Калорифер обеспечивает и поддерживает желаемый температурный режим в помещении. Он устанавливается в систему приточной вентиляции, кондиционирования и отопления, способен обогревать значительные площади, поскольку отличается большой мощностью и производительностью. Чтобы прибор функционировал корректно, необходимо выполнить расчет мощности калорифера до его приобретения.
Классификация калориферов
Устройства работают от разных источников энергии и классифицируются по виду теплоносителя. Широко используются три типа:
- водяные;
- паровые;
- электрические.
Первые сами не нагревают воздух, а только осуществляют передачу тепла воздушному потоку, поскольку к калориферу подводят теплоноситель. Электрические приборы не используют теплоноситель, нагревают воздух благодаря электроэнергии. Главные элементы в таких устройствах – ТЭНы.
Водяные
Водяные калориферы – бюджетный вариант. Их цена и расходы на обслуживание невелики. Нужно подвести к прибору систему водоснабжения, поэтому монтаж требует определенных навыков. Быстро перенести его на другое место не получится. Теплоноситель (вода или этиленгликоль) может поступать от системы отопления, ГВС или котла. Чтобы отрегулировать температуру воздуха, необходимо учесть мощность, уровень нагрева теплоносителя и воздушной массы. Управление осуществляется с помощью термостата.
При монтаже водяных и паровых калориферов нельзя использовать полимерные и металлопластиковые трубы, поскольку они расплавятся. Рекомендуются стальные оцинкованные трубопроводы.
Помимо экономичности, водяной прибор отличается:
- удобством эксплуатации;
- высокой эффективностью;
- безопасностью;
- простым принципом действия.
Недостаток – ограничения по минимальной температуре и запыленности входного потока.
Целесообразно устанавливать водяное устройство в просторных производственных помещениях, складах, заведениях общественного питания, коттеджах с хорошей вентиляцией. Оно быстро прогревает большие объемы воздуха.
Паровые
Кроме теплоносителя, паровые калориферы практически ничем не отличаются от водяных. Несущественная разница – 2-миллиметровая толщина стенок трубок против 1,5-миллиметровой. Необходимость дополнительного усиления связана с большим давлением в системе, работающей на пару. Оно варьируется от 0,5 до 1,2 Па. Используют углеродистую и нержавеющую сталь.
Паровые калориферы также устанавливают на предприятиях, причем таких, где пар образуется в процессе производства. Максимальная температура пара – 180°C.
Электрические
К электрическому калориферу не нужно подводить магистраль с теплоносителем, он имеет небольшие габариты и вес, поэтому более простой в монтаже.
Преимущества электрических устройств:
- удобство использования;
- мобильность;
- компактность.
Недостатки:
- работают на электричестве;
- сушат воздух.
Высокие расходы на электроэнергию делают постоянное использование приборов такого типа невыгодным. Они менее мощные, чем паровые и водяные приборы, поэтому для отопления помещений площадью более 100 м2 не подходят, но оптимальны для обогрева квартир. Электрические приборы используют в три раза больше энергии по сравнению с водяными калориферами, но производительность у них ниже. Зачастую они применяются в качестве временных обогревателей.
Для регулировки температуры воздушной массы на выходе необходимо лишь установить термодатчик.
Чтобы сэкономить электроэнергию, следует выполнить монтаж рекуператора.
Достоинства и недостатки
Водяные и паровые калориферы, предназначенные для отопления производственных помещений, крайне выгодны, поскольку не требуют дополнительных вложений. Финансовые средства затрачиваются только на приобретение устройства. Их достоинства:
- быстрое достижение желаемой температуры воздуха;
- простой монтаж;
- безопасность;
- надежность;
- возможность регулировки уровня обогрева.
Из недостатков отмечаются:
- использование в помещениях с плюсовой температурой воздуха;
- невозможность применения для обогрева квартир;
- требуется оборудование для обеспечения воздушной тяги;
- если прекращается подача теплоносителя, система перестает работать.
Последний пункт справедлив и для электрокалориферов, только касается перебоев с подачей электроэнергии.
Конструкция калориферов разных видов
Калорифер – это теплообменник, передающий энергию теплоносителя воздушному обогревающему потоку и работающий по принципу фена. Его конструкция включает съемные боковые щитки и теплоотдающие элементы. Они могут быть соединены в одну или несколько линий. Встроенный вентилятор обеспечивает воздушную тягу, и воздушная масса поступает в помещение через зазоры, которые есть между элементами. Когда воздух с улицы проходит сквозь них, ему передается тепло. Калорифер устанавливают в вентиляционный канал, поэтому прибор должен соответствовать шахте по размеру и форме.
Водяные и паровые калориферы
Водяные и паровые калориферы могут быть двух видов: ребристыми и гладкотрубными. Первые в свою очередь делятся еще на два типа: пластинчатые и спирально-навивные. Конструкция бывает одноходовой или многоходовой. В многоходовых устройствах имеются перегородки, благодаря которым направление потока меняется. Трубки располагаются в 1-4 ряда.
Калорифер, работающий на воде, состоит из металлической, чаще прямоугольной рамы, внутри которой размещены ряды трубок и вентилятор. Подключение выполняется к котлу или ЦСО с помощью выходных патрубков. Вентилятор располагается с внутренней стороны, он нагнетает воздух в теплообменник. Для управления мощностью и выходной температурой воздуха используются 2-х или 3-ходовые вентили. Приборы устанавливают на потолок или на стену.
Существует три разновидности водяных и паровых калориферов.
Гладкотрубные. Конструкция состоит из полых трубок (диаметр от 2 до 3,2 см), расположенных с небольшими промежутками (порядка 0,5 см). Они могут быть изготовлены из стали, меди, алюминия. Концы трубок сообщаются с коллектором. Во входные отверстия поступает нагретый теплоноситель, на выход – конденсат или остывшая вода. Гладкотрубные модели отличаются меньшей производительностью по сравнению с остальными.
Особенности использования:
- минимальная температура входного потока – –20°C;
- требования к чистоте воздуха – не более 0,5 мг/м3 по показателю запыленности.
Ребристые. За счет ребристых элементов увеличивается площадь теплоотдачи, поэтому при прочих равных условиях ребристые калориферы более производительные, чем гладкотрубные. Пластинчатые модели отличаются тем, что на трубки насаживаются пластины, еще больше увеличивающие площадь поверхности теплоотдачи. В навивных наматывается стальная гофрированная лента.
Биметаллические с оребрением. Наибольшей эффективности удается достичь за счет использования двух металлов: меди и алюминия. Из меди изготавливают коллекторы и патрубки, а оребрение – из алюминия. Причем выполняется оребрение особого вида – спирально-накатное.
В электрических приборах нагрев воздуха осуществляется за счет его контакта с раскаленными пластинами или спиралями. Нагревательные элементы изготавливают из тугоплавких металлов.
Расчет мощности калорифера
Для правильного расчета калорифера необходимо определиться с исходными данными: производительностью, плотностью воздуха, уличной и желаемой температурой в помещении. Последние показатели чрезвычайно важны, поскольку от них зависит количество тепла, затрачиваемого на нагрев 1 м3 воздуха. Часть данных можно узнать из специальных таблиц.
Водяной прибор
Чтобы рассчитать площадь сечения водяного калорифера, применяют формулу Аф= L×ρул/3600 (ϑρ). Используются значения:
- L – производительность, которая выражается в м3/ч или кг/ч;
- pул – плотность воздуха на улице по таблице;
- ϑρ – массовая скорость воздуха в сечении.
Получив результат, подбирают для системы вентиляции один калорифер стандартного размера или несколько приборов так, чтобы площадь или сумма площадей были равны или чуть больше расчетного значения.
Массовый расход воздуха в кг/ч вычисляют по формуле G=L×pср:
- pср– плотность воздуха при средней температуре.
pср рассчитывают по формуле (tул+tкон)/2:
- tул – уличная температура воздуха в самую холодную пятидневку года;
- tкон – желаемая температура в помещении.
Потом для среднего показателя определяют плотность по таблице.
Вычисляют расход тепла для прогрева воздуха по формуле: Q (Вт) = G×c×(tкон–tул)
Для примера будут рассчитаны данные, если известно:
- L – 10000 м3/ч (производительность указывается в документации);
- tкон – 21°C;
- tул – –25°C.
pср =(–25°C +21°C)/2=–2°C
Плотность воздуха при этой температуре – 1,303.
Массовый расход воздушной массы равен G=10000 м3/ч×1,303 кг/м3=13030кг/ч
Отсюда Q=13030/3600×1011×(21-(-25))=168325 Вт.
К этой величине необходимо добавить 10-15% для запаса мощности.
Паровой калорифер
Мощность парового калорифера определяют тем же способом, только для расчета G используют формулу G=Q/r. r – удельная теплота, образующаяся при конденсации пара в кДж/кг.
Электрический калорифер
Для электрических приборов большую часть необходимых данных обычно указывает изготовитель, что значительно упрощает расчет нагрева воздуха и выбор калорифера. Несмотря на относительно низкую тепловую мощность, электрокалориферная система потребляет много электроэнергии, поэтому ее зачастую приходится подключать отдельным кабелем к щитку. Калориферы мощностью более 7 кВт запитывают от сети 380 В.
Потребляемый ток рассчитывают по формуле I=P/U, где P – мощность, а U – напряжение. Значение U зависит от особенностей подключения. Если подключение однофазное, U=220В, если трехфазное, U=660В.
Температуру нагрева рассчитывают по формуле T=2,98×P/L, где L – как и в других расчетах, производительность системы.
Для обогрева помещений малой площади рекомендуется приобретать электрический калорифер, он более удобный и не требует сложной установки. Если же площадь обогрева более 100 м2, выгоднее пользоваться водяным или паровым устройством. В любом случае, чтобы выполнить подбор калорифера правильно, необходимо произвести предварительные расчеты.