Электрический калорифер: ассортимент и особенности обогревателей

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).

Теплоотдача радиаторов отопления: сравнение показателей и способы расчета

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.

Калорифер: это прибор для нагрева воздуха в разных системах

Прежде чем приступить к выбору прибора, необходимо разобраться с самим понятием, что такое калорифер, а также с тем, какие бывают виды и в чем заключаются типовые и функциональные особенности каждого из них.

Калориферы способны обогреть как маленькие, так и довольно просторные помещения

Калориферы служат для нагревания воздуха в различных системах:

• отопления;
• кондиционировании;
• вентиляции.

Подогрев в тепловом оборудовании осуществляется за счет реакции между химически агрессивными веществами в средине. Именно поэтому в основе классификации калориферов лежит тип теплообменника. Прибор может быть водяным, паровым, фреоновым и электрическим. Водяной калорифер для отопления используют в качестве теплового утилизатора с промежуточным теплоносителем. Паровой калорифер служит для подогрева воздуха в отопительных системах.

Если классифицировать воздухонагреватели по теплотехническим и аэродинамическим характеристикам, то виды калориферов разделяют на трехрядные и четырехрядные. По количеству присоединительных размеров калориферы отдельных моделей разделяют на 7 номеров.

В качестве транспортировщика теплоносителя в середине калорифера служат трубы из стали, которые снаружи имеют ребристую поверхность. За счет такой конструкции увеличивается площадь и, как следствие, такая обвязка калорифера повышает эффективность теплоотдачи. В середине трубочек с ребрами транспортируется нагревающий либо охлаждающий элемент в виде воды, пара или фреона. Снаружи протекают воздушные потоки, которые нагреваются либо охлаждаются во время контакта с трубами.

Строение калорифера Volcano: 1 — подвижные регулируемые лопатки, 2 — встроенный диффузор с вентилятором, 3 — нагревательные элементы, 4 — подача тёплого воздуха

Общая схема основана на таком принципе действия: теплоноситель обладает высоким коэффициентом теплоотдачи при взаимодействии с воздушными потоками. Рёберная обвязка на приборе – это пластины из металла, которые просто насажены на трубки либо накручены, как ленты или проволока.

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.

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.

Особенности водяного калорифера

Ассортимент или каталог водяных калориферов для приточной вентиляции в магазинах обычно очень большой. Поэтому подобрать необходимую модель не составит труда. Такое устройство является очень экономичным, если сравнивать его с электрическим типом. Оно использует примерно в 3 раза меньше энергии при повышенной производительности. Экономить позволяет подключение к централизованной системе отопления. Регулировать температуру потока воздуха можно благодаря термостату.

С помощью автоматики значительно увеличивается эффективность. Блок управления не нуждается в каких-либо дополнительных модулях. Это механизм, благодаря которому происходит управление и обнаружение поломок. В систему входят следующие элементы:

1. 1. Воздушные и рециркуляционные заслонки.
2. 2. Датчики температуры и загрязнённости фильтров.
3. 3. Клапан нагревателя.
4. 4. Насос, благодаря которому создаётся циркуляция теплоносителя.
5. 5. Термостат. Этот элемент необходим для защиты от промерзания.
6. 6. Пожарная сигнализация.
7. 7. Вентиляторы со встроенным контроллером.

Водяные и паровые приборы могут быть гладкотрубными, пластинчатыми, а также биметаллическими. Наиболее эффективным является последний вариант, так как патрубки и теплообменники выполнены из меди.

Принцип работы

Если говорить просто, то водяной калорифер объединяет в себе конвектор, вентилятор, а также теплообменник. Работа его подобна функционированию устройств для принудительной вентиляции помещений. Приток нагретого воздуха осуществляется следующим образом:

Поток проходит через воздухозаборные решётки. Они необходимы для предотвращения попадания в вентиляционные короба насекомых, животных, а также различных небольших предметов.

1. 2. Далее, фильтры очищают воздушные массы от пыли и веществ, способных навредить организму человека.
2. 3. Калорифер подогревает поток до необходимой температуры при помощи централизованного отопления.
3. 4. Рекуператор смешивает подогретый воздух со свежим.
4. 5. Благодаря вентилятору тёплая струя перемещается в помещение.
5. 6. Шумопоглотители снижают силу звука.
6. 7. Когда подача воздуха прекращается, срабатывают автоматические обратные клапаны. Они не дают холодным уличным потокам проникнуть в помещение.

Калорифер без нагревательного элемента включает в себя два основных механизма. Это теплообменник и встроенный вентилятор. Теплообменник состоит из металлического радиатора, в который поступает горячая вода.

Подключение прибора

Подача воздуха в помещение от водяного калорифера может происходить в левом и правом исполнении. Всё зависит от местоположения смесительного узла, а также блока автоматического управления. Если рассматривать оборудование со стороны обратного клапана, то:

1. 1. Левое расположение подразумевает, что система управления и узел смешения находятся слева.
2. 2. В правом выполнении эти два элемента находятся с правой стороны.

В каждом виде трубки для соединения расположены там же, где и воздухозаборник. Это касается и обратного клапана.

Калориферам для приточной вентиляции необходим смесительный узел. В его конструкции должен предусматриваться вентиль (двухходовой или трёхходовой). Запорная арматура выбирается по характеристикам системы теплоснабжения. Отдельные контуры требуют наличия крана, способного смешивать потоки теплоносителя. Обычно для этих целей используется трёхходовой вентиль. Если же оборудование подключено к централизованному теплоснабжению, то следует монтировать двухходовой кран. Выбор запорной арматуры зависит от таких факторов:

1. 1. Температура теплоносителя.
2. 2. Тип отопительной системы.
3. 3. Амплитуда перепадов давления.
4. 4. Наличие или отсутствие циркуляционного насоса.

Запрещается монтировать водяной калорифер в тех случаях, если воздухозаборник находится вверху. Это обусловлено тем, что снег при попадании в вентиляцию начнёт таять. Вода может проникнуть в систему управления, что выведет блок автоматики из строя.

Монтаж водяных устройств не вызывает особых трудностей. Нужно соблюдать правила, а также технику безопасности. В некоторых случаях лучше довериться профессионалам, которые произведут монтаж с учётом всех норм.

Как выбрать калорифер для приточной вентиляции?

Подаваемый в здания воздух должен соответствовать заданным характеристикам. Для этого воздух проходит обработку такими способами, как фильтрование, нагрев, охлаждение, увеличение содержания влаги. Нагревание воздуха обеспечивает калорифер для приточной вентиляции. Для получения воздушного потока заданного температурного режима, необходимо сделать расчет и подбор калорифера.

Типы калориферов

Теплообменники выпускаются в разнообразных модификациях и для различных типов теплоносителей. Теплоносителями чаще выступают пар или вода. Также распространены электрокалориферы.

Водяные калориферы

Калориферы на горячей воде используются в приточных вентиляционных системах круглого или прямоугольного сечения и монтируются в вентиляционных каналах. Водяные калориферы могут быть двух- или трехрядными. Воздух, проходящий через водяной теплообменник, не должен включать твердые, волокнистые или клейкие вещества.

Водяной калорифер для приточной вентиляции

Паровые калориферы

По сравнению с водяными, паровые устройства используется нечасто, — обычно на промышленных предприятиях, где есть производство пара для технологических потребностей.

Паровой калорифер для приточной вентиляции

Обратите внимание! Иногда случается масштабное потребление воздуха приточной вентиляцией, и при этом установка теплообменника со значительным проходным сечением не представляется возможной. В таких случаях производится установка целой серии устройств меньшего размера.

Расчет мощности калорифера

Для проведения расчета необходимы такие данные:

1. Объем или масса приточного воздуха, подлежащего нагреву. Вычислять может объемный расход (куб. м/ч) или массовый расход (кг/ч).
2. Изначальная температура воздуха, которая равна температуре воздуха на улице.
3. Целевая температура, до которой необходимо разогреть приточный воздух, прежде чем подавать его в помещения.
4. Температурный режим теплоносителя, который применяется для нагрева воздуха.

Инструкция для расчета

При расчете калорифера, используемого для приточной вентиляции необходимо вычислить площадь поверхности подогрева и необходимую мощность. Начинать нужно с вычисления площади сечения теплообменника по фронту:

Аф = Lρ / 3600 (ϑρ), здесь:

• L – расход приточного воздуха по объему, м³/ч;
• ρ – значение плотности наружного воздуха, кг/м³;
• ϑρ – массовая скорость воздушных масс в расчетном сечении, кг/(с м²).

Расчет мощности калорифера

Показатель фронтального сечения необходим для осведомленности о размере теплообменника. Далее нужно использовать для расчета ближайшее большее по размеру устройство. Если по расчетам вышла слишком значительная площадь сечения, понадобится остановить выбор на нескольких параллельно монтируемых калориферах, чтобы получить необходимую площадь.

Показатель реальной массовой скорости нужно вычислять, учитывая реальную площадь по фронту выбранных калориферов:

ϑρ = Lρ / 3600 Аф.факт

Далее, необходимое количество теплоты для нагревания воздушного потока рассчитывают по формуле:

Q = 0.278Gc (tп – tн), где:

• Q – количество теплоты, Вт;
• G – массовый расход нагреваемого воздуха, кг/ч;
• с – величина удельной теплоемкости воздушной смеси, принимается равной 1.005 кДж/кг °С;
• tп – температура притока, °С;
• tн – начальная температура воздуха с улицы.

Так как установка вентилятора в приточной вентиляции производится до теплообменника, массовый расход G вычисляется, принимая во внимание плотность воздуха на улице.

В обратном случае плотность определяется по температуре воздуха после его подогрева. Вычисленное количество тепла позволяет сделать расчет затрат теплоносителя в калорифере (кг/ч) для отдачи этой теплоты пропускаемому воздуху:

Gw = Q / cw (tг – t0)

В данной формуле:

• cw – значение теплоемкости для воды, кДж/кг °С;
• tг – расчетная температура воды в подающем трубопроводе, °С;
• t0 – расчетная температура воды в обратном трубопроводе, °С.

Удельный величина теплоемкости воды — справочный показатель. Температурные характеристики теплоносителя, используемые для расчетов, берутся исходя из реальных показателей в существующих условиях. Если имеется котельная или подключение к центральной тепловой сети, для расчета понадобятся характеристики их теплоносителей. Имея информацию о расходе теплоносителя, можно рассчитать скорость (м/с) его передвижения по трубам калорифера:

w = Gw / 3600 ρwAmp, здесь:

• Amp – площадь поперечного сечения трубок теплообменника, м²;
• ρw – плотность воды при средней температуре теплоносителя в калорифере, °С.

Расчет средней температуры воды, циркулирующей через калорифер, проводится по формуле:

Скорость, подсчитанная по указанной выше формуле, будет справедлива для комплекта последовательно подключенных теплообменников. Если же произведена параллельная обвязка, произойдет увеличение площади сечения труб более чем вдвое. В свою очередь, это станет причиной уменьшения скорости перемещения теплоносителя. Подобное уменьшение не принесет увеличение производительности, но станет причиной снижения температуры в возвратном трубопроводе. Чтобы не столкнуться с чрезмерным ростом гидравлического сопротивления теплообменника, не нужно принимать скорость перемещения теплоносителя более чем 0,2 м/с.

Вычисление поверхности нагрева

Коэффициент отдачи тепла для нагревателя поверхностей определяют по справочникам для вычисленных показателей скорости движения теплоносителя и массовой скорости притока воздуха. Далее определяется площадь поверхности подогрева (кв. м) теплообменника, используя формулу:

Amp = 1.2Q / K (tср.т – tср.в), где:

• К – коэффициент передачи тепла калорифером, Вт/(м°С);
• tср.т – значение средней температуры теплоносителя, °С;
• tср.в – значение средней температуры приточного воздуха для вентиляции, °С;
• число 1,2 – необходимый коэффициент запаса, учитывает дальнейшее остывание воздушных масс в воздухопроводах.

Средняя температура воздуха вычисляется по формуле:

В указанном варианте, если для прогрева воздуха не хватает нагревательной поверхности одного теплообменника, число калориферов одного вида необходимо рассчитать так:

Nmp = Amp / Ak, тут Ak

Итоговый результат — это значение, полученное с использованием формулы, округленное в большую сторону.

Далее вычисляется фактическая тепловая производительность калориферов.

Qфакт = К (tср.т – tср.в) Nфакт Ak.

здесь Nфакт принимается с округленным значением Nmp, остальные параметры – как в предыдущих формулах.

Потребуется учесть дополнительный запас мощности теплообменника — 12-15%. Такому подходу есть объяснения:

• истинные показатели коэффициента передачи тепловой энергии калорифера практически никогда не совпадают с данными в таблицах, причем чаще в сторону снижения;
• производительность устройства уменьшается с увеличением срока эксплуатации оборудования и образования засоров труб.

Однако не желательно превосходить запас мощности, поскольку существенное расширение нагреваемой поверхности приводит к их избыточному охлаждению, а во время низких температур воздуха — к размораживанию. Некоторые производители дают гарантию на точность указанных параметров. В таком случае запас мощности можно установить в пределах 5%. Чтобы не столкнуться с размораживанием, скорость перемещения теплоносителя должна устанавливаться на уровне — 0,12 м/с. Обвязка теплообменника может включать циркуляционную насосную систему, поддерживающую баланс производительности. Отдельные модели теплообменников выпускаются с вмонтированным обводным клапаном, защищающим от размораживания.

Особенности расчета для паровых калориферов

Если теплоноситель — это пар, выбор и расчет калорифера осуществляется таким же способом, но расход теплоносителя при разогреве воздуха вычисляется следующим образом:

В этой формуле параметр r (кДж/кг) – удельная теплота, выделяемая при конденсации водяного пара. Скорость движения водяного пара в трубках калорифера не рассчитывается.

Различия калориферов по типу трубок

Отопительные калориферы могут отличаться по типу трубок, применяемых для передачи тепла. Различают следующие модели таких устройств:

• Гладкотрубные – изделия состоят из большого количества тонких полых труб.
• Пластинчатые – приборы имеют оребрение, что существенно повышает их теплоотдачу.
• Биметаллические – в таких изделиях применяются трубки из меди и алюминия. Медные передают тепло, а из алюминия изготавливаются коллекторы.

Внимание! Калориферное гладкотрубное отопление является наименее эффективным, но и стоимость таких изделий заметно ниже.

Различия калориферов по способу монтажа

Бытовые и производственные калориферы могут иметь следующие варианты размещения:

• Настенный.
• Потолочный.
• Напольный.

Некоторые модели могут быть также встроены в систему приточной вентиляции, что позволяет максимально увеличить эффективность такого способа отопления.

Специфика применения

Специфика применения устройств этого типа для обогрева заключается не только в особенностях использования того или иного энергоносителя, но и в размере и мощности приборов. Если нагрев осуществляется с помощью газового или твёрдого топлива, тепловентилятор всё равно должен быть подключён к электрической сети, что делает такие системы зависимыми от наличия тока в сети.

Преимущества и недостатки

Кроме того, что для питания электродвигателя вентилятора необходимо обеспечить постоянное электроснабжение, такие устройства имеют следующие недостатки:

• Повышенный уровень шума во время работы.
• Довольно сложная схема подключения.
• Необходимость постоянно контролировать давление в водяных и паровых установках.

К плюсам калориферных систем относятся:

• Высокая эффективность при обогреве больших площадей.
• Минимальная нагрузка на электросеть (для водяных и паровых моделей).
• Безопасны в плане возникновения пожара и поражения электрическим током.

Важно! Несмотря на наличие некоторых недостатков, на производственных объектах установка обогревателей этого типа является наиболее предпочтительной.

Конструкция калориферов разных видов

Отопительный водяной калорифер состоит из корпуса, выполненного из металла, размещенного в нем теплообменника в виде ряда трубок и вентилятора. На торце агрегата имеются входные патрубки, через которые его подключают к котлу или централизованной системе отопления.

Как правило, вентилятор находится в тыльной части прибора. Его задача — прогонять воздух через теплообменник.

После нагрева, через решетку, находящуюся на фасадной части калорифера, воздух обратно поступает в комнату.

Чаще всего корпус изготавливают в форме прямоугольника, но есть модели, предназначенные для вентиляционных каналов круглого сечения. На подводящей магистрали устанавливают двух- или 3-ходовые вентили для регулировки мощности агрегата.

Вентилятор обдувает трубки, расположенные в корпусе калорифера. По трубкам движется нагретая вода из системы отопления, а вентилятор распределяет равномерно теплый воздух по комнате

Различаются калориферы и по способу монтажа — они бывают потолочными и настенными. Модели первого типа размещают за фальшпотолком, за его пределы выглядывает только решетка. Настенные приборы более популярны.

Калориферы гладкотрубные

Гладкотрубную конструкцию составляют нагревательные элементы в виде полых тонких трубок диаметром от 20 до 32 мм, расположенные на расстоянии 0,5 см по отношению друг к другу. По ним циркулирует теплоноситель. Воздух, омывая нагретые поверхности трубок, нагревается благодаря конвективному обмену теплом.

Трубки в воздухонагревателе располагают в шахматном или коридорном порядке. Их концы вварены в коллекторы — верхний и нижний. Теплоноситель поступает в распределительную коробку через входной патрубок, затем, пройдя по трубкам и нагрев их, выходит через выходной патрубок в виде конденсата или охлажденной воды.

Более стабильную передачу тепла обеспечивают приборы с шахматным расположением трубок, но сопротивляемость воздушным потокам здесь выше. Нужно обязательно выполнять расчет мощности агрегата, чтобы знать реальные возможности устройства.

К воздуху предъявляют определенные требования — не должно быть волокон, взвешенных частиц, липких субстанций. Допустимая запыленность — меньше чем 0,5 мг/мᶾ. Температура на входе —минимум 20⁰.

Одноходовой и 3-ходовой калориферы. 1 – входной патрубок, через который поступает теплоноситель, 2 – распредкоробка, 3 – трубка, 4 – выходной патрубок, 5 – перегородка

Теплотехнические характеристики гладкотрубных калориферов не очень высокие. Их применение целесообразно, когда не требуется значительного расхода воздуха и его нагрева до высокой температуры.

Ребристые воздухонагреватели

Трубы ребристых приборов обладают оребренной поверхностью, следовательно, теплоотдача от них больше. При меньшем количестве труб теплотехнические характеристики у них выше, чем у гладкотрубных воздухонагревателей.

В состав пластинчатых калориферов входят трубки с насаженными на них пластинами — прямоугольными или круглыми.

Первый вид пластин насаживают на группу труб. Теплоноситель проходит в распределительную коробку прибора через штуцер, прогревает воздух, проходящий со значительной скоростью через каналы небольшого диаметра, а после этого из сборной коробки выходит через штуцер.

Калориферы этого вида компактны, удобны в обслуживании и монтаже.

Одноходовые пластинчатые приборы обозначают: КФБ, КФС, КВБ, СТД3009В, КЗПП, К4ПП, а многоходовые — КВБ, К4ВП, КЗВП, КВС, КМС, СТДЗОЮГ, КМБ. Средняя модель имеет обозначение КФС, а большая — КФБ.

На трубки этих калориферов навивают стальную гофрированную ленту шириной 1 см и толщиной 0,4 мм. Теплоносителем для них может быть как пар, так и вода.

Водяные калориферы нельзя подключать металлопластиковыми или полимерными трубами т.к. они не рассчитаны на высокую температуру теплоносителя. Нужны стальные трубы и лучше оцинкованные, чтобы исключить коррозию

Первая оснащена тремя рядами трубок, а вторая четырьмя. Пластинки средней модели имеют толщину 0,5 мм и размеры 11,7х 13,6 см. Пластины большой модели такой же толщины и ширины отличаются большей длиной — 17,5 см.

Пластины находятся на расстоянии друг от друга 0,5 см и имеют зигзагообразное расположение, тогда как у моделей среднего вида пластины расположены по коридорному принципу.

Воздухонагреватели с маркировкой СТД имеют 5 номеров (5, 7, 8, 9, 14). В калориферах СТД4009В теплоносителем является пар, а в СТД3010Г – вода. Монтаж первых выполняют с вертикальной ориентацией трубок, вторых — с горизонтальной.

Биметаллические калориферы с оребрением

В системах отопления с подогревом воздуха часто применяют модели биметаллических калориферов КП3-СК, КП4-СК, КСк – 3 и 4 с особым видом оребрения — спирально-накатным. Теплоносителем для калориферов КП3-СК, КП4-СК является горячая вода с наибольшим давлением 1,2 МПа и максимальной температурой 180⁰.

Для работы двух других воздухонагревателей необходим пар с таким же рабочим давлением, как и для первых, но с несколько большей температурой — 190⁰. Производители обязательно проводят приемо-сдаточные испытания. Тестируют приборы и на герметичность.

Теплообменник калорифера КСК состоит из трубок, выполненных из стали и имеющих алюминиевые ребра. Соединяют их трубные решетки

Существует 2 линейки биметаллических калориферов — КСК3, КПЗ, имеющие 3 ряда трубок, относятся к средним, а КСК4, КП4 с 4 рядами трубок — к большим моделям. Составляющими этих приборов являются биметаллические теплообменные элементы, боковые щитки, решетки из трубок, крышки с перегородками.

Теплообменный элемент представляет собой 2 трубки — внутренней диаметром 1,6 см, изготовленной из стали и насаженной на нее алюминиевой наружной с оребрением. Поперечный интервал между теплопередающими трубками 4,15 см, а продольный — 3,6 см.

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.

Схема обвязки узлов калорифера для приточной вентиляции. Шаровые краны, установленные на входе и на выходе, позволяют перекрывать воду, а термоманометр – контролировать температуру и давление

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).

Принципиальная схема обвязки вентиляционной установки типа «SOLID», позволяющая управлять работой нагревательного устройства и поддерживать в помещении определенную температуру

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

На следующих схемах продемонстрированы четыре популярных исполнения:

Обозначения для четырех представленных схем обвязки являются общими: 1 – шаровой кран; 2 – фильтр; 3 – трехходовой клапан; 4 – насос циркуляционного типа; 5 – обратный клапан; 6 – термоманоментр

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.

Образец смесительного узла для водяного калорифера. По сути, это один из вариантов обвязки с возможностью регулировки температуры и контроля над ее изменением

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.

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

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.

Если водяной калорифер устанавливается на постоянной основе, его подключают жесткими трубами. Если планируется перенос или смещение, лучше использовать гибкую подводку

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.

Расчёт водяного калорифера

Расчёт мощности калорифера, необходимой для обогрева конкретного помещения, проводят с учётом таких данных, как:

1. Объём (масса) приточного воздуха, который необходимо нагреть.
2. Начальная (внешняя) температура воздушных масс.
3. Целевая температура, до которой необходимо разогреть воздух перед подачей в комнату.
4. 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 воздуха, м³/час: Плотность воздуха, кг/м³: Удельная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг × К): Температура воздуха на выходе из калорифера, °С: Температура наружного воздуха, °С:

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

Тепловая мощность калорифера, Вт: Удельная теплоёмкость, кДж/(кг × К): Температура теплоносителя (прямая линия), °С: Температура теплоносителя (обратная линия), °С:

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.

i–d диаграмма влажного воздуха

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%.

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.

Подведем итоги

За помощью в подборе и расчёте канального нагревателя лучше обратиться в специализированную организацию.

Пример

Компания «Мега.ру» оказываете комплексные услуги в сфере проектирования вентиляции и других инженерных систем. Грамотные инженеры ответят на любые вопросы по телефонам, указанным на странице «Контакты». Компания работает в Москве и соседних регионах, так же практикуется удалённое выполнение заказов на всей территории РФ.

[spoiler title="Источники"]

• https://GradusPlus.com/radiatory-otopleniya/vidy/kalorifery/
• http://remoo.ru/otoplenie/elektricheskij-kalorifer
• https://VentingInfo.ru/sistemyventilyacii/kalorifer-dlya-pritochnoj-ventilyatsii-raschet-moshhnosti-vodyanogo-i-elektricheskogo-agregata-obvyazka-elektrokalorifera
• https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/kalorifer-dlya-pritochnoj-ventilyatsii.html
• https://lucheeotoplenie.ru/tipy-otopleniya/vodyanoe/kalorifery-dlya-pritochnoj-ventilyatsii-vodyanye.html
• https://www.tproekt.com/kalorifery-otopleniya/
• https://VentingInfo.ru/sistemyventilyacii/kalorifery-teploobmenniki-opisanie-tipy-i-preimushhestva
• https://sovet-ingenera.com/vent/oborud/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoj-ventilyacii.html
• https://VentingInfo.ru/oborudovanie/kalorifer
• https://stroy-podskazka.ru/ventilyaciya/pritochnaja-kalorifer/

[/spoiler]