В условиях постоянно растущих цен на энергоносители, вопросы экономии энергоресурсов выходят на первое место практически во всех отраслях народного хозяйства. Не является исключением и энергия, расходуемая на обогрев помещений как жилого, так и производственного фонда.
Строительные Нормы и Правила жестко регламентируют параметры воздухообмена для всех типов помещений, при этом через систему вентиляции вместе с отточным воздухом удаляется и большая часть тепловой энергии. Частично компенсировать тепловые потери позволяют, так называемые, рекуператоры тепла, являющиеся частью приточно-вытяжной вентиляции . К сожалению, коэффициент полезного действия большинства рекуперационных установок далек от идеального, и тепловые потери нужно каким-то образом восполнять для поддержания оптимального температурного режима.
Одним из эффективных способов создания и поддержания оптимальных микроклиматических параметров в помещении является дополнительная комплектация приточной вентиляционной системы канальными нагревателями.
История
Идея канального нагревателя отнюдь не нова. Первый канальный (огневоздушный) нагреватель был создан и смонтирован по проекту Аммосова Н.А. в 1835 году в Санкт-Петербурге и использовался для отопления залов Императорской Академии художеств. По эффективности одна «аммосовская» печь приравнивалась к 30 «змеевикам» (прообразам современного централизованного отопления). В дальнейшем огневоздушные печи по указу императора Николая I были использованы для отопления Зимнего дворца (55 больших печей и 29 маленьких). Но, не взирая на высокую для того времени эффективность, аммосовская печь имела значительные недостатки:
- система огневоздушного отопления издавала постоянный гул;
- во время гроз перепады атмосферного давления провоцировали треск в вентиляционных каналах;
- система вентиляции, по которой подавался раскаленный воздух, слишком перегревалась, что отрицательно сказывалось на интерьере помещений, в частности быстро приходили в негодность росписи на стенах и картины.
Именно последний недостаток вынудил отказаться от применения прообраза канального нагревателя. Последняя аммосовская печь была демонтирована в 1912 году. И хотя реализация аммосовского нагревателя не оправдала возложенных на нее надежд, полностью от идеи приточной вентиляции с подогревом воздуха не отказались, и сегодня канальные нагреватели и приточные установки с подогревом широко используются в жилых, бытовых и производственных помещениях.
Электрические нагреватели
Электрический канальный нагреватель обычно рассчитан на работу с воздухом в диапазоне температур от 0 до +30°C при его относительной влажности до 80%. Максимальная рабочая температура воздушной среды на выходе из нагревателя составляет +40°C. Корпус устройства и основные элементы выполняются из оцинкованной или нержавеющей стали. Класс защиты по международному стандарту - IP43. На входе приточного воздуха в нагреватель рекомендуется устанавливать механические фильтры, воздух не должен содержать пыли, волокнистых веществ или жира.
Как правило, электрические нагреватели не имеют собственной системы управления и автоматики, а подключаются к общей системе управления приточной вентиляции. Программа контролера вентиляционной системы должна предусматривать автоматическое выключение нагревателя (по таймеру или температуре воздуха), а также аварийную остановку в случае его перегрева.
Выбор канального нагревателя производится по мощности. Упрощенно требуемую мощность можно рассчитать по формуле:
Р = 0,34*Q*t
где Q
- производительность вентиляции, м.куб./час;
t
- разница температур на входе и выходе вентиляционного канала.
Установив в систему вентиляции рекуператор, можно сэкономить на мощности калорифера, а значит снизить эксплуатационные затраты.
Водяные нагреватели
Водяные калориферы принципиально отличаются от электрических и в основном предназначены для установки в вентиляционные системы прямоугольного сечения, хотя существует модельный ряд и для круглых воздуховодов.
Конструкция и принцип действия водяного канального нагревателя следующие. В корпусе из нержавеющей или оцинкованной стали в шахматном порядке располагаются звенья медного пустотелого «змеевика» и алюминиевые теплоотдающие пластины. Внутри медного контура циркулирует подогретая вода или водно-гликолиевый раствор (в случае, если нагреватель устанавливается снаружи здания, и есть риск его замерзания в зимний период времени). Тепловая энергия циркулирующей жидкости передается алюминиевым пластинам (которые нужны для увеличения площади отдачи проходящему воздуху тепла), а те в свою очередь прогревают потоки воздуха приточной вентиляции.
Использование водяного калорифера (как и электрического) подразумевает наличие в системе воздушного фильтра для вентиляции. Приточный воздух не должен содержать абразивных частиц, волокнистых или липких веществ, химически агрессивных примесей и т.д. Диапазон рабочих температур составляет +5…+60°C при влажности воздуха 80%. Для эффективной работы нагревателя давление в воздуховодах вентиляционной системы должно быть не менее 1,5 мПа.
Как правило, водяные калориферы не имеют собственной системы регулирования производительности, поэтому в основном управление производится посредством одного из следующих дополнительных внешних устройств:
- дроссельного (переточного) клапана, регулирующего скорость циркуляции жидкости в змеевике;
- трехходового клапана по принципу «открыто-закрыто»;
- смесительного узла, позволяющего бесступенчато регулировать отношение поступающей в радиатор и возвращаемой жидкости.
Для решения вопросов воздухообмена в частных домах и производственных зданиях наряду с вентиляторами применяют приборы, нагревающие или охлаждающие воздух, который поступает с улицы. Это помогает улучшить характеристики микроклимата внутри помещения, повысить уровень комфорта.
Одним из экономичных и доступных устройств является калорифер водяной для приточной вентиляции, более знакомый жителям северных регионов. Из нашего материала вы узнаете о принципах работы и конструктивных особенностях оборудования такого типа. Также мы подробно расскажем о нескольких популярных моделях калориферов для вентиляции.
Сразу отметим, что приборы, применяемые для нагрева воздуха в вентиляционных и воздушных отопительных системах, могут работать не только на воде.
Выделяют четыре вида калориферов, отличающихся способом нагрева теплоносителя:
- огневые;
- водяные;
- паровые;
- электрические.
Водяные наиболее популярны благодаря бюджетной стоимости и минимальным затратам на обслуживание. Единственная сложность касается монтажа, при котором требуется подвести трубы водоснабжения.
Галерея изображений
По этой причине невозможно установить прибор в городских квартирах, зато в крупных зданиях (например, в складских помещениях, гаражах, заведениях общественного питания) система с правильной обвязкой калорифера достаточно эффективна.
Установка для нагрева воздуха в помещениях большой площади, состоящая из водяного калорифера и вентилятора радиального типа. Служит для создания тепловых завес и вентилирования воздуха в офисных зданиях, магазинах, цехах
Отличительная черта паровых приборов – высокая скорость достижения необходимой температуры. Они актуальны для промышленных предприятий, где легко обеспечить установку и обслуживание паропроводов, для частного жилья их использование нецелесообразно.
Если нужен быстрый монтаж, не осложненный подводкой коммуникаций, применяют модели электрических калориферов для . Для их эксплуатации достаточно защищенной точки электропитания. Теплоносителя как такового нет вообще, . Как и любые электроприборы, они невыгодны с материальной точки зрения.
Водяное обогревательное оборудование, используемое в системах вентиляции, – самый экономный и производительный вариант, способный быстро обогреть большое пространство с минимальными затратами
Принцип работы и конструктивные особенности
Универсальные устройства, работающие на воде, устанавливают в местах с хорошо налаженной системой теплоснабжения. Простое, но достаточно эффективное проектное решение позволяет нагревать воздух в диапазоне от + 70 °С до + 100 °С и актуально для ангаров, спортзалов, супермаркетов, теплиц, складов, крупных павильонов – то есть объемных помещений, требующих дополнительного обогрева.
Пример использования воздухонагревателя VOLCANO в теплице. Обогрев осуществляется за счет распределения теплого воздуха (температура воды – +90º С) с помощью вентилятора и регулируемых жалюзи
Если вы когда-нибудь пользовались бытовым тепловым калорифером, то легко поймете принцип действия водяного устройства. Оно так же нагревает воздух, но роль электрической спирали, заключенной в небольшом корпусе, играет комплект металлических трубок, по которым циркулирует нагретый теплоноситель.
Процесс нагрева выглядит следующим образом:
- горячая вода, нагретая до нужной температуры (в среднем от + 80 °С до + 180 °С), из труб отопления поступает в теплообменник, состоящий из небольших алюминиевых, стальных, биметаллических или медных трубок;
- трубки нагревают проходящий через прибор воздух;
- встроенный вентилятор распространяет нагретый воздух по помещению и стимулирует его движение в обратном направлении – к прибору.
Специально разогревать воду не приходится, так как она является частью отопительной системы, поэтому происходит значительная экономия средств.
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 . 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 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 , 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 , иначе есть шанс впустую потратить деньги.
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.
Модельный ряд водяных калориферов КСК отечественного производства включает в себя 2/3/4-рядные устройства, отличающиеся производительностью и размерами
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.
Внешние части изготовлены из углеродистой стали, нагревательные элементы – из алюминия.
№2 – тепловентиляторы Volcano
Водяной тепловентилятор Volcano mini – компактный прибор польского бренда Volcano, отличается практичностью и эргономичным дизайном. Регулировка направления воздушного потока производится с помощью управляемых жалюзи.
Один тепловентилятор Volcano mini способен вырабатывать столько тепла, сколько дает десяток обычных биметаллических радиаторов, составленных из десяти секций
Технические характеристики:
- мощность в границах – 3-20 кВт;
- максимальная производительность – 2000 м³/ч;
- тип теплообменника – двухрядный;
- класс защиты – IP 44;
- максимальная температура теплоносителя – 120 °С;
- максимальное рабочее давление – 1,6 МПа;
- внутренний объем теплообменника – 1,12 л;
- направляющие жалюзи.
Водяные тепловентиляторы Volcano предназначены для нагрева воздуха бытовых и производственных помещений при помощи водного теплоносителя.
№3 – калориферы Galletti AREO
Калорифер Galletti AREO итальянского производства.
Водяные калориферы марки Galletti AREO способны работать как на обогрев обрабатываемых помещений, так и на охлаждение пространства в жаркую погоду
Модели оснащены вентилятором, медно-алюминиевым теплообменником и дренажным лотком.
Технические характеристики:
- мощность в режиме обогрева – от 8 кВт до 130 кВт;
- мощность в режиме охлаждения – от 3 кВт до 40 кВт;
- температура воды – + 7°C +95 °C;
- температура воздуха – от 10°C до+ 40°C;
- рабочее давления – 10 бар;
- количество скоростей вентилятора – 2/3;
- класс электрической безопасности – IP 55;
- защита электродвигателя.
Кроме приборов перечисленных марок на рынке калориферов и водяных воздухонагревателей можно встретить модели следующих брендов: Тепломаш, 2VV, Fraccaro, Yahtec, Tecnoclima, Kroll, Pakole, Инновент, Remko, Zilon.
Выводы и полезное видео по теме
Обзор водяного теплонагревателя марки Волкано:
Подробно о технических характеристиках модели Ballu BHP-W-60:
Простая конструкция и доступный для самостоятельного выполнения монтаж – причины, по которым выбирают калориферы водяного типа. Правильный выбор прибора и грамотный монтаж обвязки повысят эффективность работы вентиляции и улучшат систему обогрева производственных и жилых помещений.
Появились вопросы по теме статьи? А может вы нашили недочеты в нашем материале или хотите его дополнить интересной информацией? Пожалуйста, пишите свои комментарии в расположенном ниже блоке.
Мнение эксперта
Инженер теплоснабжения и вентиляции РСВ
Федоров Максим Олегович
Водяные калориферы (более современное название - водяные воздухонагреватели) представляют собой агрегат из вентилятора и теплообменника, использующего в качестве теплоносителя горячую (перегретую) воду. Они используются для эффективного и экономичного обогрева помещений в зданиях промышленного, общественного и административного назначения. Эффективность, экономичность и высокая степень безопасности водяных нагревателей сделали их основным способом обогрева в помещениях этих категорий.
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, а , 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.
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.
