BEREKENING VAN ELEKTRISCHE VERWARMINGSINSTALLATIE
1.1 Thermische berekening van verwarmingselementen
De taak van thermische berekening van het blok verwarmingselementen omvat het bepalen van het aantal verwarmingselementen in het blok en de werkelijke temperatuur van het oppervlak van het verwarmingselement. De resultaten van de thermische berekening worden gebruikt om de ontwerpparameters van het blok te verfijnen.
De opdracht voor de berekening staat in bijlage 1.
Het vermogen van één verwarmingselement wordt bepaald op basis van het vermogen van de verwarming
Naar
Het aantal verwarmingselementen z wordt genomen als een veelvoud van 3 en het vermogen van één verwarmingselement mag niet groter zijn dan 3 ... 4 kW. Het verwarmingselement wordt geselecteerd volgens paspoortgegevens (bijlage 1).
Door ontwerp worden blokken onderscheiden met een gang en een verspringende lay-out van verwarmingselementen (Figuur 1.1).
-
een) B) a - gangindeling; b - schaakindeling. Figuur 1.1 - Lay-outdiagrammen van het blok verwarmingselementen
Voor de eerste rij kachels van het samengestelde verwarmingsblok moet aan de volgende voorwaarde worden voldaan:
O
waar tN1 - werkelijke gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de kachels van de eerste rij, oC; Pm1 is het totale vermogen van de kachels van de eerste rij, W; wo— gemiddelde warmteoverdrachtscoëfficiënt, W/(m2оС); Ft1 - totale oppervlakte van het warmteafvoerende oppervlak van de kachels van de eerste rij, m2; tv - temperatuur van de luchtstroom na de verwarming, °C.
Het totale vermogen en het totale oppervlak van de kachels worden bepaald op basis van de parameters van de geselecteerde verwarmingselementen volgens de formules
, , (1.3)
waar k - het aantal verwarmingselementen op een rij, stuks; Pt, Ft - respectievelijk vermogen, W, en oppervlakte, m2, van één verwarmingselement.
Oppervlakte van geribbeld verwarmingselement
, (1.4)
waar D is de diameter van het verwarmingselement, m; ikeen – actieve lengte van het verwarmingselement, m; HR is de hoogte van de rib, m; een - vinsteek, m
Voor bundels van dwars gestroomlijnde buizen moet rekening worden gehouden met de gemiddelde warmteoverdrachtscoëfficiënt wo, omdat de omstandigheden voor warmteoverdracht door afzonderlijke rijen kachels verschillend zijn en worden bepaald door de turbulentie van de luchtstroom. De warmteoverdracht van de eerste en tweede rij buizen is minder dan die van de derde rij. Als de warmteoverdracht van de derde rij verwarmingselementen als eenheid wordt beschouwd, zal de warmteoverdracht van de eerste rij ongeveer 0,6 zijn, de tweede - ongeveer 0,7 in verspringende bundels en ongeveer 0,9 - in de lijn van de warmteoverdracht van de derde rij. Voor alle rijen na de derde rij kan de warmteoverdrachtscoëfficiënt worden beschouwd als ongewijzigd en gelijk aan de warmteoverdracht van de derde rij.
De warmteoverdrachtscoëfficiënt van het verwarmingselement wordt bepaald door de empirische uitdrukking
waar Nu – Nusseltcriterium, - warmtegeleidingscoëfficiënt van lucht,
= OD
Het Nusselt-criterium voor specifieke warmteoverdrachtsomstandigheden wordt berekend uit de uitdrukkingen
voor in-line buisbundels
bij Re 1103
bij Re > 1103
voor verspringende buisbundels:
voor Re 1103, (1,8)
bij Re > 1103
waarbij Re het Reynolds-criterium is.
Het Reynolds-criterium karakteriseert de luchtstroom rond de verwarmingselementen en is gelijk aan
, (1.10)
waar — luchtstroomsnelheid, m/s; — kinematische viscositeitscoëfficiënt van lucht, = 18.510-6 m2/s.
Om te zorgen voor een effectieve thermische belasting van verwarmingselementen die niet leidt tot oververhitting van de verwarmingen, is het noodzakelijk om te zorgen voor een luchtstroom in de warmtewisselingszone met een snelheid van ten minste 6 m/s. Rekening houdend met de toename van de aerodynamische weerstand van de luchtkanaalstructuur en het verwarmingsblok met een toename van de luchtstroomsnelheid, dient deze laatste beperkt te worden tot 15 m/s.
Gemiddelde warmteoverdrachtscoëfficiënt
voor in-line bundels
, (1.11)
voor schaakbalken
waar N is het aantal rijen buizen in de bundel van het verwarmingsblok.
De temperatuur van de luchtstroom na de verwarming is:
, (1.13)
waar PNaar - het totale vermogen van verwarmingselementen van de kachel, kW; — luchtdichtheid, kg/m3; Metv is de soortelijke warmtecapaciteit van lucht, Metv= 1 kJ/(kgоС); Lv – capaciteit luchtverwarmer, m3/s.
Als aan voorwaarde (1.2) niet wordt voldaan, kies dan een ander verwarmingselement of wijzig de luchtsnelheid die is meegenomen in de berekening, de lay-out van het verwarmingsblok.
Tabel 1.1 - waarden van de coëfficiënt c Initiële gegevensDeel het met je vrienden:
elektrische technologie
BEREKENING VAN ELEKTRISCHE VERWARMINGSINSTALLATIE
|
2
Figuur 1.1 - Lay-outdiagrammen van het blok verwarmingselementen
1.1 Thermische berekening van verwarmingselementen
|
| een) | B) |
|
a - gangindeling; b - schaakindeling.
Figuur 1.1 - Lay-outdiagrammen van het blok verwarmingselementen |
Voor de eerste rij kachels van het samengestelde verwarmingsblok moet aan de volgende voorwaarde worden voldaan:
van, (1.2)
waar tN1 - werkelijke gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de kachels van de eerste rij, oC; Pm1 is het totale vermogen van de kachels van de eerste rij, W; wo— gemiddelde warmteoverdrachtscoëfficiënt, W/(m2оС); Ft1 - totale oppervlakte van het warmteafvoerende oppervlak van de kachels van de eerste rij, m2; tv - temperatuur van de luchtstroom na de verwarming, °C.
Het totale vermogen en het totale oppervlak van de kachels worden bepaald op basis van de parameters van de geselecteerde verwarmingselementen volgens de formules
, , (1.3)
waar k - het aantal verwarmingselementen op een rij, stuks; Pt, Ft - respectievelijk vermogen, W, en oppervlakte, m2, van één verwarmingselement.
Oppervlakte van geribbeld verwarmingselement
, (1.4)
waar D is de diameter van het verwarmingselement, m; ikeen – actieve lengte van het verwarmingselement, m; HR is de hoogte van de rib, m; een - vinsteek, m
Voor bundels van dwars gestroomlijnde buizen moet rekening worden gehouden met de gemiddelde warmteoverdrachtscoëfficiënt wo, omdat de omstandigheden voor warmteoverdracht door afzonderlijke rijen kachels verschillend zijn en worden bepaald door de turbulentie van de luchtstroom. De warmteoverdracht van de eerste en tweede rij buizen is minder dan die van de derde rij. Als de warmteoverdracht van de derde rij verwarmingselementen als eenheid wordt beschouwd, zal de warmteoverdracht van de eerste rij ongeveer 0,6 zijn, de tweede - ongeveer 0,7 in verspringende bundels en ongeveer 0,9 - in de lijn van de warmteoverdracht van de derde rij. Voor alle rijen na de derde rij kan de warmteoverdrachtscoëfficiënt worden beschouwd als ongewijzigd en gelijk aan de warmteoverdracht van de derde rij.
De warmteoverdrachtscoëfficiënt van het verwarmingselement wordt bepaald door de empirische uitdrukking
, (1.5)
waar Nu – Nusseltcriterium, - warmtegeleidingscoëfficiënt van lucht,
= 0,027 W/(moC); D – diameter van het verwarmingselement, m.
Het Nusselt-criterium voor specifieke warmteoverdrachtsomstandigheden wordt berekend uit de uitdrukkingen
voor in-line buisbundels
bij Re 1103
, (1.6)
bij Re > 1103
, (1.7)
voor verspringende buisbundels:
voor Re 1103, (1,8)
bij Re > 1103
, (1.9)
waarbij Re het Reynolds-criterium is.
Het Reynolds-criterium karakteriseert de luchtstroom rond de verwarmingselementen en is gelijk aan
, (1.10)
waar — luchtstroomsnelheid, m/s; — kinematische viscositeitscoëfficiënt van lucht, = 18.510-6 m2/s.
Om te zorgen voor een effectieve thermische belasting van verwarmingselementen die niet leidt tot oververhitting van de verwarmingen, is het noodzakelijk om te zorgen voor een luchtstroom in de warmtewisselingszone met een snelheid van ten minste 6 m/s. Rekening houdend met de toename van de aerodynamische weerstand van de luchtkanaalstructuur en het verwarmingsblok met een toename van de luchtstroomsnelheid, dient deze laatste beperkt te worden tot 15 m/s.
Gemiddelde warmteoverdrachtscoëfficiënt
voor in-line bundels
, (1.11)
voor schaakbalken
, (1.12)
waar N is het aantal rijen buizen in de bundel van het verwarmingsblok.
De temperatuur van de luchtstroom na de verwarming is:
, (1.13)
waar PNaar - het totale vermogen van verwarmingselementen van de kachel, kW; — luchtdichtheid, kg/m3; Metv is de soortelijke warmtecapaciteit van lucht, Metv= 1 kJ/(kgоС); Lv – capaciteit luchtverwarmer, m3/s.
Als aan voorwaarde (1.2) niet wordt voldaan, kies dan een ander verwarmingselement of wijzig de luchtsnelheid die is meegenomen in de berekening, de lay-out van het verwarmingsblok.
Tabel 1.1 - waarden van de coëfficiënt c Initiële gegevensDeel het met je vrienden:
2
Hoe de ventilatieverwarmer te berekenen?
In ons klimaat, tijdens het koude seizoen, is het uiterst belangrijk om de lucht die van buitenaf de woning binnenkomt te verwarmen door middel van ventilatie. Als er tijdens de ventilatie geen overtollige warmte in de ruimte is, moet de binnenkomende lucht worden verwarmd tot dezelfde temperatuur die in de ruimte heerst.
In dit geval compenseert het verwarmingssysteem het warmteverlies via het hek. Maar in een situatie waarin verwarming wordt gecombineerd met een toevoertype ventilatie, moet de toevoerlucht warmer zijn dan de lucht in de kamer. Maar als er teveel warmte in de kamer is, moet de binnenkomende lucht een lagere temperatuur hebben dan de lucht binnen. Dit zorgt voor de opname van die warmteoverschotten.
Hier is het belangrijk om te zeggen dat de temperatuur van de lucht die de kamer binnenkomt rechtstreeks afhangt van de methode van toevoer. En het moet worden bepaald na het berekenen van de toevoerstralen, afhankelijk van de omstandigheden van de genormaliseerde parameters van de luchtomgeving;
Het is om deze reden dat het belangrijk is om het vermogen van de verwarming, die de toevoerluchttemperatuur regelt, correct te berekenen.
Welke soorten ventilatiekachels zijn er?
Allereerst is het belangrijk om te beslissen over het type van een dergelijke kachel. Bij het kiezen van een kachel moet u rekening houden met nuances zoals het vermogen, het klimaat van het gebied, de prestaties van het apparaat, de afmetingen van de ruimte waarin het moet worden geïnstalleerd
Dus volgens deze parameters kunt u kiezen tussen de volgende soorten kachels:
- levering ventilatie elektrische verwarming;
- waterkoker.
Als we het hebben over dergelijke elektrische apparaten, is het de moeite waard om te benadrukken dat hun ontwerp is gebaseerd op de verwerking van elektriciteit tot warmte. Dit wordt bereikt door een spiraal van draad of een metalen draad te verhitten. Zo gaat de warmte naar de luchtstroom. Dergelijke kachels zijn eenvoudig te installeren en ze zijn ook beschikbaar. Maar tegelijkertijd verbruiken ze veel elektriciteit. Om deze reden is deze luchtverwarmer het beste te gebruiken in combinatie met een warmtewisselaar. Hierdoor kan het elektriciteitsverbruik met een heel kwart worden verminderd.
Tegelijkertijd zijn dergelijke waterapparaten voor ventilatie veel duurder, maar ze verbruiken niet zoveel energie en kosten u daarom minder. Bovendien kan het zelfs in grote ruimtes worden gebruikt, omdat ze een hoog prestatieniveau hebben. Een van de nadelen van een boiler is dat deze bij zeer lage temperaturen kan bevriezen.
Hoe correct berekenen?
Een van de nuances bij het kiezen van het type verwarming is de berekening ervan. En om de kracht van een dergelijk apparaat correct te bepalen, is het helemaal niet nodig om complexe berekeningen of manipulaties uit te voeren.
Het is belangrijk om eenvoudig de luchttemperatuur bij de inlaat en uitlaat te berekenen
In een situatie waarbij de buitenlucht korte tijd tot de minimum markering is gedaald, kun je geen rekening houden met de maximale temperatuurwaarde en dan kun je rekening houden met een lagere vermogenswaarde van een dergelijk apparaat
Bij het berekenen van het vermogen van de ventilatiekachel moet ook rekening worden gehouden met aanvullende luchtuitwisselingsgegevens. Deze indicator kan worden bepaald door rekening te houden met de ventilatieprestaties. Vervolgens moeten deze twee parameters worden vermenigvuldigd met de warmtecapaciteit van de lucht en gedeeld door duizend. De som van het vermogen van de verwarming moet overeenkomen met de som van de netspanning.
Online rekenmachine voor het berekenen van het vermogen van de verwarming
De effectieve werking van ventilatie hangt af van de juiste berekening en selectie van apparatuur, aangezien deze twee punten met elkaar verbonden zijn. Om deze procedure te vereenvoudigen, hebben we voor u een online calculator gemaakt voor het berekenen van het vermogen van de verwarming.
Het selecteren van het verwarmingsvermogen is onmogelijk zonder het type ventilator te bepalen, en de berekening van de interne luchttemperatuur is nutteloos zonder het selecteren van een verwarming, warmtewisselaar en airconditioner. Het bepalen van de parameters van het kanaal is onmogelijk zonder de aerodynamische eigenschappen te berekenen. De berekening van het vermogen van de ventilatieverwarmer wordt uitgevoerd volgens de standaardparameters van de luchttemperatuur, en fouten in de ontwerpfase leiden tot hogere kosten en het onvermogen om het microklimaat op het vereiste niveau te houden.
Een verwarmer (meer professioneel een kanaalverwarmer genoemd) is een veelzijdig apparaat dat wordt gebruikt in binnenventilatiesystemen om warmte-energie van verwarmingselementen over te brengen naar lucht die door een systeem van holle buizen gaat.
Kanaalverwarmers verschillen in de manier waarop ze energie overbrengen en zijn onderverdeeld in:
- Water - energie wordt overgedragen via leidingen met heet water, stoom.
- Elektrisch - verwarmingselementen die energie ontvangen van het centrale elektriciteitsnet.
Er zijn ook heaters die werken volgens het principe van recuperatie: dit is het benutten van warmte uit de ruimte door deze af te geven aan de toevoerlucht. Terugwinning wordt uitgevoerd zonder contact van twee luchtomgevingen.
Elektrische verwarming
De basis is een verwarmingselement gemaakt van draad of spiralen, er gaat een elektrische stroom doorheen. Koude buitenlucht wordt tussen de spiralen geleid, verwarmd en de ruimte in gevoerd.
De elektrische verwarming is geschikt voor het onderhoud van ventilatiesystemen met een laag vermogen, omdat er geen speciale berekening vereist is voor de werking ervan, omdat alle noodzakelijke parameters door de fabrikant worden aangegeven.
Het grootste nadeel van dit apparaat is de traagheid tussen de verwarmingsfilamenten, het leidt tot constante oververhitting en als gevolg daarvan het falen van het apparaat. Het probleem wordt opgelost door extra compensatoren te installeren.
Waterkoker
De basis van de boiler is een verwarmingselement gemaakt van holle metalen buizen, waar heet water of stoom doorheen wordt geleid. Buitenlucht komt van de andere kant binnen. Simpel gezegd, lucht beweegt van boven naar beneden en water beweegt van onder naar boven. Zo worden zuurstofbellen verwijderd via speciale kleppen.
De waterkanaalverwarmer wordt gebruikt in de meeste grote en middelgrote ventilatiesystemen. Dit wordt mogelijk gemaakt door een hoge productiviteit, betrouwbaarheid en onderhoudbaarheid van apparatuur.
Naast het verwarmingselement omvat het systeem: (zorgt voor een koelvloeistoftoevoer naar de wisselaar), een pomp, direct- en terugslagkleppen, afsluiters en een automatische regeling. Voor klimaatzones waar de minimumtemperatuur in de winter onder nul daalt, wordt een systeem voorzien om te voorkomen dat de werkbuizen bevriezen.
Vermogensberekening
De hoeveelheid lucht die per tijdseenheid door het apparaat gaat. Het wordt respectievelijk gemeten in kg / h of m3 / h. De berekeningsmethode bestaat uit het selecteren van een apparaat met zodanige parameters dat de uitlaatluchttemperatuur overeenkomt met de standaardwaarden, en de gangreserve maakt een ononderbroken werking bij piekbelastingen mogelijk, maar de luchtverversing tarief en tarief niet lijden. De ontwerper begint pas met het berekenen van het vermogen nadat hij alle initiële gegevens heeft ontvangen:
- Aanvoertemperaturen. De minimumwaarde voor de winterperiode wordt genomen.
- Vereist volgens de normen of individuele wensen van de klant uitblaasluchttemperatuur.
- Gemiddeld luchtdebiet m³/h..
Heb je nog vragen? Telefonisch bellen: +7 (953) 098-28-01
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in de installatie van ventilatie.
