Калорифер водяной для приточной вентиляции: выбор и монтаж

Классификация

Для создания в здании оптимального микроклимата применяется система калориферного обогрева, то есть принудительного подогрева с помощью оборудования, которое устанавливается в воздушных каналах.

В зависимости от того, какой теплоноситель используется, выделяют 4 типа калориферов:

• Паровые – применяются чаще всего на промышленных предприятиях, где выработка пара предусмотрена технологическими процессами.
• Электрические – этот вариант самый простой в установке (нужен только источник питания для нагрева встроенных ТЭНов), но требует большого расхода электроэнергии. Использование электрокалорифера считается целесообразным только на объектах, площадь которых не превышает 150 м²
• Водяные – этот тип нагревателя работает на основе горячей воды и устанавливается в системах вентиляции с прямоугольным или круглым сечением на площадях свыше 150 м² Данный тип обогрева надёжен, практичен, прост в обслуживании и недорог.

Особенностью нагревателя является то, что состав поступающего с улицы воздушного потока не должен быть липким, волокнистым, содержать твёрдые частицы. Допустимая запылённость — не более 0,5 мг/м³. Минимальная температура забираемого воздуха -20 °C.

При выборе калорифера учитывают следующие факторы:

• площадь помещения;
• погодные условия в данном климатическом поясе;
• мощность вентиляции.

Нагреватель устанавливают во внутренней части вентиляционной шахты, поэтому он должен соответствовать её параметрам (конфигурации и размеру).

Если производительность будет низкой, то прибор не сможет прогреть воздушные массы.

Если нет возможности установить калорифер с нужными параметрами, то последовательно монтируются несколько механизмов, имеющих меньшую мощность.

Принцип работы и конструкция водяного калорифера

Калорифер — это устройство, служащее для нагрева воздуха. По принципу работы он является теплообменником, передающим энергию от теплоносителя к потоку приточной струи. Состоит из рамки, внутри которой плотными рядами расположены трубки, соединенные в одну или несколько линий. По ним циркулирует теплоноситель — горячая вода или пар. Воздух, проходя сквозь сечение рамки, получает от горячих трубок тепловую энергию, благодаря чему по вентиляционной системе он транспортируется уже нагретым, не создающим возможности образования конденсата или охлаждения помещений.

Виды обогревательных устройств для приточной вентиляции

Все калориферы для приточной вентиляции можно разделить на две основные группы:

• Использующие теплоноситель.
• Не использующие теплоноситель.

В первую группу входят водяные и паровые калориферы, во вторую — электрические. Принципиальная разница между ними состоит в том, что устройства первой группы только организуют передачу тепловой энергии, поступающей в них в готовом виде, тогда как приборы второй труппы создают тепло внутри себя самостоятельно. Кроме того, водяные и паровые калориферы подразделяются на пластинчатые, имеющие большую эффективность, но худшие эксплуатационные качества, и спирально-катанные, используемые ныне практически повсеместно.

Существуют также нагревательные устройства, зачастую причисляемые к данным группам, например, газовый калорифер. Горящий газ нагревает поток воздуха, проходящий через зону накала, осуществляя его подготовку к использованию в системах вентиляции или воздушного отопления. Использование таких устройств не имеет широкого распространения, так как применение газа в промышленных цехах сопряжено с массой опасностей и имеет множество ограничений.

Также существуют калориферы на отработанном масле. Используется тепло, выделяемое при сжигании отработки. Для больших помещений такие устройства не имеют достаточной мощности, но для малых вспомогательных участков вполне подходят.

Организация приточной вентиляции с подогревом воздуха: все, что нужно знать.

Устанавливаем пластиковые воздуховоды для вентиляции: преимущества и недостатки.

Вентиляция в ванной комнате и туалете: выбор и установка вытяжного вентилятора.

Плюсы и минусы использования

К достоинствам можно отнести:

• Высокая эффективность.
• Простота устройства, надежность.
• Компактность, возможность размещения в небольших объемах.
• Неприхотливость в обслуживании (водяные и паровые приборы практически в нем не нуждаются).

К недостаткам относятся:

• Необходимость наличия теплоносителя или подключения к сети электропитания.
• Несамостоятельность работы — необходимо оборудование для подачи воздуха.
• Прекращение подачи электроэнергии или теплоносителя означает остановку работы системы.

Как достоинства, так и недостатки приборов обусловлены из конструкцией и не зависят от внешних факторов.

Подключение

Поступление воздушных масс может осуществляться в одном из двух вариантов:

• Левое выполнение: смесительный узел и автоматическое управление устанавливаются с левой стороны, подача воды производится сверху, отток — в нижней части.
• Правое выполнение: указанные механизмы находятся справа, трубка для подачи воды — внизу, «обратка» – в верхней части.

Трубки размещают на той стороне, где установлен воздушный клапан.

Водяные калориферы разделяются на 2 вида по типу вентиля:

• двухходовой – при подключении к общему теплоснабжению;
• трехходовой – при замкнутом способе снабжения теплом (к примеру, при подключении к котлу).

Вид вентиля определяется характеристиками системы, снабжающей теплом. К ним относятся:

• Вид системы.
• Температура воды в начале процесса и при оттоке.
• При центральном водоснабжении – разница между давлением в трубах подачи воды и её оттока.
• При автономном – наличие или отсутствие насоса, установленного на контуре притока.

Схема установки должна предусматривать недопустимость монтажа в следующих случаях:

• с вертикальным вводом и выводом трубы;
• с верхним забором воздуха.

Такие ограничения обусловлены возможностью попадания снежных масс в приток оборудования и дальнейшей протечки талой воды в электронный блок.

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

Чтобы избежать сбоев работы блока автоматики, датчик температуры должен находиться во внутренней части элемента выдува воздуха на расстоянии не менее 0,5 м от механизма притока.

Методы обвязки

Обвязка представляет собою каркас из арматуры, с помощью которого регулируется поступление горячей воды. Узел обвязки помогает контролировать производительность калорифера приточной вентиляции, управлять им и поддерживать в здании заданный температурный режим.
Расположение узлов обвязки определяется местом установки, схемой воздухообмена, техническими параметрами оборудования. Применяют 2 варианта монтажа:

• Рециркуляционные воздушные массы смешиваются с приточными.
• Осуществляется только рециркуляция воздуха внутри помещения по замкнутому принципу.

С учётом этого существуют 2 метода обвязки:

• 2-ходовыми вентилями – при неконтролируемом обратном расходе воды;
• 3-ходовыми вентилями – при контроле за расходом воды в бойлерной или котельной.

Некоторые производители — например, «Интеграция» — выпускают узлы обвязки различной модификации, представляющие собою целые комплекты, состоящие из клапанов (балансировочных и обратных, двух и трёхходовых), насосов, байпасов, шаровых кранов, манометров, очистительных фильтров.

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

Если естественная вентиляция налажена хорошо, то возможностей для успешной работы оборудования гораздо больше. Правильный выбор обвязки в таких случаях эффективен, как для нагрева больших площадей на производстве, так и для частных домов, коттеджей.

Калорифер, используемый для вентиляции, обычно подключают к системе отопления непосредственно в точке воздухозабора. Если действует принудительная вентиляция, то монтаж воздухонагревателя может быть проведён в любом месте.
Калориферы для приточной вентиляции позволяют создать комфортный температурный режим как в промышленных, так и в жилых помещениях. Важно только правильно определиться с выбором теплоносителя, который будет наиболее эффективным (с минимальными затратами при максимальной производительности) в определённых условиях. Автоматизированная система – как, например, щит управления приточной вентиляцией с водяным калорифером, — позволит сделать использование нагревательных приборов для приточной вентиляции удобным и безопасным.

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.

Критерии выбора калориферов

При выборе калорифера, помимо теплопроизводительности, производительности по объему воздуха и поверхности теплообмена, необходимо определиться с критериями, перечисленными ниже.

С вентилятором или без него

Основная задача калорифера с вентилятором – создание теплого воздушного потока для обогрева помещения. Прогонять воздух через пластины трубок – это функция вентилятора. В случае нештатной ситуации с отказом вентилятор, циркуляция воды через трубки должна быть прекращена.

При отсутствии вентилятора возможности калорифера ограничены, такие приборы сегодня неэффективны и лишь незначительно превосходят радиаторы. В сущности, они становится конвектором, создающим конвекционные потоки и тепловое излучение.

Форма и материал трубок

Основа нагревательного элемента калорифера – стальная трубка из которой собрана решетка секции. Существуют три варианта конструкции трубок:

• гладкотрубные – обычные трубки расположены рядом друг с другом, теплоотдача наиболее низкая из возможных;
• пластинчатые – на гладкие трубки напрессованы пластины для увеличения площади теплоотдачи.
• биметаллические – стальные или медные трубки с навитой, сложной по форме алюминиевой лентой. Теплоотдача в этом случае наиболее эффективна, медные трубки более теплопроводные.

Минимально необходимая мощность

Для определения минимальной мощности нагрева можно использовать довольно простой расчет, приведенный в сравнительном расчете между радиаторами и калориферами ранее. Но поскольку калориферы не только излучают тепловую энергию, но и прогоняют воздух вентилятором, есть более точный способ определения мощности с учетом табличных коэффициентов. Для автосалона с размерами 50х20х6 м:

1. Объем воздуха автосалона V = 50*20*6 = 6 000 м3 (нужно нагреть за 1 час).
2. Наружная температура Tул = -20⁰C.
3. Температура в салоне Tком = +20⁰C.
4. Плотность воздуха, p = 1,293 кг/м3 при средней температуре (-20⁰C +20⁰C)/2 = 0. Удельная теплоемкость воздуха, с =1009 Дж/(кг*K) при температуре снаружи -20⁰C — из таблицы.
5. Производительность по воздуху G = L*p = 6 000*1,293 =7 758 м3/час.
6. Минимальная мощность по формуле: Q (кВт) = G/3600*c*(Tком – Tул) = 7758/3600*1009*40 = 86,976 кВт.
7. С учетом запаса мощности в 15% минимально необходимая теплопроизводительность = 100,02 кВт.

Для относительно точных расчетов существует множество методов. Но для конкретных проектов лучше обращаться к теплотехникам или в специализированные компании.

Расчет мощности

Прежде чем приступить к выбору калорифера, следует произвести расчёты основных показателей, таких как мощность и температура воздушных потоков на выходе из установки. Кроме того, необходимо учесть ряд характеристик, зависящих от использования питания разных видов и количества фаз. Так, при подключении электронагревателя мощностью 5 кВт необходимо обустройство трёхфазного подключения.

Максимально разрешённое потребление тока высчитывается по формуле I=P/U, где P обозначает мощность, а U – напряжение в сети питания. При однофазных подключениях U приравнивается к 220, а при трёхфазных – к 660 В.

Помимо электрических расчётов, необходимо выяснить температуру приточных потоков при использовании калорифера той или иной мощности. Для расчёта используется формула T=2.98xP/L, где L означает производительность системы, а P – мощность электрического элемента. Стандартными показателями мощности калориферов для квартир и частных домов считаются значения от 1 до 5 кВт, притом, что мощность приборов, устанавливаемых в вентиляционные системы крупных промышленных предприятий, составляет 5-50 кВт.

Различия калориферов по типу трубок

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

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

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

Различия калориферов по способу монтажа

Бытовые и производственные калориферы могут иметь следующие варианты размещения:

• Настенный.
• Потолочный.
• Напольный.

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

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.

Специфика применения

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

Монтаж и эксплуатация

Установка калориферов в домашние приточно-вентиляционные системы может быть выполнена самостоятельно. Бытовые калориферы имеют небольшие габариты и достаточно легки. Однако, перед выполнением работ всё же следует проверить стену или потолок на прочность. Самыми крепкими основаниями являются бетонные и кирпичные поверхности, средними – деревянные, и совсем непригодными опорами для подвешивания приборов являются гипсокартонные перегородки.

Монтаж нагревателя начинают с установки кронштейна или рамы, имеющих ряд совместимых отверстий для крепления прибора. Затем на них устанавливается сам прибор и проводится подсоединение труб, оборудованных комплектом запорной арматуры либо смесительным узлом.

Если позволяют технические возможности, то часть узла рекомендуют подсоединить ещё до помещения калорифера на стену.

Подключение теплообменника к контуру системы отопления производится при помощи фитингов или сварки. Сварной способ более предпочтителен, однако, при наличии гибкого соединения его применение невозможно. После подключения все соединения рекомендуется обработать термоустойчивым герметиком, а перед проведением первого тестирования – удалить скопления воздуха из каналов, проверить вентили и отрегулировать положение направляющих жалюзи.

После удачного тестирования и запуска вентиляции в эксплуатацию важно соблюдать ряд правил, которые продлят срок службы установки и сделают управление системой простым и безопасным.

• Необходимо регулярно следить за состоянием воздуха в помещении.
• Нельзя допускать повышения температуры жидкости в водяных приборах выше 190 градусов.
• Следует контролировать рабочее давление системы и не позволять ему подниматься выше 1,2 МПа.
• Первый запуск системы, а также включение калорифера после продолжительного перерыва нужно выполнять очень аккуратно. Нагрев следует увеличивать плавно, не больше чем на 30 градусов за час.
• При эксплуатации водяных приборов нельзя допускать понижения температуры воздуха внутри помещения ниже 0 градусов. В противном случае вода в патрубках замёрзнет и разорвёт систему.
• При установке электронагревателей в помещениях с повышенной влажностью, уровень влагозащиты прибора должен соответствовать классу IP 66.

Правильный выбор калорифера для приточной вентиляционной системы обеспечит равномерный и эффективный подогрев входящих воздушных масс и сделает нахождение в помещении приятным и комфортным.

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.

Тепломаш серий TW и MW

Водяные калориферы Тепломаш КЭВ TW/MW с диапазоном мощностей по теплу от 3,1 до 31 кВт и производительностью по воздуху от 600 до 3000 м3/час для TW; для MW мощность по теплу от 11,7 до 120 кВт, по воздуху от 3000 до 7000 м3/ час. Температура теплоносителя до +150°C, рабочая температура окружающего воздуха: от -10°C до +40°C. Серия TW выполнена в металлическом, а MW в пластиковом корпусе.

Стоимость: от 18 000 руб.

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.

Ballu BHP-W3

Бытовые водяные тепловентиляторы с однорядным медно-алюминиевым теплообменником (W) для экономного обогрева с тремя режимами работы. Температура теплоносителя до +150°C, максимальная тепловая мощность – 24,55 кВт, нагрев воздуха до +23°C. Пластиковый корпус (навесной или настенный), привлекательный дизайн, низкий уровень шума. Разработка нидерландская, производство КНР. Это один из лучших вариантов как для бытовых нужд, так и для промышленного сектора, когда бюджет не ограничен.

Стоимость: от 19 000 руб.

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.

Классические КСк-3 и КСк-4

Водяные калориферы с тепловыми элементами из трубок с биметаллическим и алюминиевым оребрением спирально-накатным способом. Используется для подогрева воздуха водой с температурой до +190°С, подаваемой циркуляционными насосами под давлением до 1,2 Мпа (12 бар). Диапазон производительности по воздуху от 2000 до 2500 м3/час, по теплу для КСк-3 – от 37 до 556,4 кВт; для КСк-4 – от 43,4 до 648,1 кВт. Главным преимуществом является доступная в виду несложной конструкции, отечественного производства и простейшего внешнего вида цена.

Стоимость: от 9 000 руб.