Tính toán lò sưởi: cách tính công suất của thiết bị sưởi ấm không khí để sưởi ấm

Máy sưởi có hiệu suất cao, vì vậy với sự trợ giúp của chúng, bạn có thể sưởi ấm cả những căn phòng rất lớn trong thời gian khá ngắn. Nhiều mẫu thiết bị này hoạt động dựa trên các chất làm mát khác nhau được bán.

Để chọn tùy chọn tốt nhất, bạn cần tính toán lò sưởi, việc này có thể được thực hiện thủ công hoặc sử dụng máy tính trực tuyến. Chúng tôi sẽ giúp bạn tìm ra vấn đề tính toán - trong bài viết này, chúng tôi sẽ đưa ra một ví dụ về các phép tính cần thiết khi chọn một thiết bị phù hợp để sưởi ấm không khí.

Chúng tôi cũng sẽ xem xét các tính năng thiết kế của các loại máy sưởi không khí khác nhau, những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống sưởi ấm sử dụng các thiết bị đó.

Ưu và nhược điểm của việc sưởi ấm bằng máy sưởi

Một hệ thống sưởi ấm trong nhà, dựa trên việc cung cấp không khí được làm nóng đến nhiệt độ cài đặt trực tiếp vào nhà, được các chủ nhà đặc biệt quan tâm.

Thiết kế hệ thống sưởi ấm này bao gồm các thành phần quan trọng sau:

• một lò sưởi hoạt động như một máy tạo nhiệt làm nóng không khí;
• các kênh (ống dẫn khí) qua đó khối không khí nóng đi vào nhà;
• một chiếc quạt hướng không khí nóng khắp toàn bộ căn phòng.

Có rất nhiều lợi thế cho loại hệ thống này.Chúng bao gồm hiệu suất cao, không có các bộ phận phụ trợ để trao đổi nhiệt dưới dạng bộ tản nhiệt, đường ống và khả năng kết hợp nó với hệ thống khí hậu và quán tính thấp, do đó khối lượng lớn được làm nóng rất nhanh.

Đối với nhiều chủ nhà, nhược điểm là việc lắp đặt hệ thống chỉ có thể thực hiện đồng thời với việc xây dựng ngôi nhà và sau đó không thể hiện đại hóa thêm.

Nhược điểm là một sắc thái như bắt buộc phải có nguồn điện dự phòng và nhu cầu bảo trì thường xuyên.

Máy sưởi dễ lắp đặt và vận hành, giá cả phải chăng nhưng quan trọng nhất nó là một thiết bị sưởi ấm căn phòng hiệu quả. Hình ảnh máy nước nóng được tích hợp trong hệ thống

Trên trang web của chúng tôi có nhiều tài liệu chi tiết hơn về việc lắp đặt hệ thống sưởi không khí trong nhà và nhà tranh. Chúng tôi khuyên bạn nên làm quen với chúng:

• Hệ thống sưởi ấm không khí tự làm: mọi thứ về hệ thống sưởi ấm không khí
• Cách bố trí hệ thống sưởi không khí cho một ngôi nhà nông thôn: quy tắc và kế hoạch xây dựng
• Tính toán sưởi ấm không khí: nguyên tắc cơ bản + ví dụ tính toán

Phân loại máy sưởi không khí

Máy sưởi không khí được bao gồm trong thiết kế hệ thống sưởi ấm để làm nóng không khí. Có các nhóm thiết bị này tùy theo loại chất làm mát được sử dụng: nước, điện, hơi nước, lửa.

Sẽ rất hợp lý khi sử dụng các thiết bị điện cho các phòng có diện tích không quá 100 mét vuông. Đối với những tòa nhà có diện tích lớn, lựa chọn hợp lý hơn sẽ là máy nước nóng, chỉ hoạt động khi có nguồn nhiệt.

Phổ biến nhất là hơi nước và bình đun nước nóng. Cả bề mặt thứ nhất và thứ hai về hình dạng đều được chia thành 2 loại phụ: có gân và ống nhẵn. Theo hình dạng của các cánh tản nhiệt, bộ gia nhiệt có vây có thể là dạng tấm hoặc dạng xoắn ốc.

Hiệu suất của bộ sưởi không khí hoạt động trên chất làm mát như hơi nước được điều chỉnh bằng các van đặc biệt được lắp trên đường ống vào

Theo thiết kế, các thiết bị này có thể là một đường truyền, khi chất làm mát trong chúng di chuyển qua các ống, tuân theo một hướng không đổi và nhiều đường truyền, trong các nắp có các vách ngăn, do đó hướng chuyển động của chất làm mát liên tục thay đổi.

Có 4 mẫu máy nước nóng và hơi nước được bán, khác nhau về diện tích bề mặt sưởi ấm:

• CM - nhỏ nhất có một hàng ống;
• M - loại nhỏ có hai hàng ống;
• VỚI - loại trung bình có ống thành 3 hàng;
• B - lớn, có 4 hàng ống.

Trong quá trình hoạt động, máy nước nóng có thể chịu được nhiệt độ dao động lớn - 70-110⁰.Để bình nóng lạnh loại này hoạt động tốt, nước tuần hoàn trong hệ thống phải được làm nóng đến tối đa 180⁰. Vào mùa ấm áp, máy sưởi có thể hoạt động như một chiếc quạt.

Thiết kế các loại máy sưởi không khí khác nhau

Máy nước nóng sưởi ấm bao gồm một vỏ làm bằng kim loại, một bộ trao đổi nhiệt được đặt trong đó dưới dạng một loạt ống và quạt. Ở cuối thiết bị có các ống dẫn vào qua đó nó được kết nối với nồi hơi hoặc hệ thống sưởi ấm tập trung.

Theo quy định, quạt được đặt ở mặt sau của thiết bị. Nhiệm vụ của nó là dẫn không khí qua bộ trao đổi nhiệt.

Sau khi sưởi ấm, không khí sẽ quay trở lại phòng qua lưới tản nhiệt nằm ở phần trước của lò sưởi.

Thông thường, vỏ được làm theo hình chữ nhật, nhưng có những mẫu được thiết kế cho các ống thông gió tròn. Van hai hoặc 3 chiều được lắp đặt trên đường dây cung cấp để điều chỉnh công suất của thiết bị.

Quạt thổi qua các ống nằm trong vỏ lò sưởi.Nước nóng từ hệ thống sưởi di chuyển qua các ống và quạt phân phối không khí ấm đều khắp phòng

Máy sưởi không khí cũng khác nhau về phương pháp lắp đặt - chúng có thể được gắn trên trần hoặc trên tường. Các mô hình loại đầu tiên được đặt phía sau trần giả, chỉ có lưới tản nhiệt nhìn ra ngoài nó. Các thiết bị treo tường phổ biến hơn.

Loại số 1 - lò sưởi ống trơn

Thiết kế ống trơn bao gồm các bộ phận làm nóng ở dạng ống rỗng mỏng có đường kính từ 20 đến 32 mm, nằm ở khoảng cách 0,5 cm so với nhau. Chất làm mát lưu thông qua chúng. Không khí rửa sạch các bề mặt được làm nóng của ống sẽ được làm nóng do trao đổi nhiệt đối lưu.

Các ống trong máy sưởi không khí được bố trí theo hình bàn cờ hoặc hành lang. Đầu của chúng được hàn vào bộ thu - trên và dưới. Chất làm mát đi vào hộp phân phối qua ống dẫn vào, sau đó sau khi đi qua các ống và làm nóng chúng, nó thoát ra qua ống xả dưới dạng nước ngưng tụ hoặc nước lạnh.

Truyền nhiệt ổn định hơn được cung cấp bởi các thiết bị có sự sắp xếp so le của các ống, nhưng khả năng cản trở của luồng không khí ở đây cao hơn. Cần phải tính toán công suất của thiết bị để biết được khả năng thực sự của thiết bị.

Có những yêu cầu nhất định đối với không khí - không được có sợi, hạt lơ lửng hoặc chất dính. Hàm lượng bụi cho phép nhỏ hơn 0,5 mg/mᶾ. Nhiệt độ đầu vào ít nhất là 20⁰.

Máy sưởi một lượt và 3 lượt. 1 – ống dẫn vào mà chất làm mát chảy qua, 2 – hộp phân phối, 3 – ống, 4 – ống thoát, 5 – vách ngăn

Đặc tính nhiệt của máy sưởi ống trơn không cao lắm.Nên sử dụng chúng khi không cần lưu lượng không khí đáng kể và sưởi ấm ở nhiệt độ cao.

Loại #2 - máy sưởi không khí có vây

Các đường ống của thiết bị có vây có bề mặt có gân nên khả năng truyền nhiệt từ chúng sẽ lớn hơn. Với ít ống hơn, đặc tính nhiệt của chúng cao hơn so với máy sưởi không khí ống trơn.

Máy sưởi dạng tấm bao gồm các ống có gắn các tấm trên chúng - hình chữ nhật hoặc hình tròn.

Loại tấm đầu tiên được gắn trên một nhóm ống. Chất làm mát đi vào hộp phân phối của thiết bị thông qua khớp nối, làm nóng không khí đi qua với tốc độ đáng kể qua các kênh có đường kính nhỏ, sau đó thoát ra khỏi hộp lắp ráp qua khớp nối.

Máy sưởi loại này nhỏ gọn, dễ bảo trì và lắp đặt.

Các thiết bị tấm một lượt được chỉ định là: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP và các thiết bị tấm nhiều lượt được chỉ định là KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Mẫu ở giữa được chỉ định là KFS và mẫu lớn được chỉ định là KFB.

Một dải thép gợn sóng rộng 1 cm và dày 0,4 mm được quấn vào các ống của các lò sưởi này. Chất làm mát cho chúng có thể là hơi nước hoặc nước.

Máy nước nóng không thể được kết nối với ống nhựa kim loại hoặc polymer vì Chúng không được thiết kế cho nhiệt độ nước làm mát cao. Chúng ta cần ống thép và tốt nhất là ống mạ kẽm để chống ăn mòn

Cái đầu tiên được trang bị ba hàng ống, và cái thứ hai có bốn hàng. Đĩa của mẫu trung bình có độ dày 0,5 mm và kích thước 11,7 x 13,6 cm, đĩa của mẫu lớn có cùng độ dày và chiều rộng dài hơn - 17,5 cm.

Các tấm được đặt cách nhau 0,5 cm và có kiểu sắp xếp ngoằn ngoèo, trong khi ở các mẫu loại giữa, các tấm được sắp xếp theo nguyên tắc hành lang.

Máy sưởi không khí có ký hiệu STD có 5 số (5, 7, 8, 9, 14). Trong máy sưởi STD4009V, chất làm mát là hơi nước và trong STD3010G là nước. Việc lắp đặt cái trước được thực hiện với hướng thẳng đứng của các ống, cái sau - với hướng nằm ngang.

Loại #3 - lò sưởi lưỡng kim có cánh tản nhiệt

Trong các hệ thống sưởi ấm bằng không khí nóng, các mẫu lò sưởi lưỡng kim KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 và 4 với loại vây đặc biệt - cuộn xoắn ốc - thường được sử dụng. Chất làm mát cho máy sưởi KP3-SK, KP4-SK là nước nóng có áp suất cao nhất 1,2 MPa và nhiệt độ tối đa 180⁰.

Để vận hành hai máy sưởi không khí còn lại, cần có hơi nước có áp suất vận hành tương tự như những máy đầu tiên, nhưng có nhiệt độ cao hơn một chút - 190⁰. Các nhà sản xuất phải thực hiện các thử nghiệm chấp nhận. Các thiết bị cũng được kiểm tra rò rỉ.

Bộ trao đổi nhiệt của máy sưởi không khí KSK bao gồm các ống làm bằng thép và có các cánh tản nhiệt bằng nhôm. Tấm ống kết nối chúng

Có 2 dòng máy sưởi không khí lưỡng kim - KSK3, KPZ có 3 hàng ống, cỡ trung bình và KSK4, KP4 với 4 hàng ống là những mẫu lớn. Các thành phần của các thiết bị này là các bộ phận trao đổi nhiệt lưỡng kim, tấm chắn bên, lưới dạng ống và vỏ có vách ngăn.

Bộ phận trao đổi nhiệt bao gồm 2 ống - ống bên trong có đường kính 1,6 cm, làm bằng thép và ống bên ngoài bằng nhôm có gắn các cánh tản nhiệt. Khoảng cách ngang giữa các ống truyền nhiệt là 4,15 cm và khoảng cách dọc là 3,6 cm.

Quy tắc tính toán và lựa chọn đơn vị phù hợp

Khi thiết kế hệ thống sưởi ấm với một hoặc một nhóm lò sưởi, cũng như khi thực hiện tính toán, phải tuân theo một số quy tắc. Chúng ta hãy xem xét chúng chi tiết hơn trong phần lựa chọn ảnh bên dưới.

Tính toán máy nước nóng

Để tính toán công suất của máy nước nóng hoặc hơi nước, cần có các thông số ban đầu sau:

1. Hiệu suất của hệ thống, hay nói cách khác là lượng không khí được chưng cất mỗi giờ. Đơn vị đo lưu lượng là mᶾ/h, khối lượng kg/h. Biểu Tượng - L.
2. Nhiệt độ ban đầu hoặc bên ngoài - tul.
3. Nhiệt độ không khí cuối cùng là tfin.
4. Mật độ và nhiệt dung của không khí ở một nhiệt độ nhất định - dữ liệu được lấy từ bảng.

Đầu tiên, tính diện tích mặt cắt ngang dọc theo mặt trước của thiết bị sưởi ấm không khí.Sau khi học được giá trị này, kích thước sơ bộ của đơn vị sẽ thu được với một lề.

Để tính toán sử dụng công thức:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Ở đâu L - lưu lượng không khí thể tích hoặc năng suất tính bằng m³/h, ρ - mật độ không khí bên ngoài đo bằng kg/m³ ϑρ – vận tốc khối lượng không khí trong phần tính toán, đo bằng kg/(cm2).

Sau khi nhận được thông số này, để tính toán thêm, họ lấy kích thước điển hình của lò sưởi, kích thước gần nhất. Nếu giá trị diện tích cuối cùng lớn, một số đơn vị giống hệt nhau được lắp đặt song song, tổng diện tích bằng giá trị kết quả.

Máy tạo nhiệt không chỉ được gọi là thiết bị trao đổi nhiệt mà còn được gọi là máy làm mát không khí hoạt động dựa trên nước lạnh, ít phổ biến hơn nhiều

Để xác định công suất cần thiết để sưởi ấm một thể tích không khí cụ thể, bạn cần tính tổng lượng không khí tiêu thụ tính bằng kg mỗi 1 giờ bằng công thức:

G = Lxp,

Ở đâu R - mật độ không khí ở nhiệt độ trung bình. Nó được xác định bằng cách tính tổng nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra của thiết bị, sau đó chia cho 2. Các chỉ số mật độ được lấy từ bảng.

Từ bảng này bạn có thể lấy số liệu về mật độ và nhiệt dung riêng của không khí ở một nhiệt độ nhất định để tính công suất của thiết bị

Bây giờ bạn có thể tính toán mức tiêu thụ nhiệt để làm nóng không khí, sử dụng công thức sau:

Q(W) = G x c x (t kết thúc - t bắt đầu),

Ở đâu G - lưu lượng không khí khối lượng, kg/giờ. Nhiệt dung riêng của không khí, đo bằng J/(kg x K), cũng được tính đến khi tính toán. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ của không khí đi vào và các giá trị của nó nằm trong bảng trên. Nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra của thiết bị được chỉ định bắt đầu. Và t con. tương ứng.

Giả sử chúng ta cần chọn một lò sưởi có công suất 10.000 mᶾ/giờ để làm nóng không khí đến 20⁰ ở nhiệt độ bên ngoài -30⁰. Chất làm mát là nước có nhiệt độ ở đầu vào thiết bị là 95⁰ và 50⁰ ở đầu ra.

Lưu lượng khối không khí: G = 10.000 mᶾ/h. x 1,318 kg/mᶾ = 13.180 kg/h.

Giá trị mật độ: ρ = (-30 + 20) = -10, khi chia kết quả này làm đôi, chúng ta được -5. Từ bảng chúng tôi chọn mật độ tương ứng với nhiệt độ trung bình.

Thay kết quả thu được vào công thức, ta thu được lượng nhiệt tiêu thụ: Q = 13,180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185,435 W. Ở đây 1013 là nhiệt dung riêng được chọn trong bảng ở nhiệt độ - 30⁰ tính bằng J/(kg x K). Từ 10 đến 15% dự trữ được thêm vào giá trị tính toán của công suất lò sưởi.

Lý do là các thông số trong bảng thường khác với thông số thực trở xuống và hiệu suất nhiệt của thiết bị do tắc nghẽn các ống sẽ giảm theo thời gian. Vượt quá giá trị dự trữ là điều không mong muốn.

Với sự gia tăng đáng kể bề mặt sưởi ấm, có thể xảy ra hiện tượng hạ thân nhiệt và thậm chí tan băng trong sương giá nghiêm trọng.

Chất làm mát được cung cấp cho bộ gia nhiệt hơi nước từ phía trên và nước do sự ngưng tụ của hơi thải được thải ra từ bên dưới. Trong ảnh là sơ đồ đường ống của lò sưởi hơi nước

Công suất của máy sưởi hơi nước được tính toán tương tự như máy nước nóng. Chỉ có công thức tính chất làm mát là khác nhau:

G=Q/r,

Ở đâu r - nhiệt dung riêng toả ra trong quá trình ngưng tụ hơi nước, tính bằng kJ/kg.

Tính toán lò sưởi điện

Các nhà sản xuất trong danh mục máy sưởi không khí chạy điện thường chỉ ra công suất lắp đặt và luồng không khí, điều này giúp đơn giản hóa đáng kể việc lựa chọn.Điều chính là các thông số không được nhỏ hơn thông số ghi trong hộ chiếu, nếu không sẽ nhanh chóng bị lỗi.

Thiết kế của lò sưởi bao gồm một số bộ phận làm nóng bằng điện đặc biệt, diện tích của chúng được tăng lên bằng cách ấn các cánh tản nhiệt lên chúng.

Công suất của các thiết bị có thể rất lớn, có khi lên tới hàng trăm kilowatt. Lên đến 3,5 kW, máy sưởi có thể được cấp nguồn từ ổ cắm 220 V và ở điện áp trên mức này, cần phải kết nối trực tiếp nó bằng cáp riêng với bảng điều khiển. Nếu có nhu cầu sử dụng máy sưởi có công suất lớn hơn 7 kW thì cần có nguồn điện 380 V.

Các thiết bị này có kích thước và trọng lượng nhỏ, hoàn toàn tự động, không nhất thiết phải có nguồn cung cấp nước nóng hoặc hơi nước tập trung.

Một nhược điểm đáng kể là công suất thấp không đủ để sử dụng chúng trên các khu vực rộng lớn. Hạn chế thứ hai là tiêu thụ năng lượng cao.

Từ tính toán của lò sưởi, kết quả của việc sử dụng thiết bị là tiết kiệm đáng kể nguồn năng lượng. Đôi khi thiết bị này được kết hợp với một bộ thu hồi nhiệt và khi đó việc hút khí không xảy ra từ bên ngoài mà từ trong phòng

Để tìm hiểu xem lò sưởi tiêu thụ bao nhiêu dòng điện, bạn có thể sử dụng công thức:

Tôi=P/U,

Ở đâu P - quyền lực, bạn - Cung cấp hiệu điện thế.

Với kết nối một pha của lò sưởi, U được lấy bằng 220 V. Với kết nối 3 pha - 660 V.

Nhiệt độ mà lò sưởi có công suất nhất định làm nóng khối không khí được xác định theo công thức:

T =2,98 x P/L,

Ở đâu L - hiệu suất hệ thống. Giá trị công suất máy sưởi tối ưu cho một ngôi nhà là từ 1 đến 5 kW và cho văn phòng - từ 5 đến 50 kW.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Mật độ không khí cần lấy khi tính toán được mô tả trong video này:

Video về cách hoạt động của lò sưởi trong hệ thống sưởi:

Khi chọn một loại máy sưởi cụ thể, bạn nên tiến hành xem xét tính khả thi và đặc điểm hoạt động của ngôi nhà.

Đối với những khu vực nhỏ, máy sưởi điện sẽ là một lựa chọn tốt, nhưng để sưởi ấm một ngôi nhà lớn thì tốt hơn nên chọn một lựa chọn khác. Trong mọi trường hợp, bạn không thể làm gì nếu không tính toán sơ bộ..

Bạn có thành thạo trong vấn đề lựa chọn và tính toán máy sưởi không? Có lẽ bạn muốn chia sẻ những khuyến nghị hữu ích trong việc chọn máy sưởi không khí hoặc chỉ ra lỗi hoặc sự thiếu chính xác trong tính toán trong tài liệu đã thảo luận ở trên? Hãy để lại bình luận của bạn dưới bài viết này - ý kiến ​​của bạn có thể hữu ích cho những người đang lựa chọn chiếc máy sưởi phù hợp cho ngôi nhà của mình.