Расчет калорифера как рассчитать мощность прибора для нагрева воздуха для отопления

Что такое калорифер и для чего он нужен

Он представляет собой своеобразный теплообменник, в котором источником тепла являются воздушные потоки, соприкасающиеся с нагревательными элементами. Посредством прибора выполняется прогрев приточного воздуха в вентиляционных системах и сушильном оборудовании.

Схема демонстрирует место калорифера в канальной вентиляционной уставновке

Монтируемый прибор может быть представлен отдельным модулем или входить в состав моноблочной вентиляционной установки. Сфера применения представлена:

• первоначальным нагревом воздуха в приточных системах вентиляции с подачей воздушного потока с улицы;
• вторичным нагревом воздушных масс при рекуперации в системах приточно-вытяжного типа, регенерирующих тепло;
• вторичным нагревом воздушных масс внутри отдельных помещений для обеспечения индивидуального температурного режима;
• прогревом воздуха для его подачи в кондиционер зимой;
• резервным или дополнительным отоплением.

Энергетическая эффективность канального воздухонагревателя любой конструкции определяется коэффициентом тепловой отдачи в условиях определённых энергетических затрат, поэтому при значительных показателях тепловой отдачи прибор принято считать высокоэффективным.

Обвязка в приточной вентиляционной системе регулирующего арматурного каркаса выполняется посредством двухходовых вентилей в городской сети, а также трёхходовыми вентилями при использовании котельной или бойлера. При помощи установленного обвязочного узла легко контролируется производительность используемого оборудования, и минимизируется риск промерзания зимой.

Определение

Калорифер (более профессиональное название «канальный нагреватель») – универсальный прибор, используемый во внутренних системах вентилирования для передачи тепловой энергии от нагревательных элементов к воздуху, проходящему через систему полых трубок.

Канальные нагреватели различаются способом передачи энергии и разделяются на:

1. Водяные — энергия передаётся через трубы с горячей водой, паром.
2. Электрические — тэны, получающие энергию от центральной сети электроснабжения.

Существуют также калориферы, работающие по принципу рекуперации: это утилизации тепла из помещения за счёт его передачи приточному воздуху. Рекуперации осуществляется без контакта двух воздушных сред.

Более подробная информация об устройстве и нормативных данных СНиП и ГОСТ представлена в статье «Описание калориферов и узлов обвязки приточной вентиляции».

Электрический калорифер

Основа – нагревательный элемент из проволоки или спиралей, через него проходит электрический ток. Между спиралями пропускается холодный уличный воздух, он нагревается и подаётся в помещение.

Электрокалорифер подходит для обслуживания вентсистем небольшой мощности, так как особого расчёта для его эксплуатации не требуется, поскольку все необходимые параметры указываются производителем.

Главный недостаток этого агрегата — инерция между нагревательными нитями, она приводит к постоянному перегреву, и, как следствие, выходу прибора из строя. Проблема решается установкой дополнительных компенсаторов.

Водяной калорифер

Основа водяного калорифера – нагревательный элемент из полых металлических трубок, через них пропускается горячая вода или пар. Наружный воздух поступает с противоположной стороны. Проще говоря, воздух движется сверху вниз, а вода — снизу вверх. Таким образом, пузырьки кислорода удаляются через специальные клапаны.

Водяной канальный нагреватель используется в большей части крупных и средних вентиляционных систем. Этому способствует высокая производительность, надёжность и ремонтопригодность оборудования.

Кроме нагревательного элемента в состав системы входит узел обвязки: (обеспечивает подвод теплоносителя к обменщику),  насос, прямые и обратные клапаны, запорная арматура и блок для автоматического управления. Для климатических зон, где минимальная температура зимой опускается ниже нуля, предусматривается система предотвращения замерзания рабочих трубок.

Расчет тепловой производительности калориферной установки

Подсчет фактической тепловой мощности:

q (Вт) = K х F х ((t вх +t вых)/2 — (t нач +t кон)/2))

или, если подсчитан температурный напор, то:

q (Вт) = K х F х средний температурный напор

где:

K — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м.кв•°C) F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м.кв t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С

Обвязка

Калорифер в системе вентилирования обвязывается двумя способами:

1. Двухходовыми вентилями.
2. Трёхходовыми вентилями.

Более подробно о специфике в статье «Описание калориферов и узлов обвязки приточной вентиляции».

Вычисление фронтального сечения устройства, требующегося для прохода воздушного потока

Определившись с необходимой тепловой мощностью для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха.

Фронтальное сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки нагнетаемого холодного воздуха.

f (м.кв) = G / v

где:

G — массовый расход воздуха, кг/часv — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 — 5 (кг/м.кв•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м.кв•с