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.

Отопление помещений водяным калорифером с вентилятором

В холодное время важно не только обогреть помещение, но и сделать это как можно быстрее. Обычные радиаторы при всей своей надёжности и эффективности действуют довольно медленно. Ускорить процесс нагрева воздуха помогает водяной калорифер с вентилятором, концентрирующий и разгоняющий тепло.

Так называется техническое устройство, предназначающееся для нагревания воздуха. Часто его применяют для отопления производственных зданий. В зависимости от используемого теплоносителя выделяют три вида калориферов.

Нагрев обеспечивается за счёт раскалённых спиралей или пластин из тугоплавких металлов, при этом происходит смена электрического сопротивления, требующая достаточно много электричества. Степень нагревания пластин прямо пропорциональна силе тока, протекающего через них. Электрокалориферы просты в установке, эффективны, не требуют обязательной теплоизоляции кабеля, для большего удобства использования оснащаются термодатчиками регулирования температуры.

Среди недостатков следует отметить высокую стоимость и большие энергетические затраты в процессе эксплуатации даже в небольших помещениях. В случае долгой работы есть риск перегрева и поломки устройства. Для решения этой проблемы некоторые модели комплектуются системой защиты.

В качестве теплоносителя используется сухой пар, который подаётся сверху и расходится по вертикальным трубкам, отдающим тепло в атмосферу. Процесс отопления даже больших помещений занимает минимум времени. Образовавшийся конденсат выводится через конденсатоотводчик. В сильные холода дополнительно применяется дренаж, предотвращающий замерзание воды.

Поступающий в калорифер пар должен иметь постоянное давление определённой величины, не зависящей от температуры приточных воздушных потоков.

Внутри таких калориферов циркулирует вода, которая отдаёт тепловую энергию воздуху. По своим характеристикам она не уступает другим видам теплоносителей, но обходится гораздо дешевле. Благодаря невысокой цене, совместимости с центральной системой отопления и большому ассортименту водяные воздухонагреватели с вентилятором успешно применяются в быту. Однако зимой вода в них может замерзать, что приведёт к нарушению корпуса. Для предотвращения проблем следует предусмотреть специальную защиту.

Разные модели обогревателей используются в жилых домах, магазинах, офисах, складах, аэропортах и т. д. Вентилятор позволяет эффективно разгонять не только горячий, но и холодный воздух, что очень удобно летом.

Основная функция водяных калориферов заключается в нагревании большого объёма воздуха. Дополнительно они осуществляют подогрев приточной струи, позволяющий сохранить уже имеющееся тепло. Происходит это благодаря особой конструкции прибора, включающей:

• Нагреватель. Выполнен в виде трубки из стали диаметром 16 мм. На ней располагаются алюминиевые рёбра, которые образуют теплоотдающую поверхность. Большие размеры этой поверхности позволяют избежать теплопотерь даже при интенсивном обдуве. Наружный диаметр нагревателя вместе с оребрением — меньше 4 см, поэтому риск его засорения пылью, грязью или другими предметами, снижающими отдачу тепла, минимален.
• Трубки. Располагаются в несколько рядов для обеспечения максимальной теплоотдачи. Через них нагретые воздушные потоки попадают в воздух.
• Вентилятор. Обеспечивает равномерное перемещение воздушных масс. Может быть осевым или радиальным.
• Жалюзи. Устанавливаются в передней части калорифера. Отклоняют воздух, способствуя прохождению нагретых потоков в определённую точку.
• Электрический двигатель. Нужен для работы вентилятора. При мощности обогрева, достигающей 115 кВт, мощность двигателя составляет всего 0,1−0,5 кВт.
• Корпус. Изготавливается из стали с антикоррозийным покрытием либо пластмассы. Имеет несколько крепёжных отверстий, позволяющих закрепить прибор на стене или потолке.

Для регулирования температуры нагрева воздуха в помещении на подводящей магистрали, к которой подключён водяной калорифер с вентилятором, устанавливаются двухходовые или трёхходовые краны. В процессе работы устройство нагревает воздух до 70−100 градусов. Происходит это по следующей схеме:

1. 1. Из центральной системы вода поступает в теплообменник.
2. 2. Потоки воздуха нагреваются, проходя через горячие трубки.
3. 3. С помощью вентилятора нагретый воздух выходит в атмосферу, а остывший — обратно в калорифер.

Тепловую мощность нагревательного прибора водяного типа можно менять с помощью смесителя с двух- или трёхходовым клапаном. Уменьшение температуры воды происходит за счёт смешения горячей жидкости, поступающей в калорифер, и холодной, выходящей из теплообменника. Благодаря такой системе удаётся существенно снизить расходы на отопление больших помещений.

При монтаже калорифера учитываются его технические характеристики и схема воздухообмена в помещении. Среди нескольких вариантов установки самым популярным считается тот, который обеспечивает смешивание рециркуляционного воздуха с приточными потоками.

Если в помещении хорошо работает естественный воздухообмен, прибор можно монтировать в отопительную систему непосредственно в месте воздухозабора, располагающегося в подвалах зданий. При наличии приточной вентиляции оборудование разрешается устанавливать в любом удобном месте. Для создания обвязки узлов в таком случае потребуется:

• калорифер;
• насос;
• шаровой кран;
• термоманометр;
• заглушка;
• кран Маевского;
• разъёмное соединение (в виде накидной гайки);
• клапан (трёхходовый или двухходовый).

Сегодня в продаже имеются готовые модели узлов обвязки в различных исполнениях. В некоторых из них, помимо основного набора деталей, присутствуют балансировочные и обратные клапаны, а также очистительные фильтры, предотвращающие засорение и быструю поломку оборудования.

Промышленные калориферы водяного отопления с вентилятором имеют очень большие размеры, поэтому их установкой и подключением занимаются квалифицированные специалисты, применяющие соответствующее оборудование. Приборы, предназначенные для бытовой эксплуатации, значительно меньше и легче, поэтому с их установкой можно справиться самостоятельно. Нужно лишь заранее проверить прочность потолка или стены, на которой будет крепиться калорифер. Наибольшей прочностью характеризуются бетонные и кирпичные перекрытия, средней — деревянные, минимальной — конструкции из гипсокартона.

После выбора оптимального места можно переходить к установке. Сначала требуется закрепить кронштейн с отверстиями, за счёт которого будет держаться корпус прибора. Затем повесить обогреватель и подключить трубы и смесительный узел (его частичный монтаж можно провести перед установкой калорифера).

Врезка в отопительную систему осуществляется посредством сварки металлических труб либо с помощью соединительных фитингов. Во избежание изменения положения аппарата необходимо исключить нагрузку на патрубки, а жёсткие детали заменить на гибкие. В целях изоляции системы и недопущения протечек соединения рекомендуется обработать герметиком.

Отопление больших помещений может быть организовано с помощью одного или нескольких водяных калориферов. Чтобы их работа была эффективной и безопасной, предварительно проводится расчёт мощности приборов. Для этого используются следующие показатели:

• Количество приточного воздуха, подлежащего нагреванию за один час. Может измеряться в м³ или в кг.
• Температура наружного воздуха для конкретного региона.
• Конечная температура.
• Температурный график воды.

Вычисления делаются в несколько этапов. В первую очередь — по формуле Аф = Lρ / 3600 (ϑρ) определяется фронтальная площадь нагрева. В этой формуле:

• l — объём приточного воздуха;
• ρ — плотность наружного воздуха;
• ϑρ — массовая скорость воздушных потоков в расчётном сечении.

На основании полученных значений выясняются предварительные габариты калорифера и сравниваются с ближайшим большим типовым размером. Если получаются слишком высокие значения, подбирается несколько параллельных теплообменников, суммарно обеспечивающих требующуюся мощность.

Чтобы узнать, какая мощность требуется для обогрева определённого объёма воздушных масс, нужно вычислить общий расход подогреваемого воздуха в течение часа, умножив плотность на объём приточных потоков. Плотность рассчитывается путём сложения температуры на входе и выходе из аппарата и деления полученной суммы на два. Для удобства использования этот показатель заносится в специальные таблицы.

На конечном этапе расчётов определяется расход тепла. Для этого используется выражение Q = G х c х (t кон. — t нач.). Буквой G в нём обозначается массовый расход воздуха, буквой c — удельная теплоёмкость воздуха.

На примере расчёты будут следующими. Оборудование, производительность которого равна 10 000 мᶾ/час, должно нагревать воздух от -30 до +20 градусов. Температура воды на входе и выходе из калорифера равняется 95 и 50 градусов соответственно. С помощью математических действий определяется, что массовый расход воздушных потоков составляет 13180 кг/ч.

Все имеющиеся параметры подставляются в формулу, плотность и удельная теплоёмкость берутся из таблицы. Получается, что для отопления требуется мощность 185 435 Вт. При выборе подходящего калорифера это значение нужно увеличить на 10−15% (не более) с целью обеспечения запаса мощности.

Применение калориферов водяного типа для отопления обусловлено рядом преимуществ. Основным из них считается энергоэффективность. Затрачивая минимум электричества (только на работу вентилятора), они показывают довольно высокий коэффициент отдачи тепла.

Обогреватели на воде создают сильные температурные перепады порядка 70−100 градусов. Благодаря этому необходимый температурный режим в помещении любого объёма обеспечивается очень быстро.

На покупку и установку приборов не нужно тратить больших средств. Эксплуатация и обслуживание также обходятся дёшево. Устройства универсальны, крепятся на потолке или стенах. Кроме централизованного отопления, для их работы не требуется других систем.

Главный недостаток таких обогревателей заключается в их больших размерах. Установить громоздкие конструкции в обычной квартире невозможно. Найти более компактные и лёгкие модели для эксплуатации в быту непросто.