Расчет калорифера: как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

Калориферы имеют большую производительность, благодаря этому при их помощи нагреть даже очень просторные помещения можно за довольно быстрое время. В продажу поступает много моделей данных приборов, работающих на основе различных тепловых носителей.

Чтобы подобрать идеальный вариант, необходим расчет калорифера, сделать который можно как ручным способом, так и воспользовавшись онлайн-калькулятором.

Система обогрева с агрегатом для нагревания воздуха

Система отопления дома, основывающаяся на подаче прогретого до установленной температуры окружающей среды конкретно в дом, представляет особенный интерес для хозяев своего жилья.

Эта конструкция системы для отопления состоит из таких главных узлов:

  • калорифера, выступающего в роли теплового генератора, подогревающего воздух;
  • каналов (воздушных каналов), по которой поступают нагретые массы воздуха в дом;
  • вентилятор, направляющий отлично прогретый воздух по всему объему помещения.

Положительных качеств у системы данного типа много. К ним относится и большой коэффициэнт полезного действия, и отсутствие добавочных компонентов для теплопередачи в виде радиаторов, труб, и возможность соединить ее с климатической системой, и небольшая инерционность, благодаря чему прогрев высоких объемов происходит в сжатые сроки.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Калорифер легкий в сборке и эксплуатации, доступен по стоимости, но основное, он считается успешным прибором для обогревания помещения. На фото водяной калорифер, встроенный в систему

Для большинства владельцев дома минусом считается то, что монтаж системы возможен только вместе со строительством самого дома и потом последующая обновление ее не представляется возможной. Недостатком считается и этот аспект, как обязательное наличие запасного питания и надобность в постоянном техобслуживании.

Классификация калориферов по самым разнообразным признакам

Калориферы включают в конструкцию системы обогрева для нагревания воздуха. Есть следующие группы данных приборов по виду применяемого теплового носителя: водяные, электрические, паровые. Электроприборы есть смысл применять для помещений площадью не больше 100 м?. Для строений с большими площадями более здравым подбором будут калориферы водяные, которые функционируют только если есть наличие теплового источника.

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

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Продуктивность калориферов, работающих на подобном теплоносителе как пар, регулируют с помощью специализированных клапанов, установленных на входной трубе (+)

По конструкционному исполнению данные приборы могут быть одноходовыми, когда тепловой носитель в них совершает движение по трубкам, придерживаясь непрерывного направления и многоходовыми, в крышках которых есть перегородки, благодаря чему направление движение теплового носителя регулярно меняется. В продажу поступают 4 модели калориферов водяных и паровых, выделяющиеся поверхностной площадью нагрева:

  • СМ — самая небольшая с одним рядом труб;
  • М — небольшая с 2-мя рядами труб;
  • С — средняя с трубами в 3 ряда;
  • Б — большая, имеющая 4 ряда труб.

Водяные калориферы во время эксплуатации держат большие колебания температур — 70-110?. Для уверенной работы калорифера данного типа вода, циркулирующая в системе обязана быть нагретой максимум до 180?. В жаркий период времени калорифер как правило выполняет роль вентилятора.

Конструкция калориферов различных вариантов

Отопительный водяной калорифер состоит из корпуса, сделанного из металла, расположенного в нем трубного змеевика в виде ряда трубок и вентилятора. На срезе агрегата есть входные отрезки трубы, через которые его подсоединяют к котлу или традиционной отопительной системе. В основном, вентилятор находится в тыльной части прибора. Его функция — изгонять воздух через трубный змеевик.

После нагрева, через решётку, находящуюся на части фасада калорифера, воздух обратно поступает в комнату. Очень часто корпус делают в форме прямоугольника, однако есть модели, предназначающиеся для каналов для вентиляции круглого сечения. На подводящей магистрали устанавливают 2-ух- или 3-ходовые вентили для регулировки мощности агрегата.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Вентилятор обдувает трубки, находящиеся в корпусе калорифера. По трубкам двигается вода которая нагрелась из системы обогрева, а вентилятор распределяет одинаково тёплый воздух по комнате

Отличаются калориферы и по монтажному способу — они могут быть потолочными и настенными. Модели первого типа устанавливают за фальшпотолком, за его пределы выглядывает только решётка. Приборы настенного типа более востребованы.

Приспособление калориферов гладкотрубных

Гладкотрубную конструкцию составляют ТЕНЫ в виде пустотелых тонких трубок диаметром от 20 до 32 мм, размещенные на расстоянии 0,5 см в отношении друг к другу. По ним двигается тепловой носитель. Воздух, омывая нагретые поверхности трубок, нагревается благодаря конвективному обмену теплом.

Трубки в воздухонагревателе размещают в шахматном или коридорном порядке. Их кончики вварены в коллекторы — верхний и нижний. Тепловой носитель поступает в распределительную коробку через входной отрезок трубы, потом, пройдя по трубкам и нагрев их, выходит через выходной отрезок трубы в виде конденсата или охлажденной воды.

Более стабильную теплопередачу дают устройства с шахматным размещением трубок, но сопротивляемость потокам воздуха тут выше. Необходимо обязательно исполнять расчет мощности агрегата, дабы знать настоящие возможности устройства.

К воздуху предъявляют конкретные требования — не должно быть волокон, взвешенных частиц, липких субстанций. Допустимая запыленность — меньше чем 0,5 мг/м?. Температура при входе —минимум 20?.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Одноходовой и 3-ходовой калориферы. 1 – входной отрезок трубы, через который поступает тепловой носитель, 2 – распредкоробка, 3 – трубка, 4 – выходной отрезок трубы, 5 – перегородка

Теплотехнические характеристики гладкотрубных калориферов низкие. Их использование лучше, когда не требуется большого расхода воздуха и его нагрева до большой температуры.

Специфики ребристых воздухонагревателей

Трубы ребристых приборов владеют оребренной поверхностью, поэтому, отдача тепла от них больше. При небольшом количестве труб теплотехнические характеристики у них больше, чем у гладкотрубных воздухонагревателей. В состав пластинчатых калориферов входят трубки с насаженными на них пластинами — прямоугольными или округлыми.

Первый вид пластин насаживают на группу труб. Тепловой носитель проходит в распределительную коробку прибора через патрубок для соединения, нагревает воздух, проходящий с ощутимой скоростью через каналы малого диаметра, а потом из сборной коробки выходит через патрубок для соединения.
Калориферы данного вида компактные, комфортны в обслуживании и монтаже.

Одноходовые пластинчатые устройства обозначают: КФБ КФС КВБ СТД3009В КЗПП К4ПП, а многоходовые — КВБ, К4ВП, КЗВП, КВС, КМС, СТДЗОЮГ, КМБ. Средняя модель имеет обозначение КФС, а большая — КФБ. На трубки данных калориферов навивают стальную гофрированную ленту шириной 1 см и толщиной 0,4 мм. Тепловым носителем для них бывает как пар, так и вода.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Водяные калориферы нельзя включать металлопластиковыми или полипропиленовыми трубами т.к. они не рассчитаны на большую температуру теплового носителя. Необходимы трубы профильные и лучше цинковые, дабы убрать коррозию

Первая оборудована тремя рядами трубок, а вторая четырьмя. Пластинки средней модели имеют толщину 0,5 мм и размеры 11,7х 13,6 см. Пластины большой модели такой же толщины и ширины выделяются большей длиной — 17,5 см. Пластины находятся на расстоянии один от одного 0,5 см и имеют зигзагообразное размещение, в то время как у моделей среднего вида пластины размещены по коридорному принципу.

Воздухонагреватели с обозначением СТД имеют 5 номеров (5, 7, 8, 9, 14). В калориферах СТД4009В тепловым носителем считается пар, а в СТД3010Г – вода. Монтаж первых исполняют с вертикальной ориентацией трубок, вторых — с горизонтальной.

Биметаллические калориферы с оребрением

В отопительных системах с подогревом воздуха активно используют модели биметаллических калориферов КП3-СК, КП4-СК, КСк – 3 и 4 со специальным видом оребрения — спирально-накатным. Тепловым носителем для калориферов КП3-СК, КП4-СК считается горячая вода с самым большим давлением 1,2 МПа и самой большой температурой 180?.

Для работы 2-ух иных воздухонагревателей нужен пар с подобным же рабочим давлением, как и для первых, однако с несколько большей температурой — 190?. Изготовители в первую очередь проводят приемо-сдаточные проверки. Тестируют устройства и на непроницаемость.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Трубный змеевик калорифера КСК состоит из трубок, сделанных из стали и имеют металлические ребра. Объединяют их трубные решётки

Есть 2 линейки биметаллических калориферов — КСК3, КПЗ, имеющие 3 ряда трубок, относятся к средним, а КСК4, КП4 с 4 рядами трубок — к большим моделям. Составляющими данных приборов являются биметаллические теплообменные детали, боковые щитки, решётки из трубок, крышки с перегородками.

Теплообменный компонент собой представляет 2 трубки — внутренней диаметром 1,6 см, выполненной из стали и насаженной на нее алюминиевой наружной с оребрением. Поперечный интервал между теплопередающими трубками 4,15 см, а продольный — 3,6 см.

Расчеты которые для этого необходимы во время выбора калорифера

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

  1. Продуктивность системы или прочими словами — кол-во воздуха, перегоняемого за час. Мерная единица объемного расхода — м?/ч., массового кг/ч. Относительное обозначение — L.
  2. Исходная или внешняя температура — tул.
  3. Остаточная температура окружающей среды — tкон.
  4. Плотность и теплоемкость воздуха при конкретной температуре — данные берут из таблиц.

Сначала вычисляют площадь сечения по фронту воздухонагревательного устройства. Узнав эту величину, получают первичные размеры агрегата с запасом. Для расчета применяют формулу: Аф = L? / 3600 (??), где L — объемный расход воздуха или продуктивность в м?/ч, ? — плотность воздуха с наружной стороны измеряемая в кг/м? ?? – многочисленная скорость воздуха в рассчитываемом сечении, меряется в кг/(см?).

Получив такой параметр, для дальнейших вычислений берут стандартный размер калорифера, ближний по размеру. При большом итоговом значении площади, устанавливают параллельно несколько похожих агрегатов, у которых площадь в сумме равна полученному значению.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

Калориферами называют не только приспособления для теплопередачи, но и воздухоохладители, работающие на основе холодной воды, которые пользуются гораздо меньшей востребованностью

Для определения требующейся мощности для нагревания какого-то определенного объема воздуха необходимо узнать общий расход подогреваемого воздуха в кг за 1 час по формуле: G = L х р. Тут р — плотность воздуха в условиях средней температуры. Ее определяют, суммируя температуры при входе и выходе из агрегата, потом разделяют на 2. Плотностные показатели берут из таблицы.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

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

Сейчас можно определить расход тепла для прогревания воздуха для чего используют следующую формулу: Q (Вт) = G х c х (t кон. — t нач.). Буквой G обозначают глобальный расход воздуха в кг/час. Берут во внимание при расчитывании и удельную теплоемкость воздуха измеряемую в Дж/(кг х K). Зависит она от температуры входящего воздуха, а ее значения есть в таблице выше. Температура при входе в прибор и на выходе из него отмечается t нач. и t кон. исходя из этого.

Допустим, нужно выбрать калорифер работоспособностью 10 000 м?/час, дабы он нагревал воздух до 20? при температуре с наружной стороны -30?. Тепловым носителем считается вода, имеющая температуру при входе в аппарат 95? и 50? на выходе. Глобальный расход массы воздуха: G = 10 000 м?/ч. х 1,318 кг/м? = 13 180 кг/ч. Значение ?: (-30 + 20) = -10, при делении такого результата надвое получили -5. Из таблицы подобрали, необходимую средней температуре, плотность.

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

Проблема в том, что табличные параметры нередко выделяются от настоящих в сторону уменьшения, а тепловая продуктивность агрегата, из-за засорения трубок, уменьшается на протяжении какого-то времени. Превышение величины запаса нежелательно. При значительном повышении поверхности нагрева может случиться переохлаждение, и даже размораживание в большие морозы.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

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

Мощность паровых калориферов рассчитывают аналогичным способом, как и водяных. Различается только формула расчета теплового носителя — G = Q / r где r — удельная теплота, которая выделяется во время конденсации пара, измеряемая в кДж/кг.

Подбор электрического калорифера

Изготовители в каталогах электрических калориферов нередко указывают установленную мощность и расход воздуха, что существенно облегчает подбор. Основное, чтобы параметры не были меньшими, чем указанные в паспорте иначе он быстро выйдет со строя. В конструкцию калорифера входят несколько специализированных электрических ТЕНОВ, у которых площадь увеличена за счёт напрессовки на них оребрения.

Мощность приборов может быть предельно большой, часто это сотни киловатт. До 3,5 кВт калорифер может питаться от электроточки 220 В, а при напряжении выше этого нужно подключение отельным кабелем прямо к щитку. Если существует необходимость в применении калорифера мощностью выше 7 кВт, понадобится питание 380 В.

Данные приборы имеют маленькие размеры и вес, они полноценно независимы, для них необязательно присутствие централизованного горячего водообеспечения или пара. Важный недостаток — невысокая мощность неудовлетворительная для использования их на площадях большого размера. Второй недостаток — большущее электропотребление.

калорифер, мощность, прибор, нагрев

В расчете калорифера следует, что результатом применения прибора считается ощутимая экономия энергетических ресурсов. Порой данный аппарат сочетают с рекуператором и вот тогда воздухозабор происходит не с наружной стороны, а с помещения

Дабы выяснить какой ток потребляет калорифер воспользуйтесь формулой: I = P /U, где P — мощность, U — напряжение питания. При однофазном подсоединении калорифера U принимают равным 220 В. При 3-фазном — 660 В.

Температуру, до которой калорифер конкретной мощности нагревает воздушную массу, определяют по формуле: T =2.98 x P/ L. Буква L тут означает продуктивность системы. Идеальные значения мощности калорифера для дома от 1 до 5 кВт, а для помещений офисного типа — от 5 до 50 кВт.

Нужное видео по теме

Какую плотность воздуха брать при расчитывании, рассказано в данном видео:

Видео про то, как работает калорифер в отопительной системе:

Подбирая особый вид калорифера, нужно исходить из соображений полезности и рабочих свойств дома. Для меньших площадей удачливым приобретением будет электрический калорифер, а для отапливания дома больших размеров разумнее выбрать иной вариант. В любом случая вряд ли можно обойтись без ориентировочного расчета.

Оставить комментарий

Яндекс.Метрика