VÝPOČET INSTALACE ELEKTRICKÉHO TOPENÍ
1.1 Tepelný výpočet topných těles
Úkolem tepelného výpočtu bloku topných těles je stanovení počtu topných těles v bloku a skutečné teploty povrchu topného tělesa. Výsledky tepelného výpočtu se používají ke zpřesnění návrhových parametrů bloku.
Úkol pro výpočet je uveden v příloze 1.
Výkon jednoho topného tělesa je určen na základě výkonu topného tělesa
Na
Počet topných prvků z se bere jako násobek 3 a výkon jednoho topného prvku by neměl překročit 3 ... 4 kW. Topné těleso se volí podle pasových údajů (příloha 1).
Konstrukčně se bloky vyznačují chodbou a stupňovitým rozložením topných těles (obrázek 1.1).
-
A) b) a - uspořádání chodby; b - šachové rozložení. Obrázek 1.1 - Schémata uspořádání bloku topných těles
Pro první řadu ohřívačů sestaveného topného bloku musí být splněna následující podmínka:
Ó
kde tn1 je skutečná průměrná povrchová teplota ohřívačů první řady, °C; Pm1 je celkový výkon ohřívačů první řady, W; St— průměrný součinitel prostupu tepla, W/(m2оС); FT1 - celková plocha teplosměnné plochy ohřívačů první řady, m2; tproti - teplota proudícího vzduchu za ohřívačem, °C.
Celkový výkon a celková plocha ohřívačů se určí z parametrů vybraných topných těles podle vzorců
, , (1.3)
kde k - počet topných těles v řadě, ks; PT, FT - příkon, W a plocha, m2, jednoho topného tělesa.
Povrchová plocha žebrovaného topného tělesa
, (1.4)
kde d je průměr topného článku, m; lA – aktivní délka topného tělesa, m; hR je výška žebra, m; A - rozteč ploutví, m
U svazků příčně proudnicových trubek je třeba vzít v úvahu průměrný součinitel prostupu tepla St, protože podmínky pro přenos tepla samostatnými řadami ohřívačů jsou různé a jsou určeny turbulencí proudění vzduchu. Přenos tepla první a druhé řady trubek je menší než přenos tepla třetí řady. Pokud je přenos tepla třetí řady topných prvků považován za jednotný, pak přenos tepla první řady bude asi 0,6, druhý - asi 0,7 v odstupňovaných svazcích a asi 0,9 - v řadě od přenosu tepla třetí řady. Pro všechny řady po třetí řadě lze součinitel prostupu tepla považovat za nezměněný a rovný prostupu tepla třetí řady.
Součinitel prostupu tepla topného tělesa je určen empirickým vyjádřením
kde Nu – Nusseltovo kritérium, - součinitel tepelné vodivosti vzduchu,
= Ód
Z výrazů se vypočítá Nusseltovo kritérium pro specifické podmínky přenosu tepla
pro in-line svazky trubek
na Re 1103
při Re > 1103
pro odstupňované svazky trubek:
pro Re 1103, (1.8)
při Re > 1103
kde Re je Reynoldsovo kritérium.
Reynoldsovo kritérium charakterizuje proudění vzduchu kolem topných těles a je rovno
, (1.10)
kde — rychlost proudění vzduchu, m/s; — koeficient kinematické viskozity vzduchu, = 18,510-6 m2/s.
Aby bylo zajištěno efektivní tepelné zatížení topných těles, které nevede k přehřívání ohřívačů, je nutné zajistit proudění vzduchu v teplosměnné zóně rychlostí minimálně 6 m/s. Vezmeme-li v úvahu zvýšení aerodynamického odporu konstrukce vzduchovodu a topného bloku se zvýšením rychlosti proudění vzduchu, ta by měla být omezena na 15 m/s.
Průměrný součinitel prostupu tepla
pro in-line balíčky
, (1.11)
pro šachové trámy
kde n je počet řad trubek ve svazku topného bloku.
Teplota proudícího vzduchu za ohřívačem je
, (1.13)
kde PNa - celkový výkon topných těles ohřívače, kW; — hustota vzduchu, kg/m3; Sproti je měrná tepelná kapacita vzduchu, Sproti= 1 kJ/(kgоС); Lv – výkon ohřívače vzduchu, m3/s.
Není-li podmínka (1.2) splněna, zvolte jiné topné těleso nebo změňte rychlost vzduchu odebranou ve výpočtu, rozložení topného bloku.
Tabulka 1.1 - hodnoty koeficientu c Výchozí údajeSdílej se svými přáteli:
Elektrotechnika
VÝPOČET INSTALACE ELEKTRICKÉHO TOPENÍ
|
2
Obrázek 1.1 - Schémata uspořádání bloku topných těles
1.1 Tepelný výpočet topných těles
|
| A) | b) |
|
a - uspořádání chodby; b - šachové rozložení.
Obrázek 1.1 - Schémata uspořádání bloku topných těles |
Pro první řadu ohřívačů sestaveného topného bloku musí být splněna následující podmínka:
оС, (1.2)
kde tn1 - skutečná průměrná povrchová teplota ohřívačů první řady, oC; Pm1 je celkový výkon ohřívačů první řady, W; St— průměrný součinitel prostupu tepla, W/(m2оС); FT1 - celková plocha teplosměnné plochy ohřívačů první řady, m2; tproti - teplota proudícího vzduchu za ohřívačem, °C.
Celkový výkon a celková plocha ohřívačů se určí z parametrů vybraných topných těles podle vzorců
, , (1.3)
kde k - počet topných těles v řadě, ks; PT, FT - příkon, W a plocha, m2, jednoho topného tělesa.
Povrchová plocha žebrovaného topného tělesa
, (1.4)
kde d je průměr topného článku, m; lA – aktivní délka topného tělesa, m; hR je výška žebra, m; A - rozteč ploutví, m
U svazků příčně proudnicových trubek je třeba vzít v úvahu průměrný součinitel prostupu tepla St, protože podmínky pro přenos tepla samostatnými řadami ohřívačů jsou různé a jsou určeny turbulencí proudění vzduchu. Přenos tepla první a druhé řady trubek je menší než přenos tepla třetí řady. Pokud je přenos tepla třetí řady topných prvků považován za jednotný, pak přenos tepla první řady bude asi 0,6, druhý - asi 0,7 v odstupňovaných svazcích a asi 0,9 - v řadě od přenosu tepla třetí řady. Pro všechny řady po třetí řadě lze součinitel prostupu tepla považovat za nezměněný a rovný prostupu tepla třetí řady.
Součinitel prostupu tepla topného tělesa je určen empirickým vyjádřením
, (1.5)
kde Nu – Nusseltovo kritérium, - součinitel tepelné vodivosti vzduchu,
= 0,027 W/(moC); d – průměr topného tělesa, m.
Z výrazů se vypočítá Nusseltovo kritérium pro specifické podmínky přenosu tepla
pro in-line svazky trubek
na Re 1103
, (1.6)
při Re > 1103
, (1.7)
pro odstupňované svazky trubek:
pro Re 1103, (1.8)
při Re > 1103
, (1.9)
kde Re je Reynoldsovo kritérium.
Reynoldsovo kritérium charakterizuje proudění vzduchu kolem topných těles a je rovno
, (1.10)
kde — rychlost proudění vzduchu, m/s; — koeficient kinematické viskozity vzduchu, = 18,510-6 m2/s.
Aby bylo zajištěno efektivní tepelné zatížení topných těles, které nevede k přehřívání ohřívačů, je nutné zajistit proudění vzduchu v teplosměnné zóně rychlostí minimálně 6 m/s. Vezmeme-li v úvahu zvýšení aerodynamického odporu konstrukce vzduchovodu a topného bloku se zvýšením rychlosti proudění vzduchu, ta by měla být omezena na 15 m/s.
Průměrný součinitel prostupu tepla
pro in-line balíčky
, (1.11)
pro šachové trámy
, (1.12)
kde n je počet řad trubek ve svazku topného bloku.
Teplota proudícího vzduchu za ohřívačem je
, (1.13)
kde PNa - celkový výkon topných těles ohřívače, kW; — hustota vzduchu, kg/m3; Sproti je měrná tepelná kapacita vzduchu, Sproti= 1 kJ/(kgоС); Lv – výkon ohřívače vzduchu, m3/s.
Není-li podmínka (1.2) splněna, zvolte jiné topné těleso nebo změňte rychlost vzduchu odebranou ve výpočtu, rozložení topného bloku.
Tabulka 1.1 - hodnoty koeficientu c Výchozí údajeSdílej se svými přáteli:
2
Jak vypočítat ventilační ohřívač
V našem klimatu je v chladném období nesmírně důležité ohřívat vzduch, který do domu přichází zvenčí větráním. Pokud při větrání není v místnosti přebytečné teplo, pak musí být přiváděný vzduch ohřát na stejnou teplotu, která panuje uvnitř místnosti.
V tomto případě topný systém kompenzuje tepelné ztráty plotem. Ale v situaci, kdy je vytápění kombinováno s přívodním typem větrání, musí být přívodní vzduch teplejší než vzduch uvnitř místnosti. Ale pokud je v místnosti přebytečné teplo, pak by měl mít přiváděný vzduch nižší teplotu než vzduch uvnitř. To zajistí asimilaci těchto přebytků tepla.
Zde je důležité říci, že teplota vzduchu vstupujícího do místnosti přímo závisí na způsobu jeho přívodu. A mělo by být stanoveno po výpočtu přívodních trysek v závislosti na podmínkách normalizovaných parametrů vzdušného prostředí
Právě z tohoto důvodu je důležité správně vypočítat výkon ohřívače, který reguluje teplotu přiváděného vzduchu.
Jaké typy ventilačních ohřívačů existují?
V první řadě je důležité rozhodnout o typu takového topidla. Při výběru ohřívače je třeba vzít v úvahu takové nuance, jako je jeho výkon, klima oblasti, výkon zařízení, rozměry místnosti, ve které by měl být instalován
Podle těchto parametrů si tedy můžete vybrat mezi těmito typy ohřívačů:
- přívod větrání elektrický ohřívač;
- ohřívač vody.
Pokud mluvíme o takových elektrických zařízeních, je třeba zdůraznit, že jejich konstrukce je založena na zpracování elektriky na teplo. To je zajištěno nahřátím spirály drátu nebo kovového závitu. Teplo tedy jde do proudu vzduchu. Takové ohřívače se snadno instalují a jsou také k dispozici. Zároveň ale spotřebovávají hodně elektřiny. Z tohoto důvodu je nejlepší použít tento ohřívač vzduchu společně s výměníkem tepla. Díky tomu lze snížit úroveň spotřeby elektřiny o celou čtvrtinu.
Současně jsou taková vodní zařízení pro větrání mnohem dražší, ale nespotřebovávají tolik energie, a proto vás budou stát méně. Navíc jej lze použít i ve velkých místnostech, protože mají vysoký výkon. Mezi nevýhody ohřívače vody patří, že může zamrznout při velmi nízkých teplotách.
Jak správně počítat?
Jednou z nuancí výběru typu ohřívače je jeho výpočet. A aby bylo možné správně určit výkon takového zařízení, není vůbec nutné provádět žádné složité výpočty nebo manipulace.
Je důležité jednoduše vypočítat teplotu vzduchu na vstupu a výstupu
V situaci, kdy venkovní vzduch na krátkou dobu poklesne na minimum, nelze zohlednit maximální hodnotu teploty a pak lze vzít v úvahu nižší hodnotu výkonu takového zařízení
Při výpočtu výkonu ohřívače větrání je třeba vzít v úvahu i další údaje o výměně vzduchu. Tento indikátor lze určit s ohledem na výkon ventilace. Pak je třeba tyto dva parametry vynásobit tepelnou kapacitou vzduchu a vydělit tisíci. Součet výkonu ohřívače musí odpovídat součtu síťového napětí.
Online kalkulačka pro výpočet výkonu ohřívače
Efektivní provoz ventilace závisí na správném výpočtu a výběru zařízení, protože tyto dva body jsou vzájemně propojeny. Pro zjednodušení tohoto postupu jsme pro vás připravili online kalkulačku pro výpočet výkonu topidla.
Volba výkonu ohřívače není možná bez určení typu ventilátoru a výpočet vnitřní teploty vzduchu je zbytečný bez výběru ohřívače, výměníku a klimatizace. Stanovení parametrů potrubí není možné bez výpočtu aerodynamických charakteristik. Výpočet výkonu ventilačního ohřívače se provádí podle standardních parametrů teploty vzduchu a chyby ve fázi návrhu vedou ke zvýšení nákladů a nemožnosti udržet mikroklima na požadované úrovni.
Topidlo (odborněji nazývané potrubní topidlo) je všestranné zařízení používané ve vnitřních ventilačních systémech k přenosu tepelné energie z topných těles do vzduchu procházejícího systémem dutých trubek.
Potrubní ohřívače se liší způsobem přenosu energie a dělí se na:
- Voda - energie se přenáší potrubím s horkou vodou, párou.
- Elektrické - topné články, které přijímají energii z centrální napájecí sítě.
Existují i topidla, která fungují na principu rekuperace: jedná se o využití tepla z místnosti předáním přiváděnému vzduchu. Rekuperace se provádí bez kontaktu dvou vzduchových prostředí.
Elektrický ohřívač
Základem je topné těleso z drátu nebo spirálek, prochází jím elektrický proud. Studený venkovní vzduch prochází mezi spirálami, je ohříván a přiváděn do místnosti.
Elektrický ohřívač je vhodný pro servis ventilačních systémů s nízkým výkonem, protože pro jeho provoz není vyžadován žádný speciální výpočet, protože všechny potřebné parametry jsou uvedeny výrobcem.
Hlavní nevýhodou této jednotky je setrvačnost mezi topnými vlákny, což vede k neustálému přehřívání a v důsledku toho k selhání zařízení. Problém je vyřešen instalací dalších kompenzátorů.
Ohřívač vody
Základem ohřívače vody je topné těleso z dutých kovových trubek, prochází jimi horká voda nebo pára. Venkovní vzduch vstupuje z opačné strany. Jednoduše řečeno, vzduch se pohybuje shora dolů a voda se pohybuje zdola nahoru. Kyslíkové bubliny jsou tak odstraněny speciálními ventily.
Ohřívač vody se používá ve většině velkých a středně velkých ventilačních systémů. Tomu napomáhá vysoká produktivita, spolehlivost a udržovatelnost zařízení.
Systém kromě topného tělesa obsahuje: (zajišťuje přívod chladiva do výměníku), čerpadlo, přímé a zpětné ventily, uzavírací ventily a automatickou řídicí jednotku. Pro klimatické oblasti, kde minimální teplota v zimě klesá pod nulu, je k dispozici systém zabraňující zamrznutí pracovních trubek.
Výpočet výkonu
Objem vzduchu procházejícího zařízením za jednotku času. Měří se v kg / h nebo m3 / h. Metoda výpočtu spočívá ve výběru zařízení s takovými parametry, aby teplota výstupního vzduchu odpovídala standardním hodnotám a výkonová rezerva umožňovala nepřetržitý provoz při špičkovém zatížení, ale výměna vzduchu míra a míra netrpí. Návrhář začne počítat výkon až po obdržení všech počátečních dat:
- Teploty přívodu. Je brána minimální hodnota pro zimní období.
- Vyžadováno dle norem nebo individuálních přání zákazníka teploty výstupního vzduchu.
- Průměrný průtok vzduchu m³/h..
Máte nějaké dotazy? Volejte telefonicky: +7 (953) 098-28-01
Možná vás bude zajímat i instalace ventilace.
