Калориферы КСк. Расчет и подбор водяных калориферов КСк

Расчет тепловой мощности

1. Определить тепловую мощность для нагрева требуемого объема воздуха. 1.1 Определяем массовый расход нагреваемого воздуха G (кг/ч) = L • р L — объемное количество нагреваемого воздуха, м³/час; p — плотность воздуха при средней температуре (сумму температуры воздуха на входе и выходе из калорифера разделить на два), кг/м³. 1.2 Определяем расход теплоты для нагревания воздуха Q (Вт) = G • c • (t кон — t нач) G — массовый расход воздуха, кг/час; с — удельная теплоемкость воздуха при средней температуре (сложить температуру входящего и выходящего воздуха и поделить на два), Дж/(кг•°С); t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С; t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника вентиляции, °С.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-1

Провести тепловой расчет и подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 1. Определить тепловую мощность необходимую для нагрева воздуха объемом 16000 м³/час с температуры -25 до +23 градусов. 1.1 Определяем массовый расход нагреваемого воздуха G (кг/ч) = 16000 • 1.30 = 20800 кг/час 16000 — объемное количество нагреваемого воздуха, м³/час; 1.30 — плотность воздуха при температуре -1°С (температура на входе в калорифер -25°С плюс температура воздуха на выходе +23°С — делим на два). (-25+23)/2= -2/2= -1. Плотность воздуха при температуре -1 имеет значение 1.30. 1.2 Определяем расход теплоты для нагрева воздуха Q (Вт) = (20800/3600) • 1005 • (23 — (-25)) = 278720 Вт 20800 — массовый расход воздуха, кг/час; 1005 — удельная теплоемкость воздуха при средней температуре воздуха -1°С, Дж/(кг•°С); +23 — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С; -25 — температура воздуха на входе в теплообменник, °С.

Система отопления с агрегатом для нагрева воздуха

Система обогрева дома, основывающаяся на подаче прогретого до установленной температуры воздуха непосредственно в дом, представляет особый интерес для владельцев собственного жилья.

Такая конструкция отопительной системы состоит из следующих важных узлов:

• калорифера, выступающего в роли теплогенератора, подогревающего воздух;
• каналов (воздуховодов), по которым поступают нагретые воздушные массы в дом;
• вентилятор, направляющий хорошо прогретый воздух по всему объему помещения.

Преимуществ у системы такого типа много. К ним относится и высокий КПД, и отсутствие вспомогательных элементов для теплообмена в виде радиаторов, труб, и возможность объединить ее с климатической системой, и малая инерционность, в результате чего прогрев больших объемов происходит очень быстро.

Галерея изображений

Фото из

Калориферами оснащаются системы воздушного отопления и кондиционирования, осуществляющие подмес свежей порции воздуха с улицы к циркулирующему внутри потоку

В системах воздушного отопления нагреваемый калорифером воздух нагнетается в помещение при помощи вентилятора

Веским плюсом использования калориферов считается их возможность в максимально быстром темпе обогреть большие по площади и объему помещения, в том числе цеха, торговые комплексы, склады

Оборудование для нагревания воздуха

Система кондиционирования с калорифером

Воздушное отопление с калорифером

Быстрый обогрев больших площадей

Для многих домовладельцев недостатком является то, что монтаж системы возможен только одновременно со строительством самого дома и затем дальнейшая модернизация ее невозможна. Минусом является и такой нюанс, как обязательное наличие резервного питания и потребность в регулярном техническом обслуживании.

Калорифер прост в монтаже и эксплуатации, доступен по цене, но главное, он является эффективным прибором для обогрева помещения. На фото водяной калорифер, вмонтированный в систему

Фронтальное сечение

2. Подбор и расчет калориферов — этап второй. Определившись с необходимой тепловой мощностью водяного калорифера приточной установки для обогрева требуемого объема, находим фронтальное сечение для прохода воздуха. Фронтальное сечение — рабочее внутреннее сечение с теплоотдающими трубками, через которое непосредственно проходят потоки нагнетаемого холодного воздуха. f (м²) = G / v G — массовый расход воздуха, кг/час; v — массовая скорость воздуха — для оребренных калориферов принимается в диапазоне 3 — 5 (кг/м²•с). Допустимые значения — до 7 — 8 кг/м²•с.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-2

Подобрать подходящий калорифер КСк приточной вентиляции для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 2. Расчет фронтального сечения для прохода воздуха. Подбираем необходимую площадь сечения калорифера КСк под массовый расход воздуха 20800 кг/час. Принимаем массовую скорость — 3.6 кг/м²•с. f (м²) = (20800/3600) / 3.6 = 1.605 м² 20800 — массовый расход воздуха, кг/час; 3.6 — массовая скорость воздуха, кг/м²•с. Из расчета получилась требуемая площадь фронтального сечения для прохода воздуха — 1.605 м². Далее, ориентируясь на данные из ниже выложенной таблицы, подбираем калорифер КСк, подходящий под это сечение. Наиболее подходящие модели КСк 2-11, КСк 3-11 и КСк 4-11 (площадь фронтального сечения этих теплообменников — 1.660 м²).

Ниже представлена таблица с данными двух, трех и четырехрядных воздухонагревателей типа КСк-02-ХЛ3 производства ООО Т.С.Т. В таблице приводятся основные технические характеристики для расчета и подбора всех моделей данных теплообменников: площадь поверхности нагрева и фронтального сечения, присоединительных патрубков, коллектора и живого сечения для прохода воды, длина теплонагревательных трубок, число ходов и рядов, масса. Готовые расчеты на различные объемы нагреваемого воздуха, температуру входящего воздуха и графики теплоносителя можно посмотреть, кликнув на модель выбранного Вами калорифера вентиляции из таблицы.

Что делать, если при расчете, мы получаем требуемую площадь сечения, а в таблице для подбора калориферов КСк, нет моделей с таким показателем. Тогда мы принимаем два или несколько калориферов одного номера, чтобы сумма их площадей соответствовала или приближалась к нужному значению. Например, при расчете у нас получилась требуемая площадь сечения — 0.926 м². Воздухонагревателей с таким значением в таблице нет. Принимаем два теплообменника КСк 3-9 с площадью 0.455 м² (в сумме это дает 0.910 м²) и монтируем их по воздуху параллельно. При выборе двух, трех или четырех рядной модели (одинаковые номера калориферов — имеют одну и ту же площадь фронтального сечения), ориентируемся на то, что теплообменники КСк4 (четыре ряда) при одной и той же входящей температуре воздуха, графике теплоносителя и производительности по воздуху, нагревают его в среднем на восемь-двенадцать градусов больше, чем КСк3 (три ряда теплонесущих трубок), на пятнадцать-двадцать градусов больше, чем КСк2 (два ряда теплонесущих трубок), но имеют большее аэродинамическое сопротивление.

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.

Источник



Массовая скорость воздуха

3. Находим действительную массовую скорость для выбранного одного или нескольких калориферов. v (кг/м²•с) = G / f G — массовый расход воздуха, кг/час; f — площадь действительного фронтального сечения, берущегося в расчет, м².

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-3

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 3. Задача — найти действительную массовую скорость тех теплообменников, что мы подобрали. Принимаем калориферы КСк 11-го номера, как наиболее подходящие по фронтальному сечению для прохода воздуха (1.660 м²). Произведем расчет всех трех моделей: двухрядного калорифера КСк 2-11, трехрядного КСк 3-11 и четырехрядного КСк 4-11. v (кг/м²•с) = (20800/3600) / 1.660 = 3.48 кг/м²•с 20800 — массовый расход воздуха, кг/час; 1.660 — площадь фронтального сечения калориферов КСк, берущихся в расчет, м². Так как все три модели имеют одинаковые габаритные размеры, массовая скорость в фронтальном сечении каждого воздухоподогревателя, вне зависимости от рядности, будет иметь одинаковое значение.

Выводы и полезное видео по теме

Какую плотность воздуха брать при расчете, рассказано в этом видео:

Видео о том, как работает калорифер в системе отопления:

Выбирая определенный вид калорифера, следует исходить из соображений целесообразности и эксплуатационных характеристик дома.

Для небольших площадей удачным приобретением будет электрический калорифер, а для отопления большого дома лучше подобрать другой вариант. В любом случая не обойтись без предварительного расчета.

Хорошо ориентируетесь в вопросе выбора и расчета калорифера? Возможно хотите поделиться полезными рекомендациями по выбору воздухонагревателя или указать на ошибку или неточность в расчетах в рассмотренном выше материале? Оставляйте свой комментарий под этой статьей – ваше мнение может быть полезным людям, которые выбирают подходящий калорифер для своего дома.

Источник

Расход воды для нагрева

4. Рассчитываем расход теплоносителя, исходя из требуемой тепловой мощности для нагрева заданного объема воздуха. Gw (кг/сек) = Q / ((cw • (t вх — t вых)) Q — расход тепла для нагрева воздуха, Вт; cw — удельная теплоемкость воды (температура воды на подаче и выходе суммируется и делится пополам), Дж/(кг•°С); t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С; t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-4

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 4. Подсчет расхода горячей воды. Рассчитывается потребление теплоносителя с температурным графиком 95°С — 60°С для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Gw (кг/сек) = 278720 / ((4196 • (95 — 60)) = 1.898 кг/сек = 6833 кг/час 278720 — расход тепла для нагрева воздуха, Вт; 4196 — удельная теплоемкость воды при температуре 77.5°С (95°С + 60°С = 155°С / 2 = 77.5°С), Дж/(кг•°С); 95 — температура на входе в теплообменник, °С; 60 — температура на выходе из теплообменника, °С.

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.

Скорость теплоносителя

5. Подсчет скорости движения воды в трубках принятого калорифера. W (м/сек) = Gw / (pw • fw) Gw — расход теплоносителя, кг/сек; pw — плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе, кг/м³; fw — средняя площадь живого сечения одного хода теплообменника (принимается по таблице подбора калориферов КСк), м².

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-5

Подобрать и произвести тепловой расчет калорифера приточной вентиляции серии КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 5. Цель — подсчет скорости движения воды в трубках, принятых оребренных воздухоподогревателей 11-го номера. W (м/сек) = 1.898 / (973 • 0.00156) = 1.250 м/сек — для калорифера КСк 2-11 W (м/сек) = 1.898 / (973 • 0.00235) = 0.830 м/сек — для калорифера КСк 3-11 W (м/сек) = 1.898 / (973 • 0.00312) = 0.625 м/сек — для калорифера КСк 4-11 1.898 — расход теплоносителя, кг/сек; 973 — плотность воды при средней температуре в теплообменнике (график 95°С-60°С, средняя 77.5°С), кг/м³; 0.00156 — средняя площадь живого сечения одного хода калорифера КСк 2-11, м²; 0.00235 — средняя площадь живого сечения одного хода калорифера КСк 3-11, м²; 0.00312 — средняя площадь живого сечения одного хода калорифера КСк 4-11, м². 0.00312 — средняя площадь живого сечения одного хода калорифера КСк 4-11, м².

В случае если для расчета приняты два или более калориферов, эта формула действительна только при их последовательном подсоединении по теплоносителю. То есть калориферы присоединены так, что горячая вода, пройдя по контурам одного теплообменника, подается во-второй и т.д. При параллельном подсоединении, например, двух воздухонагревателей КСк по теплоносителю, значение fw будет 2fw и т.д. К примеру, для нагрева воздуха нам требуются два теплообменника КСк 3-9 с площадью 0.455 м² (в сумме это дает 0.910 м²). Расход теплоносителя составил 0.600 кг/сек. Подсчитать скорость движения одного хода калориферов. При последовательном подсоединении по теплоносителю формула будет иметь вид — W (м/сек) = Gw / (pw • fw), при параллельном (теплопровод подключен к каждому воздухонагревателю отдельно) — W (м/сек) = Gw / (pw • 2fw). Соответственно и скорость движения воды в трубках, в первом случае будет иметь большее значение, чем во втором. Рекомендуемая скорость движения теплоносителя в калориферах водяных типа КСк — (0.2 — 0.5) м/сек. Превышение этой скорости, связано с увеличением гидравлического сопротивления. Допустимые значения — от 0.12 до 1.2 м/сек.

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

Виды теплообменников в калориферах
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.

Гладкотрубный теплообменник

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.

• минимальная температура входного потока – –20°C;
• требования к чистоте воздуха – не более 0,5 мг/м3 по показателю запыленности.

Коэффициент теплопередачи калорифера

6. Расчет коэффициента теплопередачи (теплотехнической эффективности) выбранного приточного калорифера. Коэффициент теплопередачи выбранного воздухонагревателя, можно узнать двумя способами. Первый — рассчитать по формуле (использовав коэффициенты и показатели степеней данного вида калориферов). Второй — воспользоваться готовой таблицей, с данными при разных показателях массовой скорости воздуха и скорости воды. Табличные данные можно посмотреть на странице сайта: Калориферы КСк. Коэффициент теплопередачи калориферов КСк.

К Вт/(м²•°С) = A • Vⁿ • Wᵐ V — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; W — скорость движения воды в трубках, м/сек; A, n, m — значение модуля и степеней из таблицы.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-6

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 6. Задача — подсчитать коэффициент теплопередачи воздухонагревателей КСк 11-го номера при массовой скорости в фронтальном сечении 3.48 кг/м²•с и соответствующей скорости движения теплоносителя в трубках. К Вт/(м²•°С) = 33.3 • 3.480.383 • 1.2500.175 = 55.82 Вт/(м²•°C) — для калорифера КСк 2-11 К Вт/(м²•°С) = 29.3 • 3.480.437 • 0.8300.168 = 48.97 Вт/(м²•°C) — для калорифера КСк 3-11 К Вт/(м²•°С) = 25.5 • 3.480.496 • 0.6250.160 = 43.91 Вт/(м²•°C) — для калорифера КСк 4-11 3.48 — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; 1.250, 0.830, 0.625 — скорость движения воды в трубках двух, трех и четырехрядных калориферов 11-го номера соответственно, м/сек; 33.3, 0.383, 0.175 (29.3, 0.437, 0.168; 25.5, 0.496, 0.160) — значение модуля и степеней из таблицы в зависимости от рядности воздухонагревателя.

Дополнительная литература

1. «Применение I-d диаграммы для расчетов» справочника «Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 1.» М.: «Стройиздат», 1991 г. Воздухоподготовка.
2. Под ред. И.Г.Староверова, Ю.И. Шиллера, Н.Н.Павлова и др. «Справочник проектировщика» Изд. 4-е, Москва, Стройиздат, 1990г.
3. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д., Городов А.К., Еремин М.Ю., Звягинцева С.М., Мурашко В.П.,Седых И.В. «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика.» Москва, Евроклимат, 2000г.
4. Беккер А. (перевод с немецкого Казанцевой Л.Н. под редакцией Резникова Г.В.) «Системы вентиляции» Москва, Евроклимат, 2005г.
5. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. «Влажный воздух. Состав и свойства. Учебное пособие.» Санкт-Петербург, 1998г.
6. Технические каталоги Flaktwoods

Температурный напор калорифера

7. Расчет температурного напора. Ниже представлены формулы для определения среднего арифметического или среднего логарифмического температурного напора (в зависимости от итогового показателя отношения дельт температур). Если этот шаг вызовет у вас затруднения, его можно пропустить и перейти к пункту 8. Там представлена общая формула нахождения фактической тепловой мощности выбранного калорифера, которая позволит (в большинстве случаев) подобрать теплообменник с допустимой степенью погрешности.

Принцип работы водяного калорифера построен на теплообмене двух сред. Первичный теплоноситель — горячая или перегретая вода, вторичный — воздух. Поэтому этот теплообменник называют еще и водовоздушным. Нагрев воздуха происходит за счет отдачи тепла первичным теплоносителем (горячей водой) — вторичному теплоносителю (холодному воздуху). То есть условно мы можем разделить теплообменные среды на два потока или контура. Первый контур — греющая сторона — теплоноситель горячая вода, второй контур — нагреваемая сторона — теплоноситель воздух. Чем больше разница температур потоков, тем эффективней происходит теплообмен. Средний температурный напор рассчитывается в следующей последовательности: Δt1=Т1-Т3 Δt2=Т2-Т4 Т1 — температура на входе (горячая сторона); Т2 — температура на выходе (горячая сторона); Т3 — температура на выходе (холодная сторона); Т4 — температура на входе (холодная сторона). Δt Б — большее значение из дельт температур; Δt м — меньшее значение из дельт температур.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-7

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 7. Задача — подсчитать средний температурный напор с теплоносителем на входе +95°С — на выходе +60°С, температурой входящего-выходящего воздуха -25°С — +23°С. Δt1=95-23=72 Δt2=60-(-25)=85 +95°С — температура на входе (горячая сторона); +60°С — температура на выходе (горячая сторона); +23°С — температура на выходе (холодная сторона); -25°С — температура на входе (холодная сторона). Δt Б — большее значение из дельт температур = 85; Δt м — меньшее значение из дельт температур = 72.

Следует также учитывать, что при ΔtБ / Δtм > 1.8, используется формула для нахождения среднелогарифмического температурного напора. Подробное описание расчета по этой формуле, можно посмотреть на странице сайта: Подбор калориферов КПСк.

Определение

Калорифер (более профессиональное название «канальный нагреватель») – универсальный прибор, используемый во внутренних системах вентилирования для передачи тепловой энергии от нагревательных элементов к воздуху, проходящему через систему полых трубок.

Канальные нагреватели различаются способом передачи энергии и разделяются на:

1. Водяные — энергия передаётся через трубы с горячей водой, паром.
2. Электрические — тэны, получающие энергию от центральной сети электроснабжения.

Существуют также калориферы, работающие по принципу рекуперации: это утилизации тепла из помещения за счёт его передачи приточному воздуху. Рекуперации осуществляется без контакта двух воздушных сред.

Более подробная информация об устройстве и нормативных данных СНиП и ГОСТ представлена в статье «Описание калориферов и узлов обвязки приточной вентиляции».

Электрический калорифер

Основа – нагревательный элемент из проволоки или спиралей, через него проходит электрический ток. Между спиралями пропускается холодный уличный воздух, он нагревается и подаётся в помещение.

Электрокалорифер подходит для обслуживания вентсистем небольшой мощности, так как особого расчёта для его эксплуатации не требуется, поскольку все необходимые параметры указываются производителем.

Главный недостаток этого агрегата — инерция между нагревательными нитями, она приводит к постоянному перегреву, и, как следствие, выходу прибора из строя. Проблема решается установкой дополнительных компенсаторов.

Водяной калорифер

Основа водяного калорифера – нагревательный элемент из полых металлических трубок, через них пропускается горячая вода или пар. Наружный воздух поступает с противоположной стороны. Проще говоря, воздух движется сверху вниз, а вода — снизу вверх. Таким образом, пузырьки кислорода удаляются через специальные клапаны.
Водяной канальный нагреватель используется в большей части крупных и средних вентиляционных систем. Этому способствует высокая производительность, надёжность и ремонтопригодность оборудования.

Кроме нагревательного элемента в состав системы входит узел обвязки: (обеспечивает подвод теплоносителя к обменщику), насос, прямые и обратные клапаны, запорная арматура и блок для автоматического управления. Для климатических зон, где минимальная температура зимой опускается ниже нуля, предусматривается система предотвращения замерзания рабочих трубок.

Фактическая мощность калорифера

8. Подсчет фактической тепловой мощности подобранных калорифера (ов) для приточной вентиляции. q (Вт) = K • F • ((t вх + t вых)/2 — (t нач + t кон)/2)) или, если подсчитан температурный напор, то q (Вт) = K • F • средний температурный напор K — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²•°C); F — площадь поверхности нагрева выбранного калорифера (принимается по таблице подбора), м²; t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С; t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С; t нач — температура воздуха на входе в теплообменник, °С; t кон — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-8

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 8. Расчет фактической теплопроизводительности воздухоподогревателей КСк 11-го номера, при заложенных и подсчитанных значениях, производится по следующей формуле расчета мощности калорифера: q (Вт) = 55.82 • 57.1 • ((95 +60)/2 — (-25 +23)/2)) = 250205 Вт — для калорифера КСк 2-11 q (Вт) = 48.97 • 86.2 • ((95 +60)/2 — (-25 +23)/2)) = 331365 Вт — для калорифера КСк 3-11 q (Вт) = 43.91 • 114.2 • ((95 +60)/2 — (-25 +23)/2)) = 393640 Вт — для калорифера КСк 4-11 55.82, 48.97, 43.91 — коэффициенты теплопередачи калориферов, Вт/(м²•°C); 57.1, 86.2, 114.2 — площадь поверхности нагрева воздухонагревателей, м²; 95 — температура воды на входе в теплообменник, °С; 60 — температура воды на выходе из теплообменника, °С; -25 — температура воздуха на входе в теплообменник, °С; 23 — температура нагретого воздуха на выходе из теплообменника, °С.

Достоинства и недостатки

При всем удобстве калориферы потребляют большое количество электроэнергии
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.

Фактический расход и скорость воды

9. Подсчитываем фактический расход и скорость теплоносителя. 9.1 Подсчет действительного расхода горячей воды. gw (кг/сек) = q / (cw • (t вх — t вых)) q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт; cw — удельная теплоемкость воды (температура воды на подаче и выходе суммируется и делится пополам), Дж/(кг•°С); t вх — температура воды на входе в теплообменник, °С; t вых — температура воды на выходе из теплообменника, °С. 9.2 Подсчет действительной скорости теплоносителя. w (м/сек) = gw / (pw • fw) gw — фактический расход теплоносителя, кг/сек; pw — плотность воды при средней температуре в воздухонагревателе, кг/м³; fw — средняя площадь живого сечения одного хода выбранного теплообменника, м².

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-9

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 9. Задача — уточнить реальный расход и скорость теплоносителя в выбранных теплообменниках. 9.1 Вычисление фактического расхода горячей воды gw (кг/сек) = 250205 / (4196 • (95 — 60)) = 1.704 кг/сек = 6134 кг/час — для калорифера КСк 2-11 gw (кг/сек) = 331365 / (4196 • (95 — 60)) = 2.256 кг/сек = 8122 кг/час — для калорифера КСк 3-11 gw (кг/сек) = 393640 / (4196 • (95 — 60)) = 2.680 кг/сек = 9648 кг/час — для калорифера КСк 4-11 250205, 331365, 393640 — фактическая тепловая мощность двух, трех и четырехрядной модели, Вт; 4196 — удельная теплоемкость воды при средней температуре 77.5°С, Дж/(кг•°С); 95 — температура на входе в теплообменник КСк, °С; 60 — температура на выходе из теплообменника, °С. 9.2 Подсчет действительной скорости теплоносителя w (м/сек) = 1.704 / (973 • 0.00156) = 1.123 м/сек — для калорифера КСк 2-11 w (м/сек) = 2.256 / (973 • 0.00235) = 0.987 м/сек — для калорифера КСк 3-11 w (м/сек) = 2.680 / (973 • 0.00312) = 0.883 м/сек — для калорифера КСк 4-11 1.704, 2.256, 2.680 — фактический расход теплоносителя калориферами, кг/сек; 973 — плотность воды при средней температуре в теплообменнике, кг/м³; 0.00156, 0.00235, 0.00312 — средняя площадь живого сечения одного хода калориферов КСк2-11, КСк3-11, КСк4-11 соответственно, м².

Регулировка процесса нагрева

Используются два способа регулировки режима работы:

• Количественный. Настройка производится путем изменения объема теплоносителя, поступающего в прибор. При этом способе отмечаются резкие скачки температуры, нестабильность режима, поэтому в последнее время более распространен второй тип.
• Качественный. Этот способ позволяет обеспечивать постоянный расход теплоносителя, что делает работу прибора более стабильной и плавной. При неизменном расходе меняется лишь температура носителя. Это делается путем подмешивания в прямой поток некоторого количества более холодной обратки, что регулируется трехходовым клапаном. Такая система защищает конструкцию от перемерзания.

Запас мощности калорифера

10. Определяем запас тепловой производительности принятого калорифера (ов). ((q — Q) / Q) • 100 q — фактическая тепловая мощность подобранных калориферов, Вт; Q — расчетная тепловая мощность для нагрева требуемого объема воздуха, Вт. Фактическая тепловая производительность принятого калорифера вентиляции должна быть больше, чем расчетная. Диапазон допустимого процентного соотношения фактической и расчетной мощности, по разным источникам, может составлять от 96 до 120 (от — 4 до 20) %. В любом случае, нужно стремиться к максимально приближенному равенству мощностей (фактическая производительность = 100 — 110 % от расчетной). Если при подсчете, разница составила большее значение, чем вышеупомянутые цифры, следует произвести перерасчет.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-10

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 10. Осуществляем подсчет расхождения фактической и расчетной тепловой мощности подобранных теплообменников ((250205 — 278720) / 278720) • 100 = -10.2% — для калорифера КСк 2-11 ((331365 — 278720) / 278720) • 100 = 18.9% — для калорифера КСк 3-11 ((393640 — 278720) / 278720) • 100 = 41.2% — для калорифера КСк 4-11 250205, 331365, 393640 — фактическая тепловая мощность подобранных водяных теплообменников, Вт; 278720 — расчетная тепловая мощность для нагрева заданного объема воздуха, Вт. Из рассматриваемых моделей калориферов КСк 11-го номера, только трехрядный воздухонагреватель КСк 3-11 соответствует при заданных условиях рекомендуемому соотношению фактической и расчетной мощности.

Сопротивление по воздуху калорифера

11. Расчет аэродинамического сопротивления. Величину потерь по воздуху можно узнать двумя способами. Первый — подсчитать по формуле, используя коэффициент и значения степеней подобранного калорифера. Второй — путем подбора — по таблице, используя данные при разной массовой скорости воздуха. Посмотреть таблицу с данными аэродинамических сопротивлений водяных калориферов КСк.

ΔPa (Па) = B • Vʳ V — действительная массовая скорость воздуха, кг/м²•с; B, r — значение модуля и степеней из таблицы.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-11

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 11. Задача — выяснить аэродинамическое сопротивление подобранных калориферов при работе с заданными условиями. ΔPa (Па) = 4.23 • 3.481.832 = 41.5 Па — для калорифера КСк 2-11 ΔPa (Па) = 6.05 • 3.481.832 = 59.4 Па — для калорифера КСк 3-11 ΔPa (Па) = 8.63 • 3.481.833 = 84.9 Па — для калорифера КСк 4-11 3.48 — действительная массовая скорость воздуха в фронтальном сечении, кг/м²•с; 4.23, 1.832 (6.05, 1.832; 8.63, 1.833) — значение модуля и степени из таблицы в зависимости от рядности воздухонагревателя.

При установке водяных калориферов последовательно по ходу движения воздуха, полученное значение аэродинамического сопротивления умножаем на количество рядов теплообменников приточной вентиляции.

Методы обвязки

Обвязка представляет собою каркас из арматуры, с помощью которого регулируется поступление горячей воды. Узел обвязки помогает контролировать производительность калорифера приточной вентиляции, управлять им и поддерживать в здании заданный температурный режим. Расположение узлов обвязки определяется местом установки, схемой воздухообмена, техническими параметрами оборудования. Применяют 2 варианта монтажа:

• Рециркуляционные воздушные массы смешиваются с приточными.
• Осуществляется только рециркуляция воздуха внутри помещения по замкнутому принципу.

С учётом этого существуют 2 метода обвязки:

• 2-ходовыми вентилями – при неконтролируемом обратном расходе воды;
• 3-ходовыми вентилями – при контроле за расходом воды в бойлерной или котельной.

Некоторые — выпускают узлы обвязки различной модификации, представляющие собою целые комплекты, состоящие из клапанов (балансировочных и обратных, двух и трёхходовых), насосов, байпасов, шаровых кранов, манометров, очистительных фильтров.

Если естественная вентиляция налажена хорошо, то возможностей для успешной работы оборудования гораздо больше. Правильный выбор обвязки в таких случаях эффективен, как для нагрева больших площадей на производстве, так и для частных домов, коттеджей.

Калорифер, используемый для вентиляции, обычно подключают к системе отопления непосредственно в точке воздухозабора. Если действует принудительная вентиляция, то монтаж воздухонагревателя может быть проведён в любом месте. Калориферы для приточной вентиляции позволяют создать комфортный температурный режим как в промышленных, так и в жилых помещениях

Важно только правильно определиться с выбором теплоносителя, который будет наиболее эффективным (с минимальными затратами при максимальной производительности) в определённых условиях. Автоматизированная система – как, например, щит управления приточной вентиляцией с водяным калорифером, — позволит сделать использование нагревательных приборов для приточной вентиляции удобным и безопасным

Сопротивление калорифера по воде

12. Расчет гидравлического сопротивления, подобранного калорифера (ов) приточных вентиляционных установок. Сопротивление по теплоносителю вычисляется по формулам. Первая требует довольно большего числа действий и подробно описана на странице сайта: Калориферы КСк. Гидравлическое сопротивление калориферов КСк. Вторая — более простая и решается на основе уже подсчитанных коэффициентов гидравлического сопротивления для конкретных моделей калориферов КСк. Таблица с коэффициентами представлена на вышеупомянутой странице. В этой же таблице, ориентируясь на скорость воды в трубках и массовую скорость воздуха в фронтальном сечении, можно узнать значение водяного сопротивления, не прибегая к расчетам. ΔPw (кПа) = C • W² С — значение коэффициента гидравлического сопротивления заданной модели теплообменника (смотреть по таблице); W — скорость движения воды в трубках воздухонагревателя, м/сек.

Пример подбора и расчета калорифера КСк. Шаг-12

Подобрать подходящий калорифер КСк для нагрева 16000 м³/час от температуры -25°С до +23°С. Теплоноситель горячая вода с графиком 95°С на входе в воздухонагреватель, 60°С на выходе. 12. Задача — выяснить гидравлическое сопротивление подобранного калорифера, при работе с заданными условиями. ΔPw (кПа) = 21.99 • 1.123² = 27.73 кПа — для калорифера КСк 2-11 ΔPw (кПа) = 34.25 • 0.987² = 33.37 кПа — для калорифера КСк 3-11 ΔPw (кПа) = 37.15 • 0.883² = 28.97 кПа — для калорифера КСк 4-11 21.99, 34.25, 37.15 — значение коэффициентов гидравлического сопротивления для калориферов КСк2-11, КСк3-11, КСк4-11 (взяты из таблицы); 1.123, 0.987, 0.883 — скорость движения воды в трубках принятых воздухонагревателей, м/сек.

В случае принятия для расчета двух и более калориферов и их подключении по теплоносителю последовательно, полученное значение гидравлического сопротивления умножаем на число теплообменников, последовательно подключенных по воде.

Подбор калорифера

13. Итоговые показатели расчета и подбора калориферов КСк 02 ХЛ3 (ТУ 4863-002-55613706-02) производства ООО Т.С.Т. В результате расчета и подбора калорифера для нагрева входящего воздуха от -25°С до 23°С объемом 16000 м³/час, с использованием теплоносителя — горячей воды с температурным графиком 95°С — 60°С, был выбран оребренный водяной теплообменник КСк 3-11 трехрядный, четырехходовой. Полученные данные: 1. тепловая мощность калорифера — 331 кВт; 2. массовая скорость в фронтальном сечении — 3.48 кг/м²•с; 3. расход теплоносителя — 8122 кг/час; 4. скорость горячей воды в теплообменнике — 0.99 м/сек; 5. запас по тепловой мощности — 19 %; 6. аэродинамическое сопротивление — 60 Па; 7. гидравлическое сопротивление — 33 кПа.

Перейти на страницу: Калориферы КСк. Производство, технические характеристики. На странице представлены чертежи, фотографии, описание и расчеты данных воздухонагревателей, таблицы с теплотехническими характеристиками, габаритными размерами водяных оребренных теплообменников типа КСк-02-ХЛ3.

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.