Calculul încălzitorului: cum se calculează puterea unui dispozitiv pentru încălzirea aerului pentru încălzire

Incalzitoarele au performante ridicate, asa ca cu ajutorul lor puteti incalzi chiar si incaperi foarte mari intr-un timp destul de scurt. Multe modele ale acestor dispozitive care funcționează pe baza diferiților lichide de răcire sunt puse în vânzare.

Pentru a alege cea mai bună opțiune, trebuie să calculați încălzitorul, care poate fi făcut fie manual, fie folosind un calculator online. Vă vom ajuta să înțelegeți problema calculelor - în acest articol vom oferi un exemplu de calcule care vor fi necesare atunci când alegeți un dispozitiv potrivit pentru încălzirea aerului.

Vom lua în considerare, de asemenea, caracteristicile de proiectare ale diferitelor tipuri de încălzitoare de aer, avantajele și dezavantajele unui sistem de încălzire care utilizează astfel de dispozitive.

Avantaje și dezavantaje ale încălzirii cu un încălzitor

Un sistem de încălzire a locuinței, bazat pe furnizarea de aer încălzit la o temperatură stabilită direct în casă, prezintă un interes deosebit pentru proprietarii de case.

Acest sistem de încălzire constă din următoarele componente importante:

• un încălzitor care acționează ca un generator de căldură care încălzește aerul;
• canale (conducte de aer) prin care intră în casă masele de aer încălzit;
• un ventilator care direcționează aerul bine încălzit în întreaga cameră.

Există multe avantaje la acest tip de sistem.Acestea includ eficiență ridicată, absența elementelor auxiliare pentru schimbul de căldură sub formă de radiatoare, țevi și capacitatea de a-l combina cu un sistem de climatizare și inerție scăzută, în urma căreia volume mari sunt încălzite foarte repede.

Pentru mulți proprietari, dezavantajul este că instalarea sistemului este posibilă numai simultan cu construcția casei în sine și apoi modernizarea ulterioară este imposibilă.

Dezavantajul este o nuanță precum prezența obligatorie a puterii de rezervă și necesitatea întreținerii regulate.

Încălzitorul este ușor de instalat și de operat, este accesibil, dar, cel mai important, este un dispozitiv eficient pentru încălzirea unei camere. Fotografia prezintă un încălzitor de apă încorporat în sistem

Pe site-ul nostru există materiale mai detaliate despre instalarea încălzirii cu aer într-o casă și cabană. Vă recomandăm să vă familiarizați cu ele:

• Încălzire cu aer de făcut singur: totul despre sistemele de încălzire cu aer
• Cum să aranjați încălzirea cu aer pentru o casă de țară: reguli și planuri de construcție
• Calculul încălzirii aerului: principii de bază + exemplu de calcul

Clasificarea încălzitoarelor de aer

Încălzitoarele de aer sunt incluse în proiectarea unui sistem de încălzire pentru încălzirea aerului. Există următoarele grupe ale acestor dispozitive în funcție de tipul de lichid de răcire utilizat: apă, electric, abur, foc.

Este logic să folosiți aparate electrice pentru încăperi cu o suprafață de cel mult 100 m². Pentru clădirile cu suprafețe mari, o alegere mai rațională ar fi încălzitoarele de apă, care funcționează numai în prezența unei surse de căldură.

Cele mai populare sunt aburul și încălzitoare de apă. Atât prima cât și cea de-a doua suprafață în formă sunt împărțite în 2 subtipuri: cu nervuri și cu tub neted. În funcție de geometria aripioarelor, încălzitoarele cu aripioare pot fi de tip plăci sau înfășurate în spirală.

Performanța încălzitoarelor de aer care funcționează pe un lichid de răcire, cum ar fi aburul, este reglată prin supape speciale instalate pe conducta de admisie.

Prin proiectare, aceste dispozitive pot fi cu o singură trecere, atunci când lichidul de răcire din ele se mișcă prin tuburi, aderând la o direcție constantă, și cu mai multe treceri, în ale căror capace există pereți despărțitori, drept urmare direcția de mișcare a lichidul de răcire se schimbă constant.

Există 4 modele de încălzitoare de apă și abur disponibile spre vânzare, care diferă în suprafața de încălzire:

• CM - cel mai mic cu un singur rand de tevi;
• M — mic cu două rânduri de țevi;
• CU — mediu cu țevi pe 3 rânduri;
• B - mare, cu 4 rânduri de țevi.

În timpul funcționării, încălzitoarele de apă pot rezista la fluctuații mari de temperatură - 70-110⁰.Pentru ca un încălzitor de acest tip să funcționeze bine, apa care circulă în sistem trebuie să fie încălzită la maximum 180⁰. În sezonul cald, încălzitorul poate acționa ca un ventilator.

Proiectarea diferitelor tipuri de încălzitoare de aer

Un încălzitor de apă de încălzire constă dintr-o carcasă din metal, un schimbător de căldură plasat în el sub forma unei serii de tuburi și un ventilator. La capatul unitatii exista conducte de admisie prin care se racordeaza la un cazan sau la un sistem de incalzire centralizat.

De regulă, ventilatorul este situat în partea din spate a dispozitivului. Sarcina sa este de a conduce aerul prin schimbătorul de căldură.

După încălzire, aerul curge înapoi în cameră prin grilajul situat în partea frontală a încălzitorului.

Cel mai adesea, carcasa este realizată în formă de dreptunghi, dar există modele concepute pentru conducte de ventilație rotunde. Pe linia de alimentare sunt instalate supape cu două sau trei căi pentru a regla puterea unității.

Ventilatorul suflă prin tuburile situate în carcasa încălzitorului.Apa încălzită din sistemul de încălzire se deplasează prin tuburi, iar ventilatorul distribuie aerul cald uniform în toată încăperea

Încălzitoarele de aer diferă și prin metoda de instalare - pot fi montate pe tavan sau pe perete. Modelele de primul tip sunt plasate în spatele unui tavan fals, doar grila se uită dincolo de acesta. Unitățile montate pe perete sunt mai populare.

Tip #1 - încălzitoare cu tub neted

Designul cu tub neted constă din elemente de încălzire sub formă de tuburi subțiri goale, cu un diametru de 20 până la 32 mm, situate la o distanță de 0,5 cm unul față de celălalt. Lichidul de răcire circulă prin ele. Aerul, care spală suprafețele încălzite ale tuburilor, este încălzit datorită schimbului de căldură convectiv.

Tuburile din încălzitorul de aer sunt aranjate într-un model de tablă de șah sau de coridor. Capetele lor sunt sudate în colectoare - superioare și inferioare. Lichidul de răcire intră în cutia de distribuție prin conducta de admisie, apoi, după ce a trecut prin tuburi și le-a încălzit, iese prin conducta de evacuare sub formă de condens sau apă rece.

Un transfer de căldură mai stabil este asigurat de dispozitivele cu o dispunere eșalonată a tuburilor, dar rezistența la fluxurile de aer este mai mare aici. Este necesar să se calculeze puterea unității pentru a cunoaște capacitățile reale ale dispozitivului.

Există anumite cerințe pentru aer - nu ar trebui să existe fibre, particule în suspensie sau substanțe lipicioase. Conținutul de praf permis este mai mic de 0,5 mg/mᶾ. Temperatura de intrare este de cel puțin 20⁰.

Încălzitoare cu o singură trecere și cu trei treceri. 1 – conductă de admisie prin care curge lichidul de răcire, 2 – cutie de distribuție, 3 – tub, 4 – conductă de evacuare, 5 – despărțitor

Caracteristicile termice ale încălzitoarelor cu tub neted nu sunt foarte ridicate.Utilizarea lor este recomandată atunci când nu sunt necesare un flux semnificativ de aer și încălzirea la o temperatură ridicată.

Tip #2 - încălzitoare de aer cu aripioare

Țevile dispozitivelor cu aripioare au o suprafață cu nervuri, prin urmare, transferul de căldură de la acestea este mai mare. Cu mai puține țevi, caracteristicile lor termice sunt mai mari decât cele ale încălzitoarelor de aer cu tub neted.

Încălzitoarele cu plăci includ tuburi cu plăci montate pe ele - dreptunghiulare sau rotunde.

Primul tip de plăci este montat pe un grup de țevi. Lichidul de răcire trece în cutia de distribuție a dispozitivului printr-un fiting, încălzește aerul care trece cu o viteză semnificativă prin canale de diametru mic și apoi iese din cutia de asamblare prin fiting.

Încălzitoarele de acest tip sunt compacte, ușor de întreținut și instalat.

Dispozitivele cu plăci cu o singură trecere sunt desemnate: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, iar dispozitivele cu plăci cu treceri multiple sunt desemnate ca KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Modelul din mijloc este desemnat KFS, iar cel mare este desemnat KFB.

Pe tuburile acestor încălzitoare este înfășurată o bandă de oțel ondulată de 1 cm lățime și 0,4 mm grosime. Lichidul de răcire pentru ele poate fi fie abur, fie apă.

Încălzitoarele de apă nu pot fi conectate cu țevi din metal-plastic sau polimer deoarece Nu sunt proiectate pentru temperaturi ridicate ale lichidului de răcire. Avem nevoie de țevi de oțel și de preferință galvanizate pentru a preveni coroziunea

Primul este echipat cu trei rânduri de tuburi, iar al doilea cu patru. Plăcile modelului mediu au o grosime de 0,5 mm și dimensiuni de 11,7 x 13,6 cm.Plăcile modelului mare de aceeași grosime și lățime sunt mai lungi - 17,5 cm.

Plăcile sunt amplasate la o distanță de 0,5 cm una de alta și au o aranjare în zig-zag, în timp ce la modelele de tip mijloc plăcile sunt dispuse după principiul coridorului.

Aerotermele marcate STD au 5 numere (5, 7, 8, 9, 14). În încălzitoarele STD4009V, lichidul de răcire este abur, iar în STD3010G este apă. Instalarea primului se realizează cu o orientare verticală a tuburilor, cea din urmă - cu o orientare orizontală.

Tip #3 - încălzitoare bimetalice cu aripioare

În sistemele de încălzire cu aer încălzit, se folosesc adesea modele de încălzitoare bimetalice KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 și 4 cu un tip special de aripioare - laminate în spirală. Lichidul de răcire pentru încălzitoare KP3-SK, KP4-SK este apă caldă cu cea mai mare presiune de 1,2 MPa și temperatură maximă de 180⁰.

Pentru funcționarea celorlalte două aeroterme este nevoie de abur cu aceeași presiune de funcționare ca la primele, dar cu o temperatură ceva mai mare - 190⁰. Producătorii trebuie să efectueze teste de acceptare. Dispozitivele sunt, de asemenea, testate pentru scurgeri.

Schimbătorul de căldură al încălzitorului de aer KSK este format din tuburi din oțel și cu aripioare din aluminiu. Foile tubulare le conectează

Există 2 linii de încălzitoare de aer bimetalice - KSK3, KPZ, care au 3 rânduri de tuburi, sunt de dimensiuni medii, iar KSK4, KP4 cu 4 rânduri de tuburi sunt modele mari. Componentele acestor dispozitive sunt elemente bimetalice de schimb de căldură, scuturi laterale, grile tubulare și capace cu pereți despărțitori.

Elementul de schimb de caldura este format din 2 tuburi - unul interior cu diametrul de 1,6 cm, din otel si unul exterior din aluminiu cu aripioare montate pe el. Distanța transversală dintre tuburile de transfer de căldură este de 4,15 cm, iar distanța longitudinală este de 3,6 cm.

Reguli de calcul și selectare a unei unități adecvate

La proiectarea unui sistem de încălzire cu unul sau un grup de încălzitoare, precum și la efectuarea calculelor, trebuie respectate o serie de reguli. Să le privim mai detaliat în selecția de fotografii de mai jos.

Calculul încălzitorului de apă

Pentru a calcula puterea unui încălzitor de apă sau abur, sunt necesari următorii parametri inițiali:

1. Performanța sistemului, sau cu alte cuvinte, cantitatea de aer distilat pe oră. Unitatea de măsură pentru debitul volumic este mᶾ/h, masa kg/h. Simbol - L.
2. Temperatura inițială sau exterioară - tul.
3. Temperatura finală a aerului este tfin.
4. Densitatea și capacitatea de căldură a aerului la o anumită temperatură - datele sunt preluate din tabele.

În primul rând, se calculează aria secțiunii transversale de-a lungul părții frontale a dispozitivului de încălzire a aerului.Învățată această valoare, dimensiunile preliminare ale unității se obțin cu o marjă.

Pentru calcul utilizați formula:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Unde L — debitul volumetric de aer sau productivitatea în m³/h; ρ — densitatea aerului exterior măsurată în kg/m³ ϑρ – viteza masei aerului în secțiunea calculată, măsurată în kg/(cm²).

După ce au primit acest parametru, pentru calcule suplimentare iau dimensiunea tipică a încălzitorului, cea mai apropiată dimensiune. Dacă valoarea finală a suprafeței este mare, mai multe unități identice sunt instalate în paralel, a căror suprafață totală este egală cu valoarea rezultată.

Calorificatoarele sunt numite nu numai dispozitive pentru schimbul de căldură, ci și răcitoare de aer care funcționează pe baza de apă rece, care sunt mult mai puțin populare.

Pentru a determina puterea necesară pentru încălzirea unui anumit volum de aer, trebuie să aflați consumul total de aer încălzit în kg pe 1 oră folosind formula:

G = L x p,

Unde R - densitatea aerului la temperatura medie. Se determină prin însumarea temperaturilor la intrarea și la ieșirea unității, apoi împărțirea la 2. Indicatorii de densitate sunt preluați din tabel.

Din acest tabel puteți lua date despre densitatea și capacitatea termică specifică a aerului la o anumită temperatură pentru a calcula puterea dispozitivului

Acum puteți calcula consumul de căldură pentru încălzirea aerului, pentru care se utilizează următoarea formulă:

Q (W) = G x c x (t final - t început),

Unde G — debitul masic de aer în kg/oră. Capacitatea termică specifică a aerului, măsurată în J/(kg x K), este de asemenea luată în considerare la calcul. Depinde de temperatura aerului de intrare, iar valorile sale sunt în tabelul de mai sus. Este indicată temperatura la intrarea și la ieșirea dispozitivului nu începe. Și t con. respectiv.

Să presupunem că trebuie să alegem un încălzitor cu o capacitate de 10.000 mᶾ/oră, astfel încât să încălzească aerul la 20⁰ la o temperatură exterioară de -30⁰. Lichidul de răcire este apă cu o temperatură la intrarea în unitate de 95⁰ și 50⁰ la ieșire.

Debitul masei de aer: G = 10.000 mᶾ/h. x 1,318 kg/mᶾ = 13.180 kg/h.

Valoarea densității: ρ = (-30 + 20) = -10, la împărțirea acestui rezultat la jumătate, am obținut -5. Din tabel am selectat densitatea corespunzătoare temperaturii medii.

Înlocuind rezultatul obținut în formulă, se obține consumul de căldură: Q = 13.180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185.435 W. Aici 1013 este capacitatea termică specifică selectată din tabel la o temperatură de - 30⁰ în J/(kg x K). De la 10 la 15% din rezervă se adaugă la valoarea calculată a puterii încălzitorului.

Motivul este că parametrii tabulați diferă adesea de cei reali în jos, iar performanța termică a unității, din cauza înfundarii tuburilor, scade în timp. Depășirea valorii de rezervă este nedorită.

Cu o creștere semnificativă a suprafeței de încălzire, poate apărea hipotermie și chiar dezghețare în înghețuri severe.

Lichidul de răcire este furnizat încălzitorului cu abur de sus, iar apa rezultată din condensarea aburului de evacuare este evacuată de jos. Fotografia prezintă o diagramă a conductelor de încălzire cu abur

Puterea încălzitoarelor cu abur este calculată în același mod ca a încălzitoarelor de apă. Doar formula de calcul a lichidului de răcire diferă:

G=Q/r,

Unde r - căldura specifică care se degajă în timpul condensării aburului, măsurată în kJ/kg.

Calculul încălzitorului electric

Producătorii din cataloagele de încălzitoare electrice indică adesea puterea instalată și debitul de aer, ceea ce simplifică foarte mult alegerea.Principalul lucru este că parametrii nu sunt mai mici decât cei indicați în pașaport, altfel va eșua rapid.

Designul încălzitorului include mai multe elemente speciale de încălzire electrică, a căror zonă este mărită prin apăsarea aripioarelor pe ele.

Puterea dispozitivelor poate fi foarte mare, uneori de sute de kilowați. Până la 3,5 kW, încălzitorul poate fi alimentat de la o priză de 220 V, iar la tensiuni peste aceasta este necesar să-l conectați cu un cablu separat direct la panou. Dacă este necesară utilizarea unui încălzitor cu o putere mai mare de 7 kW, va fi necesară o sursă de alimentare de 380 V.

Aceste dispozitive sunt mici ca dimensiune și greutate, sunt complet autonome, nu necesită neapărat prezența unei alimentări centralizate de apă caldă sau abur.

Un dezavantaj semnificativ este că puterea scăzută este insuficientă pentru utilizarea lor pe suprafețe mari. Al doilea dezavantaj este consumul mare de energie.

Din calculul încălzitorului rezultă că rezultatul utilizării dispozitivului este o economie notabilă a resurselor de energie. Uneori, această unitate este combinată cu un recuperator și apoi admisia de aer nu are loc din exterior, ci din cameră.

Pentru a afla cât de mult curent consumă încălzitorul, puteți folosi formula:

I=P/U,

Unde P - putere, U - Tensiunea de alimentare.

Cu o conexiune monofazată a încălzitorului, U este considerat egal cu 220 V. Cu o conexiune trifazată - 660 V.

Temperatura la care un încălzitor de o anumită putere încălzește masa de aer este determinată de formula:

T = 2,98 x P/ L,

Unde L - performanta sistemului. Valorile optime ale puterii încălzitorului pentru o casă sunt de la 1 la 5 kW, iar pentru birouri - de la 5 la 50 kW.

Concluzii și video util pe această temă

Ce densitate a aerului să luați la calcul este descrisă în acest videoclip:

Video despre cum funcționează un încălzitor într-un sistem de încălzire:

Atunci când alegeți un anumit tip de încălzitor, ar trebui să porniți din considerente de fezabilitate și caracteristicile operaționale ale casei.

Pentru suprafețe mici, un încălzitor electric ar fi o achiziție bună, dar pentru încălzirea unei case mari este mai bine să alegeți o altă opțiune. În orice caz, nu te poți descurca fără un calcul preliminar..

Ești bine versat în problema alegerii și calculării unui încălzitor? Poate ați dori să împărtășiți recomandări utile pentru alegerea unui încălzitor de aer sau să subliniați o eroare sau o inexactitate în calculele din materialul discutat mai sus? Lasă-ți comentariul sub acest articol - opinia ta poate fi utilă persoanelor care aleg încălzitorul potrivit pentru casa lor.