Эффективная работа вентиляции зависит от правильного расчёт и подбора оборудования, так как эти два пункта взаимосвязаны между собой. Подбор мощности невозможен без определения типа вентилятора, а расчёт температуры внутреннего воздуха бесполезен без подбора калорифера, рекуператора и кондиционера. Определение параметров воздуховода невозможно без вычисления аэродинамических характеристик. Расчёт мощности калорифера вентиляции ведётся по нормативным параметрам температуры воздуха, и ошибки на этапе проектирования приводят к увеличению затрат, а также невозможности поддержать микроклимат на требуемом уровне.

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.

Расчёт мощности

Процесс нагрева воздуха в виде графика

Методика вычисления заключается в подборе аппарата с такими параметрами, чтобы на выходе температура воздуха соответствовала нормативным значениям, а запас мощности позволял бесперебойно работать при пиковых нагрузках, но при этом не страдала кратность и скорость воздухообмена. Проектировщик начинает рассчитывать мощность только после получения всех исходных данных:

  • Объёма воздуха, проходящего через аппарат за единицу времени. Измеряется соответственно кг/ч или м3/ч.
  • Температуры приточки. Берётся минимальное значение для зимнего периода.
  • Требуемой по нормам или индивидуальным пожеланиям заказчика температуре воздуха на выходе.
  • Максимальной температуре, до которой может нагреться тепловой носитель.

Правила вычислений

Теплотехнический расчёт канального нагревателя начинается с определения двух параметров: первый — площадь поперечного сечения тепловой установки; второй – мощность, необходимая для нагрева поверхности заданного размера.

Площадь вычисляется по формуле:

Aф = Lp / 3600×(ϑρ), где

L – максимальное значение приточки для поддержки параметров вытяжки, м3/ч;
Р – нормативная плотность воздуха, кг/м3;
Θρ – скорость движения воздуха на каждом участке, определяемая из аэродинамического расчета.

Полученное значение подставляется в таблицу, где указаны возможные варианты сечения калориферов, значения округляется в большую сторону.

Таблица подбора по площади сечения Если результаты вычислений выходят за рамки табличных значений, то проектировщики идут по другому пути: закладывается несколько параллельных канальных нагревателей, суммарная площадь сечений которых равна расчётному значению.

Формула скорости воздушных масс, необходимая для подбора площади нагревательного элемента, следующая:

ϑρ = Lρ / 3600×Аф.факт

На следующем этапе определяется объем тепловой энергии, необходимый для прогрева приточки:

Q = 0.278×Gc× (tп – tн), где

Q – объём тепловой энергии, Вт;
G – расчётный показатель расхода воздуха, кг/ч;
с – удельная теплоёмкость, в данном случае берётся 1.005 кДж/кг °С;
tп – температура приточки, °С;
tн – температура воздуха на входе.

Расход воздуха G = Lρн. Это связанно с местом установки вентилятора. Он находится до калорифера, а, следовательно, используется нормативное значение плотности воздушных масс снаружи помещения.

Далее вычисляются затраты горячей воды на отдачу тепла холодному:

Gw = Q / cw×(tг – t0), где

cw – тепловая ёмкость воды, кДж/кг °С;
tг – температура теплоносителя (воды),0С;
t0 – расчётная температура воды в обратном трубопроводе,0С.

Теплоемкость жидкости можно узнать из справочной литературы. Параметры теплового носителя зависят от параметров среды.

Зная Gw, можно вычислить скорость движения воды по трубам:

w = Gw / 3600×ρw×Aф, где

Aф – размер сечения теплообменника, м²;
ρw – плотность воды при средней температуре теплового носителя, 0С.

Средняя температура:

(tг + t0) / 2

Рассчитать скорость движения теплоносителя можно по формуле, указанной выше. Она справедлива для простой системы последовательного подключения нагревательных элементов. В случае использования параллельной схемы, толщина трубопровода увеличится в два или более раз, а средняя скорость движения уменьшится.

Кроме подбора калорифера выполняется расчёт тепловых потерь по укрупнённым показателям. Основная формула:

Qзд=q×V× (tп-tн), где

q – тепловая характеристика объекта, Вт/(м3ּоС);
V – объём объекта по внешней стороне ограждающих конструкций, м3;
(tп-tн) – разность температуры основных помещений, оС.

Расчёт поверхности нагрева

Основная формула площади нагревательной поверхности канального устройства:

Amp = 1.2Q / K× (tср.т – tср.в), где

К – коэффициент передачи тепла от калорифера холодному воздуху, Вт/(м°С);
tср.т – средний показатель температуры теплового носителя, 0С;
tср.в – средний показатель температуры приточки, 0С;
число 1,2 – коэффициент запас. Вводится в связи с остыванием воздуховодов.

Иногда одного калорифера недостаточно или площадь сечения слишком большая. Тогда в расчёт берётся несколько однотипных устройств.

На последнем этапе определяется, сколько тепла может выдать канальный нагреватель:

Qфакт = К× (tср.т – tср.в)×Nфакт×Ak

Особенность методики для паровых нагревателей

Принцип вычислений не меняется. Отличие только в способе определения расхода теплового носителя для нагрева холодного воздуха:

G = Q / r, где

r – тепловая энергия, получаемая в процессе конденсации пара.

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».

Подбор электрического калорифера

Для установки электрокалорифера не требуется специальный расчёт расхода тепла на работу вентиляции, но необходимо знать два параметра:

  1. Расход воздуха.
  2. Температуру на выходе из системы прогрева.

Производители указывают их в техническом паспорте на устройство.

Но здесь важна одна деталь: объём приточного воздуха всегда должен быть на уровне, указанном производителем устройства. Несоблюдения правила эксплуатации приведёт к поломке прибора.

Система рекуперации

Прямой нагрев воздуха за счёт только энергии нагревательных элементов – это не самый экономичный и практичный вариант устройства отопления вентсистемы. Система рекуперации за счёт замкнутого цикла работы значительно снижает теплопотери. Её работа основана на теплоизбытках, а точнее — энергии отработанных воздушных масс.

Общая схема устройства выглядит так: приточка и вытяжка проходят через один блок, и тепловыделения от исходящих воздушных потоков частично передаются входящим. За счёт использования теплопритоков снижается нагрузка на остальные системы отопления.

Монтаж системы отопления с рекуперацией стоит дороже, чем аналогичный, но без неё. Затраты быстро окупаются в регионах, где отопление подвергается значительной тепловой нагрузке ввиду продолжительной зимы.

Мы ценим Ваше время!
Предлагаем воспользоваться расчетами наших специалистов по подбору оборудования VOLCANO
Это бесплатно! Быстро!

Для расчета количества аппаратов следует в первую очередь определить тепловое потребление данного помещения. При этом необходимо определить тепловые потери помещения через ограждения, окна, двери, ворота, потолок и т.д., а также теплоизбытки (теплопоступления) от машин, механизмов, электроприборов, людей. Возможно, что в этом помещении существует приток тепла с вентиляционным воздухом.

В результате рассчитывается тепловой баланс помещения, а далее определяется, каким способом будет поставляться необходимое количество тепла для поддержания нужной температуры. Такие расчеты обычно выполняются опытным проектировщиком и достаточно сложны. Ниже представлен упрощенный и приближенный метод расчета теплопотребления помещения и определения колличества аппаратов Volcano VR .

Приведенная ниже формула определяет тепловую мощность отопительных аппаратов для данного помещения:

Q 1 = *0,001

где: Q 1 — общая мощность, необходимая для обогрева помещения, кВт

V внешн — внешний объем помещения (шир.*выс.*длина), м

t внутр — температура воздуха внутри помещения (требуемая), о С

t наруж — зимняя расчетная температура наружного воздуха, в данной климатической зоне, принимаемая по СНиП, °C

q v — удельная тепловая мощность, Вт/м 3 К определяется по рисунку

Рассчитав потребляемую тепловую мощность, можно определить количество отопительно-вентиляционных аппаратов, которые должны обеспечить поддержание температуры воздуха на нужном уровне.

Применяем простую формулу:

n = Q 1 / Q ап

где: n — нужное число аппаратов Volcano VR1 или Volcano VR2;

Q 1 — общая мощность, необходимая для обогрева помещения, кВт

Q ап — тепловая мощность одного аппарата Volcano VR1 или Volcano VR2, кВт.

Тепловая мощность аппарата Volcano зависит, прежде всего, от параметров теплоносителя. Например, при использовании воды с температурами 90/70°C аппарат Volcano VR2 обеспечивает тепловую мощность 60 кВт, а аппарат Volcano VR1 обеспечивает тепловую мощность 30 кВт. Воздухопроизводительность установки Volcano VR1 составляет 5500 м3/ч, а Volcano VR2 составляет 5200 м3/ч.

При выборе того или иного аппарата следует учитывать размеры помещения и его внутреннее содержание. Струя воздуха должна быть направлена так, чтобы она равномерно распределялась и достигала всех частей объема. Иногда, с учетом изложенного, следует применить два аппарата Volcano VR1 вместо одного Volcano VR2. При этом необходимо стремиться к равномерному распределению температур, хорошему перемешиванию воздуха и исключению образования непрогретых зон.

В случае отсутствия источника тепло­снабжения (тепловая сеть, котельная) последним этапом является подбор во­догрейного котла для выработки теплоносителя, направляемого в нагреватели воздуха Volcano.

Аппараты Volcano могут работать совместно с любыми водогрейными котлами, в которых сжигается газообразное, жидкое или твердое топливо. Мощность котла определяется по сумме тепловых мощностей всех подключенных аппаратов Volcano, работающих на данном объекте.

Например, если потребляемая тепловая мощность помещения составляет 22 кВт и используется один аппарат Volcano (максимум … кВт при параметрах воды 90/70 °C), можно установить котел с мощностью около 20 кВт и с более высокими параметрами воды.

Значительная разница в мощностях источника тепла и аппаратов Volcano может вызвать нарушения в работе оборудования и в результате недогрев помещения.

Соглашение на обработку персональных данных

Предоставляя свои персональные данные Пользователь даёт согласие на обработку, хранение и использование своих персональных данных на основании ФЗ № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 г. в следующих целях:

  • осуществление клиентской поддержки;
  • получения Пользователем информации о маркетинговых событиях;
  • проведения аудита и прочих внутренних исследований с целью повышения качества предоставляемых услуг.

Под персональными данными подразумевается любая информация личного характера, позволяющая установить личность Пользователя/Покупателя такая как:

  • фамилия, имя, отчество;
  • дата рождения;
  • контактный телефон;
  • адрес электронной почты;
  • почтовый адрес.

Персональные данные Пользователей хранятся исключительно на электронных носителях и обрабатываются с использованием автоматизированных систем, за исключением случаев, когда неавтоматизированная обработка персональных данных необходима в связи с исполнением требований законодательства. Компания обязуется не передавать полученные персональные данные третьим лицам, за исключением следующих случаев:

  • по запросам уполномоченных органов государственной власти РФ только по основаниям и в порядке, установленным законодательством РФ;
  • стратегическим партнерам, которые работают с Компанией для предоставления продуктов и услуг, или тем из них, которые помогают Компании реализовывать продукты и услуги потребителям. Мы предоставляем третьим лицам минимальный объем персональных данных, необходимый только для оказания требуемой услуги или проведения необходимой транзакции.
  • Компания оставляет за собой право вносить изменения в одностороннем порядке в настоящие правила, при условии, что изменения не противоречат действующему законодательству РФ. Изменения условий настоящих правил вступают в силу после их публикации на Сайте.

Подведем итоги

За помощью в подборе и расчёте канального нагревателя лучше обратиться в специализированную организацию.

Пример

Компания «Мега.ру» оказываете комплексные услуги в сфере проектирования вентиляции и других инженерных систем. Грамотные инженеры ответят на любые вопросы по телефонам, указанным на странице «Контакты». Компания работает в Москве и соседних регионах, так же практикуется удалённое выполнение заказов на всей территории РФ.

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *