Радиаторы обладают значительной теплоотдачей, что позволяет быстро нагревать даже просторные комнаты. На рынке представлен широкий ассортимент устройств, использующих различные среды для передачи тепла.

Для выбора наилучшего варианта необходимо произвести расчет калориметра. Такой расчет можно осуществить самостоятельно или с помощью онлайн-калькулятора. В статье приведены примеры вычислений, которые помогут выбрать подходящий прибор для обогрева воздуха.

Рассмотрим конструктивные особенности разных типов калориферов, а также достоинства и минусы систем отопления, где используются эти устройства.

Плюсы и минусы отопления с калорифером

Система отопления дома, которая нагревает воздух до заданной температуры и передает его непосредственно в помещение, привлекает внимание хозяев частных домов.

Данная система отопления включает следующие ключевые компоненты:

• Устройство, которое вырабатывает тепло и нагревает воздух.
• системы воздуховодов, обеспечивающих распределение подогретого воздуха по зданию;
• Прибор, распределяющий тёплый воздух по комнате.

Данная технология обладает рядом значительных достоинств. Среди них – высокая эффективность преобразования энергии, исключение необходимости использования дополнительных устройств для передачи тепла, таких как радиаторы и трубопроводы, а также возможность интеграции с существующими системами климат-контроля. Кроме того, характеризуется низкой тепловой емкостью, что обеспечивает оперативный нагрев даже просторных помещений.

Установка системы доступна лишь при возведении дома, а последующие изменения недоступны.

Недостатком также выступает потребность в бесперебойном электроснабжении и периодическом проведении профилактических работ, согласно регламенту.

На нашем сайте доступны более подробные сведения об устройстве воздушного отопления для дома и коттеджа.

• Воздушное отопление собственными усилиями: исчерпывающее руководство по воздушным системам обогрева
• Организация воздуховодной теплофикации загородного дома: нормативные требования и типовые решения
• Расчет системы отопления воздуха: базовые принципы с примером расчёта.

Классификация калориферов

В систему обогрева интегрируются нагреватели воздуха – калориферы. Они классифицируются по типу применяемой среды для передачи тепла: водяные модели, электрические устройства, паровые установки и аппараты с открытым огнем.

Электрические приборы целесообразно применять в помещениях до 100 квадратных метров. В зданиях большей площади предпочтительнее использовать водяные калориферы, работающие только при наличии теплоисточника.

Наиболее популярны паровые и водяные калориферыПо форме поверхность как первых, так и вторых калориферов делится на два подтипа: ребристые и гладкотрубные. Ребристые калориферы по строению ребер подразделяются на пластинчатые и спирально-навивные.

По конструкции эти приборы бывают одноходовыми, где теплоноситель движется по трубке в одном направлении, и многоходовыми, имеющими перегородки в крышке, из-за которых направление движения теплоносителя меняется.

Потребителям предлагается четыре варианта водяных и паровых калориферов, которые различаются размером поверхности нагрева:

• СМ Самая маленькая модель имеет один ряд трубок.
• М — малая с двумя рядами труб;
• С — средняя с трубами в 3 ряда;
• Б — большая, имеющая 4 ряда труб.

Водяные калориферы во время работы способны выдерживать значительные перепады температур — от 70 до 110 градусов Цельсия. Для эффективной работы этого типа калорифера вода, движущаяся по системе, должна быть нагрета не выше 180 градусов Цельсия. В тёплый период года данный прибор может функционировать как вентилятор.

Конструкция калориферов разных видов

Водяной калорифер для отопления состоит из металлического корпуса с установленным внутри теплообменником — рядом трубок, и вентилятором. На торце агрегата расположены входные патрубки, предназначенные для подключения к котлу или централизованной системе отопления.

Вентилятор обычно располагается сзади устройства и предназначен для движения воздуха по теплообменнику.

Нагретый поток воздуха возвращается в помещение, проходя сквозь решетку, встроенную в переднюю панель отопительного прибора.

Корпуса преимущественно изготавливают прямоугольной формы, однако существуют модели для вентиляционных каналов круглой конструкции. В нагнетательной трубе размещают два- или трёхходовые вентили для настройки производительности агрегата.

Калориферы также классифицируются по методу их установки: существуют потолочные и настенные модели. Потолочный тип монтируется за фальшпотолком, где видна лишь декоративная решетка; настенные варианты более востребованы.

Вид #1 — калориферы гладкотрубные

Конструкция гладкотрубного типа включает в себя нагревательные элементы, выполненные в виде полых цилиндрических трубок небольшого диаметра (от 20 до 32 мм), расположенных на расстоянии полусантиметра друг от друга. По этим трубкам циркулирует теплоноситель, а воздух, проходя рядом с их поверхностями, нагревается за счет передачи тепла методом конвекции.

В воздухонагревателе трубки размещены либо в шахматном порядке, либо параллельно друг другу. Их торцы запаяны в распределительные камеры – верхнюю и нижнюю. Теплоноситель поступает через входное отверстие в систему распределения, затем проходит по трубкам, нагревая их, и выходит через выходной патрубок уже в виде конденсата или воды пониженной температуры.

Приборы с шахматной структурой трубок лучше передают тепло, но обладают повышенной сопротивляемостью воздушным потокам. Для определения реальных возможностей агрегата необходимо выполнить расчет его мощности.

Воздух должен соответствовать определенным требованиям: отсутствие волокон, взвешенных частиц и липких субстанций. Максимальная допустимая запыленность составляет менее 0,5 мг/м³. Температура на входе — не ниже 20⁰С.

Гладкотрубные калориферы обладают скромными теплотехническими показателями. Их использование оправдано в ситуациях, где не нужен большой объем нагретого воздуха.

Вид #2 — ребристые воздухонагреватели

Благодаря наличию гофрированной поверхности на ребристых трубчатых элементах, их теплоотдача значительно возрастает. При снижении числа используемых элементов, они демонстрируют более эффективные теплотехнические показатели по сравнению с гладкими воздухонагревателями.

Пластинчатые теплообменники состоят из трубок, на которые устанавливаются пластины различной формы – они могут быть прямоугольными или иметь округлую конфигурацию.

Первый тип пластин крепится к совокупности труб. Теплоноситель поступает в распределительный блок устройства через соединительную муфту, нагревает воздух, перемещающийся с высокой скоростью по каналам малого сечения, после чего выходит из коллекторной коробки также через муфту.

Данные калориферы отличаются небольшими габаритами, простотой в эксплуатации и удобством при установке и техническом обслуживании.

Пластинчатые одноходовые приборы обозначают: КФБ, КФС, КВБ, СТД3009В, КЗПП, К4ПП, многоходовые — КВБ, К4ВП, КЗВП, КВС, КМС, СТДЗОЮГ, КМБ. Модель средней величины имеет обозначение КФС, а большая — КФБ.

Для повышения эффективности передачи тепла на трубки этих устройств накладывают стальную гофрированную ленту размером 1 см в ширину и 0,4 мм толщиной. В качестве теплоносителя можно использовать как пар, так и воду.

Первая модель имеет три ряда трубок, а вторая – четыре. Средняя модель оснащена пластинами толщиной 0,5 мм и размером 11,7х13,6 см. Большая модель имеет пластины такой же толщины и ширины, но большей длины – 17,5 см.

Пластины размещены с интервалом в 0,5 см и образуют зигзагообразный узор, в то время как у моделей среднего типа пластины выстроены по коридорному принципу.

Воздухонагреватели маркировки СТД имеют пять обозначений (5, 7, 8, 9, 14). В калориферах СТД4009В теплоносителем служит пар, а в СТД3010Г – вода. Монтаж первых осуществляют с вертикальной ориентацией трубок, вторых — с горизонтальной.

Вид #3 — биметаллические калориферы с оребрением

При организации систем отопления с воздушным подогревом нередко используют биметаллические радиаторы КП3-СК, КП4-СК и КСк — 3 и 4, отличающиеся специфической конструкцией ребер – спирально навитыми. Для моделей КП3-СК и КП4-СК в качестве теплоносителя применяется горячая вода под давлением до 1,2 МПа при максимальной температуре 180 градусов Цельсия.

Для функционирования двух дополнительных воздухонагревателей требуется пар с идентичным рабочим давлением по сравнению с первыми моделями, однако при немного повышенной температуре – в пределах 190 градусов Цельсия. Изготовители неукоснительно проводят испытания для приемки продукции. Также проверяется отсутствие утечек у каждого устройства.

Производство биметаллических радиаторов включает две основные серии: КСК3 и КПЗ (с тремя рядами трубок), относящиеся к устройствам среднего размера, а также модели КСК4 и КП4 с четырьмя рядами – к более мощным. Эти приборы состоят из биметаллических теплообменных секций, боковых панелей, трубчатых решеток и крышек с перегородками.

Теплообменный элемент состоит из двух трубок: внутренней диаметром 1,6 см, изготовленной из стали, и насаженной на неё алюминиевой наружной с оребрением. Расстояние между трубками по поперечному направлению составляет 4,15 см, а по продольному — 3,6 см.

Правила вычисления затрат и выбора соответствующего агрегата.

При разработке системы отопления, включающей один или несколько нагревательных элементов (калориферов), а также при проведении соответствующих расчетов необходимо следовать определенным требованиям. Подробности представлены в визуальной подборке ниже.

Расчет водяного калорифера

Для определения необходимой мощности водяного или парового нагревателя требуется определенный набор исходных данных:

1. Производительность системы, то есть объем воздуха, перегоняемого в час, измеряется кубическими метрами в час (м³/ч) или килограммами в час (кг/ч).
2. Исходная или наружная температура — tул.
3. Конечная температура воздуха — tкон.
4. Для заданной температуры плотность и теплоемкость воздуха можно найти в таблицах.

Сначала определяют площадь сечения по фронту воздухонагревательного устройства. Получив эту величину, рассчитывают предварительные размеры агрегата с учетом запаса.

Для расчета используют формулу:

Аф = Lρ / 3600 (ϑρ),

Где L — объемный расход воздуха или производительность в м³/ч, ρ — плотность воздуха снаружи измеряемая в кг/м³ ϑρ Массовая скорость воздуха в данном сечении равна килограммам на квадратный сантиметр.

Имея этот показатель, выбирают стандартную размерность теплообменника, наиболее подходящую по параметрам. Если итоговая площадь оказывается значительной, предусматривают установку нескольких идентичных аппаратов параллельно, общая площадь которых соответствует полученному результату.

Чтобы рассчитать требуемую мощность нагревателя, необходимо установить объем подаваемого подогреваемого воздуха в килограммах за час. Для этого используют расчетную формулу:

G = L х р,

Где р Плотность воздуха при среднестатистической температуре вычисляют путем сложения температур на входе и выходе агрегата, а полученную сумму делят на два. Значения плотности заимствуются из таблицы.

Для вычисления необходимого количества тепла на прогрев воздушной массы используется следующая формула:

Q (Вт) = G х c х (t кон. — t нач.),

Где G Массовый расход воздуха выражается в килограммах в час. При расчете учитывают также удельную теплоемкость воздуха, измеряемую в джоулях на килограмм на кельвин. Значения зависят от температуры поступающего воздуха и приведены в таблице выше. Температура на входе в прибор и на выходе из него обозначается… t нач. и t кон. соответственно.

Предположим, требуется определить параметры нагревателя с производительностью 10 000 кубических метров в час для повышения температуры воздуха до 20 градусов Цельсия при внешней температуре -30 градусов. В качестве теплоносителя используется вода, поступающая в устройство при температуре 95 градусов и выходящая из него при температуре 50 градусов.

Массовый расход воздушной массы: G = 10 000 мᶾ/ч. х 1,318 кг/мᶾ = 13 180 кг/ч.

Значение плотности: ρ = (-30 + 20) = -10Деление полученного результата пополам дало -5. Из таблицы выбрали плотность, соответствующую средней температуре.

Подставив полученное значение в формулу, вычисляют расход тепла. Q = 13 180 /3600 х 1013 х 20 – (-30) = 185 435 ВтУдельный теплоемкость в данном случае равна 1013 Дж/(кг × К) и взята из таблицы при температуре —30⁰С. К рассчитанной мощности калорифера добавляют запас от 10 до 15%.

Табличные показатели параметров зачастую меньше фактических и уменьшаются по мере эксплуатации агрегата, где теплопроизводительность падает из-за засорения трубок. Избыточный запас не желателен.

При существенном расширении нагревательной площади возможно переохлаждение, а в сильные морозы – даже разморозка.

Расчет производительности паровых нагревателей выполняется аналогично расчёту водяных систем. Различие заключается лишь в формуле, определяющей параметры теплоносителя:

G = Q / r,

Где r Количество тепла, выделяемого при превращении водяного пара в жидкость, выраженное в килоджоулях на килограмм.

Расчет электрического калорифера

В каталогах электрических калориферов производители пишут установленную мощность и расход воздуха, делая выбор проще. Важно, чтобы эти показатели не были меньше, чем в инструкции, иначе калорифер быстро сломается.

В состав нагревательного прибора входят несколько электрических элементов с увеличенной поверхностью теплоотдачи, достигаемой путем нанесения на них ребер.

Возможность подключения калориферов зависит от их мощности. Модели до 3,5 кВт работают от розетки на 220 В, более мощные требуют подключения через кабель к щитку напряжением не менее 380 В.

Данные устройства отличаются компактными размерами и небольшим весом, обладают полной независимостью от внешних систем и не нуждаются в подключении к централизованному водоснабжению или паропроводам.

Основным ограничением является относительно малая мощность, что делает их непригодными для обогрева обширных территорий. Кроме того, они характеризуются повышенной затратностью электроэнергии.

Для определения величины тока, потребляемого калорифером, можно использовать следующую формулу:

I = P /U,

Где P — мощность, U — напряжение питания.

При однофазном подсоединении мощности калорифера напряжение U равно 220 В, а при трёхфазном — 660 В.

Формула вычисления температуры нагрева воздуха калорифером заданной мощности звучит следующим образом:

T =2.98 x P/ L,

Где L Производительность системы важна. Для домов оптимальная мощность калорифера составляет от 1 до 5 кВт, для офисов — от 5 до 50 кВт.

Выводы и полезное видео по теме

В данном видео описывается, какую плотность воздуха следует использовать при расчетах.

Видео об устройстве и работе калорифера в системе отопления.

Выбор конкретной модели нагревательного устройства должен основываться на оценке его пригодности и технических параметрах жилого строения.

Для помещений с ограниченной площадью оптимальным решением станет приобретение электрического обогревателя, в то время как для обеспечения тепла более просторного дома потребуется альтернативное решение. В любом случае необходим предварительный расчет. .

Владеете знаниями в области выбора и определения необходимой мощности нагревателя воздуха? Может быть, вы готовы поделиться ценными советами при подборе воздухонагревателя или указать на недочеты либо неверные данные в представленной ранее информации? Пожалуйста, выскажите свое мнение в комментариях к данной публикации — ваш вклад может оказаться полезным для тех, кто находится в процессе выбора оптимального калорифера для своего жилища.