Температурный режим — одно из условий комфортного существования человека. Если в частном доме его устанавливают по субъективным ощущениям владельца, то в производственных и офисных помещениях воздушно-тепловой режим регламентируется требованиями СанПина 2.4.2.2821-10. Поддерживать норматив тепла в любой сезон и при любом климате помогают калориферы.
Калориферы - принцип работы и виды
Калорифер — это устройство, создающее воздушный тепловой поток для обогрева помещений.
Его назначение просматривается в образующих слово латинских корнях: “calor” и “fero” — «тепло-несу». В основе принципа действия этого устройства — закон термодинамики: тепловая энергия всегда передаётся из области высоких температур в область более низких.
Поэтому для функционирования калорифера необходимы:
- нагревающий элемент
- приток воздуха по воздуховодам
- достаточная площадь соприкосновения двух сред
- распределители нагретого воздуха
В настоящее время калориферы разных видов используют для создания микроклимата или технологических условий:
- в цехах по производству полимеров, радиоэлектроники
- в складских и гаражных помещениях
- в сушильных установках
- в торговых залах
- в офисах
- в строительных вагончиках
- в мастерских
- как бытовые воздухонагреватели в жилых помещениях
Основными показателями здорового микроклимата являются: температура, влажность воздуха, скорость перемещения воздушных потоков. Калориферные устройства предназначены, в соответствии с санитарными требованиями, оптимизировать воздушную среду жилых и производственных помещений.
К сведению: Калорифер также может и охлаждать воздушные потоки на 20⁰С, если трубчато-пластинчатый радиатор наполнен фреоном. Теплообмен в этом случае осуществляется снаружи. Фреоновый калорифер обычно входит в состав сплит-системы.
Устройство
Для бесперебойного притока воздуха к нагревательному элементу калорифера его встраивают в систему вентиляции как отдельный модуль, или часть вентиляционной установки. Интенсивность притока воздуха в этом случае зависит от мощности вентилятора — устройства, обеспечивающего в системе необходимое давление. На входе воздушного потока устанавливаются решётки и фильтры для его очистки.
Технические характеристики
Параметры устройства характеризуются:
- размерами помещения (м²)
- рабочей средой (вода, пар, воздух)
- мощностью (Вт)
- рабочим давлением (МПа)
- скоростью потока (м/сек)
- производительностью по теплу (КВт)
- массой (кг)
Основа всех видов калориферов — трубчатый нагревательный элемент. Для увеличения площади его соприкосновения с воздушным потоком трубку оснащают рёбрами и пластинчатыми крыльями из того же металла или алюминия. Поскольку температура трубчатого нагревателя может подниматься выше 100⁰С — его помещают в термостойкий корпус и снабжают регуляторами нагрева.
Виды
По виду нагревательного элемента калориферы бывают:
Водяной
Водяной калорифер— экономичен и эффективен для промышленных помещений, площадь которых более 150 м², и может быть использован при отсутствии основной системы обогрева.
Нагревательный элемент — стальная труба, по которой проходит вода из центральной системы отопления. Ребристость поверхности с шагом 2,8 мм создаётся путём выдавливания рёбер из толстостенного алюминия. Как вариант — навитая на трубку алюминиевая лента или проволока.
Максимум нагрева тела трубы — 150⁰С, ребристая поверхность трубы позволяет нагревать воздух до 70-100⁰С.
Водяные калориферы рассчитаны на монтаж в круглых или прямоугольных воздуховодах, перед или после вентилятора в приточных или приточно-вытяжных установках.
Водяной нагреватель используется как по прямому назначению, так и в качестве части системы теплообменников.
Наличие перегородок в коллекторных крышках влияет на направление движения горячей воды по трубам, что определяет их тип как однорядный или многорядный. В многорядном калорифере трубки располагаются в коридорном или шахматном порядке.
Калориферы данного вида характеризуются сложностями в монтаже, связанными с установкой узла обвязки, который включает:
- циркуляционный насос
- трёхходовой клапан
- арматуру под трубопровод
- блок управления
Важно: Температура воды нагревательной трубки водяного калорифера не должна превышать 150⁰С при давлении не более 1,5 МПа. Минимальная t⁰ воздуха на входе — не менее -20⁰С. Стоит знать, что наибольший уровень теплоотдачи имеет биметаллический теплообменник (медная труба с алюминиевым оребрением).
Паровой
Паровой калорифер — актуален только для промышленного производства, где есть перегретый водяной пар, по системе трубопровода направляемый в трубчатый нагреватель — гладкий или пластинчатый. Предельно допустимое давление пара в таком устройстве — от 0,5 до 1,2 Па. Весь дальнейший процесс теплообмена типичен, как для водяного калорифера.
Электрический
Электрический — наиболее распространённый вид теплообменника, но по себестоимости эксплуатации — наиболее дорогой. ТЭН — проводник (нихромовая спираль) с высоким электрическим сопротивлением в термостойком корпусе. В качестве проводника может выступать и вольфрамовая спираль.
Нагревательные элементы (спирально-ребрёные, или спирально-навивные) соединены посекционно. Электрический калорифер может представлять собой отдельный модуль, или быть частью вентиляционной установки, что осуществить гораздо проще, чем для водяного калорифера, — достаточно подключить к сети.
Питание одно- или трёхфазное (22В или 380 В). Предусмотрена последовательная схема соединения.
Предельная площадь эксплуатации — 150 м² с прогреванием объёма — 100 м³/час. Максимальный нагрев трубчатого элемента — 600-1000⁰С. Устройство обычно имеет несколько режимов мощности, что регулируется термостатом механически или автоматически.
По назначению приборы такого типа бывают промышленными и бытовыми, по месту установки — настенные и потолочные. Рассчитан на монтаж в круглых или прямоугольных воздуховодах приточной или приточно-вытяжной вентиляции.
К сведению: В условиях интенсивной эксплуатации электрический калорифер может перегреваться. Защиту устройства от перегрева по заданному температурному порогу надёжно осуществляет термореле, оно же защитит от включения без вентилятора. В комплектации термореле может быть одно или даже два (реле-повторитель).
Справка: Экономичным способом сохранения до 70% тепла является рекуперация воздуха. Это одновременный пропуск двух встречных потоков, разделённых перегородкой: вытяжной воздух нагревает свежий приточный, из которого попутно в виде конденсата удаляется лишняя влага.
Рекуперация целесообразна для подвальных помещений, гаражей, торговых залов, и может работать по замкнутому циклу. Двухстенный теплообменник, применяемый для этих целей, называется рекуператором.
Как выбрать калорифер
Определяющими позициями, влияющими на выбор калорифера по виду и мощности, должны быть:
- назначение помещения, в котором он будет установлен
- количество людей и оборудования, постоянно пребывающих в этом помещении
- температура на входе и выходе
- мощность приточно-вытяжной вентиляции для обновления воздуха от одного раза в час и выше (жилые помещения, офисы, производственные цеха)
- возможность подключения к центральным системам (отопления, энергоснабжения, газификации)
- доступность процесса установки
- габариты и поверхность нагрева
- энергетическая эффективность
- лёгкая регулировка температурных режимов
- экономичность эксплуатации
Важно: Предусмотреть защитные меры от перегрева калорифера при интенсивной эксплуатации в холодный сезон.
Необходимые расчёты и вычисления для выбора теплообменника
Расчёт мощности калорифера для приточной вентиляции — область специфических и узкоспециализированных знаний, поэтому его лучше доверить специалистам, чьи услуги предоставляет и наша компания.
Можно воспользоваться для этих целей и пошаговыми инструкциями, предлагаемыми разными ресурсами в интернете. В этом случае понадобится ряд вводных данных, от объёма и точности которых будет зависеть результат. Элементарный расчёт можно сделать, перемножив расход воздуха (м³/час) на коэффициент теплопередачи (КТП), а затем, умножив полученное произведение на разницу t⁰ на выходе и входе устройства.
В расчёте мощности можно поупражняться с формулой Q = 0,278∙C∙G∙(T1-T2), где:
- Q – искомая мощность
- T1-T2 — разница температур
- G — массовый расход тепла
- С — теплоёмкость атмосферного воздуха
Попутно придётся вычислить массовый расход и определить теплоёмкость атмосферного воздуха. Не менее сложен и расчёт гладкой теплопередающей поверхности теплообменника, тем более, если она оребрена.
Важно: Большинство отечественных производителей сопровождают свою продукцию технической информацией, в которой есть сведения и о мощности, и об её запасе в разных условиях эксплуатации, и о площади теплопередающей поверхности и общем КПД устройства.
Калориферы любого вида требуют серьёзного подхода к их выбору и профессионального — к ремонту. Ведь за этим стоит гарантия безопасности.
