Przykład zastosowania nagrzewnicy powietrza

Nagrzewnica powietrza stanowi jeden z podstawowych elementów instalacji wentylacji. W większych systemach jest jedną z sekcji w centrali wentylacyjnej, umieszczaną pomiędzy filtrem wstępnym i wentylatorem. W mniejszych układach, np. instalacjach nawiewnych jest po prostu urządzeniem kanałowym, zamontowanym za wentylatorem kanałowym (wentylatory kanałowe mają zwykle plastikowe łopaty śmigieł, w związku z tym aby gorące powietrze nie uszkodzłio plastikowych łopat, nagrzewnicę montuje się za wentylatorem).

Tego typu układ stosuje się na przykład w instalacjach nawiewnych do szatni pracowników, w pomieszczeniach socjalnych. Na danym przykładzie opisano poniżej jak prawidłowo dobrać nagrzewnicę, w prostym układzie nawiewnym.

Przykładowym obiektem będzie szatnia, połączona z sanitariatami, znajdująca się w pomieszczeniach biurowych, sąsiadujących z halą magazynową wysokiego składowania. Instalacja została zaprojektowana w następujący sposób: do szatni o kubaturze 16 m3 nawiewa się strumień powietrza w ilości 150 m3/h. Czerpnia powietrza znajduje się na dachu budynku, powietrze przepływa rurą typu spiro o średnicy 125 mm. Zaprojektowano po kolei, kanałowy filtr powietrza, wentylator kanałowy, oraz nagrzewnicę elektryczną.

Nagrzewnica sterowana będzie za pomocą termostatu ściennego z pokrętłem regulacyjnym. Termostat mieszkowy będzie odczytywał temperaturę panującą w pomieszczeniu i w razie potrzeby uruchamiał nagrzewnicę, bądź też nie. Nagrzewnica będzie sprzężona z wentylatorem poprzez układ stycznikowy, nie załączy się, dopóki nie włączony będzie wentylator. Całość systemu będzie uruchamiana wyłącznikiem ściennym typu on/off. Jak dobrać nagrzewnicę do takiego układu, znając ilość powietrza która musimy ogrzać?

Dobór nagrzewnicy kanałowej

Pierwszym krokiem jest założenie jaka będzie wymagana temperatura w pomieszczeniu, a jaka będzie minimalna temperatura zewnętrzna. W ten sposób obliczymy różnice pomiędzy tymi temperaturami czyli dT. Projektowany obiekt znajduje się w strefie klimatycznej III, w mieście Łodzi. Dla okresu zimowego, przyjmuje się temperaturę zewnętrzna wynoszącą T1=-20 st. C. Zakładając, że temperatura powietrza nawiewanego do pomieszczeń ma wynosić T2=20 st.C, to różnica dT wyniesie 40 st.C. To właśnie jest temperatura o jaką nagrzewnica, pracując w najmniej korzystnych warunkach, musi podgrzać strumień powietrza.

Kolejnym krokiem jest użycie wzoru obliczeniowego na moc nagrzewnicy Qn wyrażoną w kW. Wygląda on następująco:

Qn = V * p * cp * dT

Poza wspomnianym dT, we wzorze znajduje się V czyli strumień powietrza w m3/s, p czyli gęstość powietrza wynosząca 1,2 kg/m3 oraz cp czyli ciepło właściwe powietrza wynoszące 1,005 kJ/kg.

Podstawiając nasze dane do wzoru otrzymujemy:

Qn = 150/3600 * 1,2 * 1,005 * 40 = 2 kW

W taki właśnie sposób dobiera się moc nagrzewnicy. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie w kartach katalogowych producentów dostępnych średnic urządzeń oraz ich zasilania (czy są jedno, czy trójfazowe).

Droga na skróty

Producenci nagrzewnic udostępniają także nomogramy, gdzie w dużo szybszy sposób można dobrać nagrzewnicę. Przykładem jest poniższy wykres. Znając ilość powietrza np. 400 m3/h oraz różnice pomiędzy temperaturą powietrza pobieranego na czerpni, a temperaturą wymaganą np. dT=20 st.C (jest to przykład doboru nagrzewnicy wstępnej do układu z rekuperatorem. W takim przypadku wystarczy podgrzanie wstępne powietrza od -20 st.C do 0 st.C, resztę ciepła dostarczy wymiennik oraz ewentualnie nagrzewnica wtórna) odczytujemy wartość 3000 W czyli nagrzewnicę 3 kW.

Opracowanie inż. Mateusz Zduniak, ekspert firmy GREEN AIR

www.klimatyzacja.pl, www.ogrzewnictwo.pl

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.

Foto: Onninen.