حساب السخان: كيفية حساب قوة جهاز لتسخين الهواء للتدفئة

تتمتع السخانات بأداء عالٍ، لذا بمساعدتها يمكنك تسخين الغرف الكبيرة جدًا في وقت قصير إلى حد ما. يتم طرح العديد من نماذج هذه الأجهزة التي تعمل على أساس مبردات مختلفة للبيع.

لاختيار الخيار الأفضل، تحتاج إلى حساب السخان، والذي يمكن إجراؤه يدويًا أو باستخدام الآلة الحاسبة عبر الإنترنت. سنساعدك في التعامل مع مسألة الحسابات - في هذه المقالة سنقدم مثالاً على الحسابات التي ستكون مطلوبة عند اختيار جهاز مناسب لتسخين الهواء.

سننظر أيضًا في ميزات التصميم لأنواع مختلفة من سخانات الهواء ومزايا وعيوب نظام التدفئة الذي يستخدم هذه الأجهزة.

إيجابيات وسلبيات التدفئة مع سخان

إن نظام التدفئة المنزلية، الذي يعتمد على توفير الهواء الساخن إلى درجة حرارة محددة مباشرة في المنزل، له أهمية خاصة لأصحاب المنازل.

يتكون تصميم نظام التدفئة هذا من المكونات الهامة التالية:

• سخان يعمل كمولد للحرارة، يسخن الهواء؛
• القنوات (قنوات الهواء) التي تدخل من خلالها كتل الهواء الساخنة إلى المنزل؛
• مروحة تقوم بتوجيه الهواء الساخن جيدًا في جميع أنحاء الغرفة بأكملها.

هناك العديد من المزايا لهذا النوع من النظام.وتشمل هذه الكفاءة العالية، وغياب العناصر المساعدة للتبادل الحراري في شكل مشعات، وأنابيب، والقدرة على دمجها مع النظام المناخي، وانخفاض القصور الذاتي، ونتيجة لذلك يتم تسخين كميات كبيرة بسرعة كبيرة.

بالنسبة للعديد من أصحاب المنازل، فإن العيب هو أن تركيب النظام ممكن فقط في وقت واحد مع بناء المنزل نفسه ومن ثم يصبح من المستحيل إجراء المزيد من التحديث.

الجانب السلبي هو فارق بسيط مثل الوجود الإلزامي للطاقة الاحتياطية والحاجة إلى الصيانة الدورية.

السخان سهل التركيب والتشغيل، وبأسعار معقولة، ولكن الأهم من ذلك أنه جهاز فعال لتدفئة الغرفة. تُظهر الصورة سخان مياه مدمج في النظام

يوجد على موقعنا مواد أكثر تفصيلاً حول تركيب تدفئة الهواء في المنزل والمنزل. ننصحك بالتعرف عليهم:

• تسخين الهواء افعل ذلك بنفسك: كل شيء عن أنظمة تسخين الهواء
• كيفية ترتيب تسخين الهواء لمنزل ريفي: القواعد وخطط البناء
• حساب تسخين الهواء: المبادئ الأساسية + مثال حسابي

تصنيف سخانات الهواء

يتم تضمين سخانات الهواء في تصميم نظام التدفئة لتسخين الهواء. وتوجد المجموعات التالية من هذه الأجهزة حسب نوع سائل التبريد المستخدم: الماء، الكهرباء، البخار، النار.

من المنطقي استخدام الأجهزة الكهربائية للغرف التي لا تزيد مساحتها عن 100 متر مربع. بالنسبة للمباني ذات المساحات الكبيرة، سيكون الاختيار الأكثر عقلانية هو سخانات المياه، التي تعمل فقط في وجود مصدر للحرارة.

الأكثر شعبية هي البخار و سخانات مياه. ينقسم كل من السطحين الأول والثاني في الشكل إلى نوعين فرعيين: أنبوب مضلع وناعم. وفقًا لهندسة الزعانف، يمكن أن تكون السخانات ذات الزعانف من النوع اللوحي أو الملفوف الحلزوني.

يتم تنظيم أداء سخانات الهواء التي تعمل على سائل التبريد مثل البخار باستخدام صمامات خاصة مثبتة على أنبوب الإدخال

حسب التصميم، يمكن أن تكون هذه الأجهزة أحادية المسار، عندما يتحرك سائل التبريد فيها عبر الأنابيب، ملتزمًا باتجاه ثابت، ومتعددة الممرات، حيث توجد أقسام في أغطيةها، ونتيجة لذلك يكون اتجاه الحركة المبرد يتغير باستمرار.

هناك 4 موديلات من سخانات الماء والبخار متاحة للبيع، تختلف في مساحة سطح التسخين:

• سم - الأصغر مع صف واحد من الأنابيب؛
• م - صغيرة مع صفين من الأنابيب؛
• مع — متوسطة مع أنابيب في 3 صفوف؛
• ب - كبيرة، بها 4 صفوف من الأنابيب.

أثناء التشغيل، يمكن لسخانات المياه أن تتحمل التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة - 70-110⁰.لكي يعمل السخان من هذا النوع بشكل جيد، يجب تسخين المياه المتداولة في النظام إلى 180 درجة كحد أقصى. في الموسم الدافئ، يمكن للسخان أن يعمل كمروحة.

تصميم أنواع مختلفة من سخانات الهواء

يتكون سخان مياه التسخين من غلاف مصنوع من المعدن ومبادل حراري يوضع فيه على شكل سلسلة من الأنابيب ومروحة. يوجد في نهاية الوحدة أنابيب مدخل يتم من خلالها توصيلها بغلاية أو نظام تدفئة مركزي.

كقاعدة عامة، توجد المروحة في الجزء الخلفي من الجهاز. وتتمثل مهمتها في دفع الهواء من خلال المبادل الحراري.

بعد التسخين، يتدفق الهواء مرة أخرى إلى الغرفة من خلال الشبكة الموجودة في الجزء الأمامي من المدفأة.

في أغلب الأحيان، يتم تصنيع السكن على شكل مستطيل، ولكن هناك نماذج مصممة لقنوات التهوية المستديرة. يتم تركيب صمامات ثنائية أو ثلاثية الاتجاه على خط الإمداد لتنظيم قوة الوحدة.

تهب المروحة عبر الأنابيب الموجودة في غلاف المدفأة.يتحرك الماء الساخن من نظام التدفئة عبر الأنابيب، وتقوم المروحة بتوزيع الهواء الدافئ بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة

تختلف سخانات الهواء أيضًا في طريقة التثبيت - حيث يمكن تركيبها على السقف أو على الحائط. يتم وضع نماذج من النوع الأول خلف سقف معلق، فقط الشبك ينظر إلى ما وراءه. الوحدات المثبتة على الحائط هي الأكثر شعبية.

النوع رقم 1 - سخانات ذات أنبوب أملس

يتكون تصميم الأنبوب الأملس من عناصر تسخين على شكل أنابيب رفيعة مجوفة يبلغ قطرها من 20 إلى 32 ملم، وتقع على مسافة 0.5 سم بالنسبة لبعضها البعض. يدور المبرد من خلالها. يتم تسخين الهواء الذي يغسل الأسطح الساخنة للأنابيب بسبب التبادل الحراري بالحمل الحراري.

يتم ترتيب الأنابيب الموجودة في سخان الهواء على شكل رقعة الشطرنج أو الممر. نهاياتها ملحومة في المجمعات - العلوية والسفلية. يدخل سائل التبريد إلى صندوق التوزيع من خلال أنبوب الإدخال، ثم بعد مروره عبر الأنابيب وتسخينها، يخرج من خلال أنبوب المخرج على شكل ماء متكثف أو مبرد.

يتم توفير نقل حرارة أكثر استقرارًا عن طريق الأجهزة ذات الترتيب المتدرج للأنابيب، ولكن مقاومة تدفق الهواء تكون أعلى هنا. ومن الضروري حساب قوة الوحدة لمعرفة الإمكانيات الحقيقية للجهاز.

هناك متطلبات معينة للهواء - يجب ألا تكون هناك ألياف أو جزيئات معلقة أو مواد لزجة. محتوى الغبار المسموح به أقل من 0.5 مجم/م3. درجة حرارة المدخل لا تقل عن 20 درجة.

سخانات أحادية التمرير وثلاثة تمريرات. 1 - أنبوب المدخل الذي يتدفق من خلاله سائل التبريد، 2 - صندوق التوزيع، 3 - الأنبوب، 4 - أنبوب المخرج، 5 - القسم

الخصائص الحرارية للسخانات ذات الأنبوب الأملس ليست عالية جدًا.يُنصح باستخدامها عندما لا تكون هناك حاجة لتدفق هواء كبير وتسخين إلى درجة حرارة عالية.

النوع رقم 2 - سخانات الهواء ذات الزعانف

أنابيب الأجهزة ذات الزعانف لها سطح مضلع، وبالتالي فإن نقل الحرارة منها أكبر. مع عدد أقل من الأنابيب، تكون خصائصها الحرارية أعلى من سخانات الهواء ذات الأنابيب الملساء.

تشتمل سخانات الألواح على أنابيب مثبتة عليها ألواح - مستطيلة أو مستديرة.

النوع الأول من الألواح يتم تركيبه على مجموعة من الأنابيب. يمر المبرد إلى صندوق التوزيع الخاص بالجهاز من خلال أحد التركيبات، ويقوم بتسخين الهواء الذي يمر بسرعة كبيرة عبر قنوات ذات قطر صغير، ثم يخرج من صندوق التجميع من خلال التركيب.

السخانات من هذا النوع مدمجة وسهلة الصيانة والتركيب.

يتم تعيين أجهزة لوحة المرور الواحدة: KFB، KFS، KVB، STD3009V، KZPP، K4PP، وتم تعيين أجهزة لوحة المرور المتعددة على أنها KVB، K4VP، KZVP، KVS، KMS، STDZOYUG، KMB. تم تسمية النموذج الأوسط بـ KFS، والنموذج الكبير يسمى KFB.

يتم لف شريط فولاذي مموج بعرض 1 سم وسمك 0.4 مم على أنابيب هذه السخانات. يمكن أن يكون المبرد بالنسبة لهم إما بخارًا أو ماءًا.

لا يمكن توصيل سخانات المياه بأنابيب معدنية أو بلاستيكية أو بوليمر بسبب ذلك وهي غير مصممة لدرجات حرارة سائل التبريد المرتفعة. نحتاج إلى أنابيب فولاذية ويفضل أن تكون مجلفنة لمنع التآكل

الأول مجهز بثلاثة صفوف من الأنابيب والثاني بأربعة. تبلغ سماكة صفائح النموذج المتوسط ​​0.5 ملم وأبعادها 11.7 × 13.6 سم، أما صفائح النموذج الكبير بنفس السماكة والعرض فهي أطول - 17.5 سم.

وتقع اللوحات على مسافة 0.5 سم من بعضها البعض ولها ترتيب متعرج، بينما في نماذج النوع الأوسط يتم ترتيب اللوحات وفقا لمبدأ الممر.

تحتوي سخانات الهواء التي تحمل علامة STD على 5 أرقام (5، 7، 8، 9، 14). في سخانات STD4009V يكون سائل التبريد عبارة عن بخار، وفي STD3010G يكون الماء. يتم التثبيت الأول مع الاتجاه الرأسي للأنابيب، والأخير - مع الاتجاه الأفقي.

النوع رقم 3 - سخانات ثنائية المعدن ذات زعانف

في أنظمة التدفئة ذات الهواء الساخن، غالبًا ما تستخدم نماذج السخانات ثنائية المعدن KP3-SK، KP4-SK، KSk - 3 و 4 مع نوع خاص من الزعانف - المدرفلة على شكل حلزوني. سائل التبريد للسخانات KP3-SK، KP4-SK هو الماء الساخن بأعلى ضغط يبلغ 1.2 ميجا باسكال ودرجة حرارة قصوى تبلغ 180 درجة مئوية.

لتشغيل سخانات الهواء الأخرى، يلزم البخار بنفس ضغط التشغيل كما هو الحال في الأولين، ولكن مع درجة حرارة أعلى قليلاً - 190 درجة. يجب على الشركات المصنعة إجراء اختبارات القبول. يتم أيضًا اختبار الأجهزة بحثًا عن التسريبات.

يتكون المبادل الحراري لسخان الهواء KSK من أنابيب مصنوعة من الفولاذ ولها زعانف من الألومنيوم. صفائح الأنبوب تربطهم

هناك خطين من سخانات الهواء ثنائية المعدن - KSK3، KPZ، التي تحتوي على 3 صفوف من الأنابيب، متوسطة الحجم، وKSK4، KP4 مع 4 صفوف من الأنابيب هي نماذج كبيرة. مكونات هذه الأجهزة هي عناصر التبادل الحراري ثنائية المعدن، والدروع الجانبية، وشبكات الأنابيب، والأغطية ذات الأقسام.

يتكون عنصر التبادل الحراري من أنبوبين - أنبوب داخلي بقطر 1.6 سم مصنوع من الفولاذ وآخر خارجي من الألومنيوم مثبت عليه زعانف. تبلغ المسافة العرضية بين أنابيب نقل الحرارة 4.15 سم، والمسافة الطولية 3.6 سم.

قواعد الحسابات واختيار الوحدة المناسبة

عند تصميم نظام التدفئة مع واحد أو مجموعة من السخانات، وكذلك عند إجراء الحسابات، من الضروري اتباع عدد من القواعد. دعونا نلقي نظرة عليها بمزيد من التفصيل في اختيار الصورة أدناه.

حساب سخان الماء

لحساب قوة سخان الماء أو البخار، هناك حاجة إلى المعلمات الأولية التالية:

1. أداء النظام أو بمعنى آخر كمية الهواء المقطر في الساعة. وحدة قياس التدفق الحجمي هي mᶾ/h، الكتلة كجم/h. الرمز - ل.
2. درجة الحرارة الأولية أو الخارجية - تول.
3. درجة حرارة الهواء النهائية هي tfin.
4. كثافة الهواء وقدرته الحرارية عند درجة حرارة معينة - يتم أخذ البيانات من الجداول.

أولاً، يتم حساب مساحة المقطع العرضي على طول الجزء الأمامي من جهاز تسخين الهواء.وبعد أن تعلمت هذه القيمة، يتم الحصول على الأبعاد الأولية للوحدة بهامش.

للحساب استخدم الصيغة:

بالعربية = Lρ / 3600 (ϑρ),

أين ل — تدفق الهواء الحجمي أو الإنتاجية بالمتر المكعب / الساعة، ρ — كثافة الهواء الخارجي مقاسة بالكجم/م3 ϑρ - سرعة الهواء الكتلية في القسم المحسوب، مقاسة بالكيلوجرام/(سم²).

بعد تلقي هذه المعلمة، لمزيد من الحسابات، يتم أخذ الحجم النموذجي للسخان، الأقرب في الحجم. إذا كانت قيمة المساحة النهائية كبيرة، يتم تركيب عدة وحدات متطابقة بالتوازي، وتكون مساحتها الإجمالية مساوية للقيمة الناتجة.

لا يُطلق على المسعرات اسم أجهزة التبادل الحراري فحسب، بل تُسمى أيضًا مبردات الهواء التي تعمل على أساس الماء البارد، والتي تعتبر أقل شيوعًا

لتحديد الطاقة المطلوبة لتسخين حجم معين من الهواء، تحتاج إلى معرفة إجمالي استهلاك الهواء الساخن بالكيلو جرام لكل ساعة واحدة باستخدام الصيغة:

ز = ل × ص,

أين ر - كثافة الهواء عند متوسط ​​درجة الحرارة. يتم تحديدها من خلال جمع درجات الحرارة عند مدخل ومخرج الوحدة، ثم القسمة على 2. يتم أخذ مؤشرات الكثافة من الجدول.

من هذا الجدول يمكنك أخذ بيانات عن الكثافة والقدرة الحرارية النوعية للهواء عند درجة حرارة معينة لحساب قوة الجهاز

يمكنك الآن حساب استهلاك الحرارة لتسخين الهواء، حيث يتم استخدام الصيغة التالية:

Q (W) = G x c x (نهاية t - بداية t),

أين ز - تدفق الهواء الشامل بالكيلو جرام / ساعة. يتم أيضًا أخذ السعة الحرارية المحددة للهواء، المُقاسة بـ J/(kg x K)، في الاعتبار عند الحساب. يعتمد ذلك على درجة حرارة الهواء الداخل، وقيمها موجودة في الجدول أعلاه. يشار إلى درجة الحرارة عند مدخل ومخرج الجهاز لا تبدأ. و ر يخدع. على التوالى.

لنفترض أننا بحاجة إلى اختيار سخان بسعة 10000 متر مكعب/ساعة بحيث يقوم بتسخين الهواء إلى درجة حرارة 20 درجة مئوية عند درجة حرارة خارجية تبلغ -30 درجة مئوية. المبرد عبارة عن ماء بدرجة حرارة عند مدخل الوحدة 95 درجة و 50 درجة عند المخرج.

تدفق كتلة الهواء: G = 10000 متر مكعب/ساعة. × 1.318 كجم/م¶ = 13.180 كجم/ساعة.

قيمة الكثافة: ρ = (-30 + 20) = -10، عند قسمة هذه النتيجة على النصف، حصلنا على -5. من الجدول اخترنا الكثافة المقابلة لمتوسط ​​درجة الحرارة.

استبدال النتيجة التي تم الحصول عليها في الصيغة، يتم الحصول على استهلاك الحرارة: س = 13,180 /3600 × 1013 × 20 – (-30) = 185,435 وات. هنا 1013 هي السعة الحرارية المحددة المختارة من الجدول عند درجة حرارة - 30⁰ في J/(kg x K). يضاف من 10 إلى 15% من الاحتياطي إلى القيمة المحسوبة لقوة السخان.

والسبب هو أن المعلمات المجدولة غالبًا ما تختلف عن المعلمات الحقيقية للأسفل، كما أن الأداء الحراري للوحدة، بسبب انسداد الأنابيب، يتناقص بمرور الوقت. تجاوز القيمة الاحتياطية أمر غير مرغوب فيه.

مع زيادة كبيرة في سطح التسخين، قد يحدث انخفاض حرارة الجسم وحتى إزالة الجليد في الصقيع الشديد.

يتم إمداد مسخن البخار بسائل التبريد من الأعلى، كما يتم تفريغ الماء الناتج عن تكثيف بخار العادم من الأسفل. تُظهر الصورة رسمًا تخطيطيًا لأنابيب سخان البخار

يتم حساب قوة سخانات البخار بنفس طريقة حساب سخانات المياه. تختلف صيغة حساب سائل التبريد فقط:

ز=س/ص,

أين ص - الحرارة النوعية المنبعثة أثناء تكثيف البخار، وتقاس بـ كيلوجول/كجم.

حساب السخان الكهربائي

غالبًا ما تشير الشركات المصنعة في كتالوجات سخانات الهواء الكهربائية إلى الطاقة المثبتة وتدفق الهواء، مما يبسط الاختيار إلى حد كبير.الشيء الرئيسي هو أن المعلمات لا تقل عن تلك المشار إليها في جواز السفر، وإلا فسوف تفشل بسرعة.

يشتمل تصميم السخان على عدة عناصر تسخين كهربائية خاصة، يتم زيادة مساحتها عن طريق الضغط على الزعانف عليها.

يمكن أن تكون قوة الأجهزة كبيرة جدًا، وأحيانًا مئات الكيلووات. يمكن تشغيل المدفأة بقدرة تصل إلى 3.5 كيلووات من مخرج 220 فولت، وعند الفولتية الأعلى من ذلك من الضروري توصيلها بكابل منفصل مباشرة باللوحة. إذا كانت هناك حاجة لاستخدام سخان بقوة أعلى من 7 كيلو واط، فستكون هناك حاجة إلى مصدر طاقة 380 فولت.

هذه الأجهزة صغيرة الحجم والوزن، وهي مستقلة تمامًا، ولا تتطلب بالضرورة وجود مصدر مركزي للمياه الساخنة أو البخار.

العيب الكبير هو أن الطاقة المنخفضة غير كافية لاستخدامها على مساحات واسعة. العيب الثاني هو استهلاك الطاقة العالية.

ويترتب على حساب السخان أن نتيجة استخدام الجهاز هي توفير ملحوظ في موارد الطاقة. في بعض الأحيان يتم دمج هذه الوحدة مع جهاز التعافي ثم يتم سحب الهواء ليس من الخارج، ولكن من الغرفة

لمعرفة مقدار التيار الذي يستهلكه السخان، يمكنك استخدام الصيغة:

أنا = ف / يو,

أين ص - قوة، ش - مصدر التيار.

مع اتصال سخان أحادي الطور ، يتم أخذ U يساوي 220 فولت. مع اتصال ثلاثي الطور - 660 فولت.

يتم تحديد درجة الحرارة التي يقوم بها سخان بقوة معينة بتسخين كتلة الهواء بواسطة الصيغة:

T = 2.98 × الربح / الخسارة,

أين ل - أداء النظام. تتراوح قيم طاقة السخان المثالية للمنزل من 1 إلى 5 كيلووات، وللمكاتب - من 5 إلى 50 كيلووات.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

ما هي كثافة الهواء التي يجب أخذها عند الحساب موصوفة في هذا الفيديو:

فيديو عن كيفية عمل السخان في نظام التدفئة:

عند اختيار نوع معين من السخان، يجب أن ننطلق من اعتبارات الجدوى والخصائص التشغيلية للمنزل.

بالنسبة للمناطق الصغيرة، سيكون شراء سخان كهربائي جيدًا، ولكن لتدفئة منزل كبير فمن الأفضل اختيار خيار آخر. في أي حال، لا يمكنك الاستغناء عن الحساب الأولي..

هل أنت على دراية جيدة بمسألة اختيار وحساب السخان؟ ربما ترغب في مشاركة توصيات مفيدة لاختيار سخان الهواء أو الإشارة إلى وجود خطأ أو عدم دقة في الحسابات في المواد التي تمت مناقشتها أعلاه؟ اترك تعليقك ضمن هذه المقالة - قد يكون رأيك مفيدًا للأشخاص الذين يختارون المدفأة المناسبة لمنزلهم.