Примеры расчета отопления дачных домов каминопечами

Пример 1.6.1. Отапливается дачный домик, состоящий из гостиной, кухни и террасы (плани­ровку см. на рис. 1.31). Стены брусчатые деревян­ные толщиной 260 мм, полы на лагах, перекры­тие чердачное деревянное, окна двойные. Место застройки - Подмосковье, расчетная температу­ра наружного воздуха t_н⁼ -26°С.

рис. 1.31.

рис. 1.32.

    Расчет основных и дополнительных теплопотерь наружными ограждениями приведен в табл. 1.4.

  Теплопоступления от людей принимаем рав­ными 300 Вт; суммарные теплопотери составят

1428 + 890-300 = 2018   Вт  (1730  ккал/ч).

    К установке принимаем печь с пристроенным камином (см. рис. 1.31). Печь имеет размер в плане 750 х 375 мм, две боковые поверхности размером 1950x750 мм и две торцевые поверхности раз­мером 1950 х 375 мм.

    С учетом того, что часть передней стены печи закрыта камином и не участвует в теплоотдаче, общая теплоотдающая поверхность печи составит

2(1,95 • 0,75) + 2(1,95 • 0,375) + 0,375 • 0,375 - 0,7 • 0,75 = 4   м².

     При средней теплоотдаче 1 м² поверхности печи 520 Вт общая теплоотдача печи составит

520 • 4 = 2080  Вт  (1790  ккал/ч).
 
     Расчет камина. Предположим, что камин будет заменять печь в качестве отопительного ус­тройства при t_н = +3 °С.

     Расчетные теплопотери через наружные ог­раждения

Q_K⁰ = 2018 • (18 - 3) / (18 - ( - 25)) = 690 Вт (592 ккал/ч).

     Дополнительно учитываем затраты теплоты на нагрев инфильтрующегоея воздуха. Принима­ем ориентировочно, что они составляют 35% по­терь через наружные ограждения.

     Тогда общие расчетные теплопотери составят

Q_K = 690 • 1,35 = 935  Вт (805 ккал/ч), а тепловыделение топлива в камине

Q_T =935 / 0,2 = 4578   Вт  (4050  ккал/ч).

 

 

Таблица 1.4

 

Расчет теплопотерь дачного дома

 

Конструк- ция	Размеры, мм	Площадь, м2	К, Вт/ /(м2 • °С)	Основные теплопо- тери, Вт	Дополнительные теплопотери %				Расчетные теплопо- тери, Вт
					На страны света	На ветер	Прочие	Всего, Вт
Большая комната
Стена наружная	3000х2500	7,5	0,76	244	5	5	5	37	281
То же	2100х2500	10,5	0,76	316	10	5	5	64	380
Окно	1800х1900	3,4	1,92	280	10	5	5	56	336
Потолок	3000х2100	6,3	0,6	162	-	-	-	-	162
Пол	3000х2150	6,3	0,8	270	-	-	-	-	270
ИТОГО									1428
Малая комната
Стена наружная	2000х2500	5	0,76	162	5	5	5	24	186
То же	1800х2500	4,5	0,76	130	10	5	5	26	156
Окно	1800х1900	3,4	1,92	280	5	5	5	42	324
Потолок	1800х2000	4,2	0,6	96	-	-	-	-	96
Пол	1800х2000	4,2	0,8	128	-	-	-	-	128
ИТОГО									890

Определяем объем продуктов сгорания в зоне горения

V_Г = Q_Т • 10 ^{- 3} • (0,26 + 1,11 • α_перв) =

= 4,05 • (0,26 +1,11 • 2,7) = 13    м³/ч.

Определяем температуру газов после охлаж­дения в топке

t₂ = (0,395 / 0,383) • 850- 805 / (13 • 0,337) =

= 669 °С.

     Принимаем коэффициент вторичного возду­ха α_втор ⁼ 30 и определяем количество подсосан­ного вторичного воздуха

V_ВТ = 4,05 • 1,09 • 30 = 131,5    м³/ч.

Температуру продуктов сгорания перед дымо­ходом определяем из уравнения смещения

13 • 0,395 • 669 + 131,5 • 0,374 • 20 =

= (13 + 131,5) • 0,371 • t_Д',

откуда t_Д' = 81 °С.

Средняя температура газов в дымовой трубе

t_СР = 81 - 7 = 74°С.

Объем газов при средней температуре

V_СР = (13 + 131,5) • (74 + 273) / (273) = 186 м³/ч = 0,051 м³/с.

Принимаем газоход сечением 13x13 см. Скорость газов при средних условиях

W_CР = V_СР / F = 0,051/(0,13 • 0,13) = 3,02     м/с.

Плотность газов я наружного воздуха

ρ_CР = 1,3 • 273/(273 + 74) = 1,02     кг/м³;

ρ_В = 1,293 • 273/(273 + 0) = 1,293   кг/м³.

Эквивалентный диаметр газохода

D_ЭК  = 0,13 м при W= 3,02 м/с,

R₀  = 1,1 Па/М,    R = R₀  • К_Ш  •  К_Р =

= 1,1 • 1,72  • 1,02/1,2 =1,61   Па/м.

Составляем уравнение баланса напоров:

1,5 • (1,02 • 3,02²) / 2 +1,61 • H = H • (1,293 - 1,02) • 9,81.

Решая уравнение относительно высоты тру­бы Я, получаем H=6,4 м.

     Пример 1.6.2. Отапливается дачный домик, планировка которого показана на рис. 1.31. В доме отапливаемые большая и малая комнаты и неотапливаемая летняя терраса. Наружные ограждения - брусчатые деревянные толщиной 200 мм. Место застройки - г. Брест с расчетной температурой на­ружного воздуха t_Н = -20°С.

     Расчет теплопотерь наружными ограждени­ями дома приведен в табл. 1.5.

     Общие теплопотери комнат составляют

1618 + 1312 = 2930  Вт  (2520 ккал/ч).

     Для возмещения теплопотерь устанавливаем отопительно-варочную печь «Шведку», имеющую при двухразовой топке теплопроизводительность Q = 3700 Вт (3190 ккал/ч), и камин.

     Размер печи в плане 1000x900 мм, высота 2310 мм. По теплопроизводительности печь дол­жна обеспечить нормативный тепловой режим помещений.

     Расчет камина. Камин должен заменить печь в качестве отопительного устройства при t_Н = +5°С.

Расчетные теплопотери при этой нагрузке

Q_K° = 2930 • (18 - 5) / (18 - (-20)) = 1000 Вт (860 ккал/ч).

     С учетом затрат на инфильтрацию расчетные теплопотери, возмещаемые камином, составят

Q_K =100 • 1,35 =1350 Вт (1160 ккал/ч),

а тепловыделение топлива в камине

Q_T = Q_K / η_K = 1350/0,2 = 6750   Вт  (5800  ккал/ч).

Объем продуктов сгорания в зоне горения

V_Г = 5,8 • (0,26 + 1,11 • 2,6) = 18,2    м³/ч.

Температура газов на выходе из топки

(0,396 / 0,384) • 850 - 1160 / (18,2 • 0,39) = 684 °С.

Принимаем коэффициент вторичного возду­ха α_втор = 35 и определяем количество подсосан­ного вторичного воздуха

Vтв = 5,8 • 1,08 • 35 = 219    м³/ч.

Температуру продуктов сгорания перед дымо­ходом определяем из уравнения

18,2 • 0,385 • 684 + 219 • 0,364 • 20 =

= (18,6+ 219) • 0,371 • t_Д',

Откуда

t_Д' = (4790+1590) / 88,2 = 72,2 °С

Средняя температура газов в дымовой трубе

t_ср = 72,2 - 7 = 65,2 °С.

Объем газов при средней температуре

V_СР = (18,2 + 219) • (65,2 + 273) / 273 = 294 м³/ч = .

= 0,0815 м³/с   

     Принимаем к установке  газоход сечением 25x13 см. Средняя скорость газов

W_СР = 0,0815 / (0,25 • 0,13) = 2,53 м/с.

Плотность газов и наружного воздуха

ρ_CР = 1,3 • 273/(273 + 70) = 1,03     кг/м³;

ρ_В = 1,293 • 273/(273 + 5) = 1,27   кг/м³.

Определяем эквивалентный диаметр газохода 

d_ЭК = 4 • 0,25 • 0,13 / (2 • 0,25 + 2 • 0,13) = 0,17      м.

При  W=2,56 м/с, Rо = 0,60 Па/м 

R = Ro • K_Ш • K_Р= 0,6 • 1,72 • 0,85 = 0,87     Па/м.

Определяем необходимую высоту трубы из уравнения баланса напоров

1,5 • (1,03 • 2,53²) / 2 +0,81 • H = H • (1,27 - 1,03) • 9,81.

откуда H= 3,3 м. При обычной высоте трубы H, равной 6-7 м, будет, таким образом, некоторый избыточный напор, который нужно «гасить» за­слонкой, установленной у «дымового зуба» в устье трубы.

 

рис. 1.25.

     По номограмме (см. рис. 1.25) при теплопройз-водительности камина Q_K = 1345,6 Вт (1160ккал/ч) ширина отверстия А - 68 см, высота В =52 см, глу­бина С=40 см.

     Пример 1.6.3. Отапливается домик (планировку см. на рис. 1.32). Стены из двух слоев древесины толщиной по 20 мм с засыпкой керамзитовым гра­вием, толщина слоя 150 мм. В доме две комнаты длиной по 4 м, ширина одной комнаты 3,2 м, вто­рой - 2,8 м. Для постоянного отопления в боль­шой комнате устанавливается отопительная печь, а для периодического отопления вблизи печи ус­тановлен камин.

     Расчетная температура наружного воздуха t_H = -19°С,

     Расчет основных и дополнительных теплопотерь наружными ограждениями приведен в табл. 1.6.

     Суммарные теплопотери дома составляют 3074 Вт (2640 ккал/ч). Для отопления выбира­ем печь ПТО-3100 теплопроизводительностью 3100 Вт. Печь имеет размеры в плане 1150x510 мм и высоту 2310 мм.

     Расчет камина. Камин должен заменить печь в качестве отопительного устройства при t_Н = +5 "С.

Таблица 1.6

Расчет теплопотерь дачного дома

Конструк- ция	Размеры, мм	Площадь, м2	К, Вт/ /(м2 • °С)	Основ- ные теплопо- тери, Вт	Дополнительные теплопотери %				Расчетные теплопо- тери, Вт
					На страны света	На ветер	Прочие	Всего, Вт
Большая комната
Стена наружная	3900х2500	9,75	0,76	280	5	5	5	42	322
То же	3100х2500	7,75	0,76	223	10	5	5	45	268
Окно	1800х1900	3,4	2,68-0,76	245	10	5	5	48	293
Потолок	3900х3100	12,1	0,6	275	-	-	-	-	275
Пол	3900х3100	12,1	1	460	-	-	-	-	460
ИТОГО									1618
Малая комната
Стена наружная	3900х2500	9,75	0,76	280	5	5	5	42	322
То же	3800х2500	5,75	0,76	166	10	5	5	34	200
Окно	1800х1900	3,4	1,92	246	5	5	5	37	283
Потолок	3900х2300	9	0,6	167	-	-	-	-	167
Пол	3900х2300	9	1	340	-	-	-	-	340
ИТОГО									1312

Расчетные теплопотери при этой нагрузке со­ставят

Q_К° - 3075 • (18-5) / (18 - (-19)) = 1085 Вт (935 ккал/ч).

С учетом затрат на инфильтрацию Q_К = 1.35 - 1085 = 1465 Вт (1260 ккал/ч). Тепловы­деление топлива в камине Q_T = 1465 / 0,2 = 7325 Вт (6300 ккал/ч). Объем продуктов сгорания в зоне горения

V_Г = 6,3 • (0,26 + 1,11 - 2,7) = 19    м³/ч.

Температура газов на выходе из топки

t₂ =(0,394 / 0,382) • 850 - 1260 / (19 • 0,391) =

= 871- 196 = 675 °С.

Принимаем коэффициент избытка вторично­го воздуха α_втор = 35 и определяем количество подсосанного вторичного воздуха

V_ВТ = 6,3 • 1,08 • 35 = 238    м³/ч.

Температура продуктов сгорания перед дымо­ходом

19 • 0,385 • 675 + 238 • 0,364 • 20 = 257 • 0,371 • t_Д',

 откуда 

 t_Д' = 70°С.

Средняя температура газов в трубе

t_СР = 70 - 6 = 64 °С.

Объем газов при средней температуре

V_СР = 257 • (64 + 273)/273 = 317 м³/ч =

= 0,088 м³/с.

Сечение газохода 25 х 13 см, средняя ско­рость газов

W_СР = 0,088/(0,25 -0,13) = 2,7 м/с;

ρ_CР = 1,3 • 273/(273 + 64) = 1,05     кг/м³;

ρ_В = 1,293 • 273/(273 + 5) = 1,27   кг/м³.


При  d_ЭК = 0,17 м   и   W= 2,8 м/с,   R₀ = 0,72 Па/м

R = 0,72 • 1,74 • 0,85 =1,07 Па/м.

Уравнение баланса напоров

1,5 • (1,05 • 2,7²) / 2 + 1,07 • Н = Н • (1,27 - 1,05) • 9,81,

откуда необходимая высота трубы H = 5,65 м.

     По Номограмме (см. рис. 1.25) при теплопроизводительности камина Q_к=1260 ккал/ч (1461,6 Вт) ширина отверстия  А = 70 см, высота B =55 см, глубина топки С =43 см.

Таблица 1.6

Расчет теплопотерь дачного дома

 

 

Конструк- ция	Размеры,  мм	Площадь, м2	К, Вт/ /(м2 • °С)	Основные теплопо- тери, Вт	Дополнительные теплопотери %				Расчетные теплопо- тери, Вт
					На страны света	На ветер	Прочие	Всего, Вт
Большая комната
Стена наружная	4000х2500	10	0,85	315	5	5	5	47	362
То же	3200х2500	8	0,85	251	10	5	5	50	301
Окно	1800х1900	3,4	1,92	240	5	5	5	36	276
Потолок	4000х3200	12,8	0,6	284	-	-	-	-	284
Пол	4000х3200	12,8	0,8	380	-	-	-	-	380
ИТОГО									1603
Малая комната
Стена наружная	4000х2500	10	0,86	315	5	5	5	47	362
То же	3800х2500	7	0,85	220	10	5	5	44	264
Окно	1800х1900	3,4	1,92	240	5	5	5	36	276
Потолок	4000х2800	11,2	0,6	248	-	-	-	-	248
Пол	4000х2800	11,2	0,8	331	-	-	-	-	331
ИТОГО									1471

 

 вернуться к предыдущему расчету                                                                      Перейти на следующий расчет