Водяной калорифер для приточной вентиляции — виды, устройство, принцип работы

Расчёт мощности

Процесс нагрева воздуха в виде графика

Методика вычисления заключается в подборе аппарата с такими параметрами, чтобы на выходе температура воздуха соответствовала нормативным значениям, а запас мощности позволял бесперебойно работать при пиковых нагрузках, но при этом не страдала кратность и скорость воздухообмена. Проектировщик начинает рассчитывать мощность только после получения всех исходных данных:

• Объёма воздуха, проходящего через аппарат за единицу времени. Измеряется соответственно кг/ч или м3/ч.
• Температуры приточки. Берётся минимальное значение для зимнего периода.
• Требуемой по нормам или индивидуальным пожеланиям заказчика температуре воздуха на выходе.
• Максимальной температуре, до которой может нагреться тепловой носитель.

Правила вычислений

Теплотехнический расчёт канального нагревателя начинается с определения двух параметров: первый – площадь поперечного сечения тепловой установки; второй – мощность, необходимая для нагрева поверхности заданного размера.

Площадь вычисляется по формуле:

Aф = Lp / 3600×(ϑρ), где

L – максимальное значение приточки для поддержки параметров вытяжки, м3/ч;
Р – нормативная плотность воздуха, кг/м3;
Θρ – скорость движения воздуха на каждом участке, определяемая из аэродинамического расчета.

Полученное значение подставляется в таблицу, где указаны возможные варианты сечения калориферов, значения округляется в большую сторону.

Таблица подбора по площади сеченияЕсли результаты вычислений выходят за рамки табличных значений, то проектировщики идут по другому пути: закладывается несколько параллельных канальных нагревателей, суммарная площадь сечений которых равна расчётному значению.

Формула скорости воздушных масс, необходимая для подбора площади нагревательного элемента, следующая:

ϑρ = Lρ / 3600×Аф.факт

На следующем этапе определяется объем тепловой энергии, необходимый для прогрева приточки:

Q = 0.278×Gc× (tп – tн), где

Q – объём тепловой энергии, Вт;
G – расчётный показатель расхода воздуха, кг/ч;
с – удельная теплоёмкость, в данном случае берётся 1.005 кДж/кг °С;
tп – температура приточки, °С;
tн – температура воздуха на входе.

Расход воздуха G = Lρн. Это связанно с местом установки вентилятора. Он находится до калорифера, а, следовательно, используется нормативное значение плотности воздушных масс снаружи помещения.

Далее вычисляются затраты горячей воды на отдачу тепла холодному:

Gw = Q / cw×(tг – t0), где

cw – тепловая ёмкость воды, кДж/кг °С;
tг – температура теплоносителя (воды),С;
t0 – расчётная температура воды в обратном трубопроводе,С.

Теплоемкость жидкости можно узнать из справочной литературы. Параметры теплового носителя зависят от параметров среды.

Зная Gw, можно вычислить скорость движения воды по трубам:

w = Gw / 3600×ρw×Aф, где

Aф – размер сечения теплообменника, м²;
ρw – плотность воды при средней температуре теплового носителя, С.

Средняя температура:

(tг + t0) / 2

Рассчитать скорость движения теплоносителя можно по формуле, указанной выше. Она справедлива для простой системы последовательного подключения нагревательных элементов. В случае использования параллельной схемы, толщина трубопровода увеличится в два или более раз, а средняя скорость движения уменьшится.

Кроме подбора калорифера выполняется расчёт тепловых потерь по укрупнённым показателям. Основная формула:

Q_зд=q×V× (t_п-t_н), где

q – тепловая характеристика объекта, Вт/(м3ּоС);
V – объём объекта по внешней стороне ограждающих конструкций, м3;
(t_п-t_н) – разность температуры основных помещений, оС.

Расчёт поверхности нагрева

Основная формула площади нагревательной поверхности канального устройства:

Amp = 1.2Q / K× (tср.т – tср.в), где

К – коэффициент передачи тепла от калорифера холодному воздуху, Вт/(м°С);
tср.т – средний показатель температуры теплового носителя, С;
tср.в – средний показатель температуры приточки, С;
число 1,2 – коэффициент запас. Вводится в связи с остыванием воздуховодов.

Иногда одного калорифера недостаточно или площадь сечения слишком большая. Тогда в расчёт берётся несколько однотипных устройств.

На последнем этапе определяется, сколько тепла может выдать канальный нагреватель:

Qфакт = К× (tср.т – tср.в)×Nфакт×Ak

Особенность методики для паровых нагревателей

Принцип вычислений не меняется. Отличие только в способе определения расхода теплового носителя для нагрева холодного воздуха:

G = Q / r, где

r – тепловая энергия, получаемая в процессе конденсации пара.

Особенности выбора калориферов и их классификация

Калорифер устанавливается в вентиляционных системах под видом отдельных элементов, или в комплексе с моноблочной конструкцией. На его выбор влияют такие факторы, как:

• Размер помещения;
• Мощность вентиляции;
• Климатические условия.

Исходя из этих данных, уже можно подбирать калорифер вентиляционный под конкретные требования. Калориферы можно разделить на 2 типа:

Электрический калорифер для приточной вентиляции

Электрические калориферы – это наиболее простой вариант. Для него не требуется сложная подводка коммуникации, так как для работы требуется лишь источник питания. Для обеспечения более эффективного обмена тепла встроены ТЭНы, что способствуют преобразованию электроэнергии в тепло. Принцип работы таков, что поступающий с улицы воздух проходит через ТЭН, в котором нагревается и только после этого проходит в помещение. Вариант эффективен на площадях не более 150 м2, так как использование его на более больших пространствах нецелесообразно. Существенным недостатком выступает высокий расход электроэнергии;

Водяной калорифер для приточной вентиляции

Водяные калориферы – это практичный и надёжный вариант, который больше подходит для помещений свыше 150 м2. Они не требуют какого-либо обслуживания и считаются дешевыми в использовании. Их эффективность взаимосвязана с наличием автоматики в управлении. С их помощью можно легко выровнять температуру воздуха, так как они оснащены термостатом. Принцип работы основан на том, что воздух поступает через специальную воздухозаборную сетку и проходит на фильтры, где очищается от пыли и вредных веществ. Далее он проходит в калорифер, где нагревается от тепла, которое исходит от магистральной воды.

Пошаговая инструкция

Схемы и картинки

Перед монтажом мастера рекомендуют сделать набросок будущей вентиляционной системы на бумаге. Чертёж должен быть со всеми размерами и направлениями, чтобы было удобнее устанавливать готовую систему и делать расчёты. На клапанах отмечаются решётки и заслонки.

В любой схеме учитывают:

1. Воздушный поток должен идти от чистых помещений к загрязнённым: от спальни, детской, прихожей к кухне и санузлу (как установить вентиляцию в кухне и в санузле?).
2. Клапан приточной вентиляции с подогревом должен располагаться во всех комнатах и помещениях, не оборудованных вытяжкой (как установить вытяжку?).
3. Каналы вытяжки должны быть везде одинакового размера, без расширений или сужений.

Схема воздуховодов вентиляции с подогревом в частном доме:

Приточная вентиляция на стену с подогревом и приточным клапаном в разрезе:

Простой чертеж вентиляции с обратными клапанами на воздуховодах:

Чертеж расположения воздуховодов в квартире:

Расчёты

Чтобы система исправно работала, необходимо как можно точнее рассчитать её мощность. Для этого понадобятся все параметры помещения, через которые будет двигаться поток. Учитывают:

• количество этажей в доме;
• площадь комнат;
• планировку помещений;
• количество проживающих на общей площади людей;
• наличие бытовой техники (компьютеров, телевизоров, станков).

Расчёт системы вентиляции начинается с определения производительности по воздуху, измеряемой в кубометрах в час. Для расчётов нужен план дома или квартиры, где указаны комнаты и их площади.

Для каждой определяется количество подаваемого воздуха.

• для жилых помещений, где окна не открывают, расход должен составлять не менее 60 м³/ч на человека;
• для спальни — не менее 30 м³/ч на человека.

При расчёте учитываются только те люди, которые находятся в помещении регулярно (постоянные жильцы или работники).

Следующий этап — это расчёт воздухообмена по кратности. Этот параметр показывает, сколько раз в течение одного часа в помещении происходит полная смена воздуха

Важно обеспечить не менее одного воздухообмена

Монтаж

Для монтажа оборудования потребуются следующие инструменты:

• Перфоратор или алмазный бур.
• Молоток или кувалда, отвёртка или шуруповёрт.
• Гаечные ключи разных размеров и трещоточный ключ.

1. Подготовить плоскость для сквозного отверстия.
2. Выбрать его размеры, разметить пространство.
3. Пробурить сквозную дыру алмазным буром или перфоратором. Стенки отверстия загрунтовать.
4. В сквозное отверстие вставить трубу воздуховода. К ней монтируется корпус, вентилятор.
5. После установки воздуховода все щели вокруг трубы залить герметиком.
6. Проложить каналы под проводку для автоматизации работы устройства.
7. Установить все оставшиеся детали: фильтры, шумопоглотители, датчики температуры, решётку.
8. Систему проверить на работоспособность.

Подробнее об этапах установки вентиляционной конструкции в разных типах помещений, о существенных и значимых нюансах работ по монтажу вентиляции рассказано в отдельной публикации.

Приточную вентиляцию с функцией нагрева воздуха можно сделать самостоятельно своими руками, даже если нет опыта работы с вентиляционными устройствами. Главное — это действовать поэтапно, тщательно подготовиться к работе, начертив необходимые схемы и сделав правильные расчёты.

Микроклимат в помещении — очень важная составляющая для комфортного проживания или труда. Поэтому система вентиляции, как и подогрева, должна быть четко продумана.

В данной статье мы рассмотрим основные аспекты изготовления приточной вентиляции с подогревом воздуха своими руками.

Методы обвязки

Регулирующий арматурный каркас (обвязка калорифера приточной вентиляции) в зависимости от используемого источника поступления нагретой воды зачастую осуществляется двумя способами:

• применение двухходовых вентилей – в случаях использования городской сети, в которой не фиксируется расход обратного количества воды, существует только необходимость поддержания постоянства температуры;
• использование трехходовых вентилей – в случаях потребления с бойлера или котельной, где строго фиксируется расход обратного объема воды, а любые изменения влияют на нормальное функционирование всей системы. Также вам будет полезно прочитать как организовать вентиляцию в котельной загородного дома.

Установка узла обвязки

Определение необходимого значения мощности установки

При подборе нагревательного оборудования для обустройства приточной вентиляции нужно в обязательном порядке произвести расчет необходимых показателей:

• производительности на основе наружного воздушного потока окружающей среды;
• давления, которое создается работой вентиляторов;
• общей мощности нагревательного прибора;
• площади трубоотводов подачи воздуха;
• допустимой нормы возникновения различного рода шумовых эффектов;
• скорости проникновения воздушных потоков.

Особое внимание уделяется определению уровня мощности калорифера. Процесс установки калориферов применяется в приточных вентиляционных системах в целях нагрева внешнего воздуха преимущественно в холодное время

Показатель мощности возможно рассчитать на основе параметров производительности вентиляции, минимальной, а также заданной температуры воздушных потоков, как снаружи, так и на выходе. Для эффективной работы приточная система зачастую оснащается регулятором мощности, предназначенного для снижения в холодный период времени скорости вращения вентилятора

Процесс установки калориферов применяется в приточных вентиляционных системах в целях нагрева внешнего воздуха преимущественно в холодное время. Показатель мощности возможно рассчитать на основе параметров производительности вентиляции, минимальной, а также заданной температуры воздушных потоков, как снаружи, так и на выходе. Для эффективной работы приточная система зачастую оснащается регулятором мощности, предназначенного для снижения в холодный период времени скорости вращения вентилятора.

Выполняя расчет калорифера приточной вентиляции

• возможность применения разного типа питания;
• трехфазное подключение необходимо при использовании калорифера мощностью более 5кВт. В данном случае трехфазное питание является наиболее приемлемым вариантом, поскольку при этом ток будет гораздо ниже.

Максимально допустимое значение тока, потребляемого калориферным оборудованием, рассчитывается на основе довольно простой формулы:

I = P (мощность) /U (напряжение питания)

Для однофазного напряжения значение U приравнивают к 220В, при трехфазном питании – 660В.
Немаловажным параметром также является температура приточного воздушного потока при нагревании калорифера заданного параметра мощности, которая рассчитывается по формуле:

T =2.98 x P (мощность) / L (производительность вентиляционной системы)

Стандартные значения рассчитываемой мощности калориферной установки для квартир и домов может составлять 1-5кВт и 5-50кВт – на предприятиях или в офисе. В случаях невозможности применения электрического типа калориферного прибора с заданной мощностью, следует прибегнуть к установке водяного калорифера, который использует в виде основного тепла воду из различных систем отопления, в том числе автономное или центральное.

В целом, в небольших помещениях целесообразнее устанавливать калориферы для приточной вентиляции на электрической основе, так как они удобны в эксплуатации и не занимают много времени при установке. Для строений с большой площадью наилучшим вариантом станет монтаж водяных калориферов, благодаря которым значительно экономится электроэнергия и уменьшаются энергозатраты, необходимые для подогрева воды.

3 Преимущества отопительного приспособления

Водяные тепловые вентиляторы имеют массу преимуществ перед другими видами обогревателей. Главным достоинством считается экономичность, поскольку такие приспособления стоят недорого, потребляют мало энергии и при необходимости замены деталей ремонт можно осуществить своими руками.

Чаще всего из строя выходит вентилятор, поэтому замена проста. Тепло, которое распространяет прибор не поднимается, а направляется в средний воздушный слой помещения, нагревая именно необходимые участки. Если нужно согреть нижнюю или верхнюю часть, можно направить поток в нужном направлении. Тепло подается беспрерывно, поэтому нет значительного колебания температуры.

Очень полезен водяной обогреватель с вентилятором на автомойке, где также осуществляется мытье ковров, паласов. При правильном размещении он может обеспечить быструю и эффективную сушку. Многие владельцы применяют прибор для высушивания автомобильных сидений после тщательной влажной очистки салона.

Еще одним преимуществом приспособления считается возможность при необходимости регулировать интенсивность и мощность обогрева. При чрезмерном повышении температуры рекомендовано включить слабый режим, который будет поддерживать оптимальный микроклимат в помещении.

Существенным достоинством обогревателя является относительная безопасность при эксплуатации. Даже при прикосновении к нему риск ожога почти отсутствует. Защитный корпус исключает возможность контакта человека с лопастями вентилятора. Он также очень редко становится причиной пожара, что считается важным критерием при установке на промышленном производстве.

Важным преимуществом является возможность установки в любой точке помещения при условии достаточного количества свободного пространства. Главное, чтобы прибор находился не слишком далеко от централизованной системы отопления. При желании можно монтировать с расчётом дальнейшего перемещения в случае появления такой необходимости.

Особенности водяного калорифера

Ассортимент или каталог водяных калориферов для приточной вентиляции в магазинах обычно очень большой. Поэтому подобрать необходимую модель не составит труда. Такое устройство является очень экономичным, если сравнивать его с электрическим типом. Оно использует примерно в 3 раза меньше энергии при повышенной производительности. Экономить позволяет подключение к централизованной системе отопления. Регулировать температуру потока воздуха можно благодаря термостату.

С помощью автоматики значительно увеличивается эффективность. Блок управления не нуждается в каких-либо дополнительных модулях. Это механизм, благодаря которому происходит управление и обнаружение поломок. В систему входят следующие элементы:

1. 1. Воздушные и рециркуляционные заслонки.
2. 2. Датчики температуры и загрязнённости фильтров.
3. 3. Клапан нагревателя.
4. 4. Насос, благодаря которому создаётся циркуляция теплоносителя.
5. 5. Термостат. Этот элемент необходим для защиты от промерзания.
6. 6. Пожарная сигнализация.
7. 7. Вентиляторы со встроенным контроллером.

2.1 Принцип работы

Если говорить просто, то водяной калорифер объединяет в себе конвектор, вентилятор, а также теплообменник. Работа его подобна функционированию устройств для принудительной вентиляции помещений. Приток нагретого воздуха осуществляется следующим образом:

1. 1. Поток проходит через воздухозаборные решётки. Они необходимы для предотвращения попадания в вентиляционные короба насекомых, животных, а также различных небольших предметов.
2. 2. Далее, фильтры очищают воздушные массы от пыли и веществ, способных навредить организму человека.
3. 3. Калорифер подогревает поток до необходимой температуры при помощи централизованного отопления.
4. 4. Рекуператор смешивает подогретый воздух со свежим.
5. 5. Благодаря вентилятору тёплая струя перемещается в помещение.
6. 6. Шумопоглотители снижают силу звука.
7. 7. Когда подача воздуха прекращается, срабатывают автоматические обратные клапаны. Они не дают холодным уличным потокам проникнуть в помещение.

2.2 Подключение прибора

Подача воздуха в помещение от водяного калорифера может происходить в левом и правом исполнении. Всё зависит от местоположения смесительного узла, а также блока автоматического управления. Если рассматривать оборудование со стороны обратного клапана, то:

1. 1. Левое расположение подразумевает, что система управления и узел смешения находятся слева.
2. 2. В правом выполнении эти два элемента находятся с правой стороны.

Калориферам для приточной вентиляции необходим смесительный узел. В его конструкции должен предусматриваться вентиль (двухходовой или трёхходовой). Запорная арматура выбирается по характеристикам системы теплоснабжения. Отдельные контуры требуют наличия крана, способного смешивать потоки теплоносителя. Обычно для этих целей используется трёхходовой вентиль. Если же оборудование подключено к централизованному теплоснабжению, то следует монтировать двухходовой кран. Выбор запорной арматуры зависит от таких факторов:

1. 1. Температура теплоносителя.
2. 2. Тип отопительной системы.
3. 3. Амплитуда перепадов давления.
4. 4. Наличие или отсутствие циркуляционного насоса.

Запрещается монтировать водяной калорифер в тех случаях, если воздухозаборник находится вверху. Это обусловлено тем, что снег при попадании в вентиляцию начнёт таять. Вода может проникнуть в систему управления, что выведет блок автоматики из строя.

Монтаж водяных устройств не вызывает особых трудностей. Нужно соблюдать правила, а также технику безопасности. В некоторых случаях лучше довериться профессионалам, которые произведут монтаж с учётом всех норм.

Методы обвязки

Обвязка калорифера — это комплекс устройств и элементов регулировки подачи теплоносителя в прибор. Он включает в себя следующие элементы:

• Насос.
• Двух- или трехходовой клапан.
• Измерительные приборы.
• Запорная арматура.
• Фильтр.
• Байпас.

В зависимости от условий эксплуатации эти элементы могут быть расположены в непосредственной близости от прибора, или на приличном отдалении от него. Исходя из условий подключения различают:

• Гибкая обвязка. Монтируется на узлах управления, расположенных рядом с прибором. Установка таких обвязок считается более легкой, так как она дает возможность все работы производить на резьбовых соединениях, практически не нуждаясь в сварке.
• Жесткая обвязка. Используется на устройствах, удаленных от узлов управления и требующих наличия прочных коммуникаций.

При разнице в технике монтажа, оба вида выполняют одну и ту же функцию — обеспечивают настройку и регулировку режима работы калорифера.

Краткий обзор современных моделей

Чтобы составить впечатление о марках и моделях водяных калориферов, рассмотрим несколько устройств разных производителей.

№1 – калориферы 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.

Принцип работы

Вентилятор, теплообменник и конвектор – так в общих чертах выглядит водяное нагревательное устройство.

Принцип работы приточной вентиляции таков:

1. Воздушный поток поступает в специальные воздухозаборные решётки, предохраняющие от попадания в каналы вентиляции насекомых, мелких предметов, птиц, животных.
2. Фильтры очищают воздух от загрязнений, вредных веществ, пыли.
3. Калорифер при помощи тепла, поступающего от водяной магистрали, нагревает его до нужной температуры.
4. Рекуператор смешивает вновь поступающий воздух с нагретым.
5. Вентилятор подаёт прогретые воздушные массы в помещение, а диффузор распределяет их равномерно по всей площади.
6. Шумопоглотители снижают звуковую мощность работающей установки.
7. В случае отключения подачи воздуха срабатывают клапаны, не допускающие поступления холодного воздушного потока внутрь помещения.

Пример использования воздухонагревателя VOLCANO в помещении шиномонтажа (температура воды +90 ºС)

Калорифер, не имеющий собственного нагревателя, состоит из двух основных элементов:

• Теплообменник, конструкция которого представлена системой трубок из металла – вода, поступающая из общей системы отопления, достигает здесь необходимой температуры.
• Встроенный вентилятор, разгоняющий прогретый воздушный поток по всей территории.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Основные требования к эксплуатации и безопасности устройства изложены в паспорте. Они направлены на исключение аварийных ситуаций, вызванных превышением допустимой температуры или давления теплоносителя, избегать резкого повышения температуры комплекса при первом запуске в холодное время года

Особое внимание следует обращать на опасность перемерзания трубок устройства в зимнее время, грозящее выходом прибора из строя. Для ремонта устройств следует привлекать специализированные организации, самостоятельное вмешательство чаще всего только увеличивает степень проблемы

Краткий обзор современных моделей

Чтобы составить впечатление о марках и моделях водяных калориферов, рассмотрим несколько устройств разных производителей.

№1 – калориферы 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.

№2 – тепловентиляторы 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.

№3 – калориферы 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.