Расчет мощности нагревателя воздуха - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Расчет мощности нагревателя воздуха

Расчет калорифера: онлайн-калькулятор расчета мощности и расхода теплоносителя

При конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки.

Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.

Для упрощения производимых расчетов вашему вниманию представлен онлайн-калькулятор расчета основных данных для правильного подбора калорифера.

С помощью него вы сможете рассчитать:

  1. Тепловую мощность калорифера кВт. В поля калькулятора следует ввести исходные данные об объеме проходящего через калорифер воздуха, данные о температуре поступаемого на вход воздуха, необходимую температуру воздушного потока на выходе из калорифера.
  2. Температуру воздуха на выходе. В соответствующие поля следует ввести исходные данные об объеме нагреваемого воздуха, температуре воздушного потока на входе в установку и полученную при первом расчете тепловую мощность калорифера.
  3. Расход теплоносителя. Для этого в поля онлайн-калькулятора следует ввести исходные данные: о тепловой мощности установки, полученные при первом подсчете, о температуре теплоносителя подаваемого на вход в калорифер, и значение температуры на выходе из устройства.

Расчета калориферов, в качестве теплоносителя которых используется вода или пар, происходит по определенной методике. Здесь важной составляющей являются не только точные расчеты, но и определенная последовательность действий.

Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема

Определяем массовый расход нагреваемого воздуха

L — объемное количество нагреваемого воздуха, м.куб/час
p — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два) — таблица показателей плотности представлена выше, кг/м.куб

Определяем расход теплоты для нагревания воздуха

G — массовый расход воздуха, кг/час с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха из таблицы)
t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока

Определившись с необходимой тепловой мощностью для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха.

Фронтальное сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки нагнетаемого холодного воздуха.

G — массовый расход воздуха, кг/час
v — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 — 5 (кг/м.кв•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м.кв•с

Вычисление значений массовой скорости

Находим действительную массовую скорость для калориферной установки

G — массовый расход воздуха, кг/час
f — площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м.кв

Расчет расхода теплоносителя в калориферной установке

Рассчитываем расход теплоносителя

Q — расход тепла для нагрева воздуха, Вт
cw — удельная теплоемкость воды Дж/(кг•K)
t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С
t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С

Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера

Gw — расход теплоносителя, кг/сек
pw — плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе (принимается по таблице внизу), кг/м.куб
fw — средняя площадь живого сечения одного хода теплообменника (принимается по таблице подбора калориферов КСк), м.кв

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплотехнической эффективности рассчитывается по формуле

V – действительная массовая скорость кг/м.кв х с
W – скорость движения воды в трубах м/сек
A

Расчет тепловой производительности калориферной установки

Подсчет фактической тепловой мощности:

или, если подсчитан температурный напор, то:

q (Вт) = K х F х средний температурный напор

K — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м.кв•°C)
F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м.кв
t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С
t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С
t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Определение запаса устройства по тепловой мощности

Определяем запас тепловой производительности:

q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт
Q — расчетная тепловая мощность, Вт

Расчет аэродинамического сопротивления

Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно рассчитать по формуле:

v — действительная массовая скорость воздуха, кг/м.кв•с
B, r — значение модуля и степеней из таблицы

Определение гидравлического сопротивления теплоносителя

Расчет гидравлического сопротивления калорифера вычисляется по следующей формуле:

С — значение коэффициента гидравлического сопротивления заданной модели теплообменника (смотреть по таблице)
W — скорость движения воды в трубках воздухонагревателя, м/сек.

Нашла все необходимые формулы . Все очень просто и лаконично. Онлайн калькулятор тоже попробовала в действии он работает точно, но поскольку работа требует 100% результата, я еще и перепроверила онлайн-расчеты по формулам. Автору спасибо, но хотелось бы добавить маленькое пожелание. Вы так серьезно подошли к вопросу, что может вам продолжить это благое дело. Например выпустить приложение для смартфона с таким онлайн калькулятором. Бывают ситуации, когда нужно что-то посчитать быстро, и было бы намного удобнее иметь его под рукой. Пока что добавила страницу в закладки и думаю, что она мне понадобиться далеко не раз.

Ну я вполне согласен с автором. Подробно расписал и показал на примерах расчёт мощности и по какой причине лучше его не устанавливать в помещении. В нынешнее время разнообразности разных видов носителей тепла. Калорифер лично я отношу на последнее место. Не очень экономное, так как потребляемость электричества много а вот выхода тепла не очень. Хотя с другой стороны для коптильной в самый раз там не требуется огромная подача горячего воздуха. Так что я согласен. И для себя захотелось рассчитать и вывести среднею оценку.

У меня вопрос. При какой плотности все же производить расчёт мощности калорифера? Особенно в случае суровых погодных условий, когда температура опускается до минус тридцати градусов. Брать среднюю плотность воздуха или саму плотность на выходе наружного воздуха? Выслушал огромное количество вариантов, мнения мягко говоря расходятся. Я бы не ломал голову и высчитал бы по средней плотности, но все же опасаюсь резких морозов. Не уйдёт ли устройство в аварию и не грозит ли перепады температур размораживаю калорифера? Хотелось бы, чтобы вентиляция в холодный период работала без перебоев.

Всегда при расчёте количества тепла, необходимого на вентиляцию, брала плотность наружного воздуха. Эта цифра стоит в одной из граф в характеристике отопительно-вентиляционного оборудования. Только недавно обратила внимание, что фирма при подборе оборудования (в том числе воздухонагревателей) использует плотность внутреннего воздуха и ,соответственно, цифра потребляемой мощности нагрева у них меньше чем моя.
При рассмотрении последнего проекта в экспертизе потребовали приложить заказные расчётные листы отопительно-вентиляционного оборудования. Вот будет «веселье», когда придерутся к расхождению в количестве тепла.

Отлично! Это как раз то что мне было нужно! Сложно конечно сразу разобраться, но в целом статья оказалась полезной

В описании рассчетов приводится расчет калорифера при нагревании теплоносителя-воды.А как рассчитать мощность калорифера,если будут нагреваться электрические ТЭНы или просто спираль?Подставлять тогда во все формулы где указана плотность воды ,плотность воздуха что ли?И таблицы плотностей откуда брать то?

Подбор калорифера методом математического расчёта

Эффективная работа вентиляции зависит от правильного расчёт и подбора оборудования, так как эти два пункта взаимосвязаны между собой. Подбор мощности невозможен без определения типа вентилятора, а расчёт температуры внутреннего воздуха бесполезен без подбора калорифера, рекуператора и кондиционера. Определение параметров воздуховода невозможно без вычисления аэродинамических характеристик. Расчёт мощности калорифера вентиляции ведётся по нормативным параметрам температуры воздуха, и ошибки на этапе проектирования приводят к увеличению затрат, а также невозможности поддержать микроклимат на требуемом уровне.

Определение

Калорифер (более профессиональное название «канальный нагреватель») – универсальный прибор, используемый во внутренних системах вентилирования для передачи тепловой энергии от нагревательных элементов к воздуху, проходящему через систему полых трубок.

Канальные нагреватели различаются способом передачи энергии и разделяются на:

  1. Водяные – энергия передаётся через трубы с горячей водой, паром.
  2. Электрические – тэны, получающие энергию от центральной сети электроснабжения.

Существуют также калориферы, работающие по принципу рекуперации: это утилизации тепла из помещения за счёт его передачи приточному воздуху. Рекуперации осуществляется без контакта двух воздушных сред.

Более подробная информация об устройстве и нормативных данных СНиП и ГОСТ представлена в статье «Описание калориферов и узлов обвязки приточной вентиляции».

Электрический калорифер

Основа – нагревательный элемент из проволоки или спиралей, через него проходит электрический ток. Между спиралями пропускается холодный уличный воздух, он нагревается и подаётся в помещение.

Электрокалорифер подходит для обслуживания вентсистем небольшой мощности, так как особого расчёта для его эксплуатации не требуется, поскольку все необходимые параметры указываются производителем.

Главный недостаток этого агрегата – инерция между нагревательными нитями, она приводит к постоянному перегреву, и, как следствие, выходу прибора из строя. Проблема решается установкой дополнительных компенсаторов.

Водяной калорифер

Основа водяного калорифера – нагревательный элемент из полых металлических трубок, через них пропускается горячая вода или пар. Наружный воздух поступает с противоположной стороны. Проще говоря, воздух движется сверху вниз, а вода – снизу вверх. Таким образом, пузырьки кислорода удаляются через специальные клапаны.

Водяной канальный нагреватель используется в большей части крупных и средних вентиляционных систем. Этому способствует высокая производительность, надёжность и ремонтопригодность оборудования.

Кроме нагревательного элемента в состав системы входит узел обвязки: (обеспечивает подвод теплоносителя к обменщику), насос, прямые и обратные клапаны, запорная арматура и блок для автоматического управления. Для климатических зон, где минимальная температура зимой опускается ниже нуля, предусматривается система предотвращения замерзания рабочих трубок.

Расчёт мощности

Методика вычисления заключается в подборе аппарата с такими параметрами, чтобы на выходе температура воздуха соответствовала нормативным значениям, а запас мощности позволял бесперебойно работать при пиковых нагрузках, но при этом не страдала кратность и скорость воздухообмена. Проектировщик начинает рассчитывать мощность только после получения всех исходных данных:

  • Объёма воздуха, проходящего через аппарат за единицу времени. Измеряется соответственно кг/ч или м 3 /ч.
  • Температуры приточки. Берётся минимальное значение для зимнего периода.
  • Требуемой по нормам или индивидуальным пожеланиям заказчика температуре воздуха на выходе.
  • Максимальной температуре, до которой может нагреться тепловой носитель.
Читайте также:  Плинтус подбирается под цвет пола или дверей

Правила вычислений

Теплотехнический расчёт канального нагревателя начинается с определения двух параметров: первый – площадь поперечного сечения тепловой установки; второй – мощность, необходимая для нагрева поверхности заданного размера.

Площадь вычисляется по формуле:

Aф = Lp / 3600×(ϑρ), где

L – максимальное значение приточки для поддержки параметров вытяжки, м 3 /ч;
Р – нормативная плотность воздуха, кг/м 3 ;
Θρ – скорость движения воздуха на каждом участке, определяемая из аэродинамического расчета.

Полученное значение подставляется в таблицу, где указаны возможные варианты сечения калориферов, значения округляется в большую сторону.

Таблица подбора по площади сечения

Формула скорости воздушных масс, необходимая для подбора площади нагревательного элемента, следующая:

ϑρ = Lρ / 3600×Аф.факт

На следующем этапе определяется объем тепловой энергии, необходимый для прогрева приточки:

Q = 0.278×Gc× (tп – tн), где

Q – объём тепловой энергии, Вт;
G – расчётный показатель расхода воздуха, кг/ч;
с – удельная теплоёмкость, в данном случае берётся 1.005 кДж/кг °С;
tп – температура приточки, °С;
tн – температура воздуха на входе.

Расход воздуха G = Lρн. Это связанно с местом установки вентилятора. Он находится до калорифера, а, следовательно, используется нормативное значение плотности воздушных масс снаружи помещения.

Далее вычисляются затраты горячей воды на отдачу тепла холодному:

Gw = Q / cw×(tг – t0), где

cw – тепловая ёмкость воды, кДж/кг °С;
tг – температура теплоносителя (воды), 0 С;
t0 – расчётная температура воды в обратном трубопроводе, 0 С.

Теплоемкость жидкости можно узнать из справочной литературы. Параметры теплового носителя зависят от параметров среды.

Зная Gw, можно вычислить скорость движения воды по трубам:

w = Gw / 3600×ρw×Aф, где

Aф – размер сечения теплообменника, м²;
ρw – плотность воды при средней температуре теплового носителя, 0 С.

Рассчитать скорость движения теплоносителя можно по формуле, указанной выше. Она справедлива для простой системы последовательного подключения нагревательных элементов. В случае использования параллельной схемы, толщина трубопровода увеличится в два или более раз, а средняя скорость движения уменьшится.

Кроме подбора калорифера выполняется расчёт тепловых потерь по укрупнённым показателям. Основная формула:

q – тепловая характеристика объекта, Вт/(м 3 ּ о С);
V – объём объекта по внешней стороне ограждающих конструкций, м 3 ;
(tп-tн) – разность температуры основных помещений, о С.

Расчёт поверхности нагрева

Основная формула площади нагревательной поверхности канального устройства:

Amp = 1.2Q / K× (tср.т – tср.в), где

К – коэффициент передачи тепла от калорифера холодному воздуху, Вт/(м°С);
tср.т – средний показатель температуры теплового носителя, 0 С;
tср.в – средний показатель температуры приточки, 0 С;
число 1,2 – коэффициент запас. Вводится в связи с остыванием воздуховодов.

На последнем этапе определяется, сколько тепла может выдать канальный нагреватель:

Qфакт = К× (tср.т – tср.в)×Nфакт×Ak

Особенность методики для паровых нагревателей

Принцип вычислений не меняется. Отличие только в способе определения расхода теплового носителя для нагрева холодного воздуха:

r – тепловая энергия, получаемая в процессе конденсации пара.

Обвязка

Калорифер в системе вентилирования обвязывается двумя способами:

  1. Двухходовыми вентилями.
  2. Трёхходовыми вентилями.

Подбор электрического калорифера

Для установки электрокалорифера не требуется специальный расчёт расхода тепла на работу вентиляции, но необходимо знать два параметра:

  1. Расход воздуха.
  2. Температуру на выходе из системы прогрева.

Производители указывают их в техническом паспорте на устройство.

Система рекуперации

Прямой нагрев воздуха за счёт только энергии нагревательных элементов – это не самый экономичный и практичный вариант устройства отопления вентсистемы. Система рекуперации за счёт замкнутого цикла работы значительно снижает теплопотери. Её работа основана на теплоизбытках, а точнее – энергии отработанных воздушных масс.

Общая схема устройства выглядит так: приточка и вытяжка проходят через один блок, и тепловыделения от исходящих воздушных потоков частично передаются входящим. За счёт использования теплопритоков снижается нагрузка на остальные системы отопления.

Монтаж системы отопления с рекуперацией стоит дороже, чем аналогичный, но без неё. Затраты быстро окупаются в регионах, где отопление подвергается значительной тепловой нагрузке ввиду продолжительной зимы.

Подведем итоги

За помощью в подборе и расчёте канального нагревателя лучше обратиться в специализированную организацию.

Пример

Компания «Мега.ру» оказываете комплексные услуги в сфере проектирования вентиляции и других инженерных систем. Грамотные инженеры ответят на любые вопросы по телефонам, указанным на странице «Контакты». Компания работает в Москве и соседних регионах, так же практикуется удалённое выполнение заказов на всей территории РФ.

Формула расчёта мощности электрического калорифера

Профессиональное конструирование качественной системы воздушного отопления не может обойтись без готовых калориферных установок. Чтобы не допустить распространённых ошибок во время выбора необходимого оборудования, нужно знать несколько основных параметров. Для правильного расчёта калорифера следует учитывать не только его мощность, но и температуру воздуха, а также итоговый расход теплоносителя.

Эти мощные и многофункциональные агрегаты входят в состав отопительных систем, которые используются для нагрева воздуха внутри помещения. Крупные производители занимаются промышленным изготовлением калориферов, которые отличаются между собой видами используемых теплоносителей: электрические, водяные, паровые. Стоит отметить, что электрические агрегаты целесообразнее использовать в тех помещениях, где общая площадь не превышает отметку 100 м². Для больших зданий выгоднее всего приобретать водяные модели, которые работают только в том случае, если присутствует хороший источник тепла.

Наибольшей популярностью пользуются водяные и паровые воздухонагреватели. Обе эти модели по форме своей поверхности делятся на 2 основных подвида:

Последний тип изделий может относиться к спирально-навивной или же пластичной категории (всё зависит от геометрии рёбер). Специалисты часто используют одноходовые агрегаты, где заправленный теплоноситель движется в одном направлении. Для многоходовых изделий характерно наличие своеобразных перегородок, благодаря чему направление теплоносителя постоянно меняется.

Современный рынок предлагает 4 основных разновидности паровых и водяных калориферов, которые отличаются между собой площадью нагреваемой поверхности:

  1. 1. СМ — самый маленький вариант с одним рядом труб.
  2. 2. М — исключительно для маленькой площади.
  3. 3. С — средний вариант с тремя рядами труб.
  4. 4. Б — самый большой экземпляр.

Многие потребители предпочитают именно водяные калориферы, которые отличаются не только высоким качеством, но и тем, что они хорошо справляются с большими температурными колебаниями — от +70 до +110˚С. Чтобы такой агрегат правильно функционировал, вся вода, которая циркулирует в отопительной системе, должна быть нагрета до максимальной отметки +180˚С. Огромный плюс в том, что в жаркое время года эта установка может успешно эксплуатироваться в качестве вентилятора.

В профессиональной среде многофункциональный калорифер принято называть капитальным нагревателем. Этот универсальный агрегат активно эксплуатируется во внутренних системах вентилирования, благодаря чему вся тепловая энергия передаётся от нагревательных элементов к воздуху, который проходит через отдел полых трубок.

Абсолютно все канальные установки отличаются способом передачи тепла:

  • Электрические. Используются специальные тэны, которые получают энергию от центральной сети электроснабжения.
  • Водяные. Своевременная подача энергии происходит через трубы вместе с паром, горячей водой.

В продаже также можно встретить специальные модели калориферов, работающие по уникальному рекуперационному принципу (своеобразная утилизация тепла из обогреваемого помещения за счёт его передачи приточному воздуху). Этот процесс происходит без контакта двух воздушных сред.

Основной рабочий узел таких калориферов представлен в виде специальных нагревательных элементов, которые изготовлены из полых металлических трубок. Именно по ним подаётся горячий пар и вода. Захват наружного воздуха происходит с противоположной стороны. Иными словами, пар движется вниз, а вода — вверх.

Такая технология позволяет эффективно удалять пузырьки воздуха через специальные клапаны. Многофункциональный водяной канальный нагреватель применяется во многих средних и крупных вентиляционных системах. Большой спрос обусловлен высокой производительностью, ремонтоспособностью и надёжностью оборудования.

Помимо нагревательного элемента, в состав такого калорифера входит мощный узел обвязки, который обеспечивает своевременный подвод теплоносителя к главному обменщику. Этот отдел укомплектован прямыми и обратными клапанами, насосом, высококачественным блоком для автоматизированного управления, а также запорной арматурой. Для тех регионов страны, где минимальная температура воздуха в зимний период опускается ниже нуля, производители предусмотрели наличие специальной функции, которая предотвращает замерзание рабочих трубок.

В качестве основного рабочего узла представлен нагревательный элемент, который состоит из спиралей либо проволоки. Именно этот отдел калорифера обеспечивает своевременную подачу электрического тока. Между спиралями проходит холодный уличный воздух, который постепенно нагревается и подаётся в обогреваемое помещение. Такой электронагреватель идеально подходит для обслуживания маломощных вентиляционных систем. Преимущество в том, что для его эксплуатации не нужно проводить особых расчётов, так как все необходимые параметры заранее прописаны производителем.

Отдельно стоит учесть, что у этого агрегата есть один, но довольно весомый недостаток — между нагревательными нитями присутствует инерция, которая приводит к периодическим перегревам системы, из-за чего она часто выходит из строя. Эту проблему можно легко устранить, если доукомплектовать агрегат дополнительными компенсаторами.

Опытные специалисты прекрасно знают, что прямой способ нагрева воздуха за счёт энергии нагревательных приборов — это не самый практичный и экономичный вариант отопления вентиляционной системой. Существенно снизить теплопотери можно с помощью системы рекуперации, обладающей замкнутым циклом работы.

Эксплуатация этой установки основана на теплоизбытках (энергия отработанных воздушных масс). Схема такого агрегата выглядит так: через один блок проходит вытяжка и проточка, все тепловыделения от исходящих воздушных потоков частично передаются входящим. Благодаря наличию специальных теплопритоков снижается уровень нагрузки на остальные отопительные системы.

Стоит отметить, что установка калорифера с рекуперацией стоит гораздо дороже, нежели аналогичный агрегат, но без этой системы. Конечно, все финансовые затраты быстро окупаются, особенно в тех регионах, где зима сопровождается сильными морозами.

Чтобы используемая система соответствовала всем эксплуатационным требованиям, итоговый потребитель должен соблюдать ряд обязательных правил. Правильный расчёт мощности нагревателя воздуха подразумевает использование следующих исходных параметров:

  • Точный показатель исходной температуры (t ул.).
  • Показатель производительности установки — общее количество воздуха, которое перегоняется за 60 минут.
  • Итоговая температура воздуха — t кон.
  • Уровень теплоёмкости и плотности используемого воздуха (эти данные должны браться исключительно из специальной таблицы).
Читайте также:  Как переделать старое кресло с деревянными подлокотниками?

Когда нужно провести расчёт мощности калорифера для вентиляции, то начинать следует с вычисления площади сечения по фронту воздухонагревательного агрегата. Если эта величина достоверно известна, тогда можно получить предварительные параметры установки с небольшим запасом.

Для решения этой задачи специалисты всегда используют одну и ту же вычислительную формулу: АФ = Ip / 3600 (Qp). Буква I обозначает объёмный расход использованного воздуха. Производительность всегда указывается в метрах кубических за час. Р — это своеобразная плотность воздуха, которая измеряется исключительно в кг. А вот массовая скорость в рассчитываемом сечении обозначается как Qp.

Когда требуемый параметр известен, то для всех дальнейших вычислений обязательно используют типовой размер калорифера. Если во время расчёта получился большой итоговый показатель площади, тогда обязательно монтируют сразу несколько идентичных установок параллельно друг другу. Их суммарная площадь должна быть равна полученному ранее значению.

Чтобы провести расчёт калорифера приточной вентиляции определённого объёма, нужно заранее узнать общий расход подогреваемого теплоносителя в кг за 60 минут. Желательно использовать следующую формулу: R = L yp. Буква р отображает плотность воздуха в условиях средней температуры. Определить этот показатель достаточно просто, мастер должен просуммировать показатели температуры на входе и выходе из системы, полученное число делится на 2. Все показатели плотности можно узнать в специальной таблице.

На следующем этапе можно приступать к вычислению расходов тепла, которое уходит на обогрев помещения. Получить точную цифру можно благодаря формуле: Q (Вт) = R y c y (t кон. — t нач.). Большая буква R обозначает массовый расход воздуха в килограммах за час. Чтобы полученные данные были максимально достоверными, мастеру необходимо учесть удельную ёмкость теплоносителя. Всё зависит от температуры входящего воздуха.

К примеру: потребителю нужно приобрести качественный калорифер производительностью 9 тыс. м3/час, чтобы агрегат смог нагревать воздух в помещении до отметки +23˚С, когда за окном сильные морозы до -35˚С. В качестве теплоносителя используется вода, которая на входе в агрегат имеет температуру +55˚С, а на выходе из него +95˚С и выше. Массовый расход воздушной массы будет выглядеть так: G = 9 000 х 1,318 = 11 862 кг/ч. Учитывается следующее значение (-35+23)=-12. Если разделить этот результат на 2, тогда получим -6. Остаётся только сделать подбор плотности.

Стоит отметить, что табличный расчёт электрокалорифера для вентиляции часто отличается от реальных данных в сторону уменьшения. В то время как итоговая производительность такой установки снижается из-за частичного засорения рабочих трубок. Любое превышение допустимой величины запаса считается нежелательным, так как это может спровоцировать переохлаждение и даже аварийное размораживание системы в слишком большие морозы.

Многие производители в своих каталогах калориферов часто указывают не только установленную мощность, но и расход воздуха, что существенно упрощает выбор необходимого агрегата. Главное, следить за тем, чтобы параметры не отличались от указанных в паспорте. В противном случае агрегат может выйти из строя. В конструкцию качественного калорифера обязательно входят специализированные электрические нагревательные элементы, итоговая площадь которых увеличена за счёт специфической напрессовки оребрения.

Многие пользователи предпочитают использовать для расчёта калорифера онлайн-калькулятор, где предусмотрены все нюансы. Но даже в такой ситуации нужно быть внимательными, так как мощность комплектующих узлов может быть слишком большой. Когда агрегат имеет показатели работоспособности 4 кВт, то питаться он может от обычной розетки. Если же мощность калорифера больше, то ему потребуется отдельный кабель, который будет вести прямо к щитку электроэнергии. Если потребитель решит приобрести агрегат с показателем 8 кВт, то для его работы понадобится питание 380 В.

Современные калориферы отличаются небольшим весом и довольно компактными габаритами, к тому же они полностью автономны. Для стабильной работы таких агрегатов вовсе не обязательно иметь централизованное горячее водоснабжение либо пар. Единственный минус — из-за небольшой мощности их просто нецелесообразно использовать на больших площадях. К вторичному недостатку можно отнести то, что они потребляют много электроэнергии.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ВЫБОРА НАГРЕВАТЕЛЯ

Расчет тепловой мощности обогрева помещения

Для правильного выбора нагревателя, предлагаем вам ознакомиться с правилами расчета тепловой мощности, необходимой для вашего конкретного случая применения:

V x T x K = ккал/ч

V – Объем обогреваемого помещения (длина х ширина х высота), м 3

∆Т – Разница между ˚t воздуха вне помещения и необходимой ˚t внутри помещения, ˚С

К – Коэффициент тепловых потерь (зависит от типа конструкции и изоляции помещения):

Без теплоизоляции ( К=3,0-4,0 ) – Деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.

Простая теплоизоляция ( К=2,0-2,9 ) – Здание с одинарной кирпичной кладкой, упрощенная конструкция окон и крыши.

Средняя теплоизоляция ( К=1,0-1,9 ) – Стандартная конструкция. Двойная кирпичная кладка, крыша со стандартной кровлей, небольшое кол-во окон.

Высокая теплоизоляция ( К=0,6-0,9 ) – Кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое кол-во окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала.

Пример:

Объем помещения: 5 х 16 х 2,5 = 200

∆Т: Температура наружного воздуха -20 °С. Требуемая температура внутри помещения +25 °С. Разница между тем­пературами внутри и снаружи +45 °С.

К: Рассмотрим вариант со средней теплоизоляцией (1-1,9). Выберите то значение, которое на ваш взгляд, наиболее соответствует вашему помещению. Чем хуже теплоизоляция, тем больший коэффициент нужно выбирать. Например 1,7.

Расчет: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккалч

1 кВт = 860 ккалч, соответственно 15 300860 = 17,8 кВт.

Газовые и дизельные калориферы прямого нагрева, можно использовать только в хорошо проветриваемых помещениях, или на открытых пространствах. Дизельные калориферы непрямого нагрева, можно использовать в закрытых помещениях, при условии отвода сгораемых газов за пределы помещения.

Таблица Мощности для помещений:

Расчет мощности можно сделать с помощью данной схемы (ВЫ можете скачать и распечать схему ниже)

Расчёт мощности тепловой пушки, нагревателя воздуха

Для определения необходимой мощности тепловой пушки или нагревателя воздуха нужно рассчитать минимальную нагревательную мощность для обогрева данного помещения по следующей формуле:

V х ΔT x k = ккал/ч , где:

  • V – объем обогреваемого помещения (длина, ширина, высота), м3;
  • ΔT – разница между температурой воздуха вне помещения и требуемой температурой воздуха внутри помещения, °C;
  • k – коэффициент рассеивания (теплоизоляции здания):
    k = 3,0-4,0 – без теплоизоляции (упрощённая деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа);
    k = 2,0-2,9 – небольшая теплоизоляция (упрощённая конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощённая конструкция окон);
    k = 1,0-1,9 – средняя теплоизоляция (стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей);
    k = 0,6-0,9 – высокая теплоизоляция (улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

Пример:

Объем помещения для обогрева (ширина 4 м, длина 12 м, высота 3 м): V = 4 x 12 x 3 = 144 м3.
Наружная температура -5°C. Требуемая температура внутри +18°C. Разница температур ΔT = 18°C – (-5 C) = 23°C.
k = 4 (здание с низкой изоляцией).

Расчет мощности:
144 м3 x 23°C x 4 = 13 248 ккал/ч – нужная минимальная мощность.

Принимается:
1 кВт = 860 ккал/ч;
1 ккал = 3,97 ВТЕ;
1 кВт = 3412 ВТЕ;
1 БТЕ = 0,252 ккал/ч.

Итого: 13 248 ккал/ч / 860 = 15,4 кВт – нужная минимальная мощность в кВт.

Теперь можно выбрать тип нагревателя.

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений

(разница температуры внутри помещения и наружной температуры – 30°С)

тепл. мощн., кВт
объём помещения при хорошей теплоизоляции (новое здание), м3объём помещения при плохой теплоизоляции (старое здание), м3площадь теплицы из теплоизолированного стекла и с двойной фольгой, м2площадь теплицы из обычного стекла с фольгой, м2
570 ÷ 15060 ÷ 1103518
10150 ÷ 300130 ÷ 2207037
20320 ÷ 600240 ÷ 44014074
30650 ÷ 1000460 ÷ 650210110
401050 ÷ 1300650 ÷ 890300150
501350 ÷ 1600900 ÷ 1100370180
601650 ÷ 20001150 ÷ 1350440220
752100 ÷ 25001400 ÷ 1650550280
1002600 ÷ 33001700 ÷ 2200740370
1253400 ÷ 41002300 ÷ 2700920460
1504200 ÷ 50002800 ÷ 33001100550
2005000 ÷ 65003400 ÷ 44001480740

Ответ на вопрос : КУДА УХОДИТ ЛЕТО ТЕПЛО?

Расчет вентиляционной установки вытяжной вентиляции. Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера. Расчет тепловой производительности калориферной установки

Приточно-вытяжная вентиляция – это современная технологическая установка, которая основана на эффективном удалении использованного, застоявшегося в помещениях воздуха и одновременную подачу нового, свежего с улицы. Обычно в помещениях устанавливают системы приточно-вытяжной вентиляции. Суть такой системы – поддерживать баланс между выводимым и поступающим в помещение воздухом. При этом учитывается, что с использованием такого оборудования для приточно вытяжной вентиляции часть воздуха будет попадать и в смежные помещения. Вентиляционная решетка обеспечивает воздухораспределительную функцию. Приточно-вытяжная установка является оптимальным для большинства видов жилых и нежилых помещений. Профессиональное проектирование приточно вытяжной вентиляции лучше доверить квалифицированным специалистам.

Системы оснащения приточно-вытяжной вентиляцией основываются на создании двух встречных потоков. По характеру устройства устройство приточно-вытяжной вентиляции может делиться на канальную и бесканальную системы.

Бесканальная система – это способ воздухообмена, предполагающий монтаж вентиляторов в специальные отверстия, которые предназначены для поступления или удаления из помещения воздушных масс. Кухня – классический пример бесканальной системы вентиляции, когда отдельно устанавливаются два вентилятора: один – на приток воздуха на форточке, а второй для вытяжки воздуха на вентиляционном отверстии.

Канальная система приточной вентиляции с рекуперацией – это современная организация, которая кроме определенного набора вентиляционного оборудования состоит из системы воздуховодов (каналов). Такая система обеспечивает более интенсивный и качественный воздухообмен именно в том месте, где сосредоточены места интенсивного загрязнения или повышенной влажности. Канальная система может быть оснащена специальным дополнительным оборудованием для очищения, озонирования и подогрева воздуха в помещениях. Нагрев воздуха может дополняться водяным или электрическим нагревателем.

Читайте также:  Что такое гальваническая развязка электрических цепей

Расчет приточно вытяжной вентиляции:

Для правильной работы систем вентиляции необходимо правильно произвести расчет и высчитать объем воздуха, подаваемого и выходящего из комнаты. Как рассчитать приточно вытяжную вентиляцию для помещения? Ниже приведены основные способы для расчета:

  • используя площадь помещения – в помещения жилого типа необходимо подавать за час минимум 3 куб.м. воздуха в расчете на 1 м. кв. площади;
  • опираясь на санитарные нормативы – при регулярном пребывании в помещении одного человека – 60 куб.м. воздуха, при временном – 20 куб.м.
  • по кратностям – в СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания» приведены нормы по кратности воздухообмена для помещений различного назначения.

Расчет приточно вытяжной вентиляции по кратностям вычисляется по формуле: норму кратности воздухообмена в помещении необходимо умножить на объем помещения.

Достоинства современной приточно-вытяжной вентиляции:

  • Обеспечение принудительной замены воздуха в помещениях
  • Необходимая обработка воздуха (очищение, нагрев, озонирование)
  • Некоторые системы с рекуперацией проводят увлажнение воздуха в установленных пределах, за счет выделяющейся в каналах влаги в потоки приточного воздуха. Дополнительно решается во влажных помещениях (бассейнах, банных комплексах и т.д.) проблема технологического отвода конденсата.
  • Снижение эксплуатационных расходов за счет применения теплообменника особой конструкции – рекуператора, в котором тепло выводимого воздуха используется для нагрева входящего. Такая схема позволяет значительно экономить электроэнергию.

Современные системы приточно-вытяжной вентиляции могут использоваться в разных типах жилых и общественных помещений, в том числе в торговых, логистических и промышленных объектах. Современное проектирование приточно вытяжной вентиляции надежно и эффективно. Выбор оптимального способа вентиляции полностью зависит от цели проекта (снижения затрат на отопление, улучшения качества воздуха, уменьшения потерь тепла, минимального технического обслуживания), а также от конструктивных характеристик здания.

При выборе оптимальной системы вентиляции учитываются следующие параметры:

  • Строительно-архитектурные особенности здания
  • Санитарные требования
  • Эксплуатационные требования
  • Противопожарные требования
  • Надежность и бесперебойность работы
  • Экономические требования

Существуют определенные правила по обеспечения воздухообмена для различных помещений, зависящие от общего количества людей, наличия в здании тепловыделяющего оборудования и других параметров. Расчет приточно вытяжной вентиляции, подбор оборудования происходят с учетом необходимого воздухообмена, разрабатывается индивидуальная схема, которая гармонично и наиболее рационально отвечает нормативным аэродинамическим расчетам.

Типовая приточно-вытяжная вентиляционная система состоит из следующих элементов:

  1. Системы распределения воздуха
  2. Решетки
  3. Вытяжки
  4. Воздухоотвода
  5. Воздухозаборника
  6. Фильтра
  7. Нагревателя
  8. Вентилятора
  9. Шумоизоляции
  10. Системы управления климатом
  11. Вентиляционных каналов

Приточно-вытяжная система с автоматическими вентиляторами может быть обустроена блоком рекуперации. Системы приточно вытяжной вентиляции с рекуперацией – это оптимальное решение для комфортного микроклимата в помещении.

Блок рекуперации забирает тепло у используемого воздуха, и отдает его свежему воздуху. Коэффициент полезного действия (КПД) блока может составить 95%. Наибольшей популярностью сегодня пользуются следующие бренды современных производителей вентиляционных систем: приточно вытяжная вентиляция с рекуперацией производства BreeZart , Komfovent , Systemair , и другие. От грамотного подбора оборудования и его профессионального монтажа в дальнейшем будет зависеть надежность и долговечность работы системы приточно-вытяжной вентиляции, и в том числе всех помещений и здания в целом.

Калориферы служат для нагрева или охлаждения воздуха. Одним из вариантов использования является установка этих устройств в системы воздушного отопления приточной вентиляции.

Чаще всего, при конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки. Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.

Расчет мощности калорифера

  • Исходные данные для подбора теплообменника
    • Инструкция по вычислению
    • Определение поверхности нагрева
    • Подбор электрического воздухонагревателя

Перед тем как подать приточный воздух с улицы в помещения, его требуется обработать с целью доведения до нормативных параметров. Такая обработка может включать в себя фильтрацию, нагревание, охлаждение и увлажнение. Нагрев приточного воздуха в холодное время года осуществляется в специальных теплообменных аппаратах – калориферах. Чтобы на выходе из калорифера получить воздушный поток необходимой температуры, требуется произвести расчет и подбор этого аппарата.

Исходные данные для подбора теплообменника

Воздухонагреватели производятся различных типоразмеров и для разных видов теплоносителей, в качестве которых может выступать вода или пар. Последний применяется достаточно редко, в большинстве случаев на предприятиях, где он производится для технологических нужд. Самый распространенный вид теплоносителя – горячая вода. Поскольку в некоторых случаях расход воздуха приточной вентиляции достаточно велик, а установить калорифер большого проходного сечения невозможно, то устанавливают поочередно несколько аппаратов меньшего типоразмера. В любом случае вначале необходим расчет мощности калорифера.

Для выполнения расчета нужны следующие исходные данные:

  1. Количество приточного воздуха, который необходимо нагреть. Может выражаться в м³/ч (объемный расход) или кг/ч (массовый расход).
  2. Температура исходного воздуха, равна расчетной температуре наружного воздуха для данного региона.
  3. Температура, до которой требуется нагреть приточный воздух для подачи его в помещения.
  4. Температурный график теплоносителя, используемого для нагрева.

Вернуться к оглавлению

Инструкция по вычислению

Результатами расчета теплообменника для приточной вентиляции являются значения площади поверхности нагрева и мощности. Начать следует с определения площади сечения калорифера по фронту:

А ф = Lρ / 3600 (ϑρ), здесь:

  • L – расход приточного воздуха по объему, м³/ч;
  • ρ – значение плотности наружного воздуха, кг/м³;
  • ϑρ – массовая скорость воздушных масс в расчетном сечении, кг/(с м²).

Величина фронтального сечения нужна для предварительного выяснения размеров калорифера, после чего нужно взять для просчета ближайший больший типоразмер аппарата. Если в результате получилась слишком большая площадь сечения, надо подбирать несколько параллельно устанавливаемых теплообменников, чтобы в сумме они дали требуемую площадь. Следует обратить внимание, что поверхность нагрева по результату принимается с запасом, поэтому данный подбор носит предварительный характер.

Значение реальной массовой скорости следует рассчитывать с учетом фактической площади по фронту подобранных теплообменников:

Q = 0.278Gc (t п – t н), где:

  • Q – количество теплоты, Вт;
  • G – массовый расход нагреваемого воздуха, кг/ч;
  • с – величина удельной теплоемкости воздушной смеси, принимается равной 1.005 кДж/кг °С;
  • t п – температура притока, °С;
  • t н – начальная температура воздуха с улицы.

Поскольку вентилятор в приточной вентиляционной установке принято ставить до теплообменника, массовый расход G находят с учетом плотности наружного воздуха:

В противном случае плотность принимают по температуре притока после его нагрева. Полученное количество теплоты дает возможность рассчитать расход теплоносителя в теплообменнике (кг/ч) для передачи этого тепла воздушному потоку:

  • G w = Q / c w (t г – t 0).
  • c w – значение теплоемкости для воды, кДж/кг °С;
  • t г – расчетная температура воды в подающем трубопроводе, °С;
  • t 0 – расчетная температура воды в обратном трубопроводе, °С.

Удельная теплоемкость воды является справочной величиной, расчетные температурные параметры теплоносителя принимают согласно реальным значениям в конкретных условиях. То есть при наличии котельной или подключения к централизованной теплосети нужно знать параметры теплоносителя, который они подают, и внести их в данную формулу для расчета. Зная расход теплоносителя, вычисляют скорость (м/с) его движения в трубках калорифера:

w = G w / 3600 ρ w A mp , здесь:

  • A mp – площадь поперечного сечения трубок теплообменника, м²;
  • ρ w – плотность воды при средней температуре теплоносителя в калорифере, °С.

Среднюю температуру воды, проходящей через теплообменник, можно посчитать как (t г + t 0) / 2. Скорость, посчитанная по данной формуле, будет верной для группы калориферов, подключенных по последовательной схеме. Если же выполнить параллельную обвязку, площадь сечения трубок возрастет в 2 и более раз, что приведет к снижению скорости движения теплоносителя. Такое снижение не даст существенного улучшения тепловой производительности, но значительно понизит температуру в обратном трубопроводе. И наоборот, во избежание значительного увеличения гидравлического сопротивления калорифера, не следует скорость движения теплоносителя принимать свыше 0,2 м/с.

Вернуться к оглавлению

Определение поверхности нагрева

Коэффициент передачи тепла поверхностного нагревателя находят по справочным таблицам для рассчитанных значений скорости теплоносителя и массовой скорости притока. Затем вычисляют площадь поверхности нагрева (м²) калорифера по формуле:

A mp = 1.2Q / K (t ср.т – t ср.в), где:

  • К – коэффициент передачи тепла калорифером, Вт/(м°С);
  • t ср.т – значение средней температуры теплоносителя, °С;
  • t ср.в – значение средней температуры приточного воздуха для вентиляции, °С;
  • число 1,2 – необходимый коэффициент запаса, учитывает дальнейшее остывание воздушных масс в воздухопроводах.

Среднюю температуру воздушного потока просчитывают таким образом: (t п + t н) / 2. В том случае, если для нагревания воздушных масс недостаточно поверхности нагрева одного калорифера, число теплообменников одного типоразмера нужно считать по формуле:

N mp = A mp / A k , тут A k – величина площади поверхности нагрева одного теплообменника (м²). Полученное значение округляют до целого числа в большую сторону.

  • Q факт = К (t ср.т – t ср.в) N факт A k.

здесь N факт принимается с округленным значением N mp , остальные параметры – как в предыдущих формулах.

На практике необходимо предусматривать запас мощности калорифера 10-15%. Этому есть 2 причины:

  1. Реальное значение коэффициента передачи тепла воздухонагревателя отличается от табличных значений или данных, представленных в каталоге, как правило, в меньшую сторону.
  2. Теплопроизводительность аппарата может со временем снижаться вследствие засорения его трубок отложениями.

В то же время не стоит превышать величину запаса мощности, так как значительное увеличение поверхности нагрева может привести к их переохлаждению, а при сильных морозах – к размораживанию. Если производитель гарантирует соответствие заявленных показателей реальным, то величину запаса можно принять в размере 5%, которую следует прибавить к величине Q факт, это и будет полная мощность воздухонагревателя для приточной вентиляции.

В том случае, если в качестве теплоносителя применяется пар, подбор и расчет теплообменника производится аналогичным образом, только расход теплоносителя при нагреве воздуха для вентиляции рассчитывают так:

В этой формуле параметр r (кДж/кг) – удельная теплота, выделяемая при конденсации водяного пара. Скорость движения водяного пара в трубках калорифера не рассчитывается.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector