Verwarmingsberekening: hoe bereken je het vermogen van een apparaat voor het verwarmen van lucht voor verwarming

Verwarmingselementen hebben hoge prestaties, dus met hun hulp kunt u in vrij korte tijd zelfs zeer grote kamers verwarmen. Veel modellen van deze apparaten die op basis van verschillende koelvloeistoffen werken, zijn in de verkoop.

Om de beste optie te kiezen, moet u de verwarming berekenen, wat u handmatig kunt doen of met behulp van een online calculator. We zullen u helpen het probleem van berekeningen te achterhalen - in dit artikel geven we een voorbeeld van de berekeningen die nodig zijn bij het kiezen van een geschikt apparaat voor het verwarmen van lucht.

We zullen ook rekening houden met de ontwerpkenmerken van verschillende soorten luchtverwarmers, de voor- en nadelen van een verwarmingssysteem dat dergelijke apparaten gebruikt.

Voor- en nadelen van verwarmen met een kachel

Een huisverwarmingssysteem, gebaseerd op het rechtstreeks in het huis toevoeren van tot een bepaalde temperatuur verwarmde lucht, is van bijzonder belang voor huiseigenaren.

Dit verwarmingssysteemontwerp bestaat uit de volgende belangrijke componenten:

• een verwarming die fungeert als warmtegenerator en die de lucht verwarmt;
• kanalen (luchtkanalen) waardoor verwarmde luchtmassa's het huis binnenkomen;
• een ventilator die goed verwarmde lucht door de hele kamer stuurt.

Er zijn veel voordelen aan dit type systeem.Deze omvatten een hoog rendement, de afwezigheid van hulpelementen voor warmte-uitwisseling in de vorm van radiatoren, leidingen en de mogelijkheid om dit te combineren met een klimaatsysteem, en een lage traagheid, waardoor grote volumes zeer snel worden verwarmd.

Voor veel huiseigenaren is het nadeel dat installatie van het systeem alleen gelijktijdig met de bouw van de woning zelf mogelijk is en dat verdere modernisering dan niet mogelijk is.

Het nadeel is zo'n nuance als de verplichte aanwezigheid van back-upstroom en de noodzaak van regelmatig onderhoud.

De verwarming is eenvoudig te installeren en te bedienen, is betaalbaar, maar het allerbelangrijkste: het is een effectief apparaat voor het verwarmen van een kamer. De foto toont een boiler die in het systeem is ingebouwd

Op onze website vindt u meer gedetailleerd materiaal over de installatie van luchtverwarming in een huis en huisje. Wij raden u aan om er vertrouwd mee te raken:

• Doe-het-zelf luchtverwarming: alles over luchtverwarmingssystemen
• Hoe luchtverwarming voor een landhuis te regelen: regels en bouwplannen
• Berekening luchtverwarming: basisprincipes + rekenvoorbeeld

Classificatie van luchtverwarmers

Luchtverwarmers zijn opgenomen in het ontwerp van een verwarmingssysteem om lucht te verwarmen. Er zijn de volgende groepen van deze apparaten, afhankelijk van het type koelmiddel dat wordt gebruikt: water, elektrisch, stoom, vuur.

Het is zinvol om elektrische apparaten te gebruiken voor kamers met een oppervlakte van niet meer dan 100 m². Voor gebouwen met grote oppervlakken zou een meer rationele keuze waterverwarmers zijn, die alleen werken in de aanwezigheid van een warmtebron.

De meest populaire zijn stoom en waterkokers. Zowel het eerste als het tweede oppervlak zijn qua vorm verdeeld in 2 subtypen: geribbeld en glad. Afhankelijk van de geometrie van de vinnen kunnen lamellenverwarmers plaatvormig of spiraalvormig zijn.

De prestaties van luchtverwarmers die werken op een koelmiddel zoals stoom, worden geregeld met behulp van speciale kleppen die op de inlaatleiding zijn geïnstalleerd

Door hun ontwerp kunnen deze apparaten een enkele doorgang hebben, wanneer het koelmiddel erin door buizen beweegt en een constante richting aanhouden, en meerdere doorgangen, in de deksels waarvan er scheidingswanden zijn, waardoor de bewegingsrichting van de koelvloeistof verandert voortdurend.

Er zijn 4 modellen water- en stoomverwarmers te koop, die verschillen in verwarmingsoppervlak:

• CM - de kleinste met één rij pijpen;
• M — klein met twee rijen pijpen;
• MET — medium met pijpen in 3 rijen;
• B - groot, met 4 rijen pijpen.

Tijdens bedrijf zijn waterverwarmers bestand tegen grote temperatuurschommelingen - 70-110⁰.Om een ​​dergelijke verwarmer goed te laten werken, moet het water dat in het systeem circuleert, worden verwarmd tot maximaal 180⁰. In het warme seizoen kan de verwarming als ventilator fungeren.

Ontwerp van verschillende soorten luchtverwarmers

Een verwarmingswaterverwarmer bestaat uit een behuizing van metaal, een daarin geplaatste warmtewisselaar in de vorm van een reeks buizen en een ventilator. Aan het uiteinde van de unit bevinden zich inlaatleidingen waarmee deze is aangesloten op een boiler of centraal verwarmingssysteem.

In de regel bevindt de ventilator zich aan de achterkant van het apparaat. Zijn taak is om lucht door de warmtewisselaar te drijven.

Na het verwarmen stroomt de lucht terug de kamer in via het rooster aan de voorkant van de kachel.

Meestal is de behuizing gemaakt in de vorm van een rechthoek, maar er zijn modellen ontworpen voor ronde ventilatiekanalen. Op de toevoerleiding zijn twee- of driewegkleppen geïnstalleerd om het vermogen van de unit te regelen.

De ventilator blaast door de buizen in de behuizing van de verwarming.Verwarmd water uit het verwarmingssysteem beweegt door de buizen en de ventilator verdeelt de warme lucht gelijkmatig door de kamer

Luchtverwarmers verschillen ook in de installatiemethode: ze kunnen aan het plafond of aan de muur worden gemonteerd. Modellen van het eerste type worden achter een verlaagd plafond geplaatst, alleen het rooster kijkt daarachter. Aan de muur gemonteerde eenheden zijn populairder.

Type #1 - kachels met gladde buizen

Het gladde buisontwerp bestaat uit verwarmingselementen in de vorm van dunne holle buizen met een diameter van 20 tot 32 mm, geplaatst op een afstand van 0,5 cm ten opzichte van elkaar. Er circuleert koelvloeistof doorheen. De lucht die de verwarmde oppervlakken van de buizen wast, wordt verwarmd door convectieve warmte-uitwisseling.

De buizen in de luchtverwarmer zijn gerangschikt in een schaakbord- of gangpatroon. Hun uiteinden zijn in de collectoren gelast - bovenste en onderste. Het koelmiddel komt de verdeelkast binnen via de inlaatpijp en verlaat het, nadat het door de buizen is gegaan en deze heeft verwarmd, via de uitlaatpijp in de vorm van condensaat of gekoeld water.

Een stabielere warmteoverdracht wordt geboden door apparaten met een verspringende opstelling van buizen, maar de weerstand tegen luchtstromen is hier groter. Het is noodzakelijk om het vermogen van het apparaat te berekenen om de werkelijke mogelijkheden van het apparaat te kennen.

Er zijn bepaalde eisen aan de lucht: er mogen geen vezels, zwevende deeltjes of kleverige stoffen zijn. Het toegestane stofgehalte is minder dan 0,5 mg/mᶾ. Inlaattemperatuur is minimaal 20⁰.

Single-pass en 3-pass verwarmers. 1 – inlaatleiding waardoor de koelvloeistof stroomt, 2 – verdeelkast, 3 – buis, 4 – uitlaatleiding, 5 – scheidingswand

De thermische eigenschappen van kachels met gladde buizen zijn niet erg hoog.Het gebruik ervan is aan te raden wanneer een aanzienlijke luchtstroom en verwarming tot een hoge temperatuur niet vereist zijn.

Type #2 - luchtverwarmers met lamellen

De pijpen van gevinde apparaten hebben een geribbeld oppervlak, daarom is de warmteoverdracht ervan groter. Met minder leidingen zijn hun thermische eigenschappen hoger dan die van luchtverwarmers met gladde buizen.

Plaatverwarmers omvatten buizen waarop platen zijn gemonteerd - rechthoekig of rond.

Het eerste type platen is op een groep buizen gemonteerd. Het koelmiddel stroomt via een fitting in de verdeelkast van het apparaat, verwarmt de lucht die met een aanzienlijke snelheid door kanalen met een kleine diameter gaat en verlaat vervolgens de montagedoos via de fitting.

Verwarmingselementen van dit type zijn compact, gemakkelijk te onderhouden en te installeren.

Plaatapparaten met één doorgang worden aangeduid als: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP en plaatapparaten met meerdere doorgangen worden aangeduid als KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Het middelste model wordt KFS genoemd en het grote model wordt KFB genoemd.

Op de buizen van deze verwarmingstoestellen wordt een stalen golfband van 1 cm breed en 0,4 mm dik gewikkeld. Het koelmiddel voor hen kan stoom of water zijn.

Waterverwarmers kunnen niet worden aangesloten op metaal-kunststof- of polymeerleidingen, omdat Ze zijn niet ontworpen voor hoge koelvloeistoftemperaturen. We hebben stalen buizen nodig en bij voorkeur gegalvaniseerde buizen om corrosie te voorkomen

De eerste is uitgerust met drie rijen buizen en de tweede met vier. De platen van het middelgrote model hebben een dikte van 0,5 mm en afmetingen van 11,7 x 13,6 cm, de platen van het grote model met dezelfde dikte en breedte zijn langer - 17,5 cm.

De platen bevinden zich op een afstand van 0,5 cm van elkaar en hebben een zigzag-opstelling, terwijl bij de modellen van het middentype de platen volgens het gangprincipe zijn gerangschikt.

Luchtverwarmers gemarkeerd met STD hebben 5 cijfers (5, 7, 8, 9, 14). Bij STD4009V-verwarmers is het koelmiddel stoom, en bij STD3010G is het water. De installatie van de eerste wordt uitgevoerd met een verticale oriëntatie van de buizen, de laatste - met een horizontale oriëntatie.

Type #3 - bimetaalverwarmers met vinnen

In verwarmingssystemen met verwarmde lucht worden vaak modellen van bimetaalverwarmers KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 en 4 met een speciaal type vinnen - spiraalgewalst - gebruikt. Het koelmiddel voor de kachels KP3-SK, KP4-SK is warm water met de hoogste druk van 1,2 MPa en een maximale temperatuur van 180⁰.

Om de andere twee luchtverwarmers te laten werken, is stoom nodig met dezelfde werkdruk als voor de eerste, maar met een iets hogere temperatuur - 190⁰. Fabrikanten moeten acceptatietesten uitvoeren. Ook worden de apparaten getest op lekkage.

De warmtewisselaar van de KSK luchtverwarmer bestaat uit stalen buizen met aluminium lamellen. Buisplaten verbinden ze

Er zijn 2 lijnen bimetaalluchtverwarmers: KSK3, KPZ, die 3 rijen buizen hebben, zijn middelgroot, en KSK4, KP4 met 4 rijen buizen zijn grote modellen. De componenten van deze apparaten zijn bimetalen warmtewisselaarelementen, zijschermen, buisroosters en afdekkingen met scheidingswanden.

Het warmtewisselaarelement bestaat uit 2 buizen: een binnenste met een diameter van 1,6 cm, gemaakt van staal en een aluminium buitenste met daarop gemonteerde vinnen. De dwarsafstand tussen de warmteoverdrachtsbuizen bedraagt ​​4,15 cm, en de longitudinale afstand bedraagt ​​3,6 cm.

Regels voor berekeningen en selectie van een geschikte eenheid

Bij het ontwerpen van een verwarmingssysteem met één of een groep verwarmingstoestellen, en bij het uitvoeren van berekeningen, moeten een aantal regels worden gevolgd. Laten we ze in meer detail bekijken in de onderstaande fotoselectie.

Berekening van de boiler

Om het vermogen van een water- of stoomverwarmer te berekenen, zijn de volgende initiële parameters nodig:

1. Systeemprestaties, of met andere woorden, de hoeveelheid lucht die per uur wordt gedestilleerd. De meeteenheid voor de volumestroom is mᶾ/h, massa kg/h. Symbool - L.
2. Begin- of buitentemperatuur - tul.
3. De uiteindelijke luchttemperatuur is tfin.
4. Dichtheid en warmtecapaciteit van lucht bij een bepaalde temperatuur - gegevens zijn afkomstig uit tabellen.

Eerst wordt het dwarsdoorsnedeoppervlak langs de voorkant van het luchtverwarmingsapparaat berekend.Nadat deze waarde is geleerd, worden de voorlopige afmetingen van de eenheid met een marge verkregen.

Gebruik voor de berekening de formule:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Waar L — volumetrische luchtstroom of productiviteit in m³/u, ρ — luchtdichtheid buiten gemeten in kg/m³ ϑρ – massale luchtsnelheid in het berekende gedeelte, gemeten in kg/(cm²).

Nadat ze deze parameter hebben ontvangen, nemen ze voor verdere berekeningen de typische maat van de verwarmer, de dichtstbijzijnde maat. Als de uiteindelijke oppervlaktewaarde groot is, worden meerdere identieke eenheden parallel geïnstalleerd, waarvan de totale oppervlakte gelijk is aan de resulterende waarde.

Calorifiers worden niet alleen apparaten voor warmte-uitwisseling genoemd, maar ook luchtkoelers die werken op basis van koud water, die veel minder populair zijn

Om het benodigde vermogen voor het verwarmen van een specifiek luchtvolume te bepalen, moet u het totale verbruik van verwarmde lucht in kg per uur berekenen met behulp van de formule:

G = L x p,

Waar R - luchtdichtheid bij gemiddelde temperatuur. Het wordt bepaald door de temperaturen aan de inlaat en uitlaat van de unit op te tellen en vervolgens te delen door 2. Dichtheidsindicatoren worden uit de tabel gehaald.

Uit deze tabel kunt u gegevens halen over de dichtheid en soortelijke warmtecapaciteit van lucht bij een bepaalde temperatuur om het vermogen van het apparaat te berekenen

Nu kunt u het warmteverbruik voor het verwarmen van de lucht berekenen, waarvoor de volgende formule wordt gebruikt:

Q (W) = G x c x (t einde - t begin),

Waar G — massale luchtstroom in kg/uur. Bij de berekening wordt ook rekening gehouden met de soortelijke warmtecapaciteit van lucht, gemeten in J/(kg x K). Het hangt af van de temperatuur van de binnenkomende lucht en de waarden ervan staan ​​in de bovenstaande tabel. De temperatuur aan de inlaat en uitlaat van het apparaat wordt aangegeven t beginnen. En t con. respectievelijk.

Stel dat we een verwarming moeten kiezen met een capaciteit van 10.000 mᶾ/uur, zodat deze bij een buitentemperatuur van -30⁰ de lucht tot 20⁰ verwarmt. De koelvloeistof is water met een temperatuur aan de ingang van de unit van 95⁰ en aan de uitlaat 50⁰.

Luchtmassastroom: G = 10.000 mᶾ/u. x 1,318 kg/mᶾ = 13.180 kg/u.

Dichtheidswaarde: ρ = (-30 + 20) = -10, toen we dit resultaat doormidden deelden, kregen we -5. Uit de tabel hebben we de dichtheid geselecteerd die overeenkomt met de gemiddelde temperatuur.

Door het verkregen resultaat in de formule te vervangen, wordt het warmteverbruik verkregen: Q = 13.180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185.435 W. Hier is 1013 de soortelijke warmtecapaciteit geselecteerd uit de tabel bij een temperatuur van -30⁰ in J/(kg x K). Van 10 tot 15% van de reserve wordt toegevoegd aan de berekende waarde van het verwarmingsvermogen.

De reden is dat de tabelparameters vaak naar beneden verschillen van de werkelijke, en dat de thermische prestaties van de unit, als gevolg van verstopping van de buizen, in de loop van de tijd afnemen. Het overschrijden van de reservewaarde is ongewenst.

Met een aanzienlijke toename van het verwarmingsoppervlak kan onderkoeling en zelfs ontdooiing bij strenge vorst optreden.

Het koelmiddel wordt van bovenaf aan de stoomverwarmer toegevoerd en het water dat ontstaat door de condensatie van uitlaatstoom wordt van onderaf afgevoerd. De foto toont een diagram van de leidingen van de stoomverwarmer

Het vermogen van stoomverwarmers wordt op dezelfde manier berekend als waterverwarmers. Alleen de formule voor het berekenen van de koelvloeistof verschilt:

G=Q/r,

Waar R - soortelijke warmte die vrijkomt bij stoomcondensatie, gemeten in kJ/kg.

Berekening elektrische verwarming

Fabrikanten in catalogi van elektrische luchtverwarmers geven vaak het geïnstalleerde vermogen en de luchtstroom aan, wat de keuze enorm vereenvoudigt.Het belangrijkste is dat de parameters niet minder zijn dan die aangegeven in het paspoort, anders zal het snel mislukken.

Het verwarmingsontwerp omvat verschillende speciale elektrische verwarmingselementen, waarvan het oppervlak wordt vergroot door er vinnen op te drukken.

Het vermogen van apparaten kan erg groot zijn, soms honderden kilowatts. Tot 3,5 kW kan de verwarmer worden gevoed via een stopcontact van 220 V, en bij spanningen daarboven is het noodzakelijk om hem met een aparte kabel rechtstreeks op het paneel aan te sluiten. Als er een verwarming met een vermogen van meer dan 7 kW moet worden gebruikt, is een voeding van 380 V vereist.

Deze apparaten zijn klein van formaat en gewicht, ze zijn volledig autonoom en vereisen niet noodzakelijkerwijs de aanwezigheid van een gecentraliseerde warmwatervoorziening of stoom.

Een belangrijk nadeel is dat het lage vermogen onvoldoende is om ze over grote oppervlakken te gebruiken. Het tweede nadeel is het hoge stroomverbruik.

Uit de berekening van de verwarmer volgt dat het resultaat van het gebruik van het apparaat een merkbare besparing op energiebronnen is. Soms wordt deze unit gecombineerd met een recuperator en dan vindt de luchtinlaat niet van buitenaf, maar vanuit de kamer plaats

Om erachter te komen hoeveel stroom de verwarmer verbruikt, kunt u de formule gebruiken:

I=P/U,

Waar P - stroom, U - voedingsspanning.

Bij een eenfasige aansluiting van de verwarmer wordt U gelijk gesteld aan 220 V. Bij een driefasige aansluiting - 660 V.

De temperatuur waarop een verwarmer met een bepaald vermogen de luchtmassa verwarmt, wordt bepaald door de formule:

T =2,98 x P/ L,

Waar L - systeem prestatie. De optimale verwarmingsvermogenswaarden voor een huis zijn van 1 tot 5 kW, en voor kantoren - van 5 tot 50 kW.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Welke luchtdichtheid u moet nemen bij het berekenen, wordt in deze video beschreven:

Video over hoe een verwarming werkt in een verwarmingssysteem:

Bij het kiezen van een specifiek type verwarming moet u uitgaan van overwegingen van haalbaarheid en operationele kenmerken van het huis.

Voor kleine ruimtes zou een elektrische kachel een goede aankoop zijn, maar voor het verwarmen van een groot huis is het beter om een ​​andere optie te kiezen. In ieder geval kun je niet zonder een voorlopige berekening..

Bent u goed thuis in het kiezen en berekenen van een verwarming? Misschien wilt u nuttige aanbevelingen delen voor het kiezen van een luchtverwarmer of wijzen op een fout of onnauwkeurigheid in de berekeningen in het hierboven besproken materiaal? Laat uw reactie achter onder dit artikel. Uw mening kan nuttig zijn voor mensen die de juiste verwarming voor hun huis kiezen.