Водяные калориферы для отопления: принцип действия, преимущества и недостатки, виды

Водяные калориферы для отопления: принцип действия, преимущества и недостатки, виды

В большинстве случаев для решения вопроса домашнего воздухообмена, а еще строениях производственной направленности, помимо вентиляторов используют устройства, которые производят нагревание и охлаждения воздуха, который поступает в помещение с улицы.

Данное решение дает возможность ощутимо улучшать микроклимат в помещении. Этого можно добиваться, применяя водяной калорифер для отопления с вентилятором.

Требуется разобраться в том, что это за устройство, каких они бывают разновидностей и как сделать верный выбор.

Водяные калориферы для отопления: принцип действия, преимущества и недостатки, виды

Принцип действия

Если говорить о рабочем принципе такого типа нагревателя (канального), то все начинается с того, что воздушны поток попадает в особые решетки, которые служат конкретно для воздухозабора. Они оснащены специализированной конструкцией, которая защищает вентиляцию от попадания разных насекомых, маленьких птиц и предметов. Воздух внутри проходит сквозь фильтры, которые очищают его от вредоносных веществ и пыли. После этого начинает работать калорифер, который прогревает воздух до необходимого температурного уровня благодаря теплу, которое проходит через него нагретой воды от магистрали. После этого специализированный рекуператор производит смешивание прогретого воздуха с новыми попадающими массами воздуха, а вентилятор производит подачу полученной смеси сразу в комнату, где диффузор отвечает за равномерность распределения по общей площади помещения. Наличие шумового поглотителя дает возможность ощутимо снижать шум от такой установки в работающем состоянии. Если воздушная подача отключается, то в дело вступают защитные клапаны, которые не дают холодным потокам воздуха попадать в само помещение. Это дает уверенность в том, что охлаждение помещения произойдет не очень быстро.

Преимущества и недостатки

Если говорить о плюсах и минусах таких установок, то чаще всего применение рассматриваемых приборов будет рентабельно для учреждений и фирм, где есть свой механизм теплового снабжения.

А при очень эффективной системе вентиляции и грамотном проведении обвязки калориферы водяного типа можно использовать еще и для отопления теплицы, дома, гаражного помещения. Из достоинств стоит назвать такие свойства калориферной системы:

• Удобство в монтаже – по сложности установочный процесс водяного калорифера будет не труднее, чем установка отопительных труб.
• Применение вентилятора дает возможность производить регулировку потоков нагретого воздуха.
• Отсутствие крайне сложных механизмов и устройств дает возможность обеспечивать эффективность работы каждого из компонентов. Кроме того, в целом эта установка не учитывает наличие быстро изнашивающихся элементов. По этой причине в системе элементы редко выходят из строя.
• Нагревание воздуха и его равномерность распределения посредством вентилятора дают возможность применять эту систему для нагревания комнаты. Часто это получается выгоднее, чем использование классических обогревательных радиаторов.
• На отопление просторных помещений не нужно все время тратиться. Траты заложены только на покупку оборудования и установку всей системы.

Водяные калориферы для отопления помещений с вентилятором имеют и минусы:

• Нет возможности работать без подключения к электросети или теплового носителя.
• Без устройств для подачи воздуха водяной тип калорифера будет бесполезен.
• Монтаж невозможен в городских многоэтажках.

Теперь поговорим о видах устройства.

Разновидности

Далее стоит поговорить о видах калориферах. По одной из классификаций такие приборы можно поделить на 3 типа – паровые, электрические и водяные. Итак, водяные представляют собой максимально популярную группу приборов. Водяной калорифер безопасный, прост в работе, а еще считается достаточно экономичным и эффективным. Тут в роли теплового носителя можно пользоваться водой из сети централизованного отопления или горячего водоснабжения. Более того, устройство может работать и от личного котла. Его задействование даст возможность решать вопрос с отоплением при минимальных тратах. Минусом такого калорифера является необходимость подключения в систему для подачи теплоносителя. Это может доставить неудобства при монтаже или переносе теплового небольшого устройства в иное место. Калориферы электрического типа для приточной вентиляции не нуждается в использовании теплового носителя, потому что прогревание воздуха будет производиться за счет электричества. Устройства такого вида подключить намного проще, чем водяные, а потому их проще применять и мобильность прибора выше. Есть и напольные модели электрических калориферов. Минусом таких устройств является повышенный расход на электроэнергию. Чаще всего их применяют для нагревания при произведении каких-то разовых работ. Более того, они востребованы в роли тепловых аварийных источников.

Паровые устройства являются аналогом водяных. Отличием у них является только тип используемого теплового носителя, а еще необходимость в установку парового провода из труб с утолщенными стенками – 0.2 см против 0.15 см. Причиной такого решения стало повышенное давление в системе, что требует максимально прочных каналов, в которых будет циркулировать тепловой носитель. В остальном паровые устройства в полной мере похожи, даже по правилам применения. Более того, между собой калориферы отличаются вентилятором (его наличие или отсутствие). Главной задачей устройства, которое оснащено вентилятором, будет формирование теплового воздушного потока, что даст возможность выполнять прогревание помещения. А прогонка воздуха через трубчатые пластинки является прямой функцией вентилятора. Если элемент ломается, то циркулирование воды по трубкам должно быть прекращено. Модели, где нет вентиляторов, обладают скудным функционалом. По сути, они похожи на радиаторы, от которых отличаются немного большей эффективностью. Остальными критериями, по котором устройства отличаются друг от друга, является материал трубок и форма. Есть 3 варианта трубчатых конструкций:

• Биметаллические.
• Гладкотрубные.
• Пластинчатые.

Предлагаем поговорить о каждом виде.

Гладкотрубные

Водяной калорифер для отопления своими руками сделать несложно, если идет речь о гладкотрубных моделях. Приборы отличаются тем, что простые трубки в них размещены рядами по площади движения воздуха. Такой калорифер обладает низким уровнем эффективности из-за минимального уровня тепловой отдачи.

Пластинчатые

Трубки пластинчатого типа делают посредством напрессовки особых пластин на простые, т.е. гладкие трубки. Такое решение даст возможность ощутимо увеличить показатели отдачи тепла благодаря увеличению площади горячих поверхностей.

Биметаллические

Такие виды трубок обычно сделаны из меди или стали, на которые навита лента сложной формы, выполненная из алюминия. В таком случае эффективность в плане отдачи тепла будет максимальная. Стоит добавить, что лучше всего пользоваться медными трубками, потому что данный материал обладает высокими показателями тепловой передачи.

Как рассчитать мощность

Выполнить расчет мощности рассматриваемых приборов зависит от их особенностей, которые стоит перечислить:

• Размер площади нагревательного элемента – такой показатель прямо пропорциональный в плане влияния эффективности нагревательной установки. Но чересчур большой нагревательный элемент просто не вместится в воздуховод. По этой причине наилучшим решением будет следующее – выполнить точные расчеты требуемого элемента для определенного количества воздуха с малым запасом (от 10 до 15%).
• Температурный показатель масс воздуха на выходе и входе – чем выше разница температур, тем больше будет потребление теплового носителя калорифером для того, чтобы поддерживать заданный микроклимат.
• Массовый или объемный расход приточного потока. Тут идет речь про объем воздуха, что подается на устройство за определенную единицу времени.
• Тепловая мощность – чем выше такой показатель, тем лучше. Но при этом энергетические затраты будут пропорционально увеличиваться, равно как и расходы. Получается, что мощность должна быть такой, чтобы ее хватило для прогревания определенного объема масс воздуха.

Выполнить расчет мощности, которая обозначена буквой Q, иного калорифера или промышленного может быть выполнена посредством умножения разницы температур (Т₁-Т₂) и массового расхода (G). Более того, значение будут иметь и определенные дополнительные факторы. Итак, формула выглядит следующим образом:

Q=0,278CG (T1-T2).

• С – представляет собой тепловую емкость воздуха, чаще всего она составляет 1,005 кДж/кг°С.
• Т₁ – показатель температур масс воздуха на выходе из прибора, а Т₂ на входе.

Чтобы узнать такой показатель, как G, следует умножить Р на L (показатель плотности воздушной массы на производительность вентилятора. Таким образом, формула такая:

G = LxP

Иными словами, чем больше кубометров в час прогоняет прибор, тем выше будет расход и тепловая мощность прибора. Производительность вентилятора должна быть такой, чтобы каждый квадрат площади был насыщен 3 кубометрами воздуха в час. А еще нужно определить площадь сечения нагревательного элемента, которая обозначена буквой А.

Для этого следует поделить вентиляторную производительность (L) и показатель плотности масс воздуха (Р) на приточный темп внутри труб (V). Формула будет выглядеть так:

A = LxP/3600xV

При расчете водяного калорифера скорость (V) будет сильно зависеть от показателя сечения воздуховода, а еще эффективности функционирования вентилятора. Площадь нагревательных пластин чаще всего рассчитывают по формуле:

Ap=Qx1,2/Kx (Tt-Tv)

• Tv – температура воздуха.
• Tt – температура теплоносителя.
• К – коэффициент полезного действия калорифера.

Все формулы дают возможность производить грамотный выбор установки, выполнить оптимизацию мощности устройства для нагревания, а еще уменьшить цену применения нагревателя для воздуха. Естественно, что это все не будет актуально, если прибор находится в системе с грубыми нарушениями принятого норматива.

Критерии по выбору

При выборе устройства калорифера, помимо отдачи тепла, производительность по поверхности теплообмена и воздухообъему, стоит принять во внимание следующее:

• Минимально требуемую мощность прибора.
• Материал и форму трубок.
• Наличие/отсутствие вентилятора.
• Разновидность калорифера.

Если говорить про тип калорифера, то самым лучшим решением будет модель водяного типа, которая подключена к системе теплоснабжения. Это даст возможность обеспечивать максимальный уровень надежности и экономичность в сравнении с электроаналогами. Паровые приборы тоже будут хорошим решением, но лучше их использовать там, где пар применяют при производстве (его избыток можно задействовать с пользой). Если с водяными источниками есть проблемы, то лучше будет отдавать предпочтение электрическим калориферам. Невзирая на серьезные энерготраты, они достаточно эффективные. Лучше выбирать устройства, которая оснащены вентиляторами, потому что они прогоняют через нагревательные элементы воздух, который при нагревании быстрее попадает в комнату. Без вентилятора устройство не будет более эффективным, нежели классический конвекторный обогревательный прибор.

Если говорить про форму и материал трубок, то самым эффективным и качественным решением будут калориферы, где поставлены трубки из биметалла. У них высокий показатель теплопроводимости и долговечность. А еще не помешает учесть размеры устройств, чтобы их можно было установить в воздуховодную систему (существующую или в ином здании). Форма не менее важна. Для воздуховода круглого типа могут быть удобнее одни модели, для квадратных другие. Более того, важно производить первичные расчеты по указанным выше формулам, чтобы высчитать, насколько эффективна выбранная модель.

Рекомендации по монтажу

Есть разные схемы установки водяного калорифера. Главные операции по монтажу оборудования:

• Установка приборов и устройств управления ими.
• Соединение всех элементов в единый механизм по определенному алгоритму.
• Подключение к системе отвода и подачи теплоносителя.
• Опрессовка.
• Первичный запуск.

Лишь после выполнения всех мероприятий и проверки работоспособности системы можно сдавать ее в эксплуатацию. Стоит напомнить еще раз, что работы по изготовлению нагревательной системы воздуха стоит доверять профессионалам с аккредитацией, у которых огромный опыт в монтаже такого оборудования.