ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛОГО ДОМА. РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА

При расчете расхода тепла на вентиляцию дома необходимо учесть коэффициент инфильтрации, санитарные нормы воздухообмена и величину бытовых тепловыделений.  Вот об этом и пойдет речь в данном посте.

Здравствуйте, дорогие друзья! От того как будет выполнено отопление и вентиляция жилого дома, будет во многом зависеть его пригодность к проживанию. Воздушно-тепловой режим в жилом доме является одним из основных факторов, определяющих уровень комфорта, и неудовлетворительный микроклимат делает его непригодными для проживания.

В данном посте я предлагаю вам произвести расчет расхода тепла на вентиляцию жилого дома. Данный расчет состоит из 11 пунктов и выполнять их необходимо в строгой последовательности. Выполнив их, мы ответим на вопрос – в каких случаях расход тепла на вентиляцию жилых зданий не учитывается при выборе мощности котла.

Для комфортных условий проживания важен не только приток свежего воздуха и его температура, но и скорость движения воздушных потоков в помещении, и чем эта скорость меньше, тем комфортнее нам находиться в этом доме. В соответствии со СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания», в жилом доме вытяжные решетки должны устанавливаться в ванных комнатах, туалетах и на кухнях, а приток воздуха должен поступать через форточки и приточные клапаны, расположенные в жилых комнатах (см.рис.1). При этом выделяют три зоны движения приточного воздуха: зона притока воздуха, зона перетока воздуха,  зона вытяжки воздуха.

Кроме организованного притока воздуха в помещение, есть еще не организованный приток. Инфильтрация – это и есть не организованное поступление воздуха в дом через неплотности в ограждениях дома под действием теплового и ветрового давления.

Для обеспечения свободного движения воздушных масс, двери внутри квартиры обязательно должны иметь зазор между плоскостью пола и нижней частью дверного полотна или специальную решетку в нижней части двери. Успешно такая вентиляционная система с естественной тягой может работать только при соблюдении баланса между количеством поступающего и удаляемого воздуха.

Дорогие друзья, на данном этапе расчета тепловой нагрузки на источник тепла (котельную), нам не особо важно как будет выполнена технически вентиляционная система дома. Будет ли она с естественной тягой или механической, какие размеры будут иметь вентиляционные каналы и где они будут проложены, как будет нагреваться приточный воздух и т.д.

Нам важно сейчас определить величину тепловой нагрузки на вентиляцию дома, то есть определить расход тепла на вентиляцию (нагрев приточного воздуха).

И самое главное, мы должны будем ответить на вопрос – почему расход тепла на вентиляцию жилых зданий отдельно не учитывается, якобы он уже включен в отопительную характеристику дома (Щекин С.М. «Справочник по теплоснабжению и вентиляции», стр.339).

Ну, да же если и так, нам все равно придется разбивать общие теплопотери дома на теплопотери с вентиляцией, с инфильтрацией и через ограждающие конструкции дома. Это просто необходимо по дальнейшим конструктивным соображениям.

Дорогие друзья, нижеприведенная ссылка приведет Вас на обучающий курс Оксаны Решетневой  Фотошоп с нуля в видеоформате 4.0. Курс содержит 117 уроков, которые прекрасны по содержанию и понятны новичку.

Я рекомендую данный курс всем, кому не чуждо чувство прекрасного и кто хочет попробовать себя в удаленной работе по профессии Дизайнер. Приобретя данный курс, вы не будете вечерами ходить из угла в угол, вы не будете чесать пузо, лежа перед телевизором – вы будете работать, создавая прекрасное. Вам гарантирована поддержка автора и безлимитный доступ к урокам. После окончания выдается сертификат для трудоустройства. Как применить полученные знания для заработка, Вы можете почитать здесь.  И, как сказать, может это и станет вашим смыслом жизни. Я искренне желаю Вам удачи. Вот эта ссылка. Переходите!         

ПОРЯДОК РАСЧЕТА РАСХОДА ТЕПЛА НА ВЕНТИЛЯЦИЮ

Итак, в различных источниках приведены следующие данные: расход тепла на вентиляцию равен 10-15% от теплопотерь через ограждения дома, а коэффициент инфильтрации – 5-7%. Давайте попробуем получить эти проценты расчетным путем. Чтобы не запутаться и чтобы соблюдалась логичность в наших рассуждениях, расчет расхода тепла на вентиляцию будем производить в в следующем порядке:

1. Во первых, определим расход тепла на инфильтрацию по формуле

Qи = Qт _* μ, кВт;

Qи = Qт * μ = 11,85 * 0,0535= 0,634 кВт = 634 Вт.

Qи — теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха;

Qт – теплопотери теплопередачей через наружные ограждения дома Qт = 11,85 кВт;
μ — коэффициент инфильтрации.
2. Коэффициент инфильтрации определяется по формуле

μ = b * [2 *g * H * (1 – Tн/ Tв) +wв2 ]^0,5

μ =0,01 * [2* 9,81 * 5 * (1 – 233/ 293) +3² ]^0,5 = 0,0535 или 5,35%

H – свободная высота здания, м;
tв, tн – внутренняя и наружная температура воздуха, ^оС;
g – ускорение свободного падения, м/с²;
w_в – скорость ветра, м/с;
b – постоянная инфильтрации, c/м.
3. Расход инфильтрационного воздуха определим его по формуле

Lи = Qи /0,279 * p * (tв — tн), м³/ч

Lи = 634 /0,279 * 1,2 * (20 – (-40)) = 31,6 м³/ч

Достаточно или нет этого воздуха для вентиляции нашего дома? Чтобы ответить на данный вопрос, мы должны будем обратиться к СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания». Минимальная производительность системы вентиляции дома в режиме обслуживания должна определяться из расчета не менее однократного обмена объема воздуха в течение одного часа в помещениях с постоянным пребыванием людей.

Из кухни в режиме обслуживания должно удаляться не менее 60 м³ воздуха в час, из ванны, уборной — 25 м³ воздуха в час. Кратность воздухообмена в других помещениях, а также во всех вентилируемых помещениях в нерабочем режиме должна составлять не менее 0,2 объема помещения в час.

4. Расчет требуемого количества свежего воздуха предусматривает   определение его тремя различными способами:

Первый способ. Он основан на нормировании удаляемого объема воздуха, речь идет о суммарном значении объемов воздуха, удаляемых через вытяжки в ванной комнате, туалете и на кухне. Значение этих нормируемых объемов воздуха для нашего дома составит:

— от электроплиты с 4-мя комфорками — 60 м³/ч;

— от 2-ух совмещенных туалетов – 2 _* 25 = 50 м³/ч.

Итак, суммарный нормируемый объем воздуха по вытяжке составит: L_выт = 60 + 2 _* 25 = 110 м³/ч.

Второй способ. Данный способ основан на нормировании приточного воздуха из расчета не менее однократного обмена объема воздуха в течение одного часа в помещениях с постоянным пребыванием людей. Помещения с постоянным пребыванием людей, эти те помещения, где человек находится более 2 часов непрерывно.

Поступим следующим образом – 50% от общей жилой площади (F_жил. =73,5 м²) отнесем к помещением с постоянным пребыванием, а остальные 50% с частичным пребыванием. Тогда минимальная производительность системы вентиляции дома по притоку составит:

L_прит = 73,5/2 _*2,5 _*1 + 73,5/2 _*2,5 _*0,2 = 73,5/2 _*2,5 _* (1 + 0,2)= 110,25 м³/ч

Третий способ. Ну и наконец, по санитарным нормам воздухообмена, требуемый воздухообмен в доме должен быть не менее 30 м³/ч на человека. Если в доме проживают 4-е человека, то воздухообмен составит: L_с.н = 30 _* 4 =120 м³/ч.

Общее правило вентиляции гласит — сколько воздуха удалено из дома, столько в него нужно и подать, а требуемый воздухообмен мы должны принять наибольший из трех выше рассчитанных значений, то есть L_тр. =120 м³/ч, по санитарным нормам воздухообмена. Вот мы и ответили на вопрос – достаточно или нет воздухообмена для нашего дома только за счет инфильтрации (L_и = 31,6 м³/ч).

Явно, что воздухообмена за счет инфильтрации не достаточно (L_тр. =120 м³/ч). Разницу в  L_в = L_тр. — L_и = 120 – 31,6 = 88,4 м³/ч мы должны восполнить за счет организованной вентиляции. Как мы ее выполним – это чисто технический вопрос.

5. Теперь мы должны ответить на следующий вопрос – а сколько же тепла потребуется на нагрев инфильтрационного воздуха и воздуха за счет вентиляции. Количество тепла на нагрев инфильтрационного воздуха мы посчитали ранее и оно равно Q_и = 634 Вт. Определим расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха по формуле

Q_в.= 0,279 _* L _*ρ_в. _* (t_в— t_н), Вт

Q_в.= 0,279 _* 88,4 _*1,2. _* (20 – (-40)) = 1776 Вт

Q_в. – расчетный расход тепла на вентиляцию, Вт;
L – расчетный (нормируемый) расход воздуха на вентиляцию, м³/ч;
ρ_в– плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 20°С равна 1,2 кг/м³;
t_в – температура подогретого воздуха °С;
t_н – температура наружного воздуха, °С.
Общий расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха в нашем случае составит

Σ Q = Q_и + Q_в = 634 + 1776 = 2410 Вт

6. А вот теперь, а это многие упускают из виду, для того чтобы определить расчетный расход тепла на вентиляцию дома, мы должны учесть величину внутренних бытовых тепловыделений дома (электроприборы, люди, солнечная радиация и т.д.) Q_тв. Данная величина, согласно СНиП 23-02-2003, составляет от 10 до 17 Вт на 1 м² площади жилых помещений. Для расчета примем среднее значение, то есть 13 Вт/м². Тогда искомая величина будет равна — Q_тв = 13 _* 73,5 = 956 Вт.

7. И наконец, расчетный расход тепла на вентиляцию нашего дома будет равен Q_в.р = Q_и + Q_в — Q_тв =634 + 1776 – 956 = 1454 Вт или 1,46 кВт, что составляет 1,46/11,85 _* 100 = 12,3 % от расчетной тепловой нагрузки на отопление при потребительском подходе Q_о.р =11,85 кВт. Общая тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию будет равна Q_общ. = Q_о.р + Q_в.р = 11,85 + 1,46 = 13,31 кВт. А сейчас внимательно посмотрите на значения расчетных тепловых нагрузок, которые мы определили в предыдущем посте.  Вот мы с вами и ответили на главный вопрос – почему расход тепла на вентиляцию жилых зданий отдельно не учитывается и заложен в отопительную характеристику жилого дома.

Для подогрева свежего воздуха в зимнее время использует как электроэнергию, так и тепло отопительной системы. Во втором случае увеличивают площадь отопительных приборов в тех помещениях, где организован приток свежего воздуха. Увеличивают (добавляют несколько секций радиаторов отопления) пропорционально расходу приточного воздуха.

Схема естественной вентиляции жилого дома см. Рис.2. Цифрами обозначены: 1 – вертикальный канал естественной вентиляции 1-ого этажа; 2- клапана приточной вентиляции в рамах или стенах дома; 3 — вертикальный канал на чердаке с дефлектором.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАСЧЕТУ РАСХОДА ТЕПЛА НА ВЕНТИЛЯЦИЮ ДОМА

Я бы рекомендовал следующий порядок расчета и анализа расчетной нагрузки на вентиляцию жилого дома:

1. Изучить и понять требования к вентиляционным системам жилых зданий по СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания». Отопление и вентиляция жилого дома, эти понятия неразрывны – говоря об отоплении дома, думай о вентиляции и наоборот.

2.При расчете расхода тепла на вентиляцию, тепловую нагрузку на отопление принять как при потребительском подходе, в нашем случае она равна Q_о.р =11,85 кВт.

3. Рассчитать коэффициент инфильтрации, в нашем случае он равен μ = 5,35%. Если не хотите считать по формуле, то примите его в размере μ = 5 – 7% и не ошибетесь.

4. Определите теплопотери инфильтрацией из-за поступления в помещение через неплотности наружных ограждений холодного воздуха, в нашем случае они равны Qи = 634 Вт. Объем инфильтрационного воздуха при этом равен Lи = 31,6 м³/ч.

5. Согласно СНиП 2.08.01-89, определяем нормируемый воздухообмен тремя способами: по вытяжке, по притоку, по санитарной норме воздухообмена и принять наибольшее значение. В нашем случае эти величины равны: L_выт =110 м³/ч; L_прит = 110,25 м³/ч; L_с.н =120 м³/ч. В дальнейший расчет принимаем L_тр. =120 м³/ч.

6. Делаем вывод, что объема инфильтрационного воздуха для нормируемого воздухообмена не хватает. Поэтому разницу в   L_в = L_тр. — L_и = 120 – 31,6 = 88,4 м³/ч мы должны восполнить за счет организованной вентиляции.
7. Расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха за счет организованной вентиляции (88,4 м³/ч) определяем по формуле. В нашем случае он равен Q_в. = 1776 Вт.

8. Общий требуемый расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха в нашем случае составит Q_и + Q_в = 634 + 1776 = 2410 Вт.
9. Определяем величину бытовых тепловыделений дома, в нашем случае она равна Q_тв = 956 Вт.

10. Расчетный расход тепла на вентиляцию нашего дома будет равен Q_в.р = Q_и + Q_в — Q_тв =634 + 1776 – 956 = 1454 Вт или 1,46 кВт, что составляет 1,46/11,85 _* 100 = 12,3 % от расчетной тепловой нагрузки на отопление при потребительском подходе Q_о.р =11,85 кВт.

11. Только после определения воздухообмена жилого дома, сможем мы выбрать схему реализации системы вентиляции, а так же произвести расчет воздуховодов системы вентиляции (см. Рис.2).

Дорогие друзья! Я надеюсь, что вы поняли – почему при определении мощности источника тепла для жилого дома, не учитывается отдельно расход тепла на вентиляцию (он включен в отопительную характеристику жилого дома).

Но, если вам предстоит рассчитать систему вентиляции жилого дома (диаметры воздуховодов и шахт, подбор вентиляторов и т.д.), то вам придется выделить из общего расхода тепла на отопление дома, расход тепла на вентиляцию. Итак, на данный момент нам известен: расчетный расход тепла на отопление Q_о.р =11,85 кВт и расчетный расход тепла на вентиляцию Q_в.р = 1,46 кВт. Расчетную нагрузку на горячее водоснабжение мы определим с вами в следующем посте. Сегодня мы с вами выполнили 3-ий пункт нашего плана по расчету системы отопления  дома  — произвели расчет расхода тепла на вентиляцию дома. Кто еще не успел — присоединяйтесь!

С уважением, Григорий Володин