Энциклопедия сантехника Как мы теряем тепло обычным воздухом?

resant.ru / Сантехника / Гидравлика и теплотехника / Как мы теряем тепло обычным воздухом?

Как мы теряем тепло обычным воздухом?

Смысл данной статьи понять, как мы теряем тепло в доме или в квартире — обычным проходящим воздухом, которым дышим. Также сколько тепла уходит на постоянную вентиляцию в доме или в квартире, для проветривания помещения.

Мало того я даже расскажу как это тепло посчитать и потом найти потраченные деньги. Решим реальную задачу на потерю тепла через вентиляцию. Также вы поймете, сколько нужно закладывать тепла на вентиляцию в отличие от отопления.

Расчет вентиляции воздухом

Согласно СНиП для жилых помещений дома, квартиры, необходимо: 3 м3/ч на м2 жилых помещений. Грубо говоря, если от пола до потолка 3 метра, то получается, что весь воздух в течение часа должен быть заменен новым воздухом. Также на каждого человека необходимо не менее 30 м3/ч. То есть, если в квартире проживает 10 человек, то для квартиры необходима вентиляция 300 м3/час.

Но это все для хорошего климата в комнатах. В реальности, в квартирах такой вентиляции не бывает. Особенно зимой в холодных квартирах форточки постоянно закрыты.

Подробные сведения по расчетам вентиляции, можно узнать в санитарных нормах и правилах.

Немного о теории… Не пугайтесь раньше времени!!! Нам для расчета нужны будут теплоемкость и плотность воздуха — величину, которых мы возьмем из таблицы.

Чтобы рассчитать потребляемое тепло проходящим воздухом через дома и квартиры, необходимо прибегнуть к науке теплотехнике.

Теплоемкость сухого воздуха: 1,005 кДж/(кг•K).

Воздух 100% влажности: 1,0301 кДж/(кг•K).

Формула расчёта удельной теплоёмкости:

Где c — удельная теплоёмкость, Q — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества, ΔT — разность конечной и начальной температур вещества.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества и другие термодинамические параметры. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C. Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении (CP) и при постоянном объёме (CV), вообще говоря, различны.

Плотность воздуха — масса газа атмосферы Земли на единицу объема или удельная масса воздуха при естественных условиях. Величина плотности воздуха является функцией от высоты производимых измерений, от его температуры и влажности. Обычно стандартной величиной считается значение 1,225 кг⁄м3, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15°С на уровне моря.

Плотность сухого воздуха может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона для идеального газа при заданных температуре и давлении:

Здесь ρ — плотность воздуха, M — молярная масса (29 г/моль для сухого воздуха),p — абсолютное давление, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах. Таким образом подстановкой получаем:

При стандартной атмосфере Международного союза теоретической и прикладной химии (температуре 0 °С, давлении 100 кПа, нулевой влажности) плотность воздуха 1,2754 кг⁄м3;

При 20 °C, 101,325 кПа и сухом воздухе плотность атмосферы составляет 1,2041 кг⁄м3.

В приведенной таблице даны различные параметры воздуха, вычисленные на основании соответствующих элементарных формул, в зависимости от температуры (давление взято за 101,325 кПа )

Влияние влажности воздуха

Под влажностью понимается наличие в воздухе газообразного водяного пара, парциальное давление которого не превосходит давления насыщенного пара для данных атмосферных условий. Добавление водяного пара в воздух приводит к уменьшению его плотности, что объясняется более низкой молярной массой воды (18 гр⁄мол) по сравнению с молярной массой сухого воздуха (29 гр⁄мол). Влажный воздух может рассматриваться как смесь идеальных газов, комбинация плотностей каждого из которых позволяет получить требуемое значение для их смеси.[2] Подобная интерпретация позволяет определение значения плотности с уровнем ошибки менее 0,2% в диапазоне температур от −10 °C до 50 °C.

Заключение

Для того, чтобы вычислить сколько ушло тепла через воздух, нужны всего лишь четыре составляющих фактора влияющие на значение теплопотерь:

Плотность воздуха.
Теплоемкость воздуха
Температура приходящего и уходящего воздуха через отапливаемое помещение.
Количество проходящего воздуха.

Количество потраченного тепла через воздух находится по этой формуле:

Q — количество теплоты, Дж или Вт
С — теплоемкость, Дж/(кг•°C) или Вт/(кг•°C)
m — масса воздуха, кг.

V- однократный объем воздуха, м3. Либо вставьте количество воздуха в 1 час.
ρ — плотность воздуха, кг⁄м3.

Перевод:

1 Вт = 3600 Дж. Или 1 Дж = 0,000277724 Вт.
1 калория = 4,1868 Дж.
1 Калория = 0,001163 Ватт • час

Для определения количества объема воздуха, необходимо узнать, сколько кубометров будет проходить в 1 час. Посчитать по формуле и полученное тепло помножить на необходимые часы в месяце. Помножив на 24 часа в сутки, и потом помножив на количество дней в месяце.

После того как Вы получите количество Ватт, можно уже узнать сколько будете тратить денег. Это уже зависит от источника энергоресурсов, газа, электричества или любого другого топлива.

При решении задач не забываем переводить в нужные единицы измерения. Сейчас на задаче покажу!

Задача:

Имеется дом с площадью 70 квадратных метров, проживает два человека. Высота потолков стандартная не более 3 метров. Средняя температура внутри +18 °C. Температура на улице зимой предположим -10 °C.

Согласно расчетам Санитарных норм и правил для жилого помещения. Насчитано:

1. На количество в 70 м2 получилось 210 м3/ч.
2. На два человека не менее 60 м3/ч.
3 Согласно реальным показателям: 40 м3/ч. При закрытых окнах и закрытых форточках.

Дано:

V1 = 210 м3/ч.
V2 = 60 м3/ч.
V3 = 40 м3/ч.
t1 = 18 °C.
t2 = -10 °C.
Значение теплоемкости возьмем среднее между сухим и влажным воздухом (Чаще сухой).
C = 1,015 кДж/(кг•°C) = 1015 Дж/(кг•°C)
Среднее значение между температурами: t=(t1+t2)/2 = +4°С.
Находим плотность воздуха для температуры +4°С.
ρ = 1,275 кг/м3.

Решение:

При объеме в V1 = 210 м3/ч.

Q= C• ρ• V1 • (t1-t2) = 1015 • 1,275 • 210 • ( 18 — (-10) ) = 7 609 455 Дж.

7 609 455 Дж. / 3600 = 2114 Вт

При объеме в V2 = 60 м3/ч.

Q= C• ρ• V2 • (t1-t2) = 1015 • 1,275 • 60 • ( 18 — (-10) ) = 2 174 130 Дж.

2 174 130 Дж. / 3600 = 604 Вт

При объеме в V3 = 40 м3/ч.

Q= C• ρ• V3 • (t1-t2) = 1015 • 1,275 • 40 • ( 18 — (-10) ) = 1 449 420 Дж.

1 449 420 Дж. / 3600 = 403 Вт

Это мы получили количество тепла, потребляемое за один раз замены указанного объема воздуха. Давайте рассмотрим вариант объемом 40 м3/час.

Давайте посчитаем, сколько получиться за один месяц:

403 Вт • 24 часа • 30 дней = 403 • 24 • 30 = 290 160 Вт • ч.

Давайте теперь попробуем найти сумму в рублях:

Если принять за отопительный прибор электрический котел или обычный электрический обогреватель, а за 1кВат•час принять 1,8 рублей (Тариф 2013года. Россия). То получим:

290 160 Вт • ч. = 290 кВт

290 • 1,8 рублей = 522 рубля.

Итого: На вентиляцию в 40 м3/ч. мы тратим в месяц 522 рубля за электроэнергию равной 1,8 руб/кВт.

А теперь посчитаем при объеме в V1 = 210 м3/ч.

2114 Вт • 24 часа • 30 дней = 2114 • 24 • 30 = 1 522 080 Вт • ч.

1 522 080 Вт • ч. = 1 522 кВт

1 522 • 1,8 рублей = 2740 рублей.

Итого: На вентиляцию в 210 м3/ч. мы тратим в месяц 2740 рублей за электроэнергию равной 1,8 руб/кВт.

Для расчетов на потребление других энергоресурсов необходимо сделать расчеты по переводу Ватт или калорий на объемы энергоресурсов, о которых возможно будет объясняться в других статьях.

На этом статья закончена, если не понятно пишите комментарии, я отвечу на Ваши вопросы.

В разделе ремонт отопления, можете подробно ознакомиться с нашими услугами. Что мы делаем:

  • работаем круглосуточно;
  • собственная аварийная служба;
  • большое количество офисов по Москве и Московской области;
  • используем только профессиональный инструмент;
  • гарантия на выполненные работы;
  • сервисное обслуживание систем отопления.

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

Надежный помощник по ремонту отопления.

+7(495)744-67-74

Рассчитать стоимость отопления можно в разделе калькулятор отопления

Узнать подробнее про водоснабжение

Ознакомиться с котельными тут

Оцените статью
Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.