Calcolo del calorificatore: come calcolare la potenza di un dispositivo per il riscaldamento dell'aria per il riscaldamento

I riscaldatori hanno prestazioni elevate, quindi anche le stanze molto grandi possono essere riscaldate con loro in un tempo abbastanza breve. Molti modelli di questi dispositivi, funzionanti sulla base di diversi refrigeranti, sono in vendita.

Per scegliere l'opzione migliore, è necessario un calcolo calorifer, che è possibile eseguire manualmente o utilizzando il calcolatore online. Ti aiuteremo a capire il problema dei calcoli: in questo articolo forniamo un esempio dei calcoli che saranno necessari nella scelta del dispositivo giusto per il riscaldamento dell'aria.

E considerare anche le caratteristiche di progettazione di vari tipi di riscaldatori, i vantaggi e gli svantaggi di un sistema di riscaldamento che utilizza tali dispositivi.

Pro e contro del riscaldamento con un riscaldatore

Il sistema di riscaldamento domestico, basato sulla fornitura di aria riscaldata fino alla temperatura impostata direttamente in casa, è di particolare interesse per i proprietari delle proprie case.

Questo progetto del sistema di riscaldamento è costituito dai seguenti componenti importanti:

• un riscaldatore che funge da generatore di calore che riscalda l'aria;
• canali (condotti) attraverso i quali le masse d'aria riscaldata entrano nella casa;
• un ventilatore che dirige l'aria ben riscaldata in tutta la stanza.

Ci sono molti vantaggi in questo tipo di sistema. Questi includono l'alta efficienza e l'assenza di elementi ausiliari per il trasferimento di calore sotto forma di radiatori, tubi e la capacità di combinarlo con il sistema climatico e la bassa inerzia, a seguito della quale il riscaldamento di grandi volumi si verifica molto rapidamente.

Per molti proprietari di case, lo svantaggio è che l'installazione del sistema è possibile solo contemporaneamente alla costruzione della casa stessa e quindi la sua ulteriore modernizzazione è impossibile.

Lo svantaggio è una sfumatura come la disponibilità obbligatoria della potenza di backup e la necessità di una manutenzione regolare.

Il riscaldatore ad aria è facile da installare e da usare, economico, ma soprattutto, è un dispositivo efficace per il riscaldamento della stanza. Nella foto, uno scaldabagno montato nel sistema

Sul nostro sito ci sono materiali più dettagliati sul dispositivo per il riscaldamento dell'aria in casa e cottage. Ti consigliamo di familiarizzare con loro:

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Classificazione dei riscaldatori

I riscaldatori sono inclusi nella progettazione di un sistema di riscaldamento per l'aria di riscaldamento. I seguenti gruppi di questi dispositivi in ​​base al tipo di liquido di raffreddamento utilizzato: acqua, elettrico, vapore, fuoco.

Ha senso utilizzare apparecchi elettrici per stanze con una superficie non superiore a 100 m². Per gli edifici con grandi aree, una scelta più razionale sarebbe scaldabagni, che funzionano solo se c'è una fonte di calore.

I più popolari sono vapore e scaldabagni. Sia la prima che la seconda forma della superficie sono divise in 2 sottospecie: nervatura e tubo liscio. I riscaldatori a coste sulla geometria delle costole sono lamellari e avvolti a spirale.

Le prestazioni dei generatori di aria calda funzionanti con un liquido di raffreddamento come il vapore sono regolate mediante speciali valvole installate sul tubo di ingresso

In base alla progettazione, questi dispositivi possono essere a senso unico, quando il refrigerante in essi si muove lungo i tubi, aderendo a una direzione costante e a più vie, nelle coperture di cui sono presenti delle partizioni, a seguito delle quali la direzione di movimento del refrigerante cambia costantemente.

Sono in vendita 4 modelli di scaldacqua e vapore, diversi per superficie di riscaldamento:

• SM - il più piccolo con una fila di tubi;
• M - piccolo con due file di tubi;
• C - media con tubi in 3 file;
• B - grande, con 4 file di tubi.

Gli scaldacqua durante il funzionamento resistono a forti sbalzi di temperatura - 70-110⁰. Affinché il riscaldatore ad aria di questo tipo funzioni correttamente, l'acqua che circola nel sistema deve essere riscaldata a un massimo di 180 °. Nella stagione calda, il riscaldatore ad aria può fungere da ventilatore.

Progettazione di diversi tipi di riscaldatori

Lo scaldabagno di riscaldamento è costituito da un corpo in metallo, uno scambiatore di calore collocato al suo interno sotto forma di una serie di tubi e un ventilatore.Alla fine dell'unità ci sono tubi di ingresso attraverso i quali è collegato alla caldaia o al sistema di riscaldamento centralizzato.

In genere, la ventola si trova sul retro dell'apparecchio. Il suo compito è far passare l'aria attraverso lo scambiatore di calore.

Dopo il riscaldamento, attraverso la griglia situata nella parte anteriore del riscaldatore, l'aria ritorna nella stanza.

Molto spesso, la custodia è realizzata sotto forma di un rettangolo, ma ci sono modelli progettati per condotti di ventilazione di sezione circolare. Le valvole a due o tre vie sono installate sulla linea di alimentazione per regolare la potenza dell'unità.

La ventola soffia attraverso i tubi situati nella custodia del riscaldatore. L'acqua riscaldata dal sistema di riscaldamento si muove attraverso i tubi e la ventola distribuisce uniformemente aria calda in tutta la stanza

I riscaldatori si differenziano per il metodo di installazione: sono a soffitto e a parete. I modelli del primo tipo sono posizionati dietro il controsoffitto, solo la griglia fa capolino da esso. Gli apparecchi a parete sono più popolari.

Visualizza # 1 - riscaldatori a tubi lisci

Il design a tubo liscio è costituito da elementi riscaldanti sotto forma di tubi cavi cavi con un diametro da 20 a 32 mm, situati ad una distanza di 0,5 cm l'uno rispetto all'altro. Un refrigerante circola attraverso di loro. L'aria, lavando le superfici riscaldate dei tubi, viene riscaldata dallo scambio di calore convettivo.

I tubi del riscaldatore ad aria sono sfalsati o in corridoio. Le loro estremità sono saldate nei collettori - superiore e inferiore. Il liquido di raffreddamento entra nella scatola di giunzione attraverso il tubo di ingresso, quindi, passando attraverso i tubi e riscaldandoli, lascia il tubo di uscita sotto forma di condensa o acqua refrigerata.

Il trasferimento di calore più stabile è fornito da dispositivi con una disposizione a scacchiera di tubi, ma la resistenza al flusso d'aria qui è maggiore. È necessario eseguire il calcolo della potenza dell'unità per conoscere le reali capacità del dispositivo.

Esistono determinati requisiti per l'aria: non dovrebbero esserci fibre, particelle sospese, sostanze appiccicose. Il contenuto di polvere consentito è inferiore a 0,5 mg / mᶾ. La temperatura di ingresso è di almeno 20 °.

Riscaldatori unidirezionali e 3 vie. 1 - tubo di ingresso attraverso il quale entra il liquido di raffreddamento, 2 - scatola di distribuzione, 3 - tubo, 4 - tubo di uscita, 5 - partizione

Le caratteristiche termotecniche dei riscaldatori a tubi lisci non sono molto elevate. Il loro uso è consigliabile quando non sono richiesti un flusso d'aria significativo e il suo riscaldamento ad alta temperatura.

Visualizza # 2 - riscaldatori ad aria alettata

I tubi dei dispositivi nervati hanno una superficie alettata, quindi il trasferimento di calore da essi è maggiore. Con un numero inferiore di tubi, le loro prestazioni termiche sono superiori a quelle dei generatori di aria a tubi lisci.

La composizione dei riscaldatori a piastre comprende tubi con piastre montate su di essi - rettangolari o rotondi.

Il primo tipo di piastre è montato su un gruppo di tubi. Il liquido di raffreddamento passa nella scatola di giunzione del dispositivo attraverso il raccordo, riscalda l'aria che passa ad una velocità considerevole attraverso i canali di piccolo diametro, quindi lascia la scatola di raccolta attraverso il raccordo.

I riscaldatori di questo tipo sono compatti, facili da mantenere e da installare.

Sono designati i dispositivi a piastra a passaggio singolo: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP e multi-way - KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Il modello di mezzo è designato KFS e il grande - KSE.

Un nastro ondulato in acciaio largo 1 cm e spesso 0,4 mm viene avvolto sui tubi di questi riscaldatori. Il portatore di calore per loro può essere sia vapore che acqua.

Gli scaldacqua non possono essere collegati con tubi in metallo-plastica o polimero. non sono progettati per alte temperature del portatore di calore. Necessari tubi in acciaio e zincati meglio per eliminare la corrosione

Il primo è dotato di tre file di tubi e il secondo quattro. Le piastre del modello centrale hanno uno spessore di 0,5 mm e dimensioni di 11,7 x 13,6 cm.Le placche di un modello grande dello stesso spessore e larghezza si distinguono per una lunghezza più lunga - 17,5 cm.

Le piastre si trovano a una distanza di 0,5 cm l'una dall'altra e presentano una disposizione a zigzag, mentre nei modelli con vista centrale le piastre sono disposte secondo il principio del corridoio.

I generatori di aria calda con la marcatura STD hanno 5 numeri (5, 7, 8, 9, 14). Il vapore è il vettore di calore nei generatori di aria STD4009B e l'acqua è il vettore di calore nell'STD3010G. L'installazione del primo viene eseguita con l'orientamento verticale dei tubi, il secondo - con l'orizzontale.

Visualizza # 3 - riscaldatori per pinne bimetalliche con pinne

Nei sistemi di riscaldamento con riscaldamento ad aria, i modelli di riscaldatori bimetallici KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 e 4 sono spesso utilizzati con un tipo speciale di alette: il rotolamento a spirale. Il vettore di calore per i generatori d'aria KP3-SK, KP4-SK è acqua calda con una pressione massima di 1,2 MPa e una temperatura massima di 180 °.

Affinché gli altri due riscaldatori ad aria funzionino, è necessario vapore con la stessa pressione di esercizio del primo, ma con una temperatura leggermente superiore - 190⁰. I produttori sono tenuti ad eseguire prove di collaudo. Dispositivi di prova e tenuta.

Lo scambiatore di calore del generatore d'aria KSK è costituito da tubi in acciaio e con alette in alluminio. Collega le loro provette

Esistono 2 linee di riscaldatori bimetallici: KSK3, KPZ, che hanno 3 file di tubi, sono medie e KSK4, KP4 con 4 file di tubi sono modelli di grandi dimensioni. I componenti di questi dispositivi sono elementi di scambio termico bimetallico, protezioni laterali, griglie tubolari, coperture con divisori.

L'elemento di scambio termico è costituito da 2 tubi - un diametro interno di 1,6 cm, realizzati in acciaio e alluminio esterno con alette montate su di esso. L'intervallo trasversale tra i tubi di trasferimento del calore è di 4,15 cm e quello longitudinale di 3,6 cm.

Regole per il calcolo e la selezione di un'unità adatta

Nella progettazione di un sistema di riscaldamento con uno o un gruppo di riscaldatori, nonché nell'esecuzione di calcoli, è necessario osservare alcune regole. Consideriamoli in modo più dettagliato nella selezione delle foto di seguito.

Calcolo dello scaldabagno

Per calcolare la potenza di un riscaldatore di acqua o vapore, sono necessari i seguenti parametri iniziali:

1. Prestazioni del sistema o in altre parole: la quantità di aria distillata all'ora. L'unità di misura della portata volumetrica è mᶾ / h, massa kg / h. Il simbolo è L.
2. Temperatura iniziale o esterna - tul.
3. La temperatura finale dell'aria è tcon.
4. Densità e capacità termica dell'aria a una certa temperatura: i dati sono tratti dalle tabelle.

Innanzitutto, l'area della sezione trasversale viene calcolata dalla parte anteriore del dispositivo di riscaldamento dell'aria. Avendo appreso questo valore, ottieni le dimensioni preliminari dell'unità con un margine.

Per il calcolo utilizzando la formula:

AF = Lρ / 3600 (ϑρ),

dove L - portata volumetrica dell'aria o capacità in m³ / h, ρ - densità dell'aria esterna misurata in kg / m³ ϑρ - velocità dell'aria di massa nella sezione calcolata, misurata in kg / (cm²).

Dopo aver ricevuto questo parametro, per ulteriori calcoli prendere la dimensione tipica del riscaldatore, la dimensione più vicina. Con un grande valore totale dell'area, diverse unità identiche sono installate in parallelo, la cui area in totale è uguale al valore ottenuto.

I riscaldatori non sono solo scambiatori di calore, ma anche refrigeratori d'aria ad acqua fredda, che sono molto meno popolari

Per determinare la potenza richiesta per il riscaldamento di un volume specifico di aria, è necessario scoprire il consumo totale di aria riscaldata in kg per 1 ora secondo la formula:

G = L x p,

dove r - densità dell'aria a media temperatura. Viene determinato sommando le temperature all'ingresso e all'uscita dell'unità, quindi diviso per 2. Gli indicatori di densità sono presi dalla tabella.

Da questa tabella, è possibile ottenere dati sulla densità e il calore specifico dell'aria a una certa temperatura per calcolare la potenza del dispositivo

Ora puoi calcolare il consumo di calore per il riscaldamento dell'aria per cui viene utilizzata la seguente formula:

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

dove sol - flusso d'aria di massa in kg / h. Nel calcolo, viene anche preso in considerazione il calore specifico dell'aria misurato in J / (kg x K). Dipende dalla temperatura dell'aria in ingresso e i suoi valori sono nella tabella sopra. È indicata la temperatura all'ingresso e all'uscita del dispositivo prego. e t con. rispettivamente.

Supponiamo di dover scegliere un riscaldatore con una capacità di 10.000 mᶾ / h in modo che riscaldi l'aria a 20⁰ a una temperatura esterna di -30⁰. Il liquido di raffreddamento è acqua avente una temperatura all'ingresso dell'unità di 95 ° e 50 ° all'uscita.

Portata massica: G = 10.000 mᶾ / h. х 1.318 kg / mᶾ = 13.180 kg / h.

Valore di densità: ρ = (-30 + 20) = -10, dividendo questo risultato per metà ricevuto -5. Dalla tabella è stata scelta la densità corrispondente alla temperatura media.

Sostituendo il risultato nella formula, ottieni il consumo di calore: Q = 13 180/3600 x 1013 x 20 - (-30) = 185 435 W. Qui 1013 è il calore specifico selezionato dalla tabella ad una temperatura di –30⁰ in J / (kg x K). Al valore calcolato della potenza del riscaldatore aggiungere dal 10 al 15% della riserva.

Il motivo è che i parametri tabulari spesso differiscono da quelli reali nella direzione della riduzione e le prestazioni termiche dell'unità, a causa dell'ostruzione dei tubi, diminuiscono nel tempo. Il superamento del margine è indesiderabile.

Con un aumento significativo della superficie riscaldante, può verificarsi ipotermia e persino scongelamento in grandi gelate.

Nel riscaldatore a vapore, il refrigerante viene fornito dall'alto e l'acqua risultante dalla condensazione del vapore di scarico viene scaricata dal basso. Nella foto - un diagramma della reggia di una stufa a vapore

La potenza degli scaldacqua è calcolata allo stesso modo degli scaldacqua. Solo la formula di calcolo del refrigerante differisce:

G = q / r,

dove r - calore specifico rilasciato durante la condensazione del vapore, misurato in kJ / kg.

Calcolo di una stufa elettrica

I produttori nei cataloghi dei riscaldatori elettrici spesso indicano la potenza installata e il flusso d'aria, il che semplifica notevolmente la scelta. La cosa principale è che i parametri non dovrebbero essere più piccoli di quelli indicati nel passaporto altrimenti fallirà rapidamente.

Il design del riscaldatore ad aria include diversi elementi riscaldanti elettrici speciali, la cui area è aumentata a causa del montaggio di alette su di essi.

La potenza dei dispositivi può essere molto grande, a volte è di centinaia di kilowatt. Fino a 3,5 kW, il riscaldatore ad aria può essere alimentato da una presa da 220 V e, con una tensione superiore a questa, è necessario collegare il cavo dell'hotel direttamente allo schermo. Se è necessario utilizzare un riscaldatore con una potenza superiore a 7 kW, un alimentatore di 380 V.

Questi dispositivi hanno dimensioni e peso ridotti, sono completamente autonomi, non necessitano della presenza di acqua calda centralizzata o vapore.

Un svantaggio significativo è la bassa potenza insufficiente per applicarli su grandi aree.Il secondo svantaggio è l'elevato consumo di energia.

Dal calcolo del riscaldatore, ne consegue che il risultato dell'utilizzo del dispositivo è un risparmio tangibile delle risorse energetiche. A volte questa unità è combinata con un recuperatore e quindi la presa d'aria non avviene all'esterno, ma dai locali

Per scoprire quale corrente utilizza il riscaldatore, è possibile utilizzare la formula:

I = P / U,

dove P - potere U - tensione di alimentazione.

Con un collegamento monofase, il riscaldatore U viene preso pari a 220 V. Con un trifase - 660 V.

La temperatura alla quale un riscaldatore di una certa potenza riscalda la massa d'aria è determinata dalla formula:

T = 2,98 x P / L,

dove L - prestazioni del sistema. I valori ottimali della potenza del riscaldatore d'aria per la casa sono compresi tra 1 e 5 kW e per gli uffici - tra 5 e 50 kW.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Quale densità dell'aria prendere nel calcolo è descritta in questo video:

Video su come funziona la stufa nell'impianto di riscaldamento:

Quando si sceglie un determinato tipo di riscaldamento, è necessario procedere da considerazioni di opportunità e caratteristiche operative della casa.

Per le piccole aree, un riscaldatore elettrico sarà un buon acquisto, e per riscaldare una grande casa, è meglio scegliere un'altra opzione. In ogni caso, non fare a meno del calcolo preliminare.

Sei esperto nella scelta e nel calcolo di un riscaldatore? Forse vuoi condividere consigli utili sulla scelta di un riscaldatore ad aria o segnalare un errore o imprecisione nei calcoli nel materiale discusso sopra? Lascia il tuo commento sotto questo articolo - la tua opinione può essere utile per le persone che scelgono il giusto aerotermo per la loro casa.