Calcul calorificateur: comment calculer la puissance d'un appareil pour chauffer de l'air pour chauffer

Les radiateurs ont de hautes performances, donc même de très grandes pièces peuvent être chauffées avec eux en un temps assez court. De nombreux modèles de ces appareils, fonctionnant à base de différents liquides de refroidissement, sont en vente.

Pour choisir la meilleure option, vous avez besoin d'un calcul de calorifère, que vous pouvez effectuer manuellement ou à l'aide de la calculatrice en ligne. Nous vous aiderons à comprendre la question des calculs - dans cet article, nous donnons un exemple des calculs qui seront nécessaires lors du choix du bon appareil pour chauffer l'air.

Et considérez également les caractéristiques de conception de différents types de radiateurs, les avantages et les inconvénients d'un système de chauffage utilisant de tels dispositifs.

Avantages et inconvénients du chauffage avec un radiateur

Le système de chauffage domestique, basé sur la fourniture d'air réchauffé à la température réglée directement dans la maison, présente un intérêt particulier pour les propriétaires de leur propre maison.

Cette conception du système de chauffage se compose des composants importants suivants:

• un radiateur qui agit comme un générateur de chaleur qui chauffe l'air;
• canaux (conduits) par lesquels des masses d'air chauffées pénètrent dans la maison;
• un ventilateur qui dirige l'air bien chauffé dans toute la pièce.

Les avantages de ce type de système sont nombreux. Ceux-ci incluent une efficacité élevée et l'absence d'éléments auxiliaires pour le transfert de chaleur sous forme de radiateurs, de tuyaux, et la possibilité de le combiner avec le système climatique, et une faible inertie, ce qui entraîne un chauffage très rapide de grands volumes.

Pour de nombreux propriétaires, l'inconvénient est que l'installation du système n'est possible que simultanément avec la construction de la maison elle-même et que sa modernisation ultérieure est impossible.

L'inconvénient est une nuance telle que la disponibilité obligatoire de l'alimentation de secours et la nécessité d'une maintenance régulière.

Le réchauffeur d'air est facile à installer et à utiliser, abordable, mais surtout, c'est un appareil efficace pour chauffer la pièce. Sur la photo, un chauffe-eau monté dans le système

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Classification des radiateurs

Les radiateurs sont inclus dans la conception d'un système de chauffage pour chauffer l'air. Les groupes suivants de ces appareils selon le type de liquide de refroidissement utilisé: eau, électricité, vapeur, feu.

Il est judicieux d'utiliser des appareils électriques pour les pièces d'une superficie ne dépassant pas 100 m². Pour les bâtiments de grandes surfaces, un choix plus rationnel serait les chauffe-eau, qui ne fonctionnent que s'il y a une source de chaleur.

Les plus populaires sont la vapeur et chauffe-eau. La première et la seconde forme de la surface sont divisées en 2 sous-espèces: nervurée et à tube lisse. Les éléments chauffants nervurés sur la géométrie des nervures sont lamellaires et enroulés en spirale.

La performance des réchauffeurs d'air fonctionnant avec un liquide de refroidissement tel que la vapeur est régulée à l'aide de vannes spéciales installées sur le tuyau d'admission

De par leur conception, ces dispositifs peuvent être à sens unique, lorsque le liquide de refroidissement qui s'y trouve se déplace le long des tubes, en adhérant à une direction constante et à plusieurs voies, dans les couvercles dont il y a des cloisons, de sorte que le sens de déplacement du liquide de refroidissement change constamment.

4 modèles de chauffe-eau et vapeur, différents en surface de chauffe, sont en vente:

• SM - le plus petit avec une rangée de tuyaux;
• M - petit avec deux rangées de tuyaux;
• Avec - moyenne avec tuyaux en 3 rangées;
• B - grand, ayant 4 rangées de tuyaux.

Les chauffe-eau en fonctionnement résistent à de grandes variations de température - 70-110⁰. Pour que le réchauffeur d'air de ce type fonctionne bien, l'eau qui circule dans le système doit être chauffée à 180 ° maximum. Pendant la saison chaude, le réchauffeur d'air peut agir comme un ventilateur.

Conception de différents types de radiateurs

Le chauffe-eau de chauffage se compose d'un corps en métal, d'un échangeur de chaleur placé sous la forme d'une série de tubes et d'un ventilateur.À la fin de l'unité, il y a des tuyaux d'entrée par lesquels il est connecté à la chaudière ou au système de chauffage centralisé.

En règle générale, le ventilateur est situé à l'arrière de l'appareil. Sa tâche est de faire passer l'air à travers l'échangeur de chaleur.

Après le chauffage, à travers le gril situé à l'avant du radiateur, l'air retourne dans la pièce.

Le plus souvent, le boîtier est réalisé sous la forme d'un rectangle, mais il existe des modèles conçus pour des conduits de ventilation de section circulaire. Des vannes à deux ou trois voies sont installées sur la ligne d'alimentation pour régler la puissance de l'unité.

Le ventilateur souffle à travers les tubes situés dans le boîtier du radiateur. L'eau chauffée du système de chauffage se déplace à travers les tubes et le ventilateur distribue uniformément de l'air chaud dans toute la pièce

Les appareils de chauffage diffèrent dans la méthode d'installation - ils sont au plafond et au mur. Les modèles du premier type sont placés derrière le faux plafond, seule la grille en ressort. Les appareils muraux sont plus populaires.

Vue # 1 - Radiateurs à tube lisse

La conception à tube lisse consiste en des éléments chauffants sous la forme de tubes minces creux d'un diamètre de 20 à 32 mm, situés à une distance de 0,5 cm les uns par rapport aux autres. Un liquide de refroidissement les traverse. L'air, lavant les surfaces chauffées des tubes, est chauffé par échange de chaleur par convection.

Les tubes de l'aérotherme sont en quinconce ou en couloir. Leurs extrémités sont soudées dans les collecteurs - supérieur et inférieur. Le liquide de refroidissement entre dans la boîte de jonction par le tuyau d'entrée, puis, en passant par les tuyaux et en les chauffant, quitte le tuyau de sortie sous forme de condensat ou d'eau glacée.

Un transfert de chaleur plus stable est fourni par des dispositifs avec un agencement en damier de tubes, mais la résistance au flux d'air ici est plus élevée. Il est nécessaire d'effectuer le calcul de la puissance de l'unité pour connaître les capacités réelles de l'appareil.

Il y a certaines exigences pour l'air - il ne devrait pas y avoir de fibres, de particules en suspension, de substances collantes. La teneur en poussière autorisée est inférieure à 0,5 mg / m3. La température d'entrée est d'au moins 20⁰.

Réchauffeurs unidirectionnels et 3 voies. 1 - tuyau d'entrée par lequel le liquide de refroidissement entre, 2 - boîte de distribution, 3 - tuyau, 4 - tuyau de sortie, 5 - cloison

Les caractéristiques thermotechniques des réchauffeurs à tube lisse ne sont pas très élevées. Leur utilisation est conseillée lorsqu'un débit d'air important et son chauffage à haute température ne sont pas nécessaires.

Vue # 2 - Aérothermes à ailettes

Les tuyaux des dispositifs nervurés ont une surface à ailettes, par conséquent, le transfert de chaleur entre eux est plus important. Avec un plus petit nombre de tuyaux, leur performance thermique est supérieure à celle des aérothermes à tube lisse.

La composition des chauffe-plats comprend des tubes avec des plaques montées sur eux - rectangulaires ou ronds.

Le premier type de plaques est monté sur un groupe de tuyaux. Le liquide de refroidissement passe dans la boîte de jonction de l'appareil à travers le raccord, chauffe l'air passant à une vitesse considérable à travers les canaux de petit diamètre, puis quitte la boîte de collecte à travers le raccord.

Les radiateurs de ce type sont compacts, faciles à entretenir et à installer.

Les dispositifs à plaque unidirectionnels sont désignés: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP et multi-way - KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Le modèle du milieu est désigné KFS, et le grand - KSE.

Un ruban ondulé en acier de 1 cm de large et 0,4 mm d'épaisseur est enroulé sur les tubes de ces radiateurs. Le vecteur thermique pour eux peut être à la fois de la vapeur et de l'eau.

Les chauffe-eau ne peuvent pas être connectés à des tuyaux en métal-plastique ou en polymère. ils ne sont pas conçus pour une température de caloporteur élevée. Besoin de tuyaux en acier et mieux galvanisé pour éliminer la corrosion

Le premier est équipé de trois rangées de tubes et le second quatre. Les plaques du modèle intermédiaire ont une épaisseur de 0,5 mm et des dimensions de 11,7 x 13,6 cm.Les assiettes d'un grand modèle de même épaisseur et largeur ont une longueur plus longue - 17,5 cm.

Les plaques sont à une distance de 0,5 cm les unes des autres et ont un agencement en zigzag, alors que dans les modèles à vue médiane, les plaques sont disposées selon le principe du couloir.

Les aérothermes avec le marquage STD ont 5 numéros (5, 7, 8, 9, 14). La vapeur est le caloporteur des réchauffeurs d'air STD4009B et l'eau est le caloporteur du STD3010G. L'installation du premier est effectuée avec l'orientation verticale des tubes, le second - avec l'horizontale.

Vue # 3 - Radiateurs à ailettes bimétalliques avec ailettes

Dans les systèmes de chauffage avec chauffage à air, les modèles de réchauffeurs bimétalliques KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 et 4 sont souvent utilisés avec un type spécial d'ailettes - le roulement en spirale. Le caloporteur des aérothermes KP3-SK et KP4-SK est de l'eau chaude avec une pression maximale de 1,2 MPa et une température maximale de 180 °.

Pour que les deux autres réchauffeurs d'air fonctionnent, de la vapeur est nécessaire avec la même pression de service que pour le premier, mais avec une température légèrement plus élevée - 190 °. Les fabricants sont tenus d'effectuer des tests d'acceptation. Testez les dispositifs et l'étanchéité.

L'échangeur de chaleur de l'aérotherme KSK est composé de tubes en acier et d'ailettes en aluminium. Connecter leurs plaques tubulaires

Il existe 2 lignes de radiateurs bimétalliques - KSK3, KPZ, avec 3 rangées de tubes, appartiennent au milieu, et KSK4, KP4 avec 4 rangées de tubes - pour les grands modèles. Les composants de ces appareils sont des éléments d'échange thermique bimétalliques, des écrans latéraux, des grilles de tubes, des couvercles avec des cloisons.

L'élément d'échange de chaleur se compose de 2 tubes - d'un diamètre intérieur de 1,6 cm, faits d'acier et d'aluminium extérieur avec des ailettes montées dessus. L'intervalle transversal entre les tubes de transfert de chaleur est de 4,15 cm et le longitudinal de 3,6 cm.

Règles de calcul et de sélection d'une unité appropriée

Lors de la conception d'un système de chauffage avec un ou un groupe d'appareils de chauffage, ainsi que lors des calculs, un certain nombre de règles doivent être observées. Examinons-les plus en détail dans la sélection de photos ci-dessous.

Calcul du chauffe-eau

Pour calculer la puissance d'un chauffe-eau ou à vapeur, les paramètres initiaux suivants sont nécessaires:

1. Les performances du système ou en d'autres termes - la quantité d'air distillé par heure. L'unité de mesure du débit volumique est mᶾ / h, masse kg / h. Le symbole est L.
2. Température initiale ou externe - tul.
3. La température finale de l'air est tcon.
4. Densité et capacité thermique de l'air à une certaine température - les données sont tirées des tableaux.

Tout d'abord, la section transversale est calculée à partir de l'avant du dispositif de chauffage de l'air. Après avoir appris cette valeur, obtenez les dimensions préliminaires de l'unité avec une marge.

Pour le calcul à l'aide de la formule:

AF = Lρ / 3600 (ϑρ),

O Where L - débit ou capacité volumique de l'air en m³ / h, ρ - densité de l'air extérieur mesurée en kg / m³ ϑρ - la vitesse massique de l'air dans la section calculée, mesurée en kg / (cm²).

Après avoir reçu ce paramètre, pour d'autres calculs, prenez la taille typique de l'appareil de chauffage, la taille la plus proche. Avec une grande valeur totale de la surface, plusieurs unités identiques sont installées en parallèle, dont la surface au total est égale à la valeur obtenue.

Les radiateurs ne sont pas seulement des échangeurs de chaleur, mais aussi des refroidisseurs d'air à eau froide, qui sont beaucoup moins populaires

Pour déterminer la puissance requise pour chauffer un volume d'air spécifique, vous devez connaître la consommation totale d'air chauffé en kg par 1 heure selon la formule:

G = L x p,

O Where p - densité de l'air à température moyenne. Il est déterminé en additionnant les températures à l'entrée et à la sortie de l'unité, puis divisé par 2. Les indicateurs de densité sont tirés du tableau.

À partir de ce tableau, vous pouvez prendre des données sur la densité et la chaleur spécifique de l'air à une certaine température pour calculer la puissance de l'appareil

Vous pouvez maintenant calculer la consommation de chaleur pour chauffer l'air pour lequel la formule suivante est utilisée:

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

O Where G - débit d'air massique en kg / h. Lors du calcul, la chaleur spécifique de l'air mesurée en J / (kg x K) est également prise en compte. Cela dépend de la température de l'air entrant, et ses valeurs sont dans le tableau ci-dessus. La température à l'entrée et à la sortie de l'appareil est indiquée t mendier. et t con. en conséquence.

Supposons que vous deviez choisir un appareil de chauffage d'une capacité de 10 000 mᶾ / h pour qu'il chauffe l'air à 20 ° à une température extérieure de -30 °. Le liquide de refroidissement est de l'eau ayant une température à l'entrée de l'unité de 95⁰ et 50⁰ à la sortie.

Débit massique: G = 10 000 mᶾ / h. х 1 318 kg / m² = 13 180 kg / h.

Valeur de densité: ρ = (-30 + 20) = -10, divisant ce résultat par la moitié reçu -5. A partir du tableau, la densité correspondant à la température moyenne a été choisie.

En substituant le résultat dans la formule, obtenez la consommation de chaleur: Q = 13 180/3600 x 1013 x 20 - (-30) = 185 435 W. Ici, 1013 est la chaleur spécifique sélectionnée dans le tableau à une température de –30⁰ en J / (kg x K). À la valeur calculée de la puissance du chauffage, ajoutez 10 à 15% de la réserve.

La raison en est que les paramètres tabulaires diffèrent souvent des vrais dans le sens de la réduction, et les performances thermiques de l'unité, en raison du colmatage des tubes, diminuent avec le temps. Dépasser la marge n'est pas souhaitable.

Avec une augmentation significative de la surface de chauffe, une hypothermie peut survenir, voire décongeler lors de fortes gelées.

Dans le chauffe-vapeur, le liquide de refroidissement est fourni par le haut et l'eau résultant de la condensation de la vapeur d'échappement est évacuée par le bas. Sur la photo - un schéma du cerclage d'un radiateur à vapeur

La puissance des chauffe-vapeur est calculée de la même manière que les chauffe-eau. Seule la formule de calcul du liquide de refroidissement diffère:

G = q / r,

O Where r - chaleur spécifique dégagée lors de la condensation de vapeur, mesurée en kJ / kg.

Calcul d'un radiateur électrique

Les fabricants dans les catalogues de radiateurs électriques indiquent souvent la puissance installée et le débit d'air, ce qui simplifie considérablement le choix. L'essentiel est que les paramètres ne soient pas inférieurs à ceux indiqués dans le passeport, sinon il échouera rapidement.

La conception de l'aérotherme comprend plusieurs éléments chauffants électriques spéciaux, dont la surface est augmentée en raison du montage d'ailettes sur eux.

La puissance des appareils peut être très importante, parfois des centaines de kilowatts. Jusqu'à 3,5 kW, le réchauffeur d'air peut être alimenté par une prise de 220 V, et avec une tension supérieure, il est nécessaire de connecter le câble de l'hôtel directement au bouclier. S'il est nécessaire d'utiliser un radiateur d'une puissance supérieure à 7 kW, une alimentation de 380 V.

Ces appareils ont des dimensions et un poids réduits, ils sont complètement autonomes, ils n'ont pas besoin de la présence d'eau chaude ou de vapeur centralisée.

Un inconvénient important est la faible puissance insuffisante pour les appliquer sur de grandes surfaces.Le deuxième inconvénient est la forte consommation d'énergie.

Du calcul du chauffage, il s'ensuit que le résultat de l'utilisation de l'appareil est une économie tangible de ressources énergétiques. Parfois, cette unité est combinée avec un récupérateur, puis la prise d'air n'a pas lieu à l'extérieur, mais à partir des locaux

Pour savoir quel courant le radiateur utilise, vous pouvez utiliser la formule:

I = P / U,

O Where P - puissance U - tension d'alimentation.

Avec une connexion monophasée, le chauffage U est pris égal à 220 V. Avec un triphasé - 660 V.

La température à laquelle un appareil de chauffage d'une certaine puissance chauffe la masse d'air est déterminée par la formule:

T = 2,98 x P / L,

O Where L - les performances du système. Les valeurs optimales de la puissance du réchauffeur d'air pour la maison sont de 1 à 5 kW et pour les bureaux - de 5 à 50 kW.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La densité de l'air à prendre dans le calcul est décrite dans cette vidéo:

Vidéo sur le fonctionnement du radiateur dans le système de chauffage:

Lors du choix d'un certain type de chauffage, vous devez partir de considérations d'opportunité et de caractéristiques opérationnelles de la maison.

Pour les petites surfaces, un radiateur électrique sera un bon achat, et pour chauffer une grande maison, il est préférable de choisir une autre option. En tout cas, ne faites pas sans calcul préalable.

Connaissez-vous bien le choix et le calcul d'un appareil de chauffage? Peut-être voulez-vous partager des recommandations utiles sur le choix d'un aérotherme ou signaler une erreur ou une inexactitude dans les calculs dans le matériel discuté ci-dessus? Laissez votre commentaire sous cet article - votre avis peut être utile aux personnes qui choisissent le bon aérotherme pour leur maison.