Расчет мощности калорифера вентиляции

Расчет калорифера для нагрева воздуха на ID-диаграмме онлайн

Нагрев воздуха относится к числу простейших процессов, которые могут быть проиллюстрированы на ID-диаграмме влажного воздуха. Его легко рассчитать, причем сделать это можно двумя способами – как с использованием температур, так и с использованием энтальпий начальной и конечной точек.

Расчет нагревателя воздуха онлайн с помощью ID-диаграммы

Настройка ID-диаграммы по умолчанию
Минимальная температура		°С
Максимальная температура		°С
Минимальное влагосодержание		г/кг
Максимальное влагосодержание		г/кг
Расчет нагревателя по ID-диаграмме
Расход воздуха		м 3 /ч
Параметр	Точка 1	Точка 2
Температура	°С
Влажность	%
Влагосодержание	г/кг
Энтальпия	кДж/кг
Парц.давление	кПа
Точка росы	°С
Мощность нагревателя		кВт

Для расчета нагревателя воздуха с помощью нашей программы нужно указать параметры начальной точки, какой-либо из параметров конечной точки и расход воздуха.

Для конечной точки можно задать не только температуру. Можно указать, например, влажность или энтальпию. Таким образом, можно найти такую мощность нагревателя, чтобы относительная влажность воздуха на выходе составила, например, 20% или 10%.

Более того, можно указать мощность нагревателя, и тогда программа определит температуру, до которой нагреется воздух! Это удобно на действующих объектах, где уже установлено некоторое оборудование и известен расход воздуха. Поставляя данные по температуре воздуха на входе можно быстро определить температуру воздуха на выходе из нагревателя.

Как выглядит процесс нагрева на ID-диаграмме

Процесс нагрева влажного воздуха на ID-диаграмме изображается в виде вертикальной линии, направленной вверх.

Почему это так? Дело в том, что в нагрев воздуха:

• не предполагает добавление или изъятие влаги из воздуха. Влагосодержание воздуха остаётся постоянным, поэтому линия процесса вертикальна
• сопровождается увеличением температуры, поэтому линия направлена снизу вверх.

Формулы для расчета воздухонагревателя

Расчет нагревателя воздуха (калорифера) для систем вентиляции можно двумя способами: с использованием температур или с использованием энтальпий.

Формула мощности нагревателя, если известны начальная и конечная температуры:

N [Вт] = 0,338 · G [м 3 /ч] · (t₂ – t₁), где

• 0,338 – коэффициент, который учитывает плотность воздуха, его теплоемкость и другие величины;
• G – расход воздуха, выраженный в м 3 /ч;
• t₁, t₂ – начальная и конечная температуры воздуха, °С.

Формула мощности нагревателя, если известны начальная и конечная энтальпии:

N [Вт] = G [м 3 /ч] · (i₂ – i₁) / 3, где

• 3 – коэффициент, который учитывает плотность воздуха и перевод часов в секунды и другие величины;
• G – расход воздуха, выраженный в м 3 /ч;
• i₁, i₂ – начальная и конечная энтальпии воздуха, кДж/кг.

Зависит ли порядок расчета от вида нагревателя

Как известно, в системах вентиляции и кондиционирования наибольшее распространение получили два вида воздухонагревателей – электрический и водяной. Первые обычно используются на малых объектах, вторые – на крупных.

Алгоритм расчета мощности электрического и водяного нагревателя ни чем не отличается. А вот при подборе могут возникнуть некоторые сложности, так как электрический нагреватель подбирается проще: нужно знать только мощность нагрева и фазность электросети.

Для подбора водяного нагревателя нужно знать температурный режим теплоносителя и выбрать структуру теплообменника. Обычно данных из каталога производителей достаточно для подбора, но в нестандартных ситуациях следует воспользоваться вендорскими программами подбора.

Особенности расчета и проектирования воздухонагревателей

Важной особенностью расчета воздухонагревателей является тот факт, что их можно рассчитывать как по температуре, так и по энтальпии. Это существенно упрощает ситуацию и позволяет избежать ряда ошибок, как это бывает в случае с воздухоохладителями.

Общее требование к расчету всех элементов СКВ – соблюдать размерности! В знакомых всем ещё со школьной программы формуле Q=c·m·ΔT используются килограммы. В наших формулах указаны кубометры, часы, килоДжоули и другие единицы, при этом даны переводные коэффициенты. При использовании других единиц важно о необходимости их перевода к тем, что указаны в формулах.

При проектировании воздухонагревателей следует помнить о том, что его следует устанавливать до фильтра и нагревателя. Его габариты больше сечения воздуховода, а, значит, воздуховод не получится прижать к потолку. Наконец, следует предусматривать сервисные люки для доступа к оборудованию в процессе эксплуатации.

Подбор калорифера методом математического расчёта

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:

1. Водяные — энергия передаётся через трубы с горячей водой, паром.
2. 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

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 м 3 /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, м 3 /ч;
Р – нормативная плотность воздуха, кг/м 3 ;
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 сечения

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), 0 С;
t0 – расчётная температура воды в обратном трубопроводе, 0 С.

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, 0 С.

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:

q – тепловая характеристика объекта, Вт/(м 3 ּ о С);
V – объём объекта по внешней стороне ограждающих конструкций, м 3 ;
(t_п-t_н) – разность температуры основных помещений, о С.

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, 0 С;
tср.в – средний показатель температуры приточки, 0 С;
число 1,2 – коэффициент запас. Вводится в связи с остыванием воздуховодов.

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:

r – тепловая энергия, получаемая в процессе конденсации пара.

Обвязка

Калорифер в системе вентилирования обвязывается двумя способами:

1. Двухходовыми вентилями.
2. Трёхходовыми вентилями.

Подбор электрического калорифера

Для установки электрокалорифера не требуется специальный расчёт расхода тепла на работу вентиляции, но необходимо знать два параметра:

1. Расход воздуха.
2. Температуру на выходе из системы прогрева.

Производители указывают их в техническом паспорте на устройство.

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.

Выполнение расчета калорифера для вентиляции

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.

Приточно-вытяжная установка с рекуператором тепла.

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.

Расчет мощности воздухонагревателя.

Для выполнения расчета нужны следующие исходные данные:

1. Количество приточного воздуха, который необходимо нагреть. Может выражаться в м³/ч (объемный расход) или кг/ч (массовый расход).
2. Температура исходного воздуха, равна расчетной температуре наружного воздуха для данного региона.
3. Температура, до которой требуется нагреть приточный воздух для подачи его в помещения.
4. 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.

Расчет приточно-вытяжной вентиляции.

Значение реальной массовой скорости следует рассчитывать с учетом фактической площади по фронту подобранных теплообменников:

ϑρ = Lρ / 3600 А_ф.факт

Далее, необходимое количество теплоты для нагревания воздушного потока рассчитывают по формуле:

• 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:

Схема движения воздуха.

• G_w = Q / c_w (t_г – t).

• c_w – значение теплоемкости для воды, кДж/кг °С;
• t_г – расчетная температура воды в подающем трубопроводе, °С;
• t – 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:

• 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) / 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

Принципиальная схема работы воздухонагревателя.

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:

• 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.

Теперь можно рассчитать тепловую производительность воздухонагревателей по факту:

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:

1. Реальное значение коэффициента передачи тепла воздухонагревателя отличается от табличных значений или данных, представленных в каталоге, как правило, в меньшую сторону.
2. 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.

Подбор электрического воздухонагревателя

Если для нагрева воздушного потока в системе приточной вентиляции необходимо использовать электрический калорифер, то его просто подбирают по необходимому расходу вентиляционного воздуха и его начальной и конечной температуре. Если завод-производитель в каталоге указывает расход воздуха и установленную электрическую мощность, то подбор аппарата не составляет никакой сложности. Единственное условие – количество притока не должно быть меньше указанного заводом-производителем. В противном случае нагревательные элементы электрического калорифера могут перегреваться и выходить из строя. В случае когда предлагаемый ряд типоразмеров теплообменников предполагает выбор такого варианта эксплуатации, следует применить схему ступенчатой регулировки элементов нагрева. Величина запаса для такого типа аппаратов – не более 10%.

Правильно выполненный расчет калорифера для приточной вентиляции обеспечит его эффективную и долговечную эксплуатацию.

Нередки случаи, когда из-за завышенной площади поверхностей нагрева или низкой скорости движения теплоносителя в трубках последние размораживаются при низких температурах. Это могут быть ошибки в расчете или обвязке калорифера. Во избежание размораживания в будущем при расчете лучше принимать оптимальную скорость движения теплоносителя – 0,12 м/с. В схеме обвязки теплообменника для вентиляции рекомендуется применять циркуляционный насос, который будет качественно регулировать производительность. Некоторые современные модели калориферов производятся со встроенным обводным клапаном, что предохраняет их от размораживания. Таким модификациям и следует отдавать предпочтение.

Онлайн калькулятор расчета мощности калорифера

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.

1. Онлайн-расчет мощности электрического калорифера
2. Калориферы – принцип работы и виды
3. Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока
4. Нужно ли ориентироваться на СНиП
5. Обвязка
6. Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера
7. Подбор электрического калорифера
8. Регулировка процесса нагрева
9. Определение запаса устройства по тепловой мощности
10. Расчет аэродинамического сопротивления
11. Дополнительная литература
12. Контрольные вопросы
13. 5 Выбор вентиляционного электронагревателя

Онлайн-расчет мощности электрического калорифера

Расход тепла вентиляционным электрокалорифером на подогрев приточного воздуха. В поля онлайн-калькулятора вносятся показатели: объем проходящего через электрический канальный калорифер холодного воздуха, температура входящего воздуха, необходимая температура на выходе из электрического калорифера. По результатам онлайн-расчета калькулятора выводится требуемая мощность электрического нагревательного модуля для соблюдения заложенных условий.

1 поле. Объем проходящего через канальный электронагреватель приточного воздуха, м³/ч
2 поле. Температура воздуха на входе в электрический калорифер, °С
3 поле. Необходимая температура воздуха на выходе из электрокалорифера, °С
4 поле. Требуемая мощность электрического калорифера (расход тепла на подогрев приточного воздуха) для введенных данных

Калориферы – принцип работы и виды

Калорифер — это устройство, создающее воздушный тепловой поток для обогрева помещений.

Его назначение просматривается в образующих слово латинских корнях: “calor” и “fero” — «тепло-несу». В основе принципа действия этого устройства — закон термодинамики: тепловая энергия всегда передаётся из области высоких температур в область более низких.

Поэтому для функционирования калорифера необходимы:

• нагревающий элемент
• приток воздуха по воздуховодам
• достаточная площадь соприкосновения двух сред
• распределители нагретого воздуха

В настоящее время калориферы разных видов используют для создания микроклимата или технологических условий:

• в цехах по производству полимеров, радиоэлектроники
• в складских и гаражных помещениях
• в сушильных установках
• в торговых залах
• в офисах
• в строительных вагончиках
• в мастерских
• как бытовые воздухонагреватели в жилых помещениях

Основными показателями здорового микроклимата являются: температура, влажность воздуха, скорость перемещения воздушных потоков. Калориферные устройства предназначены, в соответствии с санитарными требованиями, оптимизировать воздушную среду жилых и производственных помещений.

К сведению: Калорифер также может и охлаждать воздушные потоки на 20⁰С, если трубчато-пластинчатый радиатор наполнен фреоном. Теплообмен в этом случае осуществляется снаружи. Фреоновый калорифер обычно входит в состав сплит-системы.

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

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

Нужно ли ориентироваться на СНиП

Во всех расчетах, которые мы проводили, использовались рекомендации СНиП и МГСН. Эта нормативная документация позволяет определить минимально допустимую производительность вентиляции, обеспечивающую комфортное пребывание людей в помещении. Другими словами требования СНиП направлены в первую очередь на минимизацию стоимости системы вентиляции и затрат на ее эксплуатацию, что актуально при проектировании вентсистем для административных и общественных зданий.

В квартирах и коттеджах ситуация иная, ведь вы проектируете вентиляцию для себя, а не для усредненного жителя и вас никто не заставляет придерживаться рекомендаций СНиП. По этой причине производительность системы может быть как выше расчетного значения (для большего комфорта), так и ниже (для уменьшения энергопотребления и стоимости системы). К тому же субъективное ощущение комфорта у всех разное: кому-то достаточно 30–40 м³/ч на человека, а для кого-то будет мало и 60 м³/ч.

Однако если вы не знаете, какой воздухообмен вам нужен для комфортного самочувствия, лучше придерживаться рекомендаций СНиП. Поскольку современные приточные установки позволяют регулировать производительность с пульта управления, вы сможете найти компромисс между комфортом и экономией уже в процессе эксплуатации системы вентиляции.

Обвязка

Калорифер в системе вентилирования обвязывается двумя способами:

1. Двухходовыми вентилями.
2. Трёхходовыми вентилями.

Более подробно о специфике в статье «Описание калориферов и узлов обвязки приточной вентиляции».

Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера

W (м/сек) = Gw / (pw х fw)

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

Подбор электрического калорифера

Для установки электрокалорифера не требуется специальный расчёт расхода тепла на работу вентиляции, но необходимо знать два параметра:

1. Расход воздуха.
2. 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.

Регулировка процесса нагрева

Используются два способа регулировки режима работы:

• Количественный. Настройка производится путем изменения объема теплоносителя, поступающего в прибор. При этом способе отмечаются резкие скачки температуры, нестабильность режима, поэтому в последнее время более распространен второй тип.
• Качественный. Этот способ позволяет обеспечивать постоянный расход теплоносителя, что делает работу прибора более стабильной и плавной. При неизменном расходе меняется лишь температура носителя. Это делается путем подмешивания в прямой поток некоторого количества более холодной обратки, что регулируется трехходовым клапаном. Такая система защищает конструкцию от перемерзания.

Определение запаса устройства по тепловой мощности

Определяем запас тепловой производительности:

((q — Q) / Q) х 100

q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт
Q — расчетная тепловая мощность, Вт

Расчет аэродинамического сопротивления

Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно рассчитать по формуле:

ΔРа (Па)=В х Vr

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 понятно Не помогла, нужно объяснить более подробно

Дополнительная литература

1. «Применение I-d диаграммы для расчетов» справочника «Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 1.» М.: «Стройиздат», 1991 г. Воздухоподготовка.
2. Под ред. И.Г.Староверова, Ю.И. Шиллера, Н.Н.Павлова и др. «Справочник проектировщика» Изд. 4-е, Москва, Стройиздат, 1990г.
3. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д., Городов А.К., Еремин М.Ю., Звягинцева С.М., Мурашко В.П.,Седых И.В. «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика.» Москва, Евроклимат, 2000г.
4. Беккер А. (перевод с немецкого Казанцевой Л.Н. под редакцией Резникова Г.В.) «Системы вентиляции» Москва, Евроклимат, 2005г.
5. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. «Влажный воздух. Состав и свойства. Учебное пособие.» Санкт-Петербург, 1998г.
6. Технические каталоги Flaktwoods

Контрольные вопросы

1. Из каких элементов состоит приточная система вентиляции?
2. Из каких элементов состоит вытяжная система вентиляции?
3. Из каких элементов состоит центральный кондиционер?
4. Почему в вытяжной вентиляции отсутствуют фильтр, нагреватель, охладитель?
5. Может ли шумоглушитель устанавливаться перед вентилятором? С обоих сторон от него? С какой целью?
6. Как вы думаете, в какой системе (приточной или вытяжной) должен быть установлен более мощный вентилятор при одинаковой производительности системы? Почему?

5 Выбор вентиляционного электронагревателя

Многие пользователи предпочитают использовать для расчёта калорифера онлайн-калькулятор, где предусмотрены все нюансы. Но даже в такой ситуации нужно быть внимательными, так как мощность комплектующих узлов может быть слишком большой. Когда агрегат имеет показатели работоспособности 4 кВт, то питаться он может от обычной розетки. Если же мощность калорифера больше, то ему потребуется отдельный кабель, который будет вести прямо к щитку электроэнергии. Если потребитель решит приобрести агрегат с показателем 8 кВт, то для его работы понадобится питание 380 В.

Современные калориферы отличаются небольшим весом и довольно компактными габаритами, к тому же они полностью автономны. Для стабильной работы таких агрегатов вовсе не обязательно иметь централизованное горячее водоснабжение либо пар. Единственный минус — из-за небольшой мощности их просто нецелесообразно использовать на больших площадях. К вторичному недостатку можно отнести то, что они потребляют много электроэнергии.

Как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха

Калорифер обеспечивает и поддерживает желаемый температурный режим в помещении. Он устанавливается в систему приточной вентиляции, кондиционирования и отопления, способен обогревать значительные площади, поскольку отличается большой мощностью и производительностью. Чтобы прибор функционировал корректно, необходимо выполнить расчет мощности калорифера до его приобретения.

1. Классификация калориферов
2. Водяные
3. Паровые
4. Электрические
5. Достоинства и недостатки
6. Конструкция калориферов разных видов
7. Водяные и паровые калориферы
8. Расчет мощности калорифера
9. Водяной прибор
10. Паровой калорифер
11. Электрический калорифер

Классификация калориферов

Калофиреры отличаются по способу нагрева теплоносителя

Устройства работают от разных источников энергии и классифицируются по виду теплоносителя. Широко используются три типа:

• водяные;
• паровые;
• электрические.

Первые сами не нагревают воздух, а только осуществляют передачу тепла воздушному потоку, поскольку к калориферу подводят теплоноситель. Электрические приборы не используют теплоноситель, нагревают воздух благодаря электроэнергии. Главные элементы в таких устройствах – ТЭНы.

Водяные

Водяной калорифер с обвязкой из металлических труб и насосом

Водяные калориферы – бюджетный вариант. Их цена и расходы на обслуживание невелики. Нужно подвести к прибору систему водоснабжения, поэтому монтаж требует определенных навыков. Быстро перенести его на другое место не получится. Теплоноситель (вода или этиленгликоль) может поступать от системы отопления, ГВС или котла. Чтобы отрегулировать температуру воздуха, необходимо учесть мощность, уровень нагрева теплоносителя и воздушной массы. Управление осуществляется с помощью термостата.

При монтаже водяных и паровых калориферов нельзя использовать полимерные и металлопластиковые трубы, поскольку они расплавятся. Рекомендуются стальные оцинкованные трубопроводы.

Помимо экономичности, водяной прибор отличается:

• удобством эксплуатации;
• высокой эффективностью;
• безопасностью;
• простым принципом действия.

Недостаток – ограничения по минимальной температуре и запыленности входного потока.

Целесообразно устанавливать водяное устройство в просторных производственных помещениях, складах, заведениях общественного питания, коттеджах с хорошей вентиляцией. Оно быстро прогревает большие объемы воздуха.

Паровые

Кроме теплоносителя, паровые калориферы практически ничем не отличаются от водяных. Несущественная разница – 2-миллиметровая толщина стенок трубок против 1,5-миллиметровой. Необходимость дополнительного усиления связана с большим давлением в системе, работающей на пару. Оно варьируется от 0,5 до 1,2 Па. Используют углеродистую и нержавеющую сталь.

Паровые калориферы также устанавливают на предприятиях, причем таких, где пар образуется в процессе производства. Максимальная температура пара – 180°C.

Электрические

Для мощных электрических калориферов необходима трехфазная сеть

К электрическому калориферу не нужно подводить магистраль с теплоносителем, он имеет небольшие габариты и вес, поэтому более простой в монтаже.

Преимущества электрических устройств:

• удобство использования;
• мобильность;
• компактность.

• работают на электричестве;
• сушат воздух.

Высокие расходы на электроэнергию делают постоянное использование приборов такого типа невыгодным. Они менее мощные, чем паровые и водяные приборы, поэтому для отопления помещений площадью более 100 м2 не подходят, но оптимальны для обогрева квартир. Электрические приборы используют в три раза больше энергии по сравнению с водяными калориферами, но производительность у них ниже. Зачастую они применяются в качестве временных обогревателей.

Для регулировки температуры воздушной массы на выходе необходимо лишь установить термодатчик.

Чтобы сэкономить электроэнергию, следует выполнить монтаж рекуператора.

Достоинства и недостатки

При всем удобстве калориферы потребляют большое количество электроэнергии

Водяные и паровые калориферы, предназначенные для отопления производственных помещений, крайне выгодны, поскольку не требуют дополнительных вложений. Финансовые средства затрачиваются только на приобретение устройства. Их достоинства:

• быстрое достижение желаемой температуры воздуха;
• простой монтаж;
• безопасность;
• надежность;
• возможность регулировки уровня обогрева.

Из недостатков отмечаются:

• использование в помещениях с плюсовой температурой воздуха;
• невозможность применения для обогрева квартир;
• требуется оборудование для обеспечения воздушной тяги;
• если прекращается подача теплоносителя, система перестает работать.

Последний пункт справедлив и для электрокалориферов, только касается перебоев с подачей электроэнергии.

Конструкция калориферов разных видов

Калорифер – это теплообменник, передающий энергию теплоносителя воздушному обогревающему потоку и работающий по принципу фена. Его конструкция включает съемные боковые щитки и теплоотдающие элементы. Они могут быть соединены в одну или несколько линий. Встроенный вентилятор обеспечивает воздушную тягу, и воздушная масса поступает в помещение через зазоры, которые есть между элементами. Когда воздух с улицы проходит сквозь них, ему передается тепло. Калорифер устанавливают в вентиляционный канал, поэтому прибор должен соответствовать шахте по размеру и форме.

Водяные и паровые калориферы

Виды теплообменников в калориферах

Водяные и паровые калориферы могут быть двух видов: ребристыми и гладкотрубными. Первые в свою очередь делятся еще на два типа: пластинчатые и спирально-навивные. Конструкция бывает одноходовой или многоходовой. В многоходовых устройствах имеются перегородки, благодаря которым направление потока меняется. Трубки располагаются в 1-4 ряда.

Калорифер, работающий на воде, состоит из металлической, чаще прямоугольной рамы, внутри которой размещены ряды трубок и вентилятор. Подключение выполняется к котлу или ЦСО с помощью выходных патрубков. Вентилятор располагается с внутренней стороны, он нагнетает воздух в теплообменник. Для управления мощностью и выходной температурой воздуха используются 2-х или 3-ходовые вентили. Приборы устанавливают на потолок или на стену.

Существует три разновидности водяных и паровых калориферов.

Гладкотрубные. Конструкция состоит из полых трубок (диаметр от 2 до 3,2 см), расположенных с небольшими промежутками (порядка 0,5 см). Они могут быть изготовлены из стали, меди, алюминия. Концы трубок сообщаются с коллектором. Во входные отверстия поступает нагретый теплоноситель, на выход – конденсат или остывшая вода. Гладкотрубные модели отличаются меньшей производительностью по сравнению с остальными.

• минимальная температура входного потока – –20°C;
• требования к чистоте воздуха – не более 0,5 мг/м3 по показателю запыленности.

Ребристые. За счет ребристых элементов увеличивается площадь теплоотдачи, поэтому при прочих равных условиях ребристые калориферы более производительные, чем гладкотрубные. Пластинчатые модели отличаются тем, что на трубки насаживаются пластины, еще больше увеличивающие площадь поверхности теплоотдачи. В навивных наматывается стальная гофрированная лента.

Биметаллические с оребрением. Наибольшей эффективности удается достичь за счет использования двух металлов: меди и алюминия. Из меди изготавливают коллекторы и патрубки, а оребрение – из алюминия. Причем выполняется оребрение особого вида – спирально-накатное.

В электрических приборах нагрев воздуха осуществляется за счет его контакта с раскаленными пластинами или спиралями. Нагревательные элементы изготавливают из тугоплавких металлов.

Расчет мощности калорифера

Для правильного расчета калорифера необходимо определиться с исходными данными: производительностью, плотностью воздуха, уличной и желаемой температурой в помещении. Последние показатели чрезвычайно важны, поскольку от них зависит количество тепла, затрачиваемого на нагрев 1 м3 воздуха. Часть данных можно узнать из специальных таблиц.

Водяной прибор

Расчет мощности исходя из уличных температур

Чтобы рассчитать площадь сечения водяного калорифера, применяют формулу Аф= L×ρ_ул/3600 (ϑρ). Используются значения:

• L – производительность, которая выражается в м3/ч или кг/ч;
• p_ул – плотность воздуха на улице по таблице;
• ϑρ – массовая скорость воздуха в сечении.

Получив результат, подбирают для системы вентиляции один калорифер стандартного размера или несколько приборов так, чтобы площадь или сумма площадей были равны или чуть больше расчетного значения.

Массовый расход воздуха в кг/ч вычисляют по формуле G=L×p_ср:

• p_ср– плотность воздуха при средней температуре.

• t_ул – уличная температура воздуха в самую холодную пятидневку года;
• t_кон – желаемая температура в помещении.

Потом для среднего показателя определяют плотность по таблице.

Вычисляют расход тепла для прогрева воздуха по формуле: Q (Вт) = G×c×(t_кон–t_ул)

Для примера будут рассчитаны данные, если известно:

• L – 10000 м3/ч (производительность указывается в документации);
• t_кон – 21°C;
• t_ул – –25°C.

Плотность воздуха при этой температуре – 1,303.

Массовый расход воздушной массы равен G=10000 м3/ч×1,303 кг/м3=13030кг/ч

Отсюда Q=13030/3600×1011×(21-(-25))=168325 Вт.

К этой величине необходимо добавить 10-15% для запаса мощности.

Паровой калорифер

Мощность парового калорифера определяют тем же способом, только для расчета G используют формулу G=Q/r. r – удельная теплота, образующаяся при конденсации пара в кДж/кг.

Электрический калорифер

Формула расчета мощности калорифера

Для электрических приборов большую часть необходимых данных обычно указывает изготовитель, что значительно упрощает расчет нагрева воздуха и выбор калорифера. Несмотря на относительно низкую тепловую мощность, электрокалориферная система потребляет много электроэнергии, поэтому ее зачастую приходится подключать отдельным кабелем к щитку. Калориферы мощностью более 7 кВт запитывают от сети 380 В.

Потребляемый ток рассчитывают по формуле I=P/U, где P – мощность, а U – напряжение. Значение U зависит от особенностей подключения. Если подключение однофазное, U=220В, если трехфазное, U=660В.

Температуру нагрева рассчитывают по формуле T=2,98×P/L, где L – как и в других расчетах, производительность системы.

Для обогрева помещений малой площади рекомендуется приобретать электрический калорифер, он более удобный и не требует сложной установки. Если же площадь обогрева более 100 м2, выгоднее пользоваться водяным или паровым устройством. В любом случае, чтобы выполнить подбор калорифера правильно, необходимо произвести предварительные расчеты.