히터 계산: 가열용 공기 가열 장치의 전력을 계산하는 방법

히터는 성능이 뛰어나므로 도움을 받으면 상당히 짧은 시간에 매우 넓은 공간도 난방할 수 있습니다. 다양한 냉각수를 기반으로 작동하는 이러한 장치의 많은 모델이 판매됩니다.

최상의 옵션을 선택하려면 히터를 계산해야 하며 수동으로 또는 온라인 계산기를 사용하여 계산할 수 있습니다. 우리는 계산 문제를 파악하는 데 도움을 줄 것입니다. 이 기사에서는 공기 가열에 적합한 장치를 선택할 때 필요한 계산의 예를 제공합니다.

또한 다양한 유형의 공기 히터의 설계 특징, 이러한 장치를 사용하는 난방 시스템의 장단점을 고려할 것입니다.

히터를 이용한 난방의 장단점

설정된 온도로 가열된 공기를 집 안으로 직접 공급하는 주택 난방 시스템은 주택 소유자에게 특별한 관심을 끌고 있습니다.

이 난방 시스템 설계는 다음과 같은 중요한 구성 요소로 구성됩니다.

• 공기를 가열하는 발열체 역할을 하는 히터;
• 가열된 공기 덩어리가 집으로 들어가는 채널(공기 덕트);
• 방 전체에 따뜻한 공기를 보내는 팬.

이러한 유형의 시스템에는 많은 장점이 있습니다.여기에는 고효율, 라디에이터, 파이프 형태의 열 교환을 위한 보조 요소의 부재, 기후 시스템과 결합하는 능력, 낮은 관성이 포함되어 있어 많은 양이 매우 빠르게 가열됩니다.

많은 주택 소유자의 단점은 시스템 설치가 주택 건설과 동시에만 가능하고 이후 현대화가 불가능하다는 것입니다.

단점은 백업 전원의 필수 존재 및 정기적인 유지 관리의 필요성과 같은 뉘앙스입니다.

히터는 설치 및 작동이 쉽고 가격도 저렴하지만 가장 중요한 것은 방을 난방하는 데 효과적인 장치라는 것입니다. 사진은 시스템에 내장된 온수기를 보여줍니다.

우리 웹 사이트에는 집과 별장에 공기 난방 장치를 설치하는 방법에 대한 자세한 자료가 있습니다. 다음 내용을 숙지하는 것이 좋습니다.

• DIY 공기 가열 : 공기 가열 시스템에 관한 모든 것
• 시골집에 공기 난방을 준비하는 방법 : 규칙 및 건설 계획
• 공기 가열 계산: 기본 원리 + 계산 예

공기 히터의 분류

공기를 가열하기 위한 난방 시스템 설계에는 공기 히터가 포함됩니다. 사용되는 냉각수 유형에 따라 물, 전기, 증기, 불 등의 장치 그룹이 있습니다.

면적이 100m² 이하인 객실에는 전기 제품을 사용하는 것이 좋습니다. 면적이 넓은 건물의 경우 더 합리적인 선택은 열원이 있는 경우에만 작동하는 온수기입니다.

가장 인기 있는 것은 스팀과 온수기. 모양의 첫 번째 표면과 두 번째 표면은 모두 리브형과 평활관이라는 두 가지 하위 유형으로 나뉩니다. 핀의 형상에 따라 핀형 히터는 판형 또는 나선형으로 감길 수 있습니다.

증기와 같은 냉각수로 작동하는 공기 히터의 성능은 흡입 파이프에 설치된 특수 밸브를 사용하여 조절됩니다.

설계상 이러한 장치는 냉각수가 튜브를 통해 일정한 방향으로 이동할 때 단일 패스가 될 수 있고 덮개에 칸막이가 있어 이동 방향이 바뀌는 다중 패스가 될 수 있습니다. 냉각수는 끊임없이 변합니다.

판매되는 물 및 증기 히터에는 가열 표면적이 서로 다른 4가지 모델이 있습니다.

• 센티미터 - 한 줄의 파이프로 가장 작은 것;
• 중 - 두 줄의 파이프로 구성된 소형;
• 와 함께 - 3열의 파이프가 있는 매체;
• 비 - 4열의 파이프로 이루어진 대형.

작동 중에 온수기는 70-110⁰의 큰 온도 변동을 견딜 수 있습니다.이 유형의 히터가 제대로 작동하려면 시스템에서 순환하는 물을 최대 180⁰까지 가열해야 합니다. 따뜻한 계절에는 히터가 팬 역할을 할 수 있습니다.

다양한 유형의 공기 히터 설계

온수기는 금속 하우징, 일련의 튜브 형태로 배치된 열 교환기 및 팬으로 구성됩니다. 장치 끝에는 보일러 또는 중앙 난방 시스템에 연결되는 유입 파이프가 있습니다.

일반적으로 팬은 장치 뒷면에 있습니다. 그 임무는 열교환기를 통해 공기를 구동하는 것입니다.

난방이 끝나면 히터 전면에 위치한 그릴을 통해 공기가 실내로 다시 유입됩니다.

대부분의 경우 하우징은 직사각형 모양으로 만들어지지만 원형 환기 덕트용으로 설계된 모델도 있습니다. 장치의 전원을 조절하기 위해 공급 라인에 양방향 또는 3방향 밸브가 설치됩니다.

팬은 히터 하우징에 있는 튜브를 통해 불어납니다.난방 시스템의 가열된 물은 튜브를 통해 이동하고 팬은 따뜻한 공기를 방 전체에 고르게 분배합니다.

공기 히터는 설치 방법도 다릅니다. 천장이나 벽에 설치할 수 있습니다. 첫 번째 유형의 모델은 잘못된 천장 뒤에 배치되며 그릴만 그 너머로 보입니다. 벽걸이형 장치가 더 인기가 있습니다.

유형 #1 - 평활관 히터

평활관 디자인은 직경이 20~32mm이고 서로 0.5cm 떨어진 얇은 중공관 형태의 발열체로 구성됩니다. 냉각수가 이를 통해 순환합니다. 튜브의 가열된 표면을 세척하는 공기는 대류 열교환으로 인해 가열됩니다.

공기 히터의 튜브는 바둑판 또는 복도 패턴으로 배열되어 있습니다. 끝 부분은 위쪽과 아래쪽 수집기에 용접됩니다. 냉각수는 입구 파이프를 통해 분배 상자로 들어간 다음, 튜브를 통과하고 가열한 후 응축수 또는 냉각수의 형태로 출구 파이프를 통해 나갑니다.

튜브가 엇갈리게 배열된 장치를 통해 보다 안정적인 열 전달이 제공되지만 여기에서는 공기 흐름에 대한 저항이 더 높습니다. 장치의 실제 성능을 알기 위해서는 장치의 전력을 계산해야 합니다.

공기에는 특정 요구 사항이 있습니다. 섬유, 부유 입자 또는 끈적한 물질이 없어야 합니다. 허용되는 먼지 함량은 0.5 mg/mᶾ 미만입니다. 입구 온도는 최소 20⁰입니다.

단일 패스 및 3패스 히터. 1 – 냉각수가 흐르는 입구 파이프, 2 – 분배 상자, 3 – 튜브, 4 – 출구 파이프, 5 – 칸막이

평활관 히터의 열적 특성은 그다지 높지 않습니다.상당한 공기 흐름과 고온 가열이 필요하지 않은 경우 사용하는 것이 좋습니다.

유형 #2 - 핀형 에어 히터

핀 장치의 파이프에는 늑골이 있는 표면이 있으므로 파이프로부터의 열 전달이 더 큽니다. 파이프 수가 적기 때문에 평활관 공기 히터보다 열 특성이 더 높습니다.

플레이트 히터에는 직사각형 또는 원형 플레이트가 장착된 튜브가 포함됩니다.

첫 번째 유형의 플레이트는 파이프 그룹에 장착됩니다. 냉각수는 피팅을 통해 장치의 분배 상자로 전달되고 작은 직경의 채널을 통해 상당한 속도로 통과하는 공기를 따뜻하게 한 다음 피팅을 통해 조립 상자에서 나옵니다.

이 유형의 히터는 소형이며 유지 관리 및 설치가 쉽습니다.

단일 패스 플레이트 장치는 KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP로 지정되고, 멀티 패스 플레이트 장치는 KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB로 지정됩니다. 중간 모델은 KFS로 지정되고, 대형 모델은 KFB로 지정됩니다.

폭 1cm, 두께 0.4mm의 주름진 강철 테이프가 이 히터의 튜브에 감겨 있습니다. 냉각수는 증기 또는 물일 수 있습니다.

온수기는 금속 플라스틱 또는 폴리머 파이프와 연결할 수 없습니다. 높은 냉각수 온도용으로 설계되지 않았습니다. 부식을 방지하려면 강철 파이프가 필요하며 바람직하게는 아연 도금 파이프가 필요합니다.

첫 번째에는 세 줄의 튜브가 장착되어 있고 두 번째에는 네 줄의 튜브가 장착되어 있습니다. 중형 모델의 플레이트는 두께가 0.5mm이고 치수는 11.7 x 13.6cm이며 동일한 두께와 너비의 대형 모델의 플레이트는 17.5cm로 더 깁니다.

플레이트는 서로 0.5cm 간격을 두고 지그재그로 배열되어 있는 반면, 중형 모델에서는 플레이트가 복도 원리에 따라 배열됩니다.

STD로 표시된 공기 히터에는 5개의 숫자(5, 7, 8, 9, 14)가 있습니다. STD4009V 히터에서 냉각수는 증기이고 STD3010G에서는 물입니다. 전자의 설치는 튜브의 수직 방향으로 수행되고 후자는 수평 방향으로 수행됩니다.

유형 #3 - 핀이 있는 바이메탈 히터

가열된 공기를 사용하는 난방 시스템에서는 특수 유형의 핀(나선형 압연)이 있는 바이메탈 히터 KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 및 4 모델이 자주 사용됩니다. 히터 KP3-SK, KP4-SK의 냉각수는 최고 압력 1.2 MPa, 최대 온도 180⁰의 온수입니다.

다른 두 개의 공기 히터를 작동하려면 첫 번째 공기 히터와 동일한 작동 압력으로 증기가 필요하지만 온도는 약간 더 높습니다 (190⁰). 제조업체는 승인 테스트를 수행해야 합니다. 장치의 누출 여부도 테스트됩니다.

KSK 공기 히터의 열 교환기는 강철로 만든 튜브와 알루미늄 핀으로 구성됩니다. 튜브 시트는 그들을 연결합니다

바이메탈 에어히터는 2열이 있는데, 3줄의 튜브로 구성된 KSK3, KPZ는 중형 모델이고, 4열의 튜브로 구성된 KSK4, KP4는 대형 모델입니다. 이러한 장치의 구성 요소는 바이메탈 열 교환 요소, 측면 실드, 튜브 그릴 및 칸막이가 있는 덮개입니다.

열 교환 요소는 2개의 튜브로 구성됩니다. 내부 튜브는 직경 1.6cm이고 강철로 만들어졌으며 알루미늄 외부 튜브는 핀이 장착되어 있습니다. 열전달 튜브 사이의 가로 간격은 4.15cm이고 세로 간격은 3.6cm입니다.

적절한 단위의 계산 및 선택 규칙

하나 또는 히터 그룹으로 난방 시스템을 설계할 때나 계산을 수행할 때에도 여러 가지 규칙을 따라야 합니다. 아래 사진 선택에서 더 자세히 살펴 보겠습니다.

온수기 계산

온수기 또는 증기 히터의 전력을 계산하려면 다음과 같은 초기 매개변수가 필요합니다.

1. 시스템 성능, 즉 시간당 증류되는 공기의 양입니다. 체적 유량의 측정 단위는 mᶾ/h, 질량 kg/h입니다. 기호 - L.
2. 초기 또는 외부 온도 - tul.
3. 최종 기온은 tfin입니다.
4. 특정 온도에서 공기의 밀도 및 열용량 - 데이터는 표에서 가져옵니다.

먼저, 공기 가열 장치의 전면을 따라 단면적을 계산합니다.이 값을 학습하면 여유를 두고 장치의 예비 치수를 얻습니다.

계산하려면 다음 공식을 사용하십시오.

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

어디 엘 — 체적 공기 흐름 또는 생산성(m³/h), ρ — kg/m3 단위로 측정된 외부 공기 밀도 ϑρ – 계산된 구간의 질량 공기 속도(kg/(cm²)로 측정)

이 매개변수를 받은 후 추가 계산을 위해 가장 가까운 크기인 히터의 일반적인 크기를 사용합니다. 최종 면적 값이 크면 여러 개의 동일한 장치가 병렬로 설치되며 총 면적은 결과 값과 같습니다.

발열기는 열교환 장치뿐만 아니라 훨씬 덜 인기가 있는 냉수를 기반으로 작동하는 공기 냉각기라고도 합니다.

특정 양의 공기를 가열하는 데 필요한 전력을 결정하려면 다음 공식을 사용하여 1시간당 가열된 공기의 총 소비량(kg)을 알아내야 합니다.

G = L x p,

어디 아르 자형 - 평균 온도에서의 공기 밀도. 이는 장치 입구와 출구의 온도를 합한 다음 2로 나누어 결정됩니다. 밀도 표시기는 표에서 가져옵니다.

이 표에서 특정 온도에서 공기의 밀도 및 비열 용량에 대한 데이터를 가져와 장치의 전력을 계산할 수 있습니다.

이제 다음 공식을 사용하여 공기 가열에 필요한 열 소비량을 계산할 수 있습니다.

Q(W) = G x c x (t 끝 - t 시작),

어디 G — 질량 공기 흐름(kg/시간). J/(kg x K) 단위로 측정되는 공기의 비열 용량도 계산 시 고려됩니다. 들어오는 공기의 온도에 따라 달라지며 그 값은 위 표에 나와 있습니다. 장치의 입구와 출구의 온도가 표시됩니다. 시작하지 마세요. 그리고 콘. 각기.

외부 온도 -30⁰에서 공기를 20⁰까지 가열하기 위해 시간당 10,000mᶾ 용량의 히터를 선택해야 한다고 가정해 보겠습니다. 냉각수는 장치 입구 온도가 95⁰이고 출구 온도가 50⁰인 물입니다.

공기 질량 흐름: G = 10,000mᶾ/h. x 1.318kg/mᶾ = 13,180kg/h.

밀도 값: ρ = (-30 + 20) = -10, 이 결과를 반으로 나누면 -5가 됩니다. 표에서 우리는 평균 온도에 해당하는 밀도를 선택했습니다.

얻은 결과를 공식에 대입하면 열 소비량을 얻습니다. Q = 13,180 /3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185,435W. 여기서 1013은 - 30⁰의 온도에서 표에서 선택된 비열 용량(J/(kg x K))입니다. 계산된 히터 전력 값에 예비력의 10~15%가 추가됩니다.

그 이유는 표로 작성된 매개변수가 실제 매개변수와 종종 다르며, 튜브 막힘으로 인해 장치의 열 성능이 시간이 지남에 따라 감소하기 때문입니다. 예비 값을 초과하는 것은 바람직하지 않습니다.

가열 표면이 크게 증가하면 저체온증이 발생할 수 있으며 심한 서리에서도 해동이 발생할 수 있습니다.

냉각수는 위에서 스팀히터로 공급되고, 배기증기가 응축되어 생성된 물은 아래에서 배출됩니다. 사진은 스팀 히터 배관의 다이어그램을 보여줍니다

스팀 히터의 출력은 온수기와 동일한 방식으로 계산됩니다. 냉각수 계산 공식만 다릅니다.

G=Q/r,

어디 아르 자형 - 증기 응축 중에 방출되는 비열(kJ/kg 단위로 측정)

전기 히터 계산

전기 공기 히터 카탈로그의 제조업체는 종종 설치된 전력 및 공기 흐름을 표시하므로 선택이 크게 단순화됩니다.가장 중요한 것은 매개 변수가 여권에 표시된 것보다 작지 않다는 것입니다. 그렇지 않으면 빨리 실패합니다.

히터 디자인에는 몇 가지 특수 전기 가열 요소가 포함되어 있으며 핀을 누르면 면적이 늘어납니다.

장치의 전력은 매우 클 수 있으며 때로는 수백 킬로와트에 이를 수도 있습니다. 최대 3.5kW까지 히터는 220V 콘센트에서 전원을 공급받을 수 있으며, 이 이상의 전압에서는 별도의 케이블을 사용하여 패널에 직접 연결해야 합니다. 7kW보다 높은 전력의 히터를 사용해야 하는 경우 380V 전원 공급 장치가 필요합니다.

이러한 장치는 크기와 무게가 작고 완전히 자율적이며 중앙 집중식 온수 공급 장치 또는 증기가 반드시 필요하지 않습니다.

중요한 단점은 저전력으로 넓은 지역에서 사용하기에는 부족하다는 것입니다. 두 번째 단점은 높은 전력 소비입니다.

히터 계산에 따르면 장치 사용 결과 에너지 자원이 눈에 띄게 절약됩니다. 때때로 이 장치는 회복기와 결합되어 공기 흡입이 외부가 아닌 실내에서 발생합니다.

히터가 소비하는 전류량을 확인하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.

나=P/U,

어디 피 - 힘, 유 - 전원 전압.

히터의 단상 연결의 경우 U는 220V와 같습니다. 3상 연결의 경우 - 660V입니다.

특정 전력의 히터가 공기 질량을 가열하는 온도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

T =2.98 x 손익/L,

어디 엘 — 시스템 성능. 가정의 최적 히터 전력 값은 1~5kW, 사무실의 경우 5~50kW입니다.

주제에 대한 결론 및 유용한 비디오

이 비디오에서는 계산할 때 취해야 할 공기 밀도에 대해 설명합니다.

난방 시스템에서 히터가 작동하는 방식에 대한 비디오:

특정 유형의 히터를 선택할 때는 주택의 타당성과 작동 특성을 고려하여 진행해야 합니다.

작은 공간의 경우 전기 히터를 구입하는 것이 좋지만 큰 집을 난방하려면 다른 옵션을 선택하는 것이 좋습니다. 어쨌든 예비 계산 없이는 할 수 없습니다..

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