Beregning af luftopvarmning: grundlæggende principper + beregningseksempel

Installation af et varmesystem er umuligt uden forudgående beregninger. De opnåede oplysninger skal være så nøjagtige som muligt, derfor udføres beregning af luftvarme af eksperter ved hjælp af specialiserede programmer, under hensyntagen til konstruktionens nuancer.

Det er muligt selv at beregne et luftvarmesystem (herefter – SVO) med grundlæggende kendskab til matematik og fysik.

I dette materiale vil vi fortælle, hvordan man beregner husets varmetabsniveau og SVO. For at gøre alt så forståeligt som muligt vil der blive givet konkrete eksempler på beregninger.

Beregning af husets varmetab

For at vælge SVO skal du bestemme luftmængden til systemet, startlufttemperaturen i luftkanalen for optimal opvarmning af rummet. For at finde disse oplysninger skal du beregne husets varmetab og først derefter gå videre til hovedberegningerne.

Enhver bygning mister termisk energi i den kolde periode. Den maksimale mængde forlader rummet gennem vægge, tag, vinduer, døre og andre omsluttende elementer (herefter – OK), der har én side mod det fri.

For at sikre en bestemt temperatur i huset skal du beregne den termiske effekt, der kan kompensere for varmetabet og opretholde den ønskede temperatur i huset.

Der er den fejlagtige opfattelse, at varmetab er det samme for alle huse. Nogle kilder hævder, at 10 kW er nok til opvarmning af et lille hus uanset konfiguration, andre nøjes med tal på 7-8 kW pr. kvadratmeter.

Ifølge en forenklet beregningsmetode skal hver 10 m² brugbart areal i nordlige regioner og i midterste bælte forsynes med 1 kW termisk effekt. Dette tal, som er individuelt for hver bygning, ganges med en faktor på 1,15, hvilket skaber en reserve af termisk effekt i tilfælde af uforudsete tab.

Sådanne vurderinger er dog ret grove, og de tager desuden ikke højde for egenskaber ved de materialer, der anvendes ved husets opførelse, klimatiske forhold og andre faktorer, der påvirker varmeforbruget.

Mængden af varmetab afhænger af det omsluttende elements areal og varmeledningsevnen i hvert af dets lag. Den største mængde termisk energi forlader rummet gennem vægge, gulv, tag og vinduer.

Hvis der i opførelsen af huset er anvendt moderne byggematerialer med lav varmeledningsevne, vil konstruktionens varmetab være mindre, og dermed vil den nødvendige termiske effekt være lavere.

Hvis du vælger varmeudstyr, der genererer en effekt, der overstiger den nødvendige, vil der opstå et varmeoverskud, som normalt kompenseres ved hjælp af ventilation. I dette tilfælde opstår der ekstra udgifter.

Hvis der til luftvarmesystemet er valgt udstyr med lav effekt, vil der mærkes en varmemangel i rummet, da enheden ikke kan generere den nødvendige mængde energi, hvilket gør det nødvendigt at anskaffe yderligere varmeanlæg.

Brugen af polyurethanskum, glasfiber og andre moderne isoleringsmaterialer gør det muligt at opnå maksimal termisk isolering af rummet.

Bygningens varmeforbrug afhænger af:

• bygningsdelene, der omslutter rummet (vægge, lofter osv.), deres tykkelse;
• arealet af den opvarmede overflade;
• orienteringen i forhold til verdenshjørnerne;
• minimumstemperaturen udenfor i regionen/byen i løbet af 5 vinterdage;
• opvarmningssæsonens varighed;
• infiltrations- og ventilationsprocesser;
• husholdningers varmetilskud;
• varmeforbrug til husholdningsbehov.

Det er umuligt at beregne varmetabet korrekt uden at tage højde for infiltration og ventilation, som har væsentlig indflydelse på den kvantitative del. Infiltration – en naturlig proces med luftmassernes bevægelse, som finder sted under bevægelse af mennesker i rummet, åbning af vinduer for udluftning og andre husholdningsprocesser.

Ventilation – et specielt installeret system, hvorigennem luft tilføres, og luften kan komme ind i rummet med en lavere temperatur.

Gennem ventilation går der 9 gange mere varme tabt end under naturlig infiltration

Varme tilføres rummet ikke kun gennem varmesystemet, men også gennem varme elektriske apparater, glødelamper og mennesker. Det er også vigtigt at tage højde for varmeforbruget til opvarmning af kolde genstande, der er bragt ind fra gaden, og tøj.

Før valg af udstyr til luftvarmesystem, projektering af varmesystemet er det vigtigt at beregne husets varmetab med høj præcision. Dette kan gøres ved hjælp af det gratis program Valtec. For ikke at skulle sætte sig ind i programmets detaljer, kan man bruge matematiske formler, som giver høj beregningsnøjagtighed.

For at beregne det samlede varmetab Q for boligen skal man beregne varmeforbruget for klimaskærmen Q_org.k, energiforbruget til ventilation og infiltration Q_v og tage højde for husholdningsforbrug Q_t. Tab måles og angives i W.

Til beregning af det samlede varmeforbrug Q anvendes formlen:

Q = Q_org.k + Q_v – Q_t

Derefter ser vi på formlerne til bestemmelse af varmeforbruget:

Q_org.k , Q_v,  Q_t.

Bestemmelse af varmetab fra omsluttende konstruktioner

Gennem husets klimaskærmselementer (vægge, døre, vinduer, loft og gulv) slipper den største mængde varme ud. For at bestemme Q_org.k skal varmetabet for hvert konstruktionselement beregnes separat.

Det vil sige Q_org.k beregnes efter formlen:

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

For at bestemme Q for hvert element i huset skal man kende dets opbygning og varmeledningsevne eller varmemodstandskoefficient, som er angivet i materialets datablad.

Til beregning af varmeforbruget tages der hensyn til lag, der påvirker varmeisoleringen. For eksempel isolering, murværk, beklædning osv.

Beregning af varmetab foretages for hvert homogent lag i klimaskærmselementet. For eksempel, hvis væggen består af to heterogene lag (isolering og murværk), foretages beregningen separat for isolering og for murværk.

Varmeforbruget for laget beregnes under hensyntagen til den ønskede rumtemperatur ved hjælp af udtrykket:

Q_st = S × (t_v – t_n) × B × l/k

I udtrykket har variablerne følgende betydning:

• S – areal af laget, m²;
• t_v – ønsket temperatur i huset, °C; for hjørnerum tages temperaturen 2 grader højere;
• t_n  –  gennemsnitstemperaturen for den koldeste 5-dages periode i regionen, °C;
• k – materialets varmeledningsevne;
• B – tykkelsen af hvert lag i det omsluttende element, m;
• l – tabelparameter, der tager højde for varmetabsforholdene for vinduer placeret i forskellige verdenshjørner.

Hvis der i væggen, som der beregnes for, er indbygget vinduer eller døre, skal man ved beregning af Q trække vinduets eller dørens areal fra det samlede areal af den omsluttende konstruktion, da deres varmetab vil være anderledes.

I det tekniske datablad for vinduer eller døre angives nogle gange varmeoverførselskoefficienten D, som kan forenkle beregningerne.

Varmemodstandskoefficienten beregnes med formlen:

D = B/k

Formlen for varmetab for et enkelt lag kan præsenteres som:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

I praksis beregner man for at beregne Q for gulv, vægge eller lofter separat koefficienterne D for hvert lag af den omsluttende konstruktion, summerer dem og indsætter i den generelle formel, hvilket forenkler beregningsprocessen.

Medregning af omkostninger til infiltration og ventilation

Der kan komme luft med lav temperatur ind i rummet fra ventilationssystemet, hvilket påvirker varmetabet betydeligt. Den generelle formel for denne proces ser således ud:

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

I udtrykket har bogstavsymbolerne følgende betydning:

• L_n – indstrømmende luftmængde, m³/h;
• p_v – lufttæthed i rummet ved given temperatur, kg/m³;
• t_v – temperaturen i huset, °C;
• t_n –  gennemsnitstemperaturen for den koldeste 5-dages periode i regionen, °C;
• c – luftens varmekapacitet, kJ/(kg*°C).

Parameteren L_n hentes fra ventilationssystemets tekniske specifikationer. I de fleste tilfælde har indblæsningsluftskiftet en specifik kapacitet på 3 m³/h, hvorud fra L_n beregnes med formlen:

L_n = 3 × S_pol

I formlen er S_pol – gulvareal, m².

Lufttætheden i rummet p_v bestemmes af udtrykket:

p_v = 353/273+t_v

Her er t_v – den indstillede temperatur i huset, målt i °C.

Varmekapaciteten c er en konstant fysisk størrelse og er lig med 1,005 kJ/(kg× °C).

Ved naturlig ventilation kommer kold luft ind gennem vinduer og døre og fortrænger varme gennem skorstenen

Uorganiseret ventilation, eller infiltration, bestemmes med formlen:

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

I ligningen:

• G_h – luftgennemstrømning gennem hver konstruktion, er en tabelværdi, kg/h;
• k_t – koefficient for indflydelse af termisk luftstrøm, hentes fra tabel;
• t_v , t_n – angivne temperaturer indendørs og udendørs, °C.

Ved åbning af døre sker de mest betydelige varmetab af luft, derfor, hvis indgangen er udstyret med luftvarmegardiner, bør disse også tages i betragtning.

En varmegardin er en forlænget varmventilator, der danner en kraftig strøm inden for vindues- eller døråbningen. Den minimerer eller næsten eliminerer varmetab og luftindtrængning udefra, selv når døren eller vinduet er åbent.

Til beregning af varmetab fra døre anvendes formlen:

Q_ot.d = Q_dv × j × H

I udtrykket:

• Q_dv – beregnede varmetab fra yderdøre;
• H – bygningens højde, m;
• j – tabelkoefficient, afhængig af dørtype og placering.

Hvis der i huset er organiseret ventilation eller infiltration, udføres beregningerne efter den første formel.

Overfladen af konstruktionens afskærmende elementer kan være uensartet – der kan forekomme sprækker, utætheder, hvorigennem luft passerer. Disse varmetab anses for ubetydelige, men de kan også bestemmes. Dette kan kun gøres ved hjælp af softwaremetoder, da beregning af visse funktioner uden brug af applikationer er umulig.

Det mest præcise billede af de reelle varmetab gives ved termografisk undersøgelse af huset. Denne diagnostiske metode gør det muligt at afsløre skjulte byggefejl, huller i isoleringen, lækager i vandforsyningssystemet, som reducerer bygningens termiske kvalitet, og andre defekter.

Husholdningsvarmetilførsel

Gennem elektriske apparater, menneskekroppen, lamper tilføres der ekstra varme til rummet, som også tages i betragtning ved beregning af varmetab.

Det er empirisk fastslået, at sådanne tilførsler ikke kan overstige 10 W pr. 1 m². Derfor kan beregningsformlen se sådan ud:

Q_t = 10 × S_pol

I udtrykket S_pol – gulvareal, m².

Grundlæggende metode til beregning af SVO

Grundprincippet for et hvilket som helst luftvarmesystem er at overføre termisk energi gennem luft ved afkøling af varmebæreren. Dets hovedelementer er varmegeneratoren og varmeledningen.

Luften tilføres rummet allerede opvarmet til temperaturen t_r for at opretholde den ønskede temperatur t_v. Derfor skal den akkumulerede energimængde være lig bygningens samlede varmetab, dvs. Q. Der gælder følgende lighed:

Q = E_ot × c × (t_v – t_n)

I formlen E – er forbruget af opvarmet luft kg/s til opvarmning af rummet. Af ligheden kan vi udtrykke E_ot:

E_ot = Q/ (c × (t_v – t_n))

Husk at luftens varmekapacitet c=1005 J/(kg×K).

Formlen bestemmer udelukkende mængden af tilført luft, der kun anvendes til opvarmning i recirkulationssystemer (herefter – RSVO).

I indblæsnings-recirkulationssystemer tages en del af luften udefra, og den anden del – fra rummet. Begge dele blandes og efter opvarmning til den ønskede temperatur leveres de til rummet.

Hvis SVO anvendes som ventilation, beregnes mængden af tilført luft som følger:

• Hvis mængden af luft til opvarmning overstiger eller er lig med mængden af luft til ventilation, tages der hensyn til mængden af luft til opvarmning, og systemet vælges som gennemstrømningssystem (herefter – PSVO) eller med delvis recirkulation (herefter – ChRSVO).
• Hvis mængden af luft til opvarmning er mindre end den mængde luft, der er nødvendig til ventilation, tages der kun hensyn til den mængde luft, der er nødvendig til ventilation, der implementeres PSVO (nogle gange – ChRSVO), og temperaturen på den tilførte luft beregnes efter formlen: t_r = t_v + Q/c × E_vent.

Hvis parameteren t_r overstiger de tilladte værdier, bør mængden af luft, der indføres gennem ventilation, øges.

Hvis der er kilder til konstant varmeafgivelse i rummet, reduceres temperaturen på den tilførte luft.

Tændte elektriske apparater genererer omkring 1% varme i rummet. Hvis en eller flere enheder kører konstant, skal deres varmeeffekt tages med i beregningerne.

For et enkelt rum kan parameteren t_r  være forskellig. Teknisk set er det muligt at realisere ideen om at tilføre forskellige temperaturer til enkelte rum, men det er meget nemmere at tilføre luft af samme temperatur til alle rum.

I dette tilfælde tages den samlede temperatur t_r  som den, der er den laveste. Derefter beregnes mængden af tilført luft efter formlen, der bestemmer E_ot.

Dernæst bestemmer vi formlen til beregning af volumen af indgående luft V_ot ved dens opvarmningstemperatur t_r:

V_ot = E_ot/p_r

Svaret angives i m³/h.

Imidlertid vil luftskiftet i rummet V_p afvige fra værdien V_ot, da det skal bestemmes ud fra indetemperaturen t_v:

V_ot = E_ot/p_v

I formlen til bestemmelse af V_p og V_ot beregnes luftdensitetsindikatorerne p_r og p_v (kg/m³) under hensyntagen til temperaturen af den opvarmede luft t_r og temperaturen i rummet t_v.

Den tilførte temperatur i rummet t_r skal være højere end t_v. Dette vil reducere mængden af tilført luft og gøre det muligt at formindske kanalernes dimensioner i systemer med naturlig luftbevægelse eller reducere elforbruget, hvis der anvendes mekanisk fremdrift til cirkulation af den opvarmede luftmasse.

Traditionelt skal den maksimale temperatur for luft, der kommer ind i rummet ved tilførsel i en højde over 3,5 m, være 70 °C. Hvis luften tilføres i en højde under 3,5 m, sættes temperaturen normalt til 45 °C.

For boliger med en højde på 2,5 m er den tilladte temperaturgrænse 60 °C. Hvis temperaturen sættes højere, mister luften sine egenskaber og bliver uegnet til indånding.

Hvis luftvarmegardiner placeres ved ydre porte og åbninger, der vender udad, er temperaturen på indblæsningsluften tilladt op til 70 °C, for gardiner i yderdøre op til 50 °C.

Den tilførte temperatur påvirkes af metoderne til lufttilførsel, strålens retning (lodret, skrå, vandret osv.). Hvis der konstant opholder sig mennesker i rummet, bør temperaturen på den tilførte luft reduceres til 25 °C.

Efter at have udført foreløbige beregninger kan man bestemme de nødvendige varmeomkostninger til opvarmning af luften.

For RSVO beregnes varmeomkostningerne Q₁ efter udtrykket:

Q₁ = E_ot × (t_r – t_v) × c

For PSVO foretages beregningen af Q₂ efter formlen:

Q₂ = E_vent × (t_r – t_v) × c

Varmeforbruget Q₃ for ChRSVO findes ved ligningen:

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

I alle tre udtryk:

• E_ot og E_vent – luftstrøm i kg/s til opvarmning (E_ot) og ventilation (E_vent);
• t_n – udendørstemperatur i °C.

De øvrige variable egenskaber er de samme.

I ChRSVO bestemmes mængden af recirkulationsluft efter formlen:

E_rec = E_ot – E_vent

Variablen E_ot udtrykker mængden af blandet luft, opvarmet til temperaturen t_r.

I PSVO med naturlig fremdrift er der en særegenhed – mængden af bevægelig luft ændrer sig afhængigt af udendørstemperaturen. Hvis udendørstemperaturen falder, stiger systemtrykket. Dette fører til en stigning i den luft, der kommer ind i huset. Hvis temperaturen stiger, sker den modsatte proces.

Også i SVO, i modsætning til ventilationssystemer, bevæger luften sig med lavere og skiftende tæthed sammenlignet med tætheden af luften, der omgiver luftkanalerne.

På grund af dette fænomen sker følgende processer:

1. Når luften kommer fra generatoren og passerer gennem luftkanalerne, afkøles den mærkbart under transporten.
2. Ved naturlig bevægelse ændres mængden af luft, der kommer ind i rummet, i løbet af fyringssæsonen.

Ovennævnte processer tages ikke i betragtning, hvis der anvendes blæsere til luftcirkulation i luftvarmesystemet, og systemet har begrænset længde og højde.

Hvis systemet har mange forgreninger, er tilstrækkeligt langt, og bygningen er stor og høj, så er det nødvendigt at reducere afkølingen af luften i luftkanalerne og mindske omfordelingen af luft, der påvirkes af det naturlige cirkulationstryk.

Ved beregning af den nødvendige effekt af lange og forgrenede luftvarmesystemer skal man ikke kun tage hensyn til den naturlige afkølingsproces af luftmassen under bevægelse gennem kanalen, men også påvirkningen fra det naturlige tryk i luftmassen, når den passerer gennem kanalen.

For at kontrollere afkølingsprocessen af luften udføres en termisk beregning af luftkanalerne. Til dette er det nødvendigt at fastsætte luftens begyndelsestemperatur og præcisere dens strømningshastighed ved hjælp af formler.

Til beregning af varmestrømmen Q_ohl gennem væggene i en luftkanal med længden l anvendes formlen:

Q_ohl = q₁ × l

I udtrykket betegner størrelsen q₁ varmestrømmen gennem væggene i en luftkanal med længden 1 m. Parameteren beregnes med udtrykket:

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

I ligningen er D₁ – varmeoverførselsmodstanden fra den opvarmede luft med gennemsnitstemperaturen t_sr gennem arealet S₁ af væggene i en luftkanal med længden 1 m i rummet ved temperaturen t_v.

Varmebalanceligningen ser således ud:

q₁l = E_ot × c × (t_nach – t_r)

I formlen:

• E_ot – mængden af luft, der er nødvendig til opvarmning af rummet, kg/t;
• c – specifik varmekapacitet for luft, kJ/(kg °C);
• t_nac – luftens temperatur i begyndelsen af luftkanalen, °C;
• t_r – temperaturen på den luft, der udledes til rummet, °C.

Varmebalanceligningen gør det muligt at fastsætte luftens begyndelsestemperatur i kanalen ud fra en given sluttemperatur og omvendt at finde sluttemperaturen ud fra en given begyndelsestemperatur samt bestemme luftstrømmen.

Temperaturen t_nach kan også findes med formelen:

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

Her er η – den del af Q_ohl, der kommer ind i rummet, sættes i beregningerne lig med nul. Karakteristika for de øvrige variable er nævnt ovenfor.

Den præciserede formel for varmluftsstrømmen ser således ud:

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

Alle bogstavværdier i udtrykket er defineret ovenfor. Lad os gå videre til et eksempel på beregning af luftopvarmning for et specifikt hus.

Eksempel på beregning af husets varmetab

Det pågældende hus ligger i byen Kostroma, hvor temperaturen udenfor i den koldeste femdagesperiode når -31 grader, jordtemperaturen er +5 °C. Den ønskede temperatur i rummet er +22 °C.

Vi vil betragte et hus med følgende dimensioner:

• bredde – 6.78 m;
• længde – 8.04 m;
• højde – 2.8 m.

Værdierne vil blive brugt til at beregne arealet af de omsluttende elementer.

Til beregninger er det bedst at tegne en husplan på papir, hvor du angiver bygningens bredde, længde, højde, placering af vinduer og døre samt deres dimensioner.

Bygningens vægge består af:

• gasbeton med tykkelse B=0.21 m, varmeledningsevne k=2.87;
• skumplast B=0.05 m, k=1.678;
• facademursten B=0.09 m, k=2.26.

Ved bestemmelse af k bør du bruge oplysninger fra tabeller, eller endnu bedre – oplysninger fra det tekniske datablad, da materialesammensætningen fra forskellige producenter kan variere og derfor have forskellige egenskaber.

Jernbeton har den højeste varmeledningsevne, mineraluldsplader – den laveste, derfor er de mest effektive at bruge til opførelse af varme huse

Husets gulv består af følgende lag:

• sand, B=0.10 m, k=0.58;
• grus, B=0.10 m, k=0.13;
• beton, B=0.20 m, k=1.1;
• isolering af ecowool, B=0.20 m, k=0.043;
• armeret afretning, B=0.30 m, k=0.93.

I den viste husplan har gulvet samme opbygning over hele arealet, og der er ingen kælder.

Loftet består af:

• mineraluld, B=0.10 m, k=0.05;
• gipsplader, B=0.025 m, k=0.21;
• fyrretræspaneler, B=0.05 m, k=0.35.

Loftskonstruktionen har ingen adgang til loftet.

Huset har i alt 8 vinduer, alle med termoruder med K-glas, argon, faktor D=0.6. Seks vinduer har målene 1,2×1,5 m, et – 1,2×2 m, et – 0,3×0,5 m. Dørene har målene 1×2,2 m, faktor D ifølge databladet er 0,36.

Beregning af varmetab fra vægge

Beregningen af varmetab vil blive udført for hver væg individuelt.

Lad os først finde arealet af nordvæggen:

S_sev = 8,04 × 2,8 = 22,51

Væggen har ingen døråbninger eller vinduesåbninger, så vi vil bruge denne S-værdi i beregningerne.

For at beregne varmetabet for konstruktioner orienteret mod et af verdenshjørnerne skal der tages hensyn til korrektionskoefficienter

Baseret på væggens sammensætning finder vi dens samlede termiske modstand, som er:

D_s.sten = D_gb + D_pn + D_kr

For at finde D bruger vi formlen:

D = B/k

Ved at indsætte startværdierne får vi:

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

Til beregningerne bruger vi formlen:

Q_st = S × (t_v – t_n) × D × l

I betragtning af at koefficienten l for nordvæggen er 1,1, får vi:

Q_sev.st = 22,51 × (22 + 31) × 0,14 × 1,1 = 184

I sydvæggen er der et vindue med et areal på:

S_ok3 = 0,5 × 0,3 = 0,15

Derfor skal man i beregningerne trække S af vinduet fra S af sydvæggen for at få mest præcise resultater.

S_yuj.s = 22.51 – 0.15 = 22.36

Parameter l for sydretningen er 1. Så:

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

For øst- og vestvæggen er korrektionsfaktoren l=1,05, så det er tilstrækkeligt at beregne overfladearealet af OK uden at medregne S af vinduer og dør.

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

Så:

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

I sidste ende er den samlede Q for væggene lig med summen af Q for alle vægge, det vil sige:

Q_sten = 184 + 166 + 176 = 526

I alt afgives varme gennem væggene på 526 W.

Varmetab gennem vinduer og døre

Af husplanen fremgår det, at døre og 7 vinduer vender mod øst og vest, derfor er parameter l=1,05. Det samlede areal af de 7 vinduer, i betragtning af ovenstående beregninger, er:

S_okn = 10.8 + 2.4 = 13.2

For dem vil Q, i betragtning af at D=0,6, blive beregnet således:

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

Beregn Q for det sydlige vindue (l=1).

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

For døre er D=0,36, og S=2,2, l=1,05, så:

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

Vi summerer de opnåede varmetab og får:

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Dernæst bestemmer vi Q for loft og gulv.

Beregning af varmetab fra loft og gulv

For loft og gulv er l=1. Vi beregner deres areal.

S_pol = S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

I betragtning af gulvets sammensætning bestemmer vi det samlede D.

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

Så er varmetabet fra gulvet, i betragtning af at jordtemperaturen er +5, lig med:

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

Beregn det samlede D for loftet:

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

Så vil Q for loftet være lig med:

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

De samlede varmetab gennem OK vil være lig med:

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

I alt vil husets varmetab være lig med 13054 W eller næsten 13 kW.

Beregning af varmetab fra ventilation

I rummet fungerer en ventilation med specifikt luftskifte på 3 m³/h, indgangen er udstyret med en luftvarmegardin, så det er tilstrækkeligt at bruge formlen:

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

n)

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Parameteren L_n er lig med produktet af specifikt forbrug og gulvareal, det vil sige:

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

Luftens varmekapacitet c er 1,005 kJ/(kg× °C).

I betragtning af alle oplysninger finder vi Q for ventilation:

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

I alt vil varmeforbruget til ventilation være 3000 W eller 3 kW.

Husholdningsvarmetilførsel

Tilskud af huslig karakter beregnes efter formlen.

Q_t = 10 × S_pol

Det vil sige, ved at indsætte kendte værdier får vi:

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Sammenfattende kan man se, at husets samlede varmetab Q vil være:

Q = 13054 + 3000 – 545 = 15509

Lad os tage Q=16000 W eller 16 kW som arbejdsværdi.

Eksempler på beregninger for SVO

Lad temperaturen for den tilførte luft (t_r) være 55 °C, den ønskede rumtemperatur (t_v) 22 °C, husets varmetab (Q) 16000 W.

Bestemmelse af luftmængde til RSVO

For at bestemme massen af tilført luft ved temperatur t_r bruges formlen:

E_ot = Q/(c × (t_r – t_v))

Indsætter vi parameterværdierne i formlen, får vi:

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

Volumenmængden af tilført luft beregnes med formlen:

V_ot = E_ot /p_r,

hvor:

p_r = 353/(273 + t_r)

Først beregner vi densiteten p:

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Så:

V_ot = 483/1.07 = 451.

Luftskiftet i rummet bestemmes med formlen:

Vp = E_ot /p_v

Bestem luftdensiteten i rummet:

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

Indsætter vi værdierne i formlen, får vi:

V_p = 483/1.19 = 405

Således er luftskiftet i rummet 405 m³ i timen, og volumen af tilført luft skal være 451 m³ i timen.

Beregning af luftmængde til ChRSVO

For at beregne luftmængden for ChRSVO tager vi oplysningerne fra det forrige eksempel samt t_r = 55 °C, t_v = 22 °C; Q = 16000 W. Den nødvendige luftmængde til ventilation, E_vent = 110 m³/h. Den beregnede udetemperatur t_n = -31 °C.

Til beregning af ChRSVO bruger vi formlen:

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

Indsætter vi værdierne, får vi:

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

Volumen af recirkulationsluft bliver 405-110=296 m³ i timen. Det ekstra varmeforbrug er 27000-16000=11000 W.

Bestemmelse af startlufttemperatur

Modstanden for den mekaniske luftkanal D=0.27 og tages fra dens tekniske specifikationer. Længden af luftkanalen uden for det opvarmede rum er l=15 m. Det er bestemt, at Q=16 kW, indendørstemperaturen er 22 grader, og den nødvendige temperatur for opvarmning af rummet er 55 grader.

Bestem E_ot ved hjælp af ovenstående formler. Vi får:

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

Størrelsen af varmestrømmen q₁ vil være:

q₁ = (55 – 22)/0.27 = 122

Starttemperaturen ved afvigelse η = 0 vil være:

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

Lad os præcisere gennemsnitstemperaturen:

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Så:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Med de opnåede oplysninger finder vi:

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

Heraf følger, at der under luftbevægelse tabes 4 graders varme. For at reducere varmetabet skal rørene isoleres. Vi anbefaler også, at du læser vores anden artikel, som detaljeret beskriver opsætningen af luftvarmesystem.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Informativ video om beregning af luftvarmesystemet ved hjælp af Excel-programmet:

Beregning af luftvarmesystemet bør overlades til fagfolk, da kun specialister har erfaring, relevant viden og tager højde for alle detaljer i beregningerne.

Har du spørgsmål, fundet unøjagtigheder i de angivne beregninger eller ønsker at tilføje værdifuld information? Efterlad venligst dine kommentarer i boksen nedenfor.