Системы вентиляции и кондиционирования
Назад

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

Опубликовано: 17.05.2020
Время на чтение: 20 мин
0
6

Принцип действия

Водяной канальный нагреватель представляет собой корпус из оцинкованных либо нержавеющих сталей. Внутри него обязательно в шахматном порядке располагаются звенья пустого внутри змеевика из меди или медных сплавов. Также в устройстве водяного нагревателя имеются алюминиевые пластины, которые предназначены для отдачи тепла.

Прямоугольный канальный нагреватель будет долго и эффективно эксплуатироваться только при условии наличия в магистрали фильтра, очищающего поступающий воздух. В последнем не должно быть абразивных элементов, агрессивных веществ и других примесей. Возможные рабочие температуры составляют от 5 до 60 градусов.

Чтобы нагреватель действовал с максимальной эффективностью, давление в вентиляционной системе должно быть не менее 1,5 мПа. Зачастую канальный нагреватель воздуха, работающий по этому принципу, не имеет своей автономной системы управления. Производительность агрегата регулируют внешними устройствами.

В качестве основного элемента используются нагревательные элементы в виде спирали. Воздух, подающийся по системе приточной вентиляции, проходит через нагреватели, которые отдают ему часть своего тепла, а затем по вентиляционной системе попадает в помещение. Чтобы оборудование могло работать в течение всего срока службы, многие производители рекомендуют эксплуатировать канальные нагреватели вместе с механическим фильтром – воздух обязательно должен быть максимально чистым.

Обязательно предусматривается программная защита от перегрева. Однако многие современные модели имеют встроенную защиту в случае перегрева. Она реализована посредством биметаллических термовыключателей. Их два – один из них рассчитан на срабатывание при 70 градусах, другой создан для реагирования в случае пожара и срабатывает при 130 градусах.

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

Для нормальной работы нагревателя поток воздуха должен подаваться со скоростью не меньше 2 м/с. Данные устройства рассчитаны на температуру воздуха от 0 до 30 градусов выше нуля, при этом влажность составляет до 80%. Что касается максимально возможного подогрева, то воздух на выходе равен 40 градусам.

Система отопления с агрегатом для нагрева воздуха

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

Калорифер — нагревательный прибор, предназначенный только для обработки воздушного потока без изменения влажности обрабатываемой массыКалориферами оснащаются системы воздушного отопления и кондиционирования, осуществляющие подмес свежей порции воздуха с улицы к циркулирующему внутри потокуВ системах воздушного отопления нагреваемый калорифером воздух нагнетается в помещение при помощи вентилятора

Оборудование для нагревания воздуха

Система кондиционирования с калорифером

Воздушное отопление с калорифером

Быстрый обогрев больших площадей

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

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

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

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

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

Регулирование температуры автоматическое и ручное

Температуравоздуха в кабине регулируется с помощьюсмесительных кранов, изменяющихтемпературу воздуха, подаваемого вкабину в пределах 0 — 110° С. Выключателиуправления смесительными кранамирасположены на панели кабины экипажа.На панели могут быть установленыпереключатель перевода управлениякранами на «Автомат» и «Ручное» и двапереключателя «Тепло-Холод» регулированиятемпературы подаваемого в кабинувоздуха левой и правой системами приручном управлении. На этой же панелинаходится рукоятка задатчика температурывоздуха и термометр.

Предлагаем ознакомиться  Ввод воды в дом с помощью скважинного адаптера

Температураподаваемого в кабину воздуха, в данномслучае, контролируется двухстрелочнымэлектрическим термометром, установленнымна панели приборной доски, датчикитемпературы воздуха установлены втрубопроводах СКВ.

Такжеможет быть включен блок управления итермореле, ограничивающее температурувоздуха в гермокабине как при автоматическомтак и ручном управлении температуройвоздуха.

СКВподает свежий воздух в соответствующуюзону гермокабины и автоматическиподдерживает в ней температуру, заданнуюна пульте управления.

Так,например, летом при наружной температуревоздуха на земле 45 ºС системакондиционирования может охладить вполете зоны гермокабины до температурыне выше 25 град.

Зимойпри наружной температуре воздуха наземле -50 ºС система кондиционированияможет обогреть зоны гермокабины дотемпературы не ниже 17 град.

Приручном управлении температура подаваемоговоздуха не превысит 100 ºС. За этим всистеме следит термореле. Если приотказе узла регулирования температуравоздуха, подаваемого в одну из зонсалона, превысит 120 ºС на время более 20с, то подача воздуха в соответствующуюподсистему будет автоматически прекращенапо сигналу от термореле. При этомоткроется заслонка, кольцующая подсистемыпередней и задней зон салона, и работающаяподсистема будет подавать воздух в обезоны салона.

Такжевозможна подача воздуха в индивидуальныезоны. В подсистеме индивидуальнойвентиляции автоматически поддерживаетсятемпература воздуха 18 ºС, в режимеинтенсивного охлаждения — 13 ºС. Приручном управлении температура непревысит 50 ºС. За этим в подсистемеследит термореле.

Наземле при неработающих двигателяхвоздух в систему кондиционированияможет отбираться от вспомогательнойсиловой установки. Перед посадкойпассажиров в самолет через штуцерназемного кондиционирования притемпературе наружного воздуха выше25 ºС производится охлаждение, а ниже5 ºС — обогрев пассажирского салона икабины экипажа, при температуре 5-25 ºСпроизводится вентиляция пассажирскогосалона и кабины экипажа.

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.

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.

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

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

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

Q (Вт) = G х c х (t кон. – t нач.),

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

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.

Предлагаем ознакомиться  Монтаж труб из сшитого полиэтилена своими руками: какой нужен инструмент и оборудование

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

G = Q / r,

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

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

I = P /U,

Где P — мощность, U — напряжение питания.

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

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.

Галерея изображений

Фото из

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

калорифер кск 3

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

  • электрические
  • водяные
  • газовые
Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

Мнение эксперта

Инженер теплоснабжения и вентиляции РСВ

Федоров 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

Выбор того или иного типа калорифера производится по самому доступному и экономичному типу ресурса. Так, электрические приборы для обогрева помещений используются редко, только в случае полного отсутствия других вариантов. Причина этого — дороговизна электроэнергии, высокие расходы на потребление нагревателями. С другой стороны, электронагреватели весьма удобны, так как не имеют никакого теплоносителя и могут устанавливаться практически в любом месте.

Уникальная система рекуперации

Галерея изображений

Фото из

Опытные специалисты прекрасно знают, что прямой способ нагрева воздуха за счёт энергии нагревательных приборов — это не самый практичный и экономичный вариант отопления вентиляционной системой. Существенно снизить теплопотери можно с помощью системы рекуперации, обладающей замкнутым циклом работы.

Эксплуатация этой установки основана на теплоизбытках (энергия отработанных воздушных масс). Схема такого агрегата выглядит так: через один блок проходит вытяжка и проточка, все тепловыделения от исходящих воздушных потоков частично передаются входящим. Благодаря наличию специальных теплопритоков снижается уровень нагрузки на остальные отопительные системы.

Стоит отметить, что установка калорифера с рекуперацией стоит гораздо дороже, нежели аналогичный агрегат, но без этой системы. Конечно, все финансовые затраты быстро окупаются, особенно в тех регионах, где зима сопровождается сильными морозами.

Предлагаем ознакомиться  Как увлажнить воздух в комнате без увлажнителя?

Калорифер

Современные бытовые устройства кондиционирования воздуха могут поддерживать оптимальный температурный режим в помещениях, но не обеспечивают достаточного поступления свежего воздуха. По нормам, установленным СНиП, поступающий в здание воздух должен заменяться свежим в объеме 30 м3/ч и иметь температуру не менее 18°С.

Схема устройства вентилятора.

Исходные значения для расчета вентиляционной установки принимаются в зависимости от климатической зоны местоположения здания. Минимальная наружная температура берется как средний показатель в период самой холодной пятидневки зимы в дневное время.

Целью проектирования вентиляционной системы является определение оптимального соотношения между мощностью оборудования, объемом помещений и наружными климатическими условиями. Исходя из конструкции здания, необходимо найти наиболее эффективное технологическое решение для обеспечения баланса между температурой и свежестью воздуха в доме.

Для определения перечня и типа вентиляционного оборудования путем расчета вычисляются требуемые параметры:

  • производительность вентиляторов;
  • мощность устройств подогрева;
  • скорость перемещения воздуха;
  • рабочее давление в сети воздуховодов;
  • температура нагнетаемой среды;
  • уровень шума, производимого оборудованием.

В соответствии с расчетным воздухообменом выбирается приточная установка определенной производительности. Выбор вентиляторов осуществляется с учетом падения давления в воздуховодах системы. Величина этого показателя указывается в технических характеристиках оборудования.

Расчет системы вентиляции.

В нагнетательной линии протяженностью 15 м потеря давления составляет 0,001 атм. Для частных домостроений производительность вентиляционной системы обычно составляет от 1000 до 3000 м3/ч .

Расчеты при проектировании вентиляционной системы, в том числе и расход тепла на подогрев воздуха, производятся с учетом нормативов СНиП и МГСН. Правила оговаривают минимально допустимые значения температуры и требуемые параметры воздухообмена в помещениях.

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

Эти нормативные ограничения прежде всего направлены на минимизацию расхода средств на устройство вентиляции и более актуальны для проектирования общественных строений. В частном доме уровень комфортности определяется владельцем индивидуально, а не по усредненным нормам. Поэтому производительность системы и, в частности, расход тепла могут быть как выше, так и ниже расчетных значений, полученных с учетом рекомендаций СНиП. Тем более что ощущение комфортности у разных людей может определяться различными условиями.

Современные системы вентиляции оснащаются устройствами регулирования производительности изменением скорости поступающего потока воздуха. Корректированием рабочих параметром можно добиться баланса между комфортом и экономией. Расход тепла на подогрев воздуха и интенсивность воздухообмена должны иметь оптимальные соотношения.

Особенности 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.

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

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

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.

ВСАСЫВАЕНИЕ

РАСШИРЕНИЕ

НАГРЕВАНИЕ

СЖАТИЕ

ВЫПУСК

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

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

Расчет калорифера как сделать расчет мощности агрегата

Наполнение происходит без совершения работы А=0.

Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector