Izračun grelnika: kako izračunati moč naprave za ogrevanje zraka za ogrevanje

Grelniki imajo visoko zmogljivost, zato lahko z njihovo pomočjo v dokaj kratkem času ogrejete tudi zelo velike prostore. V prodaji je veliko modelov teh naprav, ki delujejo na podlagi različnih hladilnih tekočin.

Če želite izbrati najboljšo možnost, morate izračunati grelec, kar lahko storite ročno ali s spletnim kalkulatorjem. Pomagali vam bomo ugotoviti vprašanje izračunov - v tem članku bomo podali primer izračunov, ki bodo potrebni pri izbiri ustrezne naprave za ogrevanje zraka.

Upoštevali bomo tudi konstrukcijske značilnosti različnih vrst grelnikov zraka, prednosti in slabosti ogrevalnega sistema s takšnimi napravami.

Prednosti in slabosti ogrevanja z grelcem

Sistem ogrevanja doma, ki temelji na dovajanju zraka, segretega na nastavljeno temperaturo, neposredno v hišo, je še posebej zanimiv za lastnike stanovanj.

Ta zasnova ogrevalnega sistema je sestavljena iz naslednjih pomembnih komponent:

• grelec, ki deluje kot generator toplote, ki segreva zrak;
• kanali (zračni kanali), skozi katere ogrevane zračne mase vstopajo v hišo;
• ventilator, ki dobro ogret zrak usmerja po celotnem prostoru.

Ta vrsta sistema ima številne prednosti.Ti vključujejo visoko učinkovitost, odsotnost pomožnih elementov za izmenjavo toplote v obliki radiatorjev, cevi in ​​možnost kombiniranja s klimatskim sistemom ter nizko vztrajnostjo, zaradi česar se velike količine zelo hitro segrejejo.

Za mnoge lastnike stanovanj je pomanjkljivost ta, da je namestitev sistema možna le sočasno z gradnjo same hiše in potem je nadaljnja posodobitev nemogoča.

Slaba stran je takšen odtenek, kot je obvezna prisotnost rezervnega napajanja in potreba po rednem vzdrževanju.

Grelec je enostaven za montažo in upravljanje, je cenovno dostopen, predvsem pa je učinkovita naprava za ogrevanje prostora. Na fotografiji grelnik vode, vgrajen v sistem

Na naši spletni strani so podrobnejši materiali o namestitvi zračnega ogrevanja v hiši in koči. Priporočamo, da se seznanite z njimi:

• Zračno ogrevanje naredi sam: vse o sistemih za zračno ogrevanje
• Kako urediti ogrevanje zraka za podeželsko hišo: pravila in gradbeni načrti
• Izračun ogrevanja zraka: osnovni principi + primer izračuna

Razvrstitev grelnikov zraka

Grelniki zraka so vključeni v zasnovo ogrevalnega sistema za ogrevanje zraka. Glede na vrsto uporabljenega hladilnega sredstva obstajajo naslednje skupine teh naprav: voda, elektrika, para, ogenj.

Smiselno je uporabljati električne naprave za prostore, katerih površina ne presega 100 m². Za stavbe z velikimi površinami bi bila bolj racionalna izbira grelniki vode, ki delujejo le ob prisotnosti vira toplote.

Najbolj priljubljeni sta parni in grelniki vode. Tako prva kot druga površina po obliki sta razdeljeni na 2 podtipa: rebrasto in gladkocevno. Glede na geometrijo reber so rebrasti grelniki lahko ploščati ali spiralno naviti.

Zmogljivost grelnikov zraka, ki delujejo na hladilno tekočino, kot je para, se regulira s posebnimi ventili, nameščenimi na dovodni cevi.

Po zasnovi so lahko te naprave enoprehodne, ko se hladilno sredstvo v njih premika skozi cevi, ki se držijo konstantne smeri, in večprehodne, v pokrovih katerih so predelne stene, zaradi česar se smer gibanja hladilna tekočina se nenehno spreminja.

V prodaji so 4 modeli vodnih in parnih grelnikov, ki se razlikujejo po ogrevalni površini:

• CM - najmanjši z eno vrsto cevi;
• M — majhen z dvema vrstama cevi;
• Z — srednje s cevmi v 3 vrstah;
• B - velika, s 4 vrstami cevi.

Med delovanjem lahko grelniki vode prenesejo velika temperaturna nihanja - 70-110⁰.Za dobro delovanje grelnika te vrste mora biti voda, ki kroži v sistemu, segreta na največ 180⁰. V topli sezoni lahko grelec deluje kot ventilator.

Oblikovanje različnih vrst grelnikov zraka

Grelnik vode za ogrevanje je sestavljen iz kovinskega ohišja, vanj nameščenega toplotnega izmenjevalnika v obliki niza cevi in ​​ventilatorja. Na koncu enote so dovodne cevi, skozi katere je priključen na kotel ali centraliziran sistem ogrevanja.

Praviloma je ventilator nameščen na zadnji strani naprave. Njegova naloga je poganjati zrak skozi toplotni izmenjevalnik.

Po segrevanju zrak teče nazaj v prostor skozi rešetko, ki se nahaja na sprednjem delu grelnika.

Najpogosteje je ohišje izdelano v obliki pravokotnika, vendar obstajajo modeli, zasnovani za okrogle prezračevalne kanale. Za regulacijo moči enote so na napajalnem vodu nameščeni dvo- ali 3-potni ventili.

Ventilator piha skozi cevi, ki se nahajajo v ohišju grelnika.Ogreta voda iz ogrevalnega sistema se premika po ceveh, ventilator pa enakomerno porazdeli topel zrak po prostoru

Grelniki zraka se razlikujejo tudi po načinu vgradnje – lahko so stropni ali stenski. Modeli prve vrste so nameščeni za lažnim stropom, le rešetka gleda čez njega. Stenske enote so bolj priljubljene.

Tip #1 - gladkocevni grelci

Zasnova z gladko cevjo je sestavljena iz grelnih elementov v obliki tankih votlih cevi s premerom od 20 do 32 mm, ki se nahajajo na medsebojni razdalji 0,5 cm. Skozi njih kroži hladilna tekočina. Zrak, ki spere ogrevane površine cevi, se segreje zaradi konvekcijske izmenjave toplote.

Cevi v grelniku zraka so razporejene v šahovnici ali hodniku. Njihovi konci so privarjeni v kolektorje - zgornji in spodnji. Hladilno sredstvo vstopi v razdelilno omarico skozi dovodno cev, nato pa po prehodu skozi cevi in ​​njihovem segrevanju izstopi skozi odvodno cev v obliki kondenzata ali ohlajene vode.

Stabilnejši prenos toplote zagotavljajo naprave z zamaknjeno razporeditvijo cevi, vendar je odpornost proti zračnim tokovom tu večja. Da bi vedeli dejanske zmogljivosti naprave, je treba izračunati moč enote.

Za zrak veljajo določene zahteve - ne sme biti vlaken, suspendiranih delcev ali lepljivih snovi. Dovoljena vsebnost prahu je manjša od 0,5 mg/mᶾ. Vhodna temperatura je najmanj 20⁰.

Enopretočni in 3-pretočni grelci. 1 – vstopna cev, skozi katero teče hladilna tekočina, 2 – razdelilna omarica, 3 – cev, 4 – odvodna cev, 5 – predelna stena

Toplotne lastnosti gladkocevnih grelnikov niso zelo visoke.Njihova uporaba je priporočljiva, kadar ni potreben večji pretok zraka in ogrevanje na visoko temperaturo.

Tip #2 - grelniki zraka z rebri

Cevi rebrastih naprav imajo rebrasto površino, zato je prenos toplote iz njih večji. Zaradi manjšega števila cevi so njihove toplotne lastnosti višje kot pri gladkocevnih grelnikih zraka.

Grelniki plošč vključujejo cevi s ploščami, nameščenimi na njih - pravokotne ali okrogle.

Prva vrsta plošč je nameščena na skupini cevi. Hladilna tekočina prehaja v razdelilno omarico naprave skozi priključek, segreje zrak, ki prehaja s precejšnjo hitrostjo skozi kanale majhnega premera, nato pa izstopi iz montažne škatle skozi priključek.

Grelniki te vrste so kompaktni, enostavni za vzdrževanje in namestitev.

Enoprehodne plošče so označene kot: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, plošče z več prehodi pa KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Srednji model je označen z oznako KFS, veliki pa z oznako KFB.

Na cevi teh grelnikov je navit valovit jekleni trak širine 1 cm in debeline 0,4 mm. Hladilno sredstvo zanje je lahko para ali voda.

Grelnikov vode ni mogoče povezati s kovinsko-plastičnimi ali polimernimi cevmi, ker Niso zasnovani za visoke temperature hladilne tekočine. Potrebujemo jeklene cevi in ​​po možnosti pocinkane, da preprečimo korozijo

Prvi je opremljen s tremi vrstami cevi, drugi pa s štirimi. Plošče srednjega modela imajo debelino 0,5 mm in dimenzije 11,7 x 13,6 cm, plošče velikega modela enake debeline in širine pa so daljše - 17,5 cm.

Plošče so nameščene na razdalji 0,5 cm ena od druge in imajo cik-cak razporeditev, medtem ko so v modelih srednjega tipa plošče razporejene po principu hodnika.

Grelniki zraka z oznako STD imajo 5 številk (5, 7, 8, 9, 14). V grelnikih STD4009V je hladilno sredstvo para, v STD3010G pa voda. Namestitev prvega se izvede z navpično usmeritvijo cevi, slednja - z vodoravno usmeritvijo.

Tip #3 - bimetalni grelci z rebri

V ogrevalnih sistemih z ogrevanim zrakom se pogosto uporabljajo modeli bimetalnih grelnikov KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 in 4 s posebnim tipom reber - spiralno valjanimi. Hladilno sredstvo za grelnike KP3-SK, KP4-SK je vroča voda z najvišjim tlakom 1,2 MPa in maksimalno temperaturo 180⁰.

Za delovanje drugih dveh grelnikov zraka je potrebna para z enakim delovnim tlakom kot pri prvih, vendar z nekoliko višjo temperaturo - 190⁰. Proizvajalci morajo opraviti sprejemne preskuse. Naprave so tudi testirane na tesnjenje.

Toplotni izmenjevalnik grelnika zraka KSK je sestavljen iz jeklenih cevi z aluminijastimi rebri. Cevne plošče jih povezujejo

Obstajata 2 liniji bimetalnih grelnikov zraka - KSK3, KPZ, ki imajo 3 vrste cevi, so srednje velikosti, in KSK4, KP4 s 4 vrstami cevi so veliki modeli. Sestavni deli teh naprav so bimetalni elementi za izmenjavo toplote, stranski ščiti, cevne rešetke in pokrovi s pregradami.

Element za izmenjavo toplote je sestavljen iz 2 cevi - notranje s premerom 1,6 cm, izdelane iz jekla in zunanje aluminijaste cevi, na kateri so nameščena rebra. Prečni razmik med cevmi za prenos toplote je 4,15 cm, vzdolžni pa 3,6 cm.

Pravila za izračune in izbiro ustrezne enote

Pri načrtovanju ogrevalnega sistema z enim ali skupino grelnikov, pa tudi pri izračunih je treba upoštevati številna pravila. Oglejmo si jih podrobneje v spodnjem izboru fotografij.

Izračun grelnika vode

Za izračun moči grelnika vode ali pare so potrebni naslednji začetni parametri:

1. Zmogljivost sistema, ali z drugimi besedami, količina destiliranega zraka na uro. Merska enota za prostorninski pretok je mᶾ/h, masa kg/h. Simbol - L.
2. Začetna ali zunanja temperatura - tul.
3. Končna temperatura zraka je tfin.
4. Gostota in toplotna kapaciteta zraka pri določeni temperaturi - podatki so vzeti iz tabel.

Najprej se izračuna površina prečnega prereza vzdolž sprednje strani naprave za ogrevanje zraka.Po spoznanju te vrednosti se predhodne dimenzije enote pridobijo z rezervo.

Za izračun uporabite formulo:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Kje L — volumetrični pretok zraka ali produktivnost v m³/h, ρ — gostota zraka zunaj, merjena v kg/m³ ϑρ – masna hitrost zraka v izračunanem odseku, merjena v kg/(cm²).

Po prejemu tega parametra za nadaljnje izračune vzamejo tipično velikost grelnika, ki je najbližja velikosti. Če je končna vrednost površine velika, se vzporedno namesti več enakih enot, katerih skupna površina je enaka dobljeni vrednosti.

Kalorifikatorji se imenujejo ne le naprave za izmenjavo toplote, ampak tudi hladilniki zraka, ki delujejo na osnovi hladne vode, ki so veliko manj priljubljeni.

Če želite določiti potrebno moč za ogrevanje določene količine zraka, morate ugotoviti skupno porabo ogrevanega zraka v kg na 1 uro po formuli:

G = L x str,

Kje R - gostota zraka pri povprečni temperaturi. Določi se s seštevanjem temperatur na vstopu in izstopu iz enote, nato pa se deli z 2. Indikatorji gostote so vzeti iz tabele.

Iz te tabele lahko vzamete podatke o gostoti in specifični toplotni kapaciteti zraka pri določeni temperaturi za izračun moči naprave

Zdaj lahko izračunate porabo toplote za ogrevanje zraka, za kar se uporablja naslednja formula:

Q (W) = G x c x (t konec - t začetek),

Kje G — masni pretok zraka v kg/uro. Pri izračunu se upošteva tudi specifična toplotna kapaciteta zraka, merjena v J/(kg x K). Odvisno je od temperature vhodnega zraka, njegove vrednosti pa so v zgornji tabeli. Navedena je temperatura na vstopu in izstopu iz naprave t začeti. in t con. oz.

Recimo, da moramo izbrati grelec s kapaciteto 10.000 mᶾ/uro, da segreje zrak na 20⁰ pri zunanji temperaturi -30⁰. Hladilno sredstvo je voda s temperaturo na vstopu v enoto 95⁰ in 50⁰ na izstopu.

Masni pretok zraka: G = 10.000 mᶾ/h. x 1,318 kg/mᶾ = 13.180 kg/h.

Vrednost gostote: ρ = (-30 + 20) = -10, ko ta rezultat delimo na pol, dobimo -5. Iz tabele smo izbrali gostoto, ki ustreza povprečni temperaturi.

Z nadomestitvijo dobljenega rezultata v formulo dobimo porabo toplote: Q = 13.180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185.435 W. Tukaj je 1013 specifična toplotna kapaciteta, izbrana iz tabele pri temperaturi - 30⁰ v J/(kg x K). Izračunani vrednosti moči grelnika se doda od 10 do 15 % rezerve.

Razlog je v tem, da se tabelarični parametri pogosto razlikujejo od realnih navzdol, toplotna zmogljivost enote pa se zaradi zamašitve cevi sčasoma zmanjša. Preseganje rezervne vrednosti je nezaželeno.

Z znatnim povečanjem ogrevalne površine lahko pride do hipotermije in celo odmrzovanja v hudih zmrzali.

Hladilno sredstvo se v parni grelnik dovaja od zgoraj, voda, ki nastane zaradi kondenzacije izpušne pare, pa se odvaja od spodaj. Na fotografiji je prikazan diagram cevi parnega grelnika

Moč parnih grelnikov se izračuna na enak način kot grelniki vode. Razlikuje se le formula za izračun hladilne tekočine:

G=Q/r,

Kje r - specifična toplota, ki se sprosti pri kondenzaciji pare, merjena v kJ/kg.

Izračun električnega grelnika

Proizvajalci v katalogih električnih grelnikov zraka pogosto navedejo nameščeno moč in pretok zraka, kar močno poenostavi izbiro.Glavna stvar je, da parametri niso manjši od tistih, ki so navedeni v potnem listu, sicer bo hitro propadel.

Zasnova grelnika vključuje več posebnih električnih grelnih elementov, katerih površina se poveča s pritiskom na rebra nanje.

Moč naprav je lahko zelo velika, včasih tudi več sto kilovatov. Do 3,5 kW se lahko grelec napaja iz vtičnice 220 V, pri napetostih nad to pa ga je potrebno priključiti z ločenim kablom neposredno na panel. Če je treba uporabiti grelec z močjo nad 7 kW, bo potreben napajalnik 380 V.

Te naprave so majhne po velikosti in teži, so popolnoma avtonomne, ne zahtevajo nujno prisotnosti centralizirane oskrbe s toplo vodo ali pare.

Bistvena pomanjkljivost je, da nizka moč ne zadošča za njihovo uporabo na velikih površinah. Druga pomanjkljivost je visoka poraba energije.

Iz izračuna grelnika izhaja, da je rezultat uporabe naprave opazen prihranek energentov. Včasih je ta enota kombinirana z rekuperatorjem in takrat dovod zraka ne poteka od zunaj, ampak iz prostora

Če želite izvedeti, koliko toka porabi grelec, lahko uporabite formulo:

I=P/U,

Kje p — moč, U - napajalna napetost.

Pri enofazni povezavi grelnika je U enak 220 V. Pri 3-fazni povezavi - 660 V.

Temperatura, do katere grelec določene moči segreje zračno maso, je določena s formulo:

T = 2,98 x P/L,

Kje L — zmogljivost sistema. Optimalne vrednosti moči grelnika za dom so od 1 do 5 kW, za pisarne pa od 5 do 50 kW.

Zaključki in uporaben video na to temo

Kakšno gostoto zraka je treba upoštevati pri izračunu, je opisano v tem videu:

Video o delovanju grelnika v ogrevalnem sistemu:

Pri izbiri določene vrste grelnika morate izhajati iz izvedljivosti in obratovalnih značilnosti hiše.

Za majhne površine bi bil električni grelec dober nakup, za ogrevanje velike hiše pa je bolje izbrati drugo možnost. V vsakem primeru ne morete storiti brez predhodnega izračuna..

Ste dobro seznanjeni z vprašanjem izbire in izračuna grelnika? Morda bi radi delili koristna priporočila za izbiro grelnika zraka ali opozorili na napako ali netočnost v izračunih v zgoraj obravnavanem gradivu? Pustite svoj komentar pod tem člankom - vaše mnenje bo morda koristno ljudem, ki izbirajo pravi grelec za svoj dom.