Как найти мощность электронагревателя

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ВЫБОРА НАГРЕВАТЕЛЯ

01.06.2015

Расчет тепловой мощности обогрева помещения

Для правильного выбора нагревателя, предлагаем вам ознакомиться с правилами расчета тепловой мощности, необходимой для вашего конкретного случая применения:

V x ∆T x K = ккал/ч

Обозначения:

V   — Объем обогреваемого помещения (длина х ширина х высота), м³

∆Т — Разница между ˚t воздуха вне помещения и необходимой ˚t внутри помещения, ˚С

К   — Коэффициент тепловых потерь (зависит от типа конструкции и изоляции помещения):

Без теплоизоляции ( К=3,0-4,0 ) — Деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа.

Простая теплоизоляция ( К=2,0-2,9 ) — Здание с одинарной кирпичной кладкой, упрощенная конструкция окон и крыши.

Средняя теплоизоляция ( К=1,0-1,9 ) — Стандартная конструкция. Двойная кирпичная кладка, крыша со стандартной кровлей, небольшое кол-во окон.

Высокая теплоизоляция ( К=0,6-0,9 ) — Кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое кол-во окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала.

Пример:

Объем помещения: 5 х 16 х 2,5 = 200

∆Т: Температура наружного воздуха -20 °С. Требуемая температура внутри помещения +25 °С. Разница между тем­пературами внутри и снаружи +45 °С.

К:  Рассмотрим вариант со средней теплоизоляцией (1-1,9). Выберите то значение, которое на ваш взгляд, наиболее соответствует вашему помещению. Чем хуже теплоизоляция, тем больший коэффициент нужно выбирать. Например 1,7.

Расчет: 200 х 45 х 1,7 = 15 300 ккалч

1 кВт = 860 ккалч, соответственно 15 300860 = 17,8 кВт.

ВАЖНО! 

Газовые и дизельные калориферы прямого нагрева, можно использовать только в хорошо проветриваемых помещениях, или на открытых пространствах. Дизельные калориферы непрямого нагрева, можно использовать в закрытых помещениях, при условии отвода сгораемых газов за пределы помещения.

Таблица Мощности для помещений:

Расчет мощности можно сделать с помощью данной схемы (ВЫ можете скачать и распечать схему ниже)

Расчёт мощности тепловой пушки, нагревателя воздуха

• V — объем обогреваемого помещения (длина, ширина, высота), м3;
• ΔT — разница между температурой воздуха вне помещения и требуемой температурой воздуха внутри помещения, °C;
• k — коэффициент рассеивания (теплоизоляции здания):
  k = 3,0-4,0 — без теплоизоляции (упрощённая деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа);
  k = 2,0-2,9 — небольшая теплоизоляция (упрощённая конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощённая конструкция окон);
  k = 1,0-1,9 — средняя теплоизоляция (стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей);
  k = 0,6-0,9 — высокая теплоизоляция (улучшенная конструкция здания, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое число окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

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.

Таблица тепловой мощности, необходимой для различных помещений

(разница температуры внутри помещения и наружной температуры — 30°С)

Ответ на вопрос : КУДА УХОДИТ ЛЕТО  ТЕПЛО?

Любой онлайн или офлайн магазин бытовой техники предлагает купить водонагреватели самых разных типов. Но не все эти агрегаты подходят для эксплуатации на даче или в небольшом загородном доме с нестабильным электроснабжением. В этом случае систему нагрева воды можно собрать самостоятельно. Главное — знать, как рассчитать мощность ТЭНа.

Если не уделить этому моменту должного внимания, можно столкнуться с целым комплексом проблем. Либо нагрузка на электросети превысит допустимые пределы, либо на нагрев даже небольшого объема воды потребуется несколько часов.

Какую мощность ТЭНа выбрать для водонагревателя?

Самый простой вариант предполагает использование стандартной формулы:

 P=0,0011m(tk-tн)/T

Для работы с ней необходимо знать:

• начальную (tн) и конечную температуру воды (tк);
• массу жидкости. Для воды считается, что 1 литр весит ровно 1 кг;
• время предполагаемого нагрева (T).

Некоторой проблемой может стать определение исходной температуры воды. Потребуется специальный термометр. Если его нет, можно исходить из следующих предположений:

• зимой в городской черте вода, пока доходит до конечного потребителя, прогревается до 12–15 0С. При наличии индивидуальной системы водоснабжения, запитанной из колодца или скважины, базовая температура не превысит 5–6 0С;
• летом вода в трубах бывает если не горячей, то достаточно теплой (до 20–22 0С в зависимости от региона).

Нужно отметить, что данная формула не учитывает множество внешних факторов. Например, напряжение в сети может отличаться от стандартных 220 В. Если оно ниже, на нагрев потребуется больше времени. Не принимается в расчет и конструкция бойлера, температура внешней среды.

Есть и еще один важный момент! Данная формула актуальна как для одного ТЭНа, так и для нескольких, соединенных параллельно.

Как рассчитать мощность ТЭНа по сопротивлению и напряжению?

В документации к нагревательному элементу всегда значится номинальная мощность. Но она может существенно отличаться от реальной. Если есть такие сомнения, их можно проверить. Для этого потребуется мультиметр. С его помощью замеряют сопротивление на концах спирали.

Далее остается проверить информацию по таблице ниже:

Остается решить, как рассчитать мощность ТЭНа, если в одной системе последовательно соединены несколько нагревательных элементов.

Здесь придется вспомнить школьный курс физики и последовательно поработать с формулами:

1. Расчет силы тока. Для этого номинальную мощность (обязательно в ваттах) делят на напряжение в сети. Например, I = 3500 / 220 = 15,91 А.
2. Расчет сопротивления. Теперь уже напряжение нужно разделить на силу тока. В нашем случае получаем 220/15,91 = 13,83 Ом.

Если ТЭНов два, они имеют одинаковые параметры, то для определения их совместной мощности остается разделить напряжение в квадрате на сумму сопротивлений. Для приведенных расчетов получим: 220*220/ (13,83+13,83) = 1750 Вт.

Как рассчитать мощность ТЭНа, зная сопротивление при параллельном соединении?

В данном случае не требуются долгие расчеты. При параллельном подключении мощность ТЭНов не теряется. Для получения суммарной мощности достаточно сложить данные отдельных приборов.

К выбору тепловой пушки нужно подходить ответственно. Слабый обогреватель не справится с отоплением на большой площади, а слишком мощный будет расходовать лишнюю энергию. Заранее вычислите, какая тепловая мощность воздухонагревателя в кВт нужна для вашего помещения.

Как определить мощность тепловой пушки

Формула для расчета минимальной тепловой мощности выглядит так:

V * T * k / 860 ккал/ч = Q

Чтобы определить минимальную тепловую мощность нагревателя, нужно знать следующие значения:

• Q — необходимая тепловая мощность (кВт).
• V — объем помещения (м³). Рассчитывается как произведение длины, ширины и высоты.
• T — разница между температурой воздуха на улице и желательной температурой в помещении (C°).
• k — коэффициент рассеяния тепла, зависящий от типа конструкции и теплоизоляции помещения.

Пример расчета мощности воздухонагревателя

Расскажем, как найти тепловую мощность пушки для комнаты площадью 15 метров, с высотой потолков 2,5 метров. Перемножаем значения, получаем объем комнаты 35,5 м³. Предположим, комната находится в новостройке. Возьмем средний коэффициент рассеяния тепла для утепленной квартиры — 1,5. Допустим, при температуре окружающей среды -15 °C мы хотим достичь температуры в комнате 20 °C. Итого разница температур — 35 °C.

С этими показателями расчет тепловой мощности будет выглядеть так:

Технические специалисты «ТМК» рекомендуют выбирать воздухонагреватели с небольшим запасом. Таким образом, для нашего помещения подойдут тепловые пушки мощностью 3 кВт.

Читайте рейтинг электрических тепловых пушек за 2017–2018 года.

В этой статье, попробуем разобрать какую же мощность надо выбирать для различного типа задач, будь то нагрев воздуха в камере покраски или нагрев воды для садового душа.

Для этого можете воспользоваться нашим калькулятором на сайте www.rosnagrev.ru,  расчет тэнов будет куда легче, ниже будет инструкция по использованию калькулятора.

Расчет мощности ТЭНа для среды – Вода.

Обозначение ТЭНов для работы в среде «вода» используются латинские буквы P и J, Р – обычная сталь, J – нержавеющая сталь.

Максимально допустимая ваттная нагрузка на такой ТЭН будь он из обычно стали или нержавеющей, не может превышать 15Вт/см2, т.е. простыми словами если ТЭН будет длиной 50 сантиметров, то для воды нельзя его будет сделать на 6кВт мощности, такой ТЭН просто сгорит или же требуемая для такой мощности спираль не влезет в трубку нагревателя.

Перед выбором и эксплуатацией ТЭНов, надо соблюдать важные правила:

• При эксплуатации ТЭНа необходимо принимать все меры для предотвращения образования на его поверхности «накипи» – это отложения на трубке ТЭНа различных примесей, присутствующих в жидкости. Примеси присутствуют, например, в грязной или жесткой воде, они обволакивают трубку ТЭНа в виде пленки разной толщины. Чем толще такая пленка, тем хуже теплопередача от ТЭНа к жидкости, и в какой-то момент ТЭН может перегреться и выйти из строя. Особенно опасна в этом смысле вода, добываемая из артезианских скважин. Поэтому с самого начала эксплуатации ТЭНов необходимо позаботиться об установке всевозможных фильтров и умягчителей жидкости, а также провести профилактическую очистку ТЭНов и баков.

• Активная часть ТЭНа должна быть полностью погружена в жидкость. Напомним, что активная длина ТЭНа равна полной его длине за минусом длины «на нагреваемой части» ТЭНа (это величина, на которую контактная шпилька с торца входит внутрь ТЭНа). Большинство водяных ТЭНов имеют зоны непрогрева А=40 мм, и В=65 мм, поэтому такие ТЭНы должны быть погружены в жидкость практически полностью. В случае применения ТЭНов с другими зонами непрогрева (С=100 мм; D=125 мм; Е=160 мм; F=250 мм; G=400 мм и т.д.) уровень жидкости должен быть выше зоны непрогрева на 20 – 30 мм.

• Иногда по технологическим причинам нагретую жидкость необходимо периодически сливать из бака. При этом ТЭНы оголены и переходят из водной среды в воздух, т.е. работают в режиме средообмена «вода-воздух» (разумеется, при сливе жидкости ТЭНы отключаются). В таких случаях не рекомендуется использовать нагревательные элементы из черной стали, так как при нагреве, охлаждении и смене среды черная сталь начинает интенсивно ржаветь и быстро разрушаться. Такие условия не оказывают вредного воздействия на нержавеющую сталь.

• Для установки ТЭНа в бак и его герметизации (прокладки) на концах ТЭНа крепятся штуцеры — резьбовые втулки с разным диаметром и материалом стали, такие крепления могут выдержать давление до 2.5 бар, что часто применяется в различных водонагревателях. Помимо креплений «штуцер», есть еще крепление «фланец» (применяется на Блок ТЭНах) и прижимной фланец, что часто используется в бойлерах. Если давление в баке превышает 4 атм. (например, в парогенераторах) напорная муфта больше не обеспечивает достаточную герметичность, и муфту необходимо либо припаять, либо приварить к трубке нагревательного элемента. Имейте это в виду при заказе ТЭНа, иначе светильник будет «пропускать жидкость» через трубку ТЭНа, что в итоге приведет к его отключению.

В итоге выбор ТЭНа не должен вызвать проблемы, если вы примените калькулятор расчета тэна для нагрева воды на нашем сайте.

Давайте рассмотрим расчет тэн для нагрева воды онлайн в нашем калькуляторе:

Выбираем «расчет нагревателя», далее «калькулятор мощности, кВт»

Выбираем среду работы «Вода», далее вводим исходные данные типа «начальная температура» это та температура которая будет до включенных нагревателей. «Конечная температура» – та до которой надо прогреть воду и «Расход» — это кол-во воды, на сколько мы знаем 1 литр воды = 1кг, соответственно если у нас 100л то и ставим 100кг, получаем среднее значение мощности для нагрева 100л воды за 1 час. Такой расчет тэна для воды взят с погрешностью, в нем не заложены такие факторы как нахождение емкости на улице где минус 57 градусов или толщина стенки или утепление, значение берутся из условности окружающей среды в среднем 20 градусов и обычная толщина стенки из металла в 3-5мм. Довольно простой и понятный калькулятор тэна для нагрева воды.

Расчет мощности ТЭН для среды – Воздух.

ТЭНы для нагрева воздуха подразделяются на 2 типа, для спокойного воздуха с обозначением букв S – обычная сталь, T – нержавеющая сталь. Удельная ваттная нагрузка для таких ТЭНов должна быть не выше 2.2Вт/см2 и 4.0Вт/см2, и максимальная температура до 450 градусов на поверхности ТЭНа. И ТЭНы для подвижного воздуха (более 6м/с) с обозначением букв О – обычная сталь и К – нержавеющая сталь. Так же ТЭНы могут быть оребренные для более лучшего теплосъёма и соответственно с повышенной ваттной нагрузкой.

Когда речь идет об отоплении обычных помещений, в которых температура воздуха должна быть повышена до уровня 20-25 градусов, выбор ТЭНов не представляет сложности: подбирается ТЭН необходимой температуры. подбираются размеры, мощность и напряжение, количество нагревательных элементов определяется общей необходимой мощностью из расчета (в среднем) 1 кВт на 10м². м жилой площади при стандартной высоте потолков 3 м и общепринятой теплоизоляции здания. При этом немного повышается температура ТЭНа, то есть это собственная температура ТЭНа плюс 20-30 градусов. Иначе обстоит дело, когда температуру воздуха нужно поднять до 150, 200 и даже 250 градусов. Это происходит в сушилках, печах, пекарнях, покрасочных камерах. В этом случае общая температура нагревательного элемента будет очень высокой: естественная температура нагревательного элемента плюс 250 градусов окружающего воздуха. Такая температура может негативно сказаться на продолжительности работы ТЭНа — он может выйти из строя от перегрева.

Рассмотрим конкретный пример. Допустим, в камере для порошковой окраски изделий необходимо создать температуру +200 градусов. Не обращая внимания на детали расчетов, используем для этой цели нагреватель 120 А 12/2,0 Т 220 (труба длиной 120 см, диаметром 12 мм, 2,0 кВт, нержавеющая сталь). Этот нагревательный элемент имеет удельную мощность примерно 4,74 Вт/м2. см, а его собственная температура составляет около 550 градусов. В рабочем режиме температура ТЭНа достигает 550+200=750 градусов, что превышает максимально допустимую температуру ТЭНа. А если учесть «допустимые» пики напряжения (+10%), допустимое отклонение мощности ТЭНа (+5%), то общая температура ТЭНа может быть еще выше. Долговечность такого нагревательного элемента становится под вопросом.

Возьмем ТЭН 120 А 12/1.0 T 220 (такой же, как и предыдущий, только мощностью ниже -1,0 кВт вместо 2,0 кВт). Этот нагревательный элемент имеет удельную мощность 2,37 Вт/кв. см, собственная температура около 430 градусов, общая температура нагревательного элемента около 630 градусов, что не так критично.

Очевидно, что первый ТЭН, как более мощный, будет быстрее нагревать камеру, количество этих ТЭНов, исходя из общей мощности, необходимой для нагрева камеры до нужной температуры, будет меньше. Но в конечном итоге эти «достоинства» могут наложиться на «недостатки»: более мощные, но перегретые ТЭНы чаще выходят из строя и для этого потребуется более частое отключение покрасочной камеры и сборка-разборка ТЭНов. И при такой температуре никогда не стоит забывать физику 8го класса что при нагревании объекты расширяются, простой пример это ТЭН 200см из нержавеющей стали и максимальной температуре на поверхности около 500 градусов, имеет линейное расширение порядка 2х сантиметров. В таком случае лучше использовать крепление ТЭНа с одной стороны в виде штуцера и планку с отверстием с другой, что бы ТЭН мог свободно двигаться при расширении.

Расчет мощности тэна, необходимой для поддержания заданной температуры в том или ином помещении,

рассмотрен в п.1 «Справочных данных».

1. Для проверки соответствия данных маркировки реальным параметрам

ТЭН необходимо проверить его сопротивление Омметром в горячем виде. В этом случае можно пренебречь различными коэффициентами.
Р=U*U/R,
где P — мощность, которую необходимо найти, Вт;
U — рабочее напряжение, В;
R — измеренное сопротивление тэн в горячем виде, Ом.
Например:
Напряжение в сети 220 Вольт, измеренное сопротивление равно 22 Ом. Тогда мощность тэна имеет значение: Р=220*220/22=2200 Вт=2.2 кВт.

2. Для расчета времени за которое тэн нагреет воду, используем формулу теплодинамики.

При этом для простоты будем считать, что окружающая среда, переходные процессы, емкость и т.д. не влияют на нашу систему ТЭН — жидкость:
А=С(T1-T2)m,
где А  -работа, которую необходимо проделать, чтобы изменить температуру жидкости массой «m» с Т1 до Т2.
С — удельная теплоемкость жидкости;
и формулу работы электрического тока:
А=Рt,
где А — работа электрического тока,
Р — мощность установки (в нашем случае — ТЭНов), Вт,
t — время работы электрического тока, сек.
Пример: За какое время тэн мощностью 2.0 кВт согреет воду массой 1.0 кг. с 20 до 80 градусов?
Справочное данное: С для воды = 4200 Дж/кг*градус.
С(Т1-Т2)m=Рt, отсюда t=C(T1-T2)m/P=4200*(80-20)*1.0/2000=126 секунд.
Ответ: вода массой 1.0 кг нагреется тэном мощностью 2 кВт с 20 до 80 градусов за 2 минуты и 6 секунд.

3.Подбор обогревательного устройства с оптимальной мощностью.

Мощность обогревателя определяет его способность поддерживать определенную температуру в помещении. Вторая величина, от которой это зависит, — объем помещения. При этом есть одно условие — теплоизоляция помещения должна быть приемлемой для данной климатической зоны.
Для стандартной высоты жилых помещений в России в 2.2-2.5 метра соотношение мощности к площади равна 1:10, т.е. нагреватель мощностью 1 кВт может обогреть помещение в 10 кв. метров.
Если высота помещения превышает указанное выше значение, тогда необходимо использовать поправочный коэффициент. Например, если высот помещения 3 метра, тогда: К = 3 метра/2.5 метра=1,2. Т.е. в этом случает соотношение мощности прибора и отапливаемой площади будет 1,2 кВт : 10 квадратных метров.

4. Зависимость объема теплоносителя (жидкости) системы отопления от мощности.

Приблизительный расчет объема теплоносителя системы отопления можно произвести используя следующее соотношение: для отопительной системы с котлом мощностью 1кВт требуется 15 литров теплоносителя. Соответственно объем отопительной системы с котлом мощностью 10 кВт приблизительно составит 150 литров.+
Данные, полученные при таком подсчете объема теплоносителя в системе отопления, не учитывают особенностей конкретной отопительной системы и являются всего лишь приблизительными