Расчета калорифера


Классификация калориферов по разным признакам

Калориферы включают в конструкцию системы отопления для нагрева воздуха. Существуют следующие группы этих приборов по виду используемого теплоносителя: водяные, электрические, паровые, огневые . Электрические приборы имеет смысл использовать для помещений площадью не более 100 м². Для зданий с большими площадями более рациональным выбором будут калориферы водяные, которые функционируют только при наличии источника тепла.

Наиболее популярны паровые и водяные калориферы. Как первые, так и вторые по форме поверхности делятся на 2 подвида: ребристые и гладкотрубные. Ребристые калориферы по геометрии ребер бывают пластинчатыми и спирально-навивными.

Производительность калориферов, работающих на таком теплоносителе как пар, регулируют при помощи специальных клапанов, установленных на входной трубе ( )

Расчет калорифера: правила расчета мощности водяного и электрического агрегатов


По конструкционному исполнению эти приборы могут быть одноходовыми, когда теплоноситель в них совершает движение по трубкам, придерживаясь постоянного направления и многоходовыми, в крышках которых имеются перегородки, вследствие чего направление движение теплоносителя постоянно меняется. В продажу поступают 4 модели калориферов водяных и паровых, отличающиеся площадью поверхности нагрева:

  • СМ — самая малая с одним рядом труб;
  • М — малая с двумя рядами труб;
  • С — средняя с трубами в 3 ряда;
  • Б — большая, имеющая 4 ряда труб.

Водяные калориферы в процессе эксплуатации выдерживают большие температурные колебания — 70-110⁰. Для хорошей работы калорифера этого типа вода, циркулирующая в системе должна быть нагретой максимум до 180⁰. В теплое время года калорифер может выполнять роль вентилятора.

По типу задействованного в нагреве теплоносителя калориферы делятся на водяные, паровые, огневые и электрические

В обогреве частных, коммерческих и производственных объектов чаще всего применяются паровые и водяные калориферы

— самый простой вариант в установке, подключении и обслуживании, но не слишком рациональный с экономической точки зрения

Водяной калорифер в производственном помещении

Паровой калорифер на остекленной террасе

Компактный электрический нагреватель воздуха

Паровая спирально-навивная модель


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.

Расчет калорифера: правила расчета мощности водяного и электрического агрегатов

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.


Расчет калорифера: правила расчета мощности водяного и электрического агрегатов

Расчет калорифера: правила расчета мощности водяного и электрического агрегатов

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.

Особенности использования:

  • 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.

Необходимость проведения расчета калорифера

Оборудование для воздушного отопления помещений нуждается в правильном подборе. Соответствие мощности и производительности приборов параметрам здания, климатическим условиям или потребностям людей — самые важные аспекты эксплуатации воздухонагревателей. Если установленный прибор не соответствует потребностям помещения и не справляется со своими функциями, то появится ощущение дискомфорта, снизится работоспособность персонала, ухудшатся производственные условия, что может отрицательным образом сказаться на качестве выпускаемой продукции, оказываемых услуг или иных сфер деятельности человека.

Мнение экспертаИнженер теплоснабжения и вентиляции РСВФедоров Максим Олегович


Важно! Необходимо сразу же заметить, что выполнение такого расчета — сложная задача, требующая немалого опыта и знаний. Для неподготовленного человека такая задача, скорее всего, окажется непосильной и потребует обращения к специалистам

Если уверенности в своих силах нет, то лучше не тратить время и сразу же заказать расчет в специализированной организации, где работают грамотные специалисты.

Выбор типа прибора

Прежде, чем приступить к выбору типа прибора, надо выяснить, какие вообще существуют воздухонагреватели. Они могут быть:

  • электрические
  • водяные
  • газовые

Особенность конструкции

Основные элементы

  • Решетка воздухозаборная. Несет как декоративное назначение, так и служит барьером для пыли и других частиц, которые содержит в себе ветровые массы.
  • Клапан. При отключении вентиляции, клапан блокирует проход для свежего воздуха, создавая непреодолимый барьер. Зимой он может препятствовать прохождению большого потока воздуха. Можно автоматизировать его работу с помощью электропривода.
  • Фильтры, очищают ветровые массы. Раз в полгода их необходимо менять.
  • Водяной, электрический калорифер, который и выполняет функцию нагревания воздуха.
  • Для небольших построек целесообразно использовать электрический калорифер. В больших помещениях лучше использовать водяной калорифер.

  • Диффузоры – помогают распределять воздух.
  • Вентиляторы.
  • Шумоглушитель.
  • Рекуператор.

Расчет калорифера: правила расчета мощности водяного и электрического агрегатов

В составе комплекса находятся несколько нагревательных элементов. Они изготавливаются преимущественно из высококачественных нержавеющих сталей. Для того чтобы исключить соприкосновение нагревательных элементов, они разделены при помощи специальных пластин. Это позволяет увеличить надежность, а также срок службы и безопасность всего нагревателя.

Корпус изготавливается из нержавеющей или оцинкованной стали. Система производится с классом защиты IP43. Области применения – это преимущественно с круглыми воздуховодами. Канальный нагреватель электрический идеально подходит для использования в системе вентиляции помещений с достаточно большой площадью. Это могут быть различные выставочные залы и комплексы, производственные цеха, торговые центры, залы ожиданий.

Работа сжатия А PdV Т2Т1 хР1Р20,41,4 А 4,75 кдж WQ 24,2 кдж

Потеря тепловой энергии WQ =Mx(T2–T1)xСv

35333

с Т=300 К (при постоянном объеме). Q = 20,8 кдж

4 54 43

Работа сжатия А = ∫ PdV Т4=Т3 х (Р4/Р3)0,4/1,4 А = 2,84 кДж WQ = 19,65 кДж

Прирост тепловой энергии WQ =Mx(T4–T3)xСv


5 5553

без перепада давления и без совершения работы. Q=23,6 кДж

Полезная тепловая энергия Q= Mx(T5–T1)xСp

Далее – возвращение к началу цикла и повторение всего цикла.

Результатом каждого нового цикла является получение порции (1,16 кг) теплого воздуха с теплосодержанием Qполезн = 23,6 кДж. Затраты механической энергии в цикле равны работе расширения минус частичная рекуперация энергии при сжатии Азатр= –4,75 2,84 = –1,91 кДж. В результате, генерация тепла в цикле в 12,3 раза превышает затраченную механическую энергию ( 23,6 / 1,91 = 12,3). Если длительность цикла составляет 10 секунд, то мощность генерации тепла равна 2,36 кВт, а потребляемая мощность – 0,191 кВт.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Воздушный цикл охлаждения 1 м3 воздуха (М=1,16 кг Сv=717,5 Дж, Ср=1004,5 Дж).

https://www.youtube.com/watch?v=https:wgb8AloHNx0

Наполнение происходит без совершения работы А=0.

При конструировании системы воздушного отопления используются уже готовые калориферные установки.

Для правильного подбора необходимого оборудования достаточно знать: необходимую мощность калорифера, который впоследствии будет монтироваться в системе отопления приточной вентиляции, температуру воздуха на его выходе из калориферной установки и расход теплоносителя.


  • Расчет производительности для нагрева воздуха определенного объема
  • Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока
  • Вычисление значений массовой скорости
  • Расчет расхода теплоносителя в калориферной установке
  • Подсчет скорости движения воды в трубах калорифера
  • Определение коэффициента теплопередачи
  • Расчет тепловой производительности калориферной установки
  • Определение запаса устройства по тепловой мощности
  • Расчет аэродинамического сопротивления
  • Определение гидравлического сопротивления теплоносителя

Для упрощения производимых расчетов вашему вниманию представлен онлайн-калькулятор расчета основных данных для правильного подбора калорифера.

С помощью него вы сможете рассчитать:

  1. Тепловую мощность калорифера кВт. В поля калькулятора следует ввести исходные данные об объеме проходящего через калорифер воздуха, данные о температуре поступаемого на вход воздуха, необходимую температуру воздушного потока на выходе из калорифера.
  2. Температуру воздуха на выходе. В соответствующие поля следует ввести исходные данные об объеме нагреваемого воздуха, температуре воздушного потока на входе в установку и полученную при первом расчете тепловую мощность калорифера.
  3. Расход теплоносителя. Для этого в поля онлайн-калькулятора следует ввести исходные данные: о тепловой мощности установки, полученные при первом подсчете, о температуре теплоносителя подаваемого на вход в калорифер, и значение температуры на выходе из устройства.

Расчета калориферов, в качестве теплоносителя которых используется вода или пар, происходит по определенной методике. Здесь важной составляющей являются не только точные расчеты, но и определенная последовательность действий.

Обратите внимание!

  • Как обосновать использование электрокалориферов для фотолаборатории
  • Как произвести расчет калорифера по площади помещения
  • Подбор мощности и количества калориферов для двух помещений 20*70 + 20*70 м

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

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

где:

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

Видео по расчету вентиляции

Полезные сведения по принципам работы системы вентилирования содержатся в этом видеоролике:

Вместе с отработанным воздухом жилище покидает и тепло. Здесь наглядно продемонстрированы расчеты тепловых потерь, связанных с работой системы вентиляции:

Правильный расчет вентиляции — основа ее благополучного функционирования и залог благоприятного микроклимата в доме или квартире. Знание основных параметров, на которых базируются такие вычисления, позволит не только правильно спроектировать систему вентилирования во время строительства, но и откорректировать ее состояние, если обстоятельства изменятся.

В соответствии с действующими на территории Российской Федерации санитарными нормами и правилами организации помещений, как бытового, так и производственного назначения, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. Нормы вентиляции регулируют такие показатели, как температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха в помещении и интенсивность теплового излучения. Одним из средств для обеспечения оптимальных характеристик микроклимата является вентиляция. В настоящее время организовывать систему воздухообмена «на глаз» или «примерно» будет в корне неправильно и даже вредно для здоровья. При обустройстве системы вентиляции, расчет выступает залогом правильного ее функционирования.

В жилых домах и квартирах воздухообмен зачастую обеспечивается за счет естественной вентиляции. Такая вентиляция может быть реализована двумя способами — бесканальным и канальным. В первом случае воздухообмен осуществляется при проветривании помещения и естественной инфильтрации воздушных масс через щели дверей и окон, и поры стен. Расчет вентиляции помещения в этом случае произвести невозможно, такой способ носит название неорганизованного, имеет низкую эффективность и сопровождается значительными потерями тепла.

Второй способ заключается в размещении в стенах и перекрытиях каналов воздуховодов, через которые осуществляется воздухообмен. В большинстве многоквартирных домов, построенных в 1930-1980гг, оборудована вытяжная канальная система вентиляции с естественным побуждением. Расчет вытяжной вентиляции сводится к определению геометрических параметров воздуховодов, которые бы обеспечивали доступ необходимого количества воздуха в соответствии с ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

В большинстве помещений общественного пользования и производственных зданиях только организация вентиляции с механическим побуждением движения воздуха может обеспечить достаточный воздухообмен.

Расчет производственной вентиляции можно доверить исключительно квалифицированному специалисту. Инженер проектировщик вентиляции произведет необходимые вычисления, составит проект и утвердит его в соответствующих организациях. Им же будет оформлена и документация по вентиляции.

Проектирование вентиляции и кондиционирования ориентировано на задачу, поставленную клиентом. Для того чтобы выбрать оборудование для системы воздухообмена с оптимальными характеристиками, отвечающее поставленным условиям, при помощи специализированных компьютерных программ выполняют следующие расчеты.

Расчет тепловой производительности калориферной установки

Подсчет фактической тепловой мощности:

q (Вт) = K х F х ((t вх +t вых)/2 — (t нач +t кон)/2))

или, если подсчитан температурный напор, то:

q (Вт) = K х F х средний температурный напор

где:

K — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м.кв•°C) F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м.кв t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Классификация калориферов

Расчета калорифера
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

Расчета калорифера
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

Расчета калорифера
Паровой калорифер

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

Расчета калорифера
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.

Недостатки:

  • 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.

Виды воздухообмена, используемые на промышленных предприятиях

Системы промышленной вентиляции

Независимо от типа производства, к качеству воздуха на любом предприятии предъявляются довольно высокие требования. Существуют нормативы на содержание различных частиц. Чтобы в полной мере выполнить требования санитарных норм разработаны различные виды вентиляционных систем. От используемого типа воздухообмена зависит качество воздуха. В настоящее время на производстве используются следующие виды вентиляции:

  • аэрация, то есть общеобменная вентиляция с естественным источником. Она регулирует воздухообмен во всем помещении. Используется только в больших производственных помещениях, например, в цехах без отопления. Это самый старый тип вентиляции, в настоящее время используется все реже и реже, так как плохо справляется с загрязнениями воздуха и не способен регулировать температурный режим;
  • местная вытяжка, ее используют на производствах, где имеются локальные источники выброса вредных, загрязняющих и ядовитых веществ. Ее устанавливают в непосредственной близости от мест выброса;
  • приточно-вытяжная вентиляция с искусственным побуждением, используемая для регуляции воздухообмена на больших площадях, в цехах, в различных помещениях.

Расчет сети воздуховодов

Для помещений, где будет установлена канальная вентиляция, расчет воздуховодов состоит в определении необходимого рабочего давления вентилятора с учетом потерь, скорости воздушного потока и допустимого уровня шума.

Давление воздушного потока создается вентилятором и определяется его техническими характеристиками. Эта величина зависит от геометрических параметров воздуховода (круглое или прямоугольное сечение), его длины, количества поворотов сети, переходов, распределителей. Чем больше производительность, которую обеспечивает приточная вентиляция, а, соответственно, и рабочее давление, тем больше скорость воздуха в воздуховоде. Однако при возрастании скорости воздушного потока увеличивается уровень шума. Уменьшить скорость и уровень шума можно, применяя воздуховоды большего диаметра, что не всегда возможно в жилых помещениях.


Использованные источники

  1. yaplakal.com/forum14/topic1131857.html
  2. malivice.ru/raschet-kalorifera-pravila-rascheta-moshchnosti-vodyanogo-elektricheskogo-agregatov/
  3. radiator-lammin.ru/remont-i-montazh/raschet-nagrevatelya-dlya-ventilyacii.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.