Виды калориферов для вентиляции
Особенности калориферов для приточной вентиляции
Калориферы являются важным звеном приточно-вытяжных вентиляционных систем, и широко используются при их установке. Приборы нагревают входящие воздушные потоки и обеспечивают создание благоприятного микроклимата.
Что это такое?
Калорифер для приточной вентиляции выполнен в форме теплообменника, в котором происходит нагрев пришедших с улицы воздушных масс до нужной температуры. Прибор представляет собой отдельное устройство, которое либо устанавливается в систему самостоятельно, либо уже вмонтировано в вентиляционный блок. Это зависит от конструктивных особенностей вентиляционной установки, и определяется техническими возможностями монтажа и личными предпочтениями потребителя.
В наборных модульных системах все элементы приобретаются по отдельности, после чего соединяются в единую вентиляционную сеть, в то время как в моноблочных установках элементы уже установлены и отрегулированы. Помимо нагревателей, в вентиляционную установку входит система фильтрации и увлажнения, что позволяет получить на входе в помещение воздух, соответствующий строгим санитарно-гигиеническим нормативам. Некоторые современные системы дополнительно оборудуются приборами для обеззараживания и ионизации воздушных потоков.
Устройство и принцип работы
Конструктивно калорифер представляет собой обогреватель, в котором в качестве источника тепла могут использоваться ТЭНы или система трубок с жидким теплоносителем. Нагревательные элементы размещены в металлическом корпусе и могут включаться как принудительно, так и автоматически.
Автоматический запуск калорифера возможен в дорогих современных установках, оснащённых системой климатического контроля, которая включает нагревательный элемент при понижении внешних температур ниже заданной отметки.
После включения нагревателя воздушные потоки, проходящие сквозь прибор, нагреваются, а встроенный вентилятор начинает распространять тёплый воздух по помещению. Наиболее эффективными считаются электрические калориферы, однако, вследствие большого количества потребляемой электроэнергии, для обслуживания больших помещений они не применяются. В таких случаях прибегают к более экономичному способу нагрева входящих потоков – водяному.
Нагреватели для приточной вентиляции классифицируются по виду источника тепла и бывают водяными, паровыми и электрическими.
Водяные модели
Используются во всех типах вентсистем и могут иметь двух- и трёхрядное исполнение. Приборы устанавливают в системы вентиляции помещений, площадь которых превышает 150 квадратных метров. Данный вид калориферов является абсолютно пожаробезопасным и наименее энергозатратным, что обусловлено возможностью использования в качестве теплоносителя воды из отопительной системы.
Модели оснащены системой автоматического управления и контроля. Это позволяет задавать нужную температуру выходящего воздуха и, благодаря наличию термостата, корректировать её по мере необходимости.
Принцип работы водяных нагревателей сводится к следующему: уличный воздух забирается сквозь воздухозаборные решётки и подаётся по воздуховоду к фильтрам грубой очистки. Там воздушные массы очищаются от пыли, насекомых и мелкого механического мусора, и поступают в калорифер. В корпусе нагревателя установлен медный теплообменник, состоящий из звеньев, располагающихся в шахматном порядке, и оснащённых алюминиевыми пластинами. Пластины значительно увеличивают теплоотдачу медного змеевика, чем существенно повышают КПД прибора. В качестве теплоносителя, протекающего через змеевик, может выступать вода, антифриз или водно-гликолевый раствор.
Потоки холодного воздуха, проходя через теплообменник, забирают тепло от металлических поверхностей и переносят его в помещение. Использование водяных нагревателей позволяет нагревать воздушные потоки до 100 градусов, что предоставляет широкие возможности для их применения в спортивных сооружениях, торговых центрах, подземных паркингах, складах и теплицах.
Наряду с очевидными преимуществами, водяные модели имеют ряд недостатков. К минусам приборов относят риск перемерзания воды в трубах при резком понижении температур, и невозможность использования подогрева в летний период, когда система отопления не функционирует.
Паровые модели
Устанавливаются на предприятиях промышленного сектора, где есть возможность производства большого количества пара для технических нужд. В приточных вентсистемах бытового назначения такие калориферы не используются. В роли теплового носителя данных установок выступает пар, что объясняет мгновенный нагрев проходящих потоков и высокий КПД паровых калориферов.
Обязательным условием эксплуатации таких моделей является гарантия полной герметичности патрубков теплообменника. В противном случае пар начнёт стравливаться, выходить с воздухом в помещение, и в конечном итоге разорвёт теплообменник.
Чтобы этого не произошло, все теплообменники в процессе производства подвергаются тесту на герметичность. Испытания осуществляются при помощи струй холодного воздуха, подаваемых под давлением в 30 Бар. Тепловой обменник при этом помещается в резервуар с тёплой водой.
Электрические модели
Являются наиболее простым вариантом нагревателей, и устанавливаются в вентсистемы, обслуживающие небольшие пространства. В отличие от калориферов водяного и парового типов, электрокалорифер не предполагает обустройства дополнительных коммуникаций. Для их подключения достаточно иметь поблизости розетку напряжением 220 В. Принцип работы электрокалориферов не отличается от принципа действия других нагревателей и заключается в нагреве воздушных масс, проходящих сквозь ТЭНы.
Одним из обязательных условий эксплуатации электронагревателей является соблюдение минимального воздушного притока, проходящего через прибор.
Даже при незначительном понижении этого показателя происходит перегрев электронагревательного элемента, и его поломка. Более дорогие модели оборудованы биметаллическими термовыключателями, отключающими элемент в случае явного перегрева.
Плюсами электрических калориферов является простой монтаж, отсутствие необходимости подведения трубопровода, и независимость от отопительного сезона. К минусам относят большой расход электроэнергии и нецелесообразность установки в мощные вентиляционные системы, обслуживающие большие пространства.
Расчет мощности
Прежде чем приступить к выбору калорифера, следует произвести расчёты основных показателей, таких как мощность и температура воздушных потоков на выходе из установки. Кроме того, необходимо учесть ряд характеристик, зависящих от использования питания разных видов и количества фаз. Так, при подключении электронагревателя мощностью 5 кВт необходимо обустройство трёхфазного подключения.
Максимально разрешённое потребление тока высчитывается по формуле I=P/U, где P обозначает мощность, а U – напряжение в сети питания. При однофазных подключениях U приравнивается к 220, а при трёхфазных – к 660 В.
Помимо электрических расчётов, необходимо выяснить температуру приточных потоков при использовании калорифера той или иной мощности. Для расчёта используется формула T=2.98xP/L, где L означает производительность системы, а P – мощность электрического элемента. Стандартными показателями мощности калориферов для квартир и частных домов считаются значения от 1 до 5 кВт, притом, что мощность приборов, устанавливаемых в вентиляционные системы крупных промышленных предприятий, составляет 5-50 кВт.
Схема подключения и управление
Подключение электрических калориферов должно производиться с соблюдением всех требований техники безопасности. Схема подключения электрокалорифера выглядит следующим образом: при нажатии кнопки «Пуск» происходит запуск двигателя и включается вентиляция нагревателя. При этом двигатель оснащён тепловым реле, которое при проблемах с вентилятором мгновенно размыкает цепь и отключает электронагреватель. Включить ТЭНы отдельно от вентилятора возможно, замкнув блокировочные контакты. Для обеспечения скорейшего нагрева все ТЭНы включаются одновременно.
Для повышения безопасности электрокалорифера в схему подключения включен аварийный индикатор и устройство, не допускающее включения ТЭНов при выключенном вентиляторе. Кроме того, специалисты рекомендуют включение в схему автоматических предохранителей, которые следует располагать в цепь вместе с ТЭНами. А вот на вентиляторы установка автоматов, напротив, не рекомендуется. Управление калорифером производится из специального шкафа, расположенного недалеко от прибора. Причём чем ближе он расположен, тем меньше может быть сечение соединяющего их провода.
При выборе схемы подключения водяного калорифера необходимо ориентироваться на размещение смесительных узлов и блоков с автоматикой. Так, если эти агрегаты располагаются слева от воздушного клапана, то подразумевается левое исполнение, и наоборот. При каждом исполнении расположение соединительных трубок соответствует стороне воздухозабора с установленным клапаном.
Между левым и правым размещением существует ряд отличий. Так, при правом исполнении подающая воду трубка расположена снизу, а трубка «обратки» – сверху. В левосторонних схемах подающий патрубок заходит сверху, а трубка оттока находится внизу.
При установке нагревателя требуется выполнить обустройство узла обвязки, необходимого для осуществления мониторинга за производительностью прибора и защиты его от перемерзания. Узлами обвязки называют арматурные каркасы, регулирующие поступление горячей воды в теплообменник. Обвязка водяных нагревателей производится с помощью двух- или трехходовых вентилей, выбор которых зависит от типа системы отопления. Так, в контурах, отапливаемых при помощи газового котла, рекомендуется устанавливать трёхходовую модель, тогда как для систем с центральным отоплением достаточно двухходовой.
Управление водяным калорифером заключается в регулировании тепловых мощностей нагревательных устройств. Это становится возможным благодаря процессу смешивания горячей и холодной воды, которое выполняется при помощи трёхходового клапана. При повышении температуры выше заданного значения клапан запускает в теплообменник небольшую порцию охлаждённой жидкости, забираемой на выходе из него.
Для повышения эффективности функционирования системы рекомендовано включение в схему подключения циркуляционного насоса. Прибор устанавливают на выходе из теплообменника, что позволяет ему работать с уже охлаждённым гликолевым раствором или водой.
Кроме того, схема установки водяных калориферов не предусматривает вертикального расположения труб входа и выхода, а также расположения воздухозабора сверху. Такие требования обусловлены риском попадания снега в воздуховод и стекания талых вод в автоматику. Важным элементом схемы подключения является термодатчик. Для получения корректных показаний датчик должен быть помещён внутрь воздуховода на участке выдува, причём длина ровного участка должна составлять не менее 50 см.
Монтаж и эксплуатация
Установка калориферов в домашние приточно-вентиляционные системы может быть выполнена самостоятельно. Бытовые калориферы имеют небольшие габариты и достаточно легки. Однако, перед выполнением работ всё же следует проверить стену или потолок на прочность. Самыми крепкими основаниями являются бетонные и кирпичные поверхности, средними – деревянные, и совсем непригодными опорами для подвешивания приборов являются гипсокартонные перегородки.
Монтаж нагревателя начинают с установки кронштейна или рамы, имеющих ряд совместимых отверстий для крепления прибора. Затем на них устанавливается сам прибор и проводится подсоединение труб, оборудованных комплектом запорной арматуры либо смесительным узлом.
Если позволяют технические возможности, то часть узла рекомендуют подсоединить ещё до помещения калорифера на стену.
Подключение теплообменника к контуру системы отопления производится при помощи фитингов или сварки. Сварной способ более предпочтителен, однако, при наличии гибкого соединения его применение невозможно. После подключения все соединения рекомендуется обработать термоустойчивым герметиком, а перед проведением первого тестирования – удалить скопления воздуха из каналов, проверить вентили и отрегулировать положение направляющих жалюзи.
После удачного тестирования и запуска вентиляции в эксплуатацию важно соблюдать ряд правил, которые продлят срок службы установки и сделают управление системой простым и безопасным.
- Необходимо регулярно следить за состоянием воздуха в помещении.
- Нельзя допускать повышения температуры жидкости в водяных приборах выше 190 градусов.
- Следует контролировать рабочее давление системы и не позволять ему подниматься выше 1,2 МПа.
- Первый запуск системы, а также включение калорифера после продолжительного перерыва нужно выполнять очень аккуратно. Нагрев следует увеличивать плавно, не больше чем на 30 градусов за час.
- При эксплуатации водяных приборов нельзя допускать понижения температуры воздуха внутри помещения ниже 0 градусов. В противном случае вода в патрубках замёрзнет и разорвёт систему.
- При установке электронагревателей в помещениях с повышенной влажностью, уровень влагозащиты прибора должен соответствовать классу IP 66.
Правильный выбор калорифера для приточной вентиляционной системы обеспечит равномерный и эффективный подогрев входящих воздушных масс и сделает нахождение в помещении приятным и комфортным.
Как расчитать мощность калорифера для приточной вентиляции, смотрите ниже.
Виды калориферов и расчёт их мощности для вентиляции
Калорифер, или канальный нагреватель — общее название трубных приборов, посредством которых осуществляется нагрев воздушных масс внутри помещения. В такой установке может циркулировать горячая вода, воздух или пар.
Что такое калорифер и для чего он нужен
Он представляет собой своеобразный теплообменник, в котором источником тепла являются воздушные потоки, соприкасающиеся с нагревательными элементами. Посредством прибора выполняется прогрев приточного воздуха в вентиляционных системах и сушильном оборудовании.
Схема демонстрирует место калорифера в канальной вентиляционной уставновке
Монтируемый прибор может быть представлен отдельным модулем или входить в состав моноблочной вентиляционной установки. Сфера применения представлена:
- первоначальным нагревом воздуха в приточных системах вентиляции с подачей воздушного потока с улицы;
- вторичным нагревом воздушных масс при рекуперации в системах приточно-вытяжного типа, регенерирующих тепло;
- вторичным нагревом воздушных масс внутри отдельных помещений для обеспечения индивидуального температурного режима;
- прогревом воздуха для его подачи в кондиционер зимой;
- резервным или дополнительным отоплением.
Энергетическая эффективность канального воздухонагревателя любой конструкции определяется коэффициентом тепловой отдачи в условиях определённых энергетических затрат, поэтому при значительных показателях тепловой отдачи прибор принято считать высокоэффективным.
Обвязка в приточной вентиляционной системе регулирующего арматурного каркаса выполняется посредством двухходовых вентилей в городской сети, а также трёхходовыми вентилями при использовании котельной или бойлера. При помощи установленного обвязочного узла легко контролируется производительность используемого оборудования, и минимизируется риск промерзания зимой.
Отопительно-вентиляционная техника представлена преимущественно водяными и паровыми приборами.
Потоки воздуха проходят через несколько узлов системы
Предпочтение чаще всего отдаётся водяным воздухонагревателям, которые отличаются:
- формой поверхности. Они могут быть гладкотрубными и ребристыми, пластинчатыми и спирально-навивными;
- характером перемещения теплового носителя. Воздухонагреватели одноходового и многоходового типа.
В зависимости от размеров нагревательной поверхности, все приборы водяного и парового типа представлены четырьмя моделями: самые малые (СМ), малые (М), средние (С) и большие (Б).
Водяной
Калориферами водяного типа обеспечивается прогрев воздуха внутри вентиляционного канала до комфортных температурных показателей посредством энергии теплового носителя, постоянно циркулирующего в радиаторной части оборудования. Жидкостные теплоносители не уступают по своим основным характеристикам аналогам электрического типа, но отличаются повышенными показателями энергопотребления и некоторой сложностью монтажа, поэтому их установка должна осуществляться специалистами.
Принцип действия основан на наличии в конструкции звеньев пустого медного или на основе медных сплавов змеевика, расположенных в шахматном порядке. Также устройство обладает алюминиевыми пластинами, предназначенными для тепловой отдачи. Внутри медного змеевика перемещается нагретая жидкость, представленная водой или гликолевым раствором, в результате чего тепло передаётся воздушным потокам из приточной системы.
На схеме представлены узлы вентиляции с водяным фильтром
К основным преимуществам водяных нагревателей воздуха в системах вентилирования можно отнести высокую эффективность прогрева больших по площади помещений, что обусловлено его конструкционными особенностями.
Корпус и внутренние детали водяного калорифера
- боковая часть корпуса;
- верхняя и нижняя панели корпуса;
- вентиляционный патрубок на задней панели;
- теплообменник;
- решётка моторной опоры;
- лопатки ориентируемого типа;
- дополнительная ёмкость для конденсата;
- основная ёмкость для конденсата;
- верхняя часть корпуса теплообменника;
- воздуховод;
- фиксирующие прибор кронштейны;
- пластиковые угольники.
Основной минус заключается в высоком риске промерзания прибора в условиях резко отрицательных температур, что объясняется наличием в системе воды и требует обязательной защиты от обледенения.
Они представлены металлическими трубками с ребристой наружной частью, увеличивающей эффективность тепловой отдачи. Канальные нагреватели, по трубам которых передвигается нагретый тепловой носитель, а снаружи перемещаются и нагреваются воздушные массы, целесообразно монтировать в прямоугольных вентиляционных системах.
Паровой
Они востребованы промышленными предприятиями с избытком пара, который позволяет обеспечивать технологические потребности устройства. Тепловой носитель в таком приборе представлен паром, подаваемым сверху, а в процессе его прохождения сквозь рабочие элементы теплообменника образуется конденсат.
Тепловым носителем в этом типе калорифере является пар
Все выпускаемые в настоящее время паровые теплообменники в обязательном порядке проходят проверку герметичности посредством сухого воздуха, подаваемого с давлением в пределах 30 бар при погружении устройства в резервуар, наполненный тёплой водой.
К преимуществам приборов в системе кондиционирования и вентилирования относится быстрый прогрев помещения, что объясняется конструкцией такого устройства.
Схематическое изображение главных компонентов парового калорифера
- доска с трубами;
- боковая щитковая часть;
- нагревательный элемент;
- прокладка.
Ощутимым минусом парового канального нагревателя является обязательное наличие оборудования, которое непрерывно генерирует пар.
Электрический
Наименее мощные вентиляционные системы экономически целесообразно оснащать обычными электрическими калориферами. Принцип работы устройства основан на прохождении воздушных потоков, подающихся по приточной вентиляционной системе через нагревательные элементы, отдающие часть тепловой энергии. Нагретый воздух подаётся в помещение, а защита от любых перегревов реализуется биметаллическими термовыключателями.
Такие приборы совершенно не нуждаются в подводке слишком сложных или профессиональных коммуникационных систем, поэтому подключаются к уже имеющимся линиям электрического снабжения, что является несомненным плюсом.
Более мощные вентиляционные системы рекомендуется оснащать с электрокалориферами
Внутреннее устройство представлено электронагревателями трубного типа, что обеспечивает максимально эффективный тепловой обмен с окружающими воздушными потоками.
- IV — вентиляционный элемент на вытяжной воздух;
- PV — вентиляционный элемент на приточный воздух;
- PR — теплообменник пластинчатого типа;
- KE — электрический нагревательный элемент;
- PF — фильтрующая система на свежий воздух;
- IF — фильтрующая система на вытяжной воздух;
- TJ — температурный датчик на приточный воздух;
- TL — температурный датчик на свежий воздух;
- TA — температурный датчик на вытяжной воздух;
- M1 — мотор клапана воздухообводного типа;
- M2 — клапан для свежих воздушных потоков;
- M3 — клапан для вытяжных воздушных потоков;
- PS1 — дифференциальное реле давления на приточные воздушные потоки;
- PS2 — дифференциальное реле давления на воздушные потоки вытяжного типа.
Электрический калорифер включает в себя 14 элементов
Использование электрических приборов может быть оправданным только в вентилируемом помещении, площадь которого составляет менее 100–150 м 2 . В противном случае уровень расхода электрической энергии будет слишком высоким.
Расчёт мощности
Получение воздуха с необходимыми температурными показателями предполагает проведение правильных расчётов и грамотного выбора устройства для вентиляции приточного типа. Даже несмотря на то, что особой популярностью пользуются современные водяные приборы с тепловым носителем в виде горячей воды, при выборе устройства любого типа изначально требуется определиться с его мощностью на основе исходных данных, представленных:
- объёмом нагреваемых приточных воздушных масс в м³/ч или кг/ч;
- температурными показателями исходных воздушных масс, равными расчётной температуре уличного воздуха в конкретном регионе;
- предпочтительным температурным режимом воздушных потоков после нагрева;
- температурным графиком теплового носителя, который используется для прогрева.
Упрощённое определение мощности канального нагревателя выполняется в соответствии с простой формулой:
Q — производительность вентиляционной системы в м 3 /час;
Т — разница температурных показателей на вход и выход в вентиляционном канале.
Таблица: расчёт мощности для основных параметров вентиляционной системы
| Производительность, м3 | Мощность нагревательного элемента, кВт |
| 80 | 1,2 |
| 160 | 2,4 |
| 240 | 3,6 |
| 330 | 4,8 |
| 510 | 7,5 |
| 730 | 10,8 |
| 1020 | 15,0 |
| 1520 | 22,5 |
| 2030 | 30,0 |
Например, объём воздуха в комнате площадью в 20 м 2 при высоте потолка 300 см, равен 60 м 3 , поэтому однократный воздухообмен составляет 60 м 2 /час.
Таблица: показатели мощности электрического, парового и водяного канального нагревателя
| Показатели | t воздуха на входе оС | |||||||||
| 0 | -5 | -10 | -15 | -20 | -25 | -30 | -35 | -40 | -45 | |
| Мощность кВт | 0.06 | 0.08 | 0.09 | 0.11 | 0.13 | 0.14 | 0.16 | 0.18 | 0.19 | 0.21 |
Подаваемый в помещение с улицы приточный воздух требует обработки, чтобы получить нормативные параметры. Обрабатывать воздушные массы можно фильтрацией, нагревом, охлаждением и увлажнением. Прогрев приточных воздушных потоков осуществляется внутри специального теплообменного оборудования, представленного калориферами.
Жидкостные канальные воздухонагреватели являются сегодня самыми популярными, широко используемыми в большинстве вентиляционных систем. Теплоноситель жидкого типа постоянно перемещается в направлении, которое противоположно воздушным потокам, что обеспечивает эффективное и недорогое отопление, существенно экономящее энергоресурсы и поддерживающее оптимальные микроклиматические условия в помещениях любого типа.
Водяной калорифер для приточной вентиляции: классификация, принцип работы, расчёт мощности
Калориферы для приточной вентиляции применяют в тех случаях, когда нужно обеспечить поступление во внутреннее помещение свежего воздуха извне при низких температурах. Летом наладить воздухообмен в жилых домах и на производственных предприятиях достаточно просто: при установке приточного вентилятора нужно только рассчитать его мощность для конкретной площади. Если же воздух снаружи холодный, то его прямое поступление внутрь здания ведёт к потере тепла.
Сбалансировать разницу температур, при этом освежая воздух, можно при помощи калорифера, который устанавливается непосредственно в системе вентиляции. Приходящий с улицы воздушный поток достигает необходимых параметров, проходя через систему фильтрации, нагревающие и охлаждающие элементы. Кроме этого, регулируется и содержание влаги.
Классификация
Для создания в здании оптимального микроклимата применяется система калориферного обогрева, то есть принудительного подогрева с помощью оборудования, которое устанавливается в воздушных каналах.
В зависимости от того, какой теплоноситель используется, выделяют 4 типа калориферов:
- Паровые – применяются чаще всего на промышленных предприятиях, где выработка пара предусмотрена технологическими процессами.
- Электрические – этот вариант самый простой в установке (нужен только источник питания для нагрева встроенных ТЭНов), но требует большого расхода электроэнергии. Использование электрокалорифера считается целесообразным только на объектах, площадь которых не превышает 150 м²
- Водяные – этот тип нагревателя работает на основе горячей воды и устанавливается в системах вентиляции с прямоугольным или круглым сечением на площадях свыше 150 м² Данный тип обогрева надёжен, практичен, прост в обслуживании и недорог.
Особенностью нагревателя является то, что состав поступающего с улицы воздушного потока не должен быть липким, волокнистым, содержать твёрдые частицы. Допустимая запылённость — не более 0,5 мг/м³. Минимальная температура забираемого воздуха -20 °C.
При выборе калорифера учитывают следующие факторы:
- площадь помещения;
- погодные условия в данном климатическом поясе;
- мощность вентиляции.
Нагреватель устанавливают во внутренней части вентиляционной шахты, поэтому он должен соответствовать её параметрам (конфигурации и размеру).
Если производительность будет низкой, то прибор не сможет прогреть воздушные массы.
Если нет возможности установить калорифер с нужными параметрами, то последовательно монтируются несколько механизмов, имеющих меньшую мощность.
Водяной калорифер: особенности конструкции
Водяной калорифер для приточной вентиляции экономичен в сравнении с электрическими аналогами: для того, чтобы нагреть одинаковый объём воздуха, используется энергии в 3 раза меньше, а производительность гораздо выше. Экономия достигается благодаря подключению к системе центрального отопления. С помощью термостата легко устанавливать необходимый температурный баланс.
Автоматическое управление повышает эффективность. Щит управления приточной вентиляцией с водяным калорифером не требует дополнительных модулей и представляет собою механизм управления и диагностирования аварийных ситуаций.
Состав системы выглядит следующим образом:
- Температурные датчики уличной и обратной воды, приточного воздуха и степени загрязнённости фильтров.
- Заслонки (для рециркуляции и воздушные).
- Клапан нагревателя.
- Циркуляционный насос.
- Капиллярный термостат защиты от замерзания.
- Вентиляторы (вытяжной и приточный) с механизмом контроля.
- Контроль вытяжного вентилятора.
- Пожарная сигнализация.
Водяной и паровой калориферы представлены в трёх разновидностях:
- Гладкотрубные: большое количество полых трубок расположены вблизи друг от друга; теплоотдача небольшая.
- Пластинчатые: ребристые трубки увеличивают площадь теплоотдачи.
- Биметаллические: патрубки и коллекторы сделаны из меди, алюминиевое оребрение. Наиболее эффективная модель.
Принцип работы
Вентилятор, теплообменник и конвектор – так в общих чертах выглядит водяное нагревательное устройство.
Принцип работы приточной вентиляции таков:
- Воздушный поток поступает в специальные воздухозаборные решётки, предохраняющие от попадания в каналы вентиляции насекомых, мелких предметов, птиц, животных.
- Фильтры очищают воздух от загрязнений, вредных веществ, пыли.
- Калорифер при помощи тепла, поступающего от водяной магистрали, нагревает его до нужной температуры.
- Рекуператор смешивает вновь поступающий воздух с нагретым.
- Вентилятор подаёт прогретые воздушные массы в помещение, а диффузор распределяет их равномерно по всей площади.
- Шумопоглотители снижают звуковую мощность работающей установки.
- В случае отключения подачи воздуха срабатывают клапаны, не допускающие поступления холодного воздушного потока внутрь помещения.
Калорифер, не имеющий собственного нагревателя, состоит из двух основных элементов:
- Теплообменник, конструкция которого представлена системой трубок из металла – вода, поступающая из общей системы отопления, достигает здесь необходимой температуры.
- Встроенный вентилятор, разгоняющий прогретый воздушный поток по всей территории.
Подключение
Поступление воздушных масс может осуществляться в одном из двух вариантов:
- Левое выполнение: смесительный узел и автоматическое управление устанавливаются с левой стороны, подача воды производится сверху, отток — в нижней части.
- Правое выполнение: указанные механизмы находятся справа, трубка для подачи воды — внизу, «обратка» – в верхней части.
Трубки размещают на той стороне, где установлен воздушный клапан.
Водяные калориферы разделяются на 2 вида по типу вентиля:
- двухходовой – при подключении к общему теплоснабжению;
- трехходовой – при замкнутом способе снабжения теплом (к примеру, при подключении к котлу).
Вид вентиля определяется характеристиками системы, снабжающей теплом. К ним относятся:
- Вид системы.
- Температура воды в начале процесса и при оттоке.
- При центральном водоснабжении – разница между давлением в трубах подачи воды и её оттока.
- При автономном – наличие или отсутствие насоса, установленного на контуре притока.
Схема установки должна предусматривать недопустимость монтажа в следующих случаях:
- с вертикальным вводом и выводом трубы;
- с верхним забором воздуха.
Такие ограничения обусловлены возможностью попадания снежных масс в приток оборудования и дальнейшей протечки талой воды в электронный блок.
Чтобы избежать сбоев работы блока автоматики, датчик температуры должен находиться во внутренней части элемента выдува воздуха на расстоянии не менее 0,5 м от механизма притока.
Методы обвязки
Обвязка представляет собою каркас из арматуры, с помощью которого регулируется поступление горячей воды. Узел обвязки помогает контролировать производительность калорифера приточной вентиляции, управлять им и поддерживать в здании заданный температурный режим.
Расположение узлов обвязки определяется местом установки, схемой воздухообмена, техническими параметрами оборудования. Применяют 2 варианта монтажа:
- Рециркуляционные воздушные массы смешиваются с приточными.
- Осуществляется только рециркуляция воздуха внутри помещения по замкнутому принципу.
С учётом этого существуют 2 метода обвязки:
- 2-ходовыми вентилями – при неконтролируемом обратном расходе воды;
- 3-ходовыми вентилями – при контроле за расходом воды в бойлерной или котельной.
Если естественная вентиляция налажена хорошо, то возможностей для успешной работы оборудования гораздо больше. Правильный выбор обвязки в таких случаях эффективен, как для нагрева больших площадей на производстве, так и для частных домов, коттеджей.
Калорифер, используемый для вентиляции, обычно подключают к системе отопления непосредственно в точке воздухозабора. Если действует принудительная вентиляция, то монтаж воздухонагревателя может быть проведён в любом месте.
Калориферы для приточной вентиляции позволяют создать комфортный температурный режим как в промышленных, так и в жилых помещениях. Важно только правильно определиться с выбором теплоносителя, который будет наиболее эффективным (с минимальными затратами при максимальной производительности) в определённых условиях. Автоматизированная система – как, например, щит управления приточной вентиляцией с водяным калорифером, — позволит сделать использование нагревательных приборов для приточной вентиляции удобным и безопасным.
Расчёт водяного калорифера
Расчёт мощности калорифера, необходимой для обогрева конкретного помещения, проводят с учётом таких данных, как:
- Объём (масса) приточного воздуха, который необходимо нагреть.
- Начальная (внешняя) температура воздушных масс.
- Целевая температура, до которой необходимо разогреть воздух перед подачей в комнату.
- Температурный режим теплоносителя.
Расчёт калорифера производят исходя из площади поверхности подогрева и нужной мощности. Для каждой операции применяется своя формула. Рассчитать мощность калорифера можно только с учётом реальных данных в конкретных условиях, среди которых наиболее важные:
- способ подключения (к центральной теплосети или котельной);
- метод обвязки.
Расчёт мощности калорифера
Qт – тепловая мощность калорифера, Вт;
L – расход воздуха, м³/час
ρвозд – плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 15 °C на уровне моря составляет 1,225 кг/м³;
свозд – удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙К)=0,24 ккал/(кг∙°С);
tвн – температура воздуха на выходе из калорифера, °C;
tнар – температура наружного воздуха, °C (температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 согласно СП 131.13330.2012)
Калькулятор расчёта мощности калорифера
Расход теплоносителя на калорифер
G — расход воды на теплоснабжение калорифера, кг/ч;
3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч (для получения расхода в кг/ч);
Qт – тепловая мощность калорифера, Вт;
св – удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/(кг∙К)=1 ккал/(кг∙°C);
tпр – температура теплоносителя (прямая линия), °C;
tобр – температура теплоносителя (обратная линия), °C.
Калькулятор расхода теплоносителя на калорифер
Диаграмма процесса нагрева воздуха
Определить потребную мощность калорифера можно с помощью специальных диаграмм. Количество необходимой энергии (Джоулей) для нагрева 1 килограмма воздуха производится с помощью i–d диаграммы влажного воздуха. Расчёт производится при условии, что процесс нагрева воздуха протекает при d = const (при неизменном влагосодержании). Далее, с учётом расчётного расхода воздуха, перевода единиц (Дж/с в кВт), определяется мощность калорифера.
Для получения точных данных можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, с помощью которых можно узнать показатель мощности, указав производительность и температуру. Так как производительность установки в результате постепенного износа может снижаться, рекомендуется заложить в расчёт запас мощности от 5 до 15%.
Достоинства и недостатки водяных калориферов
Калорифер водяной для приточной вентиляции имеет существенные минусы, ограничивающие его применение в жилых помещениях:
- большие габариты;
- сложность подключения к общей системе горячего водоснабжения;
- необходимость жёсткого контроля температуры теплоносителя в системе водоснабжения.
Однако, для создания комфортной температуры в больших помещениях (производственных цехах, теплицах, торговых центрах), применение таких нагревательных установок является наиболее удобным, эффективным, экономичным.
Водяной калорифер не нагружает электросеть, его поломка не спровоцирует возгорание – эти факторы делают использование оборудование безопасным.
Калориферы (теплообменники) описание, типы и преимущества
Принцип действия устройства основан на нагреве воздуха при прохождении через теплообменник. При этом повышение температуры входящего воздушного потока происходит за счёт передачи тепловой энергии от теплоносителя (вода/пар) или электричества.
На практике канальные нагреватели применяются в составе систем воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях промышленного и хозяйственного назначения. Наиболее распространённые объекты применения — производственные цеховые помещения, ангары, склады заготовок, оборудования и готовой продукции, Помимо непосредственно отопительных функций, в качестве примера практического использования калориферов можно привести их работу в составе сушильных установок. Нагревательные элементы подпитываются теплоносителем, который поступает в устройство посредством подключения к централизованным сетям теплоснабжения, водопровода или подачи электроэнергии.
Разновидности (типы) калориферов
Канальные нагреватели различаются по двум основным показателям — геометрической форме корпуса и типу используемого теплоносителя. По геометрии корпуса изделия данной категории подразделяются на прямоугольные, круглые и квадратные.
Для нагрева приточного потока воздуха в составе устройств используется три вида теплоносителей — вода, пар и электричество. В зависимости от применяемой разновидности классифицируются и сами теплообменники.
Водяные калориферы
Наиболее распространённым типом теплообменников являются калориферы КСк. Аббревиатура КСк расшифровывается как «Калорифер спирально-катанный». Конструктивное устройство этого типа изделий подразумевает закреплённую в корпусе из листового металла трубчатую конструкцию. Расположение труб — поперёк направления движения воздушного потока. В зависимости от требуемой производительности, модели категории подразделяются на теплообменники с двумя, тремя и четырьмя рядами нагревателей. В роли последних выступают композитные элементы — стальные трубки с нанесённым на их наружную поверхность алюминиевым оребрением.
Вода циркулирует по трубам от нижнего ряда к верхнему, что предотвращает завоздушивание трубопровода. По торцам корпуса расположены соединительные фланцы, расположение отверстий в которых соответствует соединительным размерам вентиляционных каналов.
Электрические калориферы (канальные и типа КЭВ)
Канальный нагреватель электрического типа подразумевает нагрев воздуха при помощи установленных поперёк направления потока металлических ТЭНов, оребрённых при помощи нитей накаливания или спирально навитой проволоки. В зависимости от модели, количество ТЭНов в калорифере электрическом варьируется от одного до четырёх.
Нагнетаемый вентилятором воздух принудительно направляется на нагревательные элементы, которые накаляются под действием подаваемого от сети напряжения. В результате в помещение направляется нагретый воздушный поток, который обеспечивает поддержание комфортной температуры. Необходимый уровень нагрева контролируется и обеспечивается при помощи специальных термодатчиков, которые устанавливаются внутри помещения.
-
Электрические обогреватели с ТЭНами могут монтироваться в каналы вентиляции или быть переносными и устанавливаться по месту.
Паровые калориферы
Эта разновидность теплообменников обозначает аббревиатурой КПСк, что расшифровывается как «Калорифер паровой спирально-катанный». Калориферы КПСк по конструкции и параметрам аналогичны водяным теплообменникам. Их состав также включает корпус из листового металла, торцевые соединительные фланцы и нагревательные трубки.
Единственное отличие заключается в том, что в паровых канальных нагревателях вместо воды по трубам подаётся горячий водяной пар, температура которого составляет +190 °С. Устройство подключается к централизованной системе подачи пара при помощи входного и выходного патрубков, которые располагаются на одной из боковых сторон корпуса.
Преимущества использования калорифера
Современные модели калориферов обладают множеством преимуществ в сравнении с традиционными способами обогрева помещений. Перечень преимущественных характеристик включает следующие факторы:
- Экономичное расходование теплоносителя за счёт рекуперации тепловой энергии. Устройства, работающие по принципу утилизации тепла, отвечают за управление входящим и выходящим потоком воздуха. При этом выходящий поток отработанного воздуха отдаёт накопленную тепловую энергию теплообменнику, что позволяет минимизировать потребление теплоносителя извне.
- Возможность равномерного прогрева внутреннего объёма помещения. Калориферы устанавливаются под потолком, чтобы исключить влияние воздушных потоков на работу оборудования и персонала. Воздух при этом направляется вниз с помощью регулируемых вентиляционных решёток, установленных на торце нагревателей. Это позволяет уравновесить температурные показатели во всех точках помещения.
- Возможность автоматического регулирования температуры. Комплектация теплообменников датчиками температуры позволяет настроить автоматизированное включение и отключение отопления. Это исключает вероятность перегрева оборудования и гарантирует поддержание комфортной температуры в помещении.
- Высокая производительность нагревательных элементов. Оребрение ТЭНов обеспечивает увеличенную площадь контакта нагревателя с проходящим воздухом, что способствует быстрому нагреву входящего потока.
В дополнение к этому стоит отметить, что калориферы обладают повышенным ресурсом безопасности и работоспособности, а также просты в обслуживании и ремонте.
Конструкция канального нагревателя
Основу конструкции калорифера составляет корпус из тонколистового металла, а так же металлические трубки с оребрением. Количество рядов труб может быть 2, 3 и 4. Более подробно с конструктивными особенностями и характеристиками канальных нагревателей можно посмотреть в разделах теплообменники TEW и калориферы КСК.
Читайте также: