Varmeberegning: hvordan man beregner effekten af ​​en enhed til opvarmning af luft til opvarmning

Varmeapparater har høj ydeevne, så med deres hjælp kan du opvarme selv meget store rum på ret kort tid. Mange modeller af disse enheder, der opererer på basis af forskellige kølemidler, sælges.

For at vælge den bedste mulighed skal du beregne varmelegemet, hvilket kan gøres enten manuelt eller ved hjælp af en online lommeregner. Vi hjælper dig med at finde ud af spørgsmålet om beregninger - i denne artikel vil vi give et eksempel på de beregninger, der er nødvendige, når du vælger en passende enhed til opvarmning af luft.

Vi vil også overveje designfunktionerne for forskellige typer luftvarmere, fordelene og ulemperne ved et varmesystem, der bruger sådanne enheder.

Fordele og ulemper ved opvarmning med varmelegeme

Et boligvarmesystem, baseret på tilførsel af luft opvarmet til en indstillet temperatur direkte ind i huset, er af særlig interesse for boligejere.

Dette varmesystemdesign består af følgende vigtige komponenter:

• et varmelegeme, der fungerer som en varmegenerator, der opvarmer luften;
• kanaler (luftkanaler), gennem hvilke opvarmede luftmasser kommer ind i huset;
• en ventilator, der leder godt opvarmet luft gennem hele rummet.

Der er mange fordele ved denne type system.Disse inkluderer høj effektivitet, fraværet af hjælpeelementer til varmeveksling i form af radiatorer, rør og evnen til at kombinere det med et klimasystem og lav inerti, som et resultat af, at store mængder opvarmes meget hurtigt.

For mange husejere er ulempen, at installation af systemet kun er mulig samtidig med opførelsen af ​​selve huset og så er yderligere modernisering umulig.

Ulempen er sådan en nuance som den obligatoriske tilstedeværelse af backupstrøm og behovet for regelmæssig vedligeholdelse.

Varmelegemet er let at installere og betjene, er overkommeligt, men vigtigst af alt er det en effektiv enhed til opvarmning af et rum. Billedet viser en vandvarmer indbygget i systemet

På vores hjemmeside er der mere detaljerede materialer om installation af luftvarme i et hus og sommerhus. Vi anbefaler, at du gør dig bekendt med dem:

• Gør-det-selv luftvarme: alt om luftvarmesystemer
• Sådan arrangeres luftopvarmning til et landsted: regler og byggeplaner
• Beregning af luftvarme: grundprincipper + regneeksempel

Klassificering af luftvarmere

Luftvarmere indgår i designet af et varmesystem til opvarmning af luft. Der er følgende grupper af disse enheder i henhold til den anvendte type kølevæske: vand, elektrisk, damp, ild.

Det giver mening at bruge elektriske apparater til værelser med et areal på ikke mere end 100 m². For bygninger med store områder vil et mere rationelt valg være vandvarmere, som kun fungerer i nærværelse af en varmekilde.

De mest populære er damp og vandvarmere. Både den første og anden overflade i form er opdelt i 2 undertyper: ribbet og glat rør. I henhold til geometrien af ​​finnerne kan lamelvarmere være plade- eller spiralviklede.

Ydeevnen af ​​luftvarmere, der arbejder på et kølemiddel såsom damp, reguleres ved hjælp af specielle ventiler installeret på indløbsrøret

Ved design kan disse enheder være enkelt-pass, når kølevæsken i dem bevæger sig gennem rør, klæber til en konstant retning, og multi-pass, i hvis dæksler der er skillevægge, som et resultat af hvilken bevægelsesretningen af kølevæsken skifter konstant.

Der er 4 modeller af vand- og dampvarmere til salg, der adskiller sig i varmeoverfladeareal:

• CM - den mindste med en række rør;
• M — lille med to rækker rør;
• MED — medium med rør i 3 rækker;
• B - stor, med 4 rækker rør.

Under drift kan vandvarmere modstå store temperaturudsving - 70-110⁰.For at et varmelegeme af denne type skal fungere godt, skal vandet, der cirkulerer i systemet, opvarmes til maksimalt 180⁰. I den varme årstid kan varmeren fungere som en ventilator.

Design af forskellige typer luftvarmere

En vandvarmer består af et hus lavet af metal, en varmeveksler placeret i det i form af en række rør og en ventilator. For enden af ​​enheden er der indløbsrør, hvorigennem den er forbundet til en kedel eller centraliseret varmesystem.

Som regel er ventilatoren placeret på bagsiden af ​​enheden. Dens opgave er at drive luft gennem varmeveksleren.

Efter opvarmning strømmer luften tilbage i rummet gennem gitteret placeret på den forreste del af varmelegemet.

Oftest er huset lavet i form af et rektangel, men der er modeller designet til runde ventilationskanaler. To- eller 3-vejs ventiler er installeret på forsyningsledningen for at regulere enhedens effekt.

Ventilatoren blæser gennem rørene, der er placeret i varmelegemet.Opvarmet vand fra varmesystemet bevæger sig gennem rørene, og ventilatoren fordeler varm luft jævnt i hele rummet

Luftvarmere adskiller sig også i installationsmetoden - de kan være loft- eller vægmonterede. Modeller af den første type er placeret bag et falsk loft, kun gitteret ser ud over det. Vægmonterede enheder er mere populære.

Type #1 - glatrørsvarmere

Det glatte rørdesign består af varmeelementer i form af tynde hule rør med en diameter på 20 til 32 mm, placeret i en afstand på 0,5 cm i forhold til hinanden. Kølevæske cirkulerer gennem dem. Luften, der vasker de opvarmede overflader af rørene, opvarmes på grund af konvektiv varmeveksling.

Rørene i luftvarmeren er arrangeret i et skakternet eller korridormønster. Deres ender er svejset ind i opsamlerne - øvre og nedre. Kølevæsken kommer ind i fordelingsboksen gennem indløbsrøret, og efter at have passeret gennem rørene og opvarmet dem, kommer den ud gennem udløbsrøret i form af kondensat eller afkølet vand.

Mere stabil varmeoverførsel leveres af enheder med et forskudt arrangement af rør, men modstanden mod luftstrømme er højere her. Det er nødvendigt at beregne enhedens effekt for at kende enhedens reelle muligheder.

Der er visse krav til luften - der må ikke være fibre, suspenderede partikler eller klæbrige stoffer. Tilladt støvindhold er mindre end 0,5 mg/mᶾ. Indløbstemperaturen er mindst 20⁰.

Enkelt- og 3-pas varmelegemer. 1 – indløbsrør, som kølevæsken strømmer igennem, 2 – fordelerboks, 3 – rør, 4 – udløbsrør, 5 – skillevæg

De termiske egenskaber for varmelegemer med glatte rør er ikke særlig høje.Deres brug er tilrådeligt, når betydelig luftstrøm og opvarmning til en høj temperatur ikke er påkrævet.

Type #2 - lamelvarmere

Rørene på finneanordninger har en ribbet overflade, derfor er varmeoverførslen fra dem større. Med færre rør er deres termiske egenskaber højere end dem for luftvarmere med glatte rør.

Pladevarmere inkluderer rør med plader monteret på dem - rektangulære eller runde.

Den første type plader er monteret på en gruppe rør. Kølevæsken passerer ind i enhedens distributionsboks gennem en fitting, opvarmer luften, der passerer med en betydelig hastighed gennem kanaler med lille diameter, og forlader derefter samleboksen gennem fittingen.

Varmeapparater af denne type er kompakte, nemme at vedligeholde og installere.

Enkeltpaspladeenheder er betegnet: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, og multipaspladeenheder er betegnet som KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Den mellemste model er betegnet KFS, og den store er betegnet KFB.

Et korrugeret stålbånd 1 cm bredt og 0,4 mm tykt er viklet på rørene til disse varmeapparater. Kølevæsken til dem kan enten være damp eller vand.

Vandvarmere kan ikke forbindes med metal-plast- eller polymerrør pga De er ikke designet til høje kølevæsketemperaturer. Vi skal bruge stålrør og gerne galvaniserede for at forhindre korrosion

Den første er udstyret med tre rækker af rør, og den anden med fire. Mellemmodellens plader har en tykkelse på 0,5 mm og mål på 11,7 x 13,6 cm. Pladerne på den store model af samme tykkelse og bredde er længere - 17,5 cm.

Pladerne er placeret i en afstand af 0,5 cm fra hinanden og har et zigzag-arrangement, hvorimod pladerne i mellemtype-modellerne er arrangeret efter korridorprincippet.

Luftvarmere mærket STD har 5 numre (5, 7, 8, 9, 14). I STD4009V varmelegemer er kølevæsken damp, og i STD3010G er det vand. Installationen af ​​førstnævnte udføres med en lodret orientering af rørene, sidstnævnte - med en vandret orientering.

Type #3 - bimetalliske varmelegemer med finner

I varmesystemer med opvarmet luft bruges modeller af bimetalliske varmelegemer KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 og 4 med en speciel type finner - spiralvalsede - ofte. Kølevæsken til varmere KP3-SK, KP4-SK er varmt vand med det højeste tryk på 1,2 MPa og en maksimal temperatur på 180⁰.

For at betjene de to andre luftvarmere kræves damp med samme driftstryk som for de første, men med en lidt højere temperatur - 190⁰. Producenter skal udføre accepttests. Enhederne er også testet for lækager.

KSK luftvarmerens varmeveksler består af rør lavet af stål og med aluminiumslameller. Rørplader forbinder dem

Der er 2 linjer af bimetalliske luftvarmere - KSK3, KPZ, som har 3 rækker rør, er mellemstore, og KSK4, KP4 med 4 rækker rør er store modeller. Komponenterne i disse enheder er bimetalliske varmevekslerelementer, sideskærme, rørgitre og dæksler med skillevægge.

Varmevekslerelementet består af 2 rør - et indvendigt med en diameter på 1,6 cm, lavet af stål og et ydre aluminium med finner monteret på. Den tværgående afstand mellem varmeoverføringsrørene er 4,15 cm, og den langsgående afstand er 3,6 cm.

Regler for beregninger og valg af passende enhed

Ved design af et varmesystem med en eller en gruppe af varmelegemer, samt ved udførelse af beregninger, skal en række regler følges. Lad os se på dem mere detaljeret i billedudvalget nedenfor.

Beregning af vandvarmer

For at beregne effekten af ​​en vand- eller dampvarmer er følgende indledende parametre nødvendige:

1. Systemets ydeevne, eller med andre ord, mængden af ​​destilleret luft i timen. Måleenheden for volumenstrøm er mᶾ/h, masse kg/h. Symbol - L.
2. Start- eller udetemperatur - tul.
3. Den endelige lufttemperatur er tfin.
4. Densitet og varmekapacitet af luft ved en bestemt temperatur - data er taget fra tabeller.

Først beregnes tværsnitsarealet langs fronten af ​​luftvarmeapparatet.Efter at have lært denne værdi, opnås de foreløbige dimensioner af enheden med en margen.

Til beregning brug formlen:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Hvor L — volumetrisk luftstrøm eller produktivitet i m³/h ρ — luftdensitet udenfor målt i kg/m³ ϑρ – luftmassehastighed i det beregnede snit, målt i kg/(cm²).

Efter at have modtaget denne parameter tager de for yderligere beregninger den typiske størrelse af varmeren, den nærmeste i størrelse. Hvis den endelige arealværdi er stor, installeres flere identiske enheder parallelt, hvis samlede areal er lig med den resulterende værdi.

Kalorifikatorer kaldes ikke kun enheder til varmeveksling, men også luftkølere, der fungerer på basis af koldt vand, som er meget mindre populære

For at bestemme den nødvendige effekt til opvarmning af et bestemt luftvolumen skal du finde ud af det samlede forbrug af opvarmet luft i kg pr. 1 time ved hjælp af formlen:

G = L x p,

Hvor R - luftdensitet ved gennemsnitstemperatur. Det bestemmes ved at summere temperaturerne ved enhedens ind- og udløb og derefter dividere med 2. Densitetsindikatorer er taget fra tabellen.

Fra denne tabel kan du tage data om densiteten og den specifikke varmekapacitet af luft ved en bestemt temperatur for at beregne enhedens effekt

Nu kan du beregne varmeforbruget til opvarmning af luften, hvortil følgende formel bruges:

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

Hvor G — masseluftstrøm i kg/time. Luftens specifikke varmekapacitet, målt i J/(kg x K), tages også i betragtning ved beregningen. Det afhænger af temperaturen på den indkommende luft, og dens værdier er i tabellen ovenfor. Temperaturen ved indgangen og udgangen af ​​enheden er angivet ikke starte. Og t kon. henholdsvis.

Lad os sige, at vi skal vælge et varmelegeme med en kapacitet på 10.000 mᶾ/time, så det opvarmer luften til 20⁰ ved en udetemperatur på -30⁰. Kølevæsken er vand med en temperatur ved indgangen til enheden på 95⁰ og 50⁰ ved udløbet.

Luftmassestrøm: G = 10.000 mᶾ/t. x 1,318 kg/mᶾ = 13.180 kg/t.

Tæthedsværdi: ρ = (-30 + 20) = -10, når vi deler dette resultat i halve, fik vi -5. Fra tabellen valgte vi densiteten svarende til gennemsnitstemperaturen.

Ved at erstatte det opnåede resultat i formlen opnås varmeforbruget: Q = 13.180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185.435 W. Her er 1013 den specifikke varmekapacitet valgt fra tabellen ved en temperatur på -30⁰ i J/(kg x K). Fra 10 til 15 % af reserven lægges til den beregnede værdi af varmelegemet.

Årsagen er, at de tabulerede parametre ofte adskiller sig fra de rigtige nedad, og enhedens termiske ydeevne, på grund af tilstopning af rørene, falder over tid. Overskridelse af reserveværdien er uønsket.

Med en betydelig stigning i varmeoverfladen kan der forekomme hypotermi og endda afrimning i svær frost.

Kølevæsken tilføres dampvarmeren ovenfra, og vandet, der kommer fra kondenseringen af ​​udstødningsdamp, udledes nedefra. Billedet viser et diagram over dampvarmerrøret

Effekten af ​​dampvarmere beregnes på samme måde som vandvarmere. Kun formlen til beregning af kølevæsken er forskellig:

G=Q/r,

Hvor r - specifik varme, der frigives ved dampkondensering, målt i kJ/kg.

Beregning af elvarmer

Producenter i kataloger af elektriske luftvarmere angiver ofte den installerede effekt og luftstrøm, hvilket i høj grad forenkler valget.Det vigtigste er, at parametrene ikke er mindre end dem, der er angivet i passet, ellers vil det hurtigt mislykkes.

Varmerdesignet inkluderer flere specielle elektriske varmeelementer, hvis areal øges ved at trykke finner på dem.

Enheders effekt kan være meget stor, nogle gange hundredvis af kilowatt. Op til 3,5 kW kan varmelegemet strømforsynes fra en 220 V stikkontakt, og ved spændinger over dette er det nødvendigt at tilslutte det med et separat kabel direkte til panelet. Hvis der er behov for at bruge et varmelegeme med en effekt højere end 7 kW, kræves en 380 V strømforsyning.

Disse enheder er små i størrelse og vægt, de er helt autonome, de kræver ikke nødvendigvis tilstedeværelsen af ​​en centraliseret varmtvandsforsyning eller damp.

En væsentlig ulempe er, at den lave effekt er utilstrækkelig til at bruge dem over store områder. Den anden ulempe er det høje strømforbrug.

Fra beregningen af ​​varmeren følger det, at resultatet af brugen af ​​enheden er en mærkbar besparelse i energiressourcer. Nogle gange kombineres denne enhed med en recuperator, og så sker luftindtaget ikke udefra, men fra rummet

For at finde ud af, hvor meget strøm varmeren bruger, kan du bruge formlen:

I=P/U,

Hvor P - strøm, U - forsyningsspænding.

Med en enfaset tilslutning af varmeren tages U lig med 220 V. Med en 3-faset tilslutning - 660 V.

Den temperatur, som en varmelegeme af en vis effekt opvarmer luftmassen til, bestemmes af formlen:

T =2,98 x P/L,

Hvor L — systemets ydeevne. De optimale varmeeffektværdier for et hjem er fra 1 til 5 kW, og for kontorer - fra 5 til 50 kW.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Hvilken lufttæthed der skal tages ved beregning er beskrevet i denne video:

Video om hvordan et varmelegeme fungerer i et varmesystem:

Når du vælger en bestemt type varmelegeme, bør du gå ud fra overvejelser om gennemførlighed og driftsegenskaber for huset.

For små områder ville en elvarmer være et godt køb, men til opvarmning af et stort hus er det bedre at vælge en anden mulighed. Under alle omstændigheder kan du ikke undvære en foreløbig beregning..

Er du velbevandret i spørgsmålet om valg og beregning af varmelegeme? Måske vil du gerne dele nyttige anbefalinger til valg af luftvarmer eller påpege en fejl eller unøjagtighed i beregningerne i materialet diskuteret ovenfor? Efterlad din kommentar under denne artikel - din mening kan være nyttig for folk, der vælger det rigtige varmelegeme til deres hjem.