Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

При устройстве приточно-вытяжной вентиляции помещение снабжается качественным свежим воздухом, что положительно сказывается на здоровье людей.

Приточные установки с водяным нагревателем – эффективное решение для любых помещений

Приточные установки с водяным нагревателем – это приборы для подачи в обслуживаемое помещение предварительно очищенного и нагретого воздуха. Приточные установки с водяным нагревателем выбирают для систем вентиляции из-за минимального энергопотребления. По экономичности приточные установки с водяным нагревателем превосходят аналогичные устройства, но на основе электрического калорифера. В этих установках в качестве носителя тепла выступает вода.

Еще одним достоинством приточных установок с водяным нагревателем является повышенная производительность. Приточные установки с таким нагревателем могут работать в различных температурных режимах.

Конструктивные особенности

Приточные установки с водяным нагревателем подходят для любых вентиляционных систем, поскольку их габариты отличаются компактностью. Для монтажа достаточно обычных креплений. Установка этого оборудования занимает минимум времени. Ее должны осуществлять профессионалы, чтобы сохранить отличные аэродинамические характеристики.

Приточные установки с водяным нагревателем пригодны для использования в больших помещениях, поскольку имеют высокую мощность. Ими дополняют даже разветвленные воздуховодные сети. Приточные установки с водяным нагревателем работают стабильно на протяжении длительного времени при условии своевременного профилактического обслуживания. Приточное оборудование не создает шум, поэтому его можно ставить в жилых помещениях.

Современные модификации

Производители постоянно усовершенствуют приточные установки с водяным нагревателем для предварительной очистки и нагрева воздуха. Сейчас, например, повсеместно встречаются приточные установки с водяным нагревателем с «умным» автоматическим управлением. В этом случае можно сэкономить много времени, которое обычно уходит на специальное программирование.

При необходимости работа приточной установки с водяным нагревателем корректируется через смартфон или планшет. Приточные установки с водяным нагревателем имеют высокую степень безопасности, поэтому их чаще других выбирают для вентиляционных систем в жилых помещениях. С помощью устройств с водяным калорифером температура воздуха каждого кубического метра на заданной площади будет одинаковой.

Конструкция

Приточная установка с водяным нагревателем находится в корпусе из оцинкованной стали. Он защищает прибор от внешних механических воздействий. Со временем металл не ржавеет, вопреки тому, что в качестве носителя тепла выступает вода. Корпус имеет звукоизоляционную оболочку из минеральной ваты толщиной 25-50 миллиметров и влагозащитный слой.

Монтаж

Приточные установки с водяным нагревателем монтируют в любых условиях. Если в помещении свободное место для такой работы отсутствует, то можно выполнить ее на улице. В состав приточной установки с водяным нагревателем входит вентилятор для нагнетания воздуха, водяной канальный нагреватель, очищающий фильтр или целая их система, элементы для снижения уровня шума, воздуховоды, а также автоматика.

Применение

Приточные установки с водяным нагревателем небольшой мощности устанавливают:

  1. в квартирах,
  2. коттеджах.
  3. небольших офисах
  4. в системах отопления частных коттеджей, домов,
  5. складских помещениях
  6. в магазинах.

Использование приточных установок с водяным нагревателем обеспечивает комфортный микроклимат для людей. Они могут дышать очищенным от загрязнений воздухом приемлемой температуры, в котором отсутствуют остатки дыма, пылевых частиц, аллергенов и другого микроскопического мусора. При прохождении через установку воздух не осушается. Приточные установки с водяным нагревателем особенно рекомендуют устанавливать в местах, где есть люди с аллергией или заболеваниями дыхательной системы.

Источник

Что такое калорифер

Содержание

  • 1 Что такое калорифер
    • 1.1 Специфика применения и конструкция
  • 2 Основные разновидности калориферов
  • 3 Водяной калорифер: принцип действия и предназначение
    • 3.1 Воздухонагреватель водяной: особенности конструкции и функционирования устройства
    • 3.2 Калорифер водяной для приточной вентиляции: принцип работы и сфера использования
  • 4 Типы калориферов
    • 4.1 Водяные
    • 4.2 Паровые
    • 4.3 Электрические
  • 5 Расчет мощности калорифера
    • 5.1 Пример расчета
    • 5.2 Вычисление поверхности нагрева
    • 5.3 Особенности расчета паровых калориферов
  • 6 Плюсы и минусы использования
  • 7 Применение водяного оборудования
    • 7.1 Схемы узлов обвязки
    • 7.2 Регулировка процесса нагрева
    • 7.3 Особенности монтажа и подключения
    • 7.4 Правила эксплуатации и возможность ремонта
  • 8 Расчёт водяного калорифера
    • 8.1 Расчёт мощности калорифера
    • 8.2 Расход теплоносителя на калорифер
    • 8.3 Диаграмма процесса нагрева воздуха
  • 9 Достоинства и недостатки водяных калориферов
  • 10 Как определить необходимый уровень мощности вентиляционной установки.
  • 11 Определение
    • 11.1 Электрический калорифер
    • 11.2 Водяной калорифер
  • 12 Расчёт мощности
    • 12.1 Правила вычислений
    • 12.2 Расчёт поверхности нагрева
    • 12.3 Особенность методики для паровых нагревателей
  • 13 Обвязка
  • 14 Подбор электрического калорифера
  • 15 Монтаж и эксплуатация
  • 16 Подведем итоги

Название этого прибора происходит от двух латинских слов: calor – тепло и refo – несу. Именно передачей тепловой энергии и характеризуется работа таких элементов в системах отопления, различных сушилках и вентиляции.

Специфика применения и конструкция

Калорифер водяной для отопления наиболее часто используется в больших по площади помещениях. Благодаря более интенсивному движению воздуха через теплообменник, эффективность таких устройств значительно выше, чем у обычных радиаторов.

Такие изделия могут существенно различаться по размеру, но практически все устройства состоят из следующих деталей:

  • Корпуса.
  • Нагревательного узла.
  • Трубок, в которых находится вода, пар или электрический ТЭН.
  • Вентилятора.
  • Жалюзи.

Корпус изготавливается из устойчивой к коррозии стали или прочного пластика, поэтому изделие может помещаться практически в любом положении. Для крепления изделия в конструкции также предусмотрены специальные отверстия.

Внимание! Максимальная температура теплоносителя в отопительном приборе этого типа не должна быть выше 200˚С.

Введение

Что будет, если смешать полстакана холодной воды при температуре и полстакана горячей при температуре ? Из жизненного опыта нам понятно, что вся вода станет теплой и ее температура будет где-то между и . Т. к. холодной и горячей воды было поровну, то и температура, скорее всего, будет около .

Если горячей воды будет стакан, а холодной – ведро (см. рис. 1), то после смешивания температура будет точно не , а где-то ближе к

Рис. 1. Смешивание воды разной температуры

Понятно, что если вместо стакана горячей воды будет горячий медный цилиндр, установится другая температура. Сегодня мы научимся решать задачу с таким вопросом: что будет, если смешать несколько разных жидкостей или привести их в контакт с разными твердыми телами, при разных температурах? Какая температура при этом установится?

В любом случае горячие тела будут отдавать теплоту, холодные – принимать, пока система не придет к такому состоянию, когда тепло уже не передается. Об этом состоянии сегодня и пойдет речь.

Итак, у нас есть нагретое тело. Как количественно измерить, как сильно оно нагрето? Если поместим над раскаленным камнем вертушку из бумаги, то она начнет крутиться из-за восходящего потока теплого воздуха (см. рис. 2).

Рис. 2. Раскаленный камень и вертушка

Если мы наполним воздушный шар горячим воздухом, то он легко поднимет корзину с несколькими людьми! Получается, что в нагретом теле есть какая-то энергия, которую, в принципе, можно превратить в механическую работу. Эта энергия называется внутренней, и измерить ее можно по работоспособности. Логично, что измеряется она, как и работа, в джоулях.

Типы калориферов

Теплообменники выпускаются в разнообразных модификациях и для различных типов теплоносителей. Теплоносителями чаще выступают пар или вода. Также распространены электрокалориферы.

Водяные калориферы

Калориферы на горячей воде используются в приточных вентиляционных системах круглого или прямоугольного сечения и монтируются в вентиляционных каналах. Водяные калориферы могут быть двух- или трехрядными. Воздух, проходящий через водяной теплообменник, не должен включать твердые, волокнистые или клейкие вещества.

Водяной калорифер для приточной вентиляции

Паровые калориферы

По сравнению с водяными, паровые устройства используется нечасто, — обычно на промышленных предприятиях, где есть производство пара для технологических потребностей.

Паровой калорифер для приточной вентиляции

Обратите внимание! Иногда случается масштабное потребление воздуха приточной вентиляцией, и при этом установка теплообменника со значительным проходным сечением не представляется возможной. В таких случаях производится установка целой серии устройств меньшего размера.

Расчет поверхности нагрева калорифера (м

где k — коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м2·0С;

tт — температура телпоносиетля (пар, вода),С0, ( 27);

tс — температура нагреваемой среды в камере, 0С;

С3 — коэффициент запаса, учитывающий загрязнение и коррозию поверхности калорифера;

для чугуных ребристых труб С3 = 1,1;

для пластинчатых калориферов С3 = 1,2.

Температуру среды tс ориентировочно можно принять:

для камер периодического действия

tс = (t 1+ t2 ) : 2

где t 1, t2 — температура воздуха в сухом и сыром концах камеры.

Температура и плотность теплоносителя (насыщенного водяного пара) зависит от давления.

Таблица 15- Термодинамические свойства водяного пара в состоянии насыщения

Давление пара, бар

3

Температура, tn, 0С

133

Плотность,

pn ,кг/м3

1,62

В формуле 68 для определения Fк неизвестен коэффициент теплопередачи k. Для его определения в камерах с принудительной циркуляцией надо знать скорость агента сушки через калорифер vк, которую можно подсчитать, если известно живое сечение калорифера к.

Пример расчета камеры ВК-4

Калориферы — компактные -пластинчатые КФС-11

площадь нагрева одного калорифера fк = 54,6 м2,

площадь нагрева всех калориферов 874 м2

площадь живого сечения одного калорифера к -0,638 м2

ребристые трубы — 2 м,

площадь нагрева всех труб — 392 м2 ,

площадь нагрева 1 трубы — 4 м2

(60)

Fк =

Qк = (Qпр +Qисп + УQогр) · С2 , кВт(61)

Qк =159,1 где Qисп — общий расход тепла на испарение влаги, кВт;

УQогр- общие теплопотери через ограждения, кВт;

Qпр- общий расход тепла на прогрев, кВт.

С2 — коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку , С2 = 1,1ч1,3.

Читайте также:  Вытяжка без отвода в вентиляцию: особенности очистителя воздуха

Остальные обозначения смотреть на странице .

Неизвестен коэффициент теплопередачи k, для этого необходимо определить весовую скорость агента сушки, кг/м2 0С,

p1· хк =0,8*17,44=13,952

где p1 — плотность сушильного агента на входе в штабель, кг/м3,

хк — скорость агента сушки через калорифер, м/с.

(62)

хк =

где Vц — объем циркулирующего агента сушки, (п.2.5.5.),

к.- площадь живого сечения калорифера, м2,

Если p1 · хк< 16, то k определяется по табл. 28.

Найденное значение k подставляем в формулу 68 Fк. После подсчета Fк определяем количество калориферов (шт)

nтр = Fк fк nтр =0.5/54.6*107.7=

nтр = Fк fк nтр = *107.7=16 (64)

Таблица 16 — Коэффициент теплопередачи агента сушки

Тип калорифера (модель)

Вид тепло-носите-ля

Весовая скорость агента сушки в живом сечении

p1· хк , кг/м2 0С

2

4

6

8

10

12

14

16

Коэффициент теплопередачи k Вт/м2 0С

КФС

Пар

18,1

23,3

27

30

32,6

34,8

36,9

38,5

Заключение

Водяной калорифер в системе вентиляции – экономически выгоден, особенно в системе с центральным отоплением. Кроме функций воздушного обогрева он может выполнять функции кондиционера в летний период. Нужно только правильно подобрать прибор по мощности и площади поверхности, а также грамотно осуществить подключение и обвязку.

Знаете ли вы, что в атмосфере, где находится человек, обязательно должны присутствовать аэроионы? В квартирах, как правило, ионов не хватает. Однако некоторые люди считают, что искусственно обогащать ими воздух вредно. Ионизатор воздуха: вред или польза? Ответ на этот вопрос вы найдете на нашем сайте.

Инструкцию по сборке самодельного парогенератора читайте в этом материале.

Время нагрева воды

Накопительный водонагреватель: какой фирмы лучше?

Производить расчеты скорости нагрева воды с помощью характеристик, указанных в сопроводительных документах, не имеет смысла. Все производители вписывают туда абсолютные величины. В реальности же большинство моделей современных водонагревателей доводят 100 л воды до температуры в 60°С в пределах 5 ч. Так, при смешивании с холодной водой получается до 250 л теплой жидкости летом и около 200 л зимой. Поэтому реальные значения и отличаются от расчетов, поскольку по мере убывания в баке горячей воды происходит добавление холодной, а значит, общая температура понижается.

На выбор конкретной модели обогревателя может повлиять материал, из которого изготовлен бак. Наиболее долговечными являются водонагреватели, выполненные из нержавеющей стали. Также немаловажным преимуществом считается наличие съемного теплообменника. Эта деталь дает возможность почистить его самостоятельно. Следует избегать моделей, в качестве утепления которых использовался поролон, поскольку он быстро изнашивается.

Но в любом случае вы должны выбирать водонагреватель, опираясь на холодный и взвешенный расчет. Тогда бойлер прослужит долгие годы.

Самые популярные статьи блога за неделю

  • Как правильно выбрать инфракрасные обогреватели для дачи
  • Как сделать печь буржуйку самостоятельно?
  • Как выбрать газовый котел по площади?
  • Использование тепла земли для обогрева дома
  • Как утеплить дом изнутри
  • Технология утепления балкона
  • Как рассчитать тепловую энергию для отопления?

Расчет теплоносителя

После определения мощности фронтальное сечение находят по формуле: F=(LхP)/ V, в которой L – потребление воздушных масс, Р – их плотность, а V – показатель скорости движения воздушного потока, который принимают равным 3-5 кг/м²с.

После этого вычисляют расход теплового носителя по другой формуле: G=(3,6Qт)/Cв(tвх — tвых), в ней все показатели обозначают следующее:

  • Св – удельная тепловая емкость транспортируемой среды;
  • Qт – тепловая мощность нагревательного оборудования;
  • 3,6 – табличное число, которое является поправочным коэффициентом для перевода одних единиц измерения в другие;
  • G – показатель расхода теплового носителя;
  • (tвх — tвых) – значение разницы температурных показателей на выходе и входе в прибор.

После того как будет известен расход теплового носителя, подбирают диаметр труб для устройства обвязки, выбирают другое необходимое оборудование.

Цели применения

А в самом деле, зачем нужен подогрев приточного воздуха?

  • Его низкая температура означает неизбежное образование конденсата в вентканалах. Любые меры по теплоизоляции вентиляционных труб лишь уменьшат его количество, но не решат проблему полностью. А вот подогрев воздуха на входе с улицы позволит забыть про конденсацию влаги.
  • Струя ледяного воздуха в спальне или детской едва ли сделает пребывание в ней комфортным и безопасным для здоровья.

Впрочем: зачастую в этих помещениях организуется только вытяжка. Приток обеспечивается за счет циркуляции воздуха между комнатами.

  • Наконец, есть такое понятие, как система воздушного отопления. Подогрев приточного воздуха вкупе с системами рекуперации позволяет обойтись без радиаторов или теплых полов вместе со сложной и дорогостоящей разводкой теплоносителя.

Разводка воздушного отопления.

По каким признакам можно классифицировать калориферы?

Источник тепла

В его качестве может использоваться:

  • Электроэнергия.
  • Цена электрического устройства несколько выше, чем водяного. К примеру, 45-киловаттный электрокалорифер можно купить за 10-11 тысяч рублей; водяной нагреватель той же мощности обойдется всего в 6-7 тысяч.
  • Что куда важнее, при использовании прямого нагрева электричеством оказываются запредельными эксплуатационные расходы. Для нагрева теплоносителя, передающего тепло в водяную систему подогрева воздуха, используется теплота сгорания газа, угля или пеллет; эта теплота в пересчете на киловатт куда дешевле электроэнергии.
    Читайте также:  Видео монтажа мягкой кровли — технология устройства
    Источник тепловой энергии Стоимость киловатт-часа тепла, рубли
    Магистральный газ 0,7
    Уголь 1,4
    Пеллеты 1,8
    Электроэнергия 3,6

    Водяные калориферы для приточной вентиляции — это, в общем-то, обычные теплообменники с развитым оребрением.

    Циркулирующая через них вода или другой теплоноситель отдает тепло проходящему через ребра воздуху.

    Достоинства и недостатки схемы зеркально отображают особенности конкурирующего решения:

    • Стоимость калорифера минимальна.
    • Расходы при эксплуатации определяются видом используемого топлива и качеством утепления разводки теплоносителя.
    • Регулировка температуры воздуха сравнительно сложна и подразумевает гибкую систему управления циркуляцией и/или котлом.

    Материалы

    Для электрокалориферов обычно используется алюминиевое или стальное оребрение на стандартных ТЭНах; несколько реже встречается схема обогрева с открытой вольфрамовой спиралью.

    ТЭН со стальным оребрением.

    Для водяных обогревателей характерны три варианта исполнения.

  • Стальные трубы со стальным оребрением обеспечивают максимальную дешевизну конструкции.
  • Стальные трубы с алюминиевым оребрением благодаря более высокой теплопроводности алюминия гарантируют несколько большую теплоотдачу.
  • Расчет мощности калорифера

    Определимся с исходными данными, которые понадобятся, чтобы правильно подобрать мощность нагревателя для вентиляции:

    1. Объём воздуха, который будет перегоняться за час (м 3 /ч), т.е. производительность всей системы – L.
    2. Температура за окном. – t ул.
    3. Температура, до которой нужно довести нагрев воздуха – t кон.
    4. Табличные данные (плотность воздуха определённой температуры, теплоёмкость воздуха определённой температуры).

    Инструкция для расчета с примером

    Шаг 1 . Расход воздуха по массе (G в кг/ч).

    Формула: G = LxP

    • L – расход воздуха по объёму (м 3 /ч)
    • P – плотность воздуха по среднему.

    Пример: С улицы поступает воздух -5° С, а на выходе нужна t +21°С.

    Сумма температур (-5) + 21 = 16

    Среднее значение 16:2 = 8.

    По таблице определяется плотность этого воздуха: P = 1,26.

    Плотность воздуха в зависимости от температуры кг/м3
    -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 10- -5 +5 +10 +15 +20 +25 +30 +35 +40 +45 +50 +60 +65 +70 +75 +80 +85
    1,58 1,55 1,51 1,48 1,45 1,42 1,39 1,37 1,34 1,32 1,29 1,27 1,25 1,23 1,20 1,18 1,16 1,15 1,13 1,11 1,09 1,06 1,04 1,03 1,01 1,0 0,99

    Если производительность вентиляции 1500 м 3 /ч, то расчёты будут следующие:

    G = 1500 х 1,26 = 1890 кг/ч.

    Шаг 2. Расход теплоты (Q в Вт).

    Формула: Q = GxС x (t кон – t ул)

    • G – расход воздуха по массе;
    • С – удельная теплоёмкость входящего с улицы воздуха (табличный показатель);
    • t кон – температура до которой нужно прогреть поток;
    • t ул – температура входящего с улицы потока.

    Пример:

    По таблице определяем С для воздуха, температурой -5° С. Это 1006.

    Теплоемкость воздуха в зависимости от температуры, Дж/(кг*К)
    -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 10- -5 +5 +10 +15 +20 +25 +30 +35 +40 +45 +50 +60 +65 +70 +75 +80 +85
    1013 1012 1011 1010 1010 1009 1008 1007 1007 1006 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1005 1006 1006 1007 1007 1008

    Подставляем данные в формулу:

    Q = (1890/3600*) х 1006 х (21 – (-5)) = 13731,9** Вт

    *3600 – это час, переведённый в секунды.

    **Получившиеся данные округляются в большую сторону.

    Результат: для нагрева воздуха от -5 до 21 °С в системе производительностью 1500м 3 , требуется калорифер мощностью 14 кВт

    Существуют онлайн калькуляторы, где введя производительность и температуры можно получить примерный показатель мощности.

    Лучше предусмотреть запас мощности (на 5-15 %), поскольку производительность оборудования со временем часто снижается.

    Вычисление поверхности нагрева

    S = 1,2 Q: (k (t жид. – t возд.)

    Где:

    • 1,2 – коэффициент остывания;
    • Q – расход теплоты, который мы уже вычислили ранее;
    • k – коэффициент теплоотдачи;
    • t жид. – средний показатель температуры теплоносителя в трубах;
    • t возд – средняя температура потока, поступающего с улицы.

    K (теплоотдача) – это табличный показатель.

    Средние температуры вычисляются путём нахождения суммы поступающей и желаемой температуры, которую нужно разделить на 2.

    Получившийся результат округляется в большую сторону.

    Знание площади поверхности нагревателя для вентиляции может понадобиться при подборе нужного оборудования, а также для закупки нужного количества материалов при самостоятельном изготовлении элементов системы.

    Особенности расчета паровых калориферов

    Как уже говорилось, калориферы используются одинаковые для водяного отопления и для применения пара. Расчёты осуществляются по тем же формулам, только расход теплоносителя вычисляется по формуле:

    G = Q: m

    • Q – расход теплоты;
    • m– показатель теплоты, выделяемой при конденсации пара.

    А скорость движения пара по трубам не берётся в расчёт.