CÀLCUL DE LA INSTAL·LACIÓ DE CALEFACCIÓ ELÈCTRICA
1.1 Càlcul tèrmic d'elements calefactors
La tasca de càlcul tèrmic del bloc d'elements de calefacció inclou la determinació del nombre d'elements de calefacció del bloc i la temperatura real de la superfície de l'element de calefacció. Els resultats del càlcul tèrmic s'utilitzen per refinar els paràmetres de disseny del bloc.
La tasca per al càlcul es troba a l'Annex 1.
La potència d'un element de calefacció es determina en funció de la potència de l'escalfador
A
El nombre d'elements de calefacció z es pren com a múltiple de 3 i la potència d'un element de calefacció no ha de superar els 3 ... 4 kW. L'element de calefacció es selecciona segons les dades del passaport (apèndix 1).
Pel disseny, els blocs es distingeixen amb un passadís i una disposició esglaonada dels elements de calefacció (figura 1.1).
-
a) b) a - disposició del passadís; b - disposició dels escacs. Figura 1.1 - Esquemes de distribució del bloc d'elements calefactors
Per a la primera fila d'escalfadors del bloc de calefacció muntat, s'ha de complir la condició següent:
O
on tn1 - temperatura mitjana real de la superfície dels escalfadors de la primera fila, oC; Pm1 és la potència total dels escalfadors de la primera fila, W; Dc— coeficient mitjà de transferència de calor, W/(m2оС); FT1 - àrea total de la superfície d'alliberament de calor dels escalfadors de la primera fila, m2; tv - temperatura del flux d'aire després de l'escalfador, °C.
La potència total i l'àrea total dels escalfadors es determinen a partir dels paràmetres dels elements de calefacció seleccionats segons les fórmules
, , (1.3)
on k - el nombre d'elements de calefacció en fila, peces; PT, FT - respectivament, potència, W, i superfície, m2, d'un element de calefacció.
Superfície de l'element calefactor acanalat
, (1.4)
on d és el diàmetre de l'element calefactor, m; la – longitud activa de l'element de calefacció, m; hR és l'alçada de la costella, m; a - pas d'aleta, m
Per als paquets de canonades racionalitzades transversalment, s'ha de tenir en compte el coeficient mitjà de transferència de calor Dc, ja que les condicions per a la transferència de calor per files separades d'escalfadors són diferents i estan determinades per la turbulència del flux d'aire. La transferència de calor de la primera i segona fila de tubs és menor que la de la tercera fila. Si la transferència de calor de la tercera fila d'elements de calefacció es pren com a unitat, la transferència de calor de la primera fila serà d'uns 0,6, la segona, uns 0,7 en paquets esglaons i uns 0,9, en la línia de la transferència de calor. de la tercera fila. Per a totes les files posteriors a la tercera fila, el coeficient de transferència de calor es pot considerar sense canvis i igual a la transferència de calor de la tercera fila.
El coeficient de transferència de calor de l'element calefactor ve determinat per l'expressió empírica
on Nu - Criteri de Nusselt, - coeficient de conductivitat tèrmica de l'aire,
= Od
El criteri de Nusselt per a condicions específiques de transferència de calor es calcula a partir de les expressions
per a paquets de tubs en línia
a Re 1103
a Re > 1103
per a paquets de tubs esglaonats:
per a Re 1103, (1.8)
a Re > 1103
on Re és el criteri de Reynolds.
El criteri de Reynolds caracteritza el flux d'aire al voltant dels elements de calefacció i és igual a
, (1.10)
on — velocitat del flux d'aire, m/s; - coeficient de viscositat cinemàtica de l'aire, = 18,510-6 m2/s.
Per tal d'assegurar una càrrega tèrmica eficaç dels elements de calefacció que no condueixi al sobreescalfament dels escalfadors, cal assegurar un flux d'aire a la zona d'intercanvi de calor a una velocitat d'almenys 6 m/s. Tenint en compte l'augment de la resistència aerodinàmica de l'estructura del conducte d'aire i el bloc de calefacció amb un augment de la velocitat del flux d'aire, aquest últim hauria de limitar-se a 15 m/s.
Coeficient mitjà de transferència de calor
per a paquets en línia
, (1.11)
per a bigues d'escacs
on n és el nombre de files de canonades del paquet del bloc de calefacció.
La temperatura del flux d'aire després de l'escalfador és
, (1.13)
on PA - la potència total dels elements de calefacció de l'escalfador, kW; — densitat de l'aire, kg/m3; Ambv és la capacitat calorífica específica de l'aire, Ambv= 1 kJ/(kgоС); Lv – capacitat de l'escalfador d'aire, m3/s.
Si no es compleix la condició (1.2), escolliu un altre element de calefacció o canvieu la velocitat de l'aire presa en el càlcul, la disposició del bloc de calefacció.
Taula 1.1 - valors del coeficient c Dades inicialsComparteix amb els teus amics:
Tecnologia elèctrica
CÀLCUL DE LA INSTAL·LACIÓ DE CALEFACCIÓ ELÈCTRICA
|
2
Figura 1.1 - Esquemes de distribució del bloc d'elements calefactors
1.1 Càlcul tèrmic d'elements calefactors
|
| a) | b) |
|
a - disposició del passadís; b - disposició dels escacs.
Figura 1.1 - Esquemes de distribució del bloc d'elements calefactors |
Per a la primera fila d'escalfadors del bloc de calefacció muntat, s'ha de complir la condició següent:
оС, (1,2)
on tn1 - temperatura mitjana real de la superfície dels escalfadors de la primera fila, oC; Pm1 és la potència total dels escalfadors de la primera fila, W; Dc— coeficient mitjà de transferència de calor, W/(m2оС); FT1 - àrea total de la superfície d'alliberament de calor dels escalfadors de la primera fila, m2; tv - temperatura del flux d'aire després de l'escalfador, °C.
La potència total i l'àrea total dels escalfadors es determinen a partir dels paràmetres dels elements de calefacció seleccionats segons les fórmules
, , (1.3)
on k - el nombre d'elements de calefacció en fila, peces; PT, FT - respectivament, potència, W, i superfície, m2, d'un element de calefacció.
Superfície de l'element calefactor acanalat
, (1.4)
on d és el diàmetre de l'element calefactor, m; la – longitud activa de l'element de calefacció, m; hR és l'alçada de la costella, m; a - pas d'aleta, m
Per als paquets de canonades racionalitzades transversalment, s'ha de tenir en compte el coeficient mitjà de transferència de calor Dc, ja que les condicions per a la transferència de calor per files separades d'escalfadors són diferents i estan determinades per la turbulència del flux d'aire. La transferència de calor de la primera i segona fila de tubs és menor que la de la tercera fila. Si la transferència de calor de la tercera fila d'elements de calefacció es pren com a unitat, la transferència de calor de la primera fila serà d'uns 0,6, la segona, uns 0,7 en paquets esglaons i uns 0,9, en la línia de la transferència de calor. de la tercera fila. Per a totes les files posteriors a la tercera fila, el coeficient de transferència de calor es pot considerar sense canvis i igual a la transferència de calor de la tercera fila.
El coeficient de transferència de calor de l'element calefactor ve determinat per l'expressió empírica
, (1.5)
on Nu - Criteri de Nusselt, - coeficient de conductivitat tèrmica de l'aire,
= 0,027 W/(moC); d – diàmetre de l'element calefactor, m.
El criteri de Nusselt per a condicions específiques de transferència de calor es calcula a partir de les expressions
per a paquets de tubs en línia
a Re 1103
, (1.6)
a Re > 1103
, (1.7)
per a paquets de tubs esglaonats:
per a Re 1103, (1.8)
a Re > 1103
, (1.9)
on Re és el criteri de Reynolds.
El criteri de Reynolds caracteritza el flux d'aire al voltant dels elements de calefacció i és igual a
, (1.10)
on — velocitat del flux d'aire, m/s; - coeficient de viscositat cinemàtica de l'aire, = 18,510-6 m2/s.
Per tal d'assegurar una càrrega tèrmica eficaç dels elements de calefacció que no condueixi al sobreescalfament dels escalfadors, cal assegurar un flux d'aire a la zona d'intercanvi de calor a una velocitat d'almenys 6 m/s. Tenint en compte l'augment de la resistència aerodinàmica de l'estructura del conducte d'aire i el bloc de calefacció amb un augment de la velocitat del flux d'aire, aquest últim hauria de limitar-se a 15 m/s.
Coeficient mitjà de transferència de calor
per a paquets en línia
, (1.11)
per a bigues d'escacs
, (1.12)
on n és el nombre de files de canonades del paquet del bloc de calefacció.
La temperatura del flux d'aire després de l'escalfador és
, (1.13)
on PA - la potència total dels elements de calefacció de l'escalfador, kW; — densitat de l'aire, kg/m3; Ambv és la capacitat calorífica específica de l'aire, Ambv= 1 kJ/(kgоС); Lv – capacitat de l'escalfador d'aire, m3/s.
Si no es compleix la condició (1.2), escolliu un altre element de calefacció o canvieu la velocitat de l'aire presa en el càlcul, la disposició del bloc de calefacció.
Taula 1.1 - valors del coeficient c Dades inicialsComparteix amb els teus amics:
2
Com calcular l'escalfador de ventilació
En el nostre clima, durant l'estació de fred, és molt important escalfar l'aire que entra a la casa des de l'exterior mitjançant la ventilació. Si no hi ha excés de calor a l'habitació durant la ventilació, l'aire d'entrada s'ha d'escalfar a la mateixa temperatura que predomina a l'interior.
En aquest cas, el sistema de calefacció compensa la pèrdua de calor a través de la tanca. Però en una situació en què la calefacció es combina amb un tipus de ventilació de subministrament, l'aire de subministrament ha de ser més càlid que l'aire de l'habitació. Però si hi ha excés de calor a l'habitació, l'aire que entra hauria de tenir una temperatura més baixa que l'aire de l'interior. Això garantirà l'assimilació d'aquests excedents de calor.
Aquí és important dir que la temperatura de l'aire que entra a l'habitació depèn directament del mètode de subministrament. I s'ha de determinar després de calcular els dolls de subministrament, depenent de les condicions dels paràmetres normalitzats de l'entorn de l'aire.
És per aquest motiu que és important calcular correctament la potència de l'escalfador, que regula la temperatura de l'aire de subministrament.
Quins tipus d'escalfadors de ventilació hi ha?
En primer lloc, és important decidir el tipus d'escalfador. En triar un escalfador, cal tenir en compte matisos com la seva potència, el clima de la zona, el rendiment del dispositiu, les dimensions de l'habitació on s'ha d'instal·lar.
Així, segons aquests paràmetres, podeu triar entre els següents tipus d'escalfadors:
- subministrament de ventilació escalfador elèctric;
- escalfador d'aigua.
Si parlem d'aquests dispositius elèctrics, val la pena destacar que el seu disseny es basa en el processament de l'electricitat en calor. Això s'assegura escalfant una espiral de filferro o un fil metàl·lic. Així, la calor va al corrent d'aire. Aquests escalfadors són fàcils d'instal·lar i també estan disponibles. Però al mateix temps, consumeixen molta electricitat. És per aquest motiu que aquest escalfador d'aire s'utilitza millor juntament amb un intercanviador de calor. Gràcies a això, el nivell de consum elèctric es pot reduir en una quarta part.
Al mateix temps, aquests dispositius d'aigua per a la ventilació són molt més cars, però no utilitzen tanta energia i, per tant, us costaran menys. A més, fins i tot es pot utilitzar en sales grans, ja que tenen un alt nivell de rendiment. Entre els inconvenients d'un escalfador d'aigua és que es pot congelar a temperatures molt baixes.
Com calcular correctament?
Un dels matisos de l'elecció del tipus d'escalfador és el seu càlcul. I per determinar correctament la potència d'aquest dispositiu, no cal fer cap càlcul o manipulació complexa.
És important calcular simplement la temperatura de l'aire a l'entrada i la sortida
En una situació en què l'aire exterior ha caigut a la marca mínima durant un temps curt, no podeu tenir en compte el valor de temperatura màxima i, a continuació, podeu tenir en compte un valor de potència més baix d'aquest dispositiu.
Quan es calcula la potència de l'escalfador de ventilació, també s'han de tenir en compte dades addicionals d'intercanvi d'aire. Aquest indicador es pot determinar tenint en compte el rendiment de la ventilació. Aleshores, aquests dos paràmetres s'han de multiplicar per la capacitat calorífica de l'aire i dividir-los per mil. La suma de la potència de l'escalfador ha de correspondre a la suma de la tensió de la xarxa.
Calculadora en línia per calcular la potència de l'escalfador
El funcionament efectiu de la ventilació depèn del càlcul i selecció correctes dels equips, ja que aquests dos punts estan interconnectats. Per simplificar aquest procediment, hem preparat per a vostè una calculadora en línia per calcular la potència de l'escalfador.
La selecció de la potència de l'escalfador és impossible sense determinar el tipus de ventilador, i el càlcul de la temperatura interna de l'aire és inútil sense seleccionar un escalfador, un intercanviador de calor i un aire condicionat. La determinació dels paràmetres del conducte és impossible sense calcular les característiques aerodinàmiques. El càlcul de la potència de l'escalfador de ventilació es realitza d'acord amb els paràmetres estàndard de temperatura de l'aire, i els errors en l'etapa de disseny provoquen un augment dels costos, així com la incapacitat de mantenir el microclima al nivell requerit.
Un escalfador (més professionalment anomenat escalfador de conductes) és un dispositiu versàtil que s'utilitza en sistemes de ventilació interior per transferir l'energia tèrmica dels elements de calefacció a l'aire que passa a través d'un sistema de tubs buits.
Els escalfadors de conductes es diferencien en la manera de transferir energia i es divideixen en:
- Aigua: l'energia es transmet a través de canonades amb aigua calenta, vapor.
- Elèctrics: elements de calefacció que reben energia de la xarxa d'alimentació central.
També hi ha escalfadors que funcionen segons el principi de recuperació: es tracta de l'aprofitament de la calor de l'habitació transferint-la a l'aire de subministrament. La recuperació es realitza sense contacte de dos ambients d'aire.
Escalfador elèctric
La base és un element calefactor fet de filferro o espirals, un corrent elèctric el travessa. L'aire fred exterior passa entre les espirals, s'escalfa i s'introdueix a l'habitació.
L'escalfador elèctric és adequat per al manteniment de sistemes de ventilació de baixa potència, ja que no es requereix cap càlcul especial per al seu funcionament, ja que el fabricant indica tots els paràmetres necessaris.
El principal desavantatge d'aquesta unitat és la inèrcia entre els filaments de calefacció, provoca un sobreescalfament constant i, com a resultat, la fallada del dispositiu. El problema es resol instal·lant compensadors addicionals.
Escalfador d'aigua
La base de l'escalfador d'aigua és un element de calefacció fet de tubs metàl·lics buits, aigua calenta o vapor es fa passar per ells. L'aire exterior entra pel costat oposat. En poques paraules, l'aire es mou de dalt a baix i l'aigua es mou de baix a dalt. Així, les bombolles d'oxigen s'eliminen mitjançant vàlvules especials.
L'escalfador de conductes d'aigua s'utilitza en la majoria de sistemes de ventilació grans i mitjanes. Això es veu facilitat per l'alta productivitat, fiabilitat i manteniment dels equips.
A més de l'element calefactor, el sistema inclou: (proporciona un subministrament de refrigerant a l'intercanviador), una bomba, vàlvules directes i de retenció, vàlvules de tancament i una unitat de control automàtica. Per a zones climàtiques on la temperatura mínima a l'hivern baixa per sota de zero, es disposa d'un sistema per evitar que els tubs de treball es congelin.
Càlcul de potència
El volum d'aire que passa per l'aparell per unitat de temps. Es mesura respectivament en kg / h o m3 / h. El mètode de càlcul consisteix a seleccionar un aparell amb paràmetres tals que la temperatura de l'aire de sortida correspongui als valors estàndard i la reserva d'energia permet un funcionament ininterromput a les càrregues punta, però l'intercanvi d'aire taxa i taxa no pateixen. El dissenyador comença a calcular la potència només després de rebre totes les dades inicials:
- Temperatures de subministrament. Es pren el valor mínim per al període hivernal.
- Requerit segons les normes o desitjos individuals de la temperatura de l'aire de sortida del client.
- Caudal mitjà d'aire m³/h..
Té vostè alguna pregunta? Truqueu per telèfon: +7 (953) 098-28-01
També us pot interessar la instal·lació de ventilació.
