Устройство водяного калорифера для отопления

Водяной калорифер: принцип действия и предназначение

Водяные калориферы используют для подогрева воздуха в различных помещениях, где отсутствует централизованное отопление. Также они предназначены для систем вентиляции или кондиционирования. Этот вид калориферов является климатическим оборудованием, служащим как теплоутилизатор, наполненный промежуточным теплоносителем. Теплоноситель в данном оборудовании – это подогретая или горячая вода.

Калорифер паровой от водяного отличается тем, что в качестве теплоносителя в приборе служит сухой насыщенный пар. Это более усовершенствованные модели обогревателей, поэтому цена калорифера такого класса на порядок выше.

Принцип действия калорифера отопления: синие стрелки — холодный воздух, красные стрелки — тёплый воздух

Воздухонагреватель водяной: особенности конструкции и функционирования устройства

Водяной обогреватель имеет очень высокий уровень производительности. Это возможно, благодаря широкому температурному диапазону, колеблющемуся от 70 до 110°С. Перепад температур создает сам калорифер. Конструкция прибора представляет собой трубчатый корпус из металла, покрытый реберными пластинами.

Наиболее распространенным видом воздухонагревателей считается водяной калорифер с перпендикулярным потоком. Его используют в разных вентиляционных устройствах. При этом вода движется противоположно потоку воздуха, в прямоугольном направлении. В результате вода поднимается по каналам снизу-вверх, пузырьки воздуха поступают вверх устройства, а оттуда выводятся через специальные воздухоотводы.

В любом водном калорифере в обязательном порядке должен быть установлен узел обвязки, представляющий собой специальный компонент устройства, отвечающий за подведение к теплообменнику горячей воды.

Конструкция водяного калорифера включает такие обязательные детали:

• насос для циркуляции теплоносителя;
• трехходовой клапан;
• арматура конструкции;
• блок управления;
• узел для обвязки, контролирующий производительность калорифера и препятствующий его заморозке.

Схема строения электрического калорифера

Калорифер водяной для приточной вентиляции: принцип работы и сфера использования

Калорифер электрический для приточной вентиляции используют для подогрева или, наоборот, для охлаждения воздуха, который поступает с улицы. Устанавливают такие приборы в середине канала вентиляции. Агрегат создает благотворный микроклимат, независимо от времени года. Канальные калориферы используют в помещениях с разной площадью. Работа калорифера для приточной вентиляции будет особенно эффективна в просторных цехах, теплицах, складских помещениях, которые оборудованы соответствующей вентиляционной системой.

Приточная установка с водяным калорифером считается самым эффективным способом отопления или охлаждения в помещениях с большой площадью. Наиболее актуальна их эксплуатация зимой, когда воздух, который поступает сквозь вентиляционную приточную систему, требует подогрева.

Агрегаты устанавливают в середине канала вентиляции, имеющий круглое или прямоугольное сечение. Воздух, поступающий с улицы, пропускается сквозь систему фильтрации и попадает в калорифер для приточной вентиляции, где происходит его нагрев за счет тепла, который отдает водяная отопительная система, поступающая к теплообменнику через канал воздухонагревателя.

Схема установки калориферов в приточную вентиляцию

Приточные установки с электрическим калорифером также обеспечивают поступление в помещение свежего, чистого, прохладного воздуха. При этом через вентиляционную систему выходят отработанные массы. Как в промышленности, так и в быту более востребованы приточные установки с электрокалорифером, работающие от сети.

Типы калориферов

Существует несколько типов калориферов, используемых в разных участках и условиях.

Рассмотрим их внимательнее:

Водяные

Самая распространенная группа приборов, отличающаяся высокой эффективностью, безопасностью и простотой действия. В качестве теплоносителя в них используется горячая вода, поступающая из сети ЦО, ГВС или от собственного котла. Калорифер водяной для приточной вентиляции является наиболее удобным и экономичным решением, позволяющим выполнять поставленные задачи с минимальными затратами на обслуживание или ремонт. Единственным недостатком прибора является необходимость подключения к системе подачи теплоносителя, что создает определенные сложности на стадии монтажа и препятствует быстрому переносу в другое место.

Паровые

Паровые устройства являются полными аналогами водяных и на практике отличаются от них только видом теплоносителя. Единственным отличием паровых приборов является большая толщина стенок трубок — 2 мм против 1,5 у водяных. Это обусловлено большим давлением в системе, требующим усиленных каналов для циркуляции. В остальном приборы идентичны, имеют одинаковые эксплуатационные правила и требования.

Электрические

Электрический калорифер для приточной вентиляции не нуждается в подаче теплоносителя, так как источником нагрева является электрический ток. Подключение таких приборов гораздо проще, что делает их мобильными и удобными в использовании, но высокие расходы на электроэнергию ограничивают применение этой группы. Чаще всего они устанавливаются для местного обогрева при выполнении разовых работ, используются в качестве аварийных или временных источников тепла.

Расчет мощности калорифера

Расчет калорифера производится в несколько этапов. Последовательно определяются:

• Тепловая мощность.
• Определение размера фронтального сечения, подбор готового прибора.
• Расчет расхода носителя.

Поскольку расход воздуха известен из характеристик вентиляционной системы, то вычислять его не потребуется. Формула определения тепловой мощности прибора:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар)

где Qт — тепловая мощность калорифера.

L — расход воздуха (величина приточного потока).

Pв — плотность воздуха, табличное значение, находится в СНиП.

Cв — удельная теплоемкость воздуха, имеется в таблицах СНиП.

(tвн — tнар) — разница внутренней и наружной температур.

Внутренняя температура — санитарная норма для данного помещения, наружная определяется усредненным значением самой холодной пятидневки в году для данного региона.

Определяем фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V,

где F — фронтальное сечение.

L — расход воздуха.

P — плотность воздуха.

V — массовая скорость потока, принимается около 3-5 кг/м2•с.

Затем находим расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых),

где G — расход теплоносителя.

3,6 — поправочный коэффициент для получения нужных единиц измерения.

Qт — тепловая мощность прибора.

Cв — удельная теплоемкость среды.

(tвх — tвых) — разница температур теплоносителя на входе и выходе из устройства.

Зная расход носителя можно определить диаметр труб обвязки и подобрать нужное оборудование.

Пример расчета

Определяем тепловую мощность при разнице температур от -25° до +23°, при производительности вентилятора 17000 м3/час:

Qт = L • Pв • Cв • (tвн — tнар) = 17000 • 1,3 • 1009 • (23-(-25)) = 297319 Вт = 297,3 кВт

Фронтальное сечение:

F = (L • P)/ V = (17000 • 1,3) / 4 = 5525 = 0,55 м2.

Определяем расход теплоносителя:

G = (3,6 • Qт)/Cв • (tвх — tвых) = (3,6 • 297,3)/1009 • (95-50) = 1,58 кг/сек.

По полученным данным по таблице калориферов подбираем наиболее подходящую модель.

Вычисление поверхности нагрева

Площадь поверхности нагрева определяет эффективность устройства. Чем она больше, тем выше коэффициент теплоотдачи, тем сильнее прибор нагревает воздушный поток. Определяется по формуле:

Fk = Q / k • (tср.т — tср.в)

где Q — тепловая мощность.

k — коэффициент.

tср.т — средняя температура теплоносителя (между значениями на входе и выходе из прибора).

tср.в — средняя температура воздуха (наружная и внутренняя).

Полученные данные сравниваются с паспортными характеристиками выбранного прибора. В идеале расхождение между реальными и расчетными значениями должны быть на 10-20% больше у реальных.

Особенности расчета паровых калориферов

Методика расчета паровых калориферов практически идентична рассмотренной. Единственным отличием является формула расчета теплоносителя:

G = Q / r

где r — удельная теплота, возникающая при конденсации пара.

Самостоятельный расчет калориферных установок достаточно сложен и чреват появлением множества ошибок. Если требуется рассчитать прибор, лучшим решением будет обратиться к специалистам или использовать онлайн-калькулятор, которых имеется много в сети интернет. Решение достаточно просто, надо лишь подставит в окошечки программы собственные данные и получить искомые значения, на основании которых можно выбирать готовые устройства.

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

Гладкотрубный калорифер

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.

Пластинчатые

Пластинчатый обогреватель

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

Биметаллический калорифер служит дольше благодаря антикоррозийным свойствам

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.

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.

Принцип работы водяного калорифера

Приспособления для системы вентиляции, которые работают с использованием воды, устанавливают только в случае наличия отрегулированной и налаженной работы системы теплообеспечения или ГВС. Агрегат может подогревать воздушные массы до температуры +70…+100°С. Нагретый воздух используют в качестве источника дополнительного тепла на больших площадях – спортзалах, складах, супермаркетах, павильонах, производственных помещениях и теплицах.

Принцип работы приточной вентиляции с водяным калорифером похож на работу аналогичного бытового прибора для обогрева помещения, только вместо электрической спирали в качестве теплообменника выступает змеевик из металлических трубок, в которых циркулирует теплоноситель.

При этом сам процесс подогрева воздушных масс выглядит следующим образом:

• горячая жидкость из отопительной системы или сетей ГВС, подогретая до 80-180 градусов, идет в трубчатый теплообменник, который изготовлен из меди, стали, биметалла или алюминия;
• теплоноситель нагревает трубки, а они в свою очередь отдают тепловую энергию воздушным массам, проходящим через теплообменник;
• для равномерного распределения нагретого воздуха по помещению в приборе стоит вентилятор (он же отвечает за обратную подачу воздушных масс в калорифер).

Если все уже надоело и не знаете во что, еще поиграть, то можно попробовать скачать игровые автоматы 1xBet и насладиться новыми впечатлениями с популярной БК.

Благодаря использованию уже нагретого воздуха из отопительной системы агрегат экономит средства. Водяной нагреватель для вентиляционных сетей можно назвать прибором, который объединяет в себе качества конвектора, вентилятора и теплообменника.

Нагреватели для вентиляционных сетей работают только с воздухом, степень запыленности которого не превышает 0,5 мг/м³, а минимальная температура не ниже -20°С. Прибор монтируют внутри вентиляционной шахты и подбирают по ее параметрам (сечение и форма). Иногда для достижения нужной температуры воздуха последовательно устанавливают несколько менее мощных устройств, если одну конструкцию подходящей производительности не получится встроить в воздуховод.

Преимущества и недостатки

Целесообразно использование водяных нагревателей на производственных предприятиях, имеющих собственные коммуникации теплоснабжения. В этом случае агрегат будет максимально рентабельным.

К преимуществам устройств для подогрева воздуха причисляют следующее:

1. По сложности и трудоемкости монтаж водяного теплообменника можно сравнить с прокладкой труб отопления. Иными словами, проблем с установкой не возникнет.
2. Нагретые воздушные массы быстро отапливают даже помещение значительной площади.
3. Отсутствие сложных механических и электрических узлов обеспечивает безопасную работу.
4. Направлением потоков теплого воздуха можно управлять.
5. Во время работы нет повышенных нагрузок на электросеть, а поломка не спровоцирует возгорание. К слову, агрегат очень редко выходит из строя, потому что не имеет быстроизнашивающихся деталей.
6. Благодаря использованию горячей жидкости из тепловой сети техника не требует регулярных финансовых вложений.

Главный недостаток связан с тем, что калорифер нельзя использовать в бытовых целях в многоквартирных домах. Но в качестве альтернативы применяют аналогичные электрические устройства. Техника имеет внушительные размеры и требует контроля над температурой теплоносителя в тепловой сети, к которой она подключена. Подобное вентиляционное оборудование разрешено устанавливать только в местах, где температура окружающего воздуха не опускается ниже нуля градусов.

Тепловентилятор из хлама своими руками +видео

В видео вы наглядно увидите, как делается тепловентилятор из различных элементов, которые могут остаться от уже неработающих узлов бытовых приборов.

Для рассматриваемой модели тепловентилятора понадобится:

• Крышка с кулером от блока питания;
• Поломанный фен;
• Пластиковая решетка от вентиляции;
• Шнур от утюга с вилкой;
• Текстолит;
• Куски фанеры.

Пошаговое руководство:

1. Установка нагревательного элемента. Из узких полос текстолита делается рамка, на нее зигзагом навивается спираль, которую изъяли из фена. В текстолитовой конструкции готовятся отверстия, и в них проделывается проволока. На нее закрепляется спираль, чтобы она не касалась материала рамочки. В итоге спираль исполняет роль большого переменного резистора.
2. Подключение вентилятора. На созданной рамке со спиралью с помощью измерителя напряжения находят участок с наименьшим переменным напряжением. На плюс нужно запаять диод, а на минус – присоединить проводок с кулера. Эта схема полностью заменяет блок питания.
3. Выполнение корпуса. Боковые стенки прикручиваются шурупами к крышке кулера, а в оставшуюся пустую стенку – вставляется решетка и фиксируется клеем из термопистолета.

Полученный прибор потребляет немного электроэнергии, работает бесшумно и вполне может обогреть определенные места в комнате. Например, если при работе в мастерской мерзнут ноги, то можно установить тепловентилятор под стол, и он будет обогревать их.

Если нужно обеспечить качественный прогрев помещения перед подачей центрального отопления или после его завершения, в период, когда наблюдаются особенно холодные дни, то лучше самодельного тепловентилятора – не придумаешь. Он компактный, экономичный и продуктивный, его можно создать из подручных средств

Советы по монтажу

Калориферы с датчиками в теплице поддерживают нужную температуру 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.

Виды водяных калориферов для вентиляции

Сразу отметим, что приборы, применяемые для нагрева воздуха в вентиляционных и воздушных отопительных системах, могут работать не только на воде.

Выделяют четыре вида калориферов, отличающихся способом нагрева теплоносителя:

• огневые
• водяные;
• паровые;
• электрические.

Водяные наиболее популярны благодаря бюджетной стоимости и минимальным затратам на обслуживание. Единственная сложность касается монтажа, при котором требуется подвести трубы водоснабжения.

Галерея изображений
Фото из
Водяные калориферы в системах вентилирования используются для подогрева свежей порции воздуха, забор которого производится на улице

Чтобы исключить замерзание калорифера в морозный период, подключенные к нему воздуховоды рассчитывают так, чтобы давление воздуха и скорость его движения никогда не снижалась. То есть, недопустимо превышение сечения воздуховода

Если нет возможности точно спрогнозировать и рассчитать скорость движения воздуха, используются нагреватели с вентилятором, стимулирующим движение воздуха после обработки его в теплообменнике

Размер теплообменника калориферов рассчитывается так, чтобы подводимого к ней тепла хватало на нагрев помещения конкретной площади

По типу труб теплообменника калориферы делятся на гладкотрубные и ребристые. У ребристых площадь для теплообмена больше, они эффективней

В частных домах часть вентиляционной системы с нагревателями и фильтрами обычно располагают на холодном чердаке. Подача нагретого воздуха производится через потолочные приточные отверстия

Для того чтобы контролировать теплоотдачу и температуру нагрева воздуха в помещении, на входе в нагреватель устанавливается автоматический или ручной обводной клапан

В приточной вентиляционной системе с использованием калориферов все приборы должны быть одной модели и одного типа

Водяной калорифер в системе вентиляции

Размеры агрегата для больших помещений

Компактный нагреватель воздуха с вентилятором

Приборы нагрева воздуха в небольшом помещении

Спирально-навивной нагреватель воздуха

Расположение калорифера вентиляции в доме

Расположение обводного клапана

Приточная вентиляционная система с нагревателями

По этой причине невозможно установить прибор в городских квартирах, зато в крупных зданиях (например, в складских помещениях, гаражах, заведениях общественного питания) система с правильной обвязкой калорифера достаточно эффективна.

Установка для нагрева воздуха в помещениях большой площади, состоящая из водяного калорифера и вентилятора радиального типа. Служит для создания тепловых завес и вентилирования воздуха в офисных зданиях, магазинах, цехах

Отличительная черта паровых приборов – высокая скорость достижения необходимой температуры. Они актуальны для промышленных предприятий, где легко обеспечить установку и обслуживание паропроводов, для частного жилья их использование нецелесообразно.

Если нужен быстрый монтаж, не осложненный подводкой коммуникаций, применяют модели электрических калориферов для приточной вентиляции. Для их эксплуатации достаточно защищенной точки электропитания. Теплоносителя как такового нет вообще, нагревательными элементами служат ТЭНы. Как и любые электроприборы, они невыгодны с материальной точки зрения.

Водяное обогревательное оборудование, используемое в системах вентиляции, — самый экономный и производительный вариант, способный быстро обогреть большое пространство с минимальными затратами

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

Подключение водяного тепловентилятора

Большинство современных устройств подключается к электросети 220 В или 380 В:

Произвести монтаж отопительного агрегата можно в 10 шагов:

1. Выберите место подключения: это может быть потолок, стена или угол. Убедитесь в том, что оно выдержит нагрузку.
2. Проверьте диаметр труб на соответствие техническим требованиям, температуру теплоносителя и скорость протока.
3. Закупите электропровода нужной длинны для подключения устройства к сети электропитания. Подведите электропитание и цепи управления. Приобретите крепления для тепловентилятора, желательно от производителя.
4. Сделайте разметку отверстий для крепления, пробурите их.
5. Завинтите в них шурупы, оставьте небольшой люфт.
6. Сделайте удобным крепление консоли.
7. Проведите трубы для отопления к устройству.
8. Закрепите монтажную консоль, учитывая выбранный наклон тепловентилятора.
9. Навесьте устройство на консоль и закрепите двумя болтами. Для удаления воздуха из системы отопления предварительно можно установить аппарат Маевского. Чтобы менять поток нагретого воздуха при повороте устройства на консоли, установите металлорукава.
10. Подсоедините гибкие подводки к трубам отопления в соответствии с инструкцией к вашей модели тепловентилятора. Запитайте устройство теплоносителем, сбросьте воздух. Готово!

https://youtube.com/watch?v=mveqhyPq5b4