Что такое калорифер и как его установить?

Особенности расчета и проектирования воздухонагревателей

Важной особенностью расчета воздухонагревателей является тот факт, что их можно рассчитывать как по температуре, так и по энтальпии. Это существенно упрощает ситуацию и позволяет избежать ряда ошибок, как это бывает в случае с воздухоохладителями

Для определения энтальпии лучше всего подходит электронная id-диаграмма

Общее требование к расчету всех элементов СКВ – соблюдать размерности! В знакомых всем ещё со школьной программы формуле Q=c·m·ΔT используются килограммы. В наших формулах указаны кубометры, часы, килоДжоули и другие единицы, при этом даны переводные коэффициенты

При использовании других единиц важно о необходимости их перевода к тем, что указаны в формулах

При проектировании воздухонагревателей следует помнить о том, что его следует устанавливать до фильтра и нагревателя. Его габариты больше сечения воздуховода, а, значит, воздуховод не получится прижать к потолку. Наконец, следует предусматривать сервисные люки для доступа к оборудованию в процессе эксплуатации.

Водяной калорифер: принцип действия и предназначение

Водяные калориферы используют для подогрева воздуха в различных помещениях, где отсутствует централизованное отопление. Также они предназначены для систем вентиляции или кондиционирования. Этот вид калориферов является климатическим оборудованием, служащим как теплоутилизатор, наполненный промежуточным теплоносителем. Теплоноситель в данном оборудовании – это подогретая или горячая вода.

Калорифер паровой от водяного отличается тем, что в качестве теплоносителя в приборе служит сухой насыщенный пар. Это более усовершенствованные модели обогревателей, поэтому цена калорифера такого класса на порядок выше.

Принцип действия калорифера отопления: синие стрелки — холодный воздух, красные стрелки — тёплый воздух

Воздухонагреватель водяной: особенности конструкции и функционирования устройства

Водяной обогреватель имеет очень высокий уровень производительности. Это возможно, благодаря широкому температурному диапазону, колеблющемуся от 70 до 110°С. Перепад температур создает сам калорифер. Конструкция прибора представляет собой трубчатый корпус из металла, покрытый реберными пластинами.

Наиболее распространенным видом воздухонагревателей считается водяной калорифер с перпендикулярным потоком. Его используют в разных вентиляционных устройствах. При этом вода движется противоположно потоку воздуха, в прямоугольном направлении. В результате вода поднимается по каналам снизу-вверх, пузырьки воздуха поступают вверх устройства, а оттуда выводятся через специальные воздухоотводы.

В любом водном калорифере в обязательном порядке должен быть установлен узел обвязки, представляющий собой специальный компонент устройства, отвечающий за подведение к теплообменнику горячей воды.

Конструкция водяного калорифера включает такие обязательные детали:

• насос для циркуляции теплоносителя;
• трехходовой клапан;
• арматура конструкции;
• блок управления;
• узел для обвязки, контролирующий производительность калорифера и препятствующий его заморозке.

Схема строения электрического калорифера

Калорифер водяной для приточной вентиляции: принцип работы и сфера использования

Калорифер электрический для приточной вентиляции используют для подогрева или, наоборот, для охлаждения воздуха, который поступает с улицы. Устанавливают такие приборы в середине канала вентиляции. Агрегат создает благотворный микроклимат, независимо от времени года. Канальные калориферы используют в помещениях с разной площадью. Работа калорифера для приточной вентиляции будет особенно эффективна в просторных цехах, теплицах, складских помещениях, которые оборудованы соответствующей вентиляционной системой.

Приточная установка с водяным калорифером считается самым эффективным способом отопления или охлаждения в помещениях с большой площадью. Наиболее актуальна их эксплуатация зимой, когда воздух, который поступает сквозь вентиляционную приточную систему, требует подогрева.

Агрегаты устанавливают в середине канала вентиляции, имеющий круглое или прямоугольное сечение. Воздух, поступающий с улицы, пропускается сквозь систему фильтрации и попадает в калорифер для приточной вентиляции, где происходит его нагрев за счет тепла, который отдает водяная отопительная система, поступающая к теплообменнику через канал воздухонагревателя.

Схема установки калориферов в приточную вентиляцию

Приточные установки с электрическим калорифером также обеспечивают поступление в помещение свежего, чистого, прохладного воздуха. При этом через вентиляционную систему выходят отработанные массы. Как в промышленности, так и в быту более востребованы приточные установки с электрокалорифером, работающие от сети.

Онлайн-подбор водяного калорифера

Онлайн-подбор водяного калорифера по объему нагреваемого воздуха и тепловой мощности. Ниже выложена таблица с номенклатурой водяных биметаллических оребренных калориферов производства ЗАО Т.С.Т., по которой подбирается подходящий для ваших данных водовоздушный воздухонагреватель. Изначально ориентируясь на показатели производительности по воздуху в час, можно выбрать водяной калорифер приточной установки для наиболее распространенных тепловых режимов. Кликнув мышкой по названию воздухоподогревателя, Вы перейдете на страницу с подробными теплотехническими параметрами и рабочими расчетами на разные температурные режимы данного водяного калорифера.

Расчет теплообменника онлайн

1. Теплообменник «труба в трубе»

. В системах теплоснабжения, где ожидается невысокий расход энергоносителя, используют двухтрубную конструкцию. «Труба в трубе» есть не что иное, как калорифер из труб разных диаметров. Количество материала берется из такого расчета теплообменного аппарата, чтобы общая площадь внешнего изделия составляла не более 20 м2. Проходное сечение трубок должно обеспечивать свободное прохождение теплоносителя для максимально эффективной отдачи энергии.

Конструкции типа «труба в трубе» изготавливаются в двух модификациях. Они бывают разборные и не разбирающиеся. Второй вид обладает высокими показателями жесткости, герметичности. Данные модификации нельзя использовать при температуре энергоносителя более 70 градусов: возможна деформация труб.

Разборные конструкции сохраняют свои свойства в любых условиях, легко демонтируются или наращиваются при необходимости. Основное преимущество конструкции – минимальное сопротивление проходящему потоку энергоносителя.

Теплообменник эффективен в системах, в которых необходимо обеспечить нагрев или быстрое охлаждение теплоносителем, не изменяющим своего агрегатного состояния. Например, вода или газ в закрытом контуре.

2. Теплообменники пластинчатые

. Увеличение эффективности происходит за счет добавления металлических пластин, облегающих водопровод. Общая поверхность теплообмена увеличивается, что в разы повышает эффективность нагрева или охлаждения.

Устройство состоит из каркаса – основания для крепления системы пластин. Каждая «шторка» крепится одной стороной к неподвижной плите, а второй стороной – к подвижной. В процессе эксплуатации можно менять расстояние между пластинами: сдвигать или раздвигать их, тем самым изменяя мощность.

Если тип «труба в трубе» для повышения мощности наращивается дополнительными секциями туб, то в случае с пластинчатыми теплообменниками можно увеличить активную площадь пластин без выключения трассы и демонтажа всей конструкции. Общий размер поверхности для теплообмена может достигать 800 м2. Также можно почистить все пластины и внутренние детали в период обслуживания.

3. Спиральные теплообменники

. Поверхность для теплообмена в них представлена скрученными лентами из стали. Между листами образуются каналы, по которым циркулирует теплоноситель. Общая площадь активной поверхности может достигать 100 м2. Диапазон температурного режима: от 20 С° до -200 С°. Устройства могут работать с носителями, в структуре которых имеются твердые фракции.

Различные типы конструкций теплового оборудования применяются для оснащения разных помещений. Нельзя утверждать, что какой-то тип оборудования одинаково хорошо подходит для всех зданий. Однако лучше всех себя зарекомендовали именно пластинчатые теплообменники – высокоэффективные и простые в обслуживании.

Виды

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.

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.

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.

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 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.

Внутренняя температура — санитарная норма для данного помещения, наружная определяется усредненным значением самой холодной пятидневки в году для данного региона.

Определяем фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V,

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

Фронтальное сечение:

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:

G = Q / r

где r — удельная теплота, возникающая при конденсации пара.

Самостоятельный расчет калориферных установок достаточно сложен и чреват появлением множества ошибок. Если требуется рассчитать прибор, лучшим решением будет обратиться к специалистам или использовать онлайн-калькулятор, которых имеется много в сети интернет. Решение достаточно просто, надо лишь подставит в окошечки программы собственные данные и получить искомые значения, на основании которых можно выбирать готовые устройства.

Преимущества профессионального монтажа

По правилам, установкой и техобслуживанием вентиляционных систем, а также ЩУВ должны заниматься специалисты с инженерным образованием. Они же несут полную ответственность за неправильный выбор, установку, подключение приборов, а также за содержание технических устройств в ненадлежащем или аварийном состоянии.

Чтобы правильно определиться с наполнением щита или шкафа, монтажники делают полный мониторинг вентиляционной сети.

Затем необходимо произвести следующие действия:

• проанализировать нагрузку;
• выбрать оптимальную схему;
• определиться с режимами работы приборов с целью увеличения КПД;
• подобрать оборудование.

Сама сборка занимает немного времени: все приборы поочередно монтируют в несколько рядов, провода аккуратно присоединяют к клеммникам и укладывают вдоль линий организованными пучками, затем выводят наружу.

Один из вариантов подключения, где NK1 и NK2 – нагревательные устройства канального типа; М1 – 3-фазный вентилятор; А, В, С – подключение сети, N – нейтраль, РЕ – земля; Q – защитный термостат от перегрева; Y – термостат защиты от воспламенения

Профессиональные монтажники имеют опыт установки и эксплуатации ЩУВ, поэтому вряд ли ошибутся с выбором модели и нюансами присоединения приборов. К тому же они хорошо разбираются в схемах систем вентилирования квартир и загородных домов и могут быстро определить наличие в чертеже ошибки.

Если вовремя не сообразить и подключить приборы по неграмотно составленной схеме – а такое тоже бывает – можно создать аварийную ситуацию.

Продажей и реализацией щитов и шкафов занимается множество фирм, которые производят или продают вентиляционное, холодильное и отопительное оборудование. Например, в Москве это можно сделать в компаниях «Руклимат», «Ровен», «АВ-автоматика», «Галвент» и др.

Виды воздухонагревателей

Как уже говорилось ранее, воздухонагреватели делятся по принципу работы и у каждого типа есть свои достоинства и недостатки:

Схема подключения электрического калорифера.

1. Электрические калориферы легко устанавливаются и достаточно просты в эксплуатации при использовании их в системе вентиляции для нагрева проходящего воздуха. Однако большинство электрических нагревателей имеет ограниченную мощность, поэтому использование электрического нагревателя допустимо в тех типах вентиляции, которые не предназначены для потока воздуха более 4500 куб.м/ч. Кроме того, электрические калориферы обладают еще одним существенным недостатком – высокими эксплуатационными расходами, особенно при использовании электронагревателя во время зимних холодов. В зависимости от мощности электронагревателя, могут потребоваться изменения в электрической проводке: если калориферы с мощностью до 5 кВт можно подключать как к однофазной (220 В), так и к трехфазной (380 В) сети, то подключение электрического нагревателя с мощностью более 5 кВт возможно только к трехфазной электрической сети;
2. Водные калориферы используют горячее водоснабжение для нагрева проходящего через них воздуха, потому должны быть подключены к автономной (газовый или электрический котел в частном доме) или центральной (для офисных зданий или предприятий) системе отопления. Водные нагреватели гораздо более мощные, чем их электрические аналоги, и могут быть использованы в системах вентиляции с пропускной способностью от 1000 до 16000 куб.м воздуха в час. К недостаткам такого типа калориферов можно отнести то, что их сложнее установить и эксплуатировать. К тому же, водяные воздухонагреватели подвержены риску размораживания, соответственно, их нельзя оставлять без постоянного теплого водоснабжения в зимний период.
3. Паровые калориферы являются наиболее часто встречаемыми видами воздухонагревателей. Их популярность напрямую зависит от их полезных качеств и технических характеристик. Паровый воздухонагреватель достаточно быстро прогревает воздух в помещении, и если сравнить его с другими видами калориферов, то он является лидером по этому показателю. Однако для паровых воздухонагревателей характерны недостатки аналогичных водяных систем. Они всегда должны снабжаться горячим паром, так как от этого зависит их работа. Кроме того, паровые нагреватели не имеют постоянного значения мощности нагрева, они зависят от температуры и давления водяного пара. Однако подобные недостатки с лихвой перекрываются достоинствами такого типа калориферов: так как они работают от парогенераторов, то они достаточно экономичны для различного рода предприятий; для их работы не требуется больших энергетических затрат, паровые нагреватели достаточно надежны и долговечны.

Обзор современных моделей

Для облегчения выбора и составления представления об водяных калориферах разных производителей будут описаны особенности и характеристики нескольких моделей:

1. Завод ЗАО Т.С.Т выпускает нагревательные приспособления для приточной вентиляции – КСК-3. Модель укомплектована алюминиевыми нагревательными элементами. Ее корпус выполнен из углеродистой стали. Данные агрегаты работают с теплоносителем в следующем температурном диапазоне: от +70 градусов (выход)до +150°С (вход). Минимальная температура воздуха в подающем воздуховоде составляет -20 градусов. Максимальная температура теплоносителя + 190 градусов. Рабочее давление в районе 1,2 МПа. Рабочий ресурс, заявленный производителем, составляет 13,2 тысячи часов, а срок службы – 11 лет.
2. Тепловые вентиляторы Volcano mini отличаются компактными размерами и практичностью. Их выпускает одноименная польская компания. Для смены направления потока воздуха есть специальные жалюзи. Мощность – 3-20 кВт, производительность составляет 2 тысячи кубометров в час. Агрегат имеет двухрядный теплообменник с классом защиты ІР 44. Предельное рабочее давление – не более 1,6 МПа, а максимальная температура теплового носителя +120 градусов. Объем теплообменника составляет 1,12 л. Подходит для подогрева воздуха в производственных и бытовых помещениях.
3. Итальянские водяные нагреватели Galletti AREO работаю на обогрев и охлаждение воздушных масс. Они укомплектованы теплообменником, состоящим из медно-алюминиевых трубок, вентилятором и дренажным лотком. Мощность находится в пределах 8-130 кВт. При работе в режиме охлаждения этот показатель равен 3-40 кВт. Рабочее давление – 10 бар. Температура теплоносителя +7…+95°С. Агрегат нагревает воздух до +40 градусов или охлаждает до +10°С. Класс защиты – ІР 55. Предусмотрена защита электродвигателя.

Также на торговом рынке промышленного нагревательного оборудования представлены модели следующих брендов: Тепломаш, Fraccaro, 2VV,Yahtec, Kroll, Tecnoclima, Pakole, Remko, Инновент, Zilon.

Советы по монтажу

Калориферы с датчиками в теплице поддерживают нужную температуру

Воздухонагреватель водяной устанавливается в помещениях, подключенных к центральной теплотрассе. При самостоятельном монтаже стоит соблюдать рекомендации специалистов:

• Диагональ нагревателя зависит от особенностей изгибов каналов, типа заслонки и конструктивных элементов.
• Для защиты нагревателя от перемерзания установка производится в помещениях с температурой не ниже 0 градусов.
• Перед началом монтажа необходимо осмотреть пластины и трубки на предмет целостности.
• Приварные фланцы проще всего соединять встык.
• Прямоточные вентили воздухоотводов располагают вверху отводного и подающего коллекторов.
• Стыки прибора и системы вентиляции герметизируются.
• Настенные модели устанавливаются посредством крепления консоли двумя саморезами.

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.

Как подобрать сечение воздуховода

Система вентилирования, как известно, может быть канальной или бесканальной. В первом случае нужно правильно подобрать сечение каналов. Если принято решение устанавливать конструкции с прямоугольным сечением, то соотношение его длины и ширины должно приближаться к 3:1.

Длина и ширина сечения канальных воздуховодов с прямоугольной конфигурацией должны соотноситься как три к одному, чтобы уменьшить количество шума

Скорость перемещения воздушных масс по основной магистрали должна составлять около пяти метров в час, а на ответвлениях — до трех метров в час. Это обеспечит работу системы с минимальным количеством шума. Скорость движения воздуха во многом зависит от площади сечения воздуховода.

Чтобы подобрать размеры конструкции, можно использовать специальные расчетные таблицы. В такой таблице нужно выбрать слева объем воздухообмена, например, 400 куб.м\ч, а сверху выбрать значение скорости — пять метров в час. Затем нужно найти пересечение горизонтальной линии по воздухообмену с вертикальной линией по скорости.

С помощью этой диаграммы вычисляют сечение воздуховодов для канальной вентиляционной системы. Скорость движения в магистральном канале не должна превышать 5 км/ч

От этого места пересечения проводят линию вниз до кривой, по которой можно определить подходящее сечение. Для прямоугольного воздуховода это будет значение площади, а для круглого — диаметр в миллиметрах. Сначала делают расчеты для магистрального воздуховода, а затем — для ответвлений.

Таким образом расчеты делают, если в доме планируется только один вытяжной канал. Если же предполагается установить несколько вытяжных каналов, то общий объем воздуховода по вытяжке нужно разделить на количество каналов, а затем провести расчеты по изложенному принципу.

Эта таблица позволяет подобрать сечение воздуховода для канальной вентиляции с учетом объемов и скорости перемещения воздушных масс

Кроме того, существуют специализированные калькуляционные программы, с помощью которых можно выполнить подобные расчеты. Для квартир и жилых домов такие программы могут быть даже удобнее, поскольку дают более точный результат.

От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.