Výpočet ohrievača: ako vypočítať výkon zariadenia na ohrev vzduchu na vykurovanie

Ohrievače majú vysoký výkon, takže s ich pomocou vykúrite aj veľmi veľké miestnosti v pomerne krátkom čase. Mnoho modelov týchto zariadení fungujúcich na báze rôznych chladiacich kvapalín sa predáva.

Ak chcete vybrať najlepšiu možnosť, musíte vypočítať ohrievač, ktorý je možné vykonať ručne alebo pomocou online kalkulačky. Pomôžeme vám zistiť problematiku výpočtov - v tomto článku uvedieme príklad výpočtov, ktoré budú potrebné pri výbere vhodného zariadenia na ohrev vzduchu.

Zvážime tiež konštrukčné vlastnosti rôznych typov ohrievačov vzduchu, výhody a nevýhody vykurovacieho systému pomocou takýchto zariadení.

Výhody a nevýhody vykurovania ohrievačom

Domáci vykurovací systém, založený na privádzaní vzduchu ohriateho na nastavenú teplotu priamo do domu, je zaujímavý najmä pre majiteľov domov.

Tento návrh vykurovacieho systému pozostáva z nasledujúcich dôležitých komponentov:

• ohrievač pôsobiaci ako generátor tepla, ktorý ohrieva vzduch;
• kanály (vzduchové kanály), cez ktoré vstupujú do domu ohriate vzduchové hmoty;
• ventilátor, ktorý vedie dobre ohriaty vzduch do celej miestnosti.

Tento typ systému má mnoho výhod.Patrí medzi ne vysoká účinnosť, absencia pomocných prvkov na výmenu tepla vo forme radiátorov, potrubí a schopnosť kombinovať ich s klimatickým systémom a nízka zotrvačnosť, v dôsledku čoho sa veľké objemy zahrievajú veľmi rýchlo.

Pre mnohých majiteľov domov je nevýhodou, že inštalácia systému je možná len súčasne so samotnou výstavbou domu a potom je ďalšia modernizácia nemožná.

Nevýhodou je taká nuansa ako povinná prítomnosť záložného napájania a potreba pravidelnej údržby.

Ohrievač sa ľahko inštaluje a obsluhuje, je cenovo dostupný, ale čo je najdôležitejšie, je to efektívne zariadenie na vykurovanie miestnosti. Na fotografii je ohrievač vody zabudovaný do systému

Na našej webovej stránke sú podrobnejšie materiály o inštalácii vykurovania vzduchu v dome a chate. Odporúčame, aby ste sa s nimi oboznámili:

• Vykurovanie vzduchu vlastnými rukami: všetko o systémoch vykurovania vzduchu
• Ako zariadiť vykurovanie vzduchu pre vidiecky dom: pravidlá a stavebné plány
• Výpočet ohrevu vzduchu: základné princípy + príklad výpočtu

Klasifikácia ohrievačov vzduchu

Ohrievače vzduchu sú súčasťou konštrukcie vykurovacieho systému na ohrev vzduchu. Existujú tieto skupiny týchto zariadení podľa typu použitého chladiva: voda, elektrické, parné, požiarne.

Má zmysel používať elektrické spotrebiče pre miestnosti s rozlohou nie väčšou ako 100 m². Pre budovy s veľkými plochami by racionálnejšou voľbou boli ohrievače vody, ktoré fungujú iba v prítomnosti zdroja tepla.

Najpopulárnejšie sú parné a ohrievače vody. Tvar prvého aj druhého povrchu je rozdelený do 2 podtypov: rebrovaný a hladký. Podľa geometrie rebier môžu byť rebrové ohrievače doskové alebo špirálové.

Výkon ohrievačov vzduchu pracujúcich na chladiacej kvapaline, ako je para, je regulovaný pomocou špeciálnych ventilov inštalovaných na vstupnom potrubí

Konštrukciou môžu byť tieto zariadenia jednopriechodové, keď sa chladivo v nich pohybuje rúrkami, pričom sa drží konštantného smeru, a viacpriechodové, v krytoch ktorých sú priečky, v dôsledku čoho smer pohybu chladiaca kvapalina sa neustále mení.

Na predaj sú 4 modely ohrievačov vody a pary, ktoré sa líšia plochou vykurovacej plochy:

• CM - najmenší s jedným radom rúrok;
• M — malý s dvoma radmi rúrok;
• S — médium s rúrkami v 3 radoch;
• B - veľký, so 4 radmi rúrok.

Počas prevádzky ohrievače vody vydržia veľké teplotné výkyvy - 70-110⁰.Aby ohrievač tohto typu dobre fungoval, voda cirkulujúca v systéme musí byť zohriata na maximálne 180⁰. V teplej sezóne môže ohrievač pôsobiť ako ventilátor.

Návrh rôznych typov ohrievačov vzduchu

Ohrievač vykurovacej vody pozostáva z kovového puzdra, v ňom umiestneného výmenníka tepla vo forme série rúrok a ventilátora. Na konci jednotky sú prívodné potrubia, cez ktoré je napojená na kotol alebo centralizovaný vykurovací systém.

Ventilátor je spravidla umiestnený na zadnej strane zariadenia. Jeho úlohou je poháňať vzduch cez výmenník tepla.

Po zahriatí prúdi vzduch späť do miestnosti cez mriežku umiestnenú na prednej časti ohrievača.

Najčastejšie je kryt vyrobený v tvare obdĺžnika, existujú však modely určené pre okrúhle vetracie kanály. Na reguláciu výkonu jednotky sú na prívodnom potrubí inštalované dvoj- alebo 3-cestné ventily.

Ventilátor fúka cez rúrky umiestnené v kryte ohrievača.Rúrkami prúdi ohriata voda z vykurovacieho systému a ventilátor rozvádza teplý vzduch rovnomerne po celej miestnosti

Ohrievače vzduchu sa líšia aj spôsobom inštalácie – môžu byť stropné alebo nástenné. Modely prvého typu sú umiestnené za falošným stropom, iba mriežka sa pozerá za neho. Nástenné jednotky sú populárnejšie.

Typ #1 - ohrievače s hladkými rúrkami

Konštrukcia hladkých rúrok pozostáva z vykurovacích telies vo forme tenkých dutých rúrok s priemerom 20 až 32 mm, ktoré sú umiestnené vo vzájomnej vzdialenosti 0,5 cm. Cez ne cirkuluje chladiaca kvapalina. Vzduch, ktorý umýva vyhrievané povrchy rúrok, sa ohrieva v dôsledku konvekčnej výmeny tepla.

Rúry v ohrievači vzduchu sú usporiadané v šachovnicovom alebo chodbovom vzore. Ich konce sú privarené do kolektorov - horných a dolných. Chladivo vstupuje do rozvodnej skrine cez prívodné potrubie, potom po prechode rúrkami a ich zahriatí vystupuje cez výstupné potrubie vo forme kondenzátu alebo chladenej vody.

Stabilnejší prenos tepla zabezpečujú zariadenia s odstupňovaným usporiadaním rúrok, ale odpor proti prúdeniu vzduchu je tu vyšší. Je potrebné vypočítať výkon jednotky, aby ste poznali skutočné možnosti zariadenia.

Existujú určité požiadavky na vzduch - nemali by tam byť žiadne vlákna, suspendované častice alebo lepkavé látky. Prípustný obsah prachu je nižší ako 0,5 mg/mᶾ. Vstupná teplota je minimálne 20 °C.

Jednopriechodové a 3-priechodové ohrievače. 1 – prívodné potrubie, ktorým prúdi chladivo, 2 – rozvodná skriňa, 3 – rúrka, 4 – výstupné potrubie, 5 – priečka

Tepelné charakteristiky ohrievačov s hladkými rúrkami nie sú príliš vysoké.Ich použitie je vhodné vtedy, keď nie je potrebné výrazné prúdenie vzduchu a ohrev na vysokú teplotu.

Typ #2 - rebrové ohrievače vzduchu

Rúry rebrovaných zariadení majú rebrovaný povrch, preto je prenos tepla z nich väčší. S menším počtom rúrok sú ich tepelné charakteristiky vyššie ako u ohrievačov vzduchu s hladkými rúrkami.

Doskové ohrievače zahŕňajú rúrky s namontovanými doskami - obdĺžnikové alebo okrúhle.

Prvý typ dosiek je namontovaný na skupine rúrok. Chladivo prechádza do rozvodnej skrine zariadenia cez armatúru, ohrieva vzduch prechádzajúci značnou rýchlosťou cez kanály malého priemeru a potom opúšťa montážnu skriňu cez armatúru.

Ohrievače tohto typu sú kompaktné, nenáročné na údržbu a inštaláciu.

Jednopriechodové platňové zariadenia sú označené: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP a viacpriechodové platňové zariadenia sú označené ako KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Stredný model je označený ako KFS a veľký model je označený ako KFB.

Na rúrky týchto ohrievačov je navinutá páska z vlnitej ocele so šírkou 1 cm a hrúbkou 0,4 mm. Chladivom pre nich môže byť para alebo voda.

Ohrievače vody nemožno spájať s kovoplastovými alebo polymérovými rúrami, pretože Nie sú určené pre vysoké teploty chladiacej kvapaliny. Potrebujeme oceľové rúry a najlepšie pozinkované, aby sme zabránili korózii

Prvý je vybavený tromi radmi rúrok a druhý štyrmi. Platne stredného modelu majú hrúbku 0,5 mm a rozmery 11,7 x 13,6 cm, platne veľkého modelu rovnakej hrúbky a šírky sú dlhšie - 17,5 cm.

Dosky sú umiestnené vo vzdialenosti 0,5 cm od seba a majú cik-cak usporiadanie, zatiaľ čo v modeloch stredného typu sú taniere usporiadané podľa chodbového princípu.

Ohrievače vzduchu označené STD majú 5 čísel (5, 7, 8, 9, 14). V ohrievačoch STD4009V je chladivom para a v STD3010G je to voda. Inštalácia prvého sa vykonáva s vertikálnou orientáciou rúr, druhá - s horizontálnou orientáciou.

Typ #3 - bimetalové ohrievače s rebrami

Vo vykurovacích systémoch s ohrievaným vzduchom sa často používajú modely bimetalových ohrievačov KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 a 4 so špeciálnym typom rebier - špirálovito valcované. Chladivom pre ohrievače KP3-SK, KP4-SK je horúca voda s najvyšším tlakom 1,2 MPa a maximálnou teplotou 180⁰.

Na prevádzku ďalších dvoch ohrievačov vzduchu je potrebná para s rovnakým prevádzkovým tlakom ako pri prvých, ale s mierne vyššou teplotou - 190⁰. Výrobcovia musia vykonať akceptačné testy. Zariadenia sú tiež testované na tesnosť.

Výmenník tepla ohrievača vzduchu KSK pozostáva z oceľových rúr s hliníkovými lamelami. Spojujú ich rúrkové plechy

K dispozícii sú 2 rady bimetalových ohrievačov vzduchu - KSK3, KPZ, ktoré majú 3 rady rúrok, sú stredne veľké a KSK4, KP4 so 4 radmi rúr sú veľké modely. Súčasťou týchto zariadení sú bimetalové teplovýmenné prvky, bočné štíty, rúrkové mriežky a kryty s priečkami.

Prvok výmeny tepla pozostáva z 2 rúrok - vnútornej s priemerom 1,6 cm, vyrobenej z ocele a hliníkovej vonkajšej s namontovanými rebrami. Priečna vzdialenosť medzi teplonosnými rúrkami je 4,15 cm a pozdĺžna vzdialenosť je 3,6 cm.

Pravidlá pre výpočty a výber vhodnej jednotky

Pri navrhovaní vykurovacieho systému s jedným alebo skupinou ohrievačov, ako aj pri vykonávaní výpočtov je potrebné dodržiavať množstvo pravidiel. Pozrime sa na ne podrobnejšie vo výbere fotografií nižšie.

Výpočet ohrievača vody

Na výpočet výkonu ohrievača vody alebo pary sú potrebné nasledujúce počiatočné parametre:

1. Výkon systému, alebo inými slovami, množstvo vzduchu destilovaného za hodinu. Jednotkou merania objemového prietoku je mᶾ/h, hmotnosť kg/h. Symbol - L.
2. Počiatočná alebo vonkajšia teplota - tul.
3. Konečná teplota vzduchu je tfin.
4. Hustota a tepelná kapacita vzduchu pri určitej teplote - údaje sú prevzaté z tabuliek.

Najprv sa vypočíta plocha prierezu pozdĺž prednej časti zariadenia na ohrev vzduchu.Po zistení tejto hodnoty sa predbežné rozmery jednotky získajú s rezervou.

Na výpočet použite vzorec:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Kde L — objemový prietok vzduchu alebo produktivita v m³/h, ρ — hustota vzduchu vonku meraná v kg/m³ ϑρ – hmotnosť rýchlosti vzduchu vo vypočítanom úseku, meraná v kg/(cm²).

Po získaní tohto parametra pre ďalšie výpočty berú typickú veľkosť ohrievača, ktorá je najbližšie k veľkosti. Ak je konečná hodnota plochy veľká, nainštaluje sa paralelne niekoľko identických jednotiek, ktorých celková plocha sa rovná výslednej hodnote.

Kalorizátory sa nazývajú nielen zariadenia na výmenu tepla, ale aj chladiče vzduchu pracujúce na báze studenej vody, ktoré sú oveľa menej populárne.

Na určenie požadovaného výkonu na ohrev konkrétneho objemu vzduchu je potrebné zistiť celkovú spotrebu ohriateho vzduchu v kg za 1 hodinu pomocou vzorca:

G = L x p,

Kde R - hustota vzduchu pri priemernej teplote. Určuje sa súčtom teplôt na vstupe a výstupe jednotky, potom vydelením 2. Indikátory hustoty sú prevzaté z tabuľky.

Z tejto tabuľky môžete vziať údaje o hustote a špecifickej tepelnej kapacite vzduchu pri určitej teplote na výpočet výkonu zariadenia

Teraz môžete vypočítať spotrebu tepla na ohrev vzduchu, pre ktorú sa používa nasledujúci vzorec:

Q (W) = G x c x (t koniec - t začiatok),

Kde G — hmotnostný prietok vzduchu v kg/hod. Pri výpočte sa berie do úvahy aj merná tepelná kapacita vzduchu meraná v J/(kg x K). Závisí to od teploty vstupujúceho vzduchu a jej hodnoty sú v tabuľke vyššie. Udáva sa teplota na vstupe a výstupe zariadenia t začať. A t con. resp.

Povedzme, že potrebujeme vybrať ohrievač s výkonom 10 000 mᶾ/hod, aby ohrieval vzduch na 20 °C pri vonkajšej teplote -30 °C. Chladivom je voda s teplotou na vstupe do jednotky 95⁰ a 50⁰ na výstupe.

Hmotnostný prietok vzduchu: G = 10 000 mᶾ/h. x 1,318 kg/mᶾ = 13 180 kg/h.

Hodnota hustoty: p = (-30 + 20) = -10, pri delení tohto výsledku na polovicu nám vyšlo -5. Z tabuľky sme vybrali hustotu zodpovedajúcu priemernej teplote.

Nahradením získaného výsledku do vzorca sa získa spotreba tepla: Q = 13 180 /3 600 x 1 013 x 20 – (-30) = 185 435 W. Tu je 1013 merná tepelná kapacita vybraná z tabuľky pri teplote -30⁰ v J/(kg x K). K vypočítanej hodnote výkonu ohrievača sa pripočítava 10 až 15 % rezervy.

Dôvodom je, že tabuľkové parametre sa často líšia od skutočných smerom nadol a tepelný výkon jednotky v dôsledku upchávania rúrok časom klesá. Prekročenie rezervnej hodnoty je nežiaduce.

Pri výraznom zväčšení vykurovacej plochy môže dôjsť k podchladeniu a pri silných mrazoch až k rozmrazovaniu.

Chladivo sa privádza do ohrievača pary zhora a voda vznikajúca kondenzáciou odpadovej pary sa vypúšťa zdola. Na fotografii je znázornená schéma potrubia parného ohrievača

Výkon parných ohrievačov sa vypočítava rovnakým spôsobom ako ohrievačov vody. Líši sa iba vzorec na výpočet chladiacej kvapaliny:

G = Q/r,

Kde r - špecifické teplo, ktoré sa uvoľňuje pri kondenzácii pary, merané v kJ/kg.

Výpočet elektrického ohrievača

Výrobcovia v katalógoch elektrických ohrievačov vzduchu často uvádzajú inštalovaný výkon a prietok vzduchu, čo výrazne zjednodušuje výber.Hlavná vec je, že parametre nie sú nižšie ako parametre uvedené v pase, inak rýchlo zlyhá.

Konštrukcia ohrievača obsahuje niekoľko špeciálnych elektrických vykurovacích prvkov, ktorých plocha sa zväčšuje pritlačením rebier na ne.

Výkon zariadení môže byť veľmi veľký, niekedy až stovky kilowattov. Do výkonu 3,5 kW je možné ohrievač napájať z 220 V zásuvky a pri napätiach nad túto hodnotu je potrebné pripojiť ho samostatným káblom priamo do panelu. Ak je potrebné použiť ohrievač s výkonom vyšším ako 7 kW, bude potrebný zdroj 380 V.

Tieto zariadenia majú malú veľkosť a hmotnosť, sú úplne autonómne, nevyžadujú nevyhnutne prítomnosť centralizovaného zásobovania horúcou vodou alebo parou.

Významnou nevýhodou je, že nízky výkon nepostačuje na ich použitie na veľkých plochách. Druhou nevýhodou je vysoká spotreba energie.

Z výpočtu ohrievača vyplýva, že výsledkom používania zariadenia je citeľná úspora energetických zdrojov. Niekedy je táto jednotka kombinovaná s rekuperátorom a potom nasávanie vzduchu nie je zvonka, ale z miestnosti

Ak chcete zistiť, koľko prúdu spotrebuje ohrievač, môžete použiť vzorec:

I=P/U,

Kde P - moc, U - napájacie napätie.

Pri jednofázovom pripojení ohrievača sa U odoberá 220 V. Pri 3-fázovom pripojení - 660 V.

Teplota, na ktorú ohrievač určitého výkonu ohrieva vzduchovú hmotu, je určená vzorcom:

T = 2,98 x P/L,

Kde L — výkon systému. Optimálne hodnoty výkonu ohrievača pre domácnosť sú od 1 do 5 kW a pre kancelárie - od 5 do 50 kW.

Závery a užitočné video na túto tému

Akú hustotu vzduchu treba vziať pri výpočte, je popísané v tomto videu:

Video o tom, ako ohrievač funguje vo vykurovacom systéme:

Pri výbere konkrétneho typu ohrievača by ste mali vychádzať z úvah o realizovateľnosti a prevádzkových vlastnostiach domu.

Pre malé plochy by bol dobrý nákup elektrický ohrievač, ale na vykurovanie veľkého domu je lepšie zvoliť inú možnosť. V každom prípade sa nezaobídete bez predbežného výpočtu..

Orientujete sa v problematike výberu a výpočtu ohrievača? Možno by ste sa chceli podeliť o užitočné odporúčania pre výber ohrievača vzduchu alebo poukázať na chybu alebo nepresnosť vo výpočtoch v materiáli diskutovanom vyššie? Zanechajte svoj komentár pod týmto článkom - váš názor môže byť užitočný pre ľudí, ktorí si vyberajú ten správny ohrievač pre svoj domov.