Калорифер водяной для приточной вентиляции: выбор и монтаж

Содержание

Что такое приточная вентиляция

Создание комфортного микроклимата в помещении – важная задача. Вентиляция воздуха – одна из составляющих этого процесса. С этими задачами хорошо справляется приточная вентиляция в квартире или доме. В зависимости от модели устройство обеспечивает:

  • очищение воздуха от разных примесей;
  • изменение температуры в зависимости от заданных параметров;
  • поддержку оптимального показателя влажности;
  • создание комфортных условий жизни.

Устройство приточной вентиляции

Для повышения скорости обмена местами воздушных масс используют разные приспособления

Разбираясь, как выглядит приточная вентиляция, нужно обратить внимание на то, из каких элементов она состоит:

  1. Вентилятор. От его уровня мощности зависит работа всей системы.
  2. Фильтры. Защищают помещение от попадания загрязнений с улицы.
  3. Нагревательный элемент. Приточная вентиляция с подогревом воздуха помогает не испытывать дискомфорт от перепадов температуры.
  4. Рекуператор. Устройство используется для снижения затрат на подогрев воздуха за счет комнатного тепла.
  5. Система шумопоглощения. Для минимизирования звука от работы устройства.
  6. Воздуховоды. Сборная приточная вентиляция состоит из труб, изготовленных из пластика или легких металлов. Характеристики зависят от конкретной модели.

Виды калориферов для приточной вентиляции и их устройство
Виды калориферов для приточной вентиляции и их устройство

Принцип работы приточной вентиляции

Характерной особенностью современных квартир является чрезмерная герметизация, поэтому многие задумываются об установке принудительной системе движения воздуха. Приточная система вентиляции подходит для этого идеально. Она работает следующим образом:

  1. Воздух попадает в воздухозаборник.
  2. Транспортируется по воздуховоду благодаря работе вентилятора.
  3. После нагревания до нужной температуры, попадает в помещение.

Классификация

Для создания в здании оптимального микроклимата применяется система калориферного обогрева, то есть принудительного подогрева с помощью оборудования, которое устанавливается в воздушных каналах.

В зависимости от того, какой теплоноситель используется, выделяют 4 типа калориферов:

  • Паровые – применяются чаще всего на промышленных предприятиях, где выработка пара предусмотрена технологическими процессами.паровой калорифер
  • Электрические – этот вариант самый простой в установке (нужен только источник питания для нагрева встроенных ТЭНов), но требует большого расхода электроэнергии. Использование электрокалорифера считается целесообразным только на объектах, площадь которых не превышает 150 м²электрический калорифер
  • Водяные – этот тип нагревателя работает на основе горячей воды и устанавливается в системах вентиляции с прямоугольным или круглым сечением на площадях свыше 150 м² Данный тип обогрева надёжен, практичен, прост в обслуживании и недорог.водяной калорифер

Особенностью нагревателя является то, что состав поступающего с улицы воздушного потока не должен быть липким, волокнистым, содержать твёрдые частицы. Допустимая запылённость — не более 0,5 мг/м³. Минимальная температура забираемого воздуха -20 °C.

При выборе калорифера учитывают следующие факторы:

  • площадь помещения;
  • погодные условия в данном климатическом поясе;
  • мощность вентиляции.

Нагреватель устанавливают во внутренней части вентиляционной шахты, поэтому он должен соответствовать её параметрам (конфигурации и размеру).

Если производительность будет низкой, то прибор не сможет прогреть воздушные массы.

Если нет возможности установить калорифер с нужными параметрами, то последовательно монтируются несколько механизмов, имеющих меньшую мощность.

Водяной калорифер: особенности конструкции

Водяной калорифер для приточной вентиляции экономичен в сравнении с электрическими аналогами: для того, чтобы нагреть одинаковый объём воздуха, используется энергии в 3 раза меньше, а производительность гораздо выше. Экономия достигается благодаря подключению к системе центрального отопления. С помощью термостата легко устанавливать необходимый температурный баланс.

Автоматическое управление повышает эффективность. Щит управления приточной вентиляцией с водяным калорифером не требует дополнительных модулей и представляет собою механизм управления и диагностирования аварийных ситуаций.

Состав системы выглядит следующим образом:

  • Температурные датчики уличной и обратной воды, приточного воздуха и степени загрязнённости фильтров.
  • Заслонки (для рециркуляции и воздушные).
  • Клапан нагревателя.
  • Циркуляционный насос.
  • Капиллярный термостат защиты от замерзания.
  • Вентиляторы (вытяжной и приточный) с механизмом контроля.
  • Контроль вытяжного вентилятора.
  • Пожарная сигнализация.

схема калорифера водяного
Конструкция водяного канального нагревателя типа 60-35-2 (размер – 60 см х 35 см, рядность – 2) из оцинкованной стали, предназначенного для систем вентиляции и кондиционирования

Водяной и паровой калориферы представлены в трёх разновидностях:

  • Гладкотрубные: большое количество полых трубок расположены вблизи друг от друга; теплоотдача небольшая.
  • Пластинчатые: ребристые трубки увеличивают площадь теплоотдачи.
  • Биметаллические: патрубки и коллекторы сделаны из меди, алюминиевое оребрение. Наиболее эффективная модель.

Современные модификации

Производители постоянно усовершенствуют приточные установки с водяным нагревателем для предварительной очистки и нагрева воздуха. Сейчас, например, повсеместно встречаются приточные установки с водяным нагревателем с «умным» автоматическим управлением. В этом случае можно сэкономить много времени, которое обычно уходит на специальное программирование.

При необходимости работа приточной установки с водяным нагревателем корректируется через смартфон или планшет. Приточные установки с водяным нагревателем имеют высокую степень безопасности, поэтому их чаще других выбирают для вентиляционных систем в жилых помещениях. С помощью устройств с водяным калорифером температура воздуха каждого кубического метра на заданной площади будет одинаковой.

Принцип работы и конструктивные особенности

Универсальные устройства, работающие на воде, устанавливают в местах с хорошо налаженной системой теплоснабжения. Простое, но достаточно эффективное проектное решение позволяет нагревать воздух в диапазоне от + 70 °С до + 100 °С и актуально для ангаров, спортзалов, супермаркетов, теплиц, складов, крупных павильонов – то есть объемных помещений, требующих дополнительного обогрева.

Воздухонагреватель VOLCANO в теплице
Пример использования воздухонагревателя VOLCANO в теплице. Обогрев осуществляется за счет распределения теплого воздуха (температура воды – +90º С) с помощью вентилятора и регулируемых жалюзи

Если вы когда-нибудь пользовались бытовым тепловым калорифером, то легко поймете принцип действия водяного устройства. Оно так же нагревает воздух, но роль электрической спирали, заключенной в небольшом корпусе, играет комплект металлических трубок, по которым циркулирует нагретый теплоноситель.

Процесс нагрева выглядит следующим образом:

  • горячая вода, нагретая до нужной температуры (в среднем от + 80 °С до + 180 °С), из труб отопления поступает в теплообменник, состоящий из небольших алюминиевых, стальных, биметаллических или медных трубок;
  • трубки нагревают проходящий через прибор воздух;
  • встроенный вентилятор распространяет нагретый воздух по помещению и стимулирует его движение в обратном направлении – к прибору.

Специально разогревать воду не приходится, так как она является частью отопительной системы, поэтому происходит значительная экономия средств.

Конструкция водяного канального нагревателя
Конструкция водяного канального нагревателя типа 60-35-2 из оцинкованной стали, предназначенного для систем вентиляции и кондиционирования. Типовой размер воздуховода – 60 см х 35 см, рядность – 2, максимальное рабочее давление – 1,5 МПа, максимальная температура теплоносителя – + 170 ºС

Схема стандартного водяного калорифера – это гибрид теплообменника, вентилятора и конвектора. Она эффективна для нагрева больших производственных помещений, а при выборе правильной обвязки – и для коттеджей с хорошо налаженной системой вентиляции.

Плюсы и минусы использования

Если предприятие обладает собственной системой теплоснабжения, применение калориферов для приточной вентиляции производственных помещений является максимально рентабельным.

Система с тепловентилятором
Комплект водяных тепловентиляторов для обслуживания складского помещения. Калориферы с расходом воздуха 5200 м³/ч и температурой теплоносителя + 130 ºС нагревают воздух и поддерживают заданную температуру

Достоинства устройств, подключенных к централизованной системе:

  • простая установка, не отличающаяся по сложности от монтажа отопительных труб;
  • быстрый нагрев объемного помещения;
  • безопасность работы всех узлов;
  • возможность регулировки потока нагретого воздуха;
  • строгий индустриальный дизайн.

Но главным преимуществом является отсутствие регулярных финансовых вложений – оплата происходит только при покупке нового оборудования.

Цены на калориферы
Актуальные цены на водяные биметаллические калориферы КСК производства новосибирской компании «Т.С.Т», изготавливающей тепловое оборудование. Конечная цена зависит от базовой комплектации и технических характеристик

Главным недостатком считают невозможность использования водяных моделей в быту, особенно в условиях городского жилья. Альтернативой является применение электрических приборов.

Еще один нюанс касается отрицательных температур: оборудование необходимо устанавливать в помещениях, где минимальный порог не опускается ниже 0 °С.

Конструкция водяного калорифера
В конструкции водяного калорифера практически нет быстроизнашивающихся деталей. Они редко выходят из строя и требуют серьезных ремонтов, что также следует отнести в “копилку” преимуществ оборудования

Применение водяного оборудования

Калорифер является действующим узлом приточной вентиляции и имеет свои особенности монтажа, эксплуатации и обслуживания. Разобраться в подключении и работе прибора помогут схемы обвязки и инструкция по монтажу.

Схемы узлов обвязки

Расположение узлов зависит от места установки, схемы воздухообмена и технических характеристик оборудования. Возможны несколько вариантов монтажа, среди которых наиболее популярным является смешивание рециркуляционного воздуха с приточным.

Замкнутая система, предполагающая только рециркуляцию воздушных масс внутри помещения, используется реже.

Больше возможностей для установки устройства возникает, если хорошо налажена естественная вентиляция. Калорифер можно подключить к отопительной системе прямо в точке воздухозабора, которая обычно располагается в подвале.

При наличии принудительной вентиляции монтаж нагревательного прибора можно осуществить в любом удобном месте.

Схема обвязки узлов калорифера
Схема обвязки узлов калорифера для приточной вентиляции. Шаровые краны, установленные на входе и на выходе, позволяют перекрывать воду, а термоманометр – контролировать температуру и давление

Востребованность систем воздухообмена привела к тому, что некоторые предприятия стали выпускать готовые модели узлов обвязки в различных исполнениях.

Это комплекты, предназначенные для сборки и включающие следующие детали:

  • балансировочные и обратные клапаны;
  • насосы;
  • байпасы, шаровые краны;
  • двух-трехходовые клапаны;
  • манометры;
  • очистительные фильтры.

Примером комплексного изготовления узлов служит продукция компании «Интеграция» (СПб).

Принципиальная схема обвязки
Принципиальная схема обвязки вентиляционной установки типа «SOLID», позволяющая управлять работой нагревательного устройства и поддерживать в помещении определенную температуру

Исходя из технических условий монтажа и потребностей пользователя, существует несколько распространенных комбинаций расположения деталей в узлах.

На следующих схемах продемонстрированы четыре популярных исполнения:

Варианты обвязки водяных калориферов для приточной вентиляции

Схемы обвязки
Обозначения для четырех представленных схем обвязки являются общими: 1 – шаровой кран; 2 – фильтр; 3 – трехходовой клапан; 4 – насос циркуляционного типа; 5 – обратный клапан; 6 – термоманоментр

В 1 и 3 исполнениях узлы присоединены жестким способом, во 2 и 4 – с помощью гибких металлических шлангов.

Регулировка процесса нагрева

Для регулирования тепловой мощности воздухонагревательных устройств применяют смесительные узлы с трехходовым клапаном. Благодаря принципу смешения можно заметно снизить расходы на обогревание помещения.

Трехходовой клапан позволяет снизить температуру теплоносителя за счет подмешивания в горячую воду, поступающую в калорифер, некоторого количества охлажденной жидкости, выпускаемой из теплообменника.

Установка циркуляционного насоса увеличивает эффективность работы системы. Его предпочтительнее монтировать на выходе, так как охлажденная вода (или альтернативный вариант – гликолевый раствор) продлевает срок работы прибора.

Существует несколько важных условий эксплуатации смесительного оборудования:

  • максимальная близость к калориферу;
  • доступность для технического обслуживания;
  • профильтрованный, без химических включений теплоноситель;
  • температура воздуха в помещении выше 0 °С.

Технические характеристики приборов могут отличаться, но в среднем рекомендуемая температура теплоносителя от + 2 °С до + 150 °С. Для регулярного контроля над показателями рекомендуют около теплообменника монтировать два термоманометра.

Смесительный узел
Образец смесительного узла для водяного калорифера. По сути, это один из вариантов обвязки с возможностью регулировки температуры и контроля над ее изменением

Регулировка трехходового клапана осуществляется с помощью привода и контроллера. Измерительные приборы позволяют максимально точно выставлять требуемую температуру и менять давление.

Особенности монтажа и подключения

Для установки калориферов в производственных цехах или на других промышленных объектах приглашают бригаду специалистов. Бытовые устройства можно подключить самостоятельно, если четко следовать инструкции и иметь навыки работы с электрическими и отопительными приборами.

Для тех, кто своими руками обустроил в доме систему отопления, монтаж воздухонагревательной установки покажется детской забавой.

Бытовые модели отличаются небольшими объемами и сравнительно легким весом, но перед подвешиванием их на стену (или потолок) следует проверить прочность основы. Наиболее крепкими считаются бетонные и кирпичные стены, умеренно подходящими – деревянные, самыми слабыми – гипсокартонные.

В первую очередь крепят металлическую раму – кронштейн с отверстиями для фиксации корпуса. У некоторых производителей рама называется монтажной консолью.

Место монтажа канального калорифера
Место монтажа канального калорифера для приточной вентиляции в системе воздухообмена. Если существует возможность понижения температуры ниже нормы, обязательна установка термостата защиты от замерзания

Подвешивают корпус калорифера и поочередно подключают трубы с комплектом запорной арматуры или смесительный узел, который можно частично установить и до монтажа прибора.

Врезка в систему отопления проводится двумя способами: посредством использования соединительных фитингов (муфт с прокладками) или сваркой металлических труб. Второй способ считается наиболее надежным, но он невозможен при гибком соединении.

Одна из наиболее слабых зон – патрубки теплообменника, которым нужно обеспечить стабильность. Если существует риск изменения положения прибора, лучше жесткие трубки заменить гибкими элементами. В любом случае, следует исключить нагрузку на патрубки. Чтобы обеспечить изоляцию системы и не допустить протечек, стыки обрабатывают герметиком.

Жесткие патрубки подключения калорифера
Если водяной калорифер устанавливается на постоянной основе, его подключают жесткими трубами. Если планируется перенос или смещение, лучше использовать гибкую подводку

Перед процессом тестирования необходимо удалить воздух из каналов, проверить работу вентилей и направляющих жалюзи.

Правила эксплуатации и возможность ремонта

Чтобы оборудование работало безупречно и полностью выполняло свои функции, следует учитывать следующие правила:

  • следить за составом воздуха в помещении (с требованиями соответствия можно ознакомиться в ГОСТ 12.1.005-88);
  • производить монтаж строго по инструкции и исходя из рекомендаций производителя;
  • не повышать температуру теплоносителя выше + 190 °С;
  • соблюдать нормы давления – около 1,2 МПа;
  • после охлаждения помещения производить нагрев плавно, примерно на 30 °С в час;
  • следить, чтобы температура воздуха не опускалась ниже 0 °С, иначе трубки теплообменника лопнут.

Если калорифер устанавливается в помещении с повышенной влажностью, степень пыле- и влагозащиты должна равняться IP66 или выше.

Производить ремонт самостоятельно не рекомендуем, так как одна поломка чаще всего ведет за собой следующую, а в итоге придется просто заменить некоторые детали. Лучше обратиться в сервисный центр и поручить работу профессионалам. Кроме того, перед покупкой не стоит игнорировать расчет мощности калорифера, иначе есть шанс впустую потратить деньги.

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 — тепловая мощность калорифера.

L — расход воздуха (величина приточного потока).

— плотность воздуха, табличное значение, находится в СНиП.

— 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.

— тепловая мощность прибора.

— 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

таблица расчета калорифера

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

талица вычисления площади 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.

Выбор места для установки приточной вентиляции

В зависимости от типа системы приточной вентиляции и ее назначения выбирается место для монтажа. Более подробно о каждой разновидности:

Моноблочные конструкции

Системы моноблочного типа устанавливаются, как правило, на чердаках жилых домов, а шахты проводятся под потолком, что дает возможность скрыть их при отделке помещения.

В производственных цехах монтаж происходит в специально отведенных помещениях с развернутой сетью коммуникаций по всему зданию.

Сборные

Обычно монтируются согласно проекту здания, который подробно указывает место монтажа каждой системы, прокладки воздушных магистралей. Из-за размеров установки ее монтаж возможен либо под потолком, при этом можно скрыть коммуникации при отделке, либо по наружной стене помещения.

Независимо от типа установок, калориферная часть жидкостного типа подключается к системе отопления.

Также разница есть и в монтаже конструкций, отличающихся по способу вентиляции.

Общеобменная

Так же как другие типы, устанавливается на этапе черновых работ согласно проекту дома. Прокладка коммуникаций проводится под потолком комнат. Приточные воздуховоды подводятся ближе к полу. На кухне это может быть печная вытяжка, в санузле — потолочный вентилятор.

Местная

Системы местного проветривания могут устанавливаться как во время черновых работ, так после завершения отделки. Некоторые виды приточных устройств могут монтироваться на оконную форточку. Для настенной установки иногда проделывается отверстие в стене комнаты.

Сборные системы местного проветривания устанавливаются под потолком или в стенах помещения. Это дает возможность аккуратно закрыть коммуникации отделочными материалами.

Достоинства и недостатки водяных калориферов

Калорифер водяной для приточной вентиляции имеет существенные минусы, ограничивающие его применение в жилых помещениях:

  • большие габариты;
  • сложность подключения к общей системе горячего водоснабжения;
  • необходимость жёсткого контроля температуры теплоносителя в системе водоснабжения.

Однако, для создания комфортной температуры в больших помещениях (производственных цехах, теплицах, торговых центрах), применение таких нагревательных установок является наиболее удобным, эффективным, экономичным.

Водяной калорифер не нагружает электросеть, его поломка не спровоцирует возгорание – эти факторы делают использование оборудование безопасным.

Коэффициент теплопередачи калорифера

6. Расчет коэффициента теплопередачи (теплотехнической эффективности) выбранного приточного калорифера.
Коэффициент теплопередачи выбранного воздухонагревателя, можно узнать двумя способами. Первый — рассчитать по формуле (использовав коэффициенты и показатели степеней данного вида калориферов). Второй — воспользоваться готовой таблицей, с данными при разных показателях массовой скорости воздуха и скорости воды. Табличные данные можно посмотреть на странице сайта: Калориферы КСк. Коэффициент теплопередачи калориферов КСк.

Расчетные значения для подсчета коэффициентов теплопередачи
КСк2
(2-х рядная модель)
A n m КСк3
(3-х рядная модель)
A n m КСк4
(4-х рядная модель)
A n m
33.3 0.383 0.175 29.3 0.437 0.168 25.5 0.496 0.160

К Вт/(м²•°С) = A • Vⁿ • Wᵐ
V — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; W — скорость движения воды в трубках, м/сек; A, n, m — значение модуля и степеней из таблицы.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-6

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
6. Задача — подсчитать коэффициент теплопередачи воздухонагревателей КСк 11-го номера при массовой скорости в фронтальном сечении 3.48 кг/м²•с и соответствующей скорости движения теплоносителя в трубках.
К Вт/(м²•°С) = 33.3 • 3.480.383 • 1.2500.175 = 55.82 Вт/(м²•°C) — для калорифера КСк 2-11
К Вт/(м²•°С) = 29.3 • 3.480.437 • 0.8300.168 = 48.97 Вт/(м²•°C) — для калорифера КСк 3-11
К Вт/(м²•°С) = 25.5 • 3.480.496 • 0.6250.160 = 43.91 Вт/(м²•°C) — для калорифера КСк 4-11
3.48 — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; 1.250, 0.830, 0.625 — скорость движения воды в трубках двух, трех и четырехрядных калориферов 11-го номера соответственно, м/сек; 33.3, 0.383, 0.175 (29.3, 0.437, 0.168; 25.5, 0.496, 0.160) — значение модуля и степеней из таблицы в зависимости от рядности воздухонагревателя.

Температурный напор калорифера

7. Расчет температурного напора. Ниже представлены формулы для определения среднего арифметического или среднего логарифмического температурного напора (в зависимости от итогового показателя отношения дельт температур). Если этот шаг вызовет у вас затруднения, его можно пропустить и перейти к пункту 8. Там представлена общая формула нахождения фактической тепловой мощности выбранного калорифера, которая позволит (в большинстве случаев) подобрать теплообменник с допустимой степенью погрешности.

Принцип работы водяного калорифера построен на теплообмене двух сред. Первичный теплоноситель — горячая или перегретая вода, вторичный — воздух. Поэтому этот теплообменник называют еще и водовоздушным. Нагрев воздуха происходит за счет отдачи тепла первичным теплоносителем (горячей водой) — вторичному теплоносителю (холодному воздуху). То есть условно мы можем разделить теплообменные среды на два потока или контура. Первый контур — греющая сторона — теплоноситель горячая вода, второй контур — нагреваемая сторона — теплоноситель воздух. Чем больше разница температур потоков, тем эффективней происходит теплообмен. Средний температурный напор рассчитывается в следующей последовательности:
Δt1=Т1-Т3 Δt2=Т2-Т4
Т1 — температура на входе (горячая сторона); Т2 — температура на выходе (горячая сторона); Т3 — температура на выходе (холодная сторона); Т4 — температура на входе (холодная сторона).
Δt Б — большее значение из дельт температур; Δt м — меньшее значение из дельт температур.

Формулы для расчета водяного калорифера
Натуральный логарифм ln — это логарифм по основанию e, где e — иррациональная константа, равная приблизительно 2.71828. Обозначение — ln(x) показатель степени, в которую нужно возвести число 2.71828, чтобы получить x.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-7

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
7. Задача — подсчитать средний температурный напор с теплоносителем на входе +95°С — на выходе +60°С, температурой входящего-выходящего воздуха -25°С — +23°С.
Δt1=95-23=72 Δt2=60-(-25)=85
+95°С — температура на входе (горячая сторона); +60°С — температура на выходе (горячая сторона); +23°С — температура на выходе (холодная сторона); -25°С — температура на входе (холодная сторона).
Δt Б — большее значение из дельт температур = 85; Δt м — меньшее значение из дельт температур = 72. Расчет коэффициента теплопередачи водяного калорифера
Средний температурный напор для калориферов КСк2, КСк3 и КСк4 11-го номера, осуществляющих нагрев воздуха с -25°С до +23°С горячей водой с графиком +95°С-60°С составляет 78.5°С.

Следует также учитывать, что при ΔtБ / Δtм > 1.8, используется формула для нахождения среднелогарифмического температурного напора. Подробное описание расчета по этой формуле, можно посмотреть на странице сайта: Подбор калориферов КПСк.

Фактическая мощность калорифера

8. Подсчет фактической тепловой мощности подобранных калорифера (ов) для приточной вентиляции.
q (Вт) = K • F • ((t вх + t вых)/2 — (t нач + t кон)/2))
или, если подсчитан температурный напор, то q (Вт) = K • F • средний температурный напор
K — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²•°C); F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м²; t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С; t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С; t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С; t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-8

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
8. Расчет фактической теплопроизводительности воздухоподогревателей КСк 11-го номера, при заложенных и подсчитанных значениях, производится по следующей формуле расчета мощности калорифера:
q (Вт) = 55.82 • 57.1 • ((95 +60)/2 — (-25 +23)/2)) = 250205 Вт — для калорифера КСк 2-11
q (Вт) = 48.97 • 86.2 • ((95 +60)/2 — (-25 +23)/2)) = 331365 Вт — для калорифера КСк 3-11
q (Вт) = 43.91 • 114.2 • ((95 +60)/2 — (-25 +23)/2)) = 393640 Вт — для калорифера КСк 4-11
55.82, 48.97, 43.91 — коэффициенты теплопередачи калориферов, Вт/(м²•°C); 57.1, 86.2, 114.2 — площадь поверхности нагрева воздухонагревателей, м²; 95 — температура воды на входе в теплообменник, °С; 60 — температура воды на выходе из теплообменника, °С; -25 — температура воздуха на входе в теплообменник, °С; 23 — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С.

Фактический расход и скорость воды

9. Подсчитываем фактический расход и скорость теплоносителя.
9.1 Подсчет действительного расхода горячей воды.
gw (кг/сек) = q / (cw • (t вх — t вых))
q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт; cw — удельная теплоемкость воды (температура воды на подаче и выходе суммируется и делится пополам), Дж/(кг•°С); t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С; t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С.
9.2 Подсчет действительной скорости теплоносителя.
w (м/сек) = gw / (pw • fw)
gw — фактический расход теплоносителя, кг/сек; pw — плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе, кг/м³; fw — средняя площадь живого сечения одного хода выбранного теплообменника, м².

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-9

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
9. Задача — уточнить реальный расход и скорость теплоносителя в выбранных теплообменниках.
9.1 Вычисление фактического расхода горячей воды
gw (кг/сек) = 250205 / (4196 • (95 — 60)) = 1.704 кг/сек = 6134 кг/час — для калорифера КСк 2-11
gw (кг/сек) = 331365 / (4196 • (95 — 60)) = 2.256 кг/сек = 8122 кг/час — для калорифера КСк 3-11
gw (кг/сек) = 393640 / (4196 • (95 — 60)) = 2.680 кг/сек = 9648 кг/час — для калорифера КСк 4-11
250205, 331365, 393640 — фактическая тепловая мощность двух, трех и четырехрядной модели, Вт; 4196 — удельная теплоемкость воды при средней температуре 77.5°С, Дж/(кг•°С); 95 — температура на входе в теплообменник КСк, °С; 60 — температура на выходе из теплообменника, °С.
9.2 Подсчет действительной скорости теплоносителя
w (м/сек) = 1.704 / (973 • 0.00156) = 1.123 м/сек — для калорифера КСк 2-11
w (м/сек) = 2.256 / (973 • 0.00235) = 0.987 м/сек — для калорифера КСк 3-11
w (м/сек) = 2.680 / (973 • 0.00312) = 0.883 м/сек — для калорифера КСк 4-11
1.704, 2.256, 2.680 — фактический расход теплоносителя калориферами, кг/сек; 973 — плотность воды при средней температуре в теплообменнике, кг/м³; 0.00156, 0.00235, 0.00312 — средняя площадь живого сечения одного хода калориферов КСк2-11, КСк3-11, КСк4-11 соответственно, м².

Запас мощности калорифера

10. Определяем запас тепловой производительности принятого калорифера (ов).
((q — Q) / Q) • 100
q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт; Q — расчетная тепловая мощность для нагрева
требуемого объема воздуха, Вт.
Фактическая тепловая производительность принятого калорифера вентиляции должна быть больше, чем расчетная. Диапазон
допустимого процентного соотношения фактической и расчетной мощности, по разным источникам, может составлять от 96 до 120 (от — 4 до 20) %. В любом случае,
нужно стремиться к максимально приближенному равенству мощностей (фактическая производительность = 100 — 110 % от расчетной). Если при подсчете, разница
составила большее значение, чем вышеупомянутые цифры, следует произвести перерасчет.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-10

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
10. Осуществляем подсчет расхождения фактической и расчетной тепловой мощности подобранных теплообменников
((250205 — 278720) / 278720) • 100 = -10.2% — для калорифера КСк 2-11
((331365 — 278720) / 278720) • 100 = 18.9% — для калорифера КСк 3-11
((393640 — 278720) / 278720) • 100 = 41.2% — для калорифера КСк 4-11
250205, 331365, 393640 — фактическая тепловая мощность подобранных водяных теплообменников, Вт;
278720 — расчетная тепловая мощность для нагрева заданного объема воздуха, Вт.
Из рассматриваемых моделей калориферов КСк 11-го номера, только трехрядный воздухонагреватель КСк 3-11 соответствует при заданных условиях рекомендуемому соотношению фактической и расчетной мощности.

Сопротивление по воздуху калорифера

11. Расчет аэродинамического сопротивления.
Величину потерь по воздуху можно узнать двумя способами. Первый — подсчитать по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера.
Второй — путем подбора — по таблице, используя данные при разной массовой скорости воздуха.
Посмотреть таблицу с данными аэродинамических сопротивлений водяных калориферов КСк.

Расчетные значения для подсчета аэродинамического сопротивления
КСк2
(2-х рядная модель)
B r КСк3
(3-х рядная модель)
B r КСк4
(4-х рядная модель)
B r
4.23 1.832 6.05 1.832 8.63 1.833

ΔPa (Па) = B • Vʳ
V — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; B, r — значение модуля и степеней из таблицы.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-11

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода
с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
11. Задача — выяснить аэродинамическое сопротивление подобранных калориферов при работе с заданными условиями.
ΔPa (Па) = 4.23 • 3.481.832 = 41.5 Па — для калорифера КСк 2-11
ΔPa (Па) = 6.05 • 3.481.832 = 59.4 Па — для калорифера КСк 3-11
ΔPa (Па) = 8.63 • 3.481.833 = 84.9 Па — для калорифера КСк 4-11
3.48 — действительная массовая скорость воздуха в фронтальном сечении, кг/м²•с;
4.23, 1.832 (6.05, 1.832; 8.63, 1.833) — значение модуля и степени из таблицы в зависимости от рядности воздухонагревателя.

При установке водяных калориферов последовательно по ходу движения воздуха, полученное значение аэродинамического сопротивления умножаем на количество рядов теплообменников
приточной вентиляции.

Сопротивление калорифера по воде

12. Расчет гидравлического сопротивления, подобранного калорифера (ов) приточных вентиляционных установок.
Сопротивление по теплоносителю вычисляется по формулам. Первая требует довольно большего числа действий и подробно описана на странице сайта: Калориферы КСк. Гидравлическое сопротивление калориферов КСк. Вторая — более простая и решается на основе уже подсчитанных коэффициентов гидравлического сопротивления для конкретных моделей калориферов КСк. Таблица с коэффициентами представлена на вышеупомянутой странице. В этой же таблице, ориентируясь на скорость воды в трубках и массовую скорость воздуха в фронтальном сечении, можно узнать значение водяного сопротивления, не прибегая к расчетам.
ΔPw (кПа) = C • W²
С — значение коэффициента гидравлического сопротивления заданной модели теплообменника (смотреть по таблице); W — скорость движения воды в трубках воздухонагревателя, м/сек.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-12

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе.
12. Задача — выяснить гидравлическое сопротивление подобранного калорифера, при работе с заданными условиями.
ΔPw (кПа) = 21.99 • 1.123² = 27.73 кПа — для калорифера КСк 2-11
ΔPw (кПа) = 34.25 • 0.987² = 33.37 кПа — для калорифера КСк 3-11
ΔPw (кПа) = 37.15 • 0.883² = 28.97 кПа — для калорифера КСк 4-11
21.99, 34.25, 37.15 — значение коэффициентов гидравлического сопротивления для калориферов КСк2-11, КСк3-11, КСк4-11 (взяты из таблицы); 1.123, 0.987, 0.883 — скорость движения воды в трубках принятых воздухонагревателей, м/сек.

В случае принятия для расчета двух и более калориферов и их подключении по теплоносителю последовательно, полученное значение гидравлического сопротивления умножаем на число теплообменников, последовательно подключенных по воде.

Монтаж электрического аппарата

В электрокалориферах для приточной вентиляции главным параметром является их мощность. Во время подключения следует соблюдать технику безопасности. В электрических аппаратах применяется блок управления для контроля температурных показателей в квартире или производственных помещениях. Если температура падает ниже запрограммированной, то устройство автоматически включится. Термореле позволяет удерживать заданный режим и страхует от перегрева прибора.

Когда включены вентиляторы электрического калорифера, можно дополнительно подать питание на ТЭНы. Обычно это происходит с помощью кнопки «Пуск». Для безопасности в конструкции есть такие элементы:

  1. 1. Защита от подачи электропитания на ТЭНы, если не включены вентиляторы.
  2. 2. Тепловое реле. Оно необходимо для защиты двигателя во время остановки.
  3. 3. Термореле. Не даёт корпусу устройства перегреться.

Также в конструкции могут присутствовать аварийный индикатор и диод, сигнализирующий о включении пускателя. Электрокалорифер дополняют автоматическим выключателем. Он прерывает цепь, к которой подключены ТЭНы. Для управления желательно устанавливать шкаф с автоматикой недалеко от устройства. Меньшее расстояние позволяет применять кабель меньшего сечения.

Источники

  • https://vse-otoplenie.ru/kalorifer-raznovidnosti-ustrojstv-i-ustanovka-princip-raboty-pritocnoj-ventilacii-i-pravila-vybora-sovety
  • https://VentingInfo.ru/oborudovanie/kalorifer
  • https://ruclimat.ru/about/kondicionirovanie_i_ventilyaciya/vodyanye_pritochnye_ustanovki__effektivnoe_reshenie_dlya_lyubyh_pomeshcheniy/
  • https://sovet-ingenera.com/vent/oborud/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoj-ventilyacii.html
  • https://klimatlab.com/ventilyaciya/kondicionirovanie/kalorifer-vodyanoj-dlya-pritochnoy.html
  • https://zao-tst.ru/raschet-podbor-kaloriferov.html
  • https://oventilyacii.ru/ventilyaciya/kalorifer-dlya-pritochnoj-ventilyatsii.html

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации
Adblock
detector