Основные принципы и схемы как обвязать калорифер

Принцип работы смесительного узла (узла терморегулирования) UTK

В полностью открытом состоянии клапан обеспечивает циркуляцию теплоносителя по «большому» контуру (направление потока А-АВ), чем достигается максимальная тепловая мощность узла. В полностью закрытом состоянии клапан обеспечивает циркуляцию по «малому» контуру (направление потока В-АВ), чем достигается минимальная тепловая мощность узла. В промежуточных положениях клапан обеспечивает циркуляцию по «малому» контуру с подмесом теплоносителя из сети.

Гарантийный срок на узлы терморегулирования составляет 3 года.

Для изготовления узлов обвязки используется арматура компании Genebre (Испания), насосы WILO, GRUNDFOS и UNIPAMP (Германия), Приводы с трёхходовым клапаном фирмы ESBE (Швеция).

Возможно изготовление любых нестандартных узлов терморегулирования по схемам заказчика.

Главная функция узлов обвязки водяных охладителей UTO – совместно с системой управления контролировать и регулировать температуру хладагента в водяных охладителях приточных установок. Узлы терморегулирования для водяных охладителей по-другому называют — узлы обвязки охладителя.

3 Преимущества отопительного приспособления

Водяные тепловые вентиляторы имеют массу преимуществ перед другими видами обогревателей. Главным достоинством считается экономичность, поскольку такие приспособления стоят недорого, потребляют мало энергии и при необходимости замены деталей ремонт можно осуществить своими руками.

Чаще всего из строя выходит вентилятор, поэтому замена проста. Тепло, которое распространяет прибор не поднимается, а направляется в средний воздушный слой помещения, нагревая именно необходимые участки. Если нужно согреть нижнюю или верхнюю часть, можно направить поток в нужном направлении. Тепло подается беспрерывно, поэтому нет значительного колебания температуры.

Очень полезен водяной обогреватель с вентилятором на автомойке, где также осуществляется мытье ковров, паласов. При правильном размещении он может обеспечить быструю и эффективную сушку. Многие владельцы применяют прибор для высушивания автомобильных сидений после тщательной влажной очистки салона.

Еще одним преимуществом приспособления считается возможность при необходимости регулировать интенсивность и мощность обогрева. При чрезмерном повышении температуры рекомендовано включить слабый режим, который будет поддерживать оптимальный микроклимат в помещении.

Существенным достоинством обогревателя является относительная безопасность при эксплуатации. Даже при прикосновении к нему риск ожога почти отсутствует. Защитный корпус исключает возможность контакта человека с лопастями вентилятора. Он также очень редко становится причиной пожара, что считается важным критерием при установке на промышленном производстве.

Важным преимуществом является возможность установки в любой точке помещения при условии достаточного количества свободного пространства. Главное, чтобы прибор находился не слишком далеко от централизованной системы отопления. При желании можно монтировать с расчётом дальнейшего перемещения в случае появления такой необходимости.

Схема подключения и управление

Подключение электрических калориферов должно производиться с соблюдением всех требований техники безопасности. Схема подключения электрокалорифера выглядит следующим образом: при нажатии кнопки «Пуск» происходит запуск двигателя и включается вентиляция нагревателя. При этом двигатель оснащён тепловым реле, которое при проблемах с вентилятором мгновенно размыкает цепь и отключает электронагреватель. Включить ТЭНы отдельно от вентилятора возможно, замкнув блокировочные контакты. Для обеспечения скорейшего нагрева все ТЭНы включаются одновременно.

Для повышения безопасности электрокалорифера в схему подключения включен аварийный индикатор и устройство, не допускающее включения ТЭНов при выключенном вентиляторе. Кроме того, специалисты рекомендуют включение в схему автоматических предохранителей, которые следует располагать в цепь вместе с ТЭНами. А вот на вентиляторы установка автоматов, напротив, не рекомендуется. Управление калорифером производится из специального шкафа, расположенного недалеко от прибора. Причём чем ближе он расположен, тем меньше может быть сечение соединяющего их провода.

При выборе схемы подключения водяного калорифера необходимо ориентироваться на размещение смесительных узлов и блоков с автоматикой. Так, если эти агрегаты располагаются слева от воздушного клапана, то подразумевается левое исполнение, и наоборот. При каждом исполнении расположение соединительных трубок соответствует стороне воздухозабора с установленным клапаном.

Между левым и правым размещением существует ряд отличий. Так, при правом исполнении подающая воду трубка расположена снизу, а трубка «обратки» – сверху. В левосторонних схемах подающий патрубок заходит сверху, а трубка оттока находится внизу.

При установке нагревателя требуется выполнить обустройство узла обвязки, необходимого для осуществления мониторинга за производительностью прибора и защиты его от перемерзания. Узлами обвязки называют арматурные каркасы, регулирующие поступление горячей воды в теплообменник. Обвязка водяных нагревателей производится с помощью двух- или трехходовых вентилей, выбор которых зависит от типа системы отопления. Так, в контурах, отапливаемых при помощи газового котла, рекомендуется устанавливать трёхходовую модель, тогда как для систем с центральным отоплением достаточно двухходовой.

Управление водяным калорифером заключается в регулировании тепловых мощностей нагревательных устройств. Это становится возможным благодаря процессу смешивания горячей и холодной воды, которое выполняется при помощи трёхходового клапана. При повышении температуры выше заданного значения клапан запускает в теплообменник небольшую порцию охлаждённой жидкости, забираемой на выходе из него.

Кроме того, схема установки водяных калориферов не предусматривает вертикального расположения труб входа и выхода, а также расположения воздухозабора сверху. Такие требования обусловлены риском попадания снега в воздуховод и стекания талых вод в автоматику. Важным элементом схемы подключения является термодатчик. Для получения корректных показаний датчик должен быть помещён внутрь воздуховода на участке выдува, причём длина ровного участка должна составлять не менее 50 см.

Разновидности

.

Стандартный вариант с жесткой подводкой наиболее распространен и используется чаще, как правило, в водяных системах, состоящих из магистральных стальных труб. Это обусловлено простотой монтажа и меньшими затратами.

При установке стандартного узла обвязки необходимо знать заранее точное местоположение агрегата и особенности эксплуатации.

При гибком варианте узлов обвязки прибегают к использованию гофрированных шлангов, металлические трубы не используются. Гибкий узел предназначен для установки в системах сложной конфигурации, при недостатке площади для установки, со сложным доступом к частям механизма. Такой вариант обвязки считается более функциональным, однако его установка и обслуживание обходится несколько дороже.

Обратите внимание: для полноценного контроля над прибором устанавливаются дополнительные термоманометры.

Приточная вентиляция с водяным подогревом воздуха

Подогрев воздуха до необходимой температуры обеспечивает водяной нагреватель. Он представлен в виде радиатора с трубками, в которых находится теплоноситель. На трубопроводе имеется оребрение, способствующее увеличению площади соприкосновения с циркулируемым воздухом.

Принцип работы системы такой: теплоноситель нагревает до нужной температуры трубки, они отдают тепло оребрению, которое в свою очередь нагревает воздух. Таким образом, осуществляется теплообмен.

Приточная вентиляция с водяным подогревом воздуха намного выгоднее, чем подогрев с использованием электричества. С другой стороны, внутри водяного нагревателя имеется вода, поэтому существует угроза ее замерзания при минимальной работе радиатора.

Регулировка мощности такого устройства осуществляется за счет электрического и сантехнического компонентов.

1. Зона с датчиками контроллера и температуры. Сервопривод, контролирующий клапан.
2. Смеситель, он отвечает за нагревание воды в нагревательном оборудовании до необходимой температуры.

Электрический компонент будет управлять сантехническим узлом. Достаточно задать необходимую температуру нагрева воздуха, и система выполнит данную программу.

Водяной калорифер и обвязка приточной вентиляции

Многие слова вроде «смесительный прибор», «устройство охладителя» и «подключение воздухонагревателей» приводят в смятение неопытного пользователя. Он только краем уха слышал об устройстве фреонового контура, и что такое узлы обвязки, понимает довольно приблизительно. Чтобы побольше узнать о системах теплоприборов, можно «поучиться» на разборе такого агрегата как водяной калорифер.

Если говорить о количественном варианте, то здесь неминуем меняющийся расход тепла. Это не лучший вариант, безусловно, потому сегодня используется так называемый хороший принцип регуляции. Он обеспечивает линейность процесса, какое бы положение не занимал клапан регулировки. Также данный принцип предполагает отличную устойчивость к возможному замораживанию теплового прибора.

При хорошем принципе регулирования применяются такие элементы, как центробежный насос и трехходовой штоковый клапан. Именно они позволяют увеличить результативность работы калорифера и обвязки. Они же гарантируют, что протечки по полу из парового прибора быть не может.

Схемы подключения

Схема с двумя вентиляционными контурами

Для эффективного обогрева поступающего воздуха с помощью калорифера необходимо выполнить правильное подключение. Есть несколько схем установки, к которым относятся:

• Один вентиляционный контур и один калорифер. Это простейшая схема, в которой на входе или любом другом участке канала располагается одно нагревающее устройство. Подобное подключение используется для сезонного обогрева и не имеет резервного источника тепла.
• Два вентиляционных контура и несколько нагревателей. Это более сложная схема, подходящая для установки в сложных по форме помещениях. Подходит для круглогодичного использования. Есть несколько узлов обвязки. Первый контур используется для обогрева в осенне-зимнее время, а второй для лета. За счет большого количества устройств система может работать беспрерывно даже в случае аварии на одном из узлов обвязки.

Схема вентиляции с нагревателем

В состав классического узла обвязки входят следующие элементы:

• Циркуляционный насос. Применяется в водяных системах и разгоняет жидкость по трубам.
• Компрессорно-конденсаторный блок. Он используется в качестве внешнего блока в обвязке охладительной системы.
• Устройства контроля температуры и давления.
• Запорные механизмы.
• Байпас.
• Фильтр.
• Двухходовой или трехходовой автоматический клапан.
• Трубки, соединители и другие детали, чтобы подключить смесительный узел для вентиляции.

Регулирование температуры

Контроль температурного режима является важнейшей задачей системы. Есть два способа регулировки:

• Количественный. Это устаревший способ, при котором температура напрямую зависит от объема теплоносителя.
• Качественный. Более эффективный метод, при котором теплоноситель расходуется линейно. Это осуществляется при помощи трехходового клапана и насоса. Вероятность протечки исключена.

Специалисты используют второй метод. Он совместим с любой схемой подключения калорифера.

Система вентиляции

Обвязка с двухходовым клапаном

На выбор оптимальной схемы вентиляции оказывают влияние требуемая температура, интенсивность нагрева, источник теплоносителя, разница давлений. Существует несколько систем:

• Обвязка вентиляционной установки с использованием двухходового клапана. Его ставят на точку ввода без дополнительного теплообменника. В результате клапан выполняет функции промежуточного буфера и гасит давление потока воды. К недостаткам схемы можно отнести риск замерзания при отрицательных температурах. Требуется установка насоса.
• С использованием трехходового клапана. В результате получают две системы обвязки. В первом случае осуществляется разделение водных потоков, а во втором их смешивание. Схема используется в автономных тепловых сетях.

Схема подключения и управление

Подключение электрических калориферов должно производиться с соблюдением всех требований техники безопасности. Схема подключения электрокалорифера выглядит следующим образом: при нажатии кнопки «Пуск» происходит запуск двигателя и включается вентиляция нагревателя. При этом двигатель оснащён тепловым реле, которое при проблемах с вентилятором мгновенно размыкает цепь и отключает электронагреватель. Включить ТЭНы отдельно от вентилятора возможно, замкнув блокировочные контакты. Для обеспечения скорейшего нагрева все ТЭНы включаются одновременно.

Для повышения безопасности электрокалорифера в схему подключения включен аварийный индикатор и устройство, не допускающее включения ТЭНов при выключенном вентиляторе. Кроме того, специалисты рекомендуют включение в схему автоматических предохранителей, которые следует располагать в цепь вместе с ТЭНами. А вот на вентиляторы установка автоматов, напротив, не рекомендуется. Управление калорифером производится из специального шкафа, расположенного недалеко от прибора. Причём чем ближе он расположен, тем меньше может быть сечение соединяющего их провода.

При выборе схемы подключения водяного калорифера необходимо ориентироваться на размещение смесительных узлов и блоков с автоматикой. Так, если эти агрегаты располагаются слева от воздушного клапана, то подразумевается левое исполнение, и наоборот. При каждом исполнении расположение соединительных трубок соответствует стороне воздухозабора с установленным клапаном.

Между левым и правым размещением существует ряд отличий. Так, при правом исполнении подающая воду трубка расположена снизу, а трубка «обратки» – сверху. В левосторонних схемах подающий патрубок заходит сверху, а трубка оттока находится внизу.

При установке нагревателя требуется выполнить обустройство узла обвязки, необходимого для осуществления мониторинга за производительностью прибора и защиты его от перемерзания. Узлами обвязки называют арматурные каркасы, регулирующие поступление горячей воды в теплообменник. Обвязка водяных нагревателей производится с помощью двух- или трехходовых вентилей, выбор которых зависит от типа системы отопления. Так, в контурах, отапливаемых при помощи газового котла, рекомендуется устанавливать трёхходовую модель, тогда как для систем с центральным отоплением достаточно двухходовой.

Управление водяным калорифером заключается в регулировании тепловых мощностей нагревательных устройств. Это становится возможным благодаря процессу смешивания горячей и холодной воды, которое выполняется при помощи трёхходового клапана. При повышении температуры выше заданного значения клапан запускает в теплообменник небольшую порцию охлаждённой жидкости, забираемой на выходе из него.

Кроме того, схема установки водяных калориферов не предусматривает вертикального расположения труб входа и выхода, а также расположения воздухозабора сверху. Такие требования обусловлены риском попадания снега в воздуховод и стекания талых вод в автоматику. Важным элементом схемы подключения является термодатчик. Для получения корректных показаний датчик должен быть помещён внутрь воздуховода на участке выдува, причём длина ровного участка должна составлять не менее 50 см.

Качество работы: узел обвязки калорифера приточной установки

Выделяют 2 способа монтажа устройства, определяет которые схема теплообмена. Если говорить о естественной вентиляции, при ней калорифер должен располагаться в подвале возле точки водозабора. При принудительной вентиляционной системе устройство грамотно начнет функционировать только с правильным монтажом узла обвязки калориферного модуля.

Данные приборы позволяют регулировать уровень температуры теплообменника:

• Байпас;
• Подводка;
• Фильтр очистки;
• Насос;
• Шаровые краны;
• Термометры и манометры;
• Клапан с электроприводом.

Если речь идет о монтаже узла обвязки с жесткой подводкой, проведение коммуникаций пройдет с использованием стальных труб. Иногда для установок используется и гибкая подводка с гофрированными шлангами в системе. Место узла определяется заранее. Каких-то серьезных расходов обвязка узла не предполагает.

Достоинства и недостатки водяных калориферов

Калорифер водяной для приточной вентиляции имеет существенные минусы, ограничивающие его применение в жилых помещениях:

• большие габариты;
• сложность подключения к общей системе горячего водоснабжения;
• необходимость жёсткого контроля температуры теплоносителя в системе водоснабжения.

Однако, для создания комфортной температуры в больших помещениях (производственных цехах, теплицах, торговых центрах), применение таких нагревательных установок является наиболее удобным, эффективным, экономичным.

Водяной калорифер не нагружает электросеть, его поломка не спровоцирует возгорание – эти факторы делают использование оборудование безопасным.

Установка смесительного блока. Методы монтажа

Модуль обвязки сооружается посредством жесткой разводки, т. е. – соединение всех элементов происходит при помощи стальных или пластиковых труб. При этом, место модуля известно заранее. Все части данного блока располагаются в непосредственной близости друг от друга. Это упрощает работы по монтажу, обслуживанию или ремонту смесительного узла.

Практическое применение нашли две схемы обвязки терморегулирующего модуля:

• Качественная;
• Количественная.

Первый из вариантов, обеспечивающий регулирование температуры теплоносителем при неизменном его объеме, применяется сегодня гораздо чаще другого. В основу второй схемы положен способ терморегулирования путем изменения количества теплоносителя. Здесь объем тепловой энергии и температура нагрева воздуха находятся в прямо пропорциональном подчинении.

Зависимо от вида предусмотренной схемы в нее включается или двухходовой клапан и насос (количественный метод), или трехходовой клапан – при качественном способе обогрева. Кроме этих комплектующих, типовой узел обвязки парового калорифера включает:

• Шаровой кран для подачи и отвода теплоносителя;
• Сетчатый фильтр грубой очистки;
• Байпас, исключающий остановку передвижения теплоносителя в результате внезапной блокировки электромагнитного клапана;
• Термометры, манометры, трубная разводка.

Кроме жесткой разводки используется также метод резьбового соединения элементов схемы посредством гофрированных шлангов. Этот вариант применяется, когда невозможно произвести жесткую сборку.

Схемы подключения калориферов

Перед калорифером стоит одна задача – обогрев входящих воздушных масс, с возможностью регулировки температуры теплоносителя. Существует несколько схем установки:

1. Один контур вентиляции, один калорифер. Самая простая схема, когда на входе или любой другой точке вентканала устанавливается аппарата в единственном экземпляре. Подходит для сезонного обогрева. Нет резервного источника тепла.
2. Два контура вентиляции, несколько калориферов. Более сложная схема, с многочисленными узлами обвязки. Первый контур со своим канальным нагревательным элементов работает в осенне-зимний период, второй – в летний. Двойная схема применима для больших по площади зданий, требующих обогрева круглый год. Позволяет безаварийно пройти пиковые морозы за счет включению обоих нагревательных контуров.

Принцип работы водяного калорифера

Для начала разберемся в особенностях работы вентиляционной системы с водяными нагревателями, потому что схема приточной вентиляции с электрокалорифером немного отличается. Водяное нагревательное приспособление состоит из теплообменника и вентилятора.

Принцип его работы заключается в следующем:

1. Через специальные воздухозаборные решетки, установленные на внешнем конце воздуховода, воздушные массы попадают в вентиляционные каналы. Решетки нужны для защиты от проникновения мелких грызунов, животных, птиц и насекомых.
2. После этого воздух проходит через фильтры, где очищается от пыли, пыльцы растений, вредных примесей и других загрязняющих веществ.
3. В калорифер поступает тепло из водяной магистрали. Благодаря этому теплу воздушные массы подогреваются до нужной температуры.
4. При прохождении рекуператора поступающие воздушные потоки дополнительно греются за счет тепла удаляемого из помещения воздуха.
5. Очищенные и подогретые массы при помощи вентилятора поступают в помещение. Благодаря установленному диффузору они равномерно распределяются по всей площади.
6. Во время работы установки возникает много шума. Чтобы его снизить, установлены специальные шумопоглотители.
7. Если система перестает работать, срабатывают обратные клапаны, которые перекрывают доступ холодным воздушным массам в помещение.

Конструкция калорифера отличается отсутствием собственного нагревателя. Его главные составляющие элементы выполняют следующие функции:

• встроенный вентилятор направляет подогретые воздушные массы в помещение;
• в теплообменник, состоящий из металлических трубок, поступает вода из отопительной системы.

По сути, система из трубок выполняет функции нагревательной спирали, как в электрокалорифере. По трубкам циркулирует горячий теплоноситель из системы отопления, имеющий температуру в пределах +80…+180°С. При прохождении воздуха через прибор он нагревается до нужной температуры. Вентилятор не только распределяет подогретый воздух по помещению, но и способствует его обратному удалению.

Преимущества и недостатки

Использование калориферов в приточной вентиляции рентабельно для предприятий и учреждений, имеющих собственную систему теплоснабжения. Однако при хорошо налаженной работе системы вентиляции, правильном выполнении обвязки водяные калориферы можно использовать для обогрева коттеджей.

К преимуществам подобных приспособлений причисляют следующее:

1. Монтаж достаточно простой. По сложности он не отличается от установки труб отопления.
2. Благодаря подогреву воздушных масс и их равномерному распределению при помощи вентилятора система подходит для обогрева помещений значительной площади и высоты.
3. Отсутствие сложных механизмов обеспечивает безопасную работу каждого составляющего узла. В конструкции нет быстроизнашивающихся деталей, поэтому поломки случаются редко.
4. При помощи вентилятора можно регулировать направление потоков теплых воздушных масс.
5. Главное достоинство заключается в том, что на отопление большого помещения не потребуются регулярные финансовые вложения. Расходы будут только на первых порах – на покупку оборудования и монтаж системы.

Основной минус использования водяных калориферов заключается в невозможности их применения в бытовых целях, а именно для отопления городских квартир. В качестве альтернативного варианта подходят только электронагреватели. Электрический индукционный котел для отопления и его схема

Расчёт водяного калорифера

Расчёт мощности калорифера, необходимой для обогрева конкретного помещения, проводят с учётом таких данных, как:

1. Объём (масса) приточного воздуха, который необходимо нагреть.
2. Начальная (внешняя) температура воздушных масс.
3. Целевая температура, до которой необходимо разогреть воздух перед подачей в комнату.
4. Температурный режим теплоносителя.

Расчёт калорифера производят исходя из площади поверхности подогрева и нужной мощности. Для каждой операции применяется своя формула. Рассчитать мощность калорифера можно только с учётом реальных данных в конкретных условиях, среди которых наиболее важные:

• способ подключения (к центральной теплосети или котельной);
• метод обвязки.

Расчёт мощности калорифера

Q_т — тепловая мощность калорифера, Вт; L — расход воздуха, м³/час ρ_возд — плотность воздуха. Плотность сухого воздуха при 15 °C на уровне моря составляет 1,225 кг/м³; с_возд — удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг∙К)=0,24 ккал/(кг∙°С); t_вн — температура воздуха на выходе из калорифера, °C; t_нар — температура наружного воздуха, °C (температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 согласно СП 131.13330.2012)

Калькулятор расчёта мощности калорифера

Расход теплоносителя на калорифер

G — расход воды на теплоснабжение калорифера, кг/ч; 3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч (для получения расхода в кг/ч); Q_т — тепловая мощность калорифера, Вт; с_в — удельная теплоёмкость воды, равная 4,187 кДж/(кг∙К)=1 ккал/(кг∙°C); t_пр — температура теплоносителя (прямая линия), °C; t_обр — температура теплоносителя (обратная линия), °C.

Калькулятор расхода теплоносителя на калорифер

Диаграмма процесса нагрева воздуха

Определить потребную мощность калорифера можно с помощью специальных диаграмм. Количество необходимой энергии (Джоулей) для нагрева 1 килограмма воздуха производится с помощью i—d диаграммы влажного воздуха. Расчёт производится при условии, что процесс нагрева воздуха протекает при d = const (при неизменном влагосодержании). Далее, с учётом расчётного расхода воздуха, перевода единиц (Дж/с в кВт), определяется мощность калорифера.

Для получения точных данных можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, с помощью которых можно узнать показатель мощности, указав производительность и температуру. Так как производительность установки в результате постепенного износа может снижаться, рекомендуется заложить в расчёт запас мощности от 5 до 15%.