Fűtőberendezés számítása: hogyan kell kiszámítani a fűtési levegő fűtésére szolgáló eszköz teljesítményét
A fűtőberendezések nagy teljesítményűek, így segítségükkel még nagyon nagy helyiségeket is fel lehet fűteni meglehetősen rövid idő alatt. Ezeknek a különféle hűtőfolyadékokkal működő berendezéseknek számos modellje értékesítésre kerül.
A legjobb lehetőség kiválasztásához ki kell számítania a fűtőelemet, amelyet manuálisan vagy online számológép segítségével is meg kell tenni. Segítünk kitalálni a számítások kérdését - ebben a cikkben példát adunk azokra a számításokra, amelyekre szükség lesz a levegő fűtésére alkalmas eszköz kiválasztásakor.
Figyelembe vesszük a különféle típusú légfűtők tervezési jellemzőit, az ilyen eszközöket használó fűtési rendszer előnyeit és hátrányait is.
A cikk tartalma:
A fűtőberendezéssel történő fűtés előnyei és hátrányai
Az otthoni fűtési rendszer, amely egy meghatározott hőmérsékletre melegített levegőt közvetlenül a házba vezet, különösen érdekes a lakástulajdonosok számára.
Ez a fűtési rendszer kialakítása a következő fontos összetevőkből áll:
- hőfejlesztőként működő fűtőtest, amely felmelegíti a levegőt;
- csatornák (légcsatornák), amelyeken keresztül a felmelegített légtömegek belépnek a házba;
- ventilátor, amely a jól felmelegített levegőt az egész helyiségbe irányítja.
Az ilyen típusú rendszernek számos előnye van.Ezek közé tartozik a nagy hatékonyság, a hőcserélő segédelemek hiánya radiátorok, csövek formájában, valamint az éghajlati rendszerrel való kombinálhatóság, valamint az alacsony tehetetlenség, aminek következtében a nagy mennyiségek nagyon gyorsan felmelegednek.
Sok lakástulajdonos számára az a hátránya, hogy a rendszer telepítése csak a ház építésével egyidejűleg lehetséges, és akkor a további korszerűsítés lehetetlen.
A hátránya egy olyan árnyalat, mint a tartalék tápellátás kötelező jelenléte és a rendszeres karbantartás szükségessége.
Weboldalunkon részletesebb anyagok találhatók a házban és nyaralóban lévő légfűtés beépítéséről. Javasoljuk, hogy ismerkedjen meg velük:
- Csináld magad légfűtés: mindent a légfűtőrendszerekről
- Hogyan rendezzünk légfűtést egy vidéki házhoz: szabályok és építési tervek
- Légfűtés számítása: alapelvek + számítási példa
A légfűtők osztályozása
A légfűtők a levegő melegítésére szolgáló fűtési rendszer kialakításában szerepelnek. Ezeknek az eszközöknek a következő csoportjai vannak a használt hűtőfolyadék típusa szerint: víz, elektromos, gőz, tűz.
Érdemes elektromos készülékeket használni a legfeljebb 100 m² területű helyiségekben. Nagy területű épületeknél ésszerűbb választás a vízmelegítők, amelyek csak hőforrás jelenlétében működnek.
A legnépszerűbbek a gőz és vízmelegítők. Mind az első, mind a második felület két altípusra oszlik: bordás és sima csöves. A bordák geometriája szerint a bordás fűtőtestek lehetnek lemezesek vagy spiráltekercsesek.
Kialakításuk szerint ezek az eszközök lehetnek egyjáratúak, amikor a bennük lévő hűtőfolyadék csövekben mozog, állandó irányt betartva, és többjáratúak, amelyek fedelében válaszfalak vannak, aminek következtében a mozgásirány a hűtőfolyadék folyamatosan változik.
4 víz- és gőzmelegítő modell kapható, amelyek fűtőfelületükben különböznek egymástól:
- CM - a legkisebb egy csősorral;
- M — kicsi két csősorral;
- VAL VEL — közepes csövekkel 3 sorban;
- B - nagy, 4 csősorral.
Működés közben a vízmelegítők ellenállnak a nagy hőmérséklet-ingadozásoknak - 70-110⁰.Ahhoz, hogy egy ilyen típusú fűtőberendezés jól működjön, a rendszerben keringő vizet maximum 180⁰-re kell felmelegíteni. A meleg évszakban a fűtőberendezés ventilátorként működhet.
Különböző típusú légmelegítők tervezése
A fűtővíz-melegítő egy fém házból, egy abban elhelyezett hőcserélőből áll, csősor formájában és egy ventilátorból. Az egység végén bemeneti csövek vannak, amelyeken keresztül kazánhoz vagy központi fűtési rendszerhez csatlakozik.
A ventilátor általában a készülék hátulján található. Feladata a levegő átvezetése a hőcserélőn.
Fűtés után a levegő a fűtőtest elülső részén található rácson keresztül visszaáramlik a helyiségbe.
Leggyakrabban a ház téglalap alakú, de vannak kerek szellőzőcsatornákhoz tervezett modellek. A tápvezetékre két- vagy háromutas szelepek vannak felszerelve az egység teljesítményének szabályozására.
A légfűtők a beépítés módjában is különböznek - mennyezetre vagy falra szerelhetők. Az első típusú modellek álmennyezet mögé kerülnek, csak a rács néz ki rajta. A falra szerelhető egységek népszerűbbek.
1. típus - sima csöves fűtőtestek
A simacsöves kialakítás vékony, 20-32 mm átmérőjű üreges csövek formájú fűtőelemekből áll, amelyek egymástól 0,5 cm távolságra helyezkednek el. A hűtőfolyadék kering rajtuk keresztül. A csövek fűtött felületeit mosó levegő a konvektív hőcsere miatt felmelegszik.
A légfűtő csövei sakktábla vagy folyosó mintázatban vannak elrendezve. Végeik a kollektorokba vannak hegesztve - felső és alsó. A hűtőfolyadék a bemeneti csövön keresztül jut be az elosztódobozba, majd a csöveken való áthaladás és azok felmelegítése után kondenzvíz vagy hűtött víz formájában a kimeneti csövön keresztül távozik.
Stabilabb hőátadást biztosítanak a lépcsőzetes csövek elrendezésű készülékek, de a légáramlással szembeni ellenállás itt nagyobb. A készülék valós képességeinek megismeréséhez ki kell számítani az egység teljesítményét.
Vannak bizonyos követelmények a levegővel szemben – nem lehetnek rostok, lebegő részecskék vagy ragadós anyagok. A megengedett portartalom kevesebb, mint 0,5 mg/mᶾ. A bemeneti hőmérséklet legalább 20 ⁰.
A simacsöves fűtőtestek termikus jellemzői nem túl magasak.Használatuk akkor célszerű, ha nincs szükség jelentős légáramlásra és magas hőmérsékletre való melegítésre.
2-es típus - bordás légfűtők
A bordás készülékek csövei bordás felületűek, ezért nagyobb a hőátadás róluk. Kevesebb cső esetén ezek termikus jellemzői magasabbak, mint a simacsöves légfűtőké.
A lemezmelegítők csöveket tartalmaznak, amelyekre lemezek vannak szerelve - téglalap alakú vagy kerek.
Az első típusú lemezek egy csőcsoportra vannak felszerelve. A hűtőfolyadék egy idomon keresztül jut be a készülék elosztódobozába, felmelegíti a kis átmérőjű csatornákon keresztül jelentős sebességgel áthaladó levegőt, majd a szerelvényen keresztül távozik a szerelődobozból.
Az ilyen típusú fűtőberendezések kompaktak, könnyen karbantarthatók és telepíthetők.
Az egyjáratú lemezes eszközök jelölése: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, a többjáratú lemezes eszközök pedig KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. A középső modell neve KFS, a nagy pedig KFB.
A fűtőtestek csöveire 1 cm széles és 0,4 mm vastag hullámos acélszalag van feltekerve. A hűtőfolyadék számukra lehet gőz vagy víz.
Az első három csősorral van felszerelve, a második pedig négy. A közepes modell lemezeinek vastagsága 0,5 mm, mérete 11,7 x 13,6 cm. Az azonos vastagságú és szélességű nagy modell lemezei hosszabbak - 17,5 cm.
A lemezek egymástól 0,5 cm távolságra helyezkednek el és cikkcakk elrendezésűek, míg a középső típusoknál a tányérok folyosóelv szerint vannak elrendezve.
Az STD jelzéssel ellátott légfűtők 5 számmal rendelkeznek (5, 7, 8, 9, 14). Az STD4009V fűtőberendezésekben a hűtőfolyadék gőz, az STD3010G-ben pedig víz. Az előbbi beszerelését a csövek függőleges, az utóbbi vízszintes orientációjával végzik.
3. típus - bimetál fűtőtestek bordákkal
A fűtött levegővel ellátott fűtési rendszerekben gyakran használják a KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 és 4 bimetál fűtőelemeket, speciális típusú - spirálhengerelt - bordákkal. A KP3-SK, KP4-SK fűtőberendezések hűtőfolyadéka forró víz, a legnagyobb nyomással 1,2 MPa és a maximális hőmérséklettel 180⁰.
A másik két légfűtő működtetéséhez ugyanolyan üzemi nyomású gőzre van szükség, mint az elsőnél, de valamivel magasabb hőmérséklettel - 190⁰. A gyártóknak átvételi vizsgálatokat kell végezniük. Az eszközöket szivárgás szempontjából is tesztelik.
A bimetál légmelegítők 2 sora létezik - a KSK3, KPZ, amelyek 3 soros csöves, közepes méretűek, és a KSK4, KP4 4 soros csövekkel nagy modellek. Ezen eszközök alkotóelemei bimetál hőcserélő elemek, oldalpajzsok, csőrácsok, válaszfalakkal ellátott burkolatok.
A hőcserélő elem 2 csőből áll - egy belső 1,6 cm átmérőjű, acélból és egy alumínium külső, lamellákkal. A hőátadó csövek keresztirányú távolsága 4,15 cm, a hosszirányú távolság pedig 3,6 cm.
A számítások és a megfelelő egység kiválasztásának szabályai
Egy vagy több fűtőtesttel rendelkező fűtési rendszer tervezésekor, valamint számítások elvégzésekor számos szabályt be kell tartani. Nézzük meg őket részletesebben az alábbi fotóválogatásban.
Vízmelegítő számítás
A víz- vagy gőzmelegítő teljesítményének kiszámításához a következő kezdeti paraméterekre van szükség:
- A rendszer teljesítménye, vagy más szóval az óránként desztillált levegő mennyisége. A térfogatáram mértékegysége mᶾ/h, tömeg kg/h. Szimbólum - L.
- Kezdeti vagy külső hőmérséklet - tul.
- A levegő végső hőmérséklete tfin.
- A levegő sűrűsége és hőkapacitása egy bizonyos hőmérsékleten - az adatok táblázatokból származnak.
Először ki kell számítani a légfűtő berendezés eleje mentén lévő keresztmetszeti területet.Miután megtanulta ezt az értéket, az egység előzetes méreteit margóval kapjuk meg.
A számításhoz használja a következő képletet:
Af = Lρ / 3600 (ϑρ),
Ahol L — térfogati levegőáramlás vagy termelékenység m³/h-ban, ρ — a külső levegő sűrűsége kg/m³-ban mérve ϑρ – a levegő tömegsebessége a számított szakaszon, kg/(cm²) mértékegységben.
Miután megkapta ezt a paramétert, a további számításokhoz a fűtőelem tipikus méretét veszik, a legközelebbi méretben. Ha a végső területérték nagy, akkor több azonos egységet párhuzamosan szerelnek fel, amelyek összterülete megegyezik a kapott értékkel.
Egy adott térfogatú levegő felmelegítéséhez szükséges teljesítmény meghatározásához meg kell találnia a fűtött levegő teljes fogyasztását kg-ban 1 óránként a képlet segítségével:
G = L x p,
Ahol R - levegő sűrűsége átlagos hőmérsékleten. Meghatározása az egység bemeneti és kimeneti hőmérsékletének összegzésével, majd 2-vel való osztásával történik. A sűrűségjelzők a táblázatból származnak.
Most kiszámolhatja a levegő fűtéséhez szükséges hőfogyasztást, amelyhez a következő képletet használják:
Q (W) = G x c x (t vége – t kezdet),
Ahol G — levegő tömegáram kg/óra. A számításnál figyelembe vesszük a levegő fajlagos hőkapacitását J/(kg x K) mértékegységben. Ez a beáramló levegő hőmérsékletétől függ, értékei a fenti táblázatban találhatók. Megjelenik a hőmérséklet a készülék be- és kimeneténél t kezdeni. És t con. illetőleg.
Tegyük fel, hogy egy 10 000 mᶾ/óra teljesítményű fűtőtestet kell választanunk, hogy -30 ⁰ külső hőmérsékleten 20°-ra melegítse a levegőt. A hűtőfolyadék víz, amelynek hőmérséklete az egység bejáratánál 95⁰, a kimenetnél pedig 50⁰.
Légtömegáram: G = 10 000 mᶾ/h. x 1,318 kg/mᶾ = 13 180 kg/h.
Sűrűség értéke: ρ = (-30 + 20) = -10, ezt az eredményt felezve -5-öt kaptunk. A táblázatból az átlaghőmérsékletnek megfelelő sűrűséget választottuk ki.
A kapott eredményt a képletbe behelyettesítve a hőfogyasztást kapjuk: Q = 13 180 / 3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185 435 W. Itt 1013 a táblázatból kiválasztott fajlagos hőkapacitás -30° J/(kg x K) hőmérsékleten. A tartalék 10-15%-a hozzáadódik a fűtőteljesítmény számított értékéhez.
Ennek oka, hogy a táblázatban szereplő paraméterek lefelé gyakran eltérnek a valóstól, és az egység hőteljesítménye a csövek eltömődése miatt idővel csökken. A tartalékérték túllépése nem kívánatos.
A fűtőfelület jelentős növekedése esetén hipotermia és súlyos fagyok esetén akár leolvadás is előfordulhat.
A gőzmelegítők teljesítményét ugyanúgy számítják ki, mint a vízmelegítőké. Csak a hűtőfolyadék kiszámításának képlete különbözik:
G=Q/r,
Ahol r - a gőzkondenzáció során felszabaduló fajhő, kJ/kg-ban mérve.
Elektromos fűtés számítása
Az elektromos légmelegítők katalógusaiban a gyártók gyakran feltüntetik a beépített teljesítményt és a légáramlást, ami nagyban leegyszerűsíti a választást.A lényeg az, hogy a paraméterek ne legyenek kisebbek, mint az útlevélben feltüntetettek, különben gyorsan meghibásodik.
A fűtőtest kialakítása több speciális elektromos fűtőelemet tartalmaz, amelyek területét bordák rányomásával növelik.
Az eszközök teljesítménye nagyon nagy lehet, néha több száz kilowatt is lehet. A fűtőtest 3,5 kW-ig 220 V-os konnektorról táplálható, e feletti feszültségeknél külön kábellel kell közvetlenül a panelre csatlakoztatni. Ha 7 kW-nál nagyobb teljesítményű fűtőtestet kell használni, akkor 380 V-os tápegység szükséges.
Ezek az eszközök kis méretűek és súlyúak, teljesen önállóak, nem feltétlenül igényelnek központi melegvíz-ellátást vagy gőzt.
Jelentős hátránya, hogy az alacsony teljesítmény nem elegendő nagy területen történő használathoz. A második hátrány a nagy energiafogyasztás.
Ahhoz, hogy megtudja, mennyi áramot fogyaszt a fűtőelem, használhatja a következő képletet:
I=P/U,
Ahol P - erő, U - tápfeszültség.
A fűtőberendezés egyfázisú csatlakoztatása esetén az U értéke 220 V. 3 fázisú csatlakozás esetén - 660 V.
Azt a hőmérsékletet, amelyre egy bizonyos teljesítményű fűtőtest felmelegíti a levegőtömeget, a következő képlettel határozza meg:
T = 2,98 x P/L,
Ahol L - rendszer teljesítmény. Az otthoni fűtés optimális teljesítménye 1-5 kW, az irodákban pedig 5-50 kW.
Következtetések és hasznos videó a témában
Ez a videó leírja, hogy milyen levegősűrűséget kell venni a kiszámításhoz:
Videó a fűtőberendezés működéséről a fűtési rendszerben:
Egy adott típusú fűtőelem kiválasztásakor figyelembe kell vennie a ház megvalósíthatóságát és működési jellemzőit.
Kis területeken jó vásárlás lenne az elektromos fűtőberendezés, de egy nagy ház fűtéséhez jobb, ha másik lehetőséget választ. Mindenesetre nem nélkülözheti az előzetes számítást..
Jártas a fűtőelem kiválasztásának és számításának kérdésében? Esetleg hasznos javaslatokat szeretne megosztani a légfűtő kiválasztásához, vagy rámutat a számítások hibájára vagy pontatlanságára a fent tárgyalt anyagban? Hagyja megjegyzését e cikk alatt – véleménye hasznos lehet azoknak, akik a megfelelő fűtőtestet választják otthonukba.
Minden a céloktól függ. Azokba a helyiségekbe javasolnám az elektromos fűtőtestek szedését, amelyeket nem állandó lakhatásra szánnak, és rövid ideig, de gyorsan fel kell fűteni. Egyébként nem csak a helyes számítások elvégzése és magának a fűtőtestnek a megválasztása fontos, hanem a nem megfelelő építés vagy az olcsó hőszigetelő anyagok használata miatt fellépő hőveszteségek figyelembe vétele is.
A fűtési rendszer típusának (Igor) kiválasztását a létesítményt körülvevő energetikai infrastruktúra határozza meg. Például, ha saját kazánháza van egy épület közelében, az elektromos fűtést veszteséges projektté változtatja.
A fűtési módot a megengedett hőmérséklet-ingadozások határozzák meg. Például egy borospincét, amely csekély hőmérsékleti ingadozást igényel, általában precíziós split rendszerekkel „fűtjük”. A „rövid távú, de gyors” a bor megromlását okozza.
A cikk, Igor, leír egy algoritmust a fűtőelem kiválasztására a befújt levegő számos paramétere alapján.A hőveszteség elszámolása egy „történet” arról fűtési rendszer számítás.