Подбор калорифера методом математического расчёта

Подбор калорифера методом математического расчёта

Эффективная работа вентиляции зависит от правильного расчёт и подбора оборудования, так как эти два пункта взаимосвязаны между собой. Подбор мощности невозможен без определения типа вентилятора, а расчёт температуры внутреннего воздуха бесполезен без подбора калорифера, рекуператора и кондиционера. Определение параметров воздуховода невозможно без вычисления аэродинамических характеристик. Расчёт мощности калорифера вентиляции ведётся по нормативным параметрам температуры воздуха, и ошибки на этапе проектирования приводят к увеличению затрат, а также невозможности поддержать микроклимат на требуемом уровне.

Исходные данные для подбора теплообменника

Воздухонагреватели производятся различных типоразмеров и для разных видов теплоносителей, в качестве которых может выступать вода или пар. Последний применяется достаточно редко, в большинстве случаев на предприятиях, где он производится для технологических нужд. Самый распространенный вид теплоносителя – горячая вода. Поскольку в некоторых случаях расход воздуха приточной вентиляции достаточно велик, а установить калорифер большого проходного сечения невозможно, то устанавливают поочередно несколько аппаратов меньшего типоразмера. В любом случае вначале необходим расчет мощности калорифера.

Расчет мощности воздухонагревателя.

Для выполнения расчета нужны следующие исходные данные:

  1. Количество приточного воздуха, который необходимо нагреть. Может выражаться в м³/ч (объемный расход) или кг/ч (массовый расход).
  2. Температура исходного воздуха, равна расчетной температуре наружного воздуха для данного региона.
  3. Температура, до которой требуется нагреть приточный воздух для подачи его в помещения.
  4. Температурный график теплоносителя, используемого для нагрева.

Инструкция по вычислению

Результатами расчета теплообменника для приточной вентиляции являются значения площади поверхности нагрева и мощности. Начать следует с определения площади сечения калорифера по фронту:

Аф = Lρ / 3600 (ϑρ), здесь:

  • L – расход приточного воздуха по объему, м³/ч;
  • ρ – значение плотности наружного воздуха, кг/м³;
  • ϑρ – массовая скорость воздушных масс в расчетном сечении, кг/(с м²).

Величина фронтального сечения нужна для предварительного выяснения размеров калорифера, после чего нужно взять для просчета ближайший больший типоразмер аппарата. Если в результате получилась слишком большая площадь сечения, надо подбирать несколько параллельно устанавливаемых теплообменников, чтобы в сумме они дали требуемую площадь. Следует обратить внимание, что поверхность нагрева по результату принимается с запасом, поэтому данный подбор носит предварительный характер.

Расчет приточно-вытяжной вентиляции.

Значение реальной массовой скорости следует рассчитывать с учетом фактической площади по фронту подобранных теплообменников:

ϑρ = Lρ / 3600 Аф.факт

Далее, необходимое количество теплоты для нагревания воздушного потока рассчитывают по формуле:

  • Q – количество теплоты, Вт;
  • G – массовый расход нагреваемого воздуха, кг/ч;
  • с – величина удельной теплоемкости воздушной смеси, принимается равной 1.005 кДж/кг °С;
  • tп – температура притока, °С;
  • tн – начальная температура воздуха с улицы.

Поскольку вентилятор в приточной вентиляционной установке принято ставить до теплообменника, массовый расход G находят с учетом плотности наружного воздуха:

В противном случае плотность принимают по температуре притока после его нагрева. Полученное количество теплоты дает возможность рассчитать расход теплоносителя в теплообменнике (кг/ч) для передачи этого тепла воздушному потоку:

Схема движения воздуха.

  • Gw = Q / cw (tг – t).
  • cw – значение теплоемкости для воды, кДж/кг °С;
  • tг – расчетная температура воды в подающем трубопроводе, °С;
  • t – расчетная температура воды в обратном трубопроводе, °С.

Удельная теплоемкость воды является справочной величиной, расчетные температурные параметры теплоносителя принимают согласно реальным значениям в конкретных условиях. То есть при наличии котельной или подключения к централизованной теплосети нужно знать параметры теплоносителя, который они подают, и внести их в данную формулу для расчета. Зная расход теплоносителя, вычисляют скорость (м/с) его движения в трубках калорифера:

  • Amp – площадь поперечного сечения трубок теплообменника, м²;
  • ρw – плотность воды при средней температуре теплоносителя в калорифере, °С.

Среднюю температуру воды, проходящей через теплообменник, можно посчитать как (tг + t) / 2. Скорость, посчитанная по данной формуле, будет верной для группы калориферов, подключенных по последовательной схеме. Если же выполнить параллельную обвязку, площадь сечения трубок возрастет в 2 и более раз, что приведет к снижению скорости движения теплоносителя. Такое снижение не даст существенного улучшения тепловой производительности, но значительно понизит температуру в обратном трубопроводе. И наоборот, во избежание значительного увеличения гидравлического сопротивления калорифера, не следует скорость движения теплоносителя принимать свыше 0,2 м/с.

Определение поверхности нагрева

Принципиальная схема работы воздухонагревателя.

Коэффициент передачи тепла поверхностного нагревателя находят по справочным таблицам для рассчитанных значений скорости теплоносителя и массовой скорости притока. Затем вычисляют площадь поверхности нагрева (м²) калорифера по формуле:

  • К – коэффициент передачи тепла калорифером, Вт/(м°С);
  • tср.т – значение средней температуры теплоносителя, °С;
  • tср.в – значение средней температуры приточного воздуха для вентиляции, °С;
  • число 1,2 – необходимый коэффициент запаса, учитывает дальнейшее остывание воздушных масс в воздухопроводах.

Среднюю температуру воздушного потока просчитывают таким образом: (tп + tн) / 2. В том случае, если для нагревания воздушных масс недостаточно поверхности нагрева одного калорифера, число теплообменников одного типоразмера нужно считать по формуле:

Nmp = Amp / Ak, тут Ak – величина площади поверхности нагрева одного теплообменника (м²). Полученное значение округляют до целого числа в большую сторону.

Теперь можно рассчитать тепловую производительность воздухонагревателей по факту:

здесь Nфакт принимается с округленным значением Nmp, остальные параметры – как в предыдущих формулах.

На практике необходимо предусматривать запас мощности калорифера 10-15%. Этому есть 2 причины:

  1. Реальное значение коэффициента передачи тепла воздухонагревателя отличается от табличных значений или данных, представленных в каталоге, как правило, в меньшую сторону.
  2. Теплопроизводительность аппарата может со временем снижаться вследствие засорения его трубок отложениями.

В то же время не стоит превышать величину запаса мощности, так как значительное увеличение поверхности нагрева может привести к их переохлаждению, а при сильных морозах – к размораживанию. Если производитель гарантирует соответствие заявленных показателей реальным, то величину запаса можно принять в размере 5%, которую следует прибавить к величине Qфакт, это и будет полная мощность воздухонагревателя для приточной вентиляции.

В том случае, если в качестве теплоносителя применяется пар, подбор и расчет теплообменника производится аналогичным образом, только расход теплоносителя при нагреве воздуха для вентиляции рассчитывают так:

В этой формуле параметр r (кДж/кг) – удельная теплота, выделяемая при конденсации водяного пара. Скорость движения водяного пара в трубках калорифера не рассчитывается.

Подбор электрического воздухонагревателя

Если для нагрева воздушного потока в системе приточной вентиляции необходимо использовать электрический калорифер, то его просто подбирают по необходимому расходу вентиляционного воздуха и его начальной и конечной температуре. Если завод-производитель в каталоге указывает расход воздуха и установленную электрическую мощность, то подбор аппарата не составляет никакой сложности. Единственное условие – количество притока не должно быть меньше указанного заводом-производителем. В противном случае нагревательные элементы электрического калорифера могут перегреваться и выходить из строя. В случае когда предлагаемый ряд типоразмеров теплообменников предполагает выбор такого варианта эксплуатации, следует применить схему ступенчатой регулировки элементов нагрева. Величина запаса для такого типа аппаратов – не более 10%.

Правильно выполненный расчет калорифера для приточной вентиляции обеспечит его эффективную и долговечную эксплуатацию.

Нередки случаи, когда из-за завышенной площади поверхностей нагрева или низкой скорости движения теплоносителя в трубках последние размораживаются при низких температурах. Это могут быть ошибки в расчете или обвязке калорифера. Во избежание размораживания в будущем при расчете лучше принимать оптимальную скорость движения теплоносителя – 0,12 м/с. В схеме обвязки теплообменника для вентиляции рекомендуется применять циркуляционный насос, который будет качественно регулировать производительность. Некоторые современные модели калориферов производятся со встроенным обводным клапаном, что предохраняет их от размораживания. Таким модификациям и следует отдавать предпочтение.

Читайте также  Группа безопасности котла своими руками

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.

Расчет вентиляции

При выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:

· Производительность по воздуху;
· Мощность калорифера;
· Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
· Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
· Допустимый уровень шума.

Ниже приводится упрощенная методика подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях

Производительность по воздуху

Проектирование системы вентиляции начинается с расчета требуемой производительности по воздуху или «прокачки», измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь. Расчет начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час. Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами). Так, для большинства жилых помещений достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется 2-3 кратный воздухообмен.

Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратностии по количеству людей, после чего выбрать большее из этих двух значений.

1. Расчет воздухообмена по кратности

L — требуемая производительность приточной вентиляции, м 3 /ч;

n — нормируемая кратность воздухообмена: для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5;

S — площадь помещения, м 2 ;

H — высота помещения, м;

2. Расчет воздухообмена по количеству людей:

в состоянии покоя — 20 м 3 /ч;

работа в офисе — 40 м 3 /ч;

при физической нагрузке — 60 м 3 /ч.

Рассчитав необходимый воздухообмен, выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей производительности. При этом необходимо учитывать, что из-за сопротивления воздухопроводной сети происходит падение производительности вентилятора. Зависимость производительности от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам, которые приводятся в технических характеристиках оборудования. Для справки: участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.

Типичные значения производительности систем вентиляции:

· Для квартир — от 100 до 500 м 3 /ч;

· Для коттеджей — от 1000 до 2000 м 3 /ч;

· Для офисов — от 1000 до 10000 м 3 /ч.

Мощность калорифера

Калорифер используется в приточной системе вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха. Два последних параметра определяются СНиП. Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоной и для Москвы равна -26°С (рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца в 13 часов). Таким образом, при включении калорифера на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 44°С. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, в приточных системах можно устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной. При этом приточная система должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года.
При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:

Возможность использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения питания. При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так как рабочий ток в этом случае меньше.

Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:

I = P / U, где I — максимальный потребляемый ток, А; Р — мощность калорифера, Вт; U — напряжение питание:

  • 220 В — для однофазного питания; 660 В (3 × 220В) — для трехфазного питания

. В случае если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле:

ΔT = 2,98 * P / L, где ΔT — разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции,°С;Р — мощность калорифера, Вт; L — производительность вентиляции, м 3 /ч.

Типичные значения расчетной мощности калорифера — от 1 до 5 кВт

для квартир, от 5 до 50 кВт для офисов.

Если использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления (водяной калорифер).

Рабочеее давление, скорость движения воздуха в воздуховодах, уровень шума

После расчета производительности по воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток или диффузоров). Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Далее по этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра — рабочее давление, создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.

Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором. От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением от 2,5 до 4 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума. В тоже время, использовать «тихие» воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно разместить в межпотолочном пространстве. Поэтому при проектировании вентиляции часто приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой производительностью вентилятора и диаметром воздуховодов. Для бытовых систем приточной вентиляции обычно используются гибкие воздуховоды сечением 160—250 мм и распределительные решетки размером 200×200 мм — 200×300 мм.

Расчет производительности калорифера

Подбор необходимой производительности калорифера осуществляется по характеристикам помещений, которое нужно обогревать: высоте потолка (для определения объема помещения), а также типу помещения (производственное, офисное или жилое помещение).

Первым параметром, который нужен, чтобы произвести расчет производительности нагревателя, является кратность воздухообмена комнаты. Эта характеристика показывает, какое количество раз в течение часа воздух в помещении полностью поменяется. К примеру, комната с площадью в 20 кв. м и высотой потолков в 3 м имеет объем, равный 60 куб. м. Соответственно, однократный воздухообмен для нее равен ее же объему за промежуток времени, то есть 60 кв.м/ч. Двукратный воздухообмен составляет уже 120 куб.м/ч и так далее. Кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей и других параметров. К примеру, для жилых помещений выбирается одно- или двукратный воздухообмен, тогда как для офисных помещений больше подходит двух- или трехкратный, так как, кроме людей, в офисах обычно имеется работающая техника (компьютеры, принтеры или другая офисная техника). При этом на каждого человека, который находится в обогреваемом помещении, должно приходиться не менее 60 куб.м/ч свежего воздуха. Исходя из этого, воздухообмен в офисных помещениях может быть еще увеличен из-за большого скопления работающих в нем людей.

Читайте также  Как почистить стиральную машинку от накипи

Когда известна кратность воздухообмена, то производится расчет производительности калорифера для нагрева всего проходящего через него воздуха и подбор конкретной модели на рынке. Для этого достаточно перемножить объем помещения на кратность воздухообмена. Например, для комнаты с объемом в 200 куб.м и двукратным воздухообменом производительность калорифера должна быть не менее 400 куб.м/ч.

Стоит иметь в виду, что в технических характеристиках любых калориферов изготовитель указывает его максимальную производительность, то есть при свободном входе и выходе воздуха. Однако если нагреватель установлен в системе с распределительными решетками, то его производительность уменьшится, так как воздуховодная сеть будет создавать сопротивление потоку воздуха. Причем падение мощности будет зависеть от сложности воздуховодной сети. К примеру, простая сеть с двумя или тремя решетками дает падение производительности воздухонагревателя на 20-30%.

Расчет мощности нагревателя

Организация приточно-вытяжной вентиляции помещений требует предварительный нагрев приточного воздуха перед подачей его в помещение.

Электрические нагреватели выпускают для подключения к прямоугольным и круглым вентиляционным каналам. Используют для подогрева приточного воздуха. Электрические нагреватели круглого сечения изготавливают из оцинкованной стали и представляют собой корпус и коммутационную коробку, в которой производится электрическое подключение нагревателя. Нагреватели снабжены термостатами защиты. Автоматический термостат защиты срабатывает при температуре 50 градусов. А второй термостат разрывает цепь при температуре выше 90 градусов и аварийное отключение можно снять только в ручном режиме. Как правило, термостаты подключаются последовательно в систему питания катушки магнитного пускателя. Канальные нагреватели устанавливают после вентилятора с равномерным обдувом ТЭНа. Приточная система вентиляции снабжается воздушным фильтром, который предотвращает загрязнение нагревателя.

Круглые нагреватели выпускают мощностью до 9 киловатт и снабжают нагревательными элементами из нержавеющей стали.

Организация приточно-вытяжной вентиляции помещений требует предварительный нагрев приточного воздуха перед подачей его в помещение.

Таблица минимального расхода воздуха круглых электрических нагревателей

Электрические нагреватели для прямоугольных каналов снабжены также термостатами защиты. Нагреватели оборудованы нагревательными элементами , снабженными дополнительным оребрением, которое увеличивает площадь соприкосновения ТЭНа нагревателя с приточным воздухом.

Таблица минимального расхода воздуха прямоугольных электрических нагревателей

Стоит отметить что прямоугольные нагреватели имеют дополнительное оребрение, что в значительной степени повышает энергоэффективность и теплоемкость особенно при подключении треугольником.

Для очистки воздуха используют воздушные фильтры

Монтаж

Если с установкой электрических устройств особых проблем не возникает, то с водяными все несколько сложнее. Как выглядит обвязка калорифера приточной вентиляции? Для монтируемой своими руками маломощной системы обогрева воздуха простейшим решением будет установка в разрыв перед обогревателем пары отсекающих вентилей (на случай ремонта) и термостатической головке на выходе.

Кроме того, врезка в общую систему отопления обязательно снабжается байпасом, который позволит отключить прибор, не останавливая циркуляцию. Если калорифер большой мощности отвечает за подогрев воздуха в вентиляции целого здания, такая инструкция, очевидно, будет непригодной. Вот одна из возможных схем обвязки.

Вероятно, схема требует нескольких комментариев.

  • Отсекающие вентиля на входе, как и в предыдущем случае, нужны на случай ремонта или замены самого калорифера или запорной арматуры без остановки циркуляции в основном контуре.
  • Фильтр грубой очистки предотвратит заклинивание трехходового клапан или насоса окалиной, песком или ржавчиной.
  • Циркуляционный насос позволяет теплоносителю циркулировать по малому кольцу, через перемычку.
  • Обратный клапан предотвращает движение теплоносителя через перемычку в обратном направлении: давление на подающем трубопроводе всегда больше.
  • Наконец, главный элемент схемы – трехходовой клапан с электрическим приводом и датчиком температуры – позволяет смешивать теплоноситель из подающего и обратного трубопроводов, дозируя смесь в зависимости от показаний датчика.

Схема работы трехходового клапана.

Важно: Момент, не указанный на изображении схемы – она будет работоспособной лишь при наличии подпорной шайбы на обратном трубопроводе (например, на одном из фланцев нижнего вентиля).

Пример расчета вентиляции с помощью калькулятора

На этом примере мы покажем, как рассчитать приточную вентиляцию для комнатной квартиры, в которой живет семья из трех человек (двое взрослых и ребенок). Днем к ним иногда приезжают родственники, поэтому в гостиной может длительное время находиться до 5 человек. Высота потолков квартиры — 2,8 метра. Параметры помещений:

№ помещения 1 2 3
Наименование помещения Детская Спальня Гостиная
Площадь 17 м² 14 м² 22 м²
Кол-во людей 1 человек
(днем и ночью)
2 человека ночью,
1 человек днем
0 человек ночью,
5 человек днем

Нормы расхода для спальни и детской зададим в соответствии с рекомендациями СНиП — по 60 м³/ч на человека. Для гостиной ограничимся 30 м³/ч, поскольку большое количество людей в этой комнате бывает нечасто. По СНиП такой расход воздуха допустим для помещений с естественным проветриванием (для проветривания можно открыть окно). Если бы мы и для гостиной задали расход воздуха 60 м³/ч на человека, то требуемая производительность для этого помещения составила бы 300 м³/ч. Стоимость электроэнергии для нагрева такого количества воздуха оказалась бы очень высокой, поэтому мы пошли на компромисс между комфортом и экономичностью. Для расчета воздухообмена по кратности для всех помещений выберем комфортный двукратный воздухообмен.

Магистральный воздуховод будет прямоугольным жестким, ответвления — гибкими шумоизолированными (такое сочетание типов воздуховодов не самое распространенное, но мы выбрали его в демонстрационных целях). Для дополнительной очистки приточного воздуха будет установлен фильтр тонкой очистки класса EU5 (расчет сопротивления сети будем вести при загрязненных фильтрах). Скорости воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума на решетках оставим равными рекомендуемым значениям, которые заданы по умолчанию.

Расчет начнем с составления схемы воздухораспределительной сети. Эта схема позволит нам определить длину воздуховодов и количество поворотов, которые могут быть как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости (нам нужно посчитать все повороты под прямым углом). Итак, наша схема:

Сопротивление воздухораспределительной сети равно сопротивлению самого длинного участка. Этот участок можно разделить на две части: магистральный воздуховод и самое длинное ответвление. Если у вас есть два ответвления примерно одинаковой длины, то нужно определить, какое из них имеет большее сопротивление. Для этого можно принять, что сопротивление одного поворота равно сопротивлению 2,5 метров воздуховода, тогда наибольшее сопротивление будет иметь ответвление, у которого значение (2,5* поворотов + длина воздуховода) максимально. Выделять из трассы две части необходимо для того, чтобы можно было задать разный тип воздуховодов и разную скорость воздуха для магистрального участка и ответвлений.

В нашей системе на всех ответвлениях установлены балансировочные , позволяющие настроить расходы воздуха в каждом помещении в соответствии с проектом. Их сопротивление (в открытом состоянии) уже учтено, поскольку это стандартный элемент вентиляционной системы.

Длина магистрального воздуховода (от воздухозаборной решетки до ответвления в помещение № 1) — 15 метров, на этом участке есть 4 поворота под прямым углом. Длину приточной установки и воздушного фильтра можно не учитывать (их сопротивление будет учтено отдельно), а сопротивление шумоглушителя можно принять равным сопротивлению воздуховода той же длины, то есть просто посчитать его частью магистрального воздуховода. Длина самого длинного ответвления составляет 7 метров, на нем есть 3 поворота под прямым углом (один — в месте ответвления, один — в воздуховоде и один — в адаптере). Таким образом, мы задали все необходимые исходные данные и теперь можем приступать к расчетам (скриншот). Результаты расчета сведены в таблицы:

Читайте также  Течеискатель воды своими руками

Результаты расчета по помещениям

№ помещения 1 2 3
Наименование помещения Детская Спальня Гостиная
Расход воздуха 95 м³/ч 120 м³/ч 150 м³/ч
Площадь сечения воздуховода 88 см² 111 см² 139 см²
Рекомендуемый диаметр воздуховода Ø 110 мм Ø 125 мм Ø 140 мм
Рекомендуемые размеры решетки 200×100 мм
150×150 мм
200×100 мм
150×150 мм
200×100 мм
150×150 мм

Результаты расчета общих параметров

Тип вентсистемы Обычная VAV
Производительность 365 м³/ч 243 м³/ч
Площадь сечения магистрального воздуховода 253 см² 169 см²
Рекомендуемые размеры магистрального воздуховода 160×160 мм
90×315 мм
125×250 мм
125×140 мм
90×200 мм
140×140 мм
Сопротивление воздухопроводной сети 219 Па 228 Па
Мощность калорифера 5.40 кВт 3.59 кВт
Рекомендуемая приточная установка Breezart 550 Lux
(в конфигурации на 550 м³/ч)
Breezart 550 Lux (VAV)
Максимальная производительность
рекомендованной ПУ
438 м³/ч 433 м³/ч
Мощность электрич. калорифера ПУ 4.8 кВт 4.8 кВт
Среднемесячные затраты на электроэнергию 2698 рублей 1619 рублей

Расчет воздухопроводной сети

  • Для каждого помещения (подраздел 1.2) рассчитывается производительность, определяется сечение воздуховода и подбирается подходящий воздуховод стандартного диаметра. По каталогу Арктос определяются размеры распределительных решеток с заданным уровнем шума (используются данные для серий АМН, АДН, АМР, АДР). Вы можете использовать и другие решетки с такими же размерами — в этом случае возможно незначительное изменение уровня шума и сопротивления сети. В нашем случае решетки для всех помещений оказались одинаковыми, поскольку при уровне шума в 25 дБ(А) допустимый расход воздуха через них составляет 180 м³/ч (решеток меньшего размера в этих сериях нет).
  • Сумма расходов воздуха по всем трем помещениям дает нам общую производительность системы (подраздел 1.3). При использовании производительность системы будет на треть ниже за счет раздельной регулировки расхода воздуха в каждом помещении. Далее рассчитывается сечение магистрального воздуховода (в правой колонке — для VAV системы) и подбираются подходящие по размерам воздуховоды прямоугольного сечения (обычно дается несколько вариантов с разным соотношением размеров сторон). В конце раздела рассчитывается сопротивление воздухопроводной сети, которое получилось весьма большим — это связано с использованием в вентсистеме фильтра тонкой очистки, который имеет высокое сопротивление.
  • Мы получили все необходимые данные для комплектации воздухораспределительной сети, за исключением размера магистрального воздуховода между ответвлениями 1 и 3 (в калькуляторе этот параметр не рассчитывается, поскольку конфигурация сети заранее неизвестна). Однако площадь сечение этого участка можно легко рассчитать вручную: из площади сечения магистрального воздуховода нужно вычесть площадь сечения ответвления №3. Получив площадь сечения воздуховода, его размер можно определить по таблице.

Расчет мощности калорифера и выбор приточной установки

Далее по производительности системы и разности температур воздуха определяется максимальная мощность калорифера. После этого на основании всех полученных данных подбирается приточная установка.

Рекомендуемая модель Breezart 550 Lux имеет программно настраиваемые параметры (производительность и мощность калорифера), поэтому в скобках указана производительность, которая должна быть выбрана при настройке ПУ. Можно заметить, что максимально возможная мощность калорифера этой ПУ на 11% ниже расчетного значения. Недостаток мощность будет заметен только при температуре наружного воздуха ниже -22°С, а это бывает не часто. В таких случаях приточная установка будет автоматически переключаться на меньшую скорость для поддержания заданной температуры на выходе (функция «Комфорт»).

В результатах расчета помимо требуемой производительности системы вентиляции указывается максимальная производительность ПУ при заданном сопротивлении сети. Если эта производительность оказывается заметно выше требуемого значения, можно воспользоваться возможностью программного ограничения максимальной производительности, которая доступна для всех вентустановок Breezart. Для максимальная производительность указывается для справки, поскольку регулировка ее производительности производится автоматически в процессе работы системы.

Расчет стоимости эксплуатации

В этом разделе рассчитывается стоимость электроэнергии, затрачиваемой на нагрев воздуха в холодный период года. Затраты для зависят от ее конфигурации и режима работы, поэтому принимаются равными среднему значению: 60% от затрат обычной системы вентиляции. В нашем случае можно сэкономить снижая расход воздуха ночью в гостиной, а днем — в спальне.

Расчет калориферов

Расчет и конструирование калориферной установки сводятся к определению необходимой площади теплоотдающей поверхности, числа калориферов и варианта их компоновки, а также способа подключения к трубопроводам теплоносителя. Одновременно с этим определяются сопротивления проходу воздуха через калорифер и теплоносителя по трубам, необходимые для гидравлических расчетов системы.

Средняя температура теплоносителя воды в трубках определяется как среднеарифметическое значение температур ее на входе (tг) и на выходе (t0) из калорифера. При теплоносителе— паре в качестве tср. т принимается температура насыщения пара при данном его давлении в трубках.

Средняя температура нагреваемого воздуха —это среднеарифметическое значение между ее начальным значением tНач, равным расчетной температуре наружного воздуха tнач, и конечным значением tКон, соответствующим температуре приточного воздуха /пр. При этом в расчетах общеобменной вентиляции температуру наружного воздуха (если нет рециркуляции внутреннего воздуха) принимают по параметрам А в зависимости от района в соответствии с СНиП И-ЗЗ—75, а температуры горячей (tг) и обратной (to) воды—по температурному графику воды в системе теплоносителя.

Коэффициент теплопередачи к является сложной функцией многих переменных. Многочисленные исследования позволили установить следующий общий вид этой функции:

При теплоносителе — воде

К=В(vpН)ср nw m. (111.35)

При теплоносителе — паре

К= С n(vpв n)ср r, (111.36)

Где В, С, n, m, г — коэффициенты и показатели степеней, зависящие от конструктивных особенностей калорифера; w — скорость движения воды в трубах, м/с; v — скорость воздуха, м/с.

Обычно при расчетах сначала задаются скоростью движения воздуха (vpв)ср, ориентируясь на ее оптимальное значение в пределах 7—10 кг/(м2-с). Затем по ней определяют живое сечение и подбирают конструкцию калорифера и установки.

При подборе калориферов запас на расчетную площадь нагрева принимается в пределах 10%—для паровых и 20% — для водяных калориферов, на сопротивление проходу воздуха— 10%, на сопротивление движению воды — 20 %.

Расчет электрических калориферов сводится к определению их установочной мощности N, Вт, для получения необходимой теплоотдачи Q, Вт:

Во избежание перегрева трубок расход воздуха через электрокалориферы во всех случаях не должен быть меньше величин, установленных для данного калорифера заводом-изготовителем.