Как определить мощность нагревателя? - VITC33.RU

Как определить мощность нагревателя?

Как вычислить мощность обогревателей, чтобы отопить дом или квартиру

Содержание

Содержание

Строительные компании нередко предлагают покупателям квартиры, в которых отсутствует разводка классического водяного отопления, предлагая решить этот вопрос самим владельцам жилья. Широкий ассортимент систем и отопительного оборудования позволяет решить возникшую проблему несколькими разными способами, в зависимости от того, в каких климатических условиях вы живете и какими возможностями в части источника энергии для обогрева располагаете.

Конечно, хорошо, когда есть возможность использовать для нагрева теплоносителя газ в силу его дешевизны. Но так как такая возможность есть далеко не везде, приходится рассматривать другие варианты, например, отопление приборами, работающими на электричестве: конвекторами, электрокаминами, системами теплого пола и так далее.

При выборе отопительной системы и приборов важнейшим вопросом является определение количества обогревателей и их мощности, необходимой для создания комфортного микроклимата в каждом из помещений. Займемся решением этого вопроса.

Как рассчитать оптимальную мощность отопительных приборов

Самый простой метод расчета необходимой мощности основывается на том, что для обогрева квадратного метра требуется потратить 100 Вт тепла. То есть на комнату в 10 м 2 нужны обогреватели суммарной мощностью в 1 кВт. Другой подход оценивает требуемую мощность, исходя из объема помещения. В усредненном случае берут 41 Вт на м 3 .

Такой подход к расчету мощности отопительных приборов усреднен и для многих случаев дает неточный результат, приводящий к лишним затратам. Ведь при таком расчете не учитываются:

  • конкретные климатические условия;
  • размеры окон, которые вполне могут занимать всю стену;
  • использование энергосберегающих технологий, например, утеплителя или тройных стеклопакетов и так далее.

Точный расчет с учетом всех особенностей конкретного здания и его теплопотерь выполняется на основе сводов правил СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха СНиП 41-01-2003» и СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 (с Изменением N 1)». В этом случае учитываются все данные по конкретному объекту и выполняется расчет необходимой мощности для него.

Максимально близкий результат, учитывающий основные характеристики здания, можно получить при расчете тепловой мощности по формуле:

Q = (100 Вт/м2 х S х К1 х К2 х К3 х К4 х К5 х К6 х К7)

  • Q — требуемая мощность отопления;
  • S — площадь помещения;
  • К1 — коэффициент, учитывающий теплопотери через окна. Величина К1 выбирается равной 1 для двойного стеклопакета, 0,85 — для тройного, 1,27 — для одинарного;
  • К2 — коэффициент, учитывающий наличие теплоизоляции здания. Он выбирается равным 1 — для кладки в два кирпича; 0,854 — при наличии дополнительной теплоизоляции и 1,27 — при незначительной теплоизоляции;
  • К3 — коэффициент, учитывающий размеры окон и их соотношение с площадью помещения в процентах. При соотношении 50% выбирается равным 1,2, для 40% — 1,1, для 30% — 1, для 20% — 0,9, для 10% — 0,8;
  • К4 — коэффициент, учитывающий климатические условия. При минимальных температурах — 35 0 С выбирается равным 1,5. При — 25 0 С — 1,3; при -20 0 С — 1,1; при — 15 0 С — 0,9; при — 10 0 С — 0,7;
  • К5 — коэффициент, учитывающий количество стен, выходящих на улицу и, соответственно, теплопотери через них. Для четырех стен он берется равным 1,4, для трех — 1,3, для двух — 1,2, для одной — 1,1;
  • К6 — коэффициент, учитывающий степень теплоизоляции помещения, находящегося выше расчетного. Он выбирается равным 1, если выше находится крыша или чердак, 0,9 — при наличии выше утепленного, но не отапливаемого помещения и 0,8 — если выше расположена квартира в многоквартирном доме или другие комнаты, то есть отапливаемое помещение;
  • К7 — коэффициент, учитывающий высоту помещения. Он выбирается равным 1 для комнат с потолками на высоте 2,5 м, 1,05 — на высоте 3 м, 1,1 — на высоте 3,5 м, 1,15 — на высоте 4 м и 1,2 — для высоты в 4,5 м.

В дальнейшем надо разделить полученное значение на мощность одного выбранного вами отопительного прибора и округлить результат в большую сторону.

Расчет необходимой мощности отопления по такой формуле позволяет учесть большую часть факторов и получить качественный результат. Таким образом вы получите количество отопительных приборов, необходимое для одного помещения.

Обратите внимание, что расчет следует выполнять для каждого помещения отдельно, собственно как и для разных категорий техники. Например энергопотребление кухонной техники уже рассчитывается немного по-другому.

Чем лучше обогревать

Что конкретно выбрать для отопления своего дома? Вариантов много и каждый имеет свои достоинства и недостатки. Можно оснастить помещения конвекторами, инфракрасными или масляными обогревателями. В новостройке хорошо сделать систему теплого пола на основе кабельной или пленочной системы или совместить несколько вариантов.

Здесь уже разбиралось несколько вариантов выбора отопительных систем. Например, в статье «Инфракрасный обогреватель или конвектор что лучше» разбирались преимущества и недостатки этих приборов. А статья «Противостояние: настоящий камин VS электрокамин VS инфракрасный обогреватель» поможет вам разобраться с особенностями электрокаминов и инфракрасных систем отопления.

Как быть, если в помещении дует

Бывает так, что расчет выполнен грамотно и отопительных приборов в помещении должно хватать. Но в реальности получается, что в некоторых комнатах холодно — дует или в принципе в холодную погоду микроклимат некомфортный.

Разобраться с тем, что не так и где образуется утечка можно с помощью тепловизора. Ознакомиться с принципом его работы можно в материале «Почему тепловизоры так дорого стоят». Построенная тепловая картина ваших помещений даст наглядное понимание, куда девается тепло и позволит понять, что с этим можно сделать.

Можно ли отапливать квартиру или дом кондиционером

Если вы используете обычную сплит-систему, то ее допускается использовать только до температуры до минус 7 0 С. Но среди сплит-систем есть еще и тепловые насосы, работающие при более низких температурах. Вот среди них и надо выбирать отопительные приборы для своего жилья, ориентируясь на мощность и такой параметр как «рабочий диапазон наружных температур в режиме нагрева».

Подробно тема отопления жилья кондиционерами разобрана в статье «Зимнее отопление кондиционером — миф или реальность».

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ВЫБОРА НАГРЕВАТЕЛЯ

Расчет тепловой мощности обогрева помещения

Для правильного выбора нагревателя, предлагаем вам ознакомиться с правилами расчета тепловой мощности, необходимой для вашего конкретного случая применения:

V x T x K = ккал/ч

V — Объем обогреваемого помещения (длина х ширина х высота), м 3

∆Т — Разница между ˚t воздуха вне помещения и необходимой ˚t внутри помещения, ˚С

К — Коэффициент тепловых потерь (зависит от типа конструкции и изоляции помещения):

Без теплоизоляции ( К=3,0-4,0 ) — Деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.

Простая теплоизоляция ( К=2,0-2,9 ) — Здание с одинарной кирпичной кладкой, упрощенная конструкция окон и крыши.

Средняя теплоизоляция ( К=1,0-1,9 ) — Стандартная конструкция. Двойная кирпичная кладка, крыша со стандартной кровлей, небольшое кол-во окон.

Высокая теплоизоляция ( К=0,6-0,9 ) — Кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое кол-во окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала.

Пример:

Объем помещения: 5 х 16 х 2,5 = 200

∆Т: Температура наружного воздуха -20 °С. Требуемая температура внутри помещения +25 °С. Разница между тем­пературами внутри и снаружи +45 °С.

К: Рассмотрим вариант со средней теплоизоляцией (1-1,9). Выберите то значение, которое на ваш взгляд, наиболее соответствует вашему помещению. Чем хуже теплоизоляция, тем больший коэффициент нужно выбирать. Например 1,7.

Расчет: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккалч

1 кВт = 860 ккалч, соответственно 15 300860 = 17,8 кВт.

Газовые и дизельные калориферы прямого нагрева, можно использовать только в хорошо проветриваемых помещениях, или на открытых пространствах. Дизельные калориферы непрямого нагрева, можно использовать в закрытых помещениях, при условии отвода сгораемых газов за пределы помещения.

Таблица Мощности для помещений:

Расчет мощности можно сделать с помощью данной схемы (ВЫ можете скачать и распечать схему ниже)

Расчёт мощности тепловой пушки, нагревателя воздуха

Для определения необходимой мощности тепловой пушки или нагревателя воздуха нужно рассчитать минимальную нагревательную мощность для обогрева данного помещения по следующей формуле:

V х ΔT x k = ккал/ч , где:

  • V — объем обогреваемого помещения (длина, ширина, высота), м3;
  • ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и требуемой температурой воздуха внутри помещения, °C;
  • k — коэффициент рассеивания (теплоизоляции здания):
    k = 3,0-4,0 — без теплоизоляции (упрощённая деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа);
    k = 2,0-2,9 — небольшая теплоизоляция (упрощённая конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощённая конструкция окон);
    k = 1,0-1,9 — средняя теплоизоляция (стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей);
    k = 0,6-0,9 — высокая теплоизоляция (улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

Пример:

Объем помещения для обогрева (ширина 4 м, длина 12 м, высота 3 м): V = 4 x 12 x 3 = 144 м3.
Наружная температура -5°C. Требуемая температура внутри +18°C. Разница температур ΔT = 18°C — (-5 C) = 23°C.
k = 4 (здание с низкой изоляцией).

Расчет мощности:
144 м3 x 23°C x 4 = 13 248 ккал/ч — нужная минимальная мощность.

Принимается:
1 кВт = 860 ккал/ч;
1 ккал = 3,97 ВТЕ;
1 кВт = 3412 ВТЕ;
1 БТЕ = 0,252 ккал/ч.

Итого: 13 248 ккал/ч / 860 = 15,4 кВт — нужная минимальная мощность в кВт.

Теперь можно выбрать тип нагревателя.

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений

(разница температуры внутри помещения и наружной температуры — 30°С)

тепл. мощн., кВт объём помещения при хорошей теплоизоляции (новое здание), м3 объём помещения при плохой теплоизоляции (старое здание), м3 площадь теплицы из теплоизолированного стекла и с двойной фольгой, м2 площадь теплицы из обычного стекла с фольгой, м2
5 70 ÷ 150 60 ÷ 110 35 18
10 150 ÷ 300 130 ÷ 220 70 37
20 320 ÷ 600 240 ÷ 440 140 74
30 650 ÷ 1000 460 ÷ 650 210 110
40 1050 ÷ 1300 650 ÷ 890 300 150
50 1350 ÷ 1600 900 ÷ 1100 370 180
60 1650 ÷ 2000 1150 ÷ 1350 440 220
75 2100 ÷ 2500 1400 ÷ 1650 550 280
100 2600 ÷ 3300 1700 ÷ 2200 740 370
125 3400 ÷ 4100 2300 ÷ 2700 920 460
150 4200 ÷ 5000 2800 ÷ 3300 1100 550
200 5000 ÷ 6500 3400 ÷ 4400 1480 740
Читайте также  Как рассчитать мощность вентилятора для помещения?

Ответ на вопрос : КУДА УХОДИТ ЛЕТО ТЕПЛО?

Калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя с пояснениями

Теплотехнический расчет – это вычисление требуемой толщины перекрытий в соответствии теплоизоляционных характеристик материалов и мощности нагревательных приборов. Любое помещение для создания комфортных условий в холодное время года требует определенного количества тепла, и неважно проектируется отопительная система частного дома или требуется обогреть только одну комнату – расчеты необходимы.

Все отопительные приборы независимо от типа устройства (конвекторы, радиаторные батареи, обогреватели, тепловые пушки и т.д.) и типа теплоносителя (водяные, газовые, электрические) отапливают помещения и производимое ими тепло называется тепловой мощностью. Именно эта характеристика имеет важнейшее значение при выборе обогревательного прибора.

Например невозможно обогреть мастерскую площадью 20 м2 и построенную без теплоизоляции при -150С электрическим обогревателем мощностью 1 кВт, а небольшую ванную комнату, расположенную в центре кирпичного дома запросто.

Количество тепла, которое требуется помещению для обогрева, измеряется в килокалориях, а мощности приборов в ваттах, поэтому для перевода одного значения в другое нужно килокалории поделить на 860 и получатся кВт.

Все производители отопительного оборудования обязательно указывают тепловую мощность прибора в паспорте или инструкции. Однако, следует учитывать, что указанная мощность достигается при соблюдении всех условий эксплуатации т.е. для водяных конвекторов или радиаторов имеет значение температура теплоносители, а для газовых приборов давление газа.

Поэтому помимо мощности отопления производители указывают, для каких условий эксплуатации предназначено оборудование.

Например, если у вас старая система центрального отопления с температурой нагрева 40-500С, рекомендуется приобретать конвекторы для низкотемпературных систем отопления.

Как выбрать обогреватель: рассчитываем мощность

Желаете, чтобы мощности обогревателя хватало на то, чтобы согреть Вас в самые холодные зимние вечера? Тогда стоит подойти к выбору ответственно. Перед покупкой лучше ознакомиться с рядом параметров приборов различного типа, учесть метраж прогреваемого помещения, а также такие факторы, как отсутствие/наличие теплоизоляции, толщину стен и максимальную разницу между уличной и комнатной температурой в самое холодное время года. В случае ошибки в расчетах вы рискуете приобрести обогреватель с большей мощностью, чем это необходимо (что обернется переплатами за электроэнергию), или, наоборот, устройство с меньшей мощностью, которое не способно эффективно прогреть площадь комнаты.

Инфракрасный обогреватель

Самыми совершенными и экономичными обогревательными приборами являются инфракрасные обогреватели. Кварцевый излучатель подходит больше для временного обогрева в случае, если не нужно отапливать помещение целиком

Виды электрических обогревателей, их отличия друг от друга

Электрические обогреватели бывают разных видов, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки, принцип и скорость действия.

Перечислим некоторые из них:

  1. Тепловой вентилятор – такое устройство чем-то напоминает обычный вентилятор, однако перед его лопастями помещена накаливающаяся спираль, которая обеспечивает обогрев той части комнаты, на которую направлен поток воздуха. Несмотря на то что тепловентилятор достаточно эффективен, он не предназначен для постоянного обогрева помещения. Существенный недостаток такого устройство – краткосрочность результата от его воздействия на окружающую среду.
  2. Обогреватель из керамики по принципу действия очень похож на тепловентилятор, только в качестве нагревателя выступают керамические пластины. Подобные модели работают на газе и от электросети, бывают напольные, настенные и даже настольные. Основным преимуществом керамического обогревателя является сохранение влажности в помещении.
  3. Радиатор масляного типа справляется с нагревом воздуха в очень короткие сроки, однако его не стоит приобретать, если в доме есть животные или маленькие дети, поскольку и те, и те рискуют обжечься. Такой прибор считается не самым экономичным вариантом – он расходует много электроэнергии.
  4. Электрические модели нагревают воздух до нужной температуры достаточно быстро, а сами остывают медленно. В основе принципа работы этих устройств — конвекция. В нижней части прибора расположены детали, всасывающие воздух, нагрев происходит за счет работы ТЭНа – трубчатого электронагревателя, от площади которого напрямую зависит объем разогретого газа. Именно поэтому ТЭН часто производят с ребристой поверхностью. Преимущество конвектора перед масляным обогревателем состоит в том, что температура теплоносителя повышается с большей скоростью, а значит, не придется ждать, пока в комнате потеплеет. Кроме того, эти устройства гораздо компактнее. Особенно популярны настенные модели.
  5. Инфракрасный обогреватель. Работа устройств этого вида основана на электромагнитном излучении – при этом нагреваются сначала предметы, попадающие под воздействие волн, а затем – сам воздух. Конструктивными элементами прибора также выступают ТЭНы. Другой вариант – открытые спирали, иногда защищенные кварцевыми трубками, либо металлические сетки, пластиковые панели с отверстиями или карбоновое покрытие. В комнатах обогреватель защищают прозрачными перегородками или металлическими сетками. Инфракрасные обогреватели бывают разных типов. В зависимости от длины волн их делят на коротковолновые, средне- и длинноволновые, от источника энергии – электрические, газовые, дизельные и водяные, от способа установки – передвижные и стационарные.

Что важно учитывать при использовании специальной программы

Программка для расчета учитывает нюансы каждого помещения, где будет установлен подобный электрический прибор. Вот эти особенности:

  • важно определить для чего необходимо устройство. Как дополнительный прибор для системы отопления или лучше выбрать вариант, когда конструкция сможет заменить основной обогрев;
  • важным параметром является площадь комнаты;
  • чем больше внешних стен, тем более значительные будут теплопотери;
  • поверхности с восточной и северной стороны самые холодные;
  • сильно охлаждаются стены с наветренных сторон, что учитывается в алгоритме программы;
  • при указании зимних температур, нужно обозначить стандартные параметры, которые характерны для определенной местности в самый морозный период зимы. При этом программа учитывает погодные условия;
  • степень теплоизоляции. Например, стена из кирпича, толщина которой составляет 400-500 мм — имеет средние показатели;
  • высота потолка важна при расчетах объема комнаты;
  • важны помещения, которые находятся выше и ниже комнаты, для которой проводятся расчеты;
  • указывается тип окон и их теплоизолирующие характеристики. Также вычисляется показатель остекления, а также проводятся необходимые поправки в вычислениях;
  • в помещении могут быть двери, которые выходят в прохладное помещение или даже на улицу. При распахивании створок холодный воздух проникает в комнату. При этом будет большой расход тепла.

Таблица тепловых мощностей

Результат предоставляется в киловаттах и ваттах. По данным параметрам можно оценить понравившуюся модель обогревателя. Кроме мощности важно учитывать такие параметры, как безопасность в работе, мобильность, габариты и удобство использования.

Статья по теме:

Экономичные электрообогреватели нового поколения. В статье подробно рассмотрим особенности конструкций, как правильно выбрать обогреватель и рейтинг популярных моделей.

Как рассчитать мощность обогревателя

Уже приводили методики оценки мощностей обогревателя, но поголовно приблизительные, годятся исключительно для решения незначительных задач. Сегодня решили раскрыть трудность из предположения, что потери линейно зависят от разницы температур на двух сторонах поверхности. Это стены, окна, двери, гладь конвекторного нагревателя. Соответственно, меняется и мощность обогревателей, призванная компенсировать утечки. Это предположение согласуется со СНиПами, где приводятся уже научные формулы. Как рассчитать мощность обогревателя, если отсутствуют сведения о радиаторах, материале, структуре стен и прочих параметров, полезных профессионалам (и опускающихся в литературе).

Теплопотери и мощность обогревателя

Исходя из того, что в доме в квартирах температура одинаковая, тепло не течет через пол и внутренние стены. При наличии подвала либо чердака читателю придется дополнить наши выводы собственными. Потери через стену, выходящую на улицу, зависят от разницы температур в помещении и снаружи. Приводим график в виде линии, а наклон определяется мощностью батареи, неизвестной заранее.

Видим зависимость теплопотерь Q от температуры на улице t, где для удобства приведена разница между наружной и внутренней температурами. Видно, что зависимость линейная, причем при 20 ºC за окном теплопотери равны нулю, а при – 40 ºC составляют 2х, в реальных условиях показатели могут меняться. Это типичная ситуация, когда обыватель сталкивается со сложностями расчета мощности обогревателя для помещения. Ведем рассмотрение в предположении, что температура в помещении 20 ºC (типичное значение, в документациях, включая СНиПы и руководства по эксплуатации приборов).

Допустим, что при температуре на улице -10 ºC батарея греет так, что в помещении ровно 20 ºC, необходимые по теории. Дальнейший шаг:

  1. Температура за окном падает до -14 ºС.
  2. Ставим внутрь дополнительный масляный обогреватель на 1,5 кВт.
  3. Температура приходит в норму (20 ºС).
  4. В данном случае любые 4 ºС разницы равняются теплопотерям мощностью 1,5 кВт.

Из этого случая посчитаем номинальную мощность батареи при измеренной температуре в условиях, когда климат в помещении заданный (20 ºС).

Радиаторы центрального отопления уравновешивают потери разницы в 30 ºС, это значит, что энергия, отдаваемая приборами, составляет (30/4) х 1,5 кВт = 11,25 кВт.

Теперь в курсе, что делать, если градусы за окном упадут до -40. Потребуются дополнительные обогреватели суммарной мощностью равной радиаторам отопления, 11,25 кВт. Заметьте, не берем в расчет тепло, выделяемое людьми: в ходе опыта комната пуста. Либо, наоборот, сядьте там семьей. Тогда найденные 11,25 кВт окажутся равны суммарной мощности людей и батарей при температуре 20 ºС.

Обобщение расчета мощности обогревателей на произвольный случай

Но сложность в другом: бытует некая температура батареи, комнаты, улицы, а нужно рассчитать мощность обогревателя. Теперь попробуем решить эту задачу, не дожидаясь установления за окном -14 ºC. Допустим, в комнате 20 ºC, но необходимо найти мощность батарей, чтобы аппроксимировать результат на произвольный случай погодных и котельных условий. Здесь нужно знать, что мощность батареи зависит от разницы температур комнаты и поверхности радиатора. Итак, вносим в дом масляный обогреватель на 1,5 Вт и видим, что температура помещения поднялась до 23 ºC. Это многовато, но не играет особой роли. Понадобится измерить и мощность батарей (за окном, по договоренности, -10 ºC). Допустим, радиатор на поверхности 60 ºC. Это типичное значение для Европы, в России и погорячее центральное отопление в теории, а практиками дается и до 36 градусов Цельсия в мороз.

Это интересно! В России практикуют прокладку труб с горячей водой, порой отопительных по поверхности земли. Не слишком затратно. Потом добросовестно одевают теплоизоляцией, но дети, прохожие, вынужденные перешагивать, сдирают шубу.

Пусть номинальная мощность батареи при 20 ºС равна N, одновременно разница температур поверхности и помещения равна 40. В новых условиях мощность снизится до 37N/40. Получаем равенство:

Читайте также  Как рассчитать мощность вентилятора для Гроубокса?

(37N/40 + 1,5) — N = 3 ºС.

Повышение потребления на 1,5 кВт (и снижение мощности отопления) дало повышение температуры на 3 ºС. Получается, что 1,5 – 0,075N кВт дает повышение на 3 ºС. А от рабочей точки при нормальной температуре внутри (20 ºС) до нулевой (температура на улице 20 ºС) имеется отрезок длиной 30 ºС. Получается, что:

N = 10 (1,5 – 0,075N), находим искомое значение. Получилось порядка 8,57 кВт. Это мощность батареи. Теперь, зная номинал, построим характеристики для произвольных температур батареи, помещения и улицы. К примеру, зимой -14 ºC, центральное отопление не тянет, нужно привести ситуацию в норму (20 ºC) в помещении. Заметьте, не указываем температуру в комнате. 8,57 кВт равны 30 ºC по шкале температур, значит, добавим 8,57/30 х 4 кВт = 1,15 кВт. Это значит, что требуется рассчитать мощность масляного обогревателя так, чтобы вышла не меньше этой цифры, но превышать значение слишком сильно не нужно, чтобы не выйти из нужного климатического пояса. Следовательно, идем в магазин и берем прибор с тремя режимами, первый должен выдавать 1,15 кВт тепла.

Устройства помощнее пригодятся в мороз. К примеру, при -40 ºC понадобится вдвое больше, нежели выдают радиаторы отопления, что составит 17 кВт. Тягостно для распределительного электрического щитка на площадке. Ставьте газовый конвектор с коаксиальной линией, пробивающей стену наружу. Возможны и гибридные варианты: часть удара на себя возьмет Теплый пол, а остальное ляжет на газовое отопление. Полагаем, что теперь читателям понятно, как рассчитать мощность конвекторного обогревателя.

Пример расчета мощности для обобщенного случая

Допустим, имеется та же комната, но внутри 17ºС, а поверхность радиатора, к примеру, 55 ºС. Снаружи мороз -10 ºС, а добиваемся номинального комнатного значения (20 ºС), причем температура радиатора центрального отопления в худшем случае 50 ºC. Найдем максимальную мощность обогревателя, вытянувшую наихудший описанный случай при температуре за окном -30 ºС. В первую очередь, находим мощность батареи при температуре поверхности 55 ºС и комнатной 17 ºС. Уже показали, как действовать в данном случае, теперь покажем на практике. Берем масляный обогреватель на 1,5 кВт, ждем, пока комната выйдет на режим, и замеряем разницу температур. Пусть для простоты получились те же 3 ºC. По графику находим нужную пропорцию:

(1,5 + (55 – 20)/(55 – 17)N) – N = 3 ºC.

От рабочей точки до пересечения графика с горизонтальной осью расстояние в градусах составляет 27. В итоге получается:

N = 9 (1,5 – 0,078N), откуда находим ватты. Получилось 7,9 кВт. Это мощность радиатора центрального отопления при разнице температур 38ºС (между поверхностью батареи и комнатой). В наихудшем случае эта дифференциация будет меньше и составит 30. Полученная мощность уменьшается пропорционально и составит 6,23 кВт. Строим график для данного случая аналогично тому, что на картинке. Вспоминаем значение теплопотери при 27ºС с нулевой точкой. Это 7,9 кВт. Приводим задачу к решенной выше, для чего находим теплопотери при -10 ºC снаружи и комнатной температуре 20 ºС. Получается 30 ºС разницы. Следовательно, делим 7,9 на 0,9 и получаем 8,77 кВт. Для удержания комнаты на заданном уровне в этих условиях к батареям добавим разницу (8,77 — 6,23) = 2,54 кВт.

При температуре за окном -30ºС условия ужесточатся. Решаем задачу как показано выше, для поиска результата. Относительно уже имеющихся теплопотерь 8,77 кВт добавится дополнительно 2/3 указанного числа, составляя 5,78 кВт. Суммарная мощность обогревателей превысит энергию радиаторов и составит 5,78 + 2,54 кВт = 8,32 кВт. Понятно, что за счет электричества данный результат маловероятен, следовательно, требуется инфракрасный камин на голубом топливе либо подобное устройство.

Теперь аналогично читатели рассчитают мощность инфракрасного обогревателя любого типа. Единственно, рассказ вели так, чтобы прогреть помещение, но, если требуется отдать тепло исключительно конкретному сектору, делите площадь на метраж пола и умножаете цифру в ваттах на коэффициент меньше единицы. Получится более скромное число. Говорят, что инфракрасные обогреватели помогают экономить. Рассчитать мощность газового обогревателя сложнее, так как греет и за счет конвекции. В данном случае необходимо правильно расположить оборудование для получения должного эффекта. Для ориентировки пользуемся алгоритмом, приведенным выше, как отправной точкой для дальнейших изысканий.

Расчеты допускают погрешность, но оценить требующуюся для квартиры мощность реально. Важно дождаться выхода температуры на режим, по возможности точнее провести измерения.

Расчет мощности и габаритов электрического нагревателя

Расчет электрических и геометрических параметров электронагревателя определяется, принимая во внимание множество нюансов. Для корректного расчета мощности электронагревателя необходимо знать теплофизические свойства нагреваемой среды, такие как плотность и теплоемкость, вязкость и теплопроводность. Однако, для общего понимания процесса расчета нагревательного оборудования, в данной статье мы приведем несколько формул и объясним основные принципы расчета нагревателей.

РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ

В зависимости от типа нагрева (статический или динамический), формулы расчета мощности несколько отличаются.

Расчет мощности нагревателя для нагрева жидкости в резервуаре достаточно точно может быть произведен по следующей формуле:

P= ((V* ρ * Сp* (Т2-T1)/(3600* t)) +К , где

P – мощность электрического нагревателя, кВт;

V – нагреваемый объем в литрах;

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

Сp – удельная теплоемкость жидкости, кДж/ кг °С;

Т1 – начальная температура жидкости, °С

Т2 — требуемая температура жидкости, °С

t – требуемое время нагрева, ч;

К – коэффициент запаса (%). Величина коэффициента определяется температурой окружающей среды и толщиной теплоизоляции резервуара. Значения коэффициента принимаются в диапазоне 5….25%.

По данной формуле можно достаточно точно рассчитать требуемую мощность для нагрева жидкости в резервуаре. Если же необходимо рассчитать мощность прочного подогревателя жидкости или газа , то данная формула примет следующий вид:

P= ((V* ρ * Сp* (Т2-T1)/(3600) +К , где

P – мощность электрического нагревателя, кВт;

V – нагреваемый объем нм3/ час;

ρ – плотность нагреваемой среды, кг/м3;

Сp – удельная теплоемкость нагреваемой среды, кДж/ кг °С;

Т1 – температура на входе в подогреватель, °С

Т2 — требуемая температура на выходе из подогревателя, °С

К – коэффициент запаса (%). Величина коэффициента определяется температурой окружающей среды и толщиной теплоизоляции сосуда. Значения коэффициента принимаются в диапазоне 5….25%.

В качестве примера произведем расчет мощности проточного подогревателя для нагрева воздуха с расходом 3000 нм3/час от +5ºС до +40ºС при рабочем давлении 1 атм., тогда:

P = 3000 x 1,24 x 1,05 x (40-5)/ 3600 = 37, 98 кВт

Данной мощности 38 кВт будет достаточно только при идеальных условиях. Под идеальными условиями подразумевается отсутствие теплопотерь, падения напряжений, а также абсолютная точность при изготовлении никель-хромовой спирали нагревательных элементов. К сожалению, на практике идеальных условий не бывает, поэтому в случае стабильного напряжения и расположения подогревателя в отапливаемом помещении, будет достаточно принять запас 10% — тогда требуемая мощность подогревателя составит 42 кВт. Если же напряжение питания нестабильно и оборудование располагается на улице при температуре до -50ºС, то рекомендуется принять запас по мощности не менее 25% — тогда мощность подогревателя должна быть порядка 48 кВт. Если пренебречь запасом мощности и принять только мощность, необходимую на процесс нагрева, то есть вероятность, что подогреватель не сможет выйти на рабочий режим и осуществить подогрев воздуха до +40ºС.

РАСЧЕТ ГАБАРИТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

Габариты нагревателя определяются исходя из количества нагревательных элементов и погружной длины. Данные параметры зависят от расхода, требуемой температуры нагреваемой среды и от мощности нагервателя. Количество ТЭН и погружная длина подбирается исходя из допустимой удельной мощности. Чем выше температура нагреваемой среды, тем ниже должна быть удельная мощность нагревательных элементов, во избежание перегрева и выхода оборудования из строя. Также, при расчете габаритов нагревателя нужно учитывать, что в случае нагрева до температур выше +100ºС между монтажным фланцем обязательно нужно предусматривать холодную хону от 100 до 400 мм, во избежание перегрева клеммной коробки. Величина холодной зоны определяется температурой нагреваемой среды.

УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ТЭН

Определяющим параметром, влияющим на габариты изделия является удельная мощность нагревательных элементов, которая измеряется в Вт/см2 т.е. сколько Вт энергии выделяется с 1 см2 поверхности нагревательных элементов. От данного параметра зависят окончательные размеры оборудования — чем удельная мощность выше, тем габаритные размеры подогревателя будут меньше. Но нужно понимать, что нельзя бесконечно увеличивать удельную мощность чтобы сделать нагреватель меньше, тем самым уменьшив его стоимость. Слишком высокая удельная мощность ведет к увеличенной температуре на поверхности нагревательных элементов и сокращению срока службы изделия. Удельная мощность также зависит от диаметра нагревательных элементов. Так при одинаковой мощности и длине, у нагревательного элемента ø16 мм удельная мощность будет меньше, чем у нагревательного элемента ø10 мм.

Читайте также  Чем измеряется мощность?

Удельная мощность нагревательного элемента рассчитывается по следующей формуле:

W = P/n х 3.14 х Ø х L , где

W — удельная мощность (Вт/см2);

P — мощность нагревательного элемента, Вт;

n — количество нагревательных элементов в подогревателе, шт.;

Ø — диаметр нагревательного элемента, см;

L — развернутая рабочая длина нагревательного элемента, см;

В качестве примера, возьмём вышеописанный подогреватель воздуха, мощностью 42 кВт. Предположим, что он состоит из 12 U-образных нагревательных элементов диаметром 10 мм с погружной длинной 2000 мм, из которых 200 мм холодной (ненагреваемой) длины. Рассчитаем удельную мощность нагревательных элементов:

W = 42000/ 12 x 3,14 x 1 х 360 = 3, 09 Вт/ см2

В случае невысоких температур нагрева, можно принять удельную мощность нагревательных элементов по следующей таблице:

нагрев воздуха до температуры +100 и более градусов, нагрев мазута и битума, дизельного топлива, нефти, нагрев термального масла до +300 С

подогрев антифриза с концентрацией более 50%, подогрев термального масла, подогрев воздуха до +80. 90 С, подогрев природного газа

подогрев щелочных растворов, подогрев антифриза с концентрацией до 50%

подогрев воды, проточный подогрев антифриза с концентрацией до 30%

нагрев воды в проточном режиме в больших объемах, электрические парогенераторы.

Указанные в таблице значения являются ориентировочными, более точным является подбор удельной мощности по температуре нагревательных элементов.

ТЕМПЕРАТУРА НА ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Температура на поверхности нагревательных элементов зависит от удельной мощности и расхода нагреваемой среды, но также на нее влияют теплофизические свойства нагреваемой среды и температура на выходе из подогревателя. Если использовать один и тот же проточный нагреватель для нагрева воды и воздуха, то в первом случае температура нагревательных элементов будет меньше т.к. жидкости обладают большей теплоемкостью и лучше снимают тепло с нагревательных элементов. Точный расчет температуры нагревательных элементов производится с помощью специального софта, который учитывает все геометрические параметры нагревателя, количество нагревательных элементов, удельную мощность, тип нагреваемой среды, требуемую температуру и давление. Вручную рассчитать температуру нагревательных элементов без знания углубленного курса теплофизики практически невозможно. Существуют методики определения температуры ТЭН для статического нагрева жидкости, температура ТЭН в данном случае имеет некую зависимость от удельной мощности и температуры нагреваемой среды, но данные методики не являются точными и имеют определенную погрешность. Определив необходимую удельную мощность и рассчитав температуру нагревательных элементов, мы можем понять какие габариты будут у нашего изделия и рассчитать его стоимость.

ВАЖНО.

Если Вы не имеете опыта расчетов подобного оборудования — настоятельно рекомендуем Вам обратиться в наш технический отдел т.к. при неправильном выборе параметров для общепромышленного оборудования Вы рискуете стабильностью его работы и процесса нагрева. Если же речь идет о расчетах взрывозащищенного оборудования, то данные расчеты могут быть выполнены только специалистами т.к. помимо нестабильной работы, при неправильном определении параметров нагревателя есть риск спровоцировать взрывоопасную ситуацию на объекте. Специалисты компании ООО «СИСТЕМЫ ПОДОГРЕВА» имеют специализированное ПО и огромный опыт в данной области. Расчет и подбор оборудования может быть осуществлены в течение 1- 2 рабочих дней.

Как выбрать обогреватель: рассчитываем мощность

Желаете, чтобы мощности обогревателя хватало на то, чтобы согреть Вас в самые холодные зимние вечера? Тогда стоит подойти к выбору ответственно. Перед покупкой лучше ознакомиться с рядом параметров приборов различного типа, учесть метраж прогреваемого помещения, а также такие факторы, как отсутствие/наличие теплоизоляции, толщину стен и максимальную разницу между уличной и комнатной температурой в самое холодное время года. В случае ошибки в расчетах вы рискуете приобрести обогреватель с большей мощностью, чем это необходимо (что обернется переплатами за электроэнергию), или, наоборот, устройство с меньшей мощностью, которое не способно эффективно прогреть площадь комнаты.

Виды электрических обогревателей, их отличия друг от друга

Электрические обогреватели бывают разных видов, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки, принцип и скорость действия.

Перечислим некоторые из них:

  1. Тепловой вентилятор – такое устройство чем-то напоминает обычный вентилятор, однако перед его лопастями помещена накаливающаяся спираль, которая обеспечивает обогрев той части комнаты, на которую направлен поток воздуха. Несмотря на то что тепловентилятор достаточно эффективен, он не предназначен для постоянного обогрева помещения. Существенный недостаток такого устройство – краткосрочность результата от его воздействия на окружающую среду.
  2. Обогреватель из керамики по принципу действия очень похож на тепловентилятор, только в качестве нагревателя выступают керамические пластины. Подобные модели работают на газе и от электросети, бывают напольные, настенные и даже настольные. Основным преимуществом керамического обогревателя является сохранение влажности в помещении.
  3. Радиатор масляного типа справляется с нагревом воздуха в очень короткие сроки, однако его не стоит приобретать, если в доме есть животные или маленькие дети, поскольку и те, и те рискуют обжечься. Такой прибор считается не самым экономичным вариантом – он расходует много электроэнергии.
  4. Электрические модели нагревают воздух до нужной температуры достаточно быстро, а сами остывают медленно. В основе принципа работы этих устройств – конвекция. В нижней части прибора расположены детали, всасывающие воздух, нагрев происходит за счет работы ТЭНа – трубчатого электронагревателя, от площади которого напрямую зависит объем разогретого газа. Именно поэтому ТЭН часто производят с ребристой поверхностью. Преимущество конвектора перед масляным обогревателем состоит в том, что температура теплоносителя повышается с большей скоростью, а значит, не придется ждать, пока в комнате потеплеет. Кроме того, эти устройства гораздо компактнее. Особенно популярны настенные модели.
  5. Инфракрасный обогреватель. Работа устройств этого вида основана на электромагнитном излучении – при этом нагреваются сначала предметы, попадающие под воздействие волн, а затем – сам воздух. Конструктивными элементами прибора также выступают ТЭНы. Другой вариант – открытые спирали, иногда защищенные кварцевыми трубками, либо металлические сетки, пластиковые панели с отверстиями или карбоновое покрытие. В комнатах обогреватель защищают прозрачными перегородками или металлическими сетками. Инфракрасные обогреватели бывают разных типов. В зависимости от длины волн их делят на коротковолновые, средне- и длинноволновые, от источника энергии – электрические, газовые, дизельные и водяные, от способа установки – передвижные и стационарные.

Как рассчитать мощность обогревателя?

Все современные приборы оснащены термостатами, которые позволяют поддерживать определенную температуру. Сам тип обогревателя мало влияет на эффективность его работы – тут важно произвести правильный расчет.

Чтобы согреть воздух в квартире, необходимо с помощью конвектора поддержать температуру воздуха с определенной теплоемкостью.

  1. Минимальная уличная температура в зимний период.
  2. Комфортная температура в комнате.
  3. Плотность воздуха – 1,3 кг/м3.
  4. Теплоемкость воздуха – 0,001 МДж.
  5. Теплота 1 МДж – 0,277кВт/ч

Количество тепла, необходимого для разогрева конкретного помещения, можно высчитать по формуле: с= Q/m(t2 — t1), где с — удельная теплоемкость, Q — теплота, m — масса воздуха.

Преобразуем формулу, получится: Q=c*m*(t2-t1), теперь нужно узнать массу воздуха в комнате.

Формула для её вычисления проста: m= ϱ*Р*h, где ϱ — плотность воздуха, Р — площадь помещения, h — высота.

Таким образом, формула расхода тепла приобретает формулу: kWt= 0,277*c*ϱ*Р*h*(t2-t1).

Итак, можно рассчитать примерные энергозатраты на обогрев небольшой комнаты (в 40 кв. м при высоте потолка в 3 м. при минимальной температуре – 10 и необходимой +20).

kWt= 0,277*0,001*1,3*3*40*30= 1,29636 (кВт/ч).

Теплопотери

Существует несколько причин, по которым тепло уходит из помещения:

  • вентиляция;
  • теплопроводность стен, окон, потолка и пр.;
  • излучение.

По нормам СНиП, примерный объем циркуляции свежего воздуха – 20 кв. м. в час.Чтобы согреть вновь поступивший прохладный воздух необходимо дополнительное количество энергии. Расчет производится по той же формуле: kWt= 0,277*0,001*1,3*20*30=0,21606 (кВт/ч).

Формула для расчета теплопотерь выглядит так: Q=λ*(t1-t2)*S/L, где S — площадь стенки, L — толщина стены, λ — коэффициент теплопроводности, который индивидуален для каждого материала.

Например, для кирпича λ = 0,5 Вт/(м*С), длина стены = 8 м, высота = 3 м, толщина стены = 0,5 м.

Q=0,5*30*96/0,5= 2880 (Вт)=2,88 (кВт).

Таким образом, теплопотери уже превышают необходимые энергозатраты для обогрева помещения без их учета. Но не стоит забывать, что необходимо ещё учесть показатель крышного перекрытия, а там теплопотери могут достигать нескольких десятков.Выходит, что для поддержания нормальной температуры в помещении требуется чуть ли не в пятнадцать раз больше электроэнергии, чем для его «чистого» обогрева.

Учет теплоизоляции

Значительную роль в расчете необходимой мощности играет теплоизоляция. Например, слой минеральной ваты в 2 м значительно снизит теплопотери , λ = 0,06 (для вышеперечисленных параметров):

Q= 0,06*30*40/0,2 = 360 (Вт) = 0, 36 (кВт).

При расчете теплопотерь пола во внимание берут то, что грунт имеет изначальную температуру около 5 градусов тепла.

Если помещение изолировано, то понадобится в среднем от 3 до 5 кВт для компенсации теплопотерь. Расчет собственного примера можно сделать по приведенному примеру, данные о конкретных материалах легко найти в справочниках.

Как выбрать обогреватель?

Произведя необходимые подсчеты, следует выбирать прибор по показателю максимальной мощности с небольшим запасом – умножая полученный в результате расчетов коэффициент на 1,2, тем более что все современные модели имеют терморегулятор.

Мощное устройство быстрее прогреет помещение. Сохранить тепло помогут шторы, которые служат своеобразным теплоизолятором. Для конвекторных обогревателей нужно создать условия по свободной циркуляции воздуха.

Выбрав устройство с помощью расчетов, Вы избежите лишней траты денег.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: