Инфракрасный электроконвектор расчет. Пояснения по проведению расчетов мощности обогревателя

Электрический обогрев помещений всегда может прийти на помощь основной системе отопления, заменить ее в осенний или весенний период межсезонья, а в особых случаях – даже стать основным источником тепла в зимнюю пору. Все зависит от того, какой тепловой мощностью обладают приобретаемые электрические нагреватели.

Несмотря на широкое разнообразие современных электрических обогревательных приборов – конвекторов, тепловентиляторов, масляных радиаторов, инфракрасных излучателей и т.п., параметр мощности для любого из них является определяющим. Именно он показывает тот эксплуатационный потенциал, который заложен производителем в это изделие. Значит, прежде чем отправляться в магазин за покупкой, необходимо четко представлять, с каким критерием оценки подходить к выбору той или иной модели. Поможет в этом - калькулятор расчета необходимой мощности электрообогревателя.

Ниже будут даны некоторые необходимые разъяснения по порядку проведения расчетов.

Для отопления жилых и нежилых помещений используется масса различных видов обогревателей. Но наиболее простыми, эффективными и не сложными в монтаже вариантами являются . Принцип их работы основан на конвекции – естественном движении воздушных масс (нагретый воздух поднимается, охлаждается и опускается вниз).

Устройство конвектора довольно простое. Общая схема прибора показана на рисунке ниже. Рассмотрим основные детали более подробно.

Нагревательный элемент

В электрических обогревателях конвективного типа устанавливают нагреватели 3-х типов.

Блок управления или термостат

Управление отопительным агрегатом происходит при помощи механического или :

Сверху аппарат закрыт корпусом с отверстиями для забора воздуха. Они размещаются в нижней и в верхней части.

Принцип работы электрического конвектора

Итак, как работает конвектор? Принцип работы любого вида конвектора, или электрического, основан на использовании свойства воздуха при нагревании подниматься, а при охлаждении опускаться. Поскольку в аппарате встроен нагревательный элемент , то при его нагревании, воздух начинает циркулировать, проходя через устройство снизу вверх. Нагретый воздух поднимается под потолок, отдает тепловую энергию комнате, охлаждается и опускается вниз. Таким образом возникает циркуляция воздушных масс в помещении.

При достижении определенной температуры в комнате срабатывает термостат или температурный датчик (зависит от вида управления – механического или электронного), которые отключают калорифер. Через какое-то время, после остывания контактной пластины (в случае с механическим управлением) контакты замыкаются, и нагрев продолжается. При электронном управляющем модуле температурный датчик сработает и включит агрегат, только когда температура воздуха в помещении достигнет показателей ниже тех, что были запрограммированы.

Расчет мощности электрообогревателя

По площади помещения

Следует учитывать, что расчет мощности агрегата отопления по площади дает приблизительные показатели и требует поправок. Но он отличается простотой и может применяться для быстрого, приблизительного расчета. Итак, исходя из установленных норм, для комнаты, имеющей одну дверь, одно окно и высоту стен 2,5 метра, требуется мощность 0,1 кВт/ч на 1 м 2 площади.

Например, если взять для расчета комнату с площадью 10 м 2 , то требуемая мощность агрегата будет равна 10 * 0,1 = 1 кВт. Но стоит учитывать некоторые факторы. В случае угловой комнаты , коэффициент поправки будет 1,1. На это число следует умножать найденный результат. При условии, что комната имеет хорошую теплоизоляцию, в ней установлены пластиковые окна (энергосберегающие), то результат вычисления следует умножить на 0,8.

По объему

1. 1. • вычислить объем комнаты (ширина*длина*высота);
      • найденное число необходимо умножить на 0,04 (именно 0,04 кВт тепла нужно для того, чтобы прогреть 1 м 3 помещения);
      • применяя коэффициенты, произвести уточнение результата.

Вследствие того, что при расчете используется и высота комнаты, расчет мощности будет более точным. Например, если объем комнаты 30 м 3 (площадь 10 м 2 , высота потолка 3 м), то 30 * 0,04 = 1,2 кВт. Получается, что для данного помещения потребуется нагреватель приблизительно с мощностью чуть выше найденной.

Для более точного результата, мощность следует высчитывать, с применением коэффициента . Если в помещении имеется не одно окно, то на каждое следующее, к результату добавляется 10%. Этот показатель может быть уменьшен, если произведена хорошая теплоизоляция стен (пола в частном доме).

Как дополнительного источника отопления

Если основного отопления при сильных морозах не достаточно, то часто электрический конвектор используют в качестве дополнительного источника тепловой энергии. Расчет, в таком случае производится так:

1. 1. • при расчете показателя по площади, на каждый квадратный метр требуется 30-50 Вт;
      • при расчете по объему, на 1 м 3 требуется 0,015-0,02 кВт.

Достоинства и недостатки электрических конвекторов

Положительные моменты:

1. Простая установка и использование. Достаточно повесить на стену или установить на ножки, подключить шнур к розетке, и прибор готов к эксплуатации.
2. Срок службы рассчитан на срок более 15 лет. Обслуживания агрегат не требует, кроме периодического убирания пыли.
3. Стоимость аппарата относительно невысока.
4. Не требуется контроль со стороны человека, для поддержания требуемой температуры. Все это сделает автоматика и электроника.
5. Отсутствие шума. Разве что, обогреватели с механическим управлением, могут издавать при включении и отключении термостата негромкий щелчок. Устройства с электронным модулем, работают бесшумно.
6. Электрический конвектор отличается простым принципом работы.
7. КПД калориферов может достигать значения 95%.

Отрицательные моменты:

• существенный расход электричества ;
• отопление больших площадей с помощью только электрических конвекторов неэффективно, в больших комнатах их можно использовать только в качестве дополнительного обогрева;
• устройства с открытыми (игольчатыми) нагревательными элементами могут издавать неприятный запах при включении от сгораемой пыли, осевшей на нагреватель.

Следует помнить, что электрические отопительные агрегаты – это техника, которая не терпит нарушения правил безопасности. Не следует накрывать прибор или сушить на нем белье. Произойдет перегрев аппарата, и, в лучшем случае, сработает защита.

Розетка должна располагаться сбоку агрегата (сверху запрещается) на расстоянии не меньше 100 мм от корпуса.

Только при правильной эксплуатации конвектора может гарантироваться комфортная и уютная атмосфера в доме.

Многие владельцы загородных домов, коттеджей, дач и другой недвижимости, построенной в местности, где отсутствует природный газ, смогли оценить удобство отопления . Кроме того, эти приборы отлично себя зарекомендовали и как дополнительный источник тепла.

Чтобы эксплуатация таких приборов приносила максимум комфорта и минимум затрат, необходимо тщательно подойди к вопросу выбора нужной модели. В первую очередь стоит уделить внимание расчету правильной мощности.

Расчет мощности электрического конвектора

Мощность — это важнейший показатель обогревателя, поэтому расчет должен быть максимально точным. Мощность электрического конвектора и площадь помещения пропорциональны друг другу: чем больше площадь, тем выше мощность обогревателя. Например, электрический конвектор способен эффективно отапливать площадь в 4-6 кв.м., а при мощности — 6-9 кв.м., при площадь будет достигать уже 9-11 кв.м., эффективно обогреют примерно 14-16 кв.м., а конвектор мощностью справится с обогревом помещения площадью от 24 до 26 кв.м..

Универсальная формула

По приведенным показателям хорошо прослеживается, что усредненный уровень тепловой мощности находится по простой формуле «100 Вт = 1 м 2 отапливаемой площади». Эти показатели верны при расчете мощности для помещений, имеющих стандартную высоту потолков - от 2,5 до 3 м. В том случае, если вы планируете устанавливать конвектор в комнате, имеющей высоту потолка более 3 м, необходимо применять поправочный коэффициент, увеличивая требуемую мощность отопительного прибора на 25-30 %. Стоит сразу акцентировать внимание, что это усредненный показатель. Если помещение холодное, имеет множество окон или сложную форму, то формула может не сработать. В этом случае определиться с выбором вам помогут наши специалисты.

Один обогреватель — одна комната

Еще один немаловажный аспект при выборе мощности конвектора - правило «один отопительный прибор = одна комната». Даже если вы выберете конвектор с мощностью 2 500 Вт для обогрева двух помещений площадью, к примеру, 12 и 14 м 2 , его использование не будет эффективным: в комнате, где вы установите конвектор, будет слишком жарко, а вторая просто не прогреется до нужной температуры. Поэтому, выбирая конвектор по мощности, ориентируйтесь на наибольшую площадь помещения, в котором вам придется его эксплуатировать.

При выборе системы отопления важен не сам принцип работы того — или иного конвектора, а будет ли он эффективно обогревать имеющуюся жилплощадь. Можно довериться менеджерам-консультантам в магазине, которые считают 1 кВт на 10 метров квадратных или кубических, кто как.Верить на слово, или самому скрупулёзно произвести все расчёты, используя физические законы, и максимально точно рассчитать требуемую мощность электроэнергии или объем природного газа для обеспечения жизнедеятельности в доме? Эта статья детально разъясняет, как рассчитать мощность обогревателя, объясняет исходные величины, на примерах показывает практические исчисления.

Чтобы было в доме тепло, надо с помощью конвектора изменить и поддерживать температуру воздуха, который имеет удельную теплоемкость с. Этот параметр указывает, сколько тепла нужно потратить, чтобы нагреть килограмм воздуха на один градус.

Непривычно воздух измерять килограммами, когда в квартире куда проще узнать её объём. Количество теплоты — параметр, который мало знаком обычному обывателю. Проще понять величину, за которую придётся платить, а именно: кВт/час электроэнергии и метры кубические газа.

Физика школьной скамьи

Вспомнив физику, составить задачу, какую температуру надо получить, и сколько нужно для этого энергоносителей потратить, соответственно, каким конвектором надо запастись, чтобы было тепло и не очень дорого. Расчет мощности обогревателя надо начинать с определения исходных величин:

Начальная температура t1, которая равняется минимальной в зимний период за окном.
Требуемая температура в помещении t2 — тут каждый определяется сам.
Плотность воздуха ϱ (ро), принято употреблять при расчётах равной 1,3 кг/м3. Зависимостью от температуры, давления пренебрегают.

Удельная теплоемкость воздуха с, тоже зависит от температуры, влажности, но изменения настолько незначительны, что смело ими можно пренебречь, и считать константной, округленной до 0,001 МДж(кг*С).
Теплота 1 МДж равняется 0,277кВт/ч. электроэнергии, которую «мотает» счётчик.

В случае с электроконвекторами, коэффициент полезного действия близок к 100%, — всё количество потребляемого тока превращается в тепло.

Теория тепла

с= Q/m(t2 — t1),

где с — удельная теплоемкость воздуха, Q — теплота, m — масса воздуха, (t2 — t1) — разница температур.

Выводим искомое Q, — количество теплоты:

Вычисляем массу воздуха по формуле:

где ϱ(ро) — плотность воздуха, Р — площадь комнаты, h — высота потолка. Подставляем значения, конечная формула расхода электроэнергии kWt приобретает вид:

kWt= 0,277*c*ϱ*Р*h*(t2-t1) или
kWt= 0,277*c*ϱ*V*(t2-t1),

где V — объем.
Потребление природного газа всегда можно рассчитать, взяв мощность в кВт и перевести в м3 газа умножив на 0,108.

Идеальное отопление

Допустим высота потолка 2,8 метра, площадь 36 кв.м.
За окном -10, хотим нагреть до +20 градусов.
В многих формулах разницу температур t2-t1 принято обозначать ΔТ, и так проще считать, если эти исчисления записывать в стандартном Блокноте Windows, и копировать — вставлять выражения в Калькулятор Windows. В данном случае ΔТ равняется 30 градусам Цельсия.

Подставив значения:

kWt= 0,277*0,001*1,3*2,8*36*30= 1,08 (кВт/ч).

На первый взгляд, это число может показаться неправдоподобным, всего один киловатт, не слишком ли мало? И тут-то идеальная физика заканчивается — в теории вообще больше обогревать не надо, такая температура будет сохраняться вечно. На практике же отопление требует намного больше энергозатрат, в виду теплопотерь.

Куда тепло девается?

Тепло уходит из дома по трём причинам — необходимая вентиляция, излучение и теплопроводность стен, потолка, пола, окон, дверей. Допустим, что частое открывание дверей, щели, неплотные окна — тоже часть системы вентиляции, которая должна составлять по СНиП не менее 20м3 свежего воздуха на человека в час. По формуле с объемом вычисляем:

kWt= 0,277*0,001*1,3*20*30=0,21606 (кВт);

При идеальной теплоизоляции такой мощности, потребляемой газовым или электрическим конвектором было бы достаточно для жизнеобеспечения человека. Данные теплопотери можно минимизировать, если использовать системы вентиляции, в которых применяется принцип рекуперации тепла.

Формула потерь

Потери тепла на теплопроводность, или, другими словами на плохую теплоизоляцию, можно подсчитать по формуле:

Q=λ*(t1-t2)*S/L,

где температуры: t1 — в помещении, t2 — на улице. (та же разница температур, что применялась выше); S — площадь стены, L — её толщина, λ — коэффициент теплопроводности, который сильно зависит от температуры, влажности. Для сухого кирпича, например, λ = 0,35 Вт/(м*С), для влажного λ = 1,05 Вт/(м*С).

Допустим у кирпича λ = 0,5 Вт/(м*С). Берём дом из предыдущего примера, площадь 36м. кв. Представим, что имеем четыре стены по 6м. Умножаем на высоту 2,8: 4*6*2,8=67,2 (м. кв) площади S стен.

Толщину стены L примем 0,6 м: Q=0,5*30*67,2/0,6=1680(Вт)=1,68(кВт).

Допускаем, что сверху железобетон, без утепления, толщиной 0,1 м., λ = 1,69, и на крыше «ветер свищет».
Q=1,69*30*36/0,1 = 18252 (Вт) = 18,252(кВт).

А это уже очень много! Получается, что на отопление теплопотерь дома уходит больше электроэнергии, нежели на нагрев воздуха в нём.

Из чего же дом построен?

В предыдущем примере, если запастись конвектором 20 кВт, то будет тепло, но очень дорого. А что, если утеплить минеральной ватой? Слой в 0,1 м, λ = 0,056.

Q= 0,056*30*36/0,1 = 604,8 (Вт) = 0,6048(кВт)

Какие разительные перемены всего лишь из-за слоя утеплителя! Поэтому, прежде, чем начинать расчет мощности обогревателя, надо точно знать какие материалы постройки и какое утепление присутствует.
Добавим пол — керамзитобетон λ = 0,14, температура грунта t2 = 5, толщина 0,1м:

Q= 0,14*15*36/0,1 = 756 (Вт) = 0,756(кВт).

Допустим, теплопотери дверей и окон идентичны потерям тепла через стену.
Теперь суммарно 1,68+0,6+0,75+0,21(вентиляция для одного человека)=3,24(кВт).

— столько тепла надо на то, чтобы компенсировать теплопотери. На этот параметр стоило бы ориентироваться, выбирая конвекторы, если бы такой дом существовал в реальности. Таким же способом можно рассчитать потери тепла, вставив свои параметры, узнав из справочников λ для стекла, теплоизоляционных материалов, бетона, дерева, измерив окна, двери, толщину теплоизолирующих элементов. В многоквартирном доме, можно поинтересоваться у соседей, какая у них температура в среднем, и произвести свои расчёты.

Важно помнить:

Выбирать обогревательные приборы всегда надо с запасом, с коэффициентом 1,2 от рассчитанной мощности.

Лучше регулятором снизить мощность если слишком жарко, чем в мороз интенсивно двигаться, создавая тепло самому(человеческое тело вырабатывает тепло: 0,1-0,5 кВт).

Чем больше мощность конвектора, тем быстрее прогревается воздух. Рассчитывая время прогрева надо помнить, что также должны прогреться стены и окружающие предметы, у которых есть своя теплоемкость и масса, на их нагревание тоже требуется теплота.

Чем выше разница температур, тем больше потери через тепловое излучение. Поэтому надо закрывать шторы и жалюзи на ночь.
В случае с конвекторами есть нюанс, от которого зависит их эффективность — это конвертерный поток воздуха — основополагающий принцип работы, который состоит в том, чтобы воздух свободно циркулировал в помещении.

Если циркуляция затруднена, место расположение конвектора выбрано неудачно, тогда электрическими реле будет выключено питание, когда воздух вблизи прогреется, в то время как в отдалённых углах комнаты ещё не станет тепло.

Требует расчета мощности - это обязательное условие создания эффективной системы отопления. Прибор такого типа отлично заменяет радиаторы, при этом позволяет сэкономить место в помещении. Устройство конвектора, в котором большая часть теплоотдачи происходит за счет движения нагретого воздуха, дает эффект более быстрого и равномерного прогрева.

Принцип расчета тепловой мощности приборов отопления

Принцип расчета потребности в приборах отопления одинаков для радиаторов и конвекторов. Если речь идет о помещении со стандартной высотой потолков от 2,7 до 3,0 м, то поддержание комфортной температуры в диапазоне 19 - 22 С обеспечивается при поступлении 100 ватт тепла на 1 м.кв.

Разница между конвекторным и радиаторным отоплением состоит только в принципе передачи тепла, а потребность помещения в энергии для прогрева остается такой же. При расчете можно прибегнуть к сложной комплексной методике, которая используется специалистами в области проектирования. Она учитывает большое количество факторов, поэтому ее применяют для больших объектов, где общее количество потерь во всех квартирах и помещениях складывается в большие суммы.

Простой расчет с использованием коэффициентов

Если вы решили прибегнуть к простому расчету мощности конвектора отопления для частного дома , то можно использовать две основные методики - по объему для высоких помещений и по площади для стандартных. При этом можно включить в формулу и основные поправочные коэффициенты, отражающие теплопотери стен и окон.

Основные данные расчета для модели конвектора Бриз производства КЗТО:

• паспортная мощность изделия в зависимости от размеров - чем больше длина прибора, тем больше его теплоотдача;
• реальные размеры прибора по высоте, глубине и длине;
• площадь помещения;
• дополнительные поправочные коэффициенты с учетом особенностей помещения - конструкции стен и остекления.

Для более точного расчета введем поправочные коэффициенты - в примере мы рассматривали помещение с одной наружной стеной из кирпича и однослойным остеклением в виде окна. Если помещение угловое, то потребность увеличится примерно на 10 % (коэффициент 1,1), если остекление тройное, то вводим коэффициент 0,8 - он покажет снижение потребности в тепле.

В самом простом варианте обогрев комнаты площадью 20 кв.м. потребует установки конвекторов суммарной мощностью 2,0 кВт, углового помещения - 2,2 кВт, с хорошим утеплением и качественными стеклопакетами - примерно 1,7 кВт. Расчет сделан для помещения высотой до 3,0 м.

Пример расчета тепловой мощности конвектора модели Бриз

Пример расчета построим на нескольких вариантах модели, используя разные данные о размерах. Высота приборов находится в пределах 80 - 120 мм, глубина - 200 - 380 мм, длина от 0,8 до 5 м (5000 мм). Конвектор размерами 200 х 80 мм имеет теплоотдачу с одного метра длины 340 Вт. Умножаем площадь помещения на 100, получая таким образом общую потребность помещения в тепловой энергии. Полученный результат делим на 340 - в итоге мы видим, какова должна быть общая длина конвекторов. Этот результат можно поделить на длину одного из выбранных изделий - вы получите их количество в штуках.