Výpočet kalorifikátoru: jak vypočítat výkon zařízení pro ohřev vzduchu pro vytápění

Otopná tělesa mají vysoký výkon, takže i velmi velké místnosti lze s nimi v poměrně krátkém čase vytápět. Mnoho modelů těchto zařízení, pracujících na základě různých chladicích kapalin, se prodává.

Chcete-li vybrat nejlepší možnost, potřebujete výpočet kalorií, který můžete provést buď ručně, nebo pomocí online kalkulačky. Pomůžeme vám vyřešit problém výpočtů - v tomto článku uvádíme příklad výpočtů, které budou zapotřebí při výběru správného zařízení pro ohřev vzduchu.

A také zvažte konstrukční vlastnosti různých typů ohřívačů, výhody a nevýhody topného systému používajícího taková zařízení.

Výhody a nevýhody vytápění pomocí topení

Systém vytápění domácností, založený na přívodu vzduchu ohřátého na nastavenou teplotu přímo do domu, je obzvláště zajímavý pro vlastníky vlastních domů.

Tato konstrukce topného systému se skládá z následujících důležitých komponent:

• ohřívač, který funguje jako tepelný generátor, který ohřívá vzduch;
• kanály (kanály), kterými prochází zahřátá vzduchová hmota do domu;
• ventilátor, který řídí dobře ohřátý vzduch po celé místnosti.

Tento typ systému má mnoho výhod. Patří mezi ně vysoká účinnost a absence pomocných prvků pro přenos tepla ve formě radiátorů, trubek a schopnost kombinovat je s klimatickým systémem a nízká setrvačnost, v důsledku čehož dochází k velmi rychlému zahřívání velkých objemů.

Nevýhodou mnoha majitelů domů je, že instalace systému je možná pouze souběžně s výstavbou samotného domu a jeho další modernizace je nemožná.

Nevýhodou je taková nuance, jako je povinná dostupnost záložního napájení a potřeba pravidelné údržby.

Ohřívač vzduchu se snadno instaluje a obsluhuje, je cenově dostupný, ale co je nejdůležitější, je to účinné zařízení pro vytápění místnosti. Na fotografii je v systému namontován ohřívač vody

Na našich stránkách jsou podrobnější materiály o zařízení pro ohřev vzduchu v domě a chalupě. Doporučujeme se s nimi seznámit:

• DIY ohřev vzduchu: vše o systémech ohřevu vzduchu
• Jak zařídit vzduchové vytápění venkovského domu: pravidla a schémata výstavby
• Výpočet ohřevu vzduchu: základní principy + příklad výpočtu

Klasifikace topných těles

Ohřívače jsou součástí konstrukce topného systému pro ohřev vzduchu. Následující skupiny těchto zařízení podle typu použitého chladicího média: voda, elektrický, pára, oheň.

Má smysl používat elektrické spotřebiče v místnostech o rozloze nejvýše 100 m². U budov s velkými plochami by racionálnější volbou byly ohřívače vody, které fungují pouze v případě, že existuje zdroj tepla.

Nejoblíbenější jsou páry a ohřívače vody. První a druhý tvar povrchu jsou rozděleny na 2 poddruhy: žebrované a hladké trubice. Žebrová topidla na geometrii žeber jsou lamelární a spirálově vinutá.

Výkon ohřívačů vzduchu pracujících na takovém chladivu, jako je pára, je regulován pomocí speciálních ventilů instalovaných na přívodním potrubí

Konstrukčně mohou být tato zařízení jednosměrná, když se chladicí médium v ​​nich pohybuje podél trubek, držíc se v konstantním směru a vícecestným, v krytech, ve kterých jsou umístěny přepážky, v důsledku čehož se směr pohybu chladicího média neustále mění.

V prodeji jsou 4 modely ohřívačů vody a páry, které se liší topnou plochou:

• SM - nejmenší z jedné řady trubek;
• M - malý se dvěma řadami trubek;
• S - průměr s trubkami ve 3 řadách;
• B - velké, se 4 řadami trubek.

Ohřívače vody během provozu vydrží velké kolísání teploty - 70-110⁰. Aby vzduchový ohřívač tohoto typu pracoval dobře, musí být voda cirkulující v systému ohřívána na maximálně 180 °. V teplém období může ohřívač vzduchu fungovat jako ventilátor.

Konstrukce různých typů ohřívačů

Ohřívač topné vody se skládá z tělesa vyrobeného z kovu, z něhož je umístěn tepelný výměník ve formě trubek a ventilátoru.Na konci jednotky jsou přívodní potrubí, kterými je napojena na kotel nebo centralizovaný topný systém.

Obvykle je ventilátor umístěn na zadní straně zařízení. Jeho úkolem je řídit vzduch výměníkem tepla.

Po zahřátí proudí vzduch zpět do místnosti přes gril umístěný na přední straně ohřívače.

Nejčastěji je pouzdro vyrobeno ve tvaru obdélníku, existují však modely určené pro ventilační kanály kruhového průřezu. Na přívodním potrubí jsou instalovány dva nebo třícestné ventily pro úpravu výkonu jednotky.

Ventilátor fouká trubkami umístěnými ve skříni topení. Ohřátá voda z topného systému se pohybuje trubkami a ventilátor distribuuje rovnoměrně teplý vzduch po celé místnosti

Ohřívače se liší způsobem instalace - jsou to strop a zeď. Modely prvního typu jsou umístěny za falešným stropem, vyčnívá z něj pouze mřížka. Populární jsou nástěnné spotřebiče.

Pohled # 1 - ohřívače s hladkými trubicemi

Konstrukce s hladkými trubkami sestává z topných článků ve formě dutých tenkých trubek o průměru 20 až 32 mm, umístěných ve vzájemné vzdálenosti 0,5 cm. Mezi nimi cirkuluje chladivo. Vzduch, který omývá zahřáté povrchy zkumavek, je zahříván konvekční výměnou tepla.

Trubky v ohřívači vzduchu jsou rozložené nebo chodby. Jejich konce jsou přivařeny do kolektorů - horní a dolní. Chladivo vstupuje do rozvodné skříně vstupním potrubím, poté prochází potrubím a ohřívá je, opouští výstupní potrubí ve formě kondenzátu nebo chlazené vody.

Stabilnější přenos tepla zajišťují zařízení s šachovnicovým uspořádáním trubek, ale zde je vyšší odolnost vůči proudění vzduchu. Je nutné provést výpočet výkonu jednotky, aby bylo možné znát skutečné schopnosti zařízení.

Existují určité požadavky na vzduch - neměla by být žádná vlákna, suspendované částice, lepivé látky. Přípustný obsah prachu je menší než 0,5 mg / mᶾ. Vstupní teplota je nejméně 20 °.

Jednosměrné a 3cestné radiátory. 1 - přívodní potrubí, kterým prochází chladivo, 2 - rozvodná skříň, 3 - potrubí, 4 - výstupní potrubí, 5 - přepážka

Termotechnické vlastnosti ohřívačů s hladkými trubkami nejsou příliš vysoké. Jejich použití je vhodné, pokud není nutný významný průtok vzduchu a jeho zahřátí na vysokou teplotu.

Pohled # 2 - žebrové ohřívače vzduchu

Trubky žebrovaných zařízení mají žebrovaný povrch, proto je z nich větší přenos tepla. S menším počtem trubek je jejich tepelný výkon vyšší než u vzduchových ohřívačů s hladkými trubkami.

Složení ohřívačů desek zahrnuje trubky s na nich namontovanými deskami - obdélníkové nebo kulaté.

První typ desek je namontován na skupině trubek. Chladivo prochází skrz tvarovku do propojovací skříňky zařízení, ohřívá vzduch procházející značnou rychlostí skrz kanály malého průměru a potom opouští sběrnou skříňku skrz tvarovku.

Ohřívače tohoto typu jsou kompaktní, snadno se udržují a instalují.

Zařízení s jedním průchodem jsou označena: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP a vícecestná - KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Střední model je označen jako KFS a velký - KSE.

Na trubky těchto topných těles se navíjí ocelová vlnitá páska šířka 1 cm a tloušťka 0,4 mm. Nosičem tepla pro ně může být pára i voda.

Ohřívače vody nelze připojit k kovovým plastovým nebo polymerním trubkám. nejsou určeny pro vysokou teplotu teplonosné látky. Potřebujete ocelové trubky a lépe pozinkované, abyste eliminovali korozi

První je vybaven třemi řadami trubek a druhá čtyřmi. Desky středního modelu mají tloušťku 0,5 mm a rozměry 11,7 x 13,6 cm.Desky velkého modelu stejné tloušťky a šířky se vyznačují delší délkou - 17,5 cm.

Desky jsou od sebe ve vzdálenosti 0,5 cm a mají klikaté uspořádání, zatímco u modelů se středním pohledem jsou desky uspořádány podle principu koridoru.

Ohřívače vzduchu s označením STD mají 5 čísel (5, 7, 8, 9, 14). Pára je nosičem tepla v ohřívačích vzduchu STD4009B a voda je nosičem tepla v STD3010G. Instalace první se provádí s vertikální orientací trubek, druhá - s horizontální.

Pohled # 3 - bimetalové ploutve s ploutvemi

Ve vytápěcích systémech s ohřevem vzduchu se často používají modely bimetalických ohřívačů KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 a 4 se zvláštním typem žeber - spirálovým válcováním. Nosičem tepla pro ohřívače vzduchu KP3-SK, KP4-SK je horká voda s maximálním tlakem 1,2 MPa a maximální teplotou 180 °.

Aby ostatní dva ohřívače vzduchu fungovaly, je zapotřebí pára se stejným pracovním tlakem jako u prvního, ale s mírně vyšší teplotou - 190 °. Výrobci jsou povinni provést akceptační zkoušky. Testujte zařízení a těsnost.

Výměník tepla ohřívače vzduchu KSK sestává z trubek z oceli a hliníkových lamel. Připojte jejich trubice

K dispozici jsou 2 řady bimetalických ohřívačů - KSK3, KPZ se 3 řadami trubek, patří do středu, a KSK4, KP4 se 4 řadami trubek - do velkých modelů. Součástí těchto zařízení jsou bimetalické výměníky tepla, boční štíty, trubkové mřížky, kryty s přepážkami.

Výměník tepla se skládá ze 2 trubek - vnitřního průměru 1,6 cm, vyrobených z oceli a vnějšího hliníku s namontovanými žebry. Příčný interval mezi trubkami pro přenos tepla je 4,15 cm a podélný je 3,6 cm.

Pravidla pro výpočet a výběr vhodné jednotky

Při navrhování topného systému s jedním nebo více topnými tělesy a při provádění výpočtů je třeba dodržovat řadu pravidel. Podívejme se na ně podrobněji ve výběru fotografií níže.

Výpočet ohřívače vody

K výpočtu výkonu ohřívače vody nebo páry jsou potřebné následující počáteční parametry:

1. Výkon systému nebo jinými slovy - množství vzduchu destilovaného za hodinu. Jednotkou měření objemového průtoku je mᶾ / h, hmotnost kg / h. Symbol je L.
2. Počáteční nebo vnější teplota - tul.
3. Konečná teplota vzduchu je tcon.
4. Hustota a tepelná kapacita vzduchu při určité teplotě - údaje jsou převzaty z tabulek.

Nejprve se plocha průřezu vypočítá z přední strany ohřívače vzduchu. Po získání této hodnoty získejte předběžné rozměry jednotky s okrajem.

Pro výpočet pomocí vzorce:

AF = Lρ / 3600 (ϑρ),

Kde L - objemový průtok vzduchu nebo kapacita vm³ / h, ρ - hustota vnějšího vzduchu měřená v kg / m3 ϑρ - hmotnostní rychlost vzduchu ve vypočítané sekci, měřená v kg / (cm²).

Po obdržení tohoto parametru vezměte pro další výpočty typickou velikost topného tělesa, nejbližší velikost. Při velké celkové hodnotě plochy je paralelně instalováno několik identických jednotek, jejichž plocha se celkově rovná získané hodnotě.

Ohřívače jsou nejen výměníky tepla, ale také chladiče vzduchu se studenou vodou, které jsou mnohem méně oblíbené

Chcete-li určit požadovaný výkon pro ohřev určitého objemu vzduchu, je třeba zjistit celkovou spotřebu ohřátého vzduchu v kg za 1 hodinu podle vzorce:

G = L x p,

Kde str - hustota vzduchu při střední teplotě. Stanoví se sčítáním teplot na vstupu a výstupu jednotky a poté vydělí 2. Ukazatele hustoty jsou převzaty z tabulky.

Z této tabulky můžete vzít údaje o hustotě a měrném teplu vzduchu při určité teplotě pro výpočet výkonu zařízení

Nyní můžete vypočítat spotřebu tepla pro ohřev vzduchu, pro který se používá následující vzorec:

Q (W) = G x c x (t con. - t beg.),

Kde G - hmotnostní průtok vzduchu v kg / h. Při výpočtu se bere v úvahu také specifické teplo vzduchu měřené v J / (kg x K). Závisí to na teplotě přiváděného vzduchu a jeho hodnoty jsou v tabulce výše. Je zobrazena teplota na vstupu a výstupu zařízení t žebrat. a t con. odpovídajícím způsobem.

Předpokládejme, že je třeba zvolit ohřívač s kapacitou 10 000 mᶾ / h, aby ohříval vzduch na 20 ⁰ při venkovní teplotě -30 ⁰. Chladicí kapalina je voda, která má teplotu na vstupu do jednotky 95 ° a 50 ° na výstupu.

Hmotnostní průtok: G = 10 000 m / h. v 1 318 kg / m3 = 13 180 kg / h.

Hodnota hustoty: ρ = (-30 + 20) = -10, rozdělením tohoto výsledku na polovinu obdržel -5. Z tabulky byla zvolena hustota odpovídající průměrné teplotě.

Nahrazením výsledku ve vzorci získáte spotřebu tepla: Q = 13 180/3600 x 1013 x 20 - (-30) = 185 435 W. Zde je 1013 měrné teplo vybrané z tabulky při teplotě –30 ° v J / (kg x K). K vypočtené hodnotě výkonu ohřívače přidejte 10 až 15% rezervy.

Důvodem je to, že tabulkové parametry se často liší od skutečných ve směru redukce a tepelný výkon jednotky v důsledku ucpávání trubek s časem klesá. Překročení marže je nežádoucí.

Při výrazném zvýšení topné plochy může dojít k podchlazení a dokonce i k rozmrazení velkých mrazů.

V parním ohřívači je chladivo přiváděno shora a voda vznikající kondenzací odpadní páry je vypouštěna zdola. Na fotografii - schéma páskování parním ohřívačem

Výkon parních ohřívačů se počítá stejným způsobem jako ohřívače vody. Liší se pouze vzorec pro výpočet chladiva:

G = q / r,

Kde r - měrné teplo uvolňované během kondenzace páry, měřeno v kJ / kg.

Výpočet elektrického ohřívače

Výrobci v katalozích elektrických ohřívačů často uvádějí instalovaný výkon a průtok vzduchu, což výrazně zjednodušuje výběr. Hlavní věc je, že parametry by neměly být menší než parametry uvedené v pase, jinak rychle selže.

Konstrukce ohřívače vzduchu zahrnuje několik speciálních elektrických topných prvků, jejichž oblast se díky montáži žeber na ně zvětšuje.

Výkon zařízení může být velmi velký, někdy to jsou stovky kilowattů. Až 3,5 kW lze ohřívač vzduchu napájet ze zásuvky 220 V a při napětí nad tímto je nutné připojit hotelový kabel přímo ke stínění. Pokud je potřeba použít ohřívač s výkonem nad 7 kW, napájení 380 V

Tato zařízení mají malé rozměry a hmotnost, jsou zcela autonomní, nepotřebují přítomnost centralizované horké vody nebo páry.

Významnou minus je nízká síla nedostatečná k jejich použití na velkých plochách.Druhou nevýhodou je vysoká spotřeba energie.

Z výpočtu ohřívače vyplývá, že výsledkem používání zařízení je hmatatelná úspora energetických zdrojů. Někdy je tato jednotka kombinována s rekuperátorem a potom přívod vzduchu neprobíhá venku, ale z areálu

Chcete-li zjistit, jaký proud používá ohřívač, můžete použít vzorec:

I = P / U,

Kde P - síla U - napájecí napětí.

U jednofázového připojení je ohřívač U považován za rovný 220 V. U 3-fázového - 660 V.

Teplota, na kterou ohřívač určité energie zahřívá vzduchovou hmotu, je určena vzorcem:

T = 2,98 x P / L,

Kde L - výkon systému. Optimální hodnoty výkonu ohřívače vzduchu pro dům jsou od 1 do 5 kW a pro kanceláře - od 5 do 50 kW.

Závěry a užitečné video na toto téma

Jaká hustota vzduchu při výpočtu je popsána v tomto videu:

Video o tom, jak ohřívač pracuje v topném systému:

Při výběru určitého typu topení byste měli vycházet z úvah o účelnosti a provozních charakteristikách domu.

Pro malé oblasti bude elektrický ohřívač dobrý nákup a pro vytápění velkého domu je lepší zvolit jinou možnost. V žádném případě se neobejděte bez předběžného výpočtu.

Jste dobře zběhlý při výběru a výpočtu topení? Možná budete chtít sdílet užitečná doporučení při výběru ohřívače vzduchu nebo upozornit na chybu nebo nepřesnost ve výpočtech ve výše diskutovaném materiálu? Nechte svůj komentář pod tímto článkem - váš názor může být užitečný pro lidi, kteří si pro svůj domov vyberou ten správný ohřívač vzduchu.