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
Показать ход расчёта
| Скорость воздуха в трубе | v = L/(3600·S) = 300/(3600·0,0314) | 2,65 м/с |
| Число Рейнольдса | Re = v·d/ν = 2,65·0,200/12,31·10⁻⁶ | 43 096 |
| Число Нуссельта и теплоотдача от воздуха | Nu = 0,023·Re^0,8·Pr^0,4; α = Nu·λ/d | Nu = 102,3; α = 12,0 Вт/(м²·°С) |
| Сопротивление теплоотдачи от воздуха | Rвозд = 1/(π·d·α) = 1/(π·0,200·12,0) | 0,1328 м·°С/Вт |
| Сопротивление грунта | Rгр = ln(2z/r)/(2πλ) = ln(3,6/0,110)/(2π·1,50) | 0,3701 м·°С/Вт |
| Линейный коэффициент теплопередачи | k = 1/(Rвозд + Rтрубы + Rгр) = 1/(0,1328 + 0,0379 + 0,3701) | 1,85 Вт/(м·°С) |
| Тепловой поток на метр трубы | q = k·(tвозд − tгр) = 1,85·(-25 − 7,0) | -59,2 Вт/м |
| Требуемая мощность теплообмена | Q = G·c·(tвх − tвых) = 0,112·1 005·-28 | -3 158 Вт |
| Требуемая длина трубы | L = Q/q = -3 158/-59,2 | 53 м |
| Температурная эффективность | ε = 1 − exp(−k·L/(G·c)) = 1 − exp(−1,85·53/(0,112·1 005)) | 58 % |
| Фактическая температура на выходе | tвых = tгр + (tвх − tгр)·(1 − ε) = 7,0 + (-25 − 7,0)·0,417 | -6,3 °С |
| Потери давления | ΔP = λ·(L/d)·(ρv²/2)·1,2 = 0,5·53·1,2 | 33 Па |
| Мощность вентилятора | N = ΔP·L/(3600·η) = 33·300/3600/0,55 | 5 Вт = 0,00 кВт |
| Тепло и экономия за сезон | W = Q·2 000/1000; C = W·6,0 | -4 209 кВт·ч = -25 253 ₽ против 60 ₽ |
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.
| Поле | Что принимает | По умолчанию | Пояснение |
|---|---|---|---|
| Расход приточного воздуха | число, м³/ч | 300 м³/ч | — |
| Режим работы | Зимний подогрев притока; Летнее охлаждение притока; Межсезонье, выравнивание температуры | Зимний подогрев притока | — |
| Грунт по климату | Юг — грунт +12 °С; Средняя полоса — грунт +7 °С; Урал — грунт +4,5 °С; Сибирь — грунт +2,5 °С | Средняя полоса — грунт +7 °С | — |
| Температура воздуха на входе | число, °С | -25 °С | — |
| Нужная температура на выходе | число, °С | 3 °С | — |
| Внутренний диаметр трубы | число, мм | 200 мм | — |
| Материал трубы | Полиэтилен — λ 0,40; ПВХ — λ 0,16; Сталь — λ 58; Асбестоцемент — λ 0,35 | Полиэтилен — λ 0,40 | — |
| Толщина стенки трубы | число, мм | 10 мм | — |
| Глубина укладки (до оси трубы) | число, м | 1.8 м | — |
| Тип грунта | Сухой песок — λ 0,5; Влажный песок — λ 1,2; Суглинок — λ 1,5; Глина — λ 1,7; Водонасыщенная глина — λ 2,0 | Суглинок — λ 1,5 | — |
| КПД вентилятора | число, % | 55 % | — |
| Цена электроэнергии | число, ₽/кВт·ч | 6 ₽/кВт·ч | — |
| Работа за сезон | число, ч | 2000 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».
Другие калькуляторы раздела
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.
калькуляторРасчёт 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.
калькуляторПриточная вентиляция: мощность калорифера
Считает мощность калорифера на нагрев приточного воздуха, расход тепла и электроэнергии, диаметр воздуховода и сопротивление сети для подбора вентилятора.
калькуляторРекуператор: эффективность и экономия
Считает температуру приточного воздуха после рекуператора, возвращаемое тепло за отопительный период, экономию в рублях и срок окупаемости установки.
калькуляторМощность кондиционера
Считает теплопритоки помещения (ограждения, люди, техника, остекление) и подбирает типоразмер кондиционера в BTU с переводом в кВт холода.
калькуляторАэродинамический расчёт воздуховодов
Считает скорость в сечении, потери давления на трение и в местных сопротивлениях, подбирает диаметр под нормативную скорость и определяет требуемый напор вентилятора.