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.

Глава 10. ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ

Воздухонагреватели и калориферы

Воздухонагреватели и калориферы — это поверхностные теплообменные аппараты, предназначенные для нагрева приточного воздуха в системах вентиляции, кондиционирования воздуха, систем воздушного отопления и воздушно-тепловых завес.

Для удобства определения назначения теплообменника условно принято называть воздухонагревателями теплообменные аппараты для систем кондиционирования воздуха, а калориферами – теплообменные аппараты для систем вентиляции, воздушного отопления и воздушно-тепловых завес.

Классификация калориферов

Классификация отечественных теплообменников.

1. По виду теплоносителя:

2. По движению теплоносителя:

— одноходовые (теплоноситель – вода или пар);

— многоходовые (теплоноситель – вода).

3. По виду оребрения:

4. По числу трубок по ходу движения воздуха:

— малой модели (2 трубки), имеют толщину 180 мм;

— калориферы средней модели (3 трубки), имеют толщину 180 мм;

— калориферы большой модели (4 трубки), имеют толщину 220 мм.

Классификация воздухонагревателей

Кондиционеры и приточные камеры выпускаются следующими фирмами: «ВЕЗА», «Воздухотехника», «КОРФ» (Москва), «Петроспект» (Санкт-Петербург).

Классификация отечественных кондиционеров.

1. По виду теплоносителя:

2. По движению теплоносителя: многоходовые.

3. По виду оребрения: накатные.

4. По числу трубок по ходу движения воздуха:

5. По материалу: биметаллические (сталь + алюминий, медь + алюминий)

Основные элементы калориферов

К основным элементам калориферов относятся:

1. Входной патрубок;

2. Распределительный коллектор;

3. Трубки калорифера;

5. Сборный коллектор;

6. Выпускной патрубок;

Если давление в системе небольшое, то теплоноситель лучше подводить сверху.

7. Перегородки, обеспечивающие изменение направления хода теплоносителя.

Паровые калориферы все одноходовые, их отличительная особенность – расположение входного и выпускного патрубков с верхней и нижней стороны. У многоходовых водяных калориферов входной и выпускной патрубку находятся с боковых сторон.

Площадь, которая не занята трубками или оребрением называется площадью живого сечения для прохода воздуха f_в, м 2 .

Площадь поперечного сечения трубок одного хода – площадь живого сечения трубок (площадь живого сечения для прохода теплоносителя) f_тр, м 2 .

Суммарная площадь трубок и оребрения калорифера называется площадью теплоотдающей поверхности калорифера или нагревателя, F_к, м 2

Основные конструкции калориферов и

Воздухонагревателей

Существующие в настоящее время калориферы имеют расположение трубок в шахматном, коридорном или зигзагообразном порядке (рис.59).

Оребрение трубок калориферов: пластинчатое, состоящим из пластин прямоугольной, круглой или овальной формы; спирально-навивное, накатное (рис. 60).

Пластинчатые калориферы состоят из металлических трубок, на которые надеты пластины различной формы.

Спирально-навивные калориферы имеют оребрение в виде металлической пластины, навитой вокруг металлической трубки.

Накатные калориферы – на металлическую трубку или трубку из другого материала надета алюминиевая трубка, которая впоследствии прокатана на вальцах.

Разновидность оребрения обеспечивает различный удельный тепловой поток для выпускаемых моделей калориферов.

Воздухонагреватели, выпускаемые для кондиционеров серии КТЦ-3: однорядные, полуторорядные и двурядные (рис. 61).

У воздухонагревателей, выпускаемых фирмой «ВЕЗА», трубки располагаются в шахматном порядке и, в зависимости от требуемого потока для нагрева воздуха, — от одно- до четырехрядных.

Калориферы малой и средней моделей имеют толщину (длину) калориферной сетки 180 мм, а большой модели – 220 мм.

Все калориферы для кондиционеров КТЦ-3 имеют толщину секции воздухонагревателя 180 мм. У воздухонагревателей фирмы «ВЕЗА» толщина (длина) калориферной секции зависит от производительности кондиционера:

· от 1600 до 8000 м 3 /ч включительно – секция воздухонагревателя имеет длину δ = 320 мм;

· от 10000 до 40000 м 3 /ч включительно – секция воздухонагревателя имеет длину δ = 360 мм;

· от 50000 до 100000 м 3 /ч включительно – секция воздухонагревателя имеет длину δ = 400 мм.

Электрические воздухонагреватели фирмы «ВЕЗА» марки ТЭНР имеют длину секции при тех же производительностях соответственно 380, 420 и 460 мм.

Воздухонагреватели имеют оребрение только биметаллическое (т.е. накатные). У кондиционеров КТЦ-3: сталь + алюминий, у кондиционеров фирмы «ВЕЗА-6» медь + медь.

В настоящее время выпускаются следующие основные маркировки отечественных калориферов.

Паровые пластинчатые (7÷12):

К3ПП – средняя модель;

К4ПП – большая модель;

КПС-П – калорифер средней модели;

КПБ-П – калорифер большой модели.

Водяные пластинчатые (6÷12):

К3ВП – водяной средней модели;

К4ВП – водяной большой модели;

КВС-П – водяной средней модели;

КВБ-П – водяной большой модели;

КСк-3 – водяной биметаллический средней модели;

КСк-4 – водяной биметаллический большой модели;

Все приведенные выше воздухонагреватели являются пластинчатыми, сталь + сталь. Калориферы КСк-3 и КСк-4 (Кострома) являются биметаллическими: сталь + алюминий.

До 1996 года выпускались калориферы СТД, они имели металлические пластины овальной формы (сталь + сталь).

Калориферы одной и той же модели, но с разными теплоносителями (К3ПП и К3ВП) имеют одинаковые габаритные размеры, одинаковую площадь теплоотдающей поверхности F_к, одинаковую площадь живого сечения для прохода воздуха (f_в), но различную площадь живого сечения для прохода теплоносителя (f_тр), и различное расположение входного и выпускного патрубков для теплоносителя.

Воздухонагреватели для кондиционеров КТЦ-3 выпускаются 2-х марок: ВН (перекрывает всю площадь поперечного сечения кондиционера) и ВНО (воздухонагреватель с обводным каналом) (рис.62).

При подборе воздухонагревателей для конкретных параметров воздуха внутри и снаружи помещения варьировать можно либо марку воздухонагревателя (ВН или ВНО), либо их рядность, т.к. для типовых серий кондиционеров КТЦ-3 (кондиционер тепловой центральный) имеются строго определенные размеры и для каждой секции воздухонагревателя типового кондиционера существует ограниченный строго определенный набор воздухонагревателей ВН или ВНО.

Набор воздухонагревателей для кондиционеров конкретной производительности приведен в каталогах или справочнике проектировщика.

ВНВ – воздухонагреватель водяной

ВНП – воздухонагреватель паровой

ТЭНР – теплоэлектронагреватель с регулируемым теплообменом

КВН – канальный воздухонагреватель

Для воздухонагревателей кондиционеров фирмы «ВЕЗА» выпускаются ВНВ, ВНП и ТЭНР. Для канальных (подвесных) кондиционеров ККП воздухонагреватели имеют марку КВН.

Каждая марка воздухонагревателей имеет 5 групп цифр, характеризующих их габаритные размеры для соответствующих типовых секций по производительности кондиционеров.

ВНВ и ВНП одного и того же базового размера отличаются только расстоянием между входным и выходным патрубками и площадью живого сечения для прохода теплоносителя. У ВНП входной и выходной патрубки располагаются с боковой стороны, но расстояния у них меньше, чем у однотипных с ними ВНВ.

У ТЭНР трубчатые воздухонагревательные элементы (рис.63) соединены по группам, для того чтобы регулировать теплообмен (тепловую мощность воздухонагревателя).

В настоящее время выпускаются калориферы марки СФО, но их применение строго ограничено определенными типами помещений и сооружений. Электрокалориферы для воздушного отопления используются при строгом технико-экономическом обосновании.