Грунтовый теплообменник: длина трубы и теплосъём

Считает длину подземной трубы для нагрева или охлаждения приточного воздуха до заданной температуры, теплосъём, потери давления, мощность вентилятора и проверяет риск конденсата.

Грунтовый теплообменник: длина трубы и теплосъём

Методика: СП 60.13330.2020; СП 131.13330.2020

Требуемая длина трубы53мдо температуры -6,3 °С при грунте 7,0 °С
Теплосъём или отвод тепла-2,10кВт
Температура воздуха на выходе-6,3°С
Температура грунта7,0°С
Температурная эффективность58%
Коэффициент теплопередачи1,85Вт/(м·°С)
Сопротивление воздуха0,133м·°С/Вт
Сопротивление грунта0,370м·°С/Вт
Скорость воздуха в трубе2,65м/с
Число Рейнольдса43 096
Удельные потери давления0,5Па/м
Потери давления в контуре33Па
Мощность вентилятора0,00кВт
Расход электроэнергии за сезон10кВт·ч
Стоимость работы за сезон60₽
Тепло за сезон-4 209кВт·ч
Экономия против электронагрева-25 313₽
Точка росы летом—
Конденсат0
Труба длиной 53 м диаметром 200 мм нагреет приток с -25 до -6,3 °С. Теплосъём -2,10 кВт, потери давления 33 Па, вентилятор 0,00 кВт.
Изменение температуры воздуха по длине трубы
0,0020,040,060,080,0расчётная точкаДлина трубы, мТемпература воздуха, °С
Показать ход расчёта
Скорость воздуха в трубеv = L/(3600·S) = 300/(3600·0,0314)2,65 м/с
Число РейнольдсаRe = v·d/ν = 2,65·0,200/12,31·10⁻⁶43 096
Число Нуссельта и теплоотдача от воздухаNu = 0,023·Re^0,8·Pr^0,4; α = Nu·λ/dNu = 102,3; α = 12,0 Вт/(м²·°С)
Сопротивление теплоотдачи от воздухаRвозд = 1/(π·d·α) = 1/(π·0,200·12,0)0,1328 м·°С/Вт
Сопротивление грунтаRгр = ln(2z/r)/(2πλ) = ln(3,6/0,110)/(2π·1,50)0,3701 м·°С/Вт
Линейный коэффициент теплопередачиk = 1/(Rвозд + Rтрубы + Rгр) = 1/(0,1328 + 0,0379 + 0,3701)1,85 Вт/(м·°С)
Тепловой поток на метр трубыq = k·(tвозд − tгр) = 1,85·(-25 − 7,0)-59,2 Вт/м
Требуемая мощность теплообменаQ = G·c·(tвх − tвых) = 0,112·1 005·-28-3 158 Вт
Требуемая длина трубыL = Q/q = -3 158/-59,253 м
Температурная эффективностьε = 1 − exp(−k·L/(G·c)) = 1 − exp(−1,85·53/(0,112·1 005))58 %
Фактическая температура на выходеtвых = tгр + (tвх − tгр)·(1 − ε) = 7,0 + (-25 − 7,0)·0,417-6,3 °С
Потери давленияΔP = λ·(L/d)·(ρv²/2)·1,2 = 0,5·53·1,233 Па
Мощность вентилятораN = ΔP·L/(3600·η) = 33·300/3600/0,555 Вт = 0,00 кВт
Тепло и экономия за сезонW = Q·2 000/1000; C = W·6,0-4 209 кВт·ч = -25 253 ₽ против 60 ₽
Оговорка. Расчёт по стационарной теплопередаче: теплота от воздуха передаётся через стенку трубы в грунт, термическое сопротивление грунта взято по коэффициенту формы для одиночной заглублённой трубы R = ln(2z/r)/(2πλ). Эта модель не учитывает взаимное влияние соседних веток: если трубы уложены ближе 1,5 м друг от друга, их тепловые поля складываются и реальный теплосъём падает на 10–20 %. Температура грунта принята постоянной по глубине и по времени: на глубине более 1,5 м сезонные колебания затухают, но при длительной непрерывной работе грунт вокруг трубы охлаждается, и эффективность снижается — этот эффект особенно заметен для зимнего режима и больших расходов воздуха. Точка росы летом рассчитана для относительной влажности 55 %. Расход электроэнергии посчитан только на вентилятор; вентилятор приточной установки потребляет столько же независимо от того, есть теплообменник или нет, поэтому в реальной системе добавка — это только разница сопротивлений.
Результат обновляется автоматически при изменении полей

Что означают поля

Все входные данные расчёта с единицами измерения, значением по умолчанию и пояснением. Значения по умолчанию — типовые для средней полосы; замените их на свои.

ПолеЧто принимаетПо умолчаниюПояснение
Расход приточного воздухачисло, м³/ч300 м³/ч—
Режим работыЗимний подогрев притока; Летнее охлаждение притока; Межсезонье, выравнивание температурыЗимний подогрев притока—
Грунт по климатуЮг — грунт +12 °С; Средняя полоса — грунт +7 °С; Урал — грунт +4,5 °С; Сибирь — грунт +2,5 °ССредняя полоса — грунт +7 °С—
Температура воздуха на входечисло, °С-25 °С—
Нужная температура на выходечисло, °С3 °С—
Внутренний диаметр трубычисло, мм200 мм—
Материал трубыПолиэтилен — λ 0,40; ПВХ — λ 0,16; Сталь — λ 58; Асбестоцемент — λ 0,35Полиэтилен — λ 0,40—
Толщина стенки трубычисло, мм10 мм—
Глубина укладки (до оси трубы)число, м1.8 м—
Тип грунтаСухой песок — λ 0,5; Влажный песок — λ 1,2; Суглинок — λ 1,5; Глина — λ 1,7; Водонасыщенная глина — λ 2,0Суглинок — λ 1,5—
КПД вентиляторачисло, %55 %—
Цена электроэнергиичисло, ₽/кВт·ч6 ₽/кВт·ч—
Работа за сезончисло, ч2000 ч—

Нормативная база и методика

В основе расчёта — СП 60.13330.2020; СП 131.13330.2020. Калькулятор повторяет ход расчёта из руководства: формулы, подставленные значения и промежуточные величины видны в блоке «Показать ход расчёта».

Расчёт справочный: он не заменяет проектную документацию и не учитывает индивидуальные условия площадки. Там, где результат зависит от допущений, в оговорке прямо указано, какие это допущения и насколько они могут изменить цифру.

Как считается: полное руководство

Подробный разбор методики, таблицы справочных данных и пример расчёта с числами — в статье «Грунтовый теплообменник: длина трубы и теплосъём».

Открыть руководство

Другие калькуляторы раздела

калькулятор

Расчёт вентиляции: воздухообмен и воздуховоды

Считает требуемый воздухообмен по нормам на человека, по кратности и по вытяжке из помещений, подбирает сечение магистрального воздуховода и производительность вентилятора.

Открыть расчёт · Вентиляция
калькулятор

Расчёт естественной вентиляции: канал и тяга

Считает гравитационное давление, фактическую скорость и расход воздуха через вентиляционный канал, проверяет, хватает ли тяги, и показывает, как расход зависит от высоты канала.

Открыть расчёт · Вентиляция
калькулятор

Приточная вентиляция: мощность калорифера

Считает мощность калорифера на нагрев приточного воздуха, расход тепла и электроэнергии, диаметр воздуховода и сопротивление сети для подбора вентилятора.

Открыть расчёт · Вентиляция
калькулятор

Рекуператор: эффективность и экономия

Считает температуру приточного воздуха после рекуператора, возвращаемое тепло за отопительный период, экономию в рублях и срок окупаемости установки.

Открыть расчёт · Вентиляция
калькулятор

Мощность кондиционера

Считает теплопритоки помещения (ограждения, люди, техника, остекление) и подбирает типоразмер кондиционера в BTU с переводом в кВт холода.

Открыть расчёт · Вентиляция
калькулятор

Аэродинамический расчёт воздуховодов

Считает скорость в сечении, потери давления на трение и в местных сопротивлениях, подбирает диаметр под нормативную скорость и определяет требуемый напор вентилятора.

Открыть расчёт · Вентиляция

Все калькуляторы · Раздел «Вентиляция»