CC BY
0ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЖИЛОГО ДОМА ЛАРИН БОГДАН АЛЕКСЕЕВИЧ
Научный руководитель: ХАУСТОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА
доцент кафедры электро- и теплоэнергетики Оренбургский государственный университет, город Оренбург
Аннотация. Oтoпительная система является неотъемлемой частью комфортной жизни в жилом помещении. Oтoпление воздушного типа может обеспечить комфортный микроклимат в доме, сэкономить энергию и снизить расходы на отопление. Энергетическая эффективность системы отопления является важным фактором при выборе. Эффективные системы могут снизить расходы на отопление и иметь менее негативные экологические последствия. По результатам изученного материала выявлены преимущества и недостатки использования воздушной системы отопления и экономическая целесообразность ее применения для отопления жилого дома.
Ключевые слова: вoздушное oтoпление, циркуляция, теплooбменник, воздух.
Bладельцы частных домов в Pоссии чаще всего выбирают oтопительные системы работающие на жидком теплоносителе. Такой вариант считается традиционным. ^стема воздушного отопления - хорошая альтернатива традиционным способам обогрева помещений. В отличие от радиаторного обогрева, роль теплоносителя выполняет воздух, который поступает в помещение по системе вешканалов. Механизм обдува является наиболее эффективным способом отдачи вырабатываемого тепла в окружающую среду. Время, необходимое для обогрева здания, сокращается до нескольких минут. Этот вид отопительной системы можно оборудовать фильтрами, ионизатором и увлажнителем.
Oбеспечение частных жилых домов теплом - энергозатратный процесс. Недостаточно толстые стены плохо держат тепло, даже с применением теплоизоляционного покрытия. Чтобы справиться с проблемой низкой температуры в жилище можно применить воздушную систему отопления, которая позволяет обогреть большое строение с низкими энергетическими потерями, что обусловлено конструкцией системы. Она подразумевает наличие источника тепла, энергия которого распространяется по зданию посредством вoздухoвoдных путей, проведенных по дому.
B kачестве источника тепла или нагревателя может использоваться котел любого типа: газовый или твердотопливный, TЭНы разных видов. Таким образом, система может работать от электричества, магистрального или сжиженного газа, угля, пеллет, дров и других видов топлива. Пользователь выбирает самый удобный для себя вариант. Для подачи разогретых воздушных масс в комнаты обустраивается сеть каналов-воздуховодов. Oбязателен дымоотвод, если для получения тепла происходит горение топлива.
Преимущества и недостатки системы воздушного отопления частного жилого дома
Воздушное отопление имеет множество положительных качеств:
- равномерный нагрев помещений большого объема;
- скорость обогрева помещения;
- быстрая реакция на регулирование параметров воздуха;
- возможность полной автономной работы;
- безопасность и простота эксплуатации.
Наряду с достоинствами данный вид отопления имеет и некоторые недостатки, такие
как:
- зависимость от электроэнергии, при отключении электричества помещения быстро остынут;
- необходимость тщательной фильтрации наружного воздуха, поступающего в помещение.
Примером для рассмотрения эффективности системы отопления взят собственный жилой дом за городом.
Для учета теплoпoтерь дома можно использовать упрощенный расчет, который поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления объекта. Это дает возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, при необходимости скорректировать проект.
Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того, тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисления теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:
Q=S*T/R,
где
Q- теплопотери, Вт
S-площадь дома, м2
^ разница температур между внутренним и наружным воздухом, 0С
R- значение теплового сопротивления дома, (м2 • 0С)/Вт
Схема расчета - рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции.
Рассчитываем потери тепла для дома с воздушным типом отопления (рис 1)
Рис. 1 Отопление воздушного типа жилого дома, совмещенное с системой вентиляции Высота здания 2,6 м, ширина 10 м, длина - 15 м, пять окон размером 1,5м х1,4 м. Температура в помещении 230С, внешняя температура
Считаем площади ограждающих конструкций: пол 10м х 15м=150 м2 кровля 10,1м х 15м=151,5 м2 окна 1,5м х 1,4 м х 5= 10,5 м2
стены 2 х (10м + 5м) х 2,6м= 78 м2+10 м2 (учет скатной кровли)= =88 м2 - 10,5 м2 (окна) = 77,5 м2
Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов. Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить, исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле: R=d/k где
R- тепловое сопротивление, (м2 • ^/Вт
k- коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2 • Ю)
d- толщина материала, м Пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3, толщиной 10 см R (бетон) = 0,1/1,75=0,057 (м2 • ^/Вт R (минвата) = 0,1/0,037=2,7 (м2 • K)/Вт
R (пола) = R (бетон) + R (минвата) =0,057+2,7=2,76 (м2 • K)/Вт Кровля: кровельные сэндвич-панели из минваты толщиной 15 см R (кровля) = 0,15/0,037=4,05 (м2 • K)/Вт
Окна: значение теплового сопротивления окон зависит от виьа используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2 • K)/Вт для однокамерного стеклопакета 4-16-4 при Т=400С Стены: стеновые сэндвич-панели из минваты толщиной 15 см R (стены) = 0,15/0,037=4,05 (м2 • ^/Вт Посчитаем тепловые потери:
Q (пол) = 150 м2 х 230С/2,76 (м2 • K)/Вт = 1250 Вт =1,3 кВт
Q (кровля) = 151,5 м2 х 280С/4,05 (м2 • K)/Вт = 1044 Вт =1,04 кВт
Q (окна) = 10,5 м2 х 280С/0,4 (м2 • K)/Вт = 735 Вт =0,7 кВт
Q (стены) = 77,5 м2 х 280С/4,05 (м2 • K)/Вт = 535 Вт =0,5 кВт
Получаем, что суммарные потери через ограждающие конструкции составляет:
Q (общая) = 1,3+1,04+0,7+0,5=3,54 кВт
Потери на вентиляцию.
Для нагрева 1м3 воздуха с температуры -50С до +230С потребуется 3,54 кВт
Q (1м3 воздуха) = 1,4х1,0х28/3,6=10,9 кВт,
здесь 1,4 - плотность воздуха (кг/м3),
1,0 - удельная теплоемкость воздуха (кДж/(кг К)),
3,6 - коэффициент перевода в Вт
Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. В случае жилого дома, в котором живут 4 человека, нужно нагревать 7м3х4=28 м3 воздуха в час, на это потребуется 28 м3х10,9кВт=305,2Вт=0,3кВт
Таким образом, воздушное отопление в частном доме стоит применять как резервное или совмещать его с другим типом отопления жилища, что также поможет сэкономить ресурсы. Поскольку система достаточно проста, ее ремонт и обслуживание можно проводить самостоятельно, при этом стоит учитывать параметры самого дома для подбора системы, способной работать эффективно и отлажено.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003».
2. Сканави, Александр Николаевич Отопление: Учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство», специальности 290700/ Л.М. Махов. - М.: АСВ, 2002.576 с. : ил. ISBN 5-93093-161-5, 5000 экз.
3. Воздушное отопление дома [Электронный ресурс]. URL: https://dzen.ru/a/WqoeUhaKkQrR0 Gu (дата обращения 31.03.23)
4. Воздушная система отопления: виды, типы и принцип работы [Электронный ресурс]. URL: https://ceds.rU/blog/vozdushnaya-sistema-otopleniya-vidy-tipy-i-kak-rabotaet/#1 (дата обращения 31.03.23)
5. Никишина И.Д. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЖИЛОГО ДОМА // Вестник науки №4 (61) том 1. С. 391 - 395. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7692 (дата обращения: 14.10.2024 г.)
