Особенности калориферной системы отопления

Одной из наиболее эффективных, простых в монтаже, эксплуатации признана система отопления на основе приточно-вытяжной вентиляции. В летний период она может использоваться для подачи холодных воздушных потоков, в зимний – для горячих. С целью повышения температуры такой комплекс необходимо оснастить соответствующим оборудованием.

Что такое калорифер или канальный обогреватель в отоплении

Это устройство, встраиваемое в систему вентиляции, призванное обеспечивать комфортный микроклимат в замкнутых пространствах путём передачи энергии от теплоносителя проходящим воздушным потокам. Оно обладает компактными размерами и по форме соответствует конструкции трубопровода, т.е. может быть круглым, квадратным, прямоугольным.

Внутри калориферы для отопления оснащаются рядом каналов из оцинкованной стали или иного жаропрочного, устойчивого к коррозии материала. В них циркулирует нагретая рабочая среда, повышающая температуру стенок. Те могут иметь гладкую или специальную ребристую конструкцию с витками проволоки или пластинками, что увеличивает площадь отдачи. От этой поверхности происходит передача энергии потокам, движущимся по воздуховодам и поступающим в помещение.

Виды оборудования

В зависимости от типа рабочей среды, перемещающейся внутри каналов, калориферы отопления делятся на три категории

Водяные

Представляют собой корпус со встроенным теплообменником в виде стальных, медных, алюминиевых трубок. Обычно они располагаются перпендикулярно вектору движения воздушных масс. По ним перемещается нагретая центральным агрегатом (котлом) вода, передающая тепло потокам и повышающая их температуру до 70-100 С. Для увеличения производительности устройство может оснащаться вентилятором, существенно ускоряющим интенсивность циркуляции. Преимущества оборудования

1. экономичность ввиду низкого потребления энергии
2. сохранение исходной влажности воздуха
3. возможность выдерживать высокую температуру, давление в системе
4. быстрый нагрев помещения

В то же время калориферное водяное отопление имеет некоторые недостатки

1. необходимость подсоединения к теплогенергатору, что предполагает прокладку трубопровода, установку необходимой предохранительной арматуры и сопряжено с дополнительными расходами
2. дополнительные затраты на оснащение механизмами защиты от замерзания, если оборудование будет функционировать в условиях минусовой температуры
3. невозможность применения обогрева этого типа в квартирах, частных домах малой площади ввиду сложности интеграции в вентиляционные системы небольшого масштаба
4. доступная цена

Идеальная сфера применения устройств – коттеджи, здания коммерческого, общественного, промышленного назначения, в которых уже имеется комплекс водяного отопления.

Паровые

Калориферы данного вида – это во многом копия предыдущих устройств. Разница между ними только в типе теплоносителя. Основная сфера использования оборудования – производственные предприятия, которые оснащены парогенераторами. Это позволяет существенно снизить расходы на обустройство отопления. Монтировать такую систему с нуля нерационально. Благодаря высокой температуре, создаваемой в металлических трубках, такой воздушный калорифер в комплекте с вентилятором способен предельно быстро обогреть значительное по объёму пространство цеха, склада, ангара, стройплощадки.

Преимущества и недостатки паровых приборов в основном схожи с водяными.

Электрические

Работают напрямую от сети и фактически не используют в работе теплоноситель. Их конструкция включает трубки (ТЭНы), внутри которых заключены накаливающиеся нити или проволочные спирали. Они нагревают внутренние стенки, которые в свою очередь повышают температуру проходящего воздуха в вентиляционном канале. В отличие от водяных эти приборы не имеют ограничений по установке и могут функционировать в жилом помещении. Кроме того, они используются в качестве сушильного оборудования, тепловой завесы над окном, дверью. Главное, чтобы в воздухе не находились взрывоопасные вещества, так как принцип действия электрического калорифера провоцирует образование токопроводящей пыли.

1. возможность работы в широком диапазоне внешних температур, включая минусовые (-30…+50 С)
2. установка в вертикальном или горизонтальном положении
3. простота монтажа, подключения, обслуживания
4. удобство регулирования мощности при помощи термостата

1. более высокая стоимость моделей по сравнению с водяными и значительные эксплуатационные расходы от потребления электричества
2. необходимость комплектации приборов механизмами защиты от перегрева, так как нити накаливания обладают высокой инерционностью

Как регулировать нагрев калориферов

В электрических и водяных (паровых) моделях этот процесс отличается. Для приборов, работающих от сети, необходимо подключение механического или электронного термостата. Контроллеры первого типа управляются вручную, принцип их действия основан на том, что специальная пружина размыкает цепь, останавливая нагрев. Они стоят дешевле, однако не слишком удобны в эксплуатации. Более дорогое электронное оборудование оснащается датчиками наружной, комнатной температуры, что позволяет автоматически регулировать калорифер электрический воздушный.

Для управления работой водяных моделей используется смесительный трёхходовой клапан, который подмешивает в горячий теплоноситель порции из обратной линии системы отопления. Так в устройство попадает жидкость более низкой температуры. Управление смесителем осуществляется вручную поворотом колпачка в верхней части корпуса или автоматически с использованием сервопривода. Если калорифер оснащён модулем с вентилятором, мощность всасывания и выпуска воздуха можно изменять, регулируя скорость вращения лопастей.

Особенности монтажа и подключения

Установка оборудования достаточно проста. Необходимо выбрать достаточно крепкую стену для навешивания корпуса. Идеальный вариант – бетонная или кирпичная поверхность, деревянная также допустима. Короб монтируется на кронштейны или специальную раму. Присоединение к системе вентиляции осуществляется посредством гибких вставок, диффузоров, переходников.

Водяное (паровое) устройство необходимо врезать в отопительную сеть. Для этого может использоваться

1. сварка, обеспечивающая создание жёстких неподвижных соединений
2. фитинги с муфтами, более подходящие для гибкой подводки

Электрические приборы подключаются к сети с обязательным заземлением и прокладкой питающих кабелей внутри труб для максимальной защиты от повреждения. Перед входом в корпус рекомендуется установить очистной фильтр. Он защитит чувствительные элементы от засорения.

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.

Популярные современные модели

Среди наиболее востребованных на рынке обогревательных устройств стоит выделить несколько наиболее производительных, надёжных, комфортных в эксплуатации приборов.

Промышленный высокомощный водяной агрегат, произведённый в России. Оснащён теплообменником с тремя рядами трубок из алюминия, что обеспечивает высокие показатели теплоотдачи. Внешние элементы корпуса выполнены из прочной, устойчивой к коррозии углеродистой стали. Срок эксплуатации, заявленный производителем – 11 лет, цена – от 5 000 до 10 000 руб.

Galletti AREO

Многофункциональное устройство итальянского производства, работающее на отопление и охлаждение в зависимости от необходимости. В его комплектацию входит биметаллический теплообменник (медь-алюминий), вентилятор с регулируемыми скоростями, лоток для сбора конденсата. Ценовой диапазон колеблется от 42 000 до 120 000 руб. в зависимости от технических параметров.

Volcano mini

Калориферы отопления родом из Польши с двухрядным водяным теплообменником. Благодаря компактным размерам могут устанавливаться как в промышленных, так и в жилых помещениях. Отличаются повышенными показателями мощности, производительности. Дополнительное удобство модели – регулируемые жалюзи на фронтальной панели. Цена – 17 000-20 000 руб.

Преимущества перед радиаторами и критерии выбора калориферов отопления

Калориферы отопления – это агрегаты, служащие для быстрого нагревания воздуха в сооружениях с большими пространствами: производственных цехах, торговых центрах, спортивных и выставочных залах, а также для создания тепловых завес у ворот и оазисов с местным обогревом в нужных местах внутри таких зданий.

Конструкция калорифера объединяет в себе три принципа обогрева:

• теплообменник с ускоренным съемом тепла с нагретой поверхности и обдувом свежим воздухом от вентилятора;
• конвектор, организующий движение потока нагретого воздуха вверх и забор охлажденного воздуха снизу;
• излучатель, который, имея повышенную температуру, греет более холодные поверхности излучением тепла.

Устройство представляет собой сеть трубок в которых циркулирует теплоноситель. Через эту сеть вентилятор прогоняет воздух, нагревающийся от соприкосновения с поверхностью тепловых элементов. Во всех подобных системах важна площадь поверхности съема тепла: чем она больше, тем теплоотдача калорифера эффективнее. С этой целью на трубки устанавливаются пластины более сложной формы или навивается проволока. Проходящий по трубкам теплоноситель греет пластины и воздух между ними до заданной температуры, а вентилятор выносит его в помещение.

Читайте в статье

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.

Пример отопления калориферами помещения сервиса технического обслуживания автомобилей.

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 м 2 отапливаемой площади. Зал площадью 50х20 = 1000 м 2 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 м 3 /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 м 3 . Пять калориферов производительностью в 3200 м 3 /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).

Теплоотдача радиаторов отопления: сравнение показателей и способы расчета

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.

Устройство и принцип действия

Калорифер способен поднять температуру проходящего через него воздушного потока на 110 градусов используя входящий воздух отрицательной температуры (до -25°С). Подключение таких приборов к источнику теплоснабжения происходит до коллектора внутренних теплосетей, чтобы не снижать температуру теплоносителя системы. Электрические и паровые калориферы подключаются по параллельной схеме, а водяные – по последовательной.

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.

Стандартный водяной калорифер с вентилятором.

Конструктивно ряды горизонтальных тепловых элементов по торцам стянуты в секции прямоугольного или (реже) круглого сечения боковыми крышками в виде швеллеров. Собранная такими способом многоходовая конструкция является элементом наращивания мощности калорифера, который включает в себя несколько рядов таких секций.

Патрубки входа и выхода водяных многоходовых калориферов размещены с одной стороны для обеспечения слива воды самотеком при необходимости. Водяные приборы отопления могут оснащаться различными системами управления, защиты и сигнализации в зависимости от потребностей заказчика.

Критерии выбора калориферов

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

Водяной, электрический или паровой

Изначально вид калорифера определяет теплоноситель: горячая вода, пар или электроэнергия.

Водяной калорифер, подключенный к системе теплоснабжения, делает ее надежнее и экономичнее, чем электрический. Эти приборы наиболее широко используются в названых выше областях применения.

Паровые приборы КПСк во многом схожи с водяными калориферами. Главное отличие – в трубки нагревательных элементов подается водяной пар с температурой +190 °С. Их использование обосновано экономически там, где пар идет в технологии для производства и его избыток можно применить для обогрева помещений (ТЭЦ).

Там, где нет надежных источников горячей воды и пара вполне разумно применение электрических калориферов. Они просты в монтаже, легки в управлении и автоматизации, не боятся низких температур окружающего воздуха. Несмотря на большие эксплуатационные расходы на нагрев ТЭНов из-за дороговизны электроэнергии и стоимости самого оборудования, электрические калориферы востребованы как канальные нагреватели.

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 м 3 (нужно нагреть за 1 час).
2. Наружная температура T_ул = -20⁰C.
3. Температура в салоне T_ком = +20⁰C.
4. Плотность воздуха, p = 1,293 кг/м 3 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 м 3 /час.
6. Минимальная мощность по формуле: Q (кВт) = G/3600*c*(T_ком – T_ул) = 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.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Среди калориферов для промышленных цехов на рынке в основном отечественное оборудование: вполне качественное, адаптированное к воде и приемлемое по цене. На бытовом же уровне, для частного дома, проявляют себя европейские производители.

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 м 3 /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.

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 м 3 /час для TW; для MW мощность по теплу от 11,7 до 120 кВт, по воздуху от 3000 до 7000 м 3 / 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.

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.