Cálculo do calorificador: como calcular a potência de um dispositivo para aquecimento de ar para aquecimento

Os aquecedores têm alto desempenho, portanto, mesmo salas muito grandes podem ser aquecidas com eles em um tempo bastante curto. Muitos modelos desses dispositivos, trabalhando com base em diferentes refrigerantes, estão à venda.

Para escolher a melhor opção, você precisa de um cálculo de calorífero, que pode ser executado manualmente ou usando a calculadora on-line. Ajudaremos você a descobrir a questão dos cálculos - neste artigo, damos um exemplo dos cálculos que serão necessários ao escolher o dispositivo certo para aquecer o ar.

E também considere os recursos de design de vários tipos de aquecedores, as vantagens e desvantagens de um sistema de aquecimento usando esses dispositivos.

Prós e contras do aquecimento com um aquecedor

O sistema de aquecimento doméstico, baseado no suprimento de ar aquecido até a temperatura definida diretamente na casa, é de particular interesse para os proprietários de suas próprias casas.

Este projeto do sistema de aquecimento consiste nos seguintes componentes importantes:

• um aquecedor que atua como um gerador de calor que aquece o ar;
• canais (dutos) através dos quais massas de ar aquecido entram na casa;
• um ventilador que direciona o ar bem aquecido por toda a sala.

Existem muitas vantagens para esse tipo de sistema. Isso inclui alta eficiência e a ausência de elementos auxiliares para a transferência de calor na forma de radiadores, tubos, e a capacidade de combiná-lo com o sistema climático e baixa inércia, como resultado do aquecimento rápido de grandes volumes.

Para muitos proprietários, a desvantagem é que a instalação do sistema só é possível simultaneamente com a construção da própria casa e, portanto, sua modernização adicional é impossível.

A desvantagem é uma nuance como a disponibilidade obrigatória de energia de backup e a necessidade de manutenção regular.

O aquecedor de ar é fácil de instalar e operar, acessível, mas, o mais importante, é um dispositivo eficaz para aquecer o ambiente. Na foto, um aquecedor de água montado no sistema

Em nosso site, existem materiais mais detalhados sobre o dispositivo para aquecimento do ar na casa e na cabana. Recomendamos que você se familiarize com eles:

• Aquecimento de ar DIY: tudo sobre sistemas de aquecimento de ar
• Como organizar o aquecimento do ar de uma casa de campo: regras e esquemas de construção
• Cálculo do aquecimento do ar: princípios básicos + exemplo de cálculo

Classificação de aquecedores

Os aquecedores estão incluídos no projeto de um sistema de aquecimento para aquecer o ar. Os seguintes grupos desses dispositivos de acordo com o tipo de líquido de refrigeração usado: água, elétrico, vapor, fogo.

Faz sentido usar aparelhos elétricos para salas com uma área não superior a 100 m². Para edifícios com grandes áreas, uma escolha mais racional seria aquecedores de água, que só funcionam se houver uma fonte de calor.

Os mais populares são o vapor e aquecedores de água. Tanto o primeiro como o segundo em forma da superfície são divididos em 2 subespécies: nervuras e tubo liso. Os aquecedores com nervuras na geometria das costelas são lamelares e enrolados em espiral.

O desempenho dos aerotermos que operam com um líquido de refrigeração como o vapor é regulado usando válvulas especiais instaladas no tubo de entrada

Por design, esses dispositivos podem ser unidirecionais, quando o líquido de refrigeração neles se move ao longo dos tubos, aderindo a uma direção constante e multi-vias, nas tampas das quais existem partições, como resultado das quais a direção do movimento do líquido de refrigeração muda constantemente.

Estão à venda 4 modelos de aquecedores de água e vapor, que diferem na área da superfície de aquecimento:

• SM - o menor com uma fileira de canos;
• M - pequeno com duas fileiras de canos;
• Com - média com tubos em 3 linhas;
• B - grande, com 4 fileiras de canos.

Os aquecedores de água durante a operação suportam grandes flutuações de temperatura - 70-110⁰. Para que o aquecedor de ar desse tipo funcione bem, a água que circula no sistema deve ser aquecida a um máximo de 180⁰. Na estação quente, o aquecedor de ar pode atuar como um ventilador.

Projeto de diferentes tipos de aquecedores

O aquecedor de água para aquecimento consiste em um corpo de metal, um trocador de calor colocado sob a forma de uma série de tubos e um ventilador.No final da unidade, existem tubos de entrada através dos quais é conectado à caldeira ou ao sistema de aquecimento centralizado.

Normalmente, o ventilador está localizado na parte traseira do aparelho. Sua tarefa é conduzir o ar através do trocador de calor.

Após o aquecimento, através da churrasqueira localizada na frente do aquecedor, o ar flui de volta para a sala.

Na maioria das vezes, a caixa é feita na forma de um retângulo, mas existem modelos projetados para dutos de ventilação de seção transversal circular. Válvulas de duas ou três vias são instaladas na linha de alimentação para ajustar a potência da unidade.

O ventilador sopra através dos tubos localizados na caixa do aquecedor. A água aquecida do sistema de aquecimento se move através dos tubos e o ventilador distribui o ar uniformemente quente por toda a sala

Os aquecedores diferem no método de instalação - são teto e parede. Modelos do primeiro tipo são colocados atrás do teto falso, apenas a grade espreita para fora dele. Aparelhos de parede são mais populares.

Vista # 1 - aquecedores de tubo liso

O design do tubo liso consiste em elementos de aquecimento na forma de tubos finos ocos com um diâmetro de 20 a 32 mm, localizados a uma distância de 0,5 cm entre si. Um líquido de refrigeração circula através deles. O ar, lavando as superfícies aquecidas dos tubos, é aquecido por troca de calor por convecção.

Os tubos no aquecedor de ar são escalonados ou no corredor. Suas extremidades são soldadas nos coletores - superior e inferior. O líquido de refrigeração entra na caixa de junção através do tubo de entrada e, passando pelos tubos e aquecendo-os, deixa o tubo de saída na forma de condensado ou água gelada.

Uma transferência de calor mais estável é fornecida por dispositivos com um arranjo de tubos quadriculado, mas a resistência ao fluxo de ar aqui é maior. É necessário realizar o cálculo da potência da unidade para conhecer as reais capacidades do dispositivo.

Existem certos requisitos para o ar - não deve haver fibras, partículas em suspensão, substâncias pegajosas. O teor permitido de poeira é inferior a 0,5 mg / mᶾ. A temperatura de entrada é de pelo menos 20⁰.

Aquecedores unidirecionais e tridimensionais. 1 - tubo de entrada pelo qual o líquido de refrigeração entra, 2 - caixa de distribuição, 3 - tubo, 4 - tubo de saída, 5 - divisória

As características termotécnicas dos aquecedores de tubo liso não são muito altas. Seu uso é aconselhável quando não é necessário um fluxo significativo de ar e seu aquecimento a uma temperatura alta.

Visão # 2 - aquecedores de ar com aletas

Tubos de dispositivos com nervuras têm uma superfície aletada, portanto, a transferência de calor deles é maior. Com um número menor de tubos, o desempenho térmico é superior ao dos aquecedores de ar de tubo liso.

A composição dos aquecedores de placas inclui tubos com placas montadas nelas - retangulares ou redondas.

O primeiro tipo de placas é montado em um grupo de tubos. O líquido de refrigeração passa para a caixa de junção do dispositivo através do acessório, aquece o ar que passa a uma velocidade considerável através dos canais de pequeno diâmetro e deixa a caixa de coleta através do acessório.

Aquecedores deste tipo são compactos, fáceis de manter e instalar.

Os dispositivos de placa de passagem única são designados: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP e multivias - KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. O modelo do meio é designado KFS e o grande - KSE.

Uma fita corrugada de aço com 1 cm de largura e 0,4 mm de espessura é enrolada nos tubos desses aquecedores. O transportador de calor para eles pode ser vapor e água.

Os aquecedores de água não podem ser conectados com tubos de metal-plástico ou polímero. eles não foram projetados para alta temperatura do transportador de calor. Precisa de tubos de aço e melhor galvanizado para eliminar a corrosão

O primeiro está equipado com três fileiras de tubos e o segundo quatro. As placas do modelo intermediário têm uma espessura de 0,5 mm e dimensões de 11,7 x 13,6 cm.Placas de um modelo grande com a mesma espessura e largura são diferenciadas por um comprimento maior - 17,5 cm.

As placas estão a uma distância de 0,5 cm uma da outra e têm um arranjo em zigue-zague, enquanto nos modelos de vista intermediária, as placas são dispostas de acordo com o princípio do corredor.

Os aquecedores de ar com a marcação STD têm 5 números (5, 7, 8, 9, 14). O vapor é o transportador de calor nos aquecedores de ar STD4009B e a água é o transportador de calor no STD3010G. A instalação do primeiro é realizada com a orientação vertical dos tubos, o segundo - com o horizontal.

Vista # 3 - aquecedores bimetálicos de barbatana com barbatanas

Nos sistemas de aquecimento com aquecimento de ar, os modelos de aquecedores bimetálicos KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 e 4 são frequentemente usados ​​com um tipo especial de aleta - enrolamento em espiral. O transportador de calor dos aquecedores de ar KP3-SK, KP4-SK é água quente com pressão máxima de 1,2 MPa e temperatura máxima de 180 maximum.

Para os outros dois aquecedores de ar funcionarem, é necessário vapor com a mesma pressão de trabalho do primeiro, mas com uma temperatura um pouco mais alta - 190⁰. Os fabricantes são obrigados a realizar testes de aceitação. Dispositivos de teste e aperto.

O trocador de calor do aquecedor de ar KSK consiste em tubos de aço e com aletas de alumínio. Conecte suas folhas de tubo

Existem 2 linhas de aquecedores bimetálicos - KSK3, KPZ, com 3 filas de tubos, pertencem ao meio, e KSK4, KP4, com 4 fileiras de tubos - para modelos grandes. Os componentes desses dispositivos são elementos permutadores de calor bimetálicos, proteções laterais, grades de tubos, tampas com divisórias.

O elemento de troca de calor consiste em 2 tubos - um diâmetro interno de 1,6 cm, feito de aço e alumínio externo com aletas montadas. O intervalo transversal entre os tubos de transferência de calor é de 4,15 cm e o longitudinal é de 3,6 cm.

Regras para cálculo e seleção de uma unidade adequada

Ao projetar um sistema de aquecimento com um ou um grupo de aquecedores, bem como ao executar cálculos, várias regras devem ser observadas. Vamos considerá-los com mais detalhes na seleção de fotos abaixo.

Cálculo do aquecedor de água

Para calcular a potência de um aquecedor de água ou vapor, são necessários os seguintes parâmetros iniciais:

1. Desempenho do sistema ou em outras palavras - a quantidade de ar destilado por hora. A unidade de medida da vazão volumétrica é mᶾ / h, massa kg / h. O símbolo é L.
2. Temperatura inicial ou externa - tul.
3. A temperatura final do ar é tcon.
4. Densidade e capacidade de calor do ar a uma determinada temperatura - os dados são obtidos das tabelas.

Primeiro, a área da seção transversal é calculada a partir da frente do dispositivo de aquecimento do ar. Depois de aprender esse valor, obtenha as dimensões preliminares da unidade com uma margem.

Para o cálculo usando a fórmula:

AF = Lρ / 3600 (ϑρ),

Onde L - caudal ou capacidade volumétrica do ar em m³ / h, ρ - densidade do ar exterior medida em kg / m³ ϑρ - velocidade do ar em massa na seção calculada, medida em kg / (cm²).

Após receber este parâmetro, para cálculos adicionais, escolha o tamanho típico do aquecedor, o tamanho mais próximo. Com um grande valor total da área, várias unidades idênticas são instaladas em paralelo, cuja área total é igual ao valor obtido.

Os aquecedores não são apenas trocadores de calor, mas também refrigeradores de ar de água fria, que são muito menos populares

Para determinar a energia necessária para aquecer um volume específico de ar, é necessário descobrir o consumo total de ar aquecido em kg por 1 hora, de acordo com a fórmula:

G = L x p,

Onde p - densidade do ar a temperatura média. É determinado somando as temperaturas na entrada e na saída da unidade e depois dividido por 2. Os indicadores de densidade são obtidos da tabela.

Nesta tabela, você pode obter dados sobre a densidade e o calor específico do ar a uma determinada temperatura para calcular a potência do dispositivo

Agora você pode calcular o consumo de calor para aquecer o ar para o qual a seguinte fórmula é usada:

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

Onde G - caudal mássico do ar em kg / h. Ao calcular, o calor específico do ar medido em J / (kg x K) também é levado em consideração. Depende da temperatura do ar recebido e seus valores estão na tabela acima. A temperatura na entrada e na saída do dispositivo é indicada não implore. e t con. em conformidade.

Suponha que você precise escolher um aquecedor com capacidade de 10.000 mᶾ / h para aquecer o ar a 20⁰ a uma temperatura externa de -30⁰. O líquido de arrefecimento é a água que tem uma temperatura na entrada da unidade de 95⁰ e 50⁰ na saída.

Caudal mássico: G = 10.000 m / h. х 1.318 kg / mᶾ = 13.180 kg / h.

Valor da densidade: ρ = (-30 + 20) = -10, dividindo esse resultado pela metade recebida -5. Na tabela selecionada, correspondente à temperatura média, densidade.

Substituindo o resultado na fórmula, obtenha o consumo de calor: Q = 13 180/3600 x 1013 x 20 - (-30) = 185 435 W. Aqui 1013 é o calor específico selecionado da tabela a uma temperatura de –30⁰ em J / (kg x K). Ao valor calculado da potência do aquecedor, adicione de 10 a 15% da reserva.

A razão é que os parâmetros tabulares geralmente diferem dos reais na direção da redução e o desempenho térmico da unidade, devido ao entupimento dos tubos, diminui com o tempo. Exceder a margem é indesejável.

Com um aumento significativo na superfície de aquecimento, pode ocorrer hipotermia e até descongelar em grandes geadas.

No aquecedor a vapor, o líquido de arrefecimento é fornecido de cima e a água resultante da condensação do vapor de exaustão é descarregada de baixo. Na foto - um diagrama das cintas de um aquecedor a vapor

A potência dos aquecedores a vapor é calculada da mesma maneira que os aquecedores de água. Somente a fórmula de cálculo do líquido de refrigeração difere:

G = q / r,

Onde r - calor específico libertado durante a condensação do vapor, medido em kJ / kg.

Cálculo de um aquecedor elétrico

Os fabricantes dos catálogos de aquecedores elétricos geralmente indicam a energia e o fluxo de ar instalados, o que simplifica bastante a escolha. O principal é que os parâmetros não devem ser menores do que os indicados no passaporte, caso contrário, ele falhará rapidamente.

O design do aquecedor de ar inclui vários elementos de aquecimento elétrico especiais, cuja área é aumentada devido à montagem de aletas neles.

O poder dos dispositivos pode ser muito grande, às vezes é de centenas de quilowatts. Até 3,5 kW, o aquecedor de ar pode ser alimentado por uma tomada de 220 V e, com uma tensão acima disso, é necessário conectar o cabo do hotel diretamente à blindagem. Se for necessário usar um aquecedor com potência acima de 7 kW, uma fonte de alimentação de 380 V.

Esses dispositivos têm pequenas dimensões e peso, são completamente autônomos, não precisam da presença de água quente ou vapor centralizado.

Um menos significativo é a baixa potência insuficiente para aplicá-los em grandes áreas.A segunda desvantagem é o alto consumo de energia.

A partir do cálculo do aquecedor, segue-se que o resultado do uso do dispositivo é uma economia tangível de recursos energéticos. Às vezes, esta unidade é combinada com um recuperador e, em seguida, a entrada de ar não ocorre fora, mas a partir das instalações

Para descobrir qual corrente o aquecedor usa, você pode usar a fórmula:

I = P / U,

Onde P - poder U - tensão de alimentação.

Com uma conexão monofásica, o aquecedor U é igual a 220 V. Com uma trifásica - 660 V.

A temperatura à qual um aquecedor de uma determinada potência aquece a massa de ar é determinada pela fórmula:

T = 2,98 x P / L,

Onde L - desempenho do sistema. Os valores ideais de potência do aquecedor de ar para a casa são de 1 a 5 kW e para escritórios - de 5 a 50 kW.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Qual densidade de ar a ser usada no cálculo é descrita neste vídeo:

Vídeo sobre como o aquecedor funciona no sistema de aquecimento:

Ao escolher um determinado tipo de aquecedor, proceda de considerações de conveniência e características operacionais da casa.

Para áreas pequenas, um aquecedor elétrico será uma boa compra e, para aquecer uma casa grande, é melhor escolher outra opção. Em qualquer caso, não prescindir de cálculos preliminares.

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