Расчет мощности нагревателя воздуха

Расчет мощности калорифера

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:

электрические
водяные
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

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.

Как выполняется расчёт мощности калорифера вентиляции

Расчет мощности нагревателя воздуха

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:

Водяные – энергия передаётся через трубы с горячей водой, паром.
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:

Двухходовыми вентилями.
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:

Расход воздуха.
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.

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

Расчет мощности нагревателя воздуха

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.

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:

Системы распределения воздуха
Решетки
Вытяжки
Воздухоотвода
Воздухозаборника
Фильтра
Нагревателя
Вентилятора
Шумоизоляции
Системы управления климатом
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

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

Комментариев:

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:

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

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).

В этой формуле:

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.

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:

Реальное значение коэффициента передачи тепла воздухонагревателя отличается от табличных значений или данных, представленных в каталоге, как правило, в меньшую сторону.
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.

Расчет калорифера: онлайн-калькулятор расчета мощности и расхода теплоносителя

Расчет мощности нагревателя воздуха

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:

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.
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.
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:

((q — Q) / 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.

>>> Все про аренду авто на Кипре

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

Расчет мощности нагревателя воздуха

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