Расчет калорифера: классификация, плюсы и минусы, конструкция и подсчеты

Узнать мощность водяного калорифера не составит труда, мы подготовили калькулятор для автоматизированного расчета

Онлайн-расчет мощности водяного калорифера

Расход тепла водяным калорифером на подогрев приточного воздуха. В поля калькулятора вносятся показатели: объем нагнетаемого вентилятором холодного воздуха, температура входящего в калорифер воздуха, необходимая температура на выходе из калорифера. По результатам онлайн-расчета показывается требуемая мощность водяного калорифера для соблюдения заданных условий.

1 поле. Объем проходящего через калорифер приточного воздуха, м³/ч
2 поле. Температура воздуха на входе в водяной калорифер, °С
3 поле. Необходимая температура воздуха на выходе из калорифера, °С
4 поле (результат). Требуемая тепловая мощность водяного калорифера, кВт

Плюсы и минусы отопления с калорифером

Система обогрева дома, основывающаяся на подаче прогретого до установленной температуры воздуха непосредственно в дом, представляет особый интерес для владельцев собственного жилья.

Такая конструкция отопительной системы состоит из следующих важных узлов:

  • калорифера, выступающего в роли теплогенератора, подогревающего воздух;
  • каналов (воздуховодов), по которым поступают нагретые воздушные массы в дом;
  • вентилятор, направляющий хорошо прогретый воздух по всему объему помещения.

Преимуществ у системы такого типа много. К ним относится и высокий КПД, и отсутствие вспомогательных элементов для теплообмена в виде радиаторов, труб, и возможность объединить ее с климатической системой, и малая инерционность, в результате чего прогрев больших объемов происходит очень быстро.

Галерея изображений

Фото из

Оборудование для нагревания воздуха

Система кондиционирования с калорифером

Воздушное отопление с калорифером

Быстрый обогрев больших площадей

Для многих домовладельцев недостатком является то, что монтаж системы возможен только одновременно со строительством самого дома и затем дальнейшая модернизация ее невозможна.

Минусом является и такой нюанс, как обязательное наличие резервного питания и потребность в регулярном техническом обслуживании.

Калорифер

Калорифер прост в монтаже и эксплуатации, доступен по цене, но главное, он является эффективным прибором для обогрева помещения. На фото водяной калорифер, вмонтированный в систему

У нас на сайте есть более подробные материалы по устройству воздушного отопления в доме и коттедже. Рекомендуем вам ознакомиться с ними:

  • Воздушное отопление своими руками: все про воздушные системы отопления
  • Как устроить воздушное отопление загородного дома: правила и схемы сооружения
  • Расчет воздушного отопления: основные принципы + пример расчета

Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема

Объем помещения для нагрева

Определяем массовый расход нагреваемого воздуха

G (кг/ч) = L х р

где:

L — объемное количество нагреваемого воздуха, м.куб/час
p — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два) — таблица показателей плотности представлена выше, кг/м.куб

Определяем расход теплоты для нагревания воздуха

Q (Вт) = G х c х (t кон — t нач)

где:

G — массовый расход воздуха, кг/час с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг•K), (показатель берется по температуре входящего воздуха из таблицы)
t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С
t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

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.

Мощность водяного калорифера: расчет с помощью online калькулятора

мощность водяного калорифера
Воздушно-водяное отопление способно в короткий срок обогреть помещения даже с большой площадью. Размещение калорифера зависит от конфигурации и типа вентиляции. Тепловой аппарат может быть подвешен под самый потолок или размещён прямо на стене. Горячий поток, соответственно, будет направлен, вертикально или горизонтально.

Воздухонагреватели водяного типа, обычно, подключаются к отопительным магистралям. Однако есть модели, подключаемые к паровым и другим трубопроводам.

Воздушное отопление с помощью водяных калориферов — это один из самых безопасных и экономичных способов. От стандартных систем подобное оборудование отличается быстрым и эффективным прогревом помещения.

Наша программа позволяет рассчитать мощность водяного калорифера быстро и правильно.

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».

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.

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплотехнической эффективности рассчитывается по формуле

Квт/(м.куб х С) = А х Vn х Wm

где:

V – действительная массовая скорость кг/м.кв х с
W – скорость движения воды в трубах м/сек
A

Правила расчетов и подбора подходящего агрегата

В проектировании системы обогрева с одним или группой калориферов, а также в выполнении расчетов следует соблюдать ряд правил. Рассмотрим их детальнее в фотоподборке ниже.

Галерея изображений

Фото из

Параллельное подключение группы калориферов

Эксплуатация калориферов в холодное время

Регулирующая арматура на входе в прибор

Ребристый паровой нагреватель воздуха

Расчет водяного калорифера

Для расчета мощности водяного или парового калорифера нужны следующие исходные параметры:

  1. Производительность системы или другими словами — количество воздуха, перегоняемого за час. Единица измерения объемного расхода — мᶾ/ч., массового кг/ч. Условное обозначение — L.
  2. Исходная или наружная температура — tул.
  3. Конечная температура воздуха — tкон.
  4. Плотность и теплоемкость воздуха при определенной температуре — данные берут из таблиц.

Сначала вычисляют площадь сечения по фронту воздухонагревательного устройства. Узнав эту величину, получают предварительные размеры агрегата с запасом.

Для расчета используют формулу:

Аф = Lρ / 3600 (ϑρ),

Где L — объемный расход воздуха или производительность в м³/ч, ρ — плотность воздуха снаружи измеряемая в кг/м³ ϑρ – массовая скорость воздуха в рассчитываемом сечении, измеряется в кг/(см²).

Получив этот параметр, для дальнейших вычислений берут типовой размер калорифера, ближайший по размерам. При большом итоговом значении площади, устанавливают параллельно несколько одинаковых агрегатов, площадь которых в сумме равна полученному значению.

Схема теплообмена

Калориферами называют не только устройства для теплообмена, но и воздухоохладители, работающие на основе холодной воды, которые пользуются намного меньшей популярностью

Для определения необходимой мощности для нагрева какого-то конкретного объема воздуха нужно узнать общий расход подогреваемого воздуха в кг за 1 час по формуле:

G = L х р,

Где р — плотность воздуха в условиях средней температуры. Ее определяют, суммируя температуры на входе и выходе из агрегата, затем делят на 2. Показатели плотности берут из таблицы.

Таблица плотности и удельной теплоемкости воздуха

Из этой таблицы можно взять данные по плотности и удельной теплоемкости воздуха при определенной температуре для расчета мощности прибора

Теперь можно вычислить расход тепла для прогрева воздуха для чего применяют следующую формулу:

Q (Вт) = G х c х (t кон. — t нач.),

Где G — массовый расход воздуха в кг/час. Учитывают при расчете и удельную теплоемкость воздуха измеряемую в Дж/(кг х K). Зависит она от температуры входящего воздуха, а ее значения есть в таблице выше. Температура на входе в прибор и на выходе из него обозначается t нач. и t кон. соответственно.

Допустим, надо подобрать калорифер производительностью 10 000 мᶾ/час, чтобы он нагревал воздух до 20⁰ при температуре снаружи -30⁰. Теплоносителем является вода, имеющая температуру на входе в агрегат 95⁰ и 50⁰ на выходе.

Массовый расход воздушной массы: G = 10 000 мᶾ/ч. х 1,318 кг/мᶾ = 13 180 кг/ч.

Значение плотности: ρ = (-30 + 20) = -10, при делении этого результата пополам получили -5. Из таблицы выбрали, соответствующую средней температуре, плотность.

Подставив полученный результат в формулу, получают расход тепла: Q = 13 180 /3600 х 1013 х 20 – (-30) = 185 435 Вт. Здесь 1013 — это удельная теплоемкость, выбранная из таблицы при температуре — 30⁰ в Дж/(кг х K). К расчетной величине мощности калорифера добавляют от 10 до 15% запаса.

Причина в том, что табличные параметры часто отличаются от реальных в сторону уменьшения, а тепловая производительность агрегата, из-за засорения трубок, снижается со временем. Превышение величины запаса нежелательно.

При значительном увеличении поверхности нагрева может произойти переохлаждение, и даже размораживание в большие морозы.

Схема обвязки

В паровой калорифер теплоноситель подводят сверху, а воду, получившуюся в результате конденсации отработанного пара, отводят снизу. На фото — схема обвязки парового калорифера

Мощность паровых калориферов рассчитывают таким же способом, как и водяных. Отличается только формула расчета теплоносителя:

G = Q / r,

Где r — удельная теплота, которая выделяется во время конденсации пара, измеряемая в кДж/кг.

Расчет электрического калорифера

Производители в каталогах электрических калориферов часто указывают установленную мощность и расход воздуха, что значительно упрощает выбор. Главное, чтобы параметры не были меньшими, чем указанные в паспорте иначе он быстро выйдет со строя.

В конструкцию калорифера входят несколько специальных электрических нагревательных элементов, площадь которых увеличена за счет напрессовки на них оребрения.

Мощность приборов может быть очень большой, иногда это сотни киловатт. До 3,5 кВт калорифер может питаться от розетки 220 В, а при напряжении выше этого необходимо подключение отельным кабелем прямо к щитку. Если есть необходимость в использовании калорифера мощностью выше 7 кВт, потребуется питание 380 В.

Эти приборы имеют небольшие габариты и вес, они полностью автономны, для них необязательно присутствие централизованного горячего водоснабжения или пара.

Существенный минус — низкая мощность недостаточная для применения их на больших площадях. Второй недостаток — большое потребление электроэнергии.

Достоинства электрокалорифера

Из расчета калорифера следует, что результатом использования прибора является ощутимая экономия энергетических ресурсов. Иногда этот агрегат совмещают с рекуператором и тогда забор воздуха происходит не снаружи, а с помещения

Чтобы узнать какой ток потребляет калорифер можно воспользоваться формулой:

I = P /U,

Где P — мощность, U — напряжение питания.

При однофазном подключении калорифера U принимают равным 220 В. При 3-фазном — 660 В.

Температуру, до которой калорифер определенной мощности нагревает воздушную массу, определяют по формуле:

T =2.98 x P/ L,

Где L  — производительность системы. Оптимальные значения мощности калорифера для дома от 1 до 5 кВт, а для офисов — от 5 до 50 кВт.

Определение запаса устройства по тепловой мощности

Определяем запас тепловой производительности:

((qQ) / Q) х 100

где:

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

Достоинства и недостатки водяных калориферов

Калорифер водяной для приточной вентиляции имеет существенные минусы, ограничивающие его применение в жилых помещениях:

  • большие габариты;
  • сложность подключения к общей системе горячего водоснабжения;
  • необходимость жёсткого контроля температуры теплоносителя в системе водоснабжения.

Однако, для создания комфортной температуры в больших помещениях (производственных цехах, теплицах, торговых центрах), применение таких нагревательных установок является наиболее удобным, эффективным, экономичным.

Водяной калорифер не нагружает электросеть, его поломка не спровоцирует возгорание – эти факторы делают использование оборудование безопасным.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...