Värmeberäkning: hur man beräknar effekten av en enhet för uppvärmning av luft för uppvärmning

Värmare har hög prestanda, så med deras hjälp kan du värma även mycket stora rum på ganska kort tid. Många modeller av dessa enheter som fungerar på grundval av olika kylvätskor säljs.

För att välja det bästa alternativet måste du beräkna värmaren, vilket kan göras antingen manuellt eller med en online-kalkylator. Vi hjälper dig att ta reda på frågan om beräkningar - i den här artikeln kommer vi att ge ett exempel på de beräkningar som kommer att behövas när du väljer en lämplig enhet för uppvärmning av luft.

Vi kommer också att överväga designegenskaperna för olika typer av luftvärmare, fördelarna och nackdelarna med ett värmesystem som använder sådana enheter.

För- och nackdelar med att värma med en värmare

Ett hemuppvärmningssystem, baserat på att tillföra luft uppvärmd till en inställd temperatur direkt in i huset, är av särskilt intresse för husägare.

Denna design av värmesystem består av följande viktiga komponenter:

• en värmare som fungerar som en värmegenerator som värmer luften;
• kanaler (luftkanaler) genom vilka uppvärmda luftmassor kommer in i huset;
• en fläkt som leder väl uppvärmd luft genom hela rummet.

Det finns många fördelar med denna typ av system.Dessa inkluderar hög effektivitet, frånvaron av hjälpelement för värmeväxling i form av radiatorer, rör och förmågan att kombinera det med ett klimatsystem och låg tröghet, som ett resultat av att stora volymer värms upp mycket snabbt.

För många husägare är nackdelen att installationen av systemet endast är möjlig samtidigt med byggandet av själva huset och då är ytterligare modernisering omöjlig.

Nackdelen är en sådan nyans som den obligatoriska närvaron av reservkraft och behovet av regelbundet underhåll.

Värmaren är lätt att installera och använda, är prisvärd, men viktigast av allt är det en effektiv enhet för att värma upp ett rum. Bilden visar en varmvattenberedare inbyggd i systemet

På vår hemsida finns mer detaljerade material om installation av luftvärme i hus och stuga. Vi rekommenderar att du bekantar dig med dem:

• Gör-det-själv luftvärme: allt om luftvärmesystem
• Hur man ordnar luftvärme för ett hus på landet: regler och byggplaner
• Beräkning av luftvärme: grundläggande principer + räkneexempel

Klassificering av luftvärmare

Luftvärmare ingår i designen av ett värmesystem för att värma luft. Det finns följande grupper av dessa enheter beroende på vilken typ av kylvätska som används: vatten, el, ånga, eld.

Det är vettigt att använda elektriska apparater för rum med en yta på högst 100 m². För byggnader med stora ytor skulle ett mer rationellt val vara vattenvärmare, som endast fungerar i närvaro av en värmekälla.

De mest populära är ånga och vattenvärmare. Både den första och andra ytan i form är uppdelad i 2 undertyper: räfflade och slätrör. Beroende på fenornas geometri kan lamellvärmare vara platt- eller spirallindade.

Prestandan hos luftvärmare som arbetar på en kylvätska som ånga regleras med hjälp av speciella ventiler installerade på inloppsröret

Genom design kan dessa anordningar vara enkelpassade, när kylvätskan i dem rör sig genom rör, fastnar i en konstant riktning, och multipass, i höljena av vilka det finns skiljeväggar, vilket resulterar i att rörelseriktningen för kylvätskan förändras hela tiden.

Det finns 4 modeller av vatten- och ångvärmare tillgängliga till salu, som skiljer sig i värmeyta:

• CENTIMETER - den minsta med en rad med rör;
• M — liten med två rader rör;
• MED — medium med rör i 3 rader;
• B - stor, med 4 rader av rör.

Under drift kan varmvattenberedare motstå stora temperaturfluktuationer - 70-110⁰.För att en värmare av denna typ ska fungera bra måste vattnet som cirkulerar i systemet värmas upp till max 180⁰. Under den varma årstiden kan värmaren fungera som en fläkt.

Design av olika typer av luftvärmare

En varmvattenberedare består av ett hus av metall, en värmeväxlare placerad i den i form av en serie rör och en fläkt. I slutet av enheten finns inloppsrör genom vilka den är ansluten till en panna eller centraliserat värmesystem.

Som regel är fläkten placerad på baksidan av enheten. Dess uppgift är att driva luft genom värmeväxlaren.

Efter uppvärmning strömmar luften tillbaka in i rummet genom gallret på värmarens främre del.

Oftast är huset gjort i form av en rektangel, men det finns modeller designade för runda ventilationskanaler. Två- eller 3-vägsventiler är installerade på matningsledningen för att reglera enhetens effekt.

Fläkten blåser genom rören som finns i värmarhuset.Uppvärmt vatten från värmesystemet rör sig genom rören och fläkten fördelar varm luft jämnt i hela rummet

Luftvärmare skiljer sig också åt i installationsmetoden - de kan vara tak- eller väggmonterade. Modeller av den första typen är placerade bakom ett undertak, bara gallret ser bortom det. Väggmonterade enheter är mer populära.

Typ #1 - släta rörvärmare

Den släta rörkonstruktionen består av värmeelement i form av tunna ihåliga rör med en diameter på 20 till 32 mm, placerade på ett avstånd av 0,5 cm i förhållande till varandra. Kylvätska cirkulerar genom dem. Luften, som tvättar de uppvärmda ytorna på rören, värms upp på grund av konvektiv värmeväxling.

Rören i luftvärmaren är arrangerade i ett rutmönster eller korridormönster. Deras ändar är svetsade in i samlare - övre och nedre. Kylvätskan kommer in i distributionslådan genom inloppsröret, sedan, efter att ha passerat genom rören och uppvärmt dem, kommer det ut genom utloppsröret i form av kondensat eller kylt vatten.

Mer stabil värmeöverföring tillhandahålls av enheter med ett förskjutet arrangemang av rör, men motståndet mot luftflöden är högre här. Det är nödvändigt att beräkna enhetens kraft för att känna till enhetens verkliga kapacitet.

Det finns vissa krav på luften - det ska inte finnas några fibrer, suspenderade partiklar eller klibbiga ämnen. Tillåten dammhalt är mindre än 0,5 mg/mᶾ. Inloppstemperaturen är minst 20⁰.

Enkelpass och 3-pass värmare. 1 – inloppsrör genom vilket kylvätskan strömmar, 2 – distributionslåda, 3 – rör, 4 – utloppsrör, 5 – skiljevägg

De termiska egenskaperna hos värmare med släta rör är inte särskilt höga.Deras användning är tillrådlig när betydande luftflöde och uppvärmning till hög temperatur inte krävs.

Typ #2 - lamellvärmare

Rören på flänsanordningar har en räfflad yta, därför är värmeöverföringen från dem större. Med färre rör är deras termiska egenskaper högre än hos luftvärmare med släta rör.

Plattvärmare inkluderar rör med plattor monterade på dem - rektangulära eller runda.

Den första typen av plattor är monterad på en grupp av rör. Kylvätskan passerar in i enhetens distributionslåda genom en armatur, värmer upp luften som passerar med en betydande hastighet genom kanaler med liten diameter och lämnar sedan monteringslådan genom armaturen.

Värmare av denna typ är kompakta, lätta att underhålla och installera.

Enkelpassplattenheter betecknas: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, och flerpassplattenheter betecknas som KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Den mellersta modellen betecknas KFS, och den stora betecknas KFB.

En korrugerad ståltejp 1 cm bred och 0,4 mm tjock lindas på rören till dessa värmare. Kylvätskan för dem kan vara antingen ånga eller vatten.

Varmvattenberedare kan inte kopplas ihop med metall-plast- eller polymerrör pga De är inte konstruerade för höga kylvätsketemperaturer. Vi behöver stålrör och gärna galvaniserade för att förhindra korrosion

Den första är utrustad med tre rader av rör och den andra med fyra. Plattorna i den mellanstora modellen har en tjocklek på 0,5 mm och dimensioner på 11,7 x 13,6 cm. Plattorna på den stora modellen med samma tjocklek och bredd är längre - 17,5 cm.

Plattorna är placerade på ett avstånd av 0,5 cm från varandra och har ett sicksackarrangemang, medan i mellanmodellerna är plattorna arrangerade enligt korridorprincipen.

Luftvärmare märkta STD har 5 nummer (5, 7, 8, 9, 14). I STD4009V-värmare är kylvätskan ånga, och i STD3010G är det vatten. Installationen av den förra utförs med en vertikal orientering av rören, den senare - med en horisontell orientering.

Typ #3 - bimetallvärmare med fenor

I värmesystem med uppvärmd luft används ofta modeller av bimetallvärmare KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 och 4 med en speciell typ av fenor - spiralvalsade. Kylvätskan för värmare KP3-SK, KP4-SK är varmvatten med högsta tryck på 1,2 MPa och maximal temperatur på 180⁰.

För att driva de två andra luftvärmarna krävs ånga med samma driftstryck som för de första, men med en något högre temperatur - 190⁰. Tillverkare måste utföra acceptanstest. Enheterna är också läckagetestade.

KSK-luftvärmarens värmeväxlare består av rör av stål och med aluminiumflänsar. Rörplåtar kopplar ihop dem

Det finns 2 rader av bimetalliska luftvärmare - KSK3, KPZ, som har 3 rader av rör, är medelstora, och KSK4, KP4 med 4 rader av rör är stora modeller. Komponenterna i dessa enheter är bimetalliska värmeväxlarelement, sidosköldar, rörgaller och lock med skiljeväggar.

Värmeväxlarelementet består av 2 rör - ett inre med en diameter på 1,6 cm, tillverkat av stål och ett yttre i aluminium med fenor monterade på. Det tvärgående avståndet mellan värmeöverföringsrören är 4,15 cm och det längsgående avståndet är 3,6 cm.

Regler för beräkningar och val av lämplig enhet

Vid utformning av ett värmesystem med en eller en grupp av värmare, samt vid utförande av beräkningar, måste ett antal regler följas. Låt oss titta på dem mer i detalj i bildvalet nedan.

Varmvattenberedare beräkning

För att beräkna effekten av en vatten- eller ångvärmare behövs följande initiala parametrar:

1. Systemets prestanda, eller med andra ord, mängden luft som destilleras per timme. Måttenheten för volymflöde är mᶾ/h, massa kg/h. Symbol - L.
2. Initial- eller utomhustemperatur - tul.
3. Den slutliga lufttemperaturen är tfin.
4. Densitet och värmekapacitet hos luft vid en viss temperatur - data hämtas från tabeller.

Först beräknas tvärsnittsarean längs fronten av luftvärmningsanordningen.Efter att ha lärt sig detta värde erhålls enhetens preliminära dimensioner med en marginal.

Använd formeln för beräkning:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Var L — volymetriskt luftflöde eller produktivitet i m³/h, ρ — Luftdensitet utomhus mätt i kg/m³ ϑρ – luftmassans hastighet i den beräknade sektionen, mätt i kg/(cm²).

Efter att ha fått denna parameter tar de för ytterligare beräkningar den typiska storleken på värmaren, den närmaste i storlek. Om det slutliga areavärdet är stort installeras flera identiska enheter parallellt, vars totala yta är lika med det resulterande värdet.

Kalorifikatorer kallas inte bara enheter för värmeväxling, utan också luftkylare som arbetar på basis av kallt vatten, som är mycket mindre populära

För att bestämma den kraft som krävs för att värma en specifik luftvolym måste du ta reda på den totala förbrukningen av uppvärmd luft i kg per 1 timme med formeln:

G = L x p,

Var R - luftdensitet vid medeltemperatur. Den bestäms genom att summera temperaturerna vid enhetens in- och utlopp och sedan dividera med 2. Densitetsindikatorer tas från tabellen.

Från denna tabell kan du ta data om luftens densitet och specifika värmekapacitet vid en viss temperatur för att beräkna enhetens effekt

Nu kan du beräkna värmeförbrukningen för uppvärmning av luften, för vilken följande formel används:

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

Var G — Massluftflöde i kg/timme. Luftens specifika värmekapacitet, mätt i J/(kg x K), tas också med i beräkningen. Det beror på temperaturen på den inkommande luften, och dess värden finns i tabellen ovan. Temperaturen vid enhetens inlopp och utlopp indikeras inte börja. Och t kon. respektive.

Låt oss säga att vi måste välja en värmare med en kapacitet på 10 000 mᶾ/timme så att den värmer luften till 20⁰ vid en utomhustemperatur på -30⁰. Kylvätskan är vatten med en temperatur vid ingången till enheten på 95⁰ och 50⁰ vid utloppet.

Luftmassflöde: G = 10 000 mᶾ/h. x 1,318 kg/mᶾ = 13 180 kg/h.

Densitetsvärde: ρ = (-30 + 20) = -10, när vi delade detta resultat på hälften fick vi -5. Från tabellen valde vi densiteten som motsvarar medeltemperaturen.

Genom att ersätta det erhållna resultatet i formeln erhålls värmeförbrukningen: Q = 13 180 /3 600 x 1 013 x 20 – (-30) = 185 435 W. Här är 1013 den specifika värmekapaciteten vald från tabellen vid en temperatur på -30⁰ i J/(kg x K). Från 10 till 15 % av reserven läggs till det beräknade värdet av värmarens effekt.

Anledningen är att de tabellerade parametrarna ofta skiljer sig från de verkliga nedåt, och enhetens termiska prestanda, på grund av igensättning av rören, minskar med tiden. Att överskrida reservvärdet är inte önskvärt.

Med en betydande ökning av värmeytan kan hypotermi och till och med avfrostning i svår frost uppstå.

Kylvätskan tillförs ångvärmaren ovanifrån, och vattnet som härrör från kondensationen av avgas ånga släpps ut underifrån. Bilden visar ett diagram över ångvärmarens rörledningar

Effekten av ångvärmare beräknas på samma sätt som varmvattenberedare. Endast formeln för att beräkna kylvätskan skiljer sig:

G=Q/r,

Var r - specifik värme som frigörs vid ångkondensering, mätt i kJ/kg.

Beräkning av elvärmare

Tillverkare i kataloger av elektriska luftvärmare anger ofta den installerade kraften och luftflödet, vilket avsevärt förenklar valet.Det viktigaste är att parametrarna inte är mindre än de som anges i passet, annars kommer det snabbt att misslyckas.

Värmarens design inkluderar flera speciella elektriska värmeelement, vars yta ökas genom att trycka fenor på dem.

Kraften hos enheter kan vara mycket stor, ibland hundratals kilowatt. Upp till 3,5 kW kan värmaren drivas från ett 220 V-uttag, och vid spänningar över detta är det nödvändigt att ansluta den med en separat kabel direkt till panelen. Om det finns behov av att använda en värmare med en effekt högre än 7 kW, kommer en 380 V strömförsörjning att krävas.

Dessa enheter är små i storlek och vikt, de är helt autonoma, de kräver inte nödvändigtvis närvaron av en centraliserad varmvattenförsörjning eller ånga.

En betydande nackdel är att den låga effekten är otillräcklig för att använda dem över stora ytor. Den andra nackdelen är den höga strömförbrukningen.

Av beräkningen av värmaren följer att resultatet av att använda enheten är en märkbar besparing av energiresurser. Ibland kombineras denna enhet med en rekuperator och då sker luftintaget inte utifrån, utan från rummet

För att ta reda på hur mycket ström värmaren förbrukar kan du använda formeln:

I=P/U,

Var P - kraft, U - matningsspänning.

Med en enfasanslutning av värmaren tas U lika med 220 V. Med en 3-fasanslutning - 660 V.

Temperaturen till vilken en värmare av en viss effekt värmer luftmassan bestäms av formeln:

T =2,98 x P/L,

Var L - System prestanda. De optimala värmeeffektvärdena för ett hem är från 1 till 5 kW, och för kontor - från 5 till 50 kW.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Vilken luftdensitet man ska ta vid beräkning beskrivs i den här videon:

Video om hur en värmare fungerar i ett värmesystem:

När du väljer en specifik typ av värmare bör du utgå från överväganden om genomförbarhet och driftsegenskaper hos huset.

För små ytor skulle en elektrisk värmare vara ett bra köp, men för att värma ett stort hus är det bättre att välja ett annat alternativ. I vilket fall som helst kan du inte klara dig utan en preliminär beräkning..

Är du väl insatt i frågan om att välja och beräkna en värmare? Kanske skulle du vilja dela med dig av användbara rekommendationer för att välja en luftvärmare eller påpeka ett fel eller en felaktighet i beräkningarna i materialet som diskuterats ovan? Lämna din kommentar under den här artikeln - din åsikt kan vara användbar för människor som väljer rätt värmare för sitt hem.