار الجنوبي نافذة واحدة بها المساحة:

س_موافق3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

لذلك، في الحسابات، من الضروري طرح النافذة S من الجدار الجنوبي للحصول على النتائج الأكثر دقة.

س_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

المعلمة l للاتجاه الجنوبي تساوي 1. ثم:

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

بالنسبة للجدران الشرقية والغربية، معامل التوضيح هو l=1.05، لذلك يكفي حساب مساحة السطح بشكل جيد دون مراعاة النوافذ والأبواب.

س_موافق1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

س_موافق2 = 1.2 × 2 = 2.4

س_د = 1 × 2.2 = 2.2

س_{انطلق+فوست} = 2 × 6.78 × 2.8 — 2.2 — 2.4 — 10.8 = 22.56

ثم:

س_{انطلق+فوست} = 22.56 × (22 + 31) × 0.14 × 1.05 = 176

في النهاية، إجمالي Q للجدران يساوي مجموع Q لجميع الجدران، أي:

س_ستين = 184 + 166 + 176 = 526

في المجمل، تتسرب الحرارة عبر الجدران بمقدار 526 واط.

فقدان الحرارة من خلال النوافذ والأبواب

يوضح مخطط المنزل أن الأبواب والنوافذ السبعة تواجه الشرق والغرب، وبالتالي فإن المعلمة l=1.05. المساحة الإجمالية لـ 7 نوافذ مع مراعاة الحسابات المذكورة أعلاه تساوي:

س_حسنا = 10.8 + 2.4 = 13.2

بالنسبة لهم، Q، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن D = 0.6، سيتم حسابها على النحو التالي:

س_موافق4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

لنحسب Q للنافذة الجنوبية (l=1).

س_موافق5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

بالنسبة للأبواب D=0.36، وS=2.2، وl=1.05، فإن:

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

دعونا نلخص خسائر الحرارة الناتجة ونحصل على:

س_{موافق+دف} = 630 + 43 + 5 = 678

بعد ذلك، نحدد Q للسقف والأرضية.

حساب فقدان الحرارة من السقف والأرضية

للسقف والأرضية l=1. دعونا نحسب منطقتهم.

س_بول = س_وعاء = 6.78 × 8.04 = 54.51

مع الأخذ في الاعتبار تكوين الأرضية، نحدد D العام.

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

ثم فقدان الحرارة للأرضية، مع الأخذ في الاعتبار أن درجة حرارة الأرض +5، تساوي:

س_بول = 54.51 × (21 — 5) × 6.1 × 1 = 5320

لنحسب إجمالي D للسقف:

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

إذن Q للسقف سيكون مساوياً لـ:

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

إجمالي فقدان الحرارة خلال OK سيكون مساوياً لـ:

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

في المجموع، سيكون فقدان الحرارة للمنزل يساوي 13054 واط أو ما يقرب من 13 كيلو واط.

حساب خسائر الحرارة والتهوية

يتم تهوية الغرفة بمعدل تبادل هواء محدد يبلغ 3 م³/h، تم تجهيز المدخل بمظلة هوائية حرارية، لذلك يكفي استخدام الصيغة للحسابات:

س_الخامس = 0.28 × ل_ن × ص_الخامس × ج × (ر_الخامس -ر_ن)

لنحسب كثافة الهواء في الغرفة عند درجة حرارة معينة +22 درجة:

ص_الخامس = 353/(272 + 22) = 1.2

المعلمة ل_ن يساوي ناتج الاستهلاك النوعي حسب المساحة الأرضية، أي:

ل_ن = 3 × 54.51 = 163.53

السعة الحرارية للهواء c هي 1.005 كيلوجول/(كجم × درجة مئوية).

وبأخذ كافة المعلومات بعين الاعتبار نجد التهوية Q:

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

سيكون إجمالي استهلاك الحرارة للتهوية 3000 واط أو 3 كيلو واط.

مكاسب الحرارة المنزلية

يتم حساب دخل الأسرة باستخدام الصيغة.

س_ر = 10 × س_بول

أي أنه بالتعويض بالقيم المعروفة نحصل على:

س_ر = 54.51 × 10 = 545

لتلخيص ذلك، يمكننا أن نرى أن إجمالي فقدان الحرارة Q للمنزل سيكون مساويًا لـ:

س = 13054 + 3000 – 545 = 15509

لنأخذ Q=16000 W أو 16 kW كقيمة تشغيلية.

أمثلة على العمليات الحسابية لـ SVO

السماح لدرجة حرارة الهواء العرض (ر_ص) - 55 درجة مئوية، درجة حرارة الغرفة المطلوبة (ر_الخامس) - 22 درجة مئوية، فقدان حرارة المنزل (Q) - 16000 واط.

تحديد كمية الهواء لـ RSVO

لتحديد كتلة الهواء الموردة عند درجة الحرارة ر_ص الصيغة المستخدمة هي:

ه_{بعد ذلك} = س/(ج × (ر_ص -ر_الخامس)) 

باستبدال قيم المعلمات في الصيغة، نحصل على:

ه_{بعد ذلك} = 16000/(1.005 × (55 — 22)) = 483

يتم حساب الكمية الحجمية للهواء المزود بالصيغة:

الخامس_{بعد ذلك} = ه_{بعد ذلك} /ص_ص،

أين:

ص_ص = 353/(273 + ر_ص)

أولاً، دعونا نحسب الكثافة p:

ص_ص = 353/(273 + 55) = 1.07

ثم:

الخامس_{بعد ذلك} = 483/1.07 = 451.

يتم تحديد تبادل الهواء في الغرفة بواسطة الصيغة:

نائب الرئيس = ه_{بعد ذلك} /ص_الخامس

لنحدد كثافة الهواء في الغرفة:

ص_الخامس = 353/(273 + 22) = 1.19

باستبدال القيم في الصيغة نحصل على:

الخامس_ص = 483/1.19 = 405

وبذلك يكون تبادل الهواء في الغرفة 405 م³ في الساعة، ويجب أن يكون حجم الهواء المزود 451 م3³ خلال ساعة.

حساب كمية الهواء لـ CHRSVO

لحساب كمية الهواء لـ FER، نأخذ المعلومات التي تم الحصول عليها من المثال السابق، وكذلك t_ص = 55 درجة مئوية، ر_الخامس = 22 درجة مئوية؛ س = 16000 واط.كمية الهواء اللازمة للتهوية E_تنفيس=110 م³/ح. درجة الحرارة الخارجية المقدرة ر_ن=-31 درجة مئوية.

لحساب NER نستخدم الصيغة:

س₃ = [ه_{بعد ذلك} ×(ر_ص -ر_الخامس) + ه_تنفيس × ص_الخامس × (ر_ص -ر_الخامس)] × ج

وبالتعويض عن القيم نحصل على:

س₃ = [483 × (55 — 22) + 110 × 1.19 × (55 — 31)] × 1.005 = 27000

سيكون حجم الهواء المعاد تدويره 405-110=296 م³ في الساعة استهلاك الحرارة الإضافي هو 27000-16000=11000 واط.

تحديد درجة حرارة الهواء الأولية

مقاومة قناة الهواء الميكانيكية هي D=0.27 وهي مأخوذة من خصائصها التقنية. طول مجرى الهواء خارج الغرفة المدفئة l=15m، ويقدر Q=16 kW، ودرجة حرارة الهواء الداخلي 22 درجة، ودرجة الحرارة المطلوبة لتدفئة الغرفة 55 درجة.

دعونا نحدد E_{بعد ذلك} وفقا للصيغ المذكورة أعلاه. نحن نحصل:

ه_{بعد ذلك} = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 — 22)) = 1085

قيمة التدفق الحراري ف₁ سوف يكون:

س₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

درجة الحرارة الأولية مع الانحراف η = 0 ستكون:

ر_ناه = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 — 22)/ 1000 × 16 = 60

دعونا نوضح متوسط ​​درجة الحرارة:

ر_{ريال سعودى} = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

ثم:

س_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

وبالنظر إلى المعلومات الواردة نجد:

ر_ناه = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 — 22)/(1000 × 16) = 59

ويترتب على ذلك أنه عندما يتحرك الهواء، يتم فقدان 4 درجات من الحرارة. لتقليل فقدان الحرارة، من الضروري عزل الأنابيب. ننصحك أيضًا بقراءة مقالتنا الأخرى التي تصف بالتفصيل عملية الترتيب أنظمة تسخين الهواء.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

فيديو إعلامي حول حساب تكاليف الطاقة باستخدام برنامج Ecxel:

من الضروري تكليف المتخصصين بحسابات CBO، لأن المتخصصين فقط هم من لديهم الخبرة والمعرفة ذات الصلة وسيأخذون في الاعتبار جميع الفروق الدقيقة عند إجراء الحسابات.

هل لديك أي أسئلة، هل وجدت أي أخطاء في الحسابات المقدمة، أو هل ترغب في استكمال المادة بمعلومات قيمة؟ يرجى ترك تعليقاتك في الكتلة أدناه.