Kalorifeeri arvutus: kuidas arvutada õhu soojendamiseks mõeldud seadme võimsust kütteks

Kalorifeeridel on kõrge tootlikkus, seetõttu saab nende abiga isegi väga suuri ruume üsna lühikese aja jooksul soojendada. Müügile jõuab palju mudeleid neist seadmetest, mis töötavad erinevate soojuskandjate alusel.

Optimaalse variandi valimiseks on vaja kalorifeeri arvutust, mida saab teha nii käsitsi kui ka veebikalkulaatorit kasutades. Arvutuste küsimustes aitame teil aru saada – selles artiklis toome näite arvutustest, mida läheb vaja sobiva õhukütteseadme valimisel.

Samuti vaatleme erinevate kalorifeeritüüpide konstruktsiooni iseärasusi, küttesüsteemi eeliseid ja puudusi selliste seadmete kasutamisel.

Kalorifeeriga kütmise plussid ja miinused

Maja soojendamise süsteem, mis põhineb etteantud temperatuurini soojendatud õhu otse majja juhtimisel, pakub erilist huvi oma kodu omanikele.

Selline küttesüsteemi konstruktsioon koosneb järgmistest olulistest sõlmedest:

• kalorifeer, mis toimib soojusgeneraatorina ja soojendab õhku;
• kanalid (õhukanalid), mille kaudu jõuavad soojendatud õhumassid majja;
• ventilaator, mis suunab hästi soojendatud õhu kogu ruumi mahus.

Sellise tüübi süsteemil on palju eeliseid. Nende hulka kuuluvad kõrge kasutegur, abielementide puudumine soojusvahetuseks radiaatorite, torude näol, ja võimalus ühendada see kliimasüsteemiga, ja väike inerts, mille tulemusena toimub suurte mahtude soojenemine väga kiiresti.

Paljude majaomanike jaoks on puuduseks see, et süsteemi paigaldamine on võimalik ainult samaaegselt maja ehitamisega ja hiljem pole selle moderniseerimine võimalik.

Puuduseks on ka selline nüanss nagu kohustuslik varutoite olemasolu ja vajadus regulaarse tehnilise hoolduse järele.

Kalorifeer on lihtne paigaldada ja kasutada, taskukohase hinnaga, kuid peamine on see, et see on tõhus ruumi kütteks. Pildil on süsteemi sisse paigaldatud veekalorifeer.

Meie veebilehel on üksikasjalikumad materjalid õhkkütte seadmete kohta majas ja suvilas. Soovitame teil nendega tutvuda:

• Õhkküte oma kätega: kõik õhkküttesüsteemidest
• Kuidas korraldada maamaja õhuküte: reeglid ja ehitusskeemid
• Õhkkütte arvutus: põhimõtted + arvutusnäide

Kalorifeeride klassifikatsioon

Kalorifeerid hõlmavad küttesüsteemi konstruktsiooni õhu soojendamiseks. Need seadmed jagunevad kasutatava soojuskandja tüübi järgi järgmistesse rühmadesse: vesi-, elektri-, auru- ja tulekalorifeerid.

Elektriseadmeid on mõistlik kasutada ruumides, mille pindala ei ületa 100 m². Suuremate pindaladega hoonete jaoks on ratsionaalsem valik veekalorifeerid, mis töötavad ainult soojusallika olemasolul.

Kõige populaarsemad on aurukalorifeerid ja veekalorifeerid. Nii esimesed kui ka teised jagunevad pinnakuju järgi kahte alaliiki: ribilised ja siledatorudega. Ribilised kalorifeerid on ribide geomeetria järgi plaat- ja spiraalkeeritud.

Sellise soojuskandjaga nagu aur töötavate kalorifeeride tootlikkust reguleeritakse spetsiaalsete klappide abil, mis on paigaldatud sisselasketorule.

Konstruktsiooni järgi võivad need seadmed olla ühekordse käiguga, kus soojuskandja liigub torudes ühtlast suunda, ja mitmekordse käiguga, mille katetes on vaheseinad, mistõttu soojuskandja liikumissuund muutub pidevalt.

Müügile jõuavad 4 veekalorifeeri ja aurukalorifeeri mudelit, mis erinevad küttepinnapindala poolest:

• SM – kõige väiksem ühe torureaga;
• M – väike kahe torureaga;
• S – keskmine torudega 3 reas;
• B – suur, millel on 4 torurida.

Veekalorifeerid taluvad kasutamise käigus suuri temperatuurikõikumisi – 70-110⁰. Seda tüüpi kalorifeeri heaks tööks peab süsteemis ringlev vesi olema kuumutatud maksimaalselt 180⁰-ni. Soojal aastaajal võib kalorifeer täita ventilaatori rolli.

Erinevate kalorifeeritüüpide konstruktsioon

Kütteveekalorifeer koosneb metallist korpusest, selles asuvast soojusvahetist torude rea ja ventilaatori kujul. Aparaadi otsas on sisselaskepihikud, mille kaudu ühendatakse see katla või tsentraalse küttesüsteemiga.

Tavaliselt asub ventilaator seadme tagumises osas. Selle ülesanne on õhku läbi soojusvaheti ajada.

Pärast kuumutamist läbi kalorifeeri esiküljel asuva võre siseneb õhk tagasi tuppa.

Enamasti valmistatakse korpus ristküliku kujul, kuid on ka mudeleid, mis on mõeldud ümarate ventilatsioonikanalite jaoks. Toitetorustikule paigaldatakse kahe- või kolmekäigulised ventiilid aparaadi võimsuse reguleerimiseks.

Ventilaator puhub õhku kalorifeeri korpuses asuvatele torudele. Mööda torusid liigub küttesüsteemist kuum vesi ning ventilaator jaotab sooja õhu ühtlaselt ruumis.

Kalorifeerid erinevad ka paigaldusviisi poolest — need võivad olla lae- või seinale paigaldatavad. Esimese tüübi mudelid paigutatakse ripplae taha, selle piiridest paistab välja ainult võre. Seinale paigaldatavad seadmed on populaarsemad.

Tüüp #1 – siledate torudega kalorifeerid

Siledatorulise konstruktsiooni moodustavad kütteelemendid õõnsate peente torude kujul, mille läbimõõt on 20–32 mm ja mis asetsevad üksteisest 0,5 cm kaugusel. Neis ringleb soojuskandja. Õhk, voolates üle kuumutatud torupindade, soojeneb konvektiivse soojusvahetuse abil.

Torud õhusoojendis paigutatakse malelaua- või koridorireas. Nende otsad on keevitatud kollektoritesse — ülemisse ja alumisse. Soojuskandja siseneb jaotuskarpi sisselaskepihiku kaudu, seejärel läbib torud ja soojendab need, väljub seejärel väljalaskepihiku kaudu kondensaadi või jahutatud vee kujul.

Stabiilsemat soojusülekannet tagavad malelauas paigutatud torudega seadmed, kuid õhuvoolude takistus on siin suurem. Kindlasti tuleb teostada aparaadi võimsuse arvutus, et teada seadme tegelikke võimalusi.

Õhule esitatakse teatud nõuded — selles ei tohi olla kiude, hõljuvosakesi ega kleepuvaid aineid. Lubatud tolmusedus on alla 0,5 mg/m³. Sisselasketemperatuur on minimaalselt 20°.

Ühekäiguline ja kolmekäiguline kalorifeer. 1 – sisselaskepihik, mille kaudu siseneb soojuskandja, 2 – jaotuskarp, 3 – toru, 4 – väljalaskepihik, 5 – vahesein

Soojuslikud omadused siledatoruliste küttekehade puhul ei ole eriti kõrged. Nende kasutamine on otstarbekas, kui ei ole vaja suurt õhuvoolu ega õhu kuumutamist kõrge temperatuurini.

Tüüp #2 – ribidega õhusoojendid

Ribidega seadmete torud on ribipinnaga, seega on nende soojusülekanne suurem. Väiksema torude arvu korral on nende soojuslikud omadused kõrgemad kui siledatorulistel õhusoojenditel.

Plaatküttekehade koosseisu kuuluvad torud, millele on paigaldatud plaadid – ristkülikukujulised või ümmargused.

Esimest tüüpi plaadid paigaldatakse torude rühmale. Soojuskandja liigub seadme jaotuskasti läbi liitmiku, soojendab õhku, mis liigub suure kiirusega läbi väikese läbimõõduga kanalite, ja seejärel väljub kogumiskastist läbi liitmiku.

Seda tüüpi küttekehad on kompaktsed, hooldus- ja paigaldussõbralikud.

Ühekäigulisi plaatseadmeid tähistatakse: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, ja mitmekäigulisi — KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOJUG, KMB. Keskmisel mudelil on tähistus KFS, suurel — KFB.

Nende küttekehade torudele keeratakse terasest gofreeritud lint, mille laius on 1 cm ja paksus 0,4 mm. Nende soojuskandjaks võib olla nii aur kui ka vesi.

Veeküttekehasid ei tohi ühendada metallplast- või polümeertorudega, kuna need pole mõeldud kõrge temperatuuriga soojuskandja jaoks. Vaja on terastorusid ja parem tsingitud, et vältida korrosiooni.

Esimene on varustatud kolme torureaga ja teine neljaga. Keskmise mudeli plaatide paksus on 0,5 mm ja mõõtmed 11,7x13,6 cm. Suure mudeli plaadid on sama paksuse ja laiusega, kuid erinevad suurema pikkuse poolest – 17,5 cm.

Plaadid asetsevad üksteisest 0,5 cm kaugusel ja on siksakilise paigutusega, samas kui keskmist tüüpi mudelitel on plaadid paigutatud koridoripõhimõttel.

Õhusoojendid märgistusega STD on 5 numbriga (5, 7, 8, 9, 14). Küttekehas STD4009V on soojuskandjaks aur, STD3010G puhul vesi. Esimesed paigaldatakse torude vertikaalse orientatsiooniga, teised horisontaalsega.

Tüüp #3 – bimetallist kalorifeerid ribistusega

Õhkkütteststemides kasutatakse sageli bimetallist küttekehade mudeleid KP3-SK, KP4-SK, KSk – 3 ja 4, millel on eriline ribitüüp – spiraalvaltsitud. Küttekehade KP3-SK ja KP4-SK soojuskandjaks on kuum vesi maksimaalse rõhuga 1,2 MPa ja maksimaalse temperatuuriga 180⁰.

Kahe teise õhusoojendi tööks on vaja auru, mille töörõhk on sama mis esimestel, kuid temperatuur on veidi kõrgem – 190⁰. Tootjad teostavad kindlasti vastuvõtu-üleandmiskatseid. Seadmeid testitakse ka tihedusele.

Soojusvaheti kalorifeer KSK koosneb terasest valmistatud torudest, millel on alumiiniumribid. Neid ühendavad toruvõred.

On olemas 2 bimetallist kalorifeeri seeriat – KSK3, KPZ, millel on 3 torurida, kuuluvad keskmiste hulka, ning KSK4, KP4 4 torureaga – suured mudelid. Nende seadmete koostisosadeks on bimetallist soojusvahetuselemendid, külgmised kilbid, toruvõred, vaheseintega katted.

Soojusvahetuselement koosneb kahest torust – sisemisest terastorust läbimõõduga 1,6 cm ja sellele asetatud alumiiniumist välistorust, millel on ribid. Põikintervall soojust ülekandvate torude vahel on 4,15 cm ja pikisuunaline 3,6 cm.

Arvutuste ja sobiva seadme valimise reeglid

Küttesüsteemi projekteerimisel ühe või kalorifeeride rühmaga, samuti arvutuste tegemisel tuleb järgida mitmeid reegleid. Vaatleme neid üksikasjalikumalt allolevas fotokogumikus.

Veekalorifeeri arvutus

Vesi- või auruõhusoojendi võimsuse arvutamiseks on vaja järgmisi lähteparameetreid:

1. Süsteemi tootlikkus ehk teisisõnu õhukogus, mis läbib süsteemi tunnis. Mahulise vooluhulga mõõtühik on m³/h, massilise kg/h. Tingimuslik tähis on L.
2. Alg- ehk välistemperatuur – t_väli.
3. Lõplik õhutemperatuur – t_lõpp.
4. Õhu tihedus ja erisoojusmahtuvus teatud temperatuuril – andmed võetakse tabelitest.

Kõigepealt arvutatakse õhusoojendi eesmine ristlõikepindala. Selle väärtuse teada saades saadakse agregaadi esialgsed mõõtmed varuga.

Arvutamiseks kasutatakse valemit:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Kus L – mahuline õhuvooluhulk ehk tootlikkus m³/h, ρ – välisõhu tihedus mõõdetuna kg/m³, ϑρ – õhu massikiirus arvutatavas ristlõikes, mõõdetuna kg/(cm²).

Pärast selle parameetri saamist võetakse edasisteks arvutusteks tüüpiline küttekeha suurus, mis on mõõtmetelt lähim. Kui pindala lõppväärtus on suur, paigaldatakse paralleelselt mitu ühesugust seadet, mille pindalade summa võrdub saadud väärtusega.

Küttekehadeks nimetatakse mitte ainult soojusvahetusseadmeid, vaid ka külmal veel põhinevaid õhujahuteid, mis on palju vähem populaarsed.

Konkreetse õhukoguse soojendamiseks vajaliku võimsuse määramiseks tuleb teada soojendatava õhu kogutarbimist kilogrammides 1 tunni jooksul valemi abil:

G = L х р,

Kus р on õhu tihedus keskmise temperatuuri tingimustes. See määratakse, liites kokku temperatuurid seadme sisse- ja väljalaskeava juures, seejärel jagatakse 2-ga. Tiheduse väärtused võetakse tabelist.

Sellest tabelist saab võtta andmeid õhu tiheduse ja erisoojusmahutavuse kohta teatud temperatuuril, et arvutada seadme võimsust.

Nüüd saab arvutada õhu soojendamiseks vajaliku soojuse hulka, mille jaoks kasutatakse järgmist valemit:

Q (W) = G х c х (t lõpp – t alg),

Kus G – õhu massitarbimine kg/tunnis. Arvutamisel arvestatakse ka õhu erisoojusmahutavust, mida mõõdetakse J/(kg x K). See sõltub sissetuleva õhu temperatuurist ja selle väärtused on ülaltoodud tabelis. Temperatuur seadme sisse- ja väljalaskeava juures on vastavalt märgitud t alg. ja t lõpp.

Oletame, et on vaja valida küttekeha võimsusega 10 000 m³/tunnis, et see soojendaks õhu 20⁰-ni, kui väljas on temperatuur -30⁰. Soojuskandjaks on vesi, mille temperatuur on seadme sisselaskeava juures 95⁰ ja väljalaskeava juures 50⁰.

Õhumassi massitarbimine: G = 10 000 m³/t. x 1,318 kg/m³ = 13 180 kg/t.

Tiheduse väärtus: ρ = (-30 + 20) = -10, jagades selle tulemuse pooleks, saadi -5. Tabelist valiti keskmisele temperatuurile vastav tihedus.

Asendades saadud tulemuse valemis, saadakse soojuskulu: Q = 13 180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185 435 W. Siin 1013 on erisoojusmahutavus, mis on valitud tabelist temperatuuril – 30⁰ J/(kg x K). Küttekeha arvutuslikule võimsusele lisatakse 10–15% varu.

Põhjus on see, et tabeli parameetrid erinevad sageli tegelikest vähemaks, ja seadme soojusvõimsus väheneb aja jooksul torude ummistumise tõttu. Varu suuruse ületamine ei ole soovitatav.

Küttepinda oluliselt suurendades võib tekkida alajahtumine ja isegi külmumine suurte külmade korral.

Aurukalorifeeris juhitakse soojuskandja ülalt sisse ning töödeldud auru kondenseerumisel tekkinud vesi juhitakse alt välja. Fotol on aurukalorifeeri torustiku skeem.

Aurukalorifeeride võimsus arvutatakse samamoodi nagu veekalorifeeride puhul. Erineb ainult soojuskandja arvutamise valem:

G = Q / r,

Kus r on auru kondenseerumisel eralduv erisoojus, mõõdetuna kJ/kg.

Elektrilise kalorifeeri arvutus

Tootjad märgivad elektriliste kalorifeeride kataloogides sageli paigaldatud võimsuse ja õhuvoolu, mis lihtsustab oluliselt valikut. Peamine on see, et parameetrid ei oleks väiksemad kui passis näidatud, vastasel juhul läheb seade kiiresti rikki.

Kalorifeeri konstruktsiooni kuuluvad mitu spetsiaalset elektrilist kütteelementi, mille pindala on suurendatud neile pressitud ribide abil.

Seadmete võimsus võib olla väga suur, mõnikord sadu kilovatte. Kuni 3,5 kW võib kalorifeeri toita 220 V pistikupesast, kõrgema pinge korral on vajalik ühendus eraldi kaabliga otse jaotuskilpi. Kui on vaja kasutada üle 7 kW võimsusega kalorifeeri, on vajalik 380 V toide.

Need seadmed on väikeste mõõtmete ja kaaluga, nad on täiesti autonoomsed, nende jaoks pole tsentraliseeritud sooja veevarustuse ega auru olemasolu vajalik.

Oluline puudus on väike võimsus, mis ei ole piisav suurtel pindadel kasutamiseks. Teine puudus on suur elektrienergia tarbimine.

Kalorifeeri arvutusest järeldub, et seadme kasutamise tulemuseks on märkimisväärne energiasääst. Mõnikord kombineeritakse seda agregaati rekuperaatoriga ja siis võetakse õhk mitte väljast, vaid ruumist.

Teada saamaks, kui suurt voolu kalorifeer tarbib, võib kasutada valemit:

I = P /U,

Kus P on võimsus, U on toitepinge.

Kalorifeeri ühefaasilise ühenduse korral võetakse U väärtuseks 220 V. Kolmefaasilise korral 660 V.

Temperatuurini, milleni teatud võimsusega kalorifeer õhumassi soojendab, määratakse valemiga:

T =2.98 x P/ L,

Kus L on süsteemi tootlikkus. Kalorifeeri võimsuse optimaalsed väärtused on kodu jaoks 1 kuni 5 kW ja büroode jaoks 5 kuni 50 kW.

Järeldused ja kasulik video teemal

Millist õhu tihedust arvutuses kasutada, on räägitud selles videos:

Video sellest, kuidas kalorifeer töötab küttesüsteemis:

Teatud tüüpi kalorifeeri valides tuleks lähtuda otstarbekuse ja maja kasutusomaduste kaalutlustest.

Väikeste pindade jaoks on hea ost elektriline kalorifeer, suure maja kütmiseks tuleks aga valida mõni muu lahendus. Igal juhul ei saa hakkama eelneva arvutuseta.

Olete hästi kursis õhukütteseadme valiku ja arvutamise küsimusega? Kas soovite jagada kasulikke soovitusi õhukütteseadme valikuks või juhtida tähelepanu veale või ebatäpsusele ülalvaadeldud materjali arvutustes? Jätke oma kommentaar selle artikli alla – Teie arvamus võib olla kasulik inimestele, kes valivad sobivat õhukütteseadet oma kodu jaoks.