Расчёт калорифера
Профессиональное конструирование качественной системы воздушного отопления не может обойтись без готовых калориферных установок. Чтобы не допустить распространённых ошибок во время выбора необходимого оборудования, нужно знать несколько основных параметров. Для правильного расчёта калорифера следует учитывать не только его мощность, но и температуру воздуха, а также итоговый расход теплоносителя.
Содержание
Профессиональная классификация калориферов
Эти мощные и многофункциональные агрегаты входят в состав отопительных систем, которые используются для нагрева воздуха внутри помещения. Крупные производители занимаются промышленным изготовлением калориферов, которые отличаются между собой видами используемых теплоносителей: электрические, водяные, паровые. Стоит отметить, что электрические агрегаты целесообразнее использовать в тех помещениях, где общая площадь не превышает отметку 100 м². Для больших зданий выгоднее всего приобретать водяные модели, которые работают только в том случае, если присутствует хороший источник тепла.
Наибольшей популярностью пользуются водяные и паровые воздухонагреватели. Обе эти модели по форме своей поверхности делятся на 2 основных подвида:
- Гладкотрубные.
- Ребристые.
Последний тип изделий может относиться к спирально-навивной или же пластичной категории (всё зависит от геометрии рёбер). Специалисты часто используют одноходовые агрегаты, где заправленный теплоноситель движется в одном направлении. Для многоходовых изделий характерно наличие своеобразных перегородок, благодаря чему направление теплоносителя постоянно меняется.
Современный рынок предлагает 4 основных разновидности паровых и водяных калориферов, которые отличаются между собой площадью нагреваемой поверхности:
- СМ — самый маленький вариант с одним рядом труб.
- М — исключительно для маленькой площади.
- С — средний вариант с тремя рядами труб.
- Б — самый большой экземпляр.
Многие потребители предпочитают именно водяные калориферы, которые отличаются не только высоким качеством, но и тем, что они хорошо справляются с большими температурными колебаниями — от +70 до +110˚С. Чтобы такой агрегат правильно функционировал, вся вода, которая циркулирует в отопительной системе, должна быть нагрета до максимальной отметки +180˚С. Огромный плюс в том, что в жаркое время года эта установка может успешно эксплуатироваться в качестве вентилятора.
Краткая характеристика
В профессиональной среде многофункциональный калорифер принято называть капитальным нагревателем. Этот универсальный агрегат активно эксплуатируется во внутренних системах вентилирования, благодаря чему вся тепловая энергия передаётся от нагревательных элементов к воздуху, который проходит через отдел полых трубок.
Абсолютно все канальные установки отличаются способом передачи тепла:
- Электрические. Используются специальные тэны, которые получают энергию от центральной сети электроснабжения.
- Водяные. Своевременная подача энергии происходит через трубы вместе с паром, горячей водой.
В продаже также можно встретить специальные модели калориферов, работающие по уникальному рекуперационному принципу (своеобразная утилизация тепла из обогреваемого помещения за счёт его передачи приточному воздуху). Этот процесс происходит без контакта двух воздушных сред.
Водяной аппарат
Основной рабочий узел таких калориферов представлен в виде специальных нагревательных элементов, которые изготовлены из полых металлических трубок. Именно по ним подаётся горячий пар и вода. Захват наружного воздуха происходит с противоположной стороны. Иными словами, пар движется вниз, а вода — вверх.
Такая технология позволяет эффективно удалять пузырьки воздуха через специальные клапаны. Многофункциональный водяной канальный нагреватель применяется во многих средних и крупных вентиляционных системах. Большой спрос обусловлен высокой производительностью, ремонтоспособностью и надёжностью оборудования.
Помимо нагревательного элемента, в состав такого калорифера входит мощный узел обвязки, который обеспечивает своевременный подвод теплоносителя к главному обменщику. Этот отдел укомплектован прямыми и обратными клапанами, насосом, высококачественным блоком для автоматизированного управления, а также запорной арматурой. Для тех регионов страны, где минимальная температура воздуха в зимний период опускается ниже нуля, производители предусмотрели наличие специальной функции, которая предотвращает замерзание рабочих трубок.
Электрическая установка
В качестве основного рабочего узла представлен нагревательный элемент, который состоит из спиралей либо проволоки. Именно этот отдел калорифера обеспечивает своевременную подачу электрического тока. Между спиралями проходит холодный уличный воздух, который постепенно нагревается и подаётся в обогреваемое помещение. Такой электронагреватель идеально подходит для обслуживания маломощных вентиляционных систем. Преимущество в том, что для его эксплуатации не нужно проводить особых расчётов, так как все необходимые параметры заранее прописаны производителем.
Отдельно стоит учесть, что у этого агрегата есть один, но довольно весомый недостаток — между нагревательными нитями присутствует инерция, которая приводит к периодическим перегревам системы, из-за чего она часто выходит из строя. Эту проблему можно легко устранить, если доукомплектовать агрегат дополнительными компенсаторами.
Уникальная система рекуперации
Опытные специалисты прекрасно знают, что прямой способ нагрева воздуха за счёт энергии нагревательных приборов — это не самый практичный и экономичный вариант отопления вентиляционной системой. Существенно снизить теплопотери можно с помощью системы рекуперации, обладающей замкнутым циклом работы.
Эксплуатация этой установки основана на теплоизбытках (энергия отработанных воздушных масс). Схема такого агрегата выглядит так: через один блок проходит вытяжка и проточка, все тепловыделения от исходящих воздушных потоков частично передаются входящим. Благодаря наличию специальных теплопритоков снижается уровень нагрузки на остальные отопительные системы.
Стоит отметить, что установка калорифера с рекуперацией стоит гораздо дороже, нежели аналогичный агрегат, но без этой системы. Конечно, все финансовые затраты быстро окупаются, особенно в тех регионах, где зима сопровождается сильными морозами.
Расчёт необходимой мощности
Чтобы используемая система соответствовала всем эксплуатационным требованиям, итоговый потребитель должен соблюдать ряд обязательных правил. Правильный расчёт мощности нагревателя воздуха подразумевает использование следующих исходных параметров:
-
Точный показатель исходной температуры (t ул.).
- Показатель производительности установки — общее количество воздуха, которое перегоняется за 60 минут.
- Итоговая температура воздуха — t кон.
- Уровень теплоёмкости и плотности используемого воздуха (эти данные должны браться исключительно из специальной таблицы).
Когда нужно провести расчёт мощности калорифера для вентиляции, то начинать следует с вычисления площади сечения по фронту воздухонагревательного агрегата. Если эта величина достоверно известна, тогда можно получить предварительные параметры установки с небольшим запасом.
Для решения этой задачи специалисты всегда используют одну и ту же вычислительную формулу: АФ = Ip / 3600 (Qp). Буква I обозначает объёмный расход использованного воздуха. Производительность всегда указывается в метрах кубических за час. Р — это своеобразная плотность воздуха, которая измеряется исключительно в кг. А вот массовая скорость в рассчитываемом сечении обозначается как Qp.
Когда требуемый параметр известен, то для всех дальнейших вычислений обязательно используют типовой размер калорифера. Если во время расчёта получился большой итоговый показатель площади, тогда обязательно монтируют сразу несколько идентичных установок параллельно друг другу. Их суммарная площадь должна быть равна полученному ранее значению.
Чтобы провести расчёт калорифера приточной вентиляции определённого объёма, нужно заранее узнать общий расход подогреваемого теплоносителя в кг за 60 минут. Желательно использовать следующую формулу: R = L yp. Буква р отображает плотность воздуха в условиях средней температуры. Определить этот показатель достаточно просто, мастер должен просуммировать показатели температуры на входе и выходе из системы, полученное число делится на 2. Все показатели плотности можно узнать в специальной таблице.
На следующем этапе можно приступать к вычислению расходов тепла, которое уходит на обогрев помещения. Получить точную цифру можно благодаря формуле: Q (Вт) = R y c y (t кон. — t нач.). Большая буква R обозначает массовый расход воздуха в килограммах за час. Чтобы полученные данные были максимально достоверными, мастеру необходимо учесть удельную ёмкость теплоносителя. Всё зависит от температуры входящего воздуха.
К примеру: потребителю нужно приобрести качественный калорифер производительностью 9 тыс. м3/час, чтобы агрегат смог нагревать воздух в помещении до отметки +23˚С, когда за окном сильные морозы до −35˚С. В качестве теплоносителя используется вода, которая на входе в агрегат имеет температуру +55˚С, а на выходе из него +95˚С и выше. Массовый расход воздушной массы будет выглядеть так: G = 9 000×1,318 = 11 862 кг/ч. Учитывается следующее значение (-35+23)=-12. Если разделить этот результат на 2, тогда получим −6. Остаётся только сделать подбор плотности.
Стоит отметить, что табличный расчёт электрокалорифера для вентиляции часто отличается от реальных данных в сторону уменьшения. В то время как итоговая производительность такой установки снижается из-за частичного засорения рабочих трубок. Любое превышение допустимой величины запаса считается нежелательным, так как это может спровоцировать переохлаждение и даже аварийное размораживание системы в слишком большие морозы.
Выбор вентиляционного электронагревателя
Многие производители в своих каталогах калориферов часто указывают не только установленную мощность, но и расход воздуха, что существенно упрощает выбор необходимого агрегата. Главное, следить за тем, чтобы параметры не отличались от указанных в паспорте. В противном случае агрегат может выйти из строя. В конструкцию качественного калорифера обязательно входят специализированные электрические нагревательные элементы, итоговая площадь которых увеличена за счёт специфической напрессовки оребрения.
Многие пользователи предпочитают использовать для расчёта калорифера онлайн-калькулятор, где предусмотрены все нюансы. Но даже в такой ситуации нужно быть внимательными, так как мощность комплектующих узлов может быть слишком большой. Когда агрегат имеет показатели работоспособности 4 кВт, то питаться он может от обычной розетки. Если же мощность калорифера больше, то ему потребуется отдельный кабель, который будет вести прямо к щитку электроэнергии. Если потребитель решит приобрести агрегат с показателем 8 кВт, то для его работы понадобится питание 380 В.
Современные калориферы отличаются небольшим весом и довольно компактными габаритами, к тому же они полностью автономны. Для стабильной работы таких агрегатов вовсе не обязательно иметь централизованное горячее водоснабжение либо пар. Единственный минус — из-за небольшой мощности их просто нецелесообразно использовать на больших площадях. К вторичному недостатку можно отнести то, что они потребляют много электроэнергии.
