Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

Содержание

Калорифер водяной для приточной вентиляции: выбор и монтаж

Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

Нагрев приточного воздуха для систем вентиляции или отопления позволяет обеспечить необходимый микроклимат, соответствующий санитарным требованиям.

Без этой процедуры свежая струя будет постоянно заменять собой теплый отработанный воздух, выводя наружу тепловую энергию, снижая тем самым эффективность системы отопления здания.

Одним из основных устройств, используемых для подготовки приточного воздуха к подаче в систему вентиляции, является калорифер — обогреватель воздушного потока, использующий энергию носителя или преобразующий один вид в другой.

Принцип работы и конструкция водяного калорифера

Калорифер — это устройство, служащее для нагрева воздуха. По принципу работы он является теплообменником, передающим энергию от теплоносителя к потоку приточной струи. Состоит из рамки, внутри которой плотными рядами расположены трубки, соединенные в одну или несколько линий.

По ним циркулирует теплоноситель — горячая вода или пар. Воздух, проходя сквозь сечение рамки, получает от горячих трубок тепловую энергию, благодаря чему по вентиляционной системе он транспортируется уже нагретым, не создающим возможности образования конденсата или охлаждения помещений.

Виды обогревательных устройств для приточной вентиляции

Все калориферы для приточной вентиляции можно разделить на две основные группы:

  • Использующие теплоноситель.
  • Не использующие теплоноситель.

В первую группу входят водяные и паровые калориферы, во вторую — электрические.

Принципиальная разница между ними состоит в том, что устройства первой группы только организуют передачу тепловой энергии, поступающей в них в готовом виде, тогда как приборы второй труппы создают тепло внутри себя самостоятельно.

Кроме того, водяные и паровые калориферы подразделяются на пластинчатые, имеющие большую эффективность, но худшие эксплуатационные качества, и спирально-катанные, используемые ныне практически повсеместно.

Существуют также нагревательные устройства, зачастую причисляемые к данным группам, например, газовый калорифер.

Горящий газ нагревает поток воздуха, проходящий через зону накала, осуществляя его подготовку к использованию в системах вентиляции или воздушного отопления.

Использование таких устройств не имеет широкого распространения, так как применение газа в промышленных цехах сопряжено с массой опасностей и имеет множество ограничений.

Также существуют калориферы на отработанном масле. Используется тепло, выделяемое при сжигании отработки. Для больших помещений такие устройства не имеют достаточной мощности, но для малых вспомогательных участков вполне подходят.

Плюсы и минусы использования

К достоинствам можно отнести:

  • Высокая эффективность.
  • Простота устройства, надежность.
  • Компактность, возможность размещения в небольших объемах.
  • Неприхотливость в обслуживании (водяные и паровые приборы практически в нем не нуждаются).

К недостаткам относятся:

  • Необходимость наличия теплоносителя или подключения к сети электропитания.
  • Несамостоятельность работы — необходимо оборудование для подачи воздуха.
  • Прекращение подачи электроэнергии или теплоносителя означает остановку работы системы.

Как достоинства, так и недостатки приборов обусловлены из конструкцией и не зависят от внешних факторов.

Типы калориферов

Существует несколько типов калориферов, используемых в разных участках и условиях.

Рассмотрим их внимательнее:

Водяные

Самая распространенная группа приборов, отличающаяся высокой эффективностью, безопасностью и простотой действия. В качестве теплоносителя в них используется горячая вода, поступающая из сети ЦО, ГВС или от собственного котла.

Калорифер водяной для приточной вентиляции является наиболее удобным и экономичным решением, позволяющим выполнять поставленные задачи с минимальными затратами на обслуживание или ремонт.

Единственным недостатком прибора является необходимость подключения к системе подачи теплоносителя, что создает определенные сложности на стадии монтажа и препятствует быстрому переносу в другое место.

Паровые

Паровые устройства являются полными аналогами водяных и на практике отличаются от них только видом теплоносителя.

Единственным отличием паровых приборов является большая толщина стенок трубок — 2 мм против 1,5 у водяных. Это обусловлено большим давлением в системе, требующим усиленных каналов для циркуляции.

В остальном приборы идентичны, имеют одинаковые эксплуатационные правила и требования.

Электрические

Электрический калорифер для приточной вентиляции не нуждается в подаче теплоносителя, так как источником нагрева является электрический ток.

Подключение таких приборов гораздо проще, что делает их мобильными и удобными в использовании, но высокие расходы на электроэнергию ограничивают применение этой группы.

Чаще всего они устанавливаются для местного обогрева при выполнении разовых работ, используются в качестве аварийных или временных источников тепла.

Расчет мощности калорифера

Расчет калорифера производится в несколько этапов. Последовательно определяются:

  • Тепловая мощность.
  • Определение размера фронтального сечения, подбор готового прибора.
  • Расчет расхода носителя.

Поскольку расход воздуха известен из характеристик вентиляционной системы, то вычислять его не потребуется. Формула определения тепловой мощности прибора:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар)

где — тепловая мощность калорифера.

L — расход воздуха (величина приточного потока).

— плотность воздуха, табличное значение, находится в СНиП.

— удельная теплоемкость воздуха, имеется в таблицах СНиП.

(tвн — tнар) — разница внутренней и наружной температур.

Внутренняя температура — санитарная норма для данного помещения, наружная определяется усредненным значением самой холодной пятидневки в году для данного региона.

Определяем фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V,

где F — фронтальное сечение.

L — расход воздуха.

P — плотность воздуха.

V — массовая скорость потока, принимается около 3-5 кг/м2•с.

Затем находим расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых),

где G — расход теплоносителя.

3,6 — поправочный коэффициент для получения нужных единиц измерения.

— тепловая мощность прибора.

— удельная теплоемкость среды.

(tвх — tвых) — разница температур теплоносителя на входе и выходе из устройства.

Зная расход носителя можно определить диаметр труб обвязки и подобрать нужное оборудование.

Пример расчета

Определяем тепловую мощность при разнице температур от -25° до +23°, при производительности вентилятора 17000 м3/час:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар) = 17000 • 1,3 • 1009 • (23-(-25)) = 297319 Вт = 297,3 кВт

Фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V = (17000 • 1,3) / 4 = 5525 = 0,55 м2.

Определяем расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых) = (3,6 • 297,3)/1009 • (95-50) = 1,58 кг/сек.

По полученным данным по таблице калориферов подбираем наиболее подходящую модель.

Вычисление поверхности нагрева

Площадь поверхности нагрева определяет эффективность устройства. Чем она больше, тем выше коэффициент теплоотдачи, тем сильнее прибор нагревает воздушный поток. Определяется по формуле:

Fk = Q / k • (tср.т — tср.в)

где Q — тепловая мощность.

k — коэффициент.

tср.т — средняя температура теплоносителя (между значениями на входе и выходе из прибора).

tср.в — средняя температура воздуха (наружная и внутренняя).

Полученные данные сравниваются с паспортными характеристиками выбранного прибора. В идеале расхождение между реальными и расчетными значениями должны быть на 10-20% больше у реальных.

Особенности расчета паровых калориферов

Методика расчета паровых калориферов практически идентична рассмотренной. Единственным отличием является формула расчета теплоносителя:

G = Q / r

где r — удельная теплота, возникающая при конденсации пара.

Самостоятельный расчет калориферных установок достаточно сложен и чреват появлением множества ошибок.

Если требуется рассчитать прибор, лучшим решением будет обратиться к специалистам или использовать онлайн-калькулятор, которых имеется много в сети интернет.

Решение достаточно просто, надо лишь подставит в окошечки программы собственные данные и получить искомые значения, на основании которых можно выбирать готовые устройства.

Методы обвязки

Обвязка калорифера — это комплекс устройств и элементов регулировки подачи теплоносителя в прибор. Он включает в себя следующие элементы:

  • Насос.
  • Двух- или трехходовой клапан.
  • Измерительные приборы.
  • Запорная арматура.
  • Фильтр.
  • Байпас.

В зависимости от условий эксплуатации эти элементы могут быть расположены в непосредственной близости от прибора, или на приличном отдалении от него. Исходя из условий подключения различают:

  • Гибкая обвязка. Монтируется на узлах управления, расположенных рядом с прибором. Установка таких обвязок считается более легкой, так как она дает возможность все работы производить на резьбовых соединениях, практически не нуждаясь в сварке.
  • Жесткая обвязка. Используется на устройствах, удаленных от узлов управления и требующих наличия прочных коммуникаций.

При разнице в технике монтажа, оба вида выполняют одну и ту же функцию — обеспечивают настройку и регулировку режима работы калорифера.

Регулировка процесса нагрева

Используются два способа регулировки режима работы:

  • Количественный. Настройка производится путем изменения объема теплоносителя, поступающего в прибор. При этом способе отмечаются резкие скачки температуры, нестабильность режима, поэтому в последнее время более распространен второй тип.
  • Качественный. Этот способ позволяет обеспечивать постоянный расход теплоносителя, что делает работу прибора более стабильной и плавной. При неизменном расходе меняется лишь температура носителя. Это делается путем подмешивания в прямой поток некоторого количества более холодной обратки, что регулируется трехходовым клапаном. Такая система защищает конструкцию от перемерзания.

Особенности монтажа и подключения

Монтажные работы, подключение, запуск системы, настройка работы — все это должно выполняться бригадой специалистов. Установка калорифера своими руками возможна лишь в частных домах, где нет такой высокой ответственности, как в производственных помещениях.

Основные операции включают в себя установку прибора и элементов управления, соединения их в необходимом порядке, подключении к системе подачи и отвода теплоносителя, опрессовке, пробном запуске.

Если все узлы комплекса продемонстрируют качественную работу, то система сдается в постоянную эксплуатацию.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Основные требования к эксплуатации и безопасности устройства изложены в паспорте.

Они направлены на исключение аварийных ситуаций, вызванных превышением допустимой температуры или давления теплоносителя, избегать резкого повышения температуры комплекса при первом запуске в холодное время года.

Особое внимание следует обращать на опасность перемерзания трубок устройства в зимнее время, грозящее выходом прибора из строя. Для ремонта устройств следует привлекать специализированные организации, самостоятельное вмешательство чаще всего только увеличивает степень проблемы.

Краткий обзор современных моделей и цен

В качестве примеров можно рассмотреть несколько моделей:

  • КСК-3. Калорифер спирально-катанный с 3 рядами трубок. Распространенная отечественная модель, испытанная и надежная. Цена прибора зависит от его размеров, колеблется от 5000 до 3700 руб.
  • Volcano mini. Польское устройство, применяемое для обслуживания относительно небольших помещений. Стоимость находится в пределах 20.000-30.000 руб.
  • Galletti AREO. Итальянский прибор, оборудованный вентилятором. Имеет привлекательный внешний вид, отличается низким уровнем шума. При этом цены на такие устройства довольно высоки и находятся на отметке от 80.000 рублей и выше.

Использование водяных калориферов позволяет решить проблемы с подготовкой приточного воздуха, организовать обогрев помещений. Кроме того, приборы активно используются в сушильных установках.

Простота, неприхотливость в эксплуатации и высокая экономичность сделали эти устройства лидерами среди промышленных отопительных установок.

Высокий срок службы и возможность питания от разных источников делают их наиболее привлекательными устройствами среди всех альтернативных вариантов.

Источник: https://klimatlab.com/ventilyaciya/kondicionirovanie/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoy.html

Водяной калорифер для приточной вентиляции: классификация, принцип работы, расчёт мощности

Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

15.10.2017

Калориферы для приточной вентиляции применяют в тех случаях, когда нужно обеспечить поступление во внутреннее помещение свежего воздуха извне при низких температурах.

Летом наладить воздухообмен в жилых домах и на производственных предприятиях достаточно просто: при установке приточного вентилятора нужно только рассчитать его мощность для конкретной площади.

Если же воздух снаружи холодный, то его прямое поступление внутрь здания ведёт к потере тепла.

Сбалансировать разницу температур, при этом освежая воздух, можно при помощи калорифера, который устанавливается непосредственно в системе вентиляции. Приходящий с улицы воздушный поток достигает необходимых параметров, проходя через систему фильтрации, нагревающие и охлаждающие элементы. Кроме этого, регулируется и содержание влаги.

Классификация

Для создания в здании оптимального микроклимата применяется система калориферного обогрева, то есть принудительного подогрева с помощью оборудования, которое устанавливается в воздушных каналах.

В зависимости от того, какой теплоноситель используется, выделяют 4 типа калориферов:

  • Паровые – применяются чаще всего на промышленных предприятиях, где выработка пара предусмотрена технологическими процессами.
  • Электрические – этот вариант самый простой в установке (нужен только источник питания для нагрева встроенных ТЭНов), но требует большого расхода электроэнергии. Использование электрокалорифера считается целесообразным только на объектах, площадь которых не превышает 150 м²
  • Водяные – этот тип нагревателя работает на основе горячей воды и устанавливается в системах вентиляции с прямоугольным или круглым сечением на площадях свыше 150 м² Данный тип обогрева надёжен, практичен, прост в обслуживании и недорог.

Особенностью нагревателя является то, что состав поступающего с улицы воздушного потока не должен быть липким, волокнистым, содержать твёрдые частицы. Допустимая запылённость — не более 0,5 мг/м³. Минимальная температура забираемого воздуха -20 °C.

При выборе калорифера учитывают следующие факторы:

  • площадь помещения;
  • погодные условия в данном климатическом поясе;
  • мощность вентиляции.

Нагреватель устанавливают во внутренней части вентиляционной шахты, поэтому он должен соответствовать её параметрам (конфигурации и размеру).

Если производительность будет низкой, то прибор не сможет прогреть воздушные массы.

Если нет возможности установить калорифер с нужными параметрами, то последовательно монтируются несколько механизмов, имеющих меньшую мощность.

Водяной калорифер: особенности конструкции

Водяной калорифер для приточной вентиляции экономичен в сравнении с электрическими аналогами: для того, чтобы нагреть одинаковый объём воздуха, используется энергии в 3 раза меньше, а производительность гораздо выше. Экономия достигается благодаря подключению к системе центрального отопления. С помощью термостата легко устанавливать необходимый температурный баланс.

Автоматическое управление повышает эффективность. Щит управления приточной вентиляцией с водяным калорифером не требует дополнительных модулей и представляет собою механизм управления и диагностирования аварийных ситуаций.

Состав системы выглядит следующим образом:

  • Температурные датчики уличной и обратной воды, приточного воздуха и степени загрязнённости фильтров.
  • Заслонки (для рециркуляции и воздушные).
  • Клапан нагревателя.
  • Циркуляционный насос.
  • Капиллярный термостат защиты от замерзания.
  • Вентиляторы (вытяжной и приточный) с механизмом контроля.
  • Контроль вытяжного вентилятора.
  • Пожарная сигнализация.

Конструкция водяного канального нагревателя типа 60-35-2 (размер – 60 см х 35 см, рядность – 2) из оцинкованной стали, предназначенного для систем вентиляции и кондиционирования

Водяной и паровой калориферы представлены в трёх разновидностях:

  • Гладкотрубные: большое количество полых трубок расположены вблизи друг от друга; теплоотдача небольшая.
  • Пластинчатые: ребристые трубки увеличивают площадь теплоотдачи.
  • Биметаллические: патрубки и коллекторы сделаны из меди, алюминиевое оребрение. Наиболее эффективная модель.

Принцип работы

Вентилятор, теплообменник и конвектор – так в общих чертах выглядит водяное нагревательное устройство.

Принцип работы приточной вентиляции таков:

  1. Воздушный поток поступает в специальные воздухозаборные решётки, предохраняющие от попадания в каналы вентиляции насекомых, мелких предметов, птиц, животных.
  2. Фильтры очищают воздух от загрязнений, вредных веществ, пыли.
  3. Калорифер при помощи тепла, поступающего от водяной магистрали, нагревает его до нужной температуры.
  4. Рекуператор смешивает вновь поступающий воздух с нагретым.
  5. Вентилятор подаёт прогретые воздушные массы в помещение, а диффузор распределяет их равномерно по всей площади.
  6. Шумопоглотители снижают звуковую мощность работающей установки.
  7. В случае отключения подачи воздуха срабатывают клапаны, не допускающие поступления холодного воздушного потока внутрь помещения.

Пример использования воздухонагревателя VOLCANO в помещении шиномонтажа (температура воды +90 ºС)

Калорифер, не имеющий собственного нагревателя, состоит из двух основных элементов:

  • Теплообменник, конструкция которого представлена системой трубок из металла – вода, поступающая из общей системы отопления, достигает здесь необходимой температуры.
  • Встроенный вентилятор, разгоняющий прогретый воздушный поток по всей территории.

Подключение

Поступление воздушных масс может осуществляться в одном из двух вариантов:

  • Левое выполнение: смесительный узел и автоматическое управление устанавливаются с левой стороны, подача воды производится сверху, отток — в нижней части.
  • Правое выполнение: указанные механизмы находятся справа, трубка для подачи воды — внизу, «обратка» – в верхней части.

Трубки размещают на той стороне, где установлен воздушный клапан.

Водяные калориферы разделяются на 2 вида по типу вентиля:

  • двухходовой – при подключении к общему теплоснабжению;
  • трехходовой – при замкнутом способе снабжения теплом (к примеру, при подключении к котлу).

Вид вентиля определяется характеристиками системы, снабжающей теплом. К ним относятся:

  • Вид системы.
  • Температура воды в начале процесса и при оттоке.
  • При центральном водоснабжении – разница между давлением в трубах подачи воды и её оттока.
  • При автономном – наличие или отсутствие насоса, установленного на контуре притока.

Схема установки должна предусматривать недопустимость монтажа в следующих случаях:

  • с вертикальным вводом и выводом трубы;
  • с верхним забором воздуха.

Такие ограничения обусловлены возможностью попадания снежных масс в приток оборудования и дальнейшей протечки талой воды в электронный блок.

Место монтажа канального калорифера для приточной вентиляции в системе воздухообмена (если существует возможность понижения температуры ниже нормы, обязательна установка термостата защиты от замерзания)

Чтобы избежать сбоев работы блока автоматики, датчик температуры должен находиться во внутренней части элемента выдува воздуха на расстоянии не менее 0,5 м от механизма притока.

Расчёт водяного калорифера

Расчёт мощности калорифера, необходимой для обогрева конкретного помещения, проводят с учётом таких данных, как:

  1. Объём (масса) приточного воздуха, который необходимо нагреть.
  2. Начальная (внешняя) температура воздушных масс.
  3. Целевая температура, до которой необходимо разогреть воздух перед подачей в комнату.
  4. Температурный режим теплоносителя.

Расчёт калорифера производят исходя из площади поверхности подогрева и нужной мощности. Для каждой операции применяется своя формула. Рассчитать мощность калорифера можно только с учётом реальных данных в конкретных условиях, среди которых наиболее важные:

  • способ подключения (к центральной теплосети или котельной);
  • метод обвязки.

Расчёт мощности калорифера

Qт – тепловая мощность калорифера, Вт;L – расход воздуха, м³/час

ρвозд – плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 15 °C на уровне моря составляет 1,225 кг/м³;

свозд – удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙К)=0,24 ккал/(кг∙°С);
tвн – температура воздуха на выходе из калорифера, °C;
tнар – температура наружного воздуха, °C (температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 согласно СП 131.13330.2012)

Калькулятор расчёта мощности калорифера

Расход теплоносителя на калорифер

G — расход воды на теплоснабжение калорифера, кг/ч;3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч (для получения расхода в кг/ч);

Qт – тепловая мощность калорифера, Вт;

св – удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/(кг∙К)=1 ккал/(кг∙°C);
tпр – температура теплоносителя (прямая линия), °C;
tобр – температура теплоносителя (обратная линия), °C.

Калькулятор расхода теплоносителя на калорифер

Диаграмма процесса нагрева воздуха

Определить потребную мощность калорифера можно с помощью специальных диаграмм. Количество необходимой энергии (Джоулей) для нагрева 1 килограмма воздуха производится с помощью i–d диаграммы влажного воздуха.

Расчёт производится при условии, что процесс нагрева воздуха протекает при d = const (при неизменном влагосодержании).

Далее, с учётом расчётного расхода воздуха, перевода единиц (Дж/с в кВт), определяется мощность калорифера.

i–d диаграмма влажного воздуха

Для получения точных данных можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, с помощью которых можно узнать показатель мощности, указав производительность и температуру. Так как производительность установки в результате постепенного износа может снижаться, рекомендуется заложить в расчёт запас мощности от 5 до 15%.

Достоинства и недостатки водяных калориферов

Калорифер водяной для приточной вентиляции имеет существенные минусы, ограничивающие его применение в жилых помещениях:

  • большие габариты;
  • сложность подключения к общей системе горячего водоснабжения;
  • необходимость жёсткого контроля температуры теплоносителя в системе водоснабжения.

Однако, для создания комфортной температуры в больших помещениях (производственных цехах, теплицах, торговых центрах), применение таких нагревательных установок является наиболее удобным, эффективным, экономичным.

Водяной калорифер не нагружает электросеть, его поломка не спровоцирует возгорание – эти факторы делают использование оборудование безопасным.

Водяной калорифер для приточной вентиляции: классификация, принцип работы, расчёт мощности Ссылка на основную публикацию

Источник: https://VentingInfo.ru/oborudovanie/kalorifer

Как выполняется расчёт мощности калорифера вентиляции

Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

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

Процесс нагрева воздуха в виде графика

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 м3/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.

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, м3/ч;
Р – нормативная плотность воздуха, кг/м3;
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 сеченияЕсли результаты вычислений выходят за рамки табличных значений, то проектировщики идут по другому пути: закладывается несколько параллельных канальных нагревателей, суммарная площадь сечений которых равна расчётному значению.

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),0С;
t0 – расчётная температура воды в обратном трубопроводе,0С.

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, 0С.

Средняя температура:

(tг + t0) / 2

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:

Qзд=q×V× (tп-tн), где

q – тепловая характеристика объекта, Вт/(м3ּоС);
V – объём объекта по внешней стороне ограждающих конструкций, м3;
(tп-tн) – разность температуры основных помещений, оС.

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, 0С;
tср.в – средний показатель температуры приточки, 0С;
число 1,2 – коэффициент запас. Вводится в связи с остыванием воздуховодов.

Иногда одного калорифера недостаточно или площадь сечения слишком большая. Тогда в расчёт берётся несколько однотипных устройств.

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:

G = Q / r, где

r – тепловая энергия, получаемая в процессе конденсации пара.

Обвязка

Калорифер в системе вентилирования обвязывается двумя способами:

  1. Двухходовыми вентилями.
  2. Трёхходовыми вентилями.

Более подробно о специфике в статье «Описание калориферов и узлов обвязки приточной вентиляции».

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.

Но здесь важна одна деталь: объём приточного воздуха всегда должен быть на уровне, указанном производителем устройства. Несоблюдения правила эксплуатации приведёт к поломке прибора.

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.

Источник: https://m-e-g-a.ru/ventilyatsiya/kak-vypolnyaetsya-raschyot-moshhnosti-kalorifera-ventilyatsii

Расчет калорифера: онлайн-калькулятор расчета мощности и расхода теплоносителя

Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

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.

Расчет мощности калорифера Расчет расхода теплоносителя

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

G (кг/ч) = L х р

где:

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

Q (Вт) = G х c х (t кон — t нач)

где:

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

к оглавлению ↑

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.

f (м.кв) = G / v

где:

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

к оглавлению ↑

Вычисление значений массовой скорости

Находим действительную массовую скорость для калориферной установки

  V(кг/м.кв•с) = G / f

где:

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

к оглавлению ↑

Расчет расхода теплоносителя в калориферной установке

Рассчитываем расход теплоносителя

Gw (кг/сек) = Q / ((cw х (t вх — t вых))

где:

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

к оглавлению ↑

Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера

W (м/сек) = Gw / (pw х fw)

где:

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

к оглавлению ↑

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплотехнической эффективности рассчитывается по формуле

Квт/(м.куб х С) = А х Vn х Wm

где:

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

к оглавлению ↑

Расчет тепловой производительности калориферной установки

Подсчет фактической тепловой мощности:

q (Вт) = K х F х ((t вх +t вых)/2 — (t нач +t кон)/2))

или, если подсчитан температурный напор, то:

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

где:

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

к оглавлению ↑

Определение запаса устройства по тепловой мощности

Определяем запас тепловой производительности:

((qQ) / Q) х 100

где:

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

к оглавлению ↑

Расчет аэродинамического сопротивления

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

ΔРа (Па)=В х Vr

где:

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

Помогла вам статья произвести расчет калорифера?Помогла, мне все понятноНе помогла, нужно объяснить более подробнок оглавлению ↑

Определение гидравлического сопротивления теплоносителя

Расчет гидравлического сопротивления калорифера вычисляется по следующей формуле:

ΔPw(кПа)= С х W2

где:

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

Источник: http://ventilationpro.ru/online_kalkuljatory/raschet-kalorifera.html

Расчет калорифера для вентиляции – что выбрать для дома или офиса?

Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

Оборудование для воздушного отопления помещений нуждается в правильном подборе. Соответствие мощности и производительности приборов параметрам здания, климатическим условиям или потребностям людей — самые важные аспекты эксплуатации воздухонагревателей.

Если установленный прибор не соответствует потребностям помещения и не справляется со своими функциями, то появится ощущение дискомфорта, снизится работоспособность персонала, ухудшатся производственные условия, что может отрицательным образом сказаться на качестве выпускаемой продукции, оказываемых услуг или иных сфер деятельности человека.

Поэтому для качественного и эффективного обогрева помещений необходим тщательный расчет воздухонагревателей, способный определить оптимальные характеристики того или иного типа нагревателя.

Важно! Необходимо сразу же заметить, что выполнение такого расчета — сложная задача, требующая немалого опыта и знаний. Для неподготовленного человека такая задача, скорее всего, окажется непосильной и потребует обращения к специалистам. Если уверенности в своих силах нет, то лучше не тратить время и сразу же заказать расчет в специализированной организации, где работают грамотные специалисты.

Выбор типа прибора

Прежде, чем приступить к выбору типа прибора, надо выяснить, какие вообще существуют воздухонагреватели. Они могут быть:

  • газовые

  • Выбор того или иного типа калорифера производится по самому доступному и экономичному типу ресурса. Так, электрические приборы для обогрева помещений используются редко, только в случае полного отсутствия других вариантов.

    Причина этого — дороговизна электроэнергии, высокие расходы на потребление нагревателями. С другой стороны, электронагреватели весьма удобны, так как не имеют никакого теплоносителя и могут устанавливаться практически в любом месте.

    Газовые калориферы

    Газовые калориферы имеют высокий КПД, близкий к 100%. Они работают на сжиженном газе (обычно это пропан-бутан) и используются как мобильные источники нагрева на строительных площадках, производственных участках и т.п.

    Для полноценного стационарного отопления они практически не используются, так как расход газа довольно высок, требуется доставка и хранение баллонов, для чего не всегда имеются условия.

    Кроме того, работа с газовыми приборами не всегда допустима в производственных помещениях.

    Водяные калориферы

    Водяные калориферы являются наиболее востребованными и распространенными обогревательными приборами. Они безопасны, эффективны, могут использовать теплоноситель из системы ЦО или из собственной котельной, имеющейся на предприятии.

    Приборы удобны в эксплуатации, они неприхотливы, не требуют трудоемкого ухода и обслуживания, не создают проблем с безопасностью в производстве. Единственный их недостаток — потребность в горячем теплоносителе, без которого система не имеет смысла.

    Поэтому для обустройства воздушного отопления на водяном питании надо обеспечить бесперебойную подачу горячей воды.

    Кроме водяных, часто используются паровые калориферы, которые практически аналогичны водяным приборам, поэтому рассматривать их отдельно нецелесообразно.

    Расчет калорифера

    Расчет мощности калорифера производится в несколько этапов:

    Определяется тепловая мощность калорифера. Это производится по следующей методике:

    G = L × p

  • Где G — масса воздуха, проходящего через калорифер, кг/ч

  • L — объем проходящей через нагреватель среды м3

  • P — плотность воздуха при усредненном температурном значении (используется разница между внутренней и наружной температурами, разделенная на 2)

  • Определяется количество теплоты для нагрева этого воздуха:

    Q = G × c × (t кон – t нач)

  • Q — количество тепла (тепловой энергии)

  • G — масса воздуха

  • с — удельная теплоемкость воздуха (табличное значение, имеется в СНиП)

  • (t кон – t нач) — разница между конечной и начальной температурами воздуха (на входе и выходе из прибора)

  • После этого определяется фронтальное сечение калорифера:

    F=G/V

  • Где F — фронтальное сечение

  • G — масса воздуха

  • V — массовая скорость потока. Табличное значение, для оребренных трубок имеет среднюю величину в пределах 3-5, при максимальном значении 7-8 кг/м2/сек

  • Полученное значение используется для подбора подходящего по размеру прибора. Выбор производится по каталогам оборудования, в которых указываются габаритные размеры и иные параметры оборудования.

    Определение расхода теплоносителя

    Помимо выбора модели калорифера и определения потребности в определенном количестве воздуха в расчет должно входить определение расхода теплоносителя. Это даст возможность обеспечить прибор необходимым количеством горячей воды, перенастроить работу котельной (если понадобится) или подключить иные резервы или возможности. Расчет количества теплоносителя производится по формуле:

    Gw = Q/ cw × (t кон – t нач)

  • Где Gw — расход носителя (кг/сек)

  • Q — расход тепла, необходимого для нагрева проходящего воздуха

  • cw — удельная теплоемкость носителя (изменяется в зависимости от температуры, от 0° до 150° меняется в пределах от 4,2 до 4,3 кДж/кг×К)

  • Важно! Расчет расхода теплоносителя помогает исключить аварийные ситуации в зимние холода, когда возникает опасность разморозки системы и остановки отопления помещений.

    Альтернативные варианты производства расчетов

    Приведенные методики расчетов достаточно сложны и на практике малопригодны, так как всегда возникает множество дополнительных вопросов и необходимость отдельного расчета различных участков со своими условиями. Попытки самостоятельного производства подсчетов неизменно приводят к возникновению ошибок.

    Хорошо, если расчетные значения оказываются больше, чем это необходимо в самом деле. Тогда можно просто снизить скорость подачи носителя, или изменить режим обдува. Гораздо хуже, если расчетные данные оказываются недостаточными.

    Тогда приходится в авральном режиме менять систему обогрева, а это — лишние расходы труда и денежных средств.

    Для расчета воздушного отопления можно использовать альтернативные варианты. Например, могут быть применены онлайн-калькуляторы, имеющиеся в сети Интернет в достаточном количестве.

    Они просты, производят почти мгновенный расчет мощности или иного параметра калорифера, стоит лишь подставить в окошечко программы собственные данные. При этом, пользоваться результатами такого расчета можно лишь после проверки на других, подобных калькуляторах и принятия среднего значения.

    Этот способ поможет избежать возможных ошибок и сделать расчеты более корректными.

    Источник: https://RSVgroup.ru/otoplenie/raschet-kalorifera.html

    Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.