Калориферы — принцип работы и виды

При помощи калориферов происходит нагревание приточного воздуха в системе вентиляции и сушильных установках. Калорифер устанавливается в вентиляционной системе как в качестве отдельного модуля, так и в составе моноблочных вентиляционных установок. Калорифер представляет собой устройство для теплообмена, в котором источник тепла нагревает проходящий через калорифер поток воздуха посредством его соприкосновения с нагревающими элементами калорифера. Калориферами также называются и воздухоохладители, которые распространены гораздо меньше. Калорифер-воздухоохладитель работает на основе холодной воды или фреона, находящихся в теплообменных поверхностях калорифера.

Конструкция и принцип работы калориферов.

Калориферы, в зависимости от того, какой источник тепла в них используется, подразделяются на водяные, паровые, и электрические. Теплопередающие элементы калориферов, как правило, представляют собой стальные трубы, снабжённые оребрённой наружной поверхностью. Это помогает увеличить площадь, а соответственно и эффективность теплоотдачи. По оребрённым трубам внутри проходит охлаждающий или нагревающий теплоноситель, а снаружи — потоки воздуха, нагреваемого или охлаждаемого при контакте с трубами. Принцип действия такой схемы основан на том, что теплоноситель, как правило, имеет больший коэффициент теплоотдачи по отношению к воздушным потокам. Рёберная структура калорифера представляет собой насаженные на трубки металлические пластины, либо навитую в видена трубки ленту или тонкую проволоку.

Энергоэффективность калорифера зависит от того, насколько высок коэффициент теплоотдачи калорифера при определённых энергетических затратах, то есть, чем больше тепла калорифер способен отдать при неизменных энергозатратах, тем выше его эффективность. Тем не менее, при подборе такого устройства как калорифер, следует принимать во внимание не только фактор его энергоэффективности, но и другим требованиям, которым должен соответствовать калорифер, чтобы эффективно работать в проектируемой вентиляционной системе, например, вес и габариты прибора. Следует учесть, что после установки калорифера следует исключить химически активные и слипающиеся примеси из проходящего воздуха путём установки дополнительных фильтров.

Калорифер способен значительно нагреть проходящий через него воздух — поднять его температуру на 70 и даже 110 ºС, поэтому его можно использовать для подогрева нагнетаемого воздуха даже при минимальных температурах до -25 ºС. При использовании водяных калориферов не следует забывать об установке узла обвязки, о котором пойдёт речь далее.

Калорифер может устанавливаться по двум различным схемам воздухообмена — по принципу смешения приточного и рециркуляционного воздуха, а также с замкнутой рециркуляцией воздуха. Наиболее эффективная работа калорифера в системах естественной вентиляции достигается при его установки в подвальных помещениях (то есть, у точки воздухозабора). Для систем искусственной или принудительной вентиляции это требование неактуально, т.к. воздух прогоняется через калорифер посредством канальных вентиляторов

Виды калориферов.

Наиболее часто встречаются водяные(КСк) калориферы , присоединяемые к центральной системе отопления, а также электрические калориферы (СФО) и электрическими нагревательными элементами.

Устройство водяного калорифера для отопления

Минус централизованных теплотрасс – медленный нагрев радиаторов. Процесс нагнетания комфортной температуры можно ускорить при помощи водяного тепловентилятора. Калорифер водяной для отопления подсоединяется к системе, собирает тепловые потоки и раздает их по комнате. Перед установкой оборудования необходимо разобраться в особенностях его работы, разновидностях и порядке монтажа.

Специфика применения и конструкция

Тепловентилятор подходит для помещений от 150 м2, но может применяться и в быту для усиления возможностей радиаторов. Устройство также монтируется в больших пространствах без батарей. Оптимальное местоположение водяного калорифера – вентиляция приточного типа, ведь нагреваться будет входной поток.

Подогревать приточную струю можно с целями отопления и сохранения тепла. Водяные модели также предотвращают образование конденсата на воздухоотводах. В настоящее время популярны калориферы отопления, которые состоят из таких элементов:

• Нагревательный узел. Основная часть конструкции – трубка из стали с алюминиевым оребрением. Наружный диаметр патрубка – 37 мм, без ребер – 16 мм, межреберное расстояние – 2,8 мм. Выступающие части отдают тепло, сохраняют его даже при интенсивном режиме обдува.
• Трубки. Расположены в виде 2, 3 или 4-х рядов в плоской прямоугольной рамке. Воздушные массы подаются осевым или радиальным вентилятором.

Воздухогреи рассчитаны на максимальную температуру теплоносителя 200 градусов и давление максимум 1,2 кПа.

Классификация калориферов по форме трубок

Устройства оснащаются трубками, направленными поперек движения воздуха. Для устранения рисков завоздушивания вода направляется по патрубкам снизу вверх. Соединительные фланцы на торцах корпуса имеют отверстия, расположенными под соединения с вентканалами. В зависимости от формы трубок существует несколько модификаций воздухонагревателей.

Гладкотрубные

Нагреватели выполнены из полых патрубков 20-32 мм в диаметре, расположенных на расстоянии 0,5 см друг от друга. Отопительный прибор можно подобрать по расположению трубок в водонагревателе:

• Коридорное. Концы элементов ввариваются в верхний и нижний коллектор. Вода через патрубок входа направляется в распределительный бокс. Она двигается по трубам и нагревает их, выводясь в виде конденсата или охлажденной жидкости.
• Шахматное. Отличается высокой сопротивляемостью воздушным потокам. Калорифер нормально работает при запыленности воздуха менее 0,5 мг/мᶾ и входной температуре воды +20 градусов.

Гладкотрубные устройства подходят при незначительном расходе воздуха.

Пластинчатые

Модификации с оребрением, повышающим теплоотдачу. Пластины бывают прямоугольными и круглыми. Элементы оснащаются трубками, на которые навита гофролента из стали 1 см в ширину и 0,4 мм в толщину.

Средняя по величине модель – это трехрядный вариант, а большая выпускается с 4 рядами труб. Габариты пластин средней вариации при толщине 0,5 мм – 11,7х13,6 см. Большие отличаются от них только длиной – 17,5 мм. Большие пластины располагаются зигзагообразно, а средние – в виде коридора.

Тип калориферного отопления пластинчатых устройств можно определить по маркировке. Модели СДТ4009В совместимы с паром и устанавливаются вертикально. Воздухонагреватель СТД3010Г можно подключить горизонтально к системе с водой.

Биметаллические

Прибор с оребрением спирально-катаного типа, подходящий для водного теплоносителя с максимальной температурой 180 градусов. Биметаллические воздухогреи серии КСК3 и КПЗ являются средними по габаритам и оснащаются 3 рядам трубок. Большие устройства типа КСК4 и КП4 имеют 4 ряда патрубков.

Сходство КСК обеих типов заключается в конструкции. Они состоят из теплообменников, боковых щитков, трубчатых решеток и крышек с перегородками. Теплообменники выполнены в виде 2 трубок. Внутренняя 1,6 см в диаметре изготавливается из стали с алюминиевым наружным оребрением. Поперечное расстояние между патрубками – 4,15 см, продольное – 3,6 см.

Разновидности по способу монтажа

В зависимости от конструкции корпуса можно подобрать тепловентилятор:

• Напольного типа. Устанавливается без крепежных соединений, быстро подсоединяются к водопроводу. Мобильные модели легко переносить на новое место.
• Настенного типа. Настенный калорифер оснащен монтажной консолью для регулировки вертикальности положения. Элемент крепится анкерными болтами, после чего производится подключение водяного контура.

Бытовые приборы – одноконтурные, подключаются только к горячему или холодному водоснабжению.

Условия и особенности эксплуатации

Принцип действия водяного калорифера для отопления, оснащенного вентилятором, основывается на теплообмене двух рабочих сред. В качестве первичного теплоносителя используется горячая вода, в качестве вторичного – воздух. Обогрев воздушных масс выполняется посредством отдачи тепла горячей воды холодному воздухопотоку. Эффективность теплообмена зависит от температурной разницы – она должна быть большой.

При эксплуатации приборов нужно соблюдать несколько требований:

• Перед монтажом в большом помещении рассчитываются рабочие показатели.
• Бытовые модели отличаются компактностью, совместимы с паровым или водяным отоплением.

Максимально низкая температура, при которой воздухогрей будет работать, составляет -25 градусов.

Плюсы и минусы водяного калорифера отопления

К преимуществам воздухонагревателей водяного типа относятся:

• простая установка в сравнении с коммуникациями, где есть радиатор;
• эффективность и скорость нагревания;
• производительность – калорифер может обогреть дачный дом или производственную площадь;
• безопасность эксплуатации;
• автоматическое отключение и включение отопления у моделей с датчиками температуры;

У калориферного оборудования имеется несколько недостатков:

• зависимы от наличия воды в магистралях;
• теплоноситель нужно подводить к области монтажа устройств;
• сложность технического обслуживания;
• прекращение подачи тепла, если вентилятор останавливается.

Несмотря на несколько минусов, водяные калориферы отличаются эффективностью обогрева и экономичностью расхода воды.

Советы по монтажу

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.

Специфика применения водяных калориферов для отопления

Тепловентиляторы водяного типа применяются для отопления помещений с большой площадью – магазинов или офисов. Они позволяют быстро просушить ковры или автомобильные кресла, поэтому могут использоваться на автомойках и в химчистках.

Водяные источники тепла оправданы для цокольных этажей с повышенным уровнем влажности. Их допускается устанавливать в гаражах, строительных вагонах, мастерских, на территории складов или цехов по изготовлению полимеров.

Канальные водяные воздухонагреватели подойдут для поддержания комфортной температуры в доме и на производстве. Энергосберегающее оборудование практически не потребляет электричество и газ, что позволяет сэкономить на оплате коммунальных услуг.

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.