Varmeberegning: hvordan beregne kraften til en enhet for oppvarming av luft for oppvarming

Varmeovner har høy ytelse, så med deres hjelp kan du varme opp selv veldig store rom på ganske kort tid. Mange modeller av disse enhetene som opererer på grunnlag av forskjellige kjølevæsker, selges.

For å velge det beste alternativet, må du beregne varmeren, som kan gjøres enten manuelt eller ved hjelp av en online kalkulator. Vi hjelper deg med å finne ut spørsmålet om beregninger - i denne artikkelen vil vi gi et eksempel på beregningene som vil være nødvendig når du velger en passende enhet for oppvarming av luft.

Vi vil også vurdere designfunksjonene til ulike typer luftvarmere, fordelene og ulempene ved et varmesystem som bruker slike enheter.

Fordeler og ulemper med oppvarming med varmeapparat

Et boligvarmesystem, basert på tilførsel av luft oppvarmet til en innstilt temperatur direkte inn i huset, er av spesiell interesse for huseiere.

Dette varmesystemdesignet består av følgende viktige komponenter:

• en varmeovn som fungerer som en varmegenerator som varmer opp luften;
• kanaler (luftkanaler) gjennom hvilke oppvarmede luftmasser kommer inn i huset;
• en vifte som leder godt oppvarmet luft gjennom hele rommet.

Det er mange fordeler med denne typen system.Disse inkluderer høy effektivitet, fravær av hjelpeelementer for varmeveksling i form av radiatorer, rør, og evnen til å kombinere det med et klimasystem, og lav treghet, som et resultat av at store volumer varmes opp veldig raskt.

For mange huseiere er ulempen at installasjon av systemet kun er mulig samtidig med byggingen av selve huset og da er videre modernisering umulig.

Ulempen er en nyanse som den obligatoriske tilstedeværelsen av reservekraft og behovet for regelmessig vedlikehold.

Varmeren er enkel å installere og betjene, er rimelig, men viktigst av alt, det er en effektiv enhet for oppvarming av et rom. Bildet viser en varmtvannsbereder innebygd i systemet

På nettsiden vår er det mer detaljert materiale om installasjon av luftvarme i hus og hytte. Vi anbefaler at du gjør deg kjent med dem:

• Gjør-det-selv luftvarme: alt om luftvarmesystemer
• Hvordan ordne luftoppvarming for et landsted: regler og byggeplaner
• Beregning av luftoppvarming: grunnleggende prinsipper + regneeksempel

Klassifisering av luftvarmere

Luftvarmere er inkludert i utformingen av et varmesystem for å varme opp luft. Det er følgende grupper av disse enhetene i henhold til typen kjølevæske som brukes: vann, elektrisk, damp, brann.

Det er fornuftig å bruke elektriske apparater for rom med et areal på ikke mer enn 100 m². For bygninger med store områder vil et mer rasjonelt valg være varmtvannsberedere, som bare fungerer i nærvær av en varmekilde.

De mest populære er damp og varmtvannsberedere. Både den første og andre overflaten i form er delt inn i 2 undertyper: ribbet og glatt rør. I henhold til geometrien til finnene kan lamellvarmere være plate- eller spiralviklet.

Ytelsen til luftvarmere som opererer på en kjølevæske som damp, reguleres ved hjelp av spesielle ventiler installert på innløpsrøret

Ved utforming kan disse enhetene være enkelt-pass, når kjølevæsken i dem beveger seg gjennom rør, fester seg til en konstant retning, og multi-pass, i dekslene som det er skillevegger, som et resultat av at bevegelsesretningen til kjølevæsken skifter konstant.

Det er 4 modeller av vann- og dampvarmere tilgjengelig for salg, forskjellig i oppvarmingsareal:

• CM - den minste med en rad med rør;
• M — liten med to rader med rør;
• MED - medium med rør i 3 rader;
• B - stor, med 4 rader med rør.

Under drift tåler varmtvannsberedere store temperatursvingninger - 70-110⁰.For at en varmeovn av denne typen skal fungere godt, må vannet som sirkulerer i systemet varmes opp til maksimalt 180⁰. I den varme årstiden kan varmeren fungere som en vifte.

Design av ulike typer luftvarmere

En varmtvannsbereder består av et hus laget av metall, en varmeveksler plassert i den i form av en serie rør og en vifte. På enden av enheten er det innløpsrør som den er koblet til en kjele eller sentralisert varmesystem gjennom.

Som regel er viften plassert på baksiden av enheten. Dens oppgave er å drive luft gjennom varmeveksleren.

Etter oppvarming strømmer luften tilbake inn i rommet gjennom gitteret som er plassert på den fremre delen av varmeren.

Oftest er huset laget i form av et rektangel, men det er modeller designet for runde ventilasjonskanaler. To- eller 3-veisventiler er installert på tilførselsledningen for å regulere kraften til enheten.

Viften blåser gjennom rørene som er plassert i varmeapparathuset.Oppvarmet vann fra varmesystemet beveger seg gjennom rørene, og viften fordeler varm luft jevnt i hele rommet

Luftvarmere er også forskjellige i installasjonsmetoden - de kan være tak- eller veggmonterte. Modeller av den første typen er plassert bak et falskt tak, bare gitteret ser utover det. Veggmonterte enheter er mer populære.

Type #1 - varmerør med glatt rør

Den glatte rørdesignen består av varmeelementer i form av tynne hule rør med en diameter på 20 til 32 mm, plassert i en avstand på 0,5 cm i forhold til hverandre. Kjølevæske sirkulerer gjennom dem. Luften, som vasker de oppvarmede overflatene til rørene, varmes opp på grunn av konvektiv varmeveksling.

Rørene i luftvarmeren er arrangert i et rutemønster eller korridormønster. Endene deres er sveiset inn i samlerne - øvre og nedre. Kjølevæsken kommer inn i distribusjonsboksen gjennom innløpsrøret, og etter å ha passert gjennom rørene og oppvarmet dem, kommer den ut gjennom utløpsrøret i form av kondensat eller kjølt vann.

Mer stabil varmeoverføring er gitt av enheter med et forskjøvet arrangement av rør, men motstanden mot luftstrømmer er høyere her. Det er nødvendig å beregne kraften til enheten for å kjenne enhetens virkelige evner.

Det er visse krav til luften - det skal ikke være fibre, suspenderte partikler eller klebrige stoffer. Tillatt støvinnhold er mindre enn 0,5 mg/mᶾ. Innløpstemperaturen er minst 20⁰.

Enkeltpass og 3-pass varmeovner. 1 – innløpsrør som kjølevæsken strømmer gjennom, 2 – distribusjonsboks, 3 – rør, 4 – utløpsrør, 5 – skillevegg

De termiske egenskapene til varmeovner med glatte rør er ikke veldig høye.Bruk av dem er tilrådelig når betydelig luftstrøm og oppvarming til høy temperatur ikke er nødvendig.

Type #2 - luftvarmere med ribber

Rørene til finnede enheter har en ribbet overflate, derfor er varmeoverføringen fra dem større. Med færre rør er deres termiske egenskaper høyere enn for luftvarmere med glatte rør.

Platevarmere inkluderer rør med plater montert på dem - rektangulære eller runde.

Den første typen plater er montert på en gruppe rør. Kjølevæsken passerer inn i distribusjonsboksen til enheten gjennom en beslag, varmer opp luften som passerer med en betydelig hastighet gjennom kanaler med liten diameter, og går deretter ut av monteringsboksen gjennom beslaget.

Varmeovner av denne typen er kompakte, enkle å vedlikeholde og installere.

Enkeltpassplateenheter er utpekt: ​​KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, og multipassplateenheter er utpekt som KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Den midterste modellen er betegnet KFS, og den store er betegnet som KFB.

En korrugert ståltape 1 cm bred og 0,4 mm tykk er viklet på rørene til disse varmeovnene. Kjølevæsken for dem kan være enten damp eller vann.

Vannvarmere kan ikke kobles til metall-plast- eller polymerrør pga De er ikke designet for høye kjølevæsketemperaturer. Vi trenger stålrør og gjerne galvaniserte for å hindre korrosjon

Den første er utstyrt med tre rader med rør, og den andre med fire. Platene til den mellomstore modellen har en tykkelse på 0,5 mm og dimensjoner på 11,7 x 13,6 cm. Platene til den store modellen med samme tykkelse og bredde er lengre - 17,5 cm.

Platene er plassert i en avstand på 0,5 cm fra hverandre og har et sikksakk-arrangement, mens i mellommodellene er platene ordnet etter korridorprinsippet.

Luftvarmere merket STD har 5 tall (5, 7, 8, 9, 14). I STD4009V varmeovner er kjølevæsken damp, og i STD3010G er det vann. Installasjonen av førstnevnte utføres med en vertikal orientering av rørene, sistnevnte - med en horisontal orientering.

Type #3 - bimetallvarmeovner med finner

I varmesystemer med oppvarmet luft brukes ofte modeller av bimetallvarmere KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 og 4 med en spesiell type finner - spiralvalset. Kjølevæsken for varmeovner KP3-SK, KP4-SK er varmtvann med høyeste trykk på 1,2 MPa og maksimal temperatur på 180⁰.

For å betjene de to andre luftvarmerne kreves det damp med samme driftstrykk som for de første, men med en litt høyere temperatur - 190⁰. Produsenter må gjennomføre aksept tester. Enhetene er også testet for lekkasjer.

Varmeveksleren til KSK luftvarmeren består av rør laget av stål og har aluminiumslameller. Rørplater kobler dem sammen

Det er 2 linjer med bimetalliske luftvarmere - KSK3, KPZ, som har 3 rader med rør, er mellomstore, og KSK4, KP4 med 4 rader med rør er store modeller. Komponentene til disse enhetene er bimetalliske varmevekslerelementer, sideskjold, rørgitter og deksler med skillevegger.

Varmevekslerelementet består av 2 rør - et indre med en diameter på 1,6 cm, laget av stål og et ytre aluminium med finner montert på. Den tverrgående avstanden mellom varmeoverføringsrørene er 4,15 cm, og den langsgående avstanden er 3,6 cm.

Regler for beregninger og valg av passende enhet

Ved utforming av et varmesystem med en eller en gruppe varmeovner, samt ved utførelse av beregninger, må en rekke regler følges. La oss se på dem mer detaljert i bildeutvalget nedenfor.

Beregning av varmtvannsbereder

For å beregne kraften til en vann- eller dampvarmer, er følgende innledende parametere nødvendig:

1. Systemytelse, eller med andre ord, mengden luft som destilleres per time. Måleenheten for volumstrøm er mᶾ/h, masse kg/h. Symbol - L.
2. Start- eller utetemperatur - tul.
3. Den endelige lufttemperaturen er tfin.
4. Tetthet og varmekapasitet til luft ved en viss temperatur - data er hentet fra tabeller.

Først beregnes tverrsnittsarealet langs fronten av luftvarmeanordningen.Etter å ha lært denne verdien, oppnås de foreløpige dimensjonene til enheten med en margin.

For beregning bruk formelen:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Hvor L – volumetrisk luftstrøm eller produktivitet i m³/t, ρ — lufttetthet ute målt i kg/m³ ϑρ – masselufthastighet i det beregnede snittet, målt i kg/(cm²).

Etter å ha mottatt denne parameteren, for ytterligere beregninger tar de den typiske størrelsen på varmeren, den nærmeste i størrelse. Hvis den endelige arealverdien er stor, installeres flere identiske enheter parallelt, hvis totale areal er lik den resulterende verdien.

Kalorifikatorer kalles ikke bare enheter for varmeveksling, men også luftkjølere som opererer på grunnlag av kaldt vann, som er mye mindre populære

For å bestemme den nødvendige kraften for oppvarming av et spesifikt luftvolum, må du finne ut det totale forbruket av oppvarmet luft i kg per 1 time ved å bruke formelen:

G = L x p,

Hvor R - lufttetthet ved gjennomsnittstemperatur. Det bestemmes ved å summere temperaturene ved innløpet og utløpet av enheten, og deretter dividere med 2. Tetthetsindikatorer er hentet fra tabellen.

Fra denne tabellen kan du ta data om tettheten og den spesifikke varmekapasiteten til luft ved en viss temperatur for å beregne kraften til enheten

Nå kan du beregne varmeforbruket for oppvarming av luften, som følgende formel brukes for:

Q (W) = G x c x (t slutt - t start),

Hvor G — masseluftstrøm i kg/time. Den spesifikke varmekapasiteten til luft, målt i J/(kg x K), tas også med i beregningen. Det avhenger av temperaturen på den innkommende luften, og verdiene er i tabellen ovenfor. Temperaturen ved innløpet og utløpet til enheten er indikert ikke starte. Og t kon. hhv.

La oss si at vi må velge en varmeovn med en kapasitet på 10 000 mᶾ/time slik at den varmer opp luften til 20⁰ ved en utetemperatur på -30⁰. Kjølevæsken er vann med en temperatur ved inngangen til enheten på 95⁰ og 50⁰ ved utløpet.

Luftmassestrøm: G = 10 000 mᶾ/t. x 1,318 kg/mᶾ = 13 180 kg/t.

Tetthetsverdi: ρ = (-30 + 20) = -10, når vi delte dette resultatet i to, fikk vi -5. Fra tabellen valgte vi tettheten som tilsvarer gjennomsnittstemperaturen.

Ved å erstatte resultatet oppnådd i formelen, oppnås varmeforbruket: Q = 13 180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185 435 W. Her er 1013 den spesifikke varmekapasiteten valgt fra tabellen ved en temperatur på -30⁰ i J/(kg x K). Fra 10 til 15 % av reserven legges til den beregnede verdien av varmeapparatets kraft.

Årsaken er at de tabellerte parametrene ofte skiller seg fra de virkelige nedover, og den termiske ytelsen til enheten, på grunn av tilstopping av rørene, avtar over tid. Overskridelse av reserveverdien er uønsket.

Med en betydelig økning i varmeoverflaten kan hypotermi og til og med avriming i alvorlig frost oppstå.

Kjølevæsken tilføres dampvarmeren ovenfra, og vannet som følge av kondensering av eksosdamp slippes ut nedenfra. Bildet viser et diagram over dampvarmerrøret

Effekten til dampvarmere beregnes på samme måte som vannvarmere. Bare formelen for beregning av kjølevæsken er forskjellig:

G=Q/r,

Hvor r - spesifikk varme som frigjøres ved dampkondensering, målt i kJ/kg.

Beregning av elektrisk varmeapparat

Produsenter i kataloger av elektriske luftvarmere indikerer ofte den installerte kraften og luftstrømmen, noe som i stor grad forenkler valget.Det viktigste er at parametrene ikke er mindre enn de som er angitt i passet, ellers vil det raskt mislykkes.

Varmeovnsdesignen inkluderer flere spesielle elektriske varmeelementer, hvis areal økes ved å trykke finner på dem.

Kraften til enheter kan være veldig stor, noen ganger hundrevis av kilowatt. Opp til 3,5 kW kan varmeren drives fra et 220 V-uttak, og ved spenninger over dette er det nødvendig å koble den med egen kabel direkte til panelet. Hvis det er behov for å bruke en varmeovn med en effekt høyere enn 7 kW, vil en 380 V strømforsyning være nødvendig.

Disse enhetene er små i størrelse og vekt, de er helt autonome, de krever ikke nødvendigvis tilstedeværelsen av en sentralisert varmtvannsforsyning eller damp.

En betydelig ulempe er at den lave effekten er utilstrekkelig for å bruke dem over store områder. Den andre ulempen er det høye energiforbruket.

Fra beregningen av varmeren følger det at resultatet av bruken av enheten er en merkbar besparelse i energiressurser. Noen ganger er denne enheten kombinert med en recuperator, og da skjer luftinntaket ikke fra utsiden, men fra rommet

For å finne ut hvor mye strøm varmeren bruker, kan du bruke formelen:

I=P/U,

Hvor P - makt, U - forsyningsspenningen.

Med en enfase tilkobling av varmeren tas U lik 220 V. Med en 3-fase tilkobling - 660 V.

Temperaturen som en varmeovn med en viss effekt varmer opp luftmassen til, bestemmes av formelen:

T =2,98 x P/L,

Hvor L - systemytelse. De optimale varmeeffektverdiene for et hjem er fra 1 til 5 kW, og for kontorer - fra 5 til 50 kW.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Hvilken lufttetthet du skal ta når du beregner er beskrevet i denne videoen:

Video om hvordan en varmeovn fungerer i et varmesystem:

Når du velger en bestemt type varmeapparat, bør du gå ut fra vurderinger av gjennomførbarhet og driftsegenskaper til huset.

For små områder vil en elektrisk varmeovn være et godt kjøp, men for oppvarming av et stort hus er det bedre å velge et annet alternativ. I alle fall kan du ikke klare deg uten en foreløpig beregning..

Er du godt kjent med spørsmålet om valg og beregning av varmeapparat? Kanskje du vil dele nyttige anbefalinger for valg av luftvarmer eller påpeke en feil eller unøyaktighet i beregningene i materialet diskutert ovenfor? Legg igjen kommentaren din under denne artikkelen - din mening kan være nyttig for folk som velger riktig varmeapparat for hjemmet sitt.