Все о водяных калориферах

В ряде случаев для решения вопросов воздухообмена в домах, а также зданиях производственной направленности, кроме вентиляторов, применяют устройства, которые осуществляют нагрев и охлаждение воздуха, поступающего извне.

Такое решение позволяет существенно улучшить микроклимат внутри помещений. Этого можно добиться, используя водяной калорифер для приточной вентиляции. Необходимо разобраться, что это за устройства, каких типов они бывают и как сделать выбор.

Если говорить о принципе работы такого канального нагревателя, то начинается всё с того, что поток воздуха поступает в специальные решетки, служащие именно для воздухозабора. Они имеют специальную конструкцию, защищающую вентиляцию от попадания различных насекомых, небольших предметов и птиц.

Внутри воздух проходит через фильтры, которые производят его очистку от пыли и вредных веществ. После этого в дело вступает калорифер, нагревающий воздух до требуемой температуры за счёт тепла проходящей через него горячей воды от магистрали.

Затем специальный рекуператор осуществляет смешивание нагретого воздуха с новыми поступающими воздушными массами, а вентилятор осуществляет подачу полученной смеси прямо в помещение, где диффузор отвечает за их равномерное распределение по всей площади помещения.

Наличие шумопоглотителя позволяет существенно снизить шум от этой работающей установки с вентилятором. Если же подача воздуха отключается, то включаются защитные клапаны, не дающие холодным воздушным потокам попадать внутрь помещения. Это позволяет быть уверенным, что охлаждение помещения произойдет не слишком быстро.

Если касаться темы плюсов и минусов подобных установок, то в большинстве случаев использование рассматриваемых устройств будет рентабельным для фирм и учреждений, где присутствует собственный механизм теплового снабжения.

Из преимуществ следует назвать следующие особенности калориферной системы.

• Простота установки. По сложности процесс монтажа водяного калорифера будет не сложнее установки труб отопления.
• Использование вентилятора позволяет осуществлять регулирование потоков теплого воздуха.
• Отсутствие особо сложных устройств и механизмов дает возможность обеспечить эффективную работу каждого компонента. Кроме того, вся конструкция не предусматривает наличие деталей, которые быстро изнашиваются. По этой причине что-либо в такой системе редко выходит из строя.
• Подогрев воздуха и его равномерное распределение при помощи вентилятора позволяют использовать такую систему для отопления помещений. И часто это получается даже выгоднее, чем применять традиционные батареи для обогрева.
• На отопление большого помещения не требуется тратиться постоянно. Расходы здесь заложены лишь на приобретение оборудования и монтаж всей системы.

Минусы тоже присутствуют:

• невозможность работы без подключения к сети электричества или теплового носителя;
• без оборудования для подачи воздушных масс водяной калорифер будет бесполезен;
• установку нельзя использовать в городских многоэтажных домах.

Теперь поговорим о разновидностях калориферов. Согласно одной из классификаций, такие устройства делятся на три типа:

• водяные;
• электрические;
• паровые.

Водяные представляют собой наиболее распространенную группу устройств. Водяной калорифер прост в работе, безопасен, считается довольно эффективным и экономичным. Здесь в качестве теплового носителя может применяться вода из сетей горячего водоснабжения или централизованного отопления. Кроме того, работать устройство может от собственного котла. Его применение позволит решить вопрос с отоплением с наименьшими затратами.

Электрические калориферы для приточной вентиляции не требуют применения теплоносителя, так как нагрев воздуха будет осуществляться за счёт электричества. Приборы такого типа подключаются гораздо проще, чем водяные, поэтому их удобнее использовать и мобильность устройства выше. Имеются даже напольные модели электрокалориферов. Недостатком такого типа устройств являются повышенные расходы на электрическую энергию. Обычно их используют для обогрева при осуществлении каких-либо разовых работ. Кроме того, они востребованы в качестве аварийных тепловых источников.

Паровые модели представляют собой аналог водяных. Отличием у них будет лишь вид применяемого теплоносителя, а также необходимость монтажа паропроводов из труб с более толстыми стенками – 2 мм против 1,5. Причиной такого конструкционного решения является повышенное давление внутри системы, что требует более прочных каналов для циркуляции теплоносителя. В остальном же эти категории приборов полностью схожи, в том числе и по правилам использования.

Кроме того, калориферы отличаются по критерию наличия вентилятора или его отсутствия. Основной задачей устройства, оснащенного вентилятором, будет формирование теплого потока воздуха, что позволит производить обогрев помещения. А прогон воздуха через пластины трубок – это прямая функция вентилятора. Если происходит поломка этого элемента, то циркуляция воды через трубки должна быть прекращена.

Модели без вентилятора имеют довольно небольшой функционал. По сути, они будут похожи на радиаторы, от которых отличаются разве что чуть большей эффективностью. Другими критериями, по котором калориферы отличаются друг от друга, являются форма и материал трубок. Существует 3 варианта конструкции трубок:

• пластинчатые;
• гладкотрубные;
• биметаллические.

Скажем о каждом из типов несколько слов.

Эти модели отличаются тем, что обычные трубки в них располагаются рядами по площади движения воздуха. Подобный калорифер имеет низкую эффективность по причине минимального уровня теплоотдачи.

Пластинчатых трубки получаются путём напрессовки специальных пластин на обычные – гладкие – трубки. Такое решение позволяет существенно увеличить показатели тепловой отдачи за счёт увеличения площади горячих поверхностей.

Такие трубки обычно выполнены из стали или меди, на которые навита сложная по своей форме лента, сделанная из алюминия. В этом случае эффективность в плане тепловой отдачи будет максимальной. Следует добавить, что лучше всего использовать медные трубок, так как этот материал имеет высокие показатели теплопередачи.

Расчет мощности рассматриваемых устройств зависит от ряда особенностей. Перечислим их.

• Тепловая мощность. Чем выше этот показатель, тем лучше. Но пропорционально будут увеличиваться энергозатраты и денежные расходы. Значит, мощность должна быть такой, чтобы ее хватало для нагрева определенного объема воздушных масс.
• Объемный либо массовый расход приточного потока. Речь идет об объеме воздуха, что подается на устройство за единицу времени.
• Показатель температуры воздушных масс на входе и выходе. Чем выше будет температурная разница, тем больше калорифер будет потреблять теплоносителя для поддержания заданного микроклимата.
• Размер площади элемента нагрева. Этот показатель прямо пропорционален по влиянию на эффективность нагревательной установки. Но слишком большой элемент нагрева попросту не поместится в воздуховод. Поэтому идеальным решением будет следующее – произвести точные расчеты необходимого элемента для нужного количества воздуха с небольшим запасом (10-15%).

Произвести расчет мощности (обозначается буквой Q) промышленного или любого другого калорифера можно будет путем умножения температурной разницы (T1-T2) и расхода массы (G). Кроме того, будут иметь значение и некоторые дополнительные факторы.

В целом формула расчета выглядит так: Q=0,278CG (T1-T2).

С – тепловая емкость воздуха. Обычно она находится на уровне 1,005 кДж/кг°С.

T1 – это температурный показатель воздушных масс на выходе из устройства, а Т2 – на входе.

Чтобы узнать показатель G, потребуется перемножить показатель плотности воздушных масс (P) на производительность вентилятора притока (L). То есть формула выглядит так: G = LxP. Другими словами, чем больше кубометров за 1 час прогоняет вентилятор, тем выше будет расход массы и тепловая мощность устройства. Производительность последнего должна быть такой, чтобы каждый квадратный метр площади насыщался 3 кубометрами воздуха за 1 час. А также потребуется определить площадь сечения элемента нагрева, имеющую обозначение А. Для этого нужно поделить производительность вентилятора (L) и показатель плотности воздушных масс (P) на темп притока в трубе (V). Формула будет выглядеть следующим образом: A = LxP/3600xV.

Скорость (V), в свою очередь, зависит от показателя сечения воздуховода и эффективности вентилятора. Площадь пластин нагрева обычно находят по формуле Ap=Qx1,2/Kx (Tt-Tv), где Tv – температура воздуха, Tt – температура теплового носителя, K – КПД калорифера. Все эти формулы позволят произвести правильный подбор установки, произвести оптимизацию мощности нагревательного устройства, а также снизить стоимость использования воздухонагревателя.

При подборе калорифера, кроме тепловой отдачи, производительности по воздухообъему и поверхности теплового обмена, следует также принимать во внимание:

• вид калорифера;
• наличие или отсутствие вентилятора;
• форму и материал трубок;
• минимально необходимую мощность устройства.

Если говорить о типе калорифера, то наиболее эффективным решением будет водяная модель, что подключена к системе теплового снабжения. Это позволяет обеспечить большую надежность и экономичность по сравнению с электрическим аналогом. Паровые модели тоже будут неплохим решением, но их лучше будет использовать там, где пар используется в производстве (его избыток можно применить с пользой).

Если же с источниками воды существуют проблемы, в этом случае, конечно, лучше будет отдать предпочтение электрическим моделям калориферов. Несмотря на серьезные затраты энергии, они довольно эффективны. Однозначно лучше выбирать устройства, оснащенные вентиляторами, так как они прогоняют воздух через нагревательные элементы, который, нагреваясь, быстрее попадает в помещения. Без вентилятора калорифер будет не более эффективен, чем обычный конвекторный обогреватель.

Если говорить о форме и материале трубок, то наиболее качественным и эффективным решением будут калориферы, где установлены биметаллические трубки. Они имеют высокий показатель тепловой проводимости и отличаются долговечностью.

А также не будет лишним учитывать габариты устройств, чтобы попросту они могли быть установлены в существующую в том или ином здании систему воздуховода. Форма воздуховода тоже важна. Для круглых воздуховодов могут быть более удобны одни модели, а для квадратных – другие. Кроме того, следует провести предварительные расчеты по вышеуказанным формулам, чтобы высчитать, насколько эффективной будет подобранная модель.

Монтажные работы, в рамках которых устройство требуется подключить к системе, должны осуществляться исключительно опытными специалистами. Монтаж такого устройства, как калорифер, собственноручно возможен лишь в собственных домах, где цена ошибки не будет столь высока, как на производстве. Основные операции по установке такого оборудования включают:

• монтаж калорифера и устройств управления им;
• соединение всех частей в единый механизм в определенном порядке;
• подключение к системе подачи и отвода теплового носителя;
• опрессовку;
• предварительный пуск.

Ещё раз следует напомнить, что работы по созданию системы подогрева воздуха калорифером следует доверить аттестованным профессионалам, имеющим практический опыт монтажа подобного оборудования.