Как вести расчет инфракрасных обогревателей

Как вести расчет инфракрасных обогревателей

Как обогреть комнату по секторам. С данной точки зрения рекомендовали бы использовать прежний калькулятор и начать подбор мощности по критериям:

Удельная мощность на один квадратный метр остается такой, как если бы площадь обогревалась до последнего дюйма.
При выборе нагревателя оценивается вариант подвесить приборы на разной высоте, от чего изменится и плотность потока мощности. Следует отдать предпочтение нагревателям с диаграммой направленности, максимально соответствующей нужным секторам. К примеру, над рабочим столом уместна секция плиточного навесного потолка Армстронг. Диаграмма направленности образует нечто, похожее на квадрат со сглаженными углами, покрывающий рабочее место. В детском саду уместнее Пион Керамик, образующие на полу продолговатую линию

Обратите внимание, что при удалении от инфракрасного обогревателя плотность мощности падает, располагайте приборы так, чтобы пятна тепла пересекались по краям. Как выбрать расстояние

В этом поможет дистанционный термометр, фиксирующий по длине полосы  одинаковую температуру. Контуры диаграммы направленности сильно зависят от конструкции, а дать дельных советов на все случаи жизни невозможно. Проще взять две штуки, оговорившись, что далее последует оптовая партия, а по результатам эксперимента уже рассматривать вопрос о конкретном количестве.
Комплексы Теплый потолок монтируются на всей площади, хотя в действительно больших помещениях структурируют комнаты нужным образом. Оставляйте отступы не менее двух-трех метров. В данном случае диаграмма направленности имеет невыраженный характер, что потребует запаса.

Это касалось потолочных и настенных моделей. Но с каминами возможно ориентировочно проделать нечто похожее. Излучение инфракрасного обогревателя покроет один бок, что не слишком приятно с человеческой точки зрения. Допускаем, что ставят приборы на противоположных стенах для компенсации эффекта. Либо дополнять боковое освещение потолочными приборами. Камин греет за счет излучения и конвекцией, уместно данное оборудование размещать под окнами. В данном случае входящий сквозняк прогреется от корпуса прибора. Встречаются и микатермические модели. Тогда расчет мощности инфракрасных обогревателей ведется по иному пути.

Микатермический излучатель теряет часть энергии на защитной решетке и за счет конвекции, но готовы поспорить, что на территории средней полосы не найдется места, где мощности стандартного прибора окажется мало для индивидуума. В данном случае разница в выборе отсутствует. Если предполагается поднять температуру в комнате, снова обращаемся к калькулятору. Считаем потери, вспоминаем количество мощности в наличии. Находим разницу, недостающую для заданных в расчетах условий. Полученная мощность значительна, а инфракрасные обогреватели не продемонстрируют главного достоинства – бережливости.

Учтите, при секторальном обогреве температура на прочей площади комнаты ниже. Воздух греется предметами, поднимется вверх над освещаемой инфракрасным обогревателями поверхностью. Подход должен учитывать сквозняки, вносящие весомый вклад. На пути подобных ветров придется поставить приборы помощнее, либо блокировать окончательно помеху тепловой завесой. Самый мощный инфракрасный обогреватель стоит в проблемном месте. Выигрыш рассматриваемого класса приборов обеспечивается правильной направленностью тепла. КПД инфракрасных обогревателей высок. Камины не похвастаются высоким значением.

Если заговорили про каменные сооружения, напомним, что электрические модели являются разновидностями ветродувок. Это не нагревательные приборы, лишь имитации со слабым функционалом теплых струй воздуха, выбрасываемых через щели фронтальной панели. Мощность электрических каминов редко превышает 2 кВт. Газовые модели производительнее, но для агрегатов придется выбрать место и пробить ходы для сброса продуктов сгорания. Это неудобно, покупатели вынуждены пользоваться имитациями, где эффект видимости пламени создается генератором на ультразвуковом вибраторе, испаряющем воду при комнатной температуре. Придется столкнуться с накипью, найдётся и плюс – повышение влажности в помещении.

Зимой причиной повышенной заболеваемости медики называют сухость воздуха. В этом свете электрический камин выступает как приемлемый регулятор параметра, главное, не переусердствовать: при значениях выше 75% ударно начинает размножаться грибок, для человека такая относительная влажность уже не полезна.

Надеемся, помогли рассчитать мощность инфракрасного обогревателя и определиться с выбором типа.

Критерии надежной теплопушки

Для более наглядного ознакомления с тепловой пушкой с керамическим нагревателем рассмотрим аппарат DHC 2-100, выпускаемый под торговой маркой DENZEL.БезопасностьНас, как пользователей, в первую очередь интересует уровень безопасности устройства. У DHC 2-100 первый класс защиты от поражения электрическим током. К этому же классу относится большая часть бытовой техники: стиральные и посудомоечные машины, кухонные комбайны и прочее. В конструкции предусмотрен встроенный термостат, который позволит выставить требуемую температуру в помещении для автоматического включения-отключения пушки. Защита от перегрева убережет в критических ситуациях – если пушка опрокинется, ее чем-либо накроют или инородный предмет застопорит вентилятор. Тепловая пушка с керамическим нагревателем (тепловентилятор) DHC 2-100Возможность выбора режима нагрева
Также имеется переключатель, позволяющий выбрать две ступени мощности (1 или 2 кВт) или режим вентиляции вообще без нагрева. Мощности агрегата достаточно, чтобы за один час подать не менее 100 м³ подогретого воздуха. При этом площадь надежно обогреваемого помещения составляет примерно 20 м².Маневренность и мобильностьКрепление аппарата к несущей раме позволяет свободно изменять угол его наклона. Попутно отметим, что для простого обогрева помещения наиболее эффективное положение пушки – строго горизонтально. Вес нагревателя не превышает 2 кг.

Сколько кВтч энергии тратится на нагрев воды

Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.

Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность потребленную от сети.

Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.

Кипячение воды в электрочайнике

Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.

Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.

Подогрев воды в накопительном водонагревателе

Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.

Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.

Расчет мощности ТЭНа

Несмотря на широкий сегодняшний ассортимент и функциональность выпускаемых различными производителями электробойлеров, их самодельные аналоги и в наше время не потеряли своей актуальности.

Обусловлено это прежде всего меньшей стоимостью последних, поэтому для реализации нагрева воды, скажем для летнего душа или умывальника на даче многие нередко используют самодельные электроводонагреватели, конструктивно представляющие собой емкость с нагревательным элементом — ТЭНом.

Как рассчитать мощность ТЭНа калькулятором онлайн

Расчет мощности ТЭНа с помощью онлайн-калькулятора выполняется учетом объема бака самодельного водонагревателя. Кроме того, учитывается начальная и конечная (требуемая) температура воды, а также предполагаемое время нагрева. На точность результатов оказывает влияние фактическое напряжение электрической сети и особенности конструкции данного ТЭНа. Все эти исходные данные вводятся в онлайн-калькулятор расчета мощности.

Основой всех расчетов служит формула, определяющая математические показатели мощности: P=0,0011m(tk-tн)/T, где:

• Р — это мощность ТЭНа,
• m — масса воды, подлежащей нагреву,
• tk-tн — температура воды в начале и конце нагрева,
• Т — время, необходимое для нагрева воды.

Калькулятор позволяет вычислить мощность нагревательного элемента без учета потерь тепла, различающихся в соответствии с конструкцией той или иной емкости. Кроме того на тепловые потери влияет температура окружающей среды и другие факторы.

Во время расчетов ТЭНа следует учитывать показатели фактического напряжения электрической сети, значительно отличающиеся от предполагаемого номинала. Например, пониженное напряжение может привести к снижению расчетной температуры рабочей поверхности ТЭНа. Поэтому времени для нагрева одного и того же объема воды потребуется значительно больше.

Во время расчетов в окне калькулятора «Объем нагреваемой воды» может быть вставлено значение массы этой воды с учетом ее удельного веса, составляющего 1 г/см3. Нередко холодная вода для нагрева поступает из городских систем водоснабжения. В этих случаях предусмотрена ее начальная температура, которая рекомендуется в летний период примерно 5-8 градусов, а в зимний период — 13-18 градусов. Конечный результат расчетной мощности Р в формуле подходит не только для одного ТЭНа, но и для нескольких элементов, соединенных параллельно.

Расчет мощности ТЭНа

При расчете мощности электронагревательных элементов использованы следующие расчетным данные: масса воды, начальная и конечная (желаемая) температура воды и время, затрачиваемое на нагревание.

Мощность ТЭНа P
P=0,0011m(tk-tн)/T
. в котором: m
— масса нагреваемой воды, tk
и tн
T

Вычисление мощности нагревательного элемента выполняется данным калькулятором без учета тепловых потерь, связанных с конструктивными особенностями емкости, температуры окружающей среды, состоянием греющей поверхности ТЭНа и пр.

Кроме того, следует учесть фактическое напряжение питающей сети, которое может сильно отличаться от номинального значения.

Так, при пониженном напряжении, температура рабочей поверхности будет меньше значения, заявленного изготовителем, следовательно, и времени для нагрева потребуется больше.

Учитывая удельный вес воды составляет 1 г/см3, в поле калькулятора “Масса нагреваемой воды” при вводе данных может быть использовано значение ее объема.

При нагревании холодной воды из систем городского водоснабжения, рекомендуемое значение начальной температуры 5-8°С летом и 13-18°С зимой. Результат вычисления (P) может быть значением мощности как одного ТЭНа, так и нескольких параллельно соединенных элементов.

Электротехнические расчеты онлайн

Forum220.ru | 2009 — 2015 | Электротехнические расчеты онлайн Размещение данных материалов на других веб-ресурсах возможно только при наличии обратной гиперссылки на сайт Forum220.ru

РЕМОНТБЫТОВОЙ ТЕХНИКИ

Калькулятор времени нагрева воды

Расход тепла на отопление формула и корректировки

Пример методики расчёта отопления по объему помещения

Исходя из выше сделанных расчетов, для отопления комнаты необходимо 2926 Вт. Учитывая тепловые потери, потребности составляют: 2926 + 1000 = 3926 Вт (KT2). Для расчета количества секций используют следующую формулу:

K = KT2/R, где KT2 – окончательное значение тепловой нагрузки, R – теплоотдача (мощность) одной секции. Итоговая цифра:

K = 3926/180 = 21,8 (округленная 22)

Итак, чтобы обеспечить оптимальный расход тепла на отопление, необходимо поставить радиаторы, имеющие в сумме 22 секции. Нужно учитывать, что самая низкая температура – 30 градусов мороза по времени составляет максимум 2-3 недели, поэтому можно смело уменьшить число до 17 секций (- 25%).

Если хозяев жилья не устраивает такой показатель количества радиаторов, то следует изначально брать во внимание батареи, имеющие большую мощность теплоснабжения. Либо утеплять стены здания и внутри, и снаружи современными материалами

Кроме того, нужно правильно оценить потребности жилья в тепле, исходя из второстепенных параметров.

Существует еще несколько параметров, влияющих на дополнительный расход энергии впустую, что влечет за собой увеличение тепловой потери:

1. Особенности наружных стен. Энергии обогрева должно хватить не только для отопления помещения, но и для компенсации потерь тепла. Стена, контактирующая с окружающей средой, со временем от перепадов температуры наружного воздуха начинает пропускать внутрь влагу. Особенно следует хорошо утеплить и провести качественную гидроизоляцию для северных направлений. Также рекомендуется изолировать поверхность домов, находящихся во влажных регионах. Высокий годовой уровень осадков неизбежно приведет к повышению теплопотерь.
2. Место установки радиаторов. Если батарея монтирована под окном, то происходит утечка энергии обогрева через его конструкцию. Уменьшить потери тепла поможет установка качественных блоков. Также нужно рассчитывать мощность прибора, установленного в подоконной нише – она должна быть выше.
3. Условность годовой потребности тепла для зданий в разных часовых поясах. Как правило, по СНИПам рассчитывается усредненная температура (усредненный годовой показатель) для зданий. Однако потребности в тепле бывают существенно ниже, если, например, на холодную погоду и низким показателям наружного воздуха приходится в общей сложности 1 месяц в году.

Расчёт мощности и подключение ТЭНов к электросети

Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также  излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы.

Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений — до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить.

Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба  + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать.

чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше.

В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева,  можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой  эл.

1. 625 Вт
2. 933 Вт
3. 1,25 кВт
4. 1,6 кВт
5. 1,8 кВт
6. 2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение  2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I — сила тока в амперах.

P — мощность в ваттах.

U — напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в  ватты.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R — сопротивление в Омах

U — напряжение в вольтах

I — сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U2 / R где,

P — мощность в ваттах

U2 — напряжение в квадрате, в вольтах

R — общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

В таблице 1.1 приведены значения для последовательного соединения ТЭНов.

Таблица 1.1

В таблице 1.2 приведены значения для параллельного соединения ТЭНов.

Таблица 1.2

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же  ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами

Альтернативный вариант расчета мощности

Если перед вами встал вопрос о том, как выбрать тепловую электрическую пушку (220В), то вы можете воспользоваться еще одним вариантом расчета. Значение в итоге получится более точным. Этот подход актуален при выборе тепловой пушки для дома. Формула при этом учитывает не площадь, а объем помещения, а также коэффициент теплопроводности стен.

Формула выглядит следующим образом: Р=(V*dT*Kt)/860. Здесь объем помещения обозначается буквой V и определяется как площадь, которая умножается на высоту потолка. Разница температуры внутри и снаружи помещения — это dT. Коэффициент теплопроводности — Kt. Если в комнате стены с хорошей теплоизоляцией, то это значение будет изменяться в пределах от 0,6 до 1. Когда оборудование подбирается для комнаты со средней теплоизоляцией или стенами из кирпича в два ряда, то коэффициент будет равен пределу от 1 до 2.

Подбирать тепловую пушку приходится еще и для комнат, стены которых выполнены однорядной кирпичной кладкой. Теплоизоляция при этом, как правило, плохая, а коэффициент теплопроводности будет достигать 3, тогда как его минимальное значение равно 2.

Подбирая тепловую пушку для ветхого ангара из профлиста или досок, вы должны брать в расчёт коэффициент от 3 до 4. Цифра 860 — это количество ккал в одном киловатте. Прежде чем решить, как выбрать тепловую электрическую пушку (220В), вы должны понять сущность расчета, который можно рассмотреть на конкретном примере.

Если речь идет о выборе оборудования для гаража и отогрева машины, то во внимание можно взять всё тот же объем помещения 4 x 6 м. А высоту потолка можно взять равную 3 м

Внутри постройки температура воздуха должна быть равна +15 °C, тогда как снаружи -20 °C. Разница равна 35 °C.

Когда гараж хорошо теплоизолирован, коэффициент будет равен 1. Расчётная формула в этом случае выглядит следующим образом: 72 x 35 x 1 = 2520 ккал/ч. Для того чтобы перевести это значение в киловатты, следует разделить его на 860, что позволит получить 2,93 кВт

Важно при этом брать оборудование с запасом мощности, в итоге искомый параметр будет равен 3,5 кВт, чего вполне достаточно

Как правильно выбрать надежные инфракрасные обогреватели

Все большую популярность сегодня приобретают инфракрасные обогреватели: как выбрать качественное устройство? В чем разница между моделями? Такие вопросы беспокоят потенциальных покупателей, которые желают приобрести современную климатическую технику. Следует заметить, что инфракрасные обогреватели широко применяются в супермаркетах, офисах, помещениях промышленного назначения, но постепенно входят и в жилые дома, в большей степени это касается дач, коттеджей. Эффективность, экономия, безопасность, долговечность – основные критерии, благодаря которым данные приборы нынче востребованы.

Проточные водонагреватели

В расчете количества тепла для нагрева проточной воды надо учитывать разницу в стандартах напряжения России (220 В) и Европы (230 В), так как значительная часть электроводонагревателей изготовляется западноевропейскими компаниями. Благодаря этой разнице номинальный показатель в 10 кВт в таком приборе при подключении к российской сети в 220В будет на 8,5% меньше – 9,15.

Максимальный гидропоток V (в литрах за минуту) с заданными мощностными характеристиками W (в киловаттах) рассчитывается по формуле: V= 14,3*(W/t 2 -t 1), в которой t 1 и t 2 – температуры на входе в нагреватель и в результате подогрева соответственно.

Ориентировочные мощностные характеристики электроводонагревателей применительно к бытовым потребностям (в киловаттах):

• 4−6 – только для мытья рук и посуды,
• 6−8 – для принятия душа,
• 10−15 – для мойки и душа,
• 15−20 – для полного водоснабжения квартиры или частного дома.

Выбор затрудняет то, что нагреватели выпускаются в двух вариантах подключения: к однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети. Однако нагреватели для однофазной сети, как правило, не выпускаются выше 10 киловатт.

Расчет — время — нагрев

Расчет времени нагрева ведут по двум стадиям процесса: подогрев масла и нагрев жидкости в аппарате до заданной температуры.

Расчет времени нагрева частиц по известному уравнению для шара с определением критерия Nu по уравнению Nu 0 2 Re0 — 83 14 ] показывает, что время прогрева частиц со средним диаметром dcp 8 мм в потоке теплоносителя с температурой 550 при скорости 0 75 мм / сек составляет — 60 сек. Для частиц dcp 1 5 мм оно равняется 8 сек. Скорость нагрева частиц с dcp 8 мм составляет примерно 8 град / сек. Таким образом, за время, равное 60 сек. Из частиц с dcp 6 мм выделение дегтя практически заканчивается за 90 сек. В условиях вращающегося взвешенного слоя летучие выделяются значительно интенсивнее. Соответствующие кривые сдвинуты влево, в сторону меньшей продолжительности опыта. Выделение дегтя для частиц с dcp 6 мм заканчивается за 30 сек. Деготь выделяется значительно интенсивнее.

Сложности расчета времени нагрева и построения графика ступенчатого нагрева 1массивной загрузки в многозонной печи возникают лишь в тех случаях, когда длительности нагрева в отдельных зонах оказываются меньшими, чем время установления регулярного режима. Однако в практике промышленного нагрева такие случаи, как правило, не встречаются.

Для расчета времени нагрева необходимо задаться температурами поверхности загрузки во всех зонах нагрева, причем наибольший прирост температуры рекомендуется принимать в начале нагрева, а наименьший — в конце нагрева.

При расчете времени нагрева в печи с постоянной температурой для определения числа Био обычно принимается средний за время нагрева коэффициент теплоотдачи а.

В изложенной методике расчета времени нагрева предполагается, что загрузка, получая тепло от омывающего ее воздуха или газа, не теряет его через стенки печи. В некоторых случаях нагрева длинной загрузки при необходимости обеспечения высокой точности заданной температуры тепловые потери через стенки печи могут оказать существенное влияние на процесс нагрева, и пренебрегать ими нельзя.

Ниже приведены примеры расчета времени нагрева и температуры печи для тонких загрузок.

Изложенная выше методика расчета времени нагрева цилиндрической загрузки постоянным тепловым потоком соответствует условиям нагрева одиночного цилиндра, воспринимающего равномерно по всей внешней поверхности радиальный поток тепла.

В приведенном примере был дан расчет времени нагрева пластины до достижения ее поверхностью заданной температуры, причем это время складывается из времени начального участка нагрева т0 и времени нагрева в регулярном режиме TI.

Следует помнить, что все приведенные данные по расчету времени нагрева дают более или менее приближенные результаты, которые нужно проверять на практике и в случае необходимости вносить поправки.

К сожалению, еще и сейчас не разработан достаточно надежный и простой метод расчета времени нагрева. Поэтому даже при современном производстве, когда применяется сложное механизированное оборудование, этот элемент мастерства не утратил своего значения.

Зная коэффициенты теплоотдачи, нетрудно определить время нагрева загрузки в жидкой среде, пользуясь изложенной выше методикой расчета времени нагрева в печи с постоянной температурой.

Не менее важен вклад советских ученых Б. В. Старка, Г. П. Иванцова, Д. В. Будрина, Н. Ю. Тайца и др. в изучение процессов нагрева и выработки методик расчета времени нагрева различных видов загрузки в промышленных печах.

Для практических расчетов описанный метод наложения тепловых потоков имеет ограниченное применение ввиду его сложности, однако его анализ позволяет создать более простую методику расчета времени нагрева в многозонной печи.

Накопительные водонагреватели бойлеры

Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты:

Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают):

N full – мощностные характеристики нагревательного элемента,

Q c – теплопотери водонагревательной ёмкости.

1. c= Q/m*(tк-tн)
   • С – удельная теплоёмкость,
   • Q – количество теплоты,
   • m – масса в килограммах (либо объём в литрах),
   • tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры.
2. N=Q/t
   • N – мощностные характеристики нагрева.
   • t — время нагревания в секундах.
3. N = N full — (1000/24)*Q c

Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом:

• Расчёт мощности ТЭНа для нагрева воды нужной температуры:
  W= 0,00117*V*(tк-tн)/T
• Определение времени, необходимого для нагревания воды в водонагревателе:
  T= 0,00117*V*(tк-tн)/W

Составляющие формул:

• W (в кВТ) – мощностная характеристика ТЭНов (нагревательного элемента),
• Т (в часах) – время нагрева воды,
• V (в литрах) – объем бака,
• tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры (конечная – обычно 60°C).

Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается:

• фактическая мощность электросети,
• температура окружающей среды,
• конструктивные особенности и потенциальные теплопотери бака,
• рекомендации некоторых производителей, относительно tн (порядка 5-8 °С летом и 15-18 °С – зимой).

При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию. Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют. Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей (http://water-save.com/
) и строгий учёт водорасхода.

В конечном итоге мы получили две величины воздухообменов по ТП и ХП.

Вопрос — как быть?

Варианты решения:

1. Приточную систему рассчитывать на максимальный воздухообмен и установить на электродвигателе вентилятора регулятор частоты вращения, задействованный от температуры внутреннего воздуха. Вытяжную систему выполнить либо с естественной циркуляцией, либо механическую, задействованную от того же регулятора частоты вращения.

Система эффективная, но очень дорогая!

2. Выполнить две приточные установки и две вытяжные установки. Одна приточная и одна вытяжная установка работают в ХП. Приточная система с воздухонагревателем, который рассчитан на подогрев наружного воздуха от параметров “Б” до температуры притока. Вторая пара систем — приточная установка без калорифера, работает только ТП.

3. Выполнить только приточную систему на подачу по ХП и одну вытяжную систему такой же подачи, а воздухообмен в ТП осуществить через открытые окна.

Пример.

В административном здании — помещение атриума, с габаритными размерами в плане:

9 × 20,1 м

и высотой — 6 м

необходимо поддерживать температуру воздуха в рабочей зоне (h = 2 м)

t_В = 23ºС и относительную влажность φ_В = 60%.

Приточный воздух подаётся с температурой t_П = 18ºС.

Полные тепловыделения в помещении составляют

∑Q_полн. = 44 кВт,

явные тепловыделения равны ∑ Q_явн. = 26 кВт,

поступление влаги равны ∑ W = 32 кг/ч.

Решение (см. рисунок 3).

Для определения величины углового коэффициента необходимо привести все параметры согласно J — d диаграмме.

∑ Q_полн. = 44 кВт × 3600 = 158400 кДж/кг.

Исходя из этого, угловой коэффициент равен

Определяем тепловое напряжение помещения

Градиент температуры воздуха по высоте помещения составит (определяем по таблице)

grad t = 1,5ºС.

Тогда, температура уходящего воздуха равна

t_У = t_В + grad t( H — h_р.з.) = 23 + 1,5 ( 6 — 2 ) = 29  ºС.

На J — d диаграмме находим точку В с параметрами внутреннего воздуха (•) В:

t_В = 23ºС;    φ_В = 60%.

Проводим линию тепло-влажностного отношения с численным значением 4950 через точку 0 шкалы температур и, параллельно этой линии проводим наш луч процесса через точку внутреннего воздуха — (•) В.

Так как, температура приточного воздуха t_П = 18ºС, то точка притока П будет определяться, как пересечение луча процесса и изотермы t_П = 18ºС.

Точка уходящего воздуха У лежит на пересечении луча процесса и изотермы t_У = 29 ºС.

Получаем параметры реперных точек:

В t_В = 23ºС;    φ_В = 60%;   d_В = 10,51 г/кг;    J_В = 49,84 кДж/кг;

П t_П = 18ºС;    d_П = 8,4 г/кг;    J_П = 39,37 кДж/кг;

У t_У = 29ºС;    d_У = 13,13 г/кг;    J_У = 62,57 кДж/кг.

Определяем расход приточного воздуха:

по теплосодержанию

по влагосодержанию

т.е. мы получим практически одинаковый расход приточного воздуха.

Определяем кратность воздухообмена по притоку

Таким образом, кратность воздухообмена по притоку составляет менее 5.

Так как, кратность воздухообмена по притоку составляет больше 5, то необходимо выполнить расчет из условия, что уходящую температуру внутреннего воздуха t_У необходимо принимать равной внутренней температуре воздуха в помещении t_В, т.е.

t_У = t_В

и формула для определения количества воздуха приняла бы вид:

по теплосодержанию

по влагосодержанию

Принципиальную схему приточной вентиляционной установки смотри рисунок 4.