Выбираем электрические и водяные калориферы для вентиляционных систем

Воздухонагреватель водяной: особенности конструкции и функционирования устройства

Температурный напор калорифера

7. Расчет температурного напора. Ниже представлены формулы для определения среднего арифметического или
среднего логарифмического температурного напора
(в зависимости от итогового показателя отношения дельт температур). Если этот шаг вызовет у вас затруднения, его можно пропустить и перейти к пункту 8.
Там представлена общая формула нахождения фактической тепловой мощности выбранного калорифера, которая позволит (в большинстве случаев) подобрать
теплообменник с допустимой степенью погрешности.

Принцип работы водяного калорифера построен на теплообмене двух сред. Первичный теплоноситель — горячая или перегретая вода, вторичный — воздух.
Поэтому этот теплообменник называют еще и водовоздушным. Нагрев воздуха происходит за счет отдачи тепла первичным теплоносителем (горячей водой) —
вторичному теплоносителю (холодному воздуху). То есть условно мы можем разделить теплообменные среды на два потока или контура. Первый контур —
греющая сторона — теплоноситель горячая вода, второй контур — нагреваемая сторона — теплоноситель воздух. Чем больше разница температур потоков,
тем эффективней происходит теплообмен. Средний температурный напор рассчитывается в следующей последовательности: Т1 — температура на входе (горячая сторона); Т2 — температура на выходе (горячая сторона);
Т3 — температура на выходе (холодная сторона); Т4 — температура на входе (холодная сторона). Δt Б — большее значение из дельт температур; Δt м — меньшее значение из дельт температур.

Натуральный логарифм ln — это логарифм по основанию e, где e — иррациональная константа, равная приблизительно 2.71828. Обозначение — ln(x) показатель степени, в которую
нужно возвести число 2.71828, чтобы получить x.

Следует также учитывать, что при ΔtБ / Δtм > 1.8, используется формула для нахождения среднелогарифмического температурного напора.
Подробное описание расчета по этой формуле, можно посмотреть на странице сайта: .

Методы обвязки

Регулирующий арматурный каркас (обвязка калорифера приточной вентиляции) в зависимости от используемого источника поступления нагретой воды зачастую осуществляется двумя способами:

• применение двухходовых вентилей – в случаях использования городской сети, в которой не фиксируется расход обратного количества воды, существует только необходимость поддержания постоянства температуры;
• использование трехходовых вентилей – в случаях потребления с бойлера или котельной, где строго фиксируется расход обратного объема воды, а любые изменения влияют на нормальное функционирование всей системы. Также вам будет полезно прочитать как организовать вентиляцию в котельной загородного дома.

Установка узла обвязки

Определение необходимого значения мощности установки

При подборе нагревательного оборудования для обустройства приточной вентиляции нужно в обязательном порядке произвести расчет необходимых показателей:

• производительности на основе наружного воздушного потока окружающей среды;
• давления, которое создается работой вентиляторов;
• общей мощности нагревательного прибора;
• площади трубоотводов подачи воздуха;
• допустимой нормы возникновения различного рода шумовых эффектов;
• скорости проникновения воздушных потоков.

Особое внимание уделяется определению уровня мощности калорифера. Процесс установки калориферов применяется в приточных вентиляционных системах в целях нагрева внешнего воздуха преимущественно в холодное время

Показатель мощности возможно рассчитать на основе параметров производительности вентиляции, минимальной, а также заданной температуры воздушных потоков, как снаружи, так и на выходе. Для эффективной работы приточная система зачастую оснащается регулятором мощности, предназначенного для снижения в холодный период времени скорости вращения вентилятора

Процесс установки калориферов применяется в приточных вентиляционных системах в целях нагрева внешнего воздуха преимущественно в холодное время. Показатель мощности возможно рассчитать на основе параметров производительности вентиляции, минимальной, а также заданной температуры воздушных потоков, как снаружи, так и на выходе. Для эффективной работы приточная система зачастую оснащается регулятором мощности, предназначенного для снижения в холодный период времени скорости вращения вентилятора.

Выполняя расчет калорифера приточной вентиляции

• возможность применения разного типа питания;
• трехфазное подключение необходимо при использовании калорифера мощностью более 5кВт. В данном случае трехфазное питание является наиболее приемлемым вариантом, поскольку при этом ток будет гораздо ниже.

Максимально допустимое значение тока, потребляемого калориферным оборудованием, рассчитывается на основе довольно простой формулы:

I = P (мощность) /U (напряжение питания)

Для однофазного напряжения значение U приравнивают к 220В, при трехфазном питании – 660В.
Немаловажным параметром также является температура приточного воздушного потока при нагревании калорифера заданного параметра мощности, которая рассчитывается по формуле:

T =2.98 x P (мощность) / L (производительность вентиляционной системы)

Стандартные значения рассчитываемой мощности калориферной установки для квартир и домов может составлять 1-5кВт и 5-50кВт – на предприятиях или в офисе. В случаях невозможности применения электрического типа калориферного прибора с заданной мощностью, следует прибегнуть к установке водяного калорифера, который использует в виде основного тепла воду из различных систем отопления, в том числе автономное или центральное.

В целом, в небольших помещениях целесообразнее устанавливать калориферы для приточной вентиляции на электрической основе, так как они удобны в эксплуатации и не занимают много времени при установке. Для строений с большой площадью наилучшим вариантом станет монтаж водяных калориферов, благодаря которым значительно экономится электроэнергия и уменьшаются энергозатраты, необходимые для подогрева воды.

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.

Принцип работы водяного калорифера

Приспособления для системы вентиляции, которые работают с использованием воды, устанавливают только в случае наличия отрегулированной и налаженной работы системы теплообеспечения или ГВС. Агрегат может подогревать воздушные массы до температуры +70…+100°С. Нагретый воздух используют в качестве источника дополнительного тепла на больших площадях – спортзалах, складах, супермаркетах, павильонах, производственных помещениях и теплицах.

Принцип работы приточной вентиляции с водяным калорифером похож на работу аналогичного бытового прибора для обогрева помещения, только вместо электрической спирали в качестве теплообменника выступает змеевик из металлических трубок, в которых циркулирует теплоноситель.

При этом сам процесс подогрева воздушных масс выглядит следующим образом:

• горячая жидкость из отопительной системы или сетей ГВС, подогретая до 80-180 градусов, идет в трубчатый теплообменник, который изготовлен из меди, стали, биметалла или алюминия;
• теплоноситель нагревает трубки, а они в свою очередь отдают тепловую энергию воздушным массам, проходящим через теплообменник;
• для равномерного распределения нагретого воздуха по помещению в приборе стоит вентилятор (он же отвечает за обратную подачу воздушных масс в калорифер).

Если все уже надоело и не знаете во что, еще поиграть, то можно попробовать скачать игровые автоматы 1xBet и насладиться новыми впечатлениями с популярной БК.

Благодаря использованию уже нагретого воздуха из отопительной системы агрегат экономит средства. Водяной нагреватель для вентиляционных сетей можно назвать прибором, который объединяет в себе качества конвектора, вентилятора и теплообменника.

Нагреватели для вентиляционных сетей работают только с воздухом, степень запыленности которого не превышает 0,5 мг/м³, а минимальная температура не ниже -20°С. Прибор монтируют внутри вентиляционной шахты и подбирают по ее параметрам (сечение и форма). Иногда для достижения нужной температуры воздуха последовательно устанавливают несколько менее мощных устройств, если одну конструкцию подходящей производительности не получится встроить в воздуховод.

Преимущества и недостатки

Целесообразно использование водяных нагревателей на производственных предприятиях, имеющих собственные коммуникации теплоснабжения. В этом случае агрегат будет максимально рентабельным.

К преимуществам устройств для подогрева воздуха причисляют следующее:

1. По сложности и трудоемкости монтаж водяного теплообменника можно сравнить с прокладкой труб отопления. Иными словами, проблем с установкой не возникнет.
2. Нагретые воздушные массы быстро отапливают даже помещение значительной площади.
3. Отсутствие сложных механических и электрических узлов обеспечивает безопасную работу.
4. Направлением потоков теплого воздуха можно управлять.
5. Во время работы нет повышенных нагрузок на электросеть, а поломка не спровоцирует возгорание. К слову, агрегат очень редко выходит из строя, потому что не имеет быстроизнашивающихся деталей.
6. Благодаря использованию горячей жидкости из тепловой сети техника не требует регулярных финансовых вложений.

Главный недостаток связан с тем, что калорифер нельзя использовать в бытовых целях в многоквартирных домах. Но в качестве альтернативы применяют аналогичные электрические устройства. Техника имеет внушительные размеры и требует контроля над температурой теплоносителя в тепловой сети, к которой она подключена. Подобное вентиляционное оборудование разрешено устанавливать только в местах, где температура окружающего воздуха не опускается ниже нуля градусов.

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.

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.

Материалы исполнения устройств

В случае с электрокалориферами вариантов использования материалов есть немного. Чаще всего встречается стальное или алюминиевое оребрение ТЭНов. Иногда также используется система обогрева, основным элементом которой является открытая вольфрамовая нить.

В случае с водяными обогревательными приборами используются такие варианты исполнения:

• стальная труба с оребрением из такого же материала. Подобная конструкция является самой дешевой;
• стальные трубы и оребрение из алюминия. Такая конструкция гарантирует более высокую теплоотдачу благодаря прекрасной теплопроводности алюминия в сравнении со сталью;
• биметаллические теплообменники с медной трубой и алюминиевым оребрением. Подобный вариант гарантирует самый высокий уровень теплоотдачи.

Принципы монтажа

— Канальный водяной калорифер устанавливается в систему приточной вентиляции и подключается к центральному отоплению. 

— Исходя из диагональных габаритов агрегата, определяются расстояния до изгиба канала и других элементов вентиляционной системы. 

— Перед началом монтажных работ, проверяется целостность компонентов устройства – трубок, пластин и т. д.

— Калорифер соединяется с трубопроводом посредством приварных фланцев (встык). Это самое простое решение, но возможны и другие варианты. 

— Места соединений калорифера и других компонентов системы обрабатываются герметиком, что предотвратит возникновение аварийных ситуаций.

— При размещении прямоточных вентилей отвода воздуха, рекомендуются наиболее высокие участки приводящего и отводящего коллекторов.

Установка водяного калорифера собственными силами несколько сложнее, чем электрического прибора и при отсутствии опыта подобных работ, рационально доверить монтаж квалифицированным специалистам.

Современный потребительский рынок предлагает канальные водяные калориферы в широком диапазоне рабочих параметров и габаритов. Благодаря этому, можно легко выбрать модель, мощность и другие характеристики которой будут идеально соответствовать отапливаемому помещению и в полной мере продемонстрируют все свои преимущества.

Калориферы отопления с вентилятором: особенности конструкции и работы

Расчет мощности калорифера

При расчете мощности нагревателя для вентиляционной сети учитывают следующие данные:

1. Объемы приточных воздушных потоков, которые подлежат нагреванию.
2. Первоначальная температура подающегося воздуха.
3. Требуемая температура, до которой нужно подогреть воздушные массы перед их подачей в помещение.
4. Температура жидкого теплоносителя в сети теплоснабжения.
5. Обязательно учитывают площадь поверхности теплообменника, метод обвязки и способ подключения к котельной или тепловой сети.

Для вычисления тепловой мощности прибора используют формулу Qт = L х Pв х Cв х (tвн — tнар), в которой:

• Qт – это искомая тепловая мощность вентиляционного калорифера (Вт);
• L – объемы приточных воздушных масс (м³/ч);
• Pв – показатель из СНиП, который обозначает плотность воздуха (1,225 кг/м³);
• Cв – значение удельной теплоемкости находят по таблицам из СНиП (0,24 ккал/кг°С);
• (tвн — tнар) – разница между температурой внутри помещения и за его пределами (температуру внутри принимают по санитарным нормам для помещений определенного назначения, а показатели на улице берут по усредненным данным наиболее холодной пятидневки года для конкретного региона).

Сначала находят тепловую мощность, потом вычисляют габариты фронтального сечения, после подбирают подходящий агрегат. Затем выполняют расчет расхода теплоносителя.

Фронтальное сечение

2. Подбор и расчет калориферов — этап второй. Определившись с необходимой тепловой мощностью водяного калорифера
приточной установки для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха. Фронтальное
сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки
нагнетаемого холодного воздуха. G — массовый расход воздуха, кг/час; v — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в
диапазоне 3 — 5 (кг/м²•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м²•с.

Ниже представлена таблица с данными двух, трех и четырехрядных воздухонагревателей типа КСк-02-ХЛ3 производства ООО Т.С.Т.
В таблице приводятся основные технические характеристики для расчета и подбора всех моделей данных теплообменников: площадь
поверхности нагрева и фронтального сечения, присоединительных патрубков, коллектора и живого сечения для прохода воды, длина
теплонагревательных трубок, число ходов и рядов, масса. Готовые расчеты на различные объемы нагреваемого воздуха, температуру
входящего воздуха и графики теплоносителя можно посмотреть, кликнув на модель выбранного Вами калорифера вентиляции из таблицы.

Калориферы КСк2Калориферы КСк3Калориферы КСк4

Что делать, если при расчете, мы получаем требуемую площадь сечения, а в таблице для подбора калориферов
КСк, нет моделей с таким показателем. Тогда мы принимаем два или несколько калориферов одного номера,
чтобы сумма их площадей соответствовала или приближалась к нужному значению. Например, при расчете у нас
получилась требуемая площадь сечения — 0.926 м². Воздухонагревателей с таким значением в таблице нет.
Принимаем два теплообменника КСк 3-9 с площадью 0.455 м² (в сумме это дает 0.910 м²) и монтируем их по
воздуху параллельно.
При выборе двух, трех или четырех рядной модели (одинаковые номера калориферов — имеют одну и ту же площадь
фронтального сечения), ориентируемся на то, что теплообменники КСк4 (четыре ряда) при одной и той же входящей
температуре воздуха, графике теплоносителя и производительности по воздуху, нагревают его в среднем на восемь-двенадцать
градусов больше, чем КСк3 (три ряда теплонесущих трубок), на пятнадцать-двадцать градусов больше, чем КСк2
(два ряда теплонесущих трубок), но имеют большее аэродинамическое сопротивление.

Виды систем

Приточная вентиляционная установка с подогревом воздуха выпускается в нескольких типах. Это может быть центральная вентиляция, которая обогреет большое производственное помещение, или офисный центр, а может быть индивидуальная, например, в квартиру или в частный дом.

Помимо этого, все системы вентилирования с подогревом подразделяются на следующие типы:

1. С рекуперацией. По сути, это система теплообмена, когда входящие массы соприкасаются с выходящими и обмениваются теплом. Подходит такой вариант только для регионов с не очень холодной зимой. Эти системы относятся к пассивным вентиляционным схемам. Лучше всего их располагать возле батарей отопления.
2. Водяные. Такая приточка с подогревом работает или от бойлера, или от батареи центрального отопления. Ее основное преимущество — экономия электроэнергии. Приточная вентиляция с водяным подогревом воздуха пользуется особой популярностью у потребителей.
3. Электрические. Требуют расход электричества достаточно существенный. По принципу работы это простой электрический тэн, который нагревает воздух при его постоянном движении.

Могут различаться приточные вентиляции и по способу  нагнетания воздуха в помещение. Есть естественные варианты, а есть принудительные, когда забор воздуха производится при помощи вентиляторов. Различаются также типы вентиляции по типу управления. Это могут быть ручные модели или автоматические, которые управляются при помощи пульта или со специального приложения на телефоне.

Подключение электрического калорифера

В электрических видах главным параметром выступает мощность в кВт, соответственно он требует к себе осторожности и соблюдения техники безопасности при его подключении. В данном варианте используется блок управления, который способен контролировать температуру в помещении

Когда температура внутри помещения оказывается ниже заданной, то калорифер автоматически включается. С помощью термореле можно удерживать заданную температуру и быть застрахованным от нагрева устройства свыше 140 градусов.

Схема работы заключается в том, что когда нажата кнопка «Пуск» запускается двигатель и вентиляция калорифера. На двигатель подключено тепловое реле на определённом токе. В случае проблем с вентиляцией срабатывает тепловое реле, после чего происходит размыкание цепи питания.

При включенном вентиляторе калорифера можно включить ТЭНы за счёт замыкания блокировочных контактов. Включение ТЭНов происходит кнопкой «Пуск». В это время происходит включение промежуточного пускателя, что активирует мощный пускатель, который включает посредством своих контактов ТЭНы. Для максимально быстрого нагрева все нагреватели включаются сразу же.

• Для защиты от пожара в схему включены такие элементы, как:
• Тепловое реле, что защищает двигатель при остановке;
• Защита от включения без вентилятора;
• Термореле, что предохраняет корпус калорифера от перегрева. Во время активации термореле вентилятор будет продолжать работу и охладит его.

Схема может быть дополнена индикатором включения пускателя и аварийным индикатором. Помимо этого целесообразна установка автоматического выключателя на цепь, которая питает ТЭНы, а также автомат мощнее на вход устройства. Не следует устанавливать автоматы на вентиляторы.

Для управления калорифером устанавливается шкаф управления, что должен быть расположен недалеко от калорифера. Чем меньше расстояние, тем можно использовать провод меньшего сечения.