Kalorifer számítása: hogyan számítsuk ki a fűtőberendezés teljesítményét a levegő fűtéséhez

A kaloriferek nagy teljesítményűek, így segítségükkel akár nagyon nagy helyiségek is viszonylag rövid idő alatt felfűthetők. Számos modell kapható ezekből a készülékekből, amelyek különböző hőhordozókat használnak.

Az optimális változat kiválasztásához szükség van a kalorifer méretezésére, amelyet elvégezhet manuálisan vagy online kalkulátor segítségével is. A számítások kérdésében segítünk Önnek eligazodni – ebben a cikkben példát mutatunk be a számításokra, amelyekre szükség lesz a megfelelő légfűtő berendezés kiválasztásakor.

Valamint áttekintjük a különböző típusú kaloriferek szerkezeti sajátosságait, az ilyen készülékeket használó fűtési rendszer előnyeit és hátrányait.

A kaloriferes fűtés előnyei és hátrányai

A ház fűtési rendszere, amely a kívánt hőmérsékletűre felmelegített levegő közvetlenül a házba történő bevezetésén alapul, különös érdeklődésre tart számot a saját otthonnal rendelkezők körében.

A fűtési rendszer ilyen felépítése a következő fontos elemekből áll:

• a kaloriferből, amely hőtermelőként működik és fűti a levegőt;
• a csatornákból (légcsatornákból), amelyeken keresztül a fűtött levegő a házba jut;
• a ventilátorból, amely a jól felmelegített levegőt a helyiség teljes térfogatába irányítja.

Az ilyen típusú rendszernek számos előnye van. Ide tartozik a magas hatásfok, a hőcserélő segédelemek (radiátorok, csövek) hiánya, a klímarendszerrel való egyesítés lehetősége, és az alacsony tehetetlenség, aminek következtében a nagy térfogatok felmelegedése nagyon gyors.

Sok háztulajdonos számára hátrány, hogy a rendszer telepítése csak a ház építésével egy időben lehetséges, és későbbi korszerűsítése nem lehetséges.

Hátrányt jelent az is, hogy kötelező a tartalék áramellátás megléte és a rendszeres karbantartás igénye.

A kalorifer egyszerűen telepíthető és üzemeltethető, árában elérhető, de ami a legfontosabb, hatékony eszköz a helyiség fűtésére. A képen egy rendszerbe épített vizes kalorifer látható.

Weboldalunkon részletesebb anyagok találhatók a ház és a nyaraló légfűtésének kialakításáról. Javasoljuk, hogy tekintse meg ezeket.

• Légfűtés házilag: minden a légfűtési rendszerekről
• Hogyan alakítsunk ki légfűtést egy vidéki házban: az építés szabályai és sémái
• Légfűtés számítása: alapelvek + számítási példa

Kaloriferek osztályozása

Kalorifereket a fűtési rendszerbe építenek be a levegő felmelegítésére. Az alábbi csoportok léteznek a felhasznált hőhordozó típusa szerint: vizes, elektromos, gőz- és tűzkaloriferek.

Az elektromos készülékeket legfeljebb 100 m²-es helyiségekhez érdemes használni. A nagyobb területű épületekhez ésszerűbb választás a vizes kalorifer, amely csak hőforrás megléte esetén működik.

Legnépszerűbbek a gőz- és vizes kaloriferek. Mind az előbbiek, mind az utóbbiak a felület formája szerint két altípusra oszlanak: bordázott és simacsöves. A bordázott kaloriferek a bordák geometriája alapján lehetnek lemezesek és spiráltekercselésűek.

A gőzzel, mint hőhordozóval működő kaloriferek teljesítményét a bemeneti csőre szerelt speciális szelepek segítségével szabályozzák.

Szerkezeti kialakításuk szerint ezek a készülékek lehetnek egyjáratúak, amikor a hőhordozó a csövekben állandó irányban áramlik, és többjáratúak, amelyek fedelében válaszfalak vannak, ami miatt a hőhordozó áramlási iránya folyamatosan változik.

Forgalomba kerül a vizes és gőzkaloriferek 4 modellje, amelyek a fűtőfelület nagyságában különböznek:

• SM – a legkisebb, egy sor csővel;
• M – kicsi, két sor csővel;
• S – közepes, három sor csővel;
• B – nagy, négy sor csővel.

A vizes kaloriferek üzem közben nagy hőmérséklet-ingadozásokat bírnak ki – 70-110⁰. Az ilyen típusú kalorifer jó működéséhez a rendszerben keringő víznek maximum 180⁰-ra kell felmelegednie. A melegebb évszakban a kalorifer ventilátorként is funkcionálhat.

Különböző típusú kaloriferek szerkezete

A fűtővízkalorifer egy fémből készült házból, egy benne elhelyezett, csősorból álló hőcserélőből és egy ventilátorból áll. A készülék végén bemeneti csonkok találhatók, amelyeken keresztül a kazánhoz vagy a központi fűtési rendszerhez csatlakoztatják.

A ventilátor általában a készülék hátulsó részében található. Feladata a levegő áthajtása a hőcserélőn.

A felmelegedés után a kalorifer homlokoldali rácsán keresztül a levegő visszajut a helyiségbe.

A ház leggyakrabban téglalap alakú, de léteznek kör keresztmetszetű szellőzőcsatornákba szánt modellek is. A tápvezetékre két- vagy háromjáratú szelepeket szerelnek a készülék teljesítményének szabályozására.

A ventilátor átfújja a kalorifer házában elhelyezett csöveket. A csövekben a fűtési rendszerből származó meleg víz áramlik, a ventilátor pedig egyenletesen osztja el a meleg levegőt a helyiségben.

A kaloriferek a felszerelési mód szerint is különböznek – lehetnek mennyezeti vagy fali készülékek. Az első típusú modelleket álmennyezet mögé helyezik, csak a rács kandikál ki belőle. A fali készülékek népszerűbbek.

1. típus – simacsöves kaloriferek

A sima csöves szerkezetet 20-32 mm átmérőjű, üreges vékony csövek formájában kialakított fűtőelemek alkotják, amelyek egymástól 0,5 cm távolságra helyezkednek el. Ezekben kering a hőhordozó. A levegő a forró csövek felületeit átmosva a konvektív hőcsere révén felmelegszik.

A légfűtőben a csöveket sakktábla-szerűen vagy folyosószerűen rendezik el. Végeik a felső és alsó kollektorokba vannak hegesztve. A hőhordozó a bemeneti csonkon keresztül jut az elosztódobozba, majd a csöveken áthaladva és azokat felmelegítve, a kimeneti csonkon távozik kondenzátum vagy lehűlt víz formájában.

A stabilabb hőátadást a sakktábla-szerű csőelrendezésű készülékek biztosítják, de a légáramlással szembeni ellenállás itt magasabb. Feltétlenül el kell végezni a készülék teljesítményének kiszámítását, hogy ismerjük az eszköz valós képességeit.

A levegővel szemben bizonyos követelményeket támasztanak – nem tartalmazhat szálakat, lebegő részecskéket, ragadós anyagokat. A megengedett porterhelés kevesebb, mint 0,5 mg/m³. A bemeneti hőmérséklet minimum 20°.

Egyjáratú és háromjáratú kaloriferek. 1 – bemeneti csonk, amelyen keresztül a hőhordozó belép, 2 – elosztódoboz, 3 – cső, 4 – kimeneti csonk, 5 – válaszfal

A simacsöves kaloriferek hőtechnikai jellemzői nem túl magasak. Alkalmazásuk akkor indokolt, ha nincs szükség jelentős légáramlásra és annak magas hőmérsékletre való felmelegítésére.

2. típus – bordás légfűtők

A bordás készülékek csövei bordázott felülettel rendelkeznek, ezért a hőleadásuk nagyobb. Kisebb csőszám mellett a hőtechnikai jellemzőik magasabbak, mint a simacsöves légfűtőké.

A lemezes kaloriferek összetételébe olyan csövek tartoznak, amelyekre téglalap vagy kör alakú lemezek vannak felszerelve.

Az első típusú lemezeket egy csőcsoportra szerelik fel. A hőhordozó a szerelvényen keresztül belép a készülék elosztódobozába, felmelegíti a kis átmérőjű csatornákon jelentős sebességgel áthaladó levegőt, majd a gyűjtődobozból a szerelvényen keresztül távozik.

Az ilyen típusú kaloriferek kompaktak, karbantartásuk és szerelésük kényelmes.

Az egyjáratú lemezes készülékek jelölései: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP, a többjáratúaké pedig: KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. A közepes modell jelölése KFS, a nagyé pedig KFB.

Ezeknek a kalorifereknek a csöveire 1 cm széles és 0,4 mm vastag acél hullámszalagot tekercselnek. A hőhordozójuk lehet gőz vagy víz is.

A vízkalorifereket nem szabad fém-műanyag vagy polimer csövekkel csatlakoztatni, mivel ezek nincsenek méretezve a hőhordozó magas hőmérsékletére. Acélcsövekre van szükség, lehetőleg horganyzottakra, a korrózió elkerülése érdekében.

Az első három csősorral van felszerelve, a második pedig néggyel. A közepes modell lemezei 0,5 mm vastagok és 11,7 x 13,6 cm méretűek. A nagy modell lemezei azonos vastagságúak és szélességűek, de hosszabbak – 17,5 cm.

A lemezek egymástól 0,5 cm távolságra helyezkednek el, és cikk-cakk elrendezésűek, míg a közepes típusú modelleknél a lemezek soros elrendezésűek.

A STD jelzésű légfűtőknek 5 számozásuk van (5, 7, 8, 9, 14). A STD4009V kaloriferekben a hőhordozó gőz, a STD3010G-ben pedig víz. Az előbbiek szerelése a csövek függőleges tájolásával történik, az utóbbiaké vízszintessel.

3. típus – bordázott bimetál kaloriferek

A levegővel fűtött fűtési rendszerekben gyakran alkalmazzák a KP3-SK, KP4-SK, KSK-3 és KSK-4 típusú bimetál kalorifereket, amelyek speciális bordázattal – spirálhengerelt bordázattal – rendelkeznek. A KP3-SK és KP4-SK kaloriferek hőhordozója forró víz, legnagyobb nyomása 1,2 MPa, maximális hőmérséklete 180⁰.

A másik két légfűtő működéséhez ugyanolyan üzemi nyomású gőz szükséges, mint az előbbieknél, de valamivel magasabb hőmérséklettel – 190⁰. A gyártók kötelezően elvégzik az átvételi vizsgálatokat. A készülékeket tömörségre is tesztelik.

A KSK fűtőtest hőcserélője acélból készült, alumínium bordákkal ellátott csövekből áll. Ezeket a csöveket a csőrácsok kötik össze.

Kétféle bimetál fűtőtest létezik – a KSK3 és a KPZ, amelyek 3 csősorral rendelkeznek, a közepesek közé tartoznak, míg a KSK4 és a KP4 4 csősorral a nagy modellek. Ezeknek a készülékeknek az alkotóelemei a bimetál hőcserélő elemek, oldalsó lemezek, csőrácsok, válaszfalas fedelek.

A hőcserélő elem 2 csőből áll – egy belső, 1,6 cm átmérőjű, acélból készült, és egy ráhelyezett külső alumínium csőből bordázattal. A hőátadó csövek közötti keresztirányú távolság 4,15 cm, a hosszirányú pedig 3,6 cm.

A számítások és a megfelelő egység kiválasztásának szabályai

Egy vagy egy csoport fűtőtestet tartalmazó fűtési rendszer tervezésekor, valamint a számítások elvégzésekor be kell tartani számos szabályt. Vizsgáljuk meg ezeket részletesebben az alábbi fotóválogatásban.

Vízmelegítésű kalorifer számítása

A vízmelegítős vagy gőzüzemű fűtőtest teljesítményének kiszámításához a következő kiindulási paraméterek szükségesek:

1. A rendszer teljesítménye, más szóval az óránként átszívott levegő mennyisége. A térfogatáram mértékegysége m³/h, a tömegáramé kg/h. Jelölése: L.
2. Kezdeti vagy külső hőmérséklet — t_külső.
3. Végső levegőhőmérséklet — t_vég.
4. A levegő sűrűségét és hőkapacitását adott hőmérsékleten az adatokat táblázatokból veszik.

Először kiszámítják a légfűtő berendezés frontális keresztmetszeti területét. Ennek az értéknek az ismeretében megkapják az egység előzetes méreteit tartalékkal.

A számításhoz a következő képletet használják:

Af = Lρ / 3600 (ϑρ),

Ahol L — a levegő térfogatárama vagy teljesítménye m³/h-ban, ρ — a külső levegő sűrűsége kg/m³-ben mérve, ϑρ — a levegő tömegsebessége a számított keresztmetszetben, kg/(cm²)-ben mérve.

Miután ezt a paramétert megkapta, a további számításokhoz a legközelebbi méretű, típusos kalorifert veszik figyelembe. Ha a végeredményként kapott felület nagy, akkor több azonos egységet szerelnek be párhuzamosan, amelyek felülete összeadódva adja a kapott értéket.

Kalorifernek nemcsak a hőcserélő berendezéseket, hanem a hideg víz alapján működő léghűtőket is nevezik, amelyek sokkal kevésbé népszerűek.

Egy adott légtérfogat fűtéséhez szükséges teljesítmény meghatározásához ismerni kell a fűtendő levegő teljes tömegáramát kg/óra értékben, a következő képlet szerint:

G = L х p,

Ahol p a levegő sűrűsége az átlaghőmérsékleti viszonyok között. Ezt a berendezésbe belépő és onnan kilépő hőmérsékletek összeadásával, majd 2-vel való osztásával határozzák meg. A sűrűségadatok a táblázatból vehetők.

Ebből a táblázatból adatokat vehet a levegő adott hőmérséklethez tartozó sűrűségéről és fajlagos hőkapacitásáról a készülék teljesítményének kiszámításához.

Most kiszámítható a levegő felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség, ehhez a következő képletet kell alkalmazni:

Q (W) = G х c х (t vég. – t kezd.),

Ahol G a levegő tömegárama kg/óra értékben. A számításnál figyelembe veszik a levegő fajlagos hőkapacitását is, amelyet J/(kg x K) mértékegységben mérnek. Ez a belépő levegő hőmérsékletétől függ, értékei a fenti táblázatban találhatók. A berendezésbe belépő és onnan kilépő hőmérsékletet t kezd. és t vég. jelöli.

Tegyük fel, hogy ki kell választani egy 10 000 m³/óra teljesítményű kalorifert, amely 20 °C-ra melegíti fel a levegőt, miközben a külső hőmérséklet -30 °C. A hőhordozó közeg víz, amelynek hőmérséklete a berendezésbe belépve 95 °C, kilépve 50 °C.

A légtömeg tömegárama: G = 10 000 m³/óra x 1,318 kg/m³ = 13 180 kg/óra.

A sűrűség értéke: ρ = (-30 + 20) = -10, ezt felezve -5-öt kapunk. A táblázatból az átlaghőmérséklethez tartozó sűrűséget választottuk ki.

A kapott eredményt a képletbe behelyettesítve a hőfogyasztás: Q = 13 180 / 3600 x 1013 x 20 – (-30) = 185 435 W. Itt 1013 a fajlagos hőkapacitás, amelyet a táblázatból vettünk a -30 °C hőmérsékletnél, J/(kg x K) mértékegységben. A kalorifer számított teljesítményéhez 10-15% tartalékot adnak hozzá.

Ennek oka, hogy a táblázati paraméterek gyakran csökkenő irányban térnek el a valóságtól, és a berendezés hőteljesítménye a csövek eltömődése miatt idővel csökken. A tartalék mértékének túllépése nem kívánatos.

A fűtőfelület jelentős növelése esetén túlhűtés, sőt nagy fagyok esetén lefagyás is bekövetkezhet.

A gőz kaloriferbe a hőhordozót felülről vezetik, az elhasznált gőz kondenzációja során keletkező vizet pedig alulról vezetik el. A képen a gőz kalorifer bekötési vázlata látható.

A gőz kaloriferek teljesítményét ugyanúgy számítják ki, mint a víz kalorifereket. Csak a hőhordozó számítási képlete tér el:

G = Q / r,

Ahol r a gőz kondenzációja során felszabaduló fajlagos hőmennyiség, kJ/kg-ban mérve.

Elektromos kalorifer számítása

A gyártók az elektromos kaloriferek katalógusaiban gyakran feltüntetik a beépített teljesítményt és a levegőáramlást, ami nagyban megkönnyíti a kiválasztást. A legfontosabb, hogy a paraméterek ne legyenek kisebbek, mint az adatlapon megadottak, különben a készülék gyorsan tönkremegy.

A kalorifer szerkezetébe több speciális elektromos fűtőelem tartozik, amelyek felületét rájuk préselt bordázat növeli.

A készülékek teljesítménye nagyon nagy lehet, néha több száz kilowatt. 3,5 kW-ig a kalorifer 220 V-os konnektorról táplálható, ennél magasabb feszültség esetén külön kábellel kell közvetlenül a kapcsolótáblához csatlakoztatni. Ha 7 kW-nál nagyobb teljesítményű kalorifert kell használni, 380 V-os táplálás szükséges.

Ezek a készülékek kis méretűek és könnyűek, teljesen autonómok, nem igényelnek központi melegvíz-szolgáltatást vagy gőzt.

Jelentős hátrány – az alacsony teljesítmény, amely nem elegendő nagy területeken való alkalmazásukhoz. A második hátrány a nagy villamosenergia-fogyasztás.

A kalorifer számításából következik, hogy a készülék használatának eredménye érzékelhető energiamegtakarítás. Néha ezt az egységet hővisszanyerővel kombinálják, és ilyenkor a levegőt nem kívülről, hanem a helyiségből veszik.

Ahhoz, hogy megtudja, mekkora áramot fogyaszt a kalorifer, használhatja a következő képletet:

I = P /U,

Ahol P a teljesítmény, U a tápfeszültség.

Egyfázisú csatlakozásnál U = 220 V. Háromfázisúnál U = 660 V.

Azt a hőmérsékletet, amelyre egy adott teljesítményű kalorifer felmelegíti a levegőt, a következő képlettel határozzák meg:

T =2.98 x P/ L,

Ahol L  – a rendszer teljesítménye. A kalorifer teljesítményének optimális értékei otthonokban 1 és 5 kW között, irodákban pedig 5 és 50 kW között vannak.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Hogy milyen levegősűrűséget vegyen figyelembe a számításnál, azt ebben a videóban mondják el.

Videó arról, hogyan működik a kalorifer a fűtési rendszerben:

Egy adott kalorifertípus kiválasztásakor a célszerűség és a ház üzemeltetési jellemzői alapján kell dönteni.

Kis területekre szerencsés választás az elektromos kalorifer, egy nagy ház fűtésére azonban jobb más megoldást választani. Mindenképpen szükség van előzetes számításra.

Jól tájékozódik a kalorifer kiválasztásának és kiszámításának kérdésében? Esetleg szeretne hasznos ajánlásokat megosztani a légfűtő kiválasztásához, vagy hibára, pontatlanságra rámutatni a fenti anyag számításaiban? Írja meg hozzászólását e cikk alatt – véleménye hasznos lehet azok számára, akik megfelelő kalorifert keresnek otthonukba.