Расчет мощности печи для бани калькулятор: Как рассчитать мощность печи для бани? – Page not found at /blog/raschet-moshchnosti-pechi-dlya-bani-v-zavisimosti-ot-ob-ema-parnoj-raschet-kamnej-dlya-pechi-v-bane/

Содержание

Расчет мощности печи для бани

Главное правило при выборе печи-каменки одно: печь для бани должна иметь ОПТИМАЛЬНУЮ мощность! Каменка может иметь любой дизайн, любые размеры, может быть электрической, дровяной или газовой, может быть дешевой или дорогой, простенькой или эксклюзивной, может быть абсолютно любой по всем критериям кроме одного – она должна быть правильно установлена и по мощности она должна точно соответствовать именно вашей парной.

 

«Неправильная» мощность банной печи

Мощность каменки должна быть оптимальной, ни больше, ни меньше. Вопросом мощности каменки можно пренебречь только в одном случае: если вы построили хамам, где банной печи в привычном понимании вообще нет.

Если мощность каменки выбрана не правильно, что неизбежно приведет к определенным неприятностям.

Избыток мощности

Некоторые берут печь для бани с большим запасом мощности, чтобы парная быстрее нагревалась. Да, парная в этом случае будет действительно нагреваться быстрее, но это только начальный этап, а дальше печь будет работать на минимуме.

В результате вы получите горячий воздух, но холодные камни,

на которые бесполезно лить воду – пара они не дадут, а если пар и будет, то это будут клубы белого пара, как над чайником, а не тот легкий прозрачный пар, на который вы рассчитывали, возводя баню своими руками или заказывая ее строительство «под ключ».

Недостаток мощности

Другая крайность – купить печь для бани минимальной мощности, чтобы банально сэкономить деньги. Даже если такая печь и сможет нагреть парную до нужной температуры, работая на пределе, каменка быстро выйдет из строя.

К содержанию

Расчет оптимальной мощности банной печи

Теперь следующий вопрос: оптимальная мощность – это какая? Все производители указывают для каждой модели не только мощность в киловаттах, но и рекомендуемый объем парной. Мы не будем вникать в тонкости расчета тепловой мощности, а возьмем за основу другой параметр – кубатуру парной. Так считать и легче и понятнее.

Определяем кубатуру парной

В принципе, кубатуру парной можно определить и по проекту бани — там все размеры есть.

Если же проекта нет, то придется поработать с рулеткой.

  • Измеряем парную и записываем ее длину, высоту, ширину в метрах.
  • Все перемножаем, получаем наш объем в кубометрах.

Казалось бы, мы уже получили ту самую кубатуру парной, по которой будем выбирать печь для бани. Но это не так. Есть еще ряд нюансов, которые обязательно надо учесть.

 

 

Вносим необходимые корректировки

Фактическая кубатура парной — это еще не те данные, на которые следует опираться при выборе мощности банной печи. Это только теория, а есть еще и индивидуальные особенности парного помещения конкретной бани, и особенности эти тоже влияют на выбор необходимой мощности банной печи.

  • Если на стенах или на потолке в парной есть неизолированные поверхности (кирпичная кладка, облицовка камнем или кафелем, окна и так далее), то считаем их площадь, умножаем на 1,2 и прибавляем к посчитанной ранее кубатуре. То есть каждый 1м.кв таких поверхностей увеличивает расчетный объем на 1,2м.куб;
  • Если в парной у вас установлена стеклянная дверь, то к полученному объему прибавляем еще 1,5м.куб;
  • Если стены выполнены из бревен и после этого внутренней отделки нет (стены не обшиты вагонкой через теплоизоляцию), то умножаем объем на 1,5.

Вот теперь мы знаем тот объем, на который должна быть рассчитана нужная нам печь для бани.

При выборе конкретной модели полученный объем должен находиться в середине предельных значений. Например, у нас получилось 20 м.куб, значит печь для бани нам нужна не с кубатурой 12-20, а та, у которой указано 15-25м.куб.

К содержанию

Тепловая мощность и камни для банной печи

И не забывайте о камнях!

Чтобы каменка отдала ту тепловую мощность, на которую она рассчитана, камней в нее нужно загрузить именно столько, сколько рекомендовал производитель.

Этот параметр тоже указывается для каждой модели.

К содержанию

Понравилась статья? Посоветуй друзьям:

Читайте так же:

Как рассчитать мощность печи для бани, формула для расчета мощности

Расчет мощности печи для бани

Правильный выбор мощности банной печи напрямую влияет качество пара и удовольствие от посещения парной. Как рассчитать мощность банной печи, как дровяной (металлическая, кирпичная), так и электрической каменки – расскажем в данной статье.

Мощности печи для сауны и бани

Почему так важно выбрать правильную мощность печи, рассмотрим варианты с недостаточной и избыточной мощностью.

  • Недостаточная мощность – печь не сможет обеспечить необходимую температуру, будет быстро ее терять, при поливании камней водой. Длительная эксплуатация печи на максимальной мощности приводит к быстрому износу.
  • Избыточная мощность – хорошо, если избыток составляет 10-15, максимум 20%. Но если больше, то печь будет быстро прогревать помещение, но не сможет давать «легкий» пар. Пар будет похож на тот, что вы видите при кипении чайника, такой пар будет способствовать созданию ощущения испытания на прочность, но не как ни способствовать желаемой релаксации в бане.

Хоть мы и видим, что избыточная мощность не так критично, как недостаточная, ведь в этом случае всегда можно уменьшить мощность на реле (если печь электрическая) либо подбрасывать меньше дров.

Подбор оптимальной мощности печи

Делаем акцент на слове именно «оптимальной». Для этого есть простая формула, для которой  необходимо знать следующие переменные:

  1. Расчет мощности печи для баниX — Объем парильного помещения – высчитывается по простой формуле: высота потолков * ширину * длину.
  2. Расчет мощности печи для баниY — Утепление стен – если утепления стен нет, коэффициент этой переменной равен 1.2, если стены утеплены, то 1.
  3. Расчет мощности печи для бани
    Z – Двери – если используются стекленные двери, то плюс 5 кВт.
  4. Расчет мощности печи для баниI — Окна – если в парной есть окна, то коэффициент  1,2, если окон нет, 1.

Формула для расчета мощности печи: X * (Z+I)+Y.

Производим расчеты

Например: объем парилки получился 15 метров кубических, есть неутепленные участки, в парной присутствует окно и установлена стеклянная дверь. Получаем следующие значения:

  • X = 15
  • Y = 1.2
  • Z = 1.5
  • I = 1.2

Считаем по формуле:

15 куб/м  * (1.2+1.2) + 1,5 = 22,5 кВт.

  1. Расчет мощности печи для бани
    2 + 1.2 = 1.4
  2. Расчет мощности печи для бани15 * 1.4 = 21
  3. Расчет мощности печи для бани21 + 1.5 = 22.5

Выходит, что в данном случае нужна печь мощностью 22,5 кВт.

Опционально следует взять небольшой запас по мощности процентов 10-15.

Исходя из того, что производители обычно указывают максимальную мощность, которая, как правило меньше фактической, плюс если постоянно использовать печь на максимальной мощности, срок ее службы сокращается. Следующий момент, почему следует брать запас в 10-15% — это желание «навалить» больше температуру/пара. Даже, если не планируете «наваливать», избыточная мощность может быть полезна,  например, когда захотите быстро прогреть парную.

Выходит, что ОПТИМАЛЬНАЯ мощность будет: 22,5 кВт + 10% (запас) = 25 кВт.

Вот такие простые расчеты помогут выбрать оптимальную именно для ВАС https://stroika24.com.ua/pechi-dlya-bani. Приведённые выше расчеты справедливы при выборе как дровяной печи, так и электрической.

Расчет требований к параметрам для банной печи

Эффективность работы банной печи зависит от многих параметров. Однако главным фактором является то, насколько правильно оборудование подобрано под конкретные условия эксплуатации с точки зрения его мощности. Не столь важно, какие у банной печи размеры и дизайн, тип используемого топлива или стоимость, — важно, чтобы печь была правильно установлена и соответствовала особенностям помещения.

Чем опасно несоответствие мощности

Чаще всего встречаются две проблемы — недостаток или избыток мощности. В обоих случаях будут последствия, влияющие на работу печи.

  • Многие предпочитают выбрать печь с избытком мощности, полагая, что так на прогрев помещения будет тратиться меньше времени — это верно. Однако после печь будет работать на минимуме. В итоге получится так, что температура в парной будет высокой, но камни останутся непрогретыми. Соответственно, лить воду на них будет бессмысленно – пара не будет. Или пар будет «тяжелым» — наподобие того, который выходит при кипении воды, а не тот легкий приятный пар, который нужен для бани.

Кроме того, печь с избытком мощности при топке на максимуме быстро прогреет стены, при этом плотность выделяемых ими паров превышает критическую, и поток газообразной влаги идет внутрь бани, делая воздух очень «тяжелым».

  • Другой вариант – недостаток мощности. В этом случае, чтобы прогреть помещение придется топить печь более продолжительное время и на максимуме возможностей. Даже если печь и сможет в достаточной мере прогреть помещение, долго она в таком режиме не проработает.

Поэтому расчет оптимальной мощности является одним из самых ответственных шагов в выборе печи для бани: так оборудование будет служить долго, быстро нагревать помещение, а воздух будет легким и горячим.

Расчет оптимальной мощности

Неважно, в пользу какого типа оборудования будет отдано предпочтение – металлических банных печей или традиционных каменных или кирпичных – рассчитать требуемую мощность можно, зная кубатуру помещения. Кроме того, производители обычно указывают не только мощность в киловаттах, но и для помещений какого объема предназначены печи – эти сведения также можно учитывать.

Для определения кубатуры нужны параметры помещения – значения длины, высоты и ширины. Перемножение этих цифр даст величину объема помещения.

Фактическая кубатура помещения – это лишь изначальные данные. Можно назвать это теорией, которая редко совпадает с практикой. На деле есть еще ряд параметров, которые изменяют требования к мощности.

  • Изоляция. Если отделка внутри и теплоизоляция отсутствуют (например, стены сделаны из бревен), то объем умножаем на коэффициент 1,5.
  • Наличие неизолированных поверхностей. Необходимо посчитать площадь всех поверхностей в помещении, на которых отсутствует теплоизоляция – области кладки, кафеля, окон и пр. Полученная площадь умножается на 1,2 (каждый квадратный метр неутепленной поверхности увеличивает отапливаемый объем на 1,2 м
    3
    ) и результат прибавляется к кубатуре. Если в окне остекленение двойное, то можно брать коэффициент 0,5.
  • Тип двери. Неизолированные стеклянная или деревянная двери в парную автоматически прибавляют еще 1,5 м3.

Корректный расчет необходимой мощности печи мы получим также при учете материала, из которого построена баня. Этот факт нельзя упускать из внимания, так как конструкция пола и стен поглощает значительное количество тепла. Например, если ваша баня построена из бревен без отделки, необходимо дополнительно применить коэффициент 1,6; если же внутренняя стенка обшита вагонкой и утеплителем, берется понижающий коэффициент 0,6.

Некоторую роль в увеличении мощности может сыграть дымоход для банной печи, точнее, его местоположение. Если значительная его часть расположена в помещении, то он также сможет стать источником дополнительного тепла.

Итоговая цифра будет уже более реальной. При этом выбирая печь, следите, чтобы полученный показатель располагался между предельных значений. Например, если квадратура помещения с учетом всех коэффициентов – 25 м3, то печь следует выбирать на рекомендуемый объем 20—30 м3, а не 20—25 м3.

Микроклимат парной: русская баня и финская сауна

Как всем известно, русская баня и финская сауна требуют разных микроклиматических условий, отличающихся показателями температуры и влажности.

Данный параметр классификации считается одним из основных при выборе типа печи в баню. Именно от того, какой микроклимат способна обеспечить банная печь, зависит, насколько комфортно вам будет в ней находиться, какая будет влажность в помещении и другие важные показатели.

Для поддержания этих режимов необходим определенный уровень мощности. Банная печь, подходящая для вашей площади по мощности, обеспечит комфортное пребывание в парильном помещении и создание желаемого режима.

Русская баня

В русской бане главное требование – создать высокую температуру при достаточном количестве качественного пара. Здесь все сводится к расчету кубатуры, алгоритм которого вы можете посмотреть выше.

Если говорить о конкретных показателях, то на 1 м3 в среднем требуется 1 кВт мощности. Важно не перепутать площадь с объемом помещения, иначе можно сильно ошибиться с выбором.

Также следует учесть, откуда будет топиться парная. Если из соседнего помещения, то к итоговой мощности следует добавить еще 10 %.

Для русской бани лучше покупать печь с небольшим запасом по мощности, особенно, если планируется периодическое использование оборудования. Например, за неделю простоя зимой баня полностью промерзает. Кроме того, наличие небольшого запаса позволит не накалять печь до предела. При таком режиме работы печь прослужит дольше.

Большая мощность позволяет закладывать больше камней, что в итоге обеспечивает более комфортные условия эксплуатации бани.

Сауна

Расчет мощностных показателей печи для сауны производится по тем же принципам. Если в парилке средний уровень утепления, то помещение будет готово за 2-3 часа. Для сокращения времени на час необходимо увеличение мощности на 60-80 % или улучшение теплоизоляции. Однако в сауне обычно площадь парной меньше, так что на деле показатели мощности печей для бани и сауны сопоставимы.

Загрузка и тип каменки

Без генератора пара и тепла баня теряет свою функциональную суть. Характерную для парилки атмосферу невозможно воссоздать без ее «огненной сердцевины». Каменка, как ничто другое, позволяет обеспечить идеальный микроклимат, накалив камни, и насытить необходимым количеством влаги воздух. Количество камней в каменке напрямую влияет на мощность печи для бани.

Существуют различные системы подсчета необходимого количества камней для парной. При этом учитываются самые разные параметры – предполагаемое количество человек, время работы, мощность печи и пр.

Как правило, печи рассчитаны на определенное количество камней. Однако это не значит, что их необходимо загружать до максимального уровня – нужно смотреть на объем помещения. На 1 м3 требуется не более 1,5 кг камней.

Можно провести и более сложные расчеты, учитывающие отдачу камнями тепла и его восполнение, время работы оборудования и количество одновременно находящихся в помещении людей, однако для выбора печи в домашнюю баню можно ориентироваться на примерный показатель.

У печей может быть как открытая, так и закрытая каменка – в зависимости от способа размещения камней. Тип каменки подбирают в зависимости от желаемого режима парения и частоты банных процедур.

  • Открытая каменка подходит, если вы часто топите баню. Такая каменка позволяет быстрее прогревать помещение и получать много пара. Однако при подаче воды, камни остывают довольно быстро.
  • Закрытую каменку лучше выбрать для сравнительно редкого использования бани. Ценители традиционной русской бани говорят о том, что печи с закрытой каменкой дают легкий пар, но при этом дольше прогреваются.

Иными словами, каменка должна быть производительной, компактной, безопасной.

Тип бака

Кроме того, все печи можно разделить на две группы по типу баков: существует стационарный вариант установки бака и выносной.

В первом случае бак может крепиться к дымовой трубе, так вода будет нагреваться не только от огня, но и от жара, поступающего по дымоходу. Данная конструкция считается удобной и компактной, однако, следует заметить, что наполнять такой бак довольно сложно.

Если речь идет не только о традиционной русской бане, но и о сауне, то рекомендуется делать выбор в пользу выносного бака. Емкость с нагретой водой может располагаться в любом удобном месте, избавив парную от лишней влаги.

Монтаж печи

Установка-печи-на-фундамент

Большое внимание стоит уделить установке банной печи в помещение.

Во-первых, нужно выбрать оптимальное место для печи. Наиболее подходящим считается расположение печи таким образом, чтобы каменка была расположена «лицом» в парилку.

Во-вторых, следует также обезопасить место установки печи от возможного возгорания с помощью металлических пластин. Пол тоже нужно закрыть металлом: нижняя поверхность печи во время работы может нагреваться до 400 градусов Цельсия. Это особенно актуально, если печь работает на дровах.

В среднем, безопасное расстояние от печи до других предметов составляет 100 см. Этот показатель зависит от интенсивности излучаемого печью тепла. Если речь идет о печи из кирпича, то данный показатель составляет 30 — 35 см. В случае, если пространство бани ограниченно, а стены деревянные, или обшиты легковоспламеняющимися материалами, установка экрана обезопасит ваше помещение и сэкономит место в небольшой комнате. А если стены выполнены из кирпича и негорючих материалов, то вы без проблем можете установить банную печь ближе к стене.

На этапе проведения строительных работ необходимо продумать дымоход: в нем должно быть минимальное количество изгибов. Желательно, чтобы вывод трубы осуществлялся прямо над печью с применением прямого дымохода. Также для максимального сохранения тепла внутри системы следует обернуть дымоход утеплителем: эта процедура поможет избежать образования конденсата.

У кирпичных и металлических печей также существует одно важное отличие с точки зрения монтажа: способ установки в помещение. Металлическую печь для бани можно поставить прямо на пол, в то время как для печи из кирпича необходим фундамент. Под печами из металла рекомендуется разместить теплоизоляцию: это значительно снизит теплопотери.

Для безопасной эксплуатации можно сделать не только экран, но и огнеупорную обшивку стен. Так, в качестве первого слоя используют любой огнеупорный материал – базальтовая вата, асбестовый картон или минерит, вторым слоем идет лист нержавеющей стали. Огнеупорная обшивка размещается на расстоянии 2-3 см от стены, лист стали – на расстоянии 1-2 см от утеплителя. До самой топки расстояние не должно превышать 38 см.

Для того чтобы печь для бани имела эстетичный внешний вид, ее можно обшить огнестойкими материалами, подходящими для этого – природный камень, керамогранит, плитка из обожженной глины, и др.

На рынке представлен богатый выбор отопительного оборудования как зарубежного, так и отечественного производства.

Также заметим, что для безопасности печь должна быть не только правильно подобрана, но еще и правильно эксплуатироваться. Поэтому важно соблюдать предписанные производителями в руководствах пользователя рекомендации и требования

Расчет мощности печи для бани

Банную печь нужно выбирать оптимальной мощности из расчета объема вашей парной.

Нельзя ошибиться в выборе мощности банной печи,потому что тогда хорошего пара не будет: ни в случае,когда мощности недостаточно,ни в случае,когда мощность печи будет больше,чем требуется.

Если поставить в баню небольшую печь с недостаточной мощностью для данного объема парной,то тогда ее придется эксплуатировать сверх возможностей,что приведет к быстрому износу и поломке печи.

Если купить печь с запасом из соображений,что запас мощности лишним не бывает,то да,действительно,нагреваться баня будет быстро и горячо! Но,чтобы париться в комфортных условиях,придется при парении искусственно уменьшать ее возможности и проветривать парную после каждого захода. В результате,сбалансированного пара не получить из-за того,что камни в каменке будут не столь горячими . А,если поддерживать нужную температуру камней(не менее 500 градусов С),то будет слишком жарко на полоке и даже в нижней зоне,у пола.

Расчет мощности печи для бани нужно делать в следующей последовательности:

  1. определить объем парной путем перемножения ее внутренних размеров: ширины,длины и высоты.Например,парная имеет размеры 3х2м и высоту 2,2м. Значит ее объем составляет -13,2 м3.
  2. рассчитать теплопотери холодными  поверхностями такими,как стеклянная дверь,окно,кирпичная кладка перегородки умножив площадь на коэффициент 1,2,считая,что каждый квадратный метр такой поверхности поглощает тепло,необходимое для прогрева 1,2м3.Например,в парной имеется окно размерами 0,5*1,0м=0,5м2  и стеклянную дверь размерами 1,8*0,8м=1,44м2. Значит теплопотери составят (0,5м2+1,44м2)*1,2=2,33м3
  3. суммируем рассчитанную кубатуру: общий объем парной и теплопотери от холодных поверхностей. Ранее рассчитанные цифры по п.п.1 и 2 складываем и получаем требуемый для нагревания объем ,равный в нашем примере (13,2+2,33)=15,53м3
  4. правильный расчет мощности печи для бани получаем,если учитываем материал,из которого построена баня,поскольку конструкции стен,потолка и пола тоже поглощают приличное количество тепла. Например,для бревенчатой бани,без отделки, нужно применить коэффициент,равный 1,6,а,если внутри парная обшита вагонкой,да с фольгой,да с утеплителем,то берется понижающий коэффициент,равный 0,6(поскольку такая стена не поглощает,а отталкивает от себя тепло).  Итак,для бревен в парной расчетная мощность печи будет равна 15,53м3х1,6=24,85  м3= 24,85 кВт ( из соображений,что для 1 м3  расчетного объема парной  достаточно 1 кВт мощности печи).
  5. При покупке выбираем ту печь,у которой мощность в интервале от 25кВт

Данные для расчета мощности печи для каждой конкретной бани могут отличаться своими особенностями в силу применения различных материалов и конструкций самого строения,или каких-то дополнительных факторов,например,наличие приточной вентиляции и т.п.

Поскольку в русской бане пар образуется в результате плескания воды на раскаленные камни,то необходимо при выборе банной печи смотреть не только на ее номинальную мощность,но и на объем (вес) камней,которые в этой печи можно разместить.

Расчет камней для бани

В разных источниках рекомендуется различное количество камней из расчета на 1 м3 парной при парении 15 человек одновременно в течение 5 часов. Возьмем по-минимуму: 30кг. Следовательно, для нашего примера понадобится 30кг*24,85м3=745,5кг Если парную рассчитывать не для 15 ,а для 5 человек,то,соответственно, нужно сократить объем камней в 3 раза: 745,5 кг/3=248,5 кг. Что-то уж слишком многовато для печи мощностью 25кВт и весов не более 200кг (чугунные)….Да и каких размеров должна быть металлическая печь,чтобы в нее влезло столько камней?
В другой «древней»книжке рекомендуется на каждые 6 литров поддаваемой воды-8кг булыжника и 1,5кг -на 1 м3 объема парной. В час 5 человек выливают на камни горячей воды не более 4 литров,поэтому в течение 5 часов беспрерывного парения они потратят пусть 20 литров(что навряд ли). Все-таки, уменьшим количество воды на 30% ,учитывая паузы на проветривание и отдых.Получается,что нужно всего 18,7кг. Сделаем также расчет количества камней для бани с учетом объема парной: 1,5кг*24,85 м3=37,5 кг. Все суммируем и получаем :37,5кг+18,7кг=53,2 кг булыжника. Вот это уже приемлемая цифра для обычной простой бани.
Можно сделать более сложный расчет камней для бани , определяя требуемое количества тепла по испарению и нагреву…
Но..,задача этой статьи определить необходимую мощность печи для бани. Поэтому,прикинем сколько нужно кВт,чтобы нагреть 53,2 кг камней в течение 15 минут (приблизительное время,отведенное на паузу между парениями) до температуры 500 градусов:

  • 1кг камней с температуры 500 градусов,остывая до 200 градусов(разница 350 град),отдадут 294 кДж (0,84 кДж/кг*С х 1 кг х 350С).
  • 53,2 кг отдадут 294 кДж*53,2кг=15640,8 кДж. Сколько тепла отдадут при остывании,столько же нужно и восполнить.
  • 1 кВт=3600 кДж/час
  • переводим кДж в кВт,получим 4,35кВт за час
  • пересчитываем на 15 минут: 4,35*4=17,40 кВт

Вывод: мощность печи в 20 кВт будет обеспечивать нагрев до 500 градусов 53,2 кг камней каждые 15 минут. Добавим еще 5 кВт в расчет мощности печи бани для учета потерь тепла через конструкции и холодные поверхности.
Итак,для парной размерами 3х2х2,2м нужна печь мощностью 25кВт,исходя из двух различных расчетов:

  • по объему парной и холодным поверхностям
  • по количеству камней

При меньшем расходе поддаваемой воды,например при парении не пяти человек,а двух, в течение не пяти часов,а всего пары-тройки,можно выбрать печь с меньшей мощностью(20кВт).

Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Если домашнему мастеру по характеру выполняемых им работ необходима муфельная печь, то он, конечно, может приобрести готовый прибор в магазине или по объявлениям. Однако, стоит подобное оборудование заводского производства – весьма недешево. Поэтому многие умельцы берутся за изготовление таких печей самостоятельно.

Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печиКалькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Основной «рабочий узел» электрической муфельной печи – нагреватель, который в условиях кустарного производства обычно исполняют в виде спирали из специальной проволоки с высокими показателями сопротивления и термической отдачи. Характеристики его должны строго соответствовать мощности создаваемого оборудования, предполагаемым температурным режимам работы, а также отвечать еще некоторым требованиям. Если планируется самостоятельное изготовление прибора, то советуем применить предлагаемые ниже алгоритм и удобные калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи.

Расчет требует определенных пояснений, которые постараемся изложить максимально доходчиво.

Алгоритм и калькуляторы расчета нагревателя муфельной печи

Из чего делаются нагревательные спирали

Для начала – буквально несколько слов о проволоке, которая используется для навивки нагревательных спиралей. Обычно для таких целей применяется нихромовая или фехралевая.

  • Нихромовая (от сокращений никель + хром) чаще всего представлена сплавами Х20Н80-Н, Х15Н60 или Х15Н60-Н.

Цены на муфельную печь

муфельная печь

Ее достоинства:

— высокий запас прочности при любых температурах нагрева;

— пластична, легко обрабатывается, поддаётся свариванию;

— долговечность, стойкость к коррозии, отсутствие магнитных качеств.

Недостатки:

— высокая стоимость;

— более низкие показатели нагрева и термоустойчивости по сравнению с фехралевой.

  • Фехралевая (от сокращений феррум, хром, алюминий) – в наше время чаще используется материал из сплава Х23Ю5Т.

Достоинства фехраля:

— намного дешевле нихрома, благодаря чему в основном материал и пользуется широкой популярностью;

— имеет более значительные показатели сопротивления и резистивного нагрева;

— высокая жаростойкость.

Недостатки:

— низкая прочность, а после даже однократного нагрева свыше 1000 градусов – выраженная хрупкость спирали;

— невыдающаяся долговечность;

— наличие магнитных качеств, подверженность коррозии из-за наличии в составе железа;

— ненужная химическая активность – способен вступать в реакции с материалом шамотной футеровки печи;

— чрезмерно большое термическое линейное расширение.

Каждый из мастеров волен выбрать любой из перечисленных материалов, проанализировав их «за» и «против». Алгоритм расчёта учитывает особенности такого выбора.

Шаг 1 – определение мощности печи и силы тока, проходящего через нагреватель.

Чтобы не вдаваться в ненужные в данном случае подробности, сразу скажем, что существуют эмпирические нормы соответствия объема рабочей камеры муфельной печи и ее мощности. Они показаны в таблице ниже:

Объем муфельной камеры печи (литры)Рекомендуемая удельная мощность печи (Вт/л)
1÷5300÷500
6÷10120÷300
11÷5080÷120
51÷10060÷80
101÷50050÷60

Если есть проектные наброски будущего прибора, то объем муфельной камеры определить несложно – произведением высоты, ширины и глубины. Затем объем переводится в литры и умножается на указанные в таблице рекомендуемые нормы мощности. Так получаем мощность печи в ваттах.

Табличные значения указаны в некоторых диапазонах, так что или применяйте интерполяцию, или принимайте примерно среднюю величину.

Найденная мощность, при известном напряжении сети (220 вольт) позволяет сразу определить силу тока, который будет проходить через нагревательный элемент.

I = P / U.

I – сила тока.

Р – определённая выше мощность муфельной печи;

U – напряжение питания.

Весь этот первый шаг расчета очень легко и быстро можно проделать с помощью калькулятора: все табличные значения уже внесены в программу вычисления.

Калькулятор мощности муфельной печи и силы тока, проходящего через нагреватель

Перейти к расчётам

Шаг 2 – определение минимального сечения проволоки для навивки спирали

Любой электрический проводник ограничен в своих возможностях. Если через него пропускать ток, выше допустимого, он попросту перегорит или расплавится. Поэтому очередной шаг в расчетах – определение минимально допустимого диаметра проволоки для спирали.

Определить его можно по таблице. Исходные данные – рассчитанная выше сила тока и предполагаемая температура разогрева спирали.

D (мм)S (мм ²)Температура разогрева проволочной спирали, °C
2004006007008009001000
Максимальная допустимая сила тока, А
519.65283105124146173206
412.637608093110129151
37.0722.337.554.5647788102
2.54.9116.627.54046.657.566.573
23.1411.719.628.733.839.54751
1.82.541016.924.92933.13943.2
1.62.018.614.42124.52832.936
1.51.777.913.219.222.425.73033
1.41.547.251217.42023.32730
1.31.336.610.915.617.82124.427
1.21.1369.81415.818.721.624.3
1.10.955.48.712.413.916.519.121.5
10.7854.857.710.812.114.316.819.2
0.90.6364.256.79.3510.4512.314.516.5
0.80.5033.75.78.159.1510.812.314
0.750.4423.45.37.558.49.9511.2512.85
0.70.3853.14.86.957.89.110.311.8
0.650.3422.824.46.37.158.259.310.75
0.60.2832.5245.76.57.58.59.7
0.550.2382.253.555.15.86.757.68.7
0.50.19623.154.55.25.96.757.7
0.450.1591.742.753.94.455.25.856.75
0.40.1261.52.343.33.854.455.7
0.350.0961.271.952.763.33.754.154.75
0.30.0851.051.632.272.73.053.43.85
0.250.0490.841.331.832.152.42.73.1
0.20.03140.651.031.41.651.8222.3
0.150.01770.460.740.991.151.281.41.62
0.10.007850.10.470.630.720.80.91
D — диаметр нихромовой проволоки, мм
S — площадь поперечного сечения нихромовой проволоки, мм²

И сила тока, и температура берутся ближайшие, но обязательно с приведением в большую сторону. Например, при планируемом нагреве 850 градусов следует ориентироваться на 900. И, допустим, при силе тока в этом столбце, равной 17 амперам, берется большее ближайшее – 19,1 А. В двух левых столбцах сразу определяется минимально возможная проволока – ее диаметр и площадь поперечного сечение.

Более толстую проволоку использовать можно (иногда это становится и обязательным – о таких случаях будет рассказано ниже). Но меньше – никак нельзя, так как нагреватель просто перегорит в рекордно короткий срок.

Шаг 3 – определение необходимой длины проволоки для навивки спирального нагревателя

Известны мощность, напряжение, сила тока. Намечен диаметр проволоки. То есть имеется возможность, используя формулы электрического сопротивления, определить длину проводника, который будет создавать необходимый резистивный нагрев.

L = (U / I) × S / ρ

ρ — удельное сопротивление нихромового проводника, Ом×мм²/м;

L — длина проводника, м;

S  — площадь поперечного сечения проводника, мм².

Как видно, потребуется еще одна табличная величина – удельное сопротивление материала на единицу площади поперечного сечения и длины проводника. Необходимые для расчета данные – показаны в таблице:

Марка нихромового сплава, из которого изготовлена проволокаДиаметр проволоки, ммВеличина удельного сопротивления, Ом×мм²/м
Х23Ю5Тнезависимо от диаметра1.39
Х20Н80-Н0,1÷0,5 включительно1.08
0,51÷3,0 включительно1.11
более 31.13
Х15Н60
или
Х15Н60-Н
0,1÷3,0 включительно1.11
более 31.12

Еще проще покажется расчет, если использовать наш калькулятор:

Калькулятор расчета длины проволоки для спирали

Довольно часто нихромовую ил фехралевую проволоку реализуют не на метры, а на вес. Значит, потребуется перевести длину в ее эквивалент по массе. Выполнить такой перевод поможет предлагаемая таблица:

Диаметр проволоки, ммВес погонного метра, гДлина 1 кг, м
Х20Н80Х15Н60ХН70ЮХ20Н80Х15Н60ХН70Ю
0.62.3742.3172.233421.26431.53447.92
0.73.2313.1543.039309.5317.04329.08
0.84.224.123.969236.96242.74251.96
0.95.3415.2145.023187.23191.79199.08
16.5946.4376.202151.65155.35161.25
1.29.4959.2698.93105.31107.88111.98
1.311.14410.87910.48189.7491.9295.41
1.412.92412.61712.15577.3779.2682.27
1.514.83714.48313.95367.469.0571.67
1.616.88116.47915.87659.2460.6862.99
1.821.36520.85620.09346.8147.9549.77
226.37625.74824.80637.9138.8440.31
2.231.91531.15530.01531.3332.133.32
2.541.21340.23138.75924.2624.8625.8
2.851.69750.46648.6219.3419.8220.57
359.34657.93355.81416.8517.2617.92
3.267.52365.91563.50314.8115.1715.75
3.580.77778.85375.96812.3812.6813.16
3.685.45883.42480.37111.711.9912.44
4105.504102.99299.2249.489.7110.08
4.5133.529130.349125.587.497.677.96
5164.85160.925155.0386.076.216.45
5.5199.469194.719187.5955.015.145.33
5.6206.788201.684194.4794.844.955.14
6237.384231.732223.2544.214.324.48
6.3261.716255.485246.1383.823.914.06
6.5278.597271.963262.0133.593.683.82
7323.106315.413303.8743.093.173.29
8422.016411.968396.8962.372.432.52
9534.114521.397502.3221.871.921.99
10659.4643.7620.151.521.551.61

Шаг 4 – Проверка соответствия удельной поверхностной мощности рассчитанного нагревателя допустимому значению

Нагреватель или не справится со своей задачей, или будет работать на грани возможностей и оттого быстро перегорит, если его поверхностная удельная мощность будет выше допустимого значения.

Поверхностная удельная мощность – это количество тепловой энергии, которое необходимо получить с единицы площади поверхности нагревателя.

Прежде всего – определяем допустимое значение этого параметра. Оно выражается следующей зависимостью:

βдоп = βэф × α

βдоп – допустимая удельная поверхностная мощность нагревателя, Вт/см²

βэф – эффективная удельная поверхностная мощность, зависящая от температурного режима работы муфельной печи.

α – коэффициент эффективности теплового излучения нагревателя.

βэф берем из таблицы. Данными для входа в нее являются:

Левый столбец – ожидаемая температура воспринимающей среды. Проще говоря – до какого уровня требуется разогреть помещенные в печь материалы или заготовки. Каждому уровню соответствует своя строка.

Все остальные столбцы – температура разогрева нагревательного элемента.

Пересечение строки и столбца даст искомое значение βэф.

Требуемая температура тепловоспринимающего материала, °СПоверхностная мощность βэф (Вт/cм ²)  при температуре разогрева нагревательного элемента, °С
80085090095010001050110011501200125013001350
1006.17.38.710.312.514.1516.41921.824.928.436.3
2005.97.158.5510.15121416.2518.8521.6524.7528.236.1
3005.656.858.39.911.713.751618.621.3524.527.935.8
4005.26.457.859.4511.2513.315.5518.120.92427.4535.4
5004.55.77.158.810.5512.614.8517.420.223.326.834.6
6003.54.76.17.79.511.513.816.419.322.325.733.7
70023.24.66.258.051012.414.917.720.824.332.2
8001.252.654.26.058.110.412.915.718.822.330.2
8501.434.86.859.111.714.517.62129
9001.553.45.457.7510.31316.219.627.6
9501.83.856.158.6511.514.518.126
10002.054.36.859.712.7516.2524.2
10502.34.87.6510.7514.2522.2
11002.555.358.51219.8
11502.855.959.417.55
12003.156.5514.55
13007.95

Теперь – поправочный коэффициент α. Его значение для спиральных нагревателей показано в следующей таблице.

ИллюстрацияВариант расположения спирального нагревательного элементаЗначение коэффициента α
Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печиНагревательная спираль спрятана в ниши футеровки муфельной печи.0,16 ÷ 0,24
Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печиНагревательная спираль заключена в кварцевые трубки и расположена на полочках по стенкам камеры0,30 ÷ 0,36

Простое перемножение этих двух параметров как раз и даст допустимую удельную поверхностную мощность нагревателя.

Примечание: Практика показывает, что для муфельных печей с высокотемпературным нагревом (от 700 градусов), оптимальным значением  βдоп будет 1,6 Вт/см² для нихромовых проводников, и примерно 2,0÷2,2  Вт/см² для фехралевых. Если печь работает в режиме нагрева до 400 градусов, то таких жестких рамок нет – можно ориентироваться на показатели от 4 до 6 Вт/см².

Итак, с допустимым значением поверхностной удельной мощности определись. Значит, необходимо найти удельную мощность рассчитанного ранее нагревателя и сравнить с допустимой.

Быстро рассчитать этот параметр поможет калькулятор:

Калькулятор расчета удельной поверхностной мощности нагревателя

Перейти к расчётам

Если полученное значение не превышает допустимого – расчет может считаться законченным.

В том случае, когда найденное значение превосходит допустимый уровень поверхностной удельной мощности, придется проведенные расчеты несколько откорректировать. Сделать это можно, вернувшись к шагам №2—3, и повторив вычисления с увеличением диаметра проволоки на одну или несколько стандартных позиций – одновременно с этим возрастет и ее длина. Затем – снова сверить показатели. И так – пока не будет найден оптимальный вариант и с точки зрения максимальной экономичности, и с позиций обеспечения соответствия указанному параметру.

С набором наших калькуляторов провести повторный расчет – это дело буквально нескольких минут. И вот на этом расчет может считаться законченным. Можно приобретать проволоку выбранного сплава, с рассчитанными диаметром и длиной.

Калькуляторы расчета нагревателя муфельной печиКак собрать муфельную печь своими руками

В этой публикации акцент был сделан именно на расчетах нагревательного элемента. А более подробно именно о процессе самостоятельного изготовления муфельной печи – читайте в специальной статье нашего портала.

Определяем мощность печи для бани и сауны — Строим Дом — Строительный портал

Чтобы в бане и сауне была возможность поддерживать требуемые кондиции воздуха, необходимо правильно рассчитать мощность печи для бани. Для бани и сауны принцип отличается от общих рекомендаций: в расчет берут только парилку, материалы из которых она сделана и степень ее утепления. Все остальные помещения нагреваются по остаточному принципу. Но проблем это, как правило, не вызывает.

Как считать для русской бани

Мощность печи для обогрева бани считается исходя из габаритов и параметров парилки. Ведь основная задача — создать требуемую температуру именно для этого помещения. Считается она по кубатуре, но при расчете еще надо учесть сразу несколько дополнительных факторов, суммировать полученные цифры. В результате получаем требуемую для данного типа парилки производительность печи.

В одной линейке банных печей обычно имеется несколько модификаций разной мощности

Давно установлено, что в среднем для отопления одного кубометра парилки необходима тепловая мощность в 1 кВт. Поэтому, для начала, вам надо знать, длину*ширину*высоту парилки. Перемножив эти величины в метрах, получаете объем помещения, и, следовательно, минимальную производительность отопительного агрегата.

Например, парилка, имеет размеры 3 м * 2,8 м * 2,8 м. Перемножив, получаем 23,5 кубометра. В принципе, при выборе можно ориентироваться и на эту цифру… Но не все так просто. Необходимо учесть еще следующие моменты:

  • Есть ли окно в парилке. Если есть, надо добавить 3 кВт на каждый квадратный метр площади окна (это если остекление одинарное), если остекление двойное, примените понижающий коэффициент 0,5. Например, есть окно 50*40 см с одним стеклом. Добавить надо 0,5 м * 0,4 м *3 кВт = 0,48 кВт.
  • Если есть в парилке кирпичные стены, на каждый квадрат добавляют по 1 кВт (большая теплоемкость кирпича требует дополнительного обогрева).
  • При наличии неутепленной двери (деревянной или стеклянной) надо добавить еще около 10% запаса мощности.
  • Степень утепления. Если сделано все по рекомендациям (толщина утепления), с пароизоляцией, стыки проклеены скотчем, никаких изменения можно не вносить. Если же утепление — так себе, можно добавить 20-30% к уже найденной мощности.
  • Если печь топится из смежного помещения, тоже необходимо увеличить требуемую производительность как минимум, на 10%.

В общем, иногда получается довольно солидная прибавка. Но для бани лучше иметь печь большей мощности, чем меньшей: лучше придушить горение, чем не смочь натопить парную до требуемой температуры. Особенно важен запас для бань периодического посещения. Зимой, за неделю, они промерзают насквозь. При выводе их в режим парения и пригодятся резервы, которые летом кажутся абсолютно излишними.

Еще один плюс запаса производительности печи — нет необходимости раскалять ее до красна. При таком интенсивном нагреве и происходит обычно быстрое прогорание печи. Вот чтобы этого не случилось, и необходим довольно приличный запас.

Если печь топится из смежного помещения, ее мощность должна быть на 20-30% выше, чем расчетная

Еще одним плюсом печей для бани большей мощности можно считать большую закладку камней, а значит, и более комфортные условия парения, более длительное поддержание температуры в парилке. Минусы тоже есть. Это цена и размеры. И тот и другой — не смертельны, но неприятны.

 

 

Особенности саун

Принцип расчета мощности печей для саун остается таким же: считают по объему парилки, учитывают степень утепления стен и окон/дверей. Только надо учесть, что готова парилка при среднем утеплении будет через 2-3 часа. Для сокращения времени на 1 час необходимо увеличение мощности на 60-80% (или улучшение теплоизолирующих свойств). Но парные в саунах обычно делают меньше, чем в банях. В них люди спокойно сидят, а не вениками машут. Так что реально слишком большой производительности не потребуется.

Мощность печи для бани и сауны надо подбирать исходя из размеров парилки и степени утепления

Если посмотреть на каталог дровяных печей для бани и сауны, то у них деление идет по объемам парилки. Это удобно при выборе (с учетом всех поправок на теплопотери). Если же вы собрались покупать в сауну электрокаменку, то в технических характеристиках зачастую пишется только потребляемая мощность. В этом случае для саун периодического посещения без постоянного отопления можно ориентироваться по нормам:

  • сруб (бревно или брус) без дополнительного утепления — 1,4-1,8 кВт/м3
    • при толщине стен 100-140 мм необходимо 1,5 кВт/м3;
    • при толщине стен 200-240 мм — 1,75 кВт/м3;
  • каркасная технология — 0,6-0,8 кВт/м3.

В приведенных нормах нет ошибки: при увеличении толщины бревенчатых стен без утепления требуется увеличение мощности. Это связано с большой теплоемкостью древесины. И чем древесины больше, тем больше тепла уйдет на ее нагрев. При наличии хорошей теплоизоляции внутри сауны, мощность считается по нормам каркасников.

Электрическую каменку любой мощности желательно оградить

При наличии постоянного отопления для расчета требуемой мощности электрической печи для сауны применяют другие нормы — в среднем берут 0,7 кВт/м3 . Эта норма справедлива для саун в квартире. Так что, в данном случае, использование электрокаменок является не таким и дорогим.

При планировании расходов на энергопотребление обратите внимание, что на полную мощность электрические печи для сауны работают только на период «разгона» парилки — до набора требуемой температуры. Потом или вручную выключаются и периодически выключаются (дешевые модели), или в автоматическом режиме поддерживают заданную температуру. В любом случае, после достижения заданной температуры энергопотребление снижается.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

Pinterest

 

Описание деятельности: Производство дровяных печей для бани и сауны, котлов отопления.

Адрес: г. Новосибирск, ул. Богдана Хмельницкого, 125/1

Leave Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *