Водяной калорифер для приточной вентиляции: классификация, принцип работы, расчёт мощности

Водяной калорифер для приточной вентиляции: классификация, принцип работы, расчёт мощности

Водяной калорифер для приточной вентиляции: виды, устройство, обзор моделей

Для решения вопросов воздухообмена в частных домах и производственных зданиях наряду с вентиляторами применяют приборы, нагревающие или охлаждающие воздух, который поступает с улицы. Это помогает улучшить характеристики микроклимата внутри помещения, повысить уровень комфорта.

Одним из экономичных и доступных устройств является калорифер водяной для приточной вентиляции, более знакомый жителям северных регионов. Из нашего материала вы узнаете о принципах работы и конструктивных особенностях оборудования такого типа. Также мы подробно расскажем о нескольких популярных моделях калориферов для вентиляции.

Что нужно знать еще?

Тепловые водяные калориферы устанавливаются своими руками в системах приточной вентиляции и подсоединяются к центральному отоплению в умеренных и прохладных помещениях. Для промышленных, производственных и любых других типов помещений, где царит теплый микроклимат, такая техника не применяется. Это не значит, что данное устройство не будет работать в таких условиях – нет, оно, как и в других местах, будет нагревать воздух и прекрасно справляться со своими функциональными «обязанностями», однако зачем греть воздух там, где он и так теплый. Это нецелесообразно и глупо.

Конструкция отопительного прибора

Параметры режима работы устройства прописываются в его паспорте, и чтобы оно порадовало вас верной и долгой службой, необходимо брать их во внимание.

Одно из достоинств водяного теплового калорифера с вентилятором для системы вентиляции, заключается в том, что все условия для его нормального и плодотворного функционирования есть в любом помещении, включая и промышленные – центральное отопление применяется повсеместно. Помимо этого расчет и монтаж такого оборудования удобны и несложны.

Оно может устанавливаться как на поверхности стены, так и потолка. Что же касается материала изготовления, то водяные калориферы, а точнее их корпус, сделан из нержавеющей стали. Он может окрашиваться в разные цвета, что позволяет подобрать изделие под интерьер помещения.

Кстати, интересный факт – тепловой водяной калорифер может применяться в качестве обычного вентилятора. Это актуально в жарких помещениях. Причем такой вентилятор характеризуется важной особенностью – он практически абсолютно бесшумен при работе. Важной положительной стороной является также безопасность эксплуатации. Исходя из того, что данное устройство требует минимум электрической энергии (она необходима только для приведения вентилятора в действие), автоматически исключается риск перенапряжения, что свидетельствует о высоком уровне безопасности.

Правила пользования

Для бесперебойной работы прибора требуется соблюдать простые правила:

  1. 1. Наблюдать за составом воздуха в здании, который обязан соответствовать нормам ГОСТа 12.1.005−88.
  2. 2. Осуществлять установку по инструкции с учетом требований производителя.
  3. 3. Не превышать установленный предел температуры свыше +190 градусов.
  4. 4. Выдерживать давление не более 1,2 Мпа.
  5. 5. Постепенно повышать температуру в помещении после охлаждения — не более 30 градусов в час.
  6. 6. Для сохранности трубок теплообменника необходимо следить за температурой воздуха в помещении, которая не должна опускаться ниже 0 градусов.

При использовании во влажной среде следует соблюдать уровень защиты от пыли и влаги, равный IP 66 и более. При выходе из рабочего состояния некоторых деталей рекомендуется их заменить у специалистов в сервисном центре. Самостоятельный ремонт крайне нежелателен. Все приборы имеют присущие им достоинства и недостатки. При выборе нужной модели следует уделить внимание техническим характеристикам, способу монтажа и внешнему виду изделия.

Рекомендации по монтажу

Специалисты советуют придерживаться следующих рекомендаций при выполнении установки своими руками:

  • Диагональные габариты нагревателя определяют расстояние до изгиба канала, заслонки, и других элементов системы.
  • Чтобы приточная установка с водяным калорифером эффективно работала, ее нужно устанавливать в помещениях, где царит температура не ниже ноля градусов. Поскольку в противном случае может случиться замерзание нагревателя.
  • Приступая к установке, лишний раз проверьте целостность пластин, трубок и других компонентов.
  • Соединение посредством фланцев приварных встык (либо же других, все зависит от расположения) считается самым простым решением для соединения устройства с трубопроводом.
  • Рекомендуется размещать прямоточные вентили отвода воздуха в самом высоком участке приводящего, а также отводящего коллекторов.
  • Соединение калорифера с компонентами вентиляции должно выполняться с использованием герметиков на стыках. Это поможет не допустить аварийных ситуаций в будущем.
  • Обвязку и подключение водяного калорифера можно выполнить и самостоятельно, ведь чрезвычайно сложным этот процесс назвать нельзя. Но если у вас нет опыта в подобных работах и вы не уверены в своих силах, то лучше доверить выполнение этих мероприятий профессионалам.

Виды водяных калориферов для вентиляции

Сразу отметим, что приборы, применяемые для нагрева воздуха в вентиляционных и воздушных отопительных системах, могут работать не только на воде.

Выделяют четыре вида калориферов, отличающихся способом нагрева теплоносителя:

Водяные наиболее популярны благодаря бюджетной стоимости и минимальным затратам на обслуживание. Единственная сложность касается монтажа, при котором требуется подвести трубы водоснабжения.

По этой причине невозможно установить прибор в городских квартирах, зато в крупных зданиях (например, в складских помещениях, гаражах, заведениях общественного питания) система с правильной обвязкой калорифера достаточно эффективна.

Отличительная черта паровых приборов – высокая скорость достижения необходимой температуры. Они актуальны для промышленных предприятий, где легко обеспечить установку и обслуживание паропроводов, для частного жилья их использование нецелесообразно.

Если нужен быстрый монтаж, не осложненный подводкой коммуникаций, применяют модели электрических калориферов для приточной вентиляции. Для их эксплуатации достаточно защищенной точки электропитания. Теплоносителя как такового нет вообще, ТЭНы служат нагревательными элементами. Как и любые электроприборы, они невыгодны с материальной точки зрения.

Принцип работы и конструктивные особенности

Универсальные устройства, работающие на воде, устанавливают в местах с хорошо налаженной системой теплоснабжения. Простое, но достаточно эффективное проектное решение позволяет нагревать воздух в диапазоне от + 70 °С до + 100 °С и актуально для ангаров, спортзалов, супермаркетов, теплиц, складов, крупных павильонов – то есть объемных помещений, требующих дополнительного обогрева.

Если вы когда-нибудь пользовались бытовым тепловым калорифером, то легко поймете принцип действия водяного устройства. Оно так же нагревает воздух, но роль электрической спирали, заключенной в небольшом корпусе, играет комплект металлических трубок, по которым циркулирует нагретый теплоноситель.

Процесс нагрева выглядит следующим образом:

  • горячая вода, нагретая до нужной температуры (в среднем от + 80 °С до + 180 °С), из труб отопления поступает в теплообменник, состоящий из небольших алюминиевых, стальных, биметаллических или медных трубок;
  • трубки нагревают проходящий через прибор воздух;
  • встроенный вентилятор распространяет нагретый воздух по помещению и стимулирует его движение в обратном направлении – к прибору.

Специально разогревать воду не приходится, так как она является частью отопительной системы, поэтому происходит значительная экономия средств.

Схема стандартного водяного калорифера – это гибрид теплообменника, вентилятора и конвектора. Она эффективна для нагрева больших производственных помещений, а при выборе правильной обвязки – и для коттеджей с хорошо налаженной системой вентиляции.

Калориферы отопления – это агрегаты, служащие для быстрого нагревания воздуха в сооружениях с большими пространствами: производственных цехах, торговых центрах, спортивных и выставочных залах, а также для создания тепловых завес у ворот и оазисов с местным обогревом в нужных местах внутри таких зданий.

Конструкция калорифера объединяет в себе три принципа обогрева:

  • теплообменник с ускоренным съемом тепла с нагретой поверхности и обдувом свежим воздухом от вентилятора;
  • конвектор, организующий движение потока нагретого воздуха вверх и забор охлажденного воздуха снизу;
  • излучатель, который, имея повышенную температуру, греет более холодные поверхности излучением тепла.

Устройство представляет собой сеть трубок в которых циркулирует теплоноситель. Через эту сеть вентилятор прогоняет воздух, нагревающийся от соприкосновения с поверхностью тепловых элементов. Во всех подобных системах важна площадь поверхности съема тепла: чем она больше, тем теплоотдача калорифера эффективнее. С этой целью на трубки устанавливаются пластины более сложной формы или навивается проволока. Проходящий по трубкам теплоноситель греет пластины и воздух между ними до заданной температуры, а вентилятор выносит его в помещение.

Эффективность использования калориферов вместо радиаторов отопления

Циркулирующий по радиаторам водяного отопления теплоноситель, передает тепловую энергию окружающему воздуху путем теплового излучения, а также посредством движения конвекционных потоков нагретого воздуха вверх, поступления остывшего воздуха снизу.

Калорифер, кроме этих двух пассивных способов передачи тепловой энергии, прогоняет воздух через систему нагретых элементов с гораздо большей площадью и интенсивно передает им тепло. Оценить эффективность калориферов и вентиляторов позволить простой расчет стоимости установленного оборудования для одних и тех же задач.

Пример отопления калориферами помещения сервиса технического обслуживания автомобилей.

Например, необходимо сравнить стоимость радиаторов и калориферов для отопления выставочного зала автосалона с учетом выполнения норм СНИП.

Теплотрасса одна и та же, теплоноситель одной температуры, обвязку и монтаж при упрощенном расчете затрат на основное оборудование можно не учитывать. Для несложного расчета берем известную норму 1 кВт на 10 м2 отапливаемой площади. Зал площадью 50х20 = 1000 м2 минимально требует 1000/10 = 100 кВт. С учетом запаса в 15% расчетная минимально необходимая теплопроизводительность отопительного оборудования – 115 кВт.

При использовании радиаторов. Берем одни из наиболее распространенных биметаллических радиаторов Rifar Base 500 x10 (10 секций), одна такая панель выдает 2,04 кВт. Минимально необходимое количество радиаторов составит 115/2,04 = 57 шт. Сразу стоит учитывать, что разместить в таком помещении 57 радиаторов неразумно и практически невозможно. При цене прибора на 10 секций в 7 000 рублей, затраты на покупку радиаторов составят 57*7000 = 399 000 рублей.

При отопления калориферами. Для отопления прямоугольной площади с целью равномерного распределения тепла делаем подбор из 5 водяных калориферов Ballu BHP-W3-20-S производительностью 3200 м3/час каждый с близкой суммарной мощностью: 25*5 = 125 кВт. Затраты на оборудование составят 22900*5 = 114 500 рублей.

Изначальная стоимость калориферов практически в 4 раза меньше, чем покупка эффективных биметаллических радиаторов.

Сравнивая по цене установленные мощности радиаторов и калориферов, в расчете нужно учесть, что одним из главных показателей стандартных калориферов является производительность теплого воздуха. При высоте потолка 6 метров в нашем примере, объем выставочного зала составит 1000*6 = 6 000 м3. Пять калориферов производительностью в 3200 м3/час почти три раза за час обновят воздух в зале, что обеспечат его нормальное качество для работников и посетителей не только по температуре, но и по составу.

Основная область применения калориферов – организация отопления помещений с большими пространствами для движения воздуха:

  • производственные цеха, ангары, склады;
  • спортивные залы, выставочные павильоны, ТРЦ;
  • сельскохозяйственные фермы, теплицы.

Компактное устройства, позволяющие быстро нагревать воздух от 70°C до 100°C, легко встраиваемые в общую систему автоматического управления отоплением целесообразно использовать в сооружениях с надежным доступом к теплоносителю (воде, пару, электроэнергии).

Преимуществами водяных калориферов являются:

  1. Высокая рентабельность использования (низкая стоимость оборудования, высокая теплоотдача, легкость и дешевизна монтажа, минимальные эксплуатационные расходы).
  2. Быстрый нагрев воздуха, легкость изменения и локализация потока тепла (тепловые завесы и оазисы).
  3. Надежность конструкции, легкость автоматизации и современный дизайн.
  4. Безопасность в применении даже в зданиях с повышенной опасностью.
  5. Крайне компактные размеры при высокой теплопроизводительности.

Недостатки этих приборов связаны со свойствами теплоносителя:

  1. При температуре ниже нуля, калорифер легко заморозить. Не слитая вовремя вода из трубок может их порвать в случае отключения от магистрали.
  2. При применении воды с большим количеством примесей тоже можно вывести прибор из строя, поэтому использование в быту без фильтров и подключение к центральной системе – нецелесообразны.
  3. Стоит отметить, что калориферы сильно сушат воздух. При использовании, например, в выставочном зале, необходима увлажняющая климатическая техника.

Устройство и принцип действия

Конструкция основного элемента калорифера – теплообменника.

Калорифер способен поднять температуру проходящего через него воздушного потока на 110 градусов используя входящий воздух отрицательной температуры (до -25°С). Подключение таких приборов к источнику теплоснабжения происходит до коллектора внутренних теплосетей, чтобы не снижать температуру теплоносителя системы. Электрические и паровые калориферы подключаются по параллельной схеме, а водяные – по последовательной.

Принцип работы водяного калорифера состоит в следующем:

  1. Вода из магистрали отопления с температурой от +80°С до 180°С поступает в блок тепловых элементов, расположенных горизонтально. Каждый тепловой элемент представляет собой стальную, алюминиевую, биметаллическую или медную трубку.
  2. Трубки нагревают воздух внутри прибора.
  3. Вентилятор, встроенный в агрегат, забирает воздух из помещения или с улицы и продувает его через тепловые элементы, обеспечивая движение горячего воздуха внутрь помещения.

Стандартный водяной калорифер с вентилятором.

Конструктивно ряды горизонтальных тепловых элементов по торцам стянуты в секции прямоугольного или (реже) круглого сечения боковыми крышками в виде швеллеров. Собранная такими способом многоходовая конструкция является элементом наращивания мощности калорифера, который включает в себя несколько рядов таких секций.

Патрубки входа и выхода водяных многоходовых калориферов размещены с одной стороны для обеспечения слива воды самотеком при необходимости. Водяные приборы отопления могут оснащаться различными системами управления, защиты и сигнализации в зависимости от потребностей заказчика.

Плюсы и минусы использования

Если предприятие обладает собственной системой теплоснабжения, применение калориферов для приточной вентиляции производственных помещений является максимально рентабельным.

Достоинства устройств, подключенных к централизованной системе:

  • простая установка, не отличающаяся по сложности от монтажа отопительных труб;
  • быстрый нагрев объемного помещения;
  • безопасность работы всех узлов;
  • возможность регулировки потока нагретого воздуха;
  • строгий индустриальный дизайн.

Но главным преимуществом является отсутствие регулярных финансовых вложений – оплата происходит только при покупке нового оборудования.

Главным недостатком считают невозможность использования водяных моделей в быту, особенно в условиях городского жилья. Альтернативой является применение электрических приборов.

Еще один нюанс касается отрицательных температур: оборудование необходимо устанавливать в помещениях, где минимальный порог не опускается ниже 0 °С.

Применение водяного оборудования

Калорифер является действующим узлом приточной вентиляции и имеет свои особенности монтажа, эксплуатации и обслуживания. Разобраться в подключении и работе прибора помогут схемы обвязки и инструкция по монтажу.

Схемы узлов обвязки

Расположение узлов зависит от места установки, схемы воздухообмена и технических характеристик оборудования. Возможны несколько вариантов монтажа, среди которых наиболее популярным является смешивание рециркуляционного воздуха с приточным.

Замкнутая система, предполагающая только рециркуляцию воздушных масс внутри помещения, используется реже.

Больше возможностей для установки устройства возникает, если хорошо налажена естественная вентиляция. Калорифер можно подключить к отопительной системе прямо в точке воздухозабора, которая обычно располагается в подвале.

При наличии принудительной вентиляции монтаж нагревательного прибора можно осуществить в любом удобном месте.

Востребованность систем воздухообмена привела к тому, что некоторые предприятия стали выпускать готовые модели узлов обвязки в различных исполнениях.

Это комплекты, предназначенные для сборки и включающие следующие детали:

  • балансировочные и обратные клапаны;
  • насосы;
  • байпасы, шаровые краны;
  • двух-трехходовые клапаны;
  • манометры;
  • очистительные фильтры.

Примером комплексного изготовления узлов служит продукция компании «Интеграция» (СПб).

Исходя из технических условий монтажа и потребностей пользователя, существует несколько распространенных комбинаций расположения деталей в узлах.

На следующих схемах продемонстрированы четыре популярных исполнения:

В 1 и 3 исполнениях узлы присоединены жестким способом, во 2 и 4 – с помощью гибких металлических шлангов.

Регулировка процесса нагрева

Для регулирования тепловой мощности воздухонагревательных устройств применяют смесительные узлы с трехходовым клапаном. Благодаря принципу смешения можно заметно снизить расходы на обогревание помещения.

Трехходовой клапан позволяет снизить температуру теплоносителя за счет подмешивания в горячую воду, поступающую в калорифер, некоторого количества охлажденной жидкости, выпускаемой из теплообменника.

Установка циркуляционного насоса увеличивает эффективность работы системы. Его предпочтительнее монтировать на выходе, так как охлажденная вода (или альтернативный вариант – гликолевый раствор) продлевает срок работы прибора.

Существует несколько важных условий эксплуатации смесительного оборудования:

  • максимальная близость к калориферу;
  • доступность для технического обслуживания;
  • профильтрованный, без химических включений теплоноситель;
  • температура воздуха в помещении выше 0 °С.

Технические характеристики приборов могут отличаться, но в среднем рекомендуемая температура теплоносителя от + 2 °С до + 150 °С. Для регулярного контроля над показателями рекомендуют около теплообменника монтировать два термоманометра.

Регулировка трехходового клапана осуществляется с помощью привода и контроллера. Измерительные приборы позволяют максимально точно выставлять требуемую температуру и менять давление.

Особенности монтажа и подключения

Для установки калориферов в производственных цехах или на других промышленных объектах приглашают бригаду специалистов. Бытовые устройства можно подключить самостоятельно, если четко следовать инструкции и иметь навыки работы с электрическими и отопительными приборами.

Для тех, кто своими руками обустроил в доме систему отопления, монтаж воздухонагревательной установки покажется детской забавой.

Бытовые модели отличаются небольшими объемами и сравнительно легким весом, но перед подвешиванием их на стену (или потолок) следует проверить прочность основы. Наиболее крепкими считаются бетонные и кирпичные стены, умеренно подходящими – деревянные, самыми слабыми – гипсокартонные.

В первую очередь крепят металлическую раму – кронштейн с отверстиями для фиксации корпуса. У некоторых производителей рама называется монтажной консолью.

Подвешивают корпус калорифера и поочередно подключают трубы с комплектом запорной арматуры или смесительный узел, который можно частично установить и до монтажа прибора.

Врезка в систему отопления проводится двумя способами: посредством использования соединительных фитингов (муфт с прокладками) или сваркой металлических труб. Второй способ считается наиболее надежным, но он невозможен при гибком соединении.

Одна из наиболее слабых зон – патрубки теплообменника, которым нужно обеспечить стабильность. Если существует риск изменения положения прибора, лучше жесткие трубки заменить гибкими элементами. В любом случае, следует исключить нагрузку на патрубки. Чтобы обеспечить изоляцию системы и не допустить протечек, стыки обрабатывают герметиком.

Перед процессом тестирования необходимо удалить воздух из каналов, проверить работу вентилей и направляющих жалюзи.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Чтобы оборудование работало безупречно и полностью выполняло свои функции, следует учитывать следующие правила:

  • следить за составом воздуха в помещении (с требованиями соответствия можно ознакомиться в ГОСТ 12.1.005-88);
  • производить монтаж строго по инструкции и исходя из рекомендаций производителя;
  • не повышать температуру теплоносителя выше + 190 °С;
  • соблюдать нормы давления – около 1,2 МПа;
  • после охлаждения помещения производить нагрев плавно, примерно на 30 °С в час;
  • следить, чтобы температура воздуха не опускалась ниже 0 °С, иначе трубки теплообменника лопнут.

Если калорифер устанавливается в помещении с повышенной влажностью, степень пыле- и влагозащиты должна равняться IP66 или выше.

Производить ремонт самостоятельно не рекомендуем, так как одна поломка чаще всего ведет за собой следующую, а в итоге придется просто заменить некоторые детали. Лучше обратиться в сервисный центр и поручить работу профессионалам. Кроме того, перед покупкой не стоит игнорировать расчет мощности калорифера, иначе есть шанс впустую потратить деньги.

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.

Место монтажа канального калорифера для приточной вентиляции в системе воздухообмена (если существует возможность понижения температуры ниже нормы, обязательна установка термостата защиты от замерзания)

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.

Краткий обзор современных моделей

Чтобы составить впечатление о марках и моделях водяных калориферов, рассмотрим несколько устройств разных производителей.

№1 – калориферы КСК

Калориферы КСК-3, выпускаемые на предприятии ЗАО Т.С.Т.

  • температура теплоносителя на входе (выходе) – +150 °С (+70 °С);
  • температура воздуха на входе – от -20 °С;
  • рабочее давление – 1,2 МПа;
  • максимальная температура – +190 °С;
  • срок эксплуатации – 11 лет;
  • рабочий ресурс – 13 200 ч.

Внешние части изготовлены из углеродистой стали, нагревательные элементы – из алюминия.

№2 – тепловентиляторы Volcano

Водяной тепловентилятор Volcano mini – компактный прибор польского бренда Volcano, отличается практичностью и эргономичным дизайном. Регулировка направления воздушного потока производится с помощью управляемых жалюзи.

  • мощность в границах – 3-20 кВт;
  • максимальная производительность – 2000 м³/ч;
  • тип теплообменника – двухрядный;
  • класс защиты – IP 44;
  • максимальная температура теплоносителя – 120 °С;
  • максимальное рабочее давление – 1,6 МПа;
  • внутренний объем теплообменника – 1,12 л;
  • направляющие жалюзи.

Водяные тепловентиляторы Volcano предназначены для нагрева воздуха бытовых и производственных помещений при помощи водного теплоносителя.

№3 – калориферы Galletti AREO

Калорифер Galletti AREO итальянского производства.

Модели оснащены вентилятором, медно-алюминиевым теплообменником и дренажным лотком.

  • мощность в режиме обогрева – от 8 кВт до 130 кВт;
  • мощность в режиме охлаждения – от 3 кВт до 40 кВт;
  • температура воды – + 7°C +95 °C;
  • температура воздуха – от 10°C до+ 40°C;
  • рабочее давления – 10 бар;
  • количество скоростей вентилятора – 2/3;
  • класс электрической безопасности – IP 55;
  • защита электродвигателя.

Кроме приборов перечисленных марок на рынке калориферов и водяных воздухонагревателей можно встретить модели следующих брендов: Тепломаш, 2VV, Fraccaro, Yahtec, Tecnoclima, Kroll, Pakole, Инновент, Remko, Zilon.

Выбираем водяной калорифер для приточной вентиляции: расчет мощности и установка

Нагрев приточного воздуха для систем вентиляции или отопления позволяет обеспечить необходимый микроклимат, соответствующий санитарным требованиям. Без этой процедуры свежая струя будет постоянно заменять собой теплый отработанный воздух, выводя наружу тепловую энергию, снижая тем самым эффективность системы отопления здания. Одним из основных устройств, используемых для подготовки приточного воздуха к подаче в систему вентиляции, является калорифер — обогреватель воздушного потока, использующий энергию носителя или преобразующий один вид в другой.

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.

Принцип работы и конструкция водяного калорифера

Калорифер — это устройство, служащее для нагрева воздуха. По принципу работы он является теплообменником, передающим энергию от теплоносителя к потоку приточной струи. Состоит из рамки, внутри которой плотными рядами расположены трубки, соединенные в одну или несколько линий. По ним циркулирует теплоноситель — горячая вода или пар. Воздух, проходя сквозь сечение рамки, получает от горячих трубок тепловую энергию, благодаря чему по вентиляционной системе он транспортируется уже нагретым, не создающим возможности образования конденсата или охлаждения помещений.

Виды обогревательных устройств для приточной вентиляции

Все калориферы для приточной вентиляции можно разделить на две основные группы:

  • Использующие теплоноситель.
  • Не использующие теплоноситель.

В первую группу входят водяные и паровые калориферы, во вторую — электрические. Принципиальная разница между ними состоит в том, что устройства первой группы только организуют передачу тепловой энергии, поступающей в них в готовом виде, тогда как приборы второй труппы создают тепло внутри себя самостоятельно. Кроме того, водяные и паровые калориферы подразделяются на пластинчатые, имеющие большую эффективность, но худшие эксплуатационные качества, и спирально-катанные, используемые ныне практически повсеместно.

Существуют также нагревательные устройства, зачастую причисляемые к данным группам, например, газовый калорифер. Горящий газ нагревает поток воздуха, проходящий через зону накала, осуществляя его подготовку к использованию в системах вентиляции или воздушного отопления. Использование таких устройств не имеет широкого распространения, так как применение газа в промышленных цехах сопряжено с массой опасностей и имеет множество ограничений.

Также существуют калориферы на отработанном масле. Используется тепло, выделяемое при сжигании отработки. Для больших помещений такие устройства не имеют достаточной мощности, но для малых вспомогательных участков вполне подходят.

Устанавливаем пластиковые воздуховоды для вентиляции: преимущества и недостатки.

Вентиляция в ванной комнате и туалете: выбор и установка вытяжного вентилятора.

Плюсы и минусы использования

К достоинствам можно отнести:

  • Высокая эффективность.
  • Простота устройства, надежность.
  • Компактность, возможность размещения в небольших объемах.
  • Неприхотливость в обслуживании (водяные и паровые приборы практически в нем не нуждаются).
  • Необходимость наличия теплоносителя или подключения к сети электропитания.
  • Несамостоятельность работы — необходимо оборудование для подачи воздуха.
  • Прекращение подачи электроэнергии или теплоносителя означает остановку работы системы.

Как достоинства, так и недостатки приборов обусловлены из конструкцией и не зависят от внешних факторов.

Типы калориферов

Существует несколько типов калориферов, используемых в разных участках и условиях.

Рассмотрим их внимательнее:

Водяные

Самая распространенная группа приборов, отличающаяся высокой эффективностью, безопасностью и простотой действия. В качестве теплоносителя в них используется горячая вода, поступающая из сети ЦО, ГВС или от собственного котла. Калорифер водяной для приточной вентиляции является наиболее удобным и экономичным решением, позволяющим выполнять поставленные задачи с минимальными затратами на обслуживание или ремонт. Единственным недостатком прибора является необходимость подключения к системе подачи теплоносителя, что создает определенные сложности на стадии монтажа и препятствует быстрому переносу в другое место.

Паровые

Паровые устройства являются полными аналогами водяных и на практике отличаются от них только видом теплоносителя. Единственным отличием паровых приборов является большая толщина стенок трубок — 2 мм против 1,5 у водяных. Это обусловлено большим давлением в системе, требующим усиленных каналов для циркуляции. В остальном приборы идентичны, имеют одинаковые эксплуатационные правила и требования.

Электрические

Электрический калорифер для приточной вентиляции не нуждается в подаче теплоносителя, так как источником нагрева является электрический ток. Подключение таких приборов гораздо проще, что делает их мобильными и удобными в использовании, но высокие расходы на электроэнергию ограничивают применение этой группы. Чаще всего они устанавливаются для местного обогрева при выполнении разовых работ, используются в качестве аварийных или временных источников тепла.

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.

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.

Конструкция водяного канального нагревателя типа 60-35-2 (размер – 60 см х 35 см, рядность – 2) из оцинкованной стали, предназначенного для систем вентиляции и кондиционирования

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.

Расчет мощности калорифера

Расчет калорифера производится в несколько этапов. Последовательно определяются:

  • Тепловая мощность.
  • Определение размера фронтального сечения, подбор готового прибора.
  • Расчет расхода носителя.

Поскольку расход воздуха известен из характеристик вентиляционной системы, то вычислять его не потребуется. Формула определения тепловой мощности прибора:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар)

где Qт — тепловая мощность калорифера.

L — расход воздуха (величина приточного потока).

Pв — плотность воздуха, табличное значение, находится в СНиП.

Cв — удельная теплоемкость воздуха, имеется в таблицах СНиП.

(tвн — tнар) — разница внутренней и наружной температур.

Определяем фронтальное сечение:

где F — фронтальное сечение.

L — расход воздуха.

P — плотность воздуха.

V — массовая скорость потока, принимается около 3-5 кг/м2•с.

Затем находим расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых),

где G — расход теплоносителя.

3,6 — поправочный коэффициент для получения нужных единиц измерения.

Qт — тепловая мощность прибора.

Cв — удельная теплоемкость среды.

(tвх — tвых) — разница температур теплоносителя на входе и выходе из устройства.

Зная расход носителя можно определить диаметр труб обвязки и подобрать нужное оборудование.

Пример расчета

Определяем тепловую мощность при разнице температур от -25° до +23°, при производительности вентилятора 17000 м3/час:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар) = 17000 • 1,3 • 1009 • (23-(-25)) = 297319 Вт = 297,3 кВт

F = (L • P)/ V = (17000 • 1,3) / 4 = 5525 = 0,55 м2.

Определяем расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых) = (3,6 • 297,3)/1009 • (95-50) = 1,58 кг/сек.

По полученным данным по таблице калориферов подбираем наиболее подходящую модель.

Вычисление поверхности нагрева

Площадь поверхности нагрева определяет эффективность устройства. Чем она больше, тем выше коэффициент теплоотдачи, тем сильнее прибор нагревает воздушный поток. Определяется по формуле:

Fk = Q / k • (tср.т — tср.в)

где Q — тепловая мощность.

k — коэффициент.

tср.т — средняя температура теплоносителя (между значениями на входе и выходе из прибора).

tср.в — средняя температура воздуха (наружная и внутренняя).

Полученные данные сравниваются с паспортными характеристиками выбранного прибора. В идеале расхождение между реальными и расчетными значениями должны быть на 10-20% больше у реальных.

Особенности расчета паровых калориферов

Методика расчета паровых калориферов практически идентична рассмотренной. Единственным отличием является формула расчета теплоносителя:

где r — удельная теплота, возникающая при конденсации пара.

Методы обвязки

Обвязка калорифера — это комплекс устройств и элементов регулировки подачи теплоносителя в прибор. Он включает в себя следующие элементы:

  • Насос.
  • Двух- или трехходовой клапан.
  • Измерительные приборы.
  • Запорная арматура.
  • Фильтр.
  • Байпас.

В зависимости от условий эксплуатации эти элементы могут быть расположены в непосредственной близости от прибора, или на приличном отдалении от него. Исходя из условий подключения различают:

  • Гибкая обвязка. Монтируется на узлах управления, расположенных рядом с прибором. Установка таких обвязок считается более легкой, так как она дает возможность все работы производить на резьбовых соединениях, практически не нуждаясь в сварке.
  • Жесткая обвязка. Используется на устройствах, удаленных от узлов управления и требующих наличия прочных коммуникаций.

При разнице в технике монтажа, оба вида выполняют одну и ту же функцию — обеспечивают настройку и регулировку режима работы калорифера.

Регулировка процесса нагрева

Используются два способа регулировки режима работы:

  • Количественный. Настройка производится путем изменения объема теплоносителя, поступающего в прибор. При этом способе отмечаются резкие скачки температуры, нестабильность режима, поэтому в последнее время более распространен второй тип.
  • Качественный. Этот способ позволяет обеспечивать постоянный расход теплоносителя, что делает работу прибора более стабильной и плавной. При неизменном расходе меняется лишь температура носителя. Это делается путем подмешивания в прямой поток некоторого количества более холодной обратки, что регулируется трехходовым клапаном. Такая система защищает конструкцию от перемерзания.

Обустройство вентиляции в частном доме своими руками: выбор схемы и составление проекта.

Комбинированные котлы на дровах и электричестве: оптимальное решение для отопления загородного дома.

Особенности монтажа и подключения

Монтажные работы, подключение, запуск системы, настройка работы — все это должно выполняться бригадой специалистов. Установка калорифера своими руками возможна лишь в частных домах, где нет такой высокой ответственности, как в производственных помещениях. Основные операции включают в себя установку прибора и элементов управления, соединения их в необходимом порядке, подключении к системе подачи и отвода теплоносителя, опрессовке, пробном запуске. Если все узлы комплекса продемонстрируют качественную работу, то система сдается в постоянную эксплуатацию.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Основные требования к эксплуатации и безопасности устройства изложены в паспорте. Они направлены на исключение аварийных ситуаций, вызванных превышением допустимой температуры или давления теплоносителя, избегать резкого повышения температуры комплекса при первом запуске в холодное время года. Особое внимание следует обращать на опасность перемерзания трубок устройства в зимнее время, грозящее выходом прибора из строя. Для ремонта устройств следует привлекать специализированные организации, самостоятельное вмешательство чаще всего только увеличивает степень проблемы.

Краткий обзор современных моделей и цен

В качестве примеров можно рассмотреть несколько моделей:

  • КСК-3. Калорифер спирально-катанный с 3 рядами трубок. Распространенная отечественная модель, испытанная и надежная. Цена прибора зависит от его размеров, колеблется от 5000 до 3700 руб.
  • Volcano mini. Польское устройство, применяемое для обслуживания относительно небольших помещений. Стоимость находится в пределах 20.000-30.000 руб.
  • Galletti AREO. Итальянский прибор, оборудованный вентилятором. Имеет привлекательный внешний вид, отличается низким уровнем шума. При этом цены на такие устройства довольно высоки и находятся на отметке от 80.000 рублей и выше.

Использование водяных калориферов позволяет решить проблемы с подготовкой приточного воздуха, организовать обогрев помещений. Кроме того, приборы активно используются в сушильных установках. Простота, неприхотливость в эксплуатации и высокая экономичность сделали эти устройства лидерами среди промышленных отопительных установок. Высокий срок службы и возможность питания от разных источников делают их наиболее привлекательными устройствами среди всех альтернативных вариантов.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *