A fűtőelem teljesítményének kiszámítása, példák és magyarázatok

Előző

Tartalom:

  • Hőveszteségek és fűtőteljesítmény
  • A fűtőtestek teljesítményének kiszámításának általánosítása tetszőleges esetre
  • Példa teljesítményszámításra általánosított esetre

A fűtőtest kapacitásának becslésére már adtunk módszereket, de mindegyik nagyon-nagyon hozzávetőleges, csak apróbb feladatok megoldására alkalmas, és véleményünk szerint a kétkedők mosolyát is kiváltja. Ma úgy döntöttünk, hogy feltárjuk a problémákat azzal a feltételezéssel, hogy a veszteségek lineárisan függenek a felület két oldalán lévő hőmérséklet-különbségtől. Ezek falak, ablakok, ajtók és a konvektoros fűtőtest felülete. Ennek megfelelően a fűtőtestek teljesítménye is változik, amelyet a szivárgás kompenzálására terveztek. Ez a feltevés teljes mértékben összhangban van a Sneaps-szel, ahol tudományos képleteket adnak meg. Hogyan lehet kiszámolni a fűtőtest teljesítményét, ha a radiátorokról, a falak anyagáról és szerkezetéről, valamint egyéb olyan adatokról nincsen, amelyekkel csak szakemberek rendelkezhetnek?

Hőveszteségek és fűtőteljesítmény

Abból a tényből indulunk ki, hogy a hőmérséklet a ház összes lakásában azonos, így a hő nem áramlik át a padlón és a belső falakon. Láb alatti pince vagy tetőtér esetén az olvasónak ki kell egészítenie következtetéseinket a sajátjával. Ezért az utca felőli falon keresztüli veszteségek a helyiség és a külső hőmérséklet különbségétől függenek. Ehhez rajzolunk egy vonalnak tűnő grafikont, a meredekséget pedig az akkumulátor kapacitása határozza meg, amit előre nem ismerünk.

Látjuk tehát a Q hőveszteség függését a t külső hőmérséklettől, ahol a kényelem kedvéért a külső és a belső hőmérséklet különbsége látható. Látható, hogy a függés, ahogy megbeszéltük, lineáris, és 20 °C-on az ablakon kívüli hőveszteség nulla, 40 °C-on pedig 2x, de hogy valójában mennyi, azt nem tudjuk.tudjuk Ez egy tipikus helyzet, amikor egy közember szembesül a helyiség fűtési teljesítményének kiszámításával. Kezdetben a vizsgálatot azzal a feltételezéssel végezzük, hogy helyiségünk hőmérséklete 20 °C (az a jellemző érték, amellyel minden dokumentáció, beleértve a Bnip-et és a készülék használati utasítását is, működik). (Lásd még: Fűtőberendezés energiafogyasztása)

Tegyük fel, hogy -10 °C külső hőmérsékleten az akkumulátor úgy melegszik fel, hogy bent pontosan 20 °C van, amire elméletileg szükségünk van. A következő lépés:

  • Az ablakon kívül -14 C-ra csökken a hőmérséklet.
  • Egy további 1,5 kW-os olajfűtőt helyeztünk be.
  • A hőmérséklet visszatér a normál értékre (20 °C).
  • Ez azt jelenti, hogy esetünkben minden 4 °C egyenlő a hőveszteségek 1,5 kW-os különbségével.

    • Ebből az esetből kiszámolhatjuk az akkumulátor névleges kapacitását annak valamilyen módon mért hőmérsékletén olyan körülmények között, ahol a helyiség klímája meghatározott (20 °C).

    A központi fűtés radiátorai 30?С különbségből kiegyenlítik a veszteségeket, ami azt jelenti, hogy az általuk adott energia (30/4) x 1,5 kW = 11,25 kW.

    Azt is tudjuk, mit tegyünk, ha az ablakon kívül -40-re csökken a fok. További fűtőtestekre van szükségünk, amelyek összteljesítménye megegyezik a fűtőtestekkel, azaz 11,25 kW. Vegye figyelembe, hogy az emberek által kibocsátott hőt nem vesszük figyelembe, ezért a kísérlet során a helyiségnek üresnek kell lennie. Vagy éppen ellenkezőleg, üljön ott az egész családdal. Ekkor a talált 11,25 kW egyenlő lesz az emberek és az akkumulátorok összteljesítményével 20 °C hőmérsékleten.

    A fűtőtestek teljesítményének kiszámításának általánosítása tetszőleges esetre

    De van egy kicsit más problémánk: van egy bizonyos hőmérséklet az akkumulátornak, a helyiségnek, az utcának, és meg kell értenünk, hogyan kell kiszámítani a fűtőelem teljesítményét. Most, hogy megtesszüksokat tanultunk a számításokról, ezt a problémát meg lehet próbálni úgy megoldani, hogy ne várjuk meg, hogy az ablakon kívül -14 C legyen.Tegyük fel, hogy a szobánk 20?C, de alig várjuk, hogy megtaláljuk az áramot az akkumulátorok értékét annak érdekében, hogy megközelítsük az eredményt tetszőleges időjárási és kazánházi körülmények esetén. Itt tudni kell, hogy az akkumulátor teljesítménye a helyiség és a radiátor felülete közötti hőmérséklet-különbségtől is függ. Tehát behozunk egy 1,5 W-os olajfűtőt a paradicsomunkba, és látjuk, hogy a szoba hőmérséklete 23 °C-ra emelkedett. Túl sok, de nekünk mindegy. Szükség lesz azonban az akkumulátorok teljesítményének mérésére is (és az ablakon kívül megegyezés szerint -10 °C-unk van). Tegyük fel, hogy a radiátor felülete 60 °C. Ez Európára jellemző érték, nálunk lehet melegebb központi fűtés.

    fűtőelem

    Legyen az akkumulátor névleges kapacitása 20 °C-on N, míg a felület és a helyiség hőmérsékletkülönbsége 40. Az új körülmények között a kapacitás 37N/40-re csökken. Ekkor megkapjuk az egyenlőséget: (Lásd még: Fűtők teljesítménye)

    (37N/40 + 1,5) – N = 3°C.

    Vagyis a teljesítmény 1,5 kW-os növekedése (és a fűtőteljesítmény csökkenése) 3 °C-os hőmérséklet-emelkedést eredményezett. Kiderült, hogy 1,5-0,075 N kW 3 °C-os növekedést ad. És van egy 30 °C-os szegmensünk a működési ponttól normál belső hőmérsékleten (20 °C) nulláig (20 °C-on kívüli hőmérséklet). Kiderült, hogy:

    N = 10 (1,5 — 0,075 N), ahonnan megtaláljuk a kívánt értéket. Körülbelül 8,57 kW-ot kaptunk. Ez az akkumulátor energia. Most a névleges érték ismeretében építhetünk az akkumulátor, a helyiség és az utca tetszőleges hőmérsékletének jellemzésére. Például a hőmérsékletünk -14 °C, a központi fűtés nem működik, és vissza kell hoznunk a normális helyzetet (20 °C) bent. Vegye figyelembe, hogy nem adjuk meg pontosan, hány fokbanhelyiségben, bár ez gond nélkül kiszámolható, bár nem voltunk és nem is fogunk a kísérlet elvégzésénél. A 8,57 kW egyenlő 30 °C-kal a hőmérsékleti skálán, ami azt jelenti, hogy hozzá kell adni 8,57/30 x 4 kW = 1,15 kW. Ez azt jelenti, hogy úgy kell kiszámítani az olajfűtő teljesítményét, hogy az ne legyen alacsonyabb ennél a számnál, de nem szükséges túlságosan túllépni az értéket, hogy ne hagyja el a kívánt éghajlati zónát. Tehát elmegyünk a boltba, és három üzemmóddal vesszük a készüléket, amelyek közül az egyik 1,15 kW körüli hőt ad.

    Az erősebbek a fagyban megállapodnak, és már tudjuk, melyiket vegyük bele. Például -40 C-on szükséged lesz... ugye! kétszer annyi, mint amennyit a fűtőtestek biztosítanak, ami körülbelül 17 kW lesz. Túl sok egy elektromos pajzs a játszótéren? Helyezze a gázkonvektort a falat átszúró koaxiális vezetékből kifelé. Hibrid opciók is lehetségesek: az ütközés egy része a meleg padlót érinti, a többi pedig a kék üzemanyagra esik. Úgy gondoljuk, hogy az olvasók számára világos, hogyan kell kiszámítani a konvektoros fűtés teljesítményét.

    Példa teljesítményszámításra általánosított esetre

    Tegyük fel, hogy ugyanabban a helyiségben van, de a hőmérséklet benne 17 °C, a radiátor felülete pedig például 55 °C. Kint most -10 °C van, és el kell érnünk a névleges helyiségértéket (20 °C), a központi fűtés radiátorának hőmérséklete pedig legrosszabb esetben 50 °C is lehet. Meg kell találni a fűtőelem maximális teljesítményét, amely a legrosszabbul leírt esetet húzza ki -30 °C-os ablakon kívüli hőmérsékleten. Először is az akkumulátor kapacitását 55 °C-os felületi hőmérsékleten és 17 °C-os szobahőmérsékleten találjuk meg. Már bemutattuk, hogyan kell eljárni ebben az esetben, most pedig a gyakorlatban is megmutatjuk. Fogjuk a 1,5 kW-os olajfűtőnket, megvárjuk, míg a helyiség üzemmódba lép, majd mérünkhőmérséklet különbség. Az egyszerűség kedvéért vegyük újra ugyanazt a 3 ?S-t. A grafikon alapján megtaláljuk a kívánt arányt:

    (1,5 + (55 – 20)/(55 – 17)N) – N = 3 °C.

    A munkaponttól a grafikon vízszintes tengellyel való metszéspontjáig a távolság fokban 27. Vagyis az eredmény:

    N = 9 (1,5 – 0,078 N), ahol megtaláljuk a wattjainkat. 7,9 kW-ot kaptunk. Ez a központi fűtés radiátor teljesítménye 38 °C hőmérséklet-különbség mellett (az akkumulátor felülete és a helyiség között). A mi legrosszabb esetben ez a különbség még kisebb lesz, és 30 lesz. Vagyis a kapott teljesítmény arányosan csökken és 6,23 kW lesz. A képen láthatóhoz hasonló grafikont készítünk erre az esetre. Ehhez felidézzük, mekkora hőveszteségünk volt 27 °C-on nulla ponttal. Ez 7,9 kW. A problémát a fentebb megoldottra hozzuk, amelynél a hőveszteséget -10 °C-on kívül és 20 °C-os szobahőmérsékleten találjuk. A különbség 30 °C. Tehát a 7,9-et elosztjuk 0,9-cel, és 8,77 kW-ot kapunk. Vagyis a helyiség adott szinten tartásához ilyen körülmények között a különbséget (8,77 — 6,23) = 2,54 kW kell hozzáadni az akkumulátorokhoz.

    Ha az ablakon kívül a hőmérséklet -30 °C, a körülmények még keményebbek lesznek. A feladatot a fent bemutatott módon oldjuk meg, hogy megtaláljuk az eredményt. A már meglévő 8,77 kW-os hőveszteséghez további 2/3-a kerül hozzá, ami körülbelül 5,78 kW lesz. A fűtőtestek összteljesítménye együttesen meghaladja a radiátorok teljesítményét, és 5,78 + 2,54 kW = 8,32 kW lesz. Egyértelmű, hogy elektromosság miatt nehéz ilyen eredményt elérni, ezért kell egy infravörös kandalló kék tüzelőanyaggal vagy valami hasonlóval. Így állnak a dolgok!

    Mostantól az olvasók hasonló módon kiszámíthatják bármilyen típusú infravörös fűtőelem teljesítményét. Csak az a helyzet, hogy úgy csináltuk, hogy az egész szobát felmelegítjük, de hacsak egy bizonyos szektort kell felfűteni, majd el kell osztani a területét a teljes alapterülettel. Ezután szorozza meg a wattban megadott számot ezzel a tényezővel, amely kisebb egynél. Az eredmény egy sokkal szerényebb szám lesz. Ezért mondják, hogy az infravörös fűtőberendezések pénzt takarítanak meg. A fűtőtest teljesítményét nehezebb lesz kiszámítani, mert a konvekció miatt az is melegszik. Ebben az esetben is szükséges a berendezés megfelelő elhelyezése a megfelelő hatás eléréséhez. De iránymutatásként használhatja a fenti algoritmust további kutatások kiindulópontjaként.

    Nem teszünk úgy, mintha a számítások nem vétenék a feltételezéseket, de nagyjából meg lehet becsülni egy lakáshoz szükséges vatta mennyiségét. Fontos megvárni, amíg a hőmérséklet módba lép, és lehetőség szerint pontosan mérni. És hogy hogyan kell ezt csinálni, az egy teljesen más történet.

    Következő

    Olvassa el továbbá: