Благодаря высокой производительности калориферы способны нагреть крупные площади в короткий срок. Торговля предлагает разнообразные модели устройств, использующие различные теплоносители.
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.
- Трубы, по которым горячий воздух подается в жилище.
- Прибор, распределяющий тёплый воздух по комнате.
Такая система обладает многими преимуществами: высоким КПД, отсутствием вспомогательных элементов для теплообмена, таких как радиаторы и трубы, возможностью интеграции с климатической системой, а также малой инерционностью, что обеспечивает быстрый нагрев больших объемов.
Установка системы доступна лишь при возведении дома, а последующие изменения недоступны.
Недостатками также являются требование к наличию резервного источника энергии и необходимость регулярной технической поддержки.
На нашем сайте доступны более подробные сведения об устройстве воздушного отопления для дома и коттеджа.
- Самостоятельная установка воздушного отопления: подробности о системах воздушного обогрева
- Организация системы воздушного отопления для загородного дома: инструкции и проекты монтажа.
- Расчет системы отопления воздуха: базовые принципы с примером расчёта.
Классификация калориферов
Калориферы применяют в системах отопления для нагревания воздуха. Существуют следующие типы калориферов в зависимости от вида теплоносителя: водяные, электрические, паровые, огневые.
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.
Выходятся четыре модели водяных и паровых калориферов с разной площадью нагревательной поверхности.
- 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.
Ребристые, в свою очередь, бывают спирально-навивными и пластинчатыми.
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.
В комнате воздух возвращается через решетку, расположенную на передней части калорифера после нагревания.
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 различаются по способу монтажа: потолочные и настенные. Потолочные модели устанавливают за подвесным потолком, видимой остается лишь решетка. Настенные приборы пользуются большей популярностью.
Вид #1 — калориферы гладкотрубные
Конструкция из гладких труб состоит из нагревательных элементов — тонких пустых трубочек диаметром от 20 до 32 мм. Расстояние между ними составляет 0,5 см. Теплоноситель циркулирует по трубкам. Воздух, обтекающий нагретые поверхности, набирает тепло благодаря конвективному теплообмену.
Трубки воздухонагревателя размещают в шахматном или коридорном порядке. Их концы запаяны в коллекторы: верхний и нижний. Теплоноситель поступает в распределительную коробку через входной патрубок, проходит по трубках и нагревает их, а затем выходит через выходной патрубок в виде конденсата или охлажденной воды.
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 оребренной поверхности трубы в ребристых приборах лучше отдаёт тепло. При меньшем количестве труб теплотехнические показатели у таких приборов выше, чем у гладкотрубных воздухонагревателей.
Пластинчатые калориферы состоят из трубок, снабжённых пластинами прямоугольной или круглой формы.
Первое наименование пластин устанавливают на группу труб. Теплоноситель циркулирует по распределительной коробке прибора через штуцер, нагревает воздух, движущийся с большой скоростью по каналам малого сечения, а затем выходит из сборной коробки через штуцер.
Эти калориферы отличаются компактностью, простотой обслуживания и монтажа.
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.
На трубки калориферов наматывают стальную гофрированную ленту шириной один сантиметр и толщиной 0,4 миллиметра. В качестве теплоносителя могут использоваться пар или вода.
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
В системах отопления с подогревом воздуха часто применяют модели биметаллических калориферов КП3-СК, КП4-СК, КСк – 3 и 4 с особенным видом оребрения — спирально-накатным. Теплоносителем для калориферов КП3-СК, КП4-СК служит горячая вода с наибольшим давлением 1,2 МПа и максимальной температурой 180⁰C.
Две другие модели воздухонагревателей требуют пара с таким же давлением, что и первые, но с более высокой температурой — 190 градусов Цельсия. Производители обязательно выполняют приемку-сдачу изделий. Проверяют приборы на герметичность.
Существуют две линейки биметаллических калориферов: КСК3 и КПЗ с тремя рядами трубок, относящиеся к средним моделям, а также КСК4 и КП4 с четырьмя рядами трубок — к большим. В состав этих приборов входят биметаллические теплообменные элементы, боковые щитки, решетки из трубок и крышки 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 создании системы отопления с одним или несколькими радиаторами, а также при расчетах необходимо учитывать ряд правил.
Расчет водяного калорифера
Для расчета мощности водогрейных или паровых калориферов необходимы следующие исходные параметры:
- Производительность системы, то есть объем воздуха, перегоняемого в час, измеряется кубическими метрами в час (м³/ч) или килограммами в час (кг/ч).
- Исходная или наружная температура — tул.
- Конечная температура воздуха — tкон.
- 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.
Получив этот параметр, для последующих расчётов берут типовой размер калорифера, максимально приближенный по габаритам. При значительном итоговом значении площади устанавливают параллельно несколько идентичных агрегатов, площадь которых в совокупности равна полученному значению.
Чтобы вычислить требуемую мощность для нагревания определенного объема воздуха, следует определить общее количество подогреваемого воздуха в килограммах за один час по следующей формуле:
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 расчета теплопотребности на нагрев воздуха используют формулу:
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, нужно выбрать калорифер мощностью 10 000 мᶾ/час для нагревания воздуха до 20⁰ при наружной температуре -30⁰. Теплоносителем служит вода с температурой на входе 95⁰ и 50⁰ на выходе из агрегата.
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 мощности паровых калориферов аналогичен расчету водяных, разве что формула расчета теплоносителя другая.
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.
Калорифер состоит из нескольких электрических нагревателей с увеличенной площадью поверхности благодаря напрессованным им оребрениям.
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.
Эти устройства компактны по размеру и весу, обладают полным независимым функционированием и не нуждаются в централизованном горячем водоснабжении или паре.
Главный недостаток — слабая мощность, которая не подходит для обработки больших территорий. Второй недостаток — высокое энергопотребление.
Чтобы определить силу тока, потребляемого калорифером, можно применить 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.
При выборе калорифера стоит учитывать назначение и особенности эксплуатации жилища.
Для маленьких помещений электрический калорифер станет хорошим выбором, а для большой недвижимости стоит поискать иной вариант. В любом случае потребуется предварительный расчет. .
Хорошо разбираетесь в вопросе выбора и расчета калорифера? Может быть, хотите дать полезные советы по выбору воздухонагревателя или указать на ошибку или неточность в расчетах, представленных выше? Оставьте свой комментарий под этой статьей — ваше мнение может пригодиться людям, которые выбирают подходящий калорифер для дома.