Калориферы КПСк. Расчет и подбор паровых калориферов КПСк

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимуществами водяных калориферов являются:

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

Недостатки этих приборов связаны со свойствами теплоносителя:

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

Воздушное отопление: калорифер

В настоящее время применяют печные устройства, позволяющие отапливать все здание из единого центра, в котором нагревается воздух, распределяющийся в пределах здания по каналам. Такая система отопления называемая воздушной, занимает промежуточное положение между центральным водяным отоплением и местным печным отоплением.

Воздушное отопление может оказаться эффективным в тех случаях, когда в коттеджном поселке нет теплоцентрали или если котельная расположена от дома на значительном расстоянии.

Печи для воздушного отопления технически более совершенны и экономичнее, чем традиционные аккумуляционные печи.

Печи, вырабатывающие теплоту для нагрева воздушных потоков, циркулирующих через их поверхность, называются калориферами. Их теплопроизводительность 6…30 кВт. Калориферы представляют собой печи больших размеров с хорошо развитой теплоотдающей поверхностью. По сравнению с обычными теплоемкими печами калориферы имеют следующие преимущества:

• экономия трудозатрат при обслуживании;
• быстрый нагрев помещения;
• невысокие капитальные затраты на монтаж системы;
• незначительная металлоемкость;
• высокая гигиеничность;
• возможность регулирования расхода топлива;
• пониженные капиталовложения.

• в подвале или техническом подполье здания устанавливают калорифер — кирпичную печь, теплопроизводительность которой достаточна для отопления здания в целом;
• воздух, омывая поверхности нагрева калорифера, нагревается и по приточному каналу поступает в отапливаемые помещения через раздаточные регулируемые решетки;
• отдав часть теплоты, воздух по обратному каналу возвращается в калорифер, где вновь подвергается нагреву.

Рис. 2. Печь-калорифер, общий вид.
Круговорот воздуха в калорифере называется рециркуляцией, а воздушный поток — рециркуляционным.

В том случае, если в помещениях отсутствуют люди, здание может отапливаться в режиме полной рециркуляции, т.е. без забора наружного воздуха. Такой режим экономичен по расходу теплоты. В те периоды, когда жильцы находятся в доме, согласно санитарным нормам в здание должно поступать определенное количество наружного воздуха. Для этой цели служит воздухозаборный канал, по которому наружный воздух направляется к калориферу, смешиваясь в канале с рециркуляционной средой. Количество наружного воздуха регулируется заслонкой, установленной в канале.

Рис. 3. Печь-калорифер, разрез: 1 — топливник; 2 — канал; 3 — перевал; 4 — калорифер; 5 — кирпичная насадка; 6 — дымовая труба; 7 — вьюшка; 8 — канал; 9 — подвертка; 10 — коллектор.

Движение теплоносителя по каналам системы воздушного отопления может происходить за счет гравитационных сил, действующих вследствие разности плотности теплого и холодного воздуха. При использовании гравитационных сил в качестве побудителей циркуляции расстояние от калорифера до подземного канала для одноэтажных зданий не должно превышать 6 м. Применение вентиляторов многократно увеличивает радиус действия системы воздушного отопления (50 м и более).

Необходимую мощность электродвигателя вентилятора N (Вт) определяют по формуле:

N = 0,287*10-6LP/ηв где, L — объем циркулирующего воздуха, м3/ч; P — давление, развиваемое вентиляторов, Па; ηв — КПД вентилятора.

Функциональная схема печи-калорифера:

• топливо сжигается в топливнике, откуда продукты сгорания через канал и перевал поступают к калориферу, содержащему теплоаккумулирующую насадку;
• отдав свою теплоту, продукты сгорания собираются в коллекторе и, обогнув подвертку, направляются в подъемный канал, перекрываемый вьюшкой;
• дымовая труба возводится на стенках канала.

Рис. 4. Соединение калорифера с топливником.
Кладка калорифера должна вестись очень тщательно печниками высокой квалификации. В процессе кладки учитывают, что масса топливника, насадки калорифера и дымовой трубы различны, поэтому осадка этих элементов происходит по-разному. Вследствие этого не допускается перевязывать между собой топливник, калорифер и трубу. Между этими элементами оставляют осадочные швы. Исключение составляют небольшие участки сопряжения топливника с калорифером и калорифера с трубой. Насадка калорифера выполняется из тщательно подобранных, уложенных на ребро кирпичей.

Рис. 5. Насадка калорифера.

Наружные стены калорифера оштукатуривают, добиваясь газоплотности ограждений.

Иногда внутренние каналы выполняют с металлическим покрытием, что существенно повышает герметичность конструкции.

Устройство и принцип действия

Принцип работы водяного калорифера состоит в следующем:

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

Типы калориферов

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

Рассмотрим их внимательнее:

Водяные

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

Паровые

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

Электрические

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

Необходимость проведения расчета калорифера

Оборудование для воздушного отопления помещений нуждается в правильном подборе. Соответствие мощности и производительности приборов параметрам здания, климатическим условиям или потребностям людей — самые важные аспекты эксплуатации воздухонагревателей. Если установленный прибор не соответствует потребностям помещения и не справляется со своими функциями, то появится ощущение дискомфорта, снизится работоспособность персонала, ухудшатся производственные условия, что может отрицательным образом сказаться на качестве выпускаемой продукции, оказываемых услуг или иных сфер деятельности человека.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Калькулятор расчета площади кровли вальмовой или шатровой крыши — со схемами и пояснениями

Мнение экспертаИнженер теплоснабжения и вентиляции РСВФедоров Максим Олегович

Важно! Необходимо сразу же заметить, что выполнение такого расчета — сложная задача, требующая немалого опыта и знаний. Для неподготовленного человека такая задача, скорее всего, окажется непосильной и потребует обращения к специалистам

Если уверенности в своих силах нет, то лучше не тратить время и сразу же заказать расчет в специализированной организации, где работают грамотные специалисты.

Выбор типа прибора

Прежде, чем приступить к выбору типа прибора, надо выяснить, какие вообще существуют воздухонагреватели. Они могут быть:

• электрические
• водяные
• газовые

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%.

Регулирование температуры автоматическое и ручное

Перейти к содержимому

На данной странице представлен онлайн-расчет водяных калориферов. В режиме онлайн можно рассчитать следующие данные:— 1.

необходимую мощность калорифера для отопительно-приточной установки, в зависимости от объема и температуры нагреваемого воздуха — 2.

температуру воздуха на выходе из водяного калорифера, в зависимости от его мощности, объема и температуры нагнетаемого воздуха— 3. расход горячей воды, в зависимости от подобранной мощности калорифера и используемого графика теплоносителя

1. Онлайн-расчет мощности водяного калорифера (расхода тепла на обогрев приточного воздуха)

В поля вносятся показатели: объем нагнетаемого вентилятором холодного воздуха (м3/час), температура входящего в калорифер воздуха (как правило, берется средняя температура наиболее холодной пятидневки вашего региона), необходимая температура на выходе из калорифера. На выходе (по результатам онлайн-расчета) показывается требуемая мощность водяного калорифера для соблюдения заложенных условий.

1 поле. Объем проходящего через калорифер приточного воздуха (м3/час)2 поле. Температура воздуха на входе в водяной калорифер (°С

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Расчет мощности газового котла

3 поле. Необходимая температура воздуха на выходе из калорифера

(°С) поле (результат). Требуемая мощность калорифера (расход тепла на подогрев приточного воздуха) для введенных данных

Онлайн-подбор водяного калорифера по объему нагреваемого воздуха и тепловой мощности

Ниже выложена таблица с номенклатурой водяных калориферов производства нашего предприятия. По таблице можно ориентировочно подобрать подходящий для ваших данных воздухонагреватель.

Изначально ориентируясь на показатели объема нагрева воздуха в час (производительности по воздуху), можно подобрать водяной калорифер для наиболее распространенных тепловых режимов.

Кликнув мышкой по названию выбранного воздухоподогревателя, можно перейти на страницу с подробными теплотехническими параметрами и рабочими расчетами данного водяного калорифера.

2. Онлайн-расчет температуры воздуха на выходе из водяного калорифера

В поля вносятся показатели: объем нагреваемого воздуха (м3/час), температура воздуха на входе в калорифер, мощность подобранного воздухонагревателя.На выходе (по результатам онлайн-расчета) показывается температура выходящего нагретого воздуха.

3 поле. Тепловая мощность подобранного воздухонагревателя

(кВт) поле (результат). Температура воздуха на выходе из калорифера (°С)

3. Онлайн-расчет расхода теплоносителя калорифером (в зависимости от температурного графика и мощности)

В поля вносятся показатели: мощность подобранного калорифера (кВт), температура входящего теплоносителя (прямоток), температура теплоносителя на выходе из нагревателя (обратка). На выходе (по результатам онлайн-расчета) показывается необходимое количество теплоносителя в час для соблюдения заложенных условий.

1 поле. Производительность по теплу (мощность) водяного калорифера (кВт)2 поле. Температура теплоносителя на подаче в воздухонагреватель (°С

3 поле. Температура теплоносителя на выходе из воздухонагревателя

(°С) поле (результат). Расход теплоносителя калорифером при данном температурном графике (кг/час)

Температуравоздуха в кабине регулируется с помощьюсмесительных кранов, изменяющихтемпературу воздуха, подаваемого вкабину в пределах 0 — 110° С. Выключателиуправления смесительными кранамирасположены на панели кабины экипажа.На панели могут быть установленыпереключатель перевода управлениякранами на «Автомат» и «Ручное» и двапереключателя «Тепло-Холод» регулированиятемпературы подаваемого в кабинувоздуха левой и правой системами приручном управлении. На этой же панелинаходится рукоятка задатчика температурывоздуха и термометр.

Температураподаваемого в кабину воздуха, в данномслучае, контролируется двухстрелочнымэлектрическим термометром, установленнымна панели приборной доски, датчикитемпературы воздуха установлены втрубопроводах СКВ.

Такжеможет быть включен блок управления итермореле, ограничивающее температурувоздуха в гермокабине как при автоматическомтак и ручном управлении температуройвоздуха.

СКВподает свежий воздух в соответствующуюзону гермокабины и автоматическиподдерживает в ней температуру, заданнуюна пульте управления.

Так,например, летом при наружной температуревоздуха на земле 45 ºС системакондиционирования может охладить вполете зоны гермокабины до температурыне выше 25 град.

Зимойпри наружной температуре воздуха наземле -50 ºС система кондиционированияможет обогреть зоны гермокабины дотемпературы не ниже 17 град.

Приручном управлении температура подаваемоговоздуха не превысит 100 ºС. За этим всистеме следит термореле. Если приотказе узла регулирования температуравоздуха, подаваемого в одну из зонсалона, превысит 120 ºС на время более 20с, то подача воздуха в соответствующуюподсистему будет автоматически прекращенапо сигналу от термореле. При этомоткроется заслонка, кольцующая подсистемыпередней и задней зон салона, и работающаяподсистема будет подавать воздух в обезоны салона.

Такжевозможна подача воздуха в индивидуальныезоны. В подсистеме индивидуальнойвентиляции автоматически поддерживаетсятемпература воздуха 18 ºС, в режимеинтенсивного охлаждения — 13 ºС. Приручном управлении температура непревысит 50 ºС. За этим в подсистемеследит термореле.

Наземле при неработающих двигателяхвоздух в систему кондиционированияможет отбираться от вспомогательнойсиловой установки. Перед посадкойпассажиров в самолет через штуцерназемного кондиционирования притемпературе наружного воздуха выше25 ºС производится охлаждение, а ниже5 ºС — обогрев пассажирского салона икабины экипажа, при температуре 5-25 ºСпроизводится вентиляция пассажирскогосалона и кабины экипажа.

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. Санитарные правила и нормы»

Краткий обзор современных моделей

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

№1 – калориферы КСК

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

Технические характеристики:

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

Расчет воздушного сопротивления

10. Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно узнать двумя способами. Первый — подсчитать по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера. Второй — путем подбора — по таблице, используя данные при разной массовой скорости воздуха. Посмотреть таблицы с данными аэродинамических сопротивлений паровых калориферов КПСк.

ΔPa (Па) = B • Vr V — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; B, r — значение модуля и степеней из таблицы.

Пример расчета и подбора калорифера КПСк. Шаг-10

Подобрать подходящий калорифер КПСк для нагрева 6500 м³/час от температуры -28°С до +29°С. Теплоноситель — сухой насыщенный пар давлением 0.1 МПа. 10. Задача — выяснить аэродинамическое сопротивление подобранных калориферов при работе с заданными условиями. ΔPa (Па) = 4.23 • 4.011.832 = 53.8 Па — для калорифера КСк 2-11 ΔPa (Па) = 6.05 • 4.011.832 = 77.02 Па — для калорифера КСк 3-11 ΔPa (Па) = 8.63 • 4.011.833 = 110.03 Па — для калорифера КСк 4-11 4.01 — действительная массовая скорость воздуха в фронтальном сечении, кг/м²•с; 4.23, 1.832 (6.05, 1.832; 8.63, 1.833) — значение модуля и степени из таблицы в зависимости от рядности парового воздухонагревателя.

При установке паровых калориферов последовательно по ходу движения воздуха, полученное значение аэродинамического сопротивления умножаем на количество рядов теплообменников.

Калориферы водяные для приточной вентиляции

Все имеющиеся виды обогревательных устройств для вентиляции уступают или, в лучшем случае, приближаются по своим техническим характеристиками к водяным приборам.

Основная область использования калориферов — здания или помещения, в которых по разным причинам не имеется возможности установить радиаторы. Например, при больших объемах помещений радиаторы попросту не справятся напротив, будет наиболее эффективным. Наиболее рациональным расположением водяных калориферов является приточная вентиляционная линия, поскольку нагревать выводимый поток нецелесообразно.

Кроме отопления, активно применяется подогрев приточной струи, используемый для сохранения уже имеющегося тепла в помещении. Если производится транспортировка свежей струи по продолжительной линии воздуховодов, то на них без подогрева воздуха будет накапливаться конденсат, что создаст массу проблем эксплуатационного характера. Для решения всех этих вопросов применяются водяные воздухонагреватели.

Воздухонагреватель водяной: принцип работы и конструкция

Наиболее распространенным типом являются. Они пришли на смену пластинчатым конструкциям, менее удачным в обслуживании и требующим периодического обслуживания в довольно трудоемкой форме.

• Смотреть корзину В корзину / Детали

Калорифер КСК 4-1

8 100 ₽ОтложитьОтложить ⚖ Сравнить

• Смотреть корзину Детали

Калорифер КСК 4-2

9 300 ₽ОтложитьОтложить ⚖ Сравнить

• Смотреть корзину Детали

Калорифер КСК 4-3

10 550 ₽ОтложитьОтложить ⚖ Сравнить

• Смотреть корзину В корзину / Детали

Калорифер КСК 4-4

11 770 ₽ОтложитьОтложить ⚖ Сравнить

Нагреватель

Основной элемент нагревателя — стальная трубка, на внешнюю поверхность которой нанесено алюминиевое оребрение. Эти ребра служат теплоотдающей поверхностью, площадь которой в сумме получается достаточно большой. При этом, полный наружный диаметр трубок (вместе с оребрением) составляет 37 мм, а сама трубка — 16 мм, поэтому глубина ребер относительно невелика и не вызывает опасности заполнения грязью, пылью или иными посторонними материалами, снижающими теплоотдачу. Расстояние между ребрами составляет 2,8 мм, что позволяет сохранять тепло даже при интенсивном обдуве, делая работу устройства высокоэффективной.

Трубки

Трубки установлены в плоскую прямоугольную раму в 2, 3 или 4 ряда. Расстояние между осями трубок способствует максимальной теплоотдаче от их поверхности. Подача воздушного потока производится при помощи осевого или радиального вентилятора, это зависит от места установки прибора и специфики его работы.

Установка

Для установки калорифера корпус (рамка) имеет несколько продолговатых монтажных отверстий на фланцевых креплениях. С их помощью приборы могут устанавливаться в систему воздушных каналов, в проемы или иные опорные конструкции. Иногда применяется отдельная установка, когда прибор обслуживает помещение определенного размера и не встроен в общую систему обогрева или вентиляции.

Калориферы (теплообменники) описание, типы и преимущества

Содержание статьи:

Описание и применение калориферов Разновидности (типы) калориферов Преимущества использования калорифера

Описание и применение калориферов

На практике канальные нагреватели применяются в составе систем воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях промышленного и хозяйственного назначения. Наиболее распространённые объекты применения — производственные цеховые помещения, ангары, склады заготовок, оборудования и готовой продукции, Помимо непосредственно отопительных функций, в качестве примера практического использования калориферов можно привести их работу в составе сушильных установок. Нагревательные элементы подпитываются теплоносителем, который поступает в устройство посредством подключения к централизованным сетям теплоснабжения, водопровода или подачи электроэнергии.

Разновидности (типы) калориферов

Канальные нагреватели различаются по двум основным показателям — геометрической форме корпуса и типу используемого теплоносителя. По геометрии корпуса изделия данной категории подразделяются на прямоугольные, круглые и квадратные.

Для нагрева приточного потока воздуха в составе устройств используется три вида теплоносителей — вода, пар и электричество. В зависимости от применяемой разновидности классифицируются и сами теплообменники.

Водяные калориферы

Наиболее распространённым типом теплообменников являются калориферы КСк. Аббревиатура КСк расшифровывается как «Калорифер спирально-катанный». Конструктивное устройство этого типа изделий подразумевает закреплённую в корпусе из листового металла трубчатую конструкцию. Расположение труб — поперёк направления движения воздушного потока. В зависимости от требуемой производительности, модели категории подразделяются на теплообменники с двумя, тремя и четырьмя рядами нагревателей. В роли последних выступают композитные элементы — стальные трубки с нанесённым на их наружную поверхность алюминиевым оребрением.

Вода циркулирует по трубам от нижнего ряда к верхнему, что предотвращает завоздушивание трубопровода. По торцам корпуса расположены соединительные фланцы, расположение отверстий в которых соответствует соединительным размерам вентиляционных каналов.

Электрические калориферы

Канальный нагреватель электрического типа подразумевает нагрев воздуха при помощи установленных поперёк направления потока металлических ТЭНов, оребрённых при помощи нитей накаливания или спирально навитой проволоки. В зависимости от модели, количество ТЭНов в калорифере электрическом варьируется от одного до четырёх.

Нагнетаемый вентилятором воздух принудительно направляется на нагревательные элементы, которые накаляются под действием подаваемого от сети напряжения. В результате в помещение направляется нагретый воздушный поток, который обеспечивает поддержание комфортной температуры. Необходимый уровень нагрева контролируется и обеспечивается при помощи специальных термодатчиков, которые устанавливаются внутри помещения.

Паровые калориферы

Эта разновидность теплообменников обозначает аббревиатурой КПСк, что расшифровывается как «Калорифер паровой спирально-катанный». Калориферы КПСк по конструкции и параметрам аналогичны водяным теплообменникам. Их состав также включает корпус из листового металла, торцевые соединительные фланцы и нагревательные трубки.

Единственное отличие заключается в том, что в паровых канальных нагревателях вместо воды по трубам подаётся горячий водяной пар, температура которого составляет +190 °С. Устройство подключается к централизованной системе подачи пара при помощи входного и выходного патрубков, которые располагаются на одной из боковых сторон корпуса.

Преимущества использования калорифера

Современные модели калориферов обладают множеством преимуществ в сравнении с традиционными способами обогрева помещений. Перечень преимущественных характеристик включает следующие факторы:

• Экономичное расходование теплоносителя за счёт рекуперации тепловой энергии. Устройства, работающие по принципу утилизации тепла, отвечают за управление входящим и выходящим потоком воздуха. При этом выходящий поток отработанного воздуха отдаёт накопленную тепловую энергию теплообменнику, что позволяет минимизировать потребление теплоносителя извне.
• Возможность равномерного прогрева внутреннего объёма помещения. Калориферы устанавливаются под потолком, чтобы исключить влияние воздушных потоков на работу оборудования и персонала. Воздух при этом направляется вниз с помощью регулируемых вентиляционных решёток, установленных на торце нагревателей. Это позволяет уравновесить температурные показатели во всех точках помещения.
• Возможность автоматического регулирования температуры. Комплектация теплообменников датчиками температуры позволяет настроить автоматизированное включение и отключение отопления. Это исключает вероятность перегрева оборудования и гарантирует поддержание комфортной температуры в помещении.
• Высокая производительность нагревательных элементов. Оребрение ТЭНов обеспечивает увеличенную площадь контакта нагревателя с проходящим воздухом, что способствует быстрому нагреву входящего потока.

В дополнение к этому стоит отметить, что калориферы обладают повышенным ресурсом безопасности и работоспособности, а также просты в обслуживании и ремонте.

Калориферы КСк и КПСк – типоразмерный ряд

Различия калориферов по типу трубок

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

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.

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.

Вентпортал

Водяной калорифер в приточной вентиляции сам по себе достаточно надежное устройство, не нуждается в частом обслуживании. Но качество его работы целиком и полностью зависит от системы автоматики.

Рассмотрим более подробно рисунок установки.

Приточная вентиялция работает следующим образом: наружный воздух поступает через воздухозаборную решетку и, проходя через жалюзийную решетку, попадает в секцию фильтров, где происходит очистка от механических примесей и пыли. Очищенный воздуха далее направляется в водяной калорифер, в котором происходит его нагрев за счет тепла горячей воды из магистрали сети. Затем воздух попадает в секцию вентилятора, из которой он транспортируется в приточный канал.

Обвязка калорифера, а точнее регулирующая арматура в зависимости от источника горячей воды представляется двумя способами:

а) при потреблении из городской сети, где расход обратной воды не фиксирован и существует лишь необходимость поддержания температуры обратной воды, применяют двухходовой вентиль,

б) при потреблении из местной котельной или бойлера, где расход обратной воды жестко фиксирован и изменения в нем могут повлиять на функционирование сети, применяют трехходовой вентиль.

Работа системы, как в первом, так и во втором случае практически не отличается. Разница состоит в том, что в варианте с двухходовым вентилем возможно полное прекращение протока в обратной магистрали. Это не может не повлиять на экономию теплоносителя, но в рамках данной статьи будем считать первый и второй способ эквивалентными.

Рассмотрим, какие функции должна выполнять система автоматики в данном процессе подготовки воздуха:

1. включение/выключение системы (вручную или по таймеру);
2. поддержание требуемой температуры воздуха в канале подачи при включенном вентиляторе в рабочем режиме;
3. защита калорифера от разморозки;
4. поддержание температуры обратной воды при выключенном вентиляторе в дежурном режиме;
5. треннинговый старт насоса.

Разделим процесс работы автоматики на три режима:

1. предстартовый прогрев;
2. запуск;
3. работа;
4. дежурный режим.

Перед тем, как перейти к описанию работы системы автоматики на этих режимах, необходимо рассмотреть две задачи: чем мы будем регулировать и с помощью каких параметров будем проводить анализ.

Вернемся еще раз к схеме установки.

«Датчик наружного воздуха» — датчик, устанавливаемый на открытом воздухе, показывающий температуру окружающей среды.

«Датчик температуры воздуха в канале» — датчик устанавливаемый после секции вентилятора на прямолинейном участке воздуховода, определяющий температуру в канале.

«Датчик температуры обратной воды» — датчик устанавливаемый сразу после водяного калорифера на трубе, показывающий температуру воды. Отметим, что для более точного регулирования этот датчик должен находиться как можно ближе к выходу из калорифера, так как в некоторых системах при низких расходах воды в контуре возможна сильная инерционность.

Вообще, для большей управляемости и динамичности желательно, чтобы водяной контур обвязки калорифера был предельно короток. Для более надежной защиты от замерзания рабочего вещества во время зимней эксплуатации, после калорифера устанавливается «термостат защиты от заморозки». Он крепится к теплообменной поверхности калорифера и срабатывает при значительном снижении температуры или зональном переохлаждении калорифера.

Важную роль в управлении установкой играет система автоматики, которая включает в себя программируемый контроллер, промежуточные реле, пускатели и исполнительные механизмы.

Что касается исполнительных механизмов, то их может быть сколько угодно. Основными из них являются: привод жалюзийной решетки, контактор вентилятора, пускатель насоса и регулируемый клапан. Как правило, если не предъявляются требования по жесткой работе жалюзийной решетки (невозможность работы под разряжением), то ее привод и контактор вентилятора объединяют в единые группы. Сигнал на включение/выключение вентилятора передается одновременно с сигналом открытия жалюзийной решетки.

Перед пуском системы в зимний период времени производится предстартовый прогрев. В первый момент времени, когда система еще не запущена (дежурный режим), поддерживается функция контроля воды в обратной магистрали. Для поддержания этой функции клапан почти закрыт и открытие дроссельной заслонки и запуск вентилятора в этот период грозит разморозкой калорифера.

Поэтому важной задачей в момент прогрева является контроль датчика температуры обратной воды, во избежание резкого падения температуры подачи воздуха. Прогрев также необходим еще и затем, чтобы в момент пуска в воздуховод подавался уже нагретый воздух, для создания комфортабельных условий в помещении.

Прогрев может осуществляться как по времени, так и по достижении определенной температуры обратной воды. На наш взгляд оптимальным решением является прогрев воды до заданной температуры, причем прогрев должен закончиться за определенный интервал времени. Для системы обвязки калорифера это означает, что циркуляционный насос включен и трехходовой вентиль исправен.

После того, как система прогрета, осуществляется запуск и выход на режим. В это время очень важно контролировать температуру обратной воды, так как она может начать резко снижаться, как из-за низкой температуры наружного воздуха, так и из-за снижения циркуляционного расхода.

В момент запуска также важно следить за температурой в канале. Поэтому мы считаем, что процесс запуска должен представлять собой кривую достижения заданной температуры в канале, опираясь на показания двух датчиков: датчика обратной воды и датчика температуры в канале. Причем предпочтение в управлении отдается именно температуре обратной воды, поскольку именно от нее зависит безопасность калорифера при зимнем включении.

Таким образом в разные моменты времени, в зависимости от показания датчиков, регулируемым параметром может быть и вода обратной магистрали, и температура в канале. Как видно в первоначальный момент времени (запуска), мы контролируем температуру обратной воды. Что же делать, если она неукоснительно падает? Казалось бы, необходимо выключить систему, а затем начать процедуру запуска заново.

Мы предлагаем не останавливать систему, а произвести кратковременное открытие клапана на 100%. Тем самым мы решаем две проблемы: избавляем систему от процесса перезапуска и время выхода на режим. Если и после этого температура продолжает падать, то единственным решением остается остановить агрегат до выяснения причины неисправности.

После приближения к заданной температуре в канале система выходит на рабочий режим.

При выключении приточной вентиляции система переходит в дежурный режим. Основными функциями его являются поддержание температуры обратной воды и защита калорифера от разморозки.

использованы материалы сайта — https://www.mir-klimata.com/archive/number04/article/article16/

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.

При отсутствии опыта подключения и обвязки системы работы лучше доверить специалистам.

Основные правила эксплуатации

Калориферное водяное или электрическое отопление – это достаточно безопасная система, которая, тем не менее, требует соблюдения определённых правил пользования. Обязательные требования

1. Контроль состава воздуха в помещении с целью обеспечения его соответствия ГОСТ 12.1.005-88.
2. Выполнение монтажа строго согласно инструкции производителя.
3. Поддержание температуры теплоносителя не более 190 С и давления до 1,2 МПа (для водяных, паровых устройств).
4. Недопустимость размещения вблизи розеток (для электрообогревателей).
5. Запрет на развешивание на корпусе одежды, обуви, прочих предметов для сушки.

Важно помнить, что водяное оборудование нельзя устанавливать в помещениях с исходной температурой ниже нуля градусов. Электрические калориферы отопления с вентилятором не смогут выполнять свои функции при его отключении.