В данной публикации разговор о том, что представляют собой калориферы и теплообменники. Какие разновидности данных устройств предлагает рынок, какими конструктивными особенностями они отличаются. Основное внимание в нашей статье будет уделено водяным калориферам и теплообменникам для вентиляции. А также рассмотрим основные проблемы ремонта данного теплообменников.
Термины
Популярный энциклопедический словарь в сети характеризует калорифер, как устройство для подогрева воздуха и в системах, предназначенных для воздушного отопления и вентиляции воздуха.
В сущности, калорифер является теплообменником, в котором посредством стенок поверхности рабочая жидкость нагревает воздух.
Если установить дренажный поддон и пустить в него охлажденную жидкость, то калорифер можно использовать для охлаждения воздуха, тогда будет точнее назвать его охладителем.
В отношении теплообменника термин еще более лаконичен. Так, под теплообменником понимают устройство, в котором теплообмен осуществляется меж двумя рабочими средами, которые имеют различные температуры.
Классификации воздухонагревателей
Калориферы различаются по габаритам, мощности, виду теплоотдающей поверхности, типу теплоносителя и ряду других параметров. В конструкцию многих моделей входят вентиляторы, усиливающие циркуляцию нагретого воздуха.
По назначению принято различать бытовые и промышленные модификации, а по степени мобильности – стационарные и переносные. Мобильные калориферы обладают компактными размерами и малым весом, их можно легко перемещать с места на место и обеспечивать быстрый обогрев определенных участков рабочего пространства.
По конструктивным особенностям калориферы бывают гладкотрубные и оребренные. Модели с оребрением, в свою очередь, делятся на пластинчатые, спиральные и накатные; по сравнению с гладкотрубными они более эффективны за счет большей площади соприкосновения теплоотдающей поверхности с окружающим воздухом.
Калориферы (воздухонагреватели) могут быть классифицированы по совершенно разным параметрам. Так, по типу теплоносителя калориферы разделяют на паровые, огневые и водяные. Если с паровыми и водяными калориферами все понятно, то под огневыми подразумевают такие устройства, которые используют продукты сгорания топлива.
Калориферы водяные:
-
фото 2.- с металлическим гладкотрубным или ребристым корпусом, подключенным к системе парового отопления. Применяются в крупногабаритных помещениях – на предприятиях, складах, в магазинах и т. п
Кроме надежного покрытия, в агрегате предусмотрены еще ряд мер, направленных на бережное использование обогревателя. Например, встроенная защита от перегрева, ручной возврат в исходное состояние, резиновые уплотнители на патрубках.
Воздухонагреватель водяной для круглых каналов разработан для нагрева воздуха при установке в системах канальной вентиляции общественного назначения и промышленных объектов. Корпус агрегатов такого типа выполняется из оцинкованного стального листа, толщина которого составляет 1 мм. Теплообменник устанавливается в этом корпусе и выполняется из медноалюминиевых материалов. Отличительно особенностью данных агрегатов является наличие сервисной крышки, позволяющей быстро и без проблем осуществлять ремонтные работы, а также проводить техническое обслуживанием, например, чистку оребренных труб.
Размер воздуховода оказывает влияние на типоразмер воздухонагревателей водяных для круглых каналов. На сегодняшний день получили распространение 4 наиболее востребованных типоразмера воздухонагревателей водяных для круглых каналов, получивших также синонимичные названия – водяные нагреватели, теплообменники вентиляции, водяные калориферы, канальные нагреватели
Канальные воздухонагреватели являются основным элементом в системах кондиционирования и вентиляции воздуха. Данные агрегаты эффективно работают для нагрева приточного воздуха, поступающего из прямоугольных или круглых воздуховодов. Они безопасны, характеризуются продолжительным сроком эксплуатации, высоким КПД.
Способность агрегата создавать значительную разницу температур (70-110 градусов) позволяет использовать его в системах приточной вентиляции. Как составной компонент вентиляционной или отопительной системы, калорифер способен работать при температуре воздуха за пределами помещения от «минус» 25 до «плюс» 40 градусов и влажности 25-98%.
Корпус воздухонагревателя данного типа выполняется из оцинкованной стали. Не менее прочной получается теплообменная поверхность, состоящая из рядов медных трубок, каждая из которых оребрена пластинами, выполненными из алюминиевой фольги. Сталь также была использована и для изготовления коллекторов нагревателя.
По количеству рядов труб калориферы бывают:
- воздухонагреватель однорядный в том числе и для обводного канала;
- воздухонагреватель двухрядный;
- воздухонагреватель трехрядный;
Калориферы паровые:
— подключаются к парогенерирующим аппаратам и осуществляют нагрев окружающего воздуха за счет разогретого пара. Конструктивно представляют собой связку оребренных труб, изготовленных из углеродистой стали.
Применяются преимущественно в производственных помещениях.
Калориферы жидкотопливные (огневые):
-
-
фото 5 - – нагревающие воздух за счет тепла, которое выделяется при сгорании жидкого топлива (керосина или дизеля) в герметичной камере.
-
- Продукты сгорания выводятся через дымоотводящий патрубок. Используются для отопления складских и производственных помещений и подогрева воздуха в зонах проведения строительных и ремонтных работ.
-
Калориферы электрические:
-
-
фото 6 -
- – состоящие из спирально-оребренных или спирально-навивных ТЭНов, изготовленных из нержавеющей стали, с однофазным (220 В) либо трехфазным (380 В) питанием.
Электрические воздухонагреватели для круглых каналов обладают рядом преимуществ, среди которых выделяют:
-
-
- одноступенчатый нагрев;
- защитный термостат с ручным перезапуском (температура отключения 90 С);
- резиновые уплотнительные кольца обеспечивают герметичность соединений;
-
фото 7 ТЭНы изготовлены из высококачественной нержавеющей стали;
- защитный термостат с автоматическим перезапуском (температура отключения 60 С);
- корпус изготовлен из оцинкованной стали теплопроводность которой очень хорошая, из нее кстати делают и сами воздуховоды.
-
Для данного типа воздухонагревателей есть ряд требований, которые должны быть учтены при монтаже:
- Первое, – установлен агрегат должен быть таким образом, чтобы воздушный поток был направлен в соответствии со стрелкой на корпусе.
- Второе, – расстояние от заслонки до нагревателя, фильтра, отвода и прочих аналогичных элементов должно составлять не меньше 2-х диаметров у присоединительного патрубка.
- Третье, — для воздухонагревателей, чья мощность не превышает 2 кВт, установка должна проводиться клеммной коробкой вверх, в стороны и вниз, а для тех, чья мощность превышает 2 кВт, — клеммной коробкой вверх и в стороны. Воздухонагреватели данного типа устанавливаются только внутри помещений.
Особенности калориферов систем отопления
По типу оребрения калориферы делят на спирально-навивные и пластинчатые, а также с проволочным оребрением. В первом случае ребра, которые увеличивают поверхность калорифера (наружную), представлены лентой, банально навитой на трубу, во втором — это пластинки, которые насажены на трубки, а в третьем — тонкой проволокой, навитой на трубу в виде спирали.
Также калориферы различают на одно- и многоходовые. Первые применяют при работе на паре, вторые — многоходовые — на жидком теплоносителе, включая и воду. Отметим, что чем более высоким является коэффициент теплоотдачи устройства при одинаковых затратах мощности, тем более эффективным является калорифер. Самыми эффективными считают спирально-навивные и пластинчатые аналоги с овальными трубками. Уточним, что при выборе калорифера следует ориентироваться не только на эффективность, но и на технико-экономические показатели, а также специфические требования, которые предъявляются к данной установке (габариты, вес и т.д.).
Если говорить о классификации теплообменников, то по принципу действия их подразделяют на рекуператоры и регенераторы. В первых движущиеся теплоносители разделяют стенкой, а во вторых — горячий/холодный теплоносители с одной и той же поверхностью контактируют поочередно. Таким образом, теплота в стенке накапливается во время контакта с теплоносителем горячим и соответственно передается во время контакта с холодным.
Под водяным калорифером чаще всего понимают трубчатый стальной теплообменник, по которому и идет горячая вода из системы отопления. Практически каждый такой калорифер водяной в своей задней части обязательно имеет вентилятор, собственно и прогоняющий воздух через теплообменник, где последний и нагревается. Предназначение жалюзи, расположенных в передней части данного прибора состоит в отклонении воздушного потока, а также в обеспечении поступления нагретого воздуха в необходимую точку помещения.
Корпус такого калорифера разрешает его установить и в горизонтальном, и в вертикальном положении. Регулируют интенсивность обогрева посредством двух- либо трехходовых кранов, которые установлены на подводящей магистрали.
Отметим, что электроэнергию расходует типовой теплообменник водяной для вентиляции, т.е. на работу вентилятора, а вовсе не на обогрев. Потому многие водяные калориферы отличаются действительно малой потребляемой мощностью порядка до 0,5 кВт при мощности обогрева вплоть до 60 кВт. Таким образом, водяные теплообменники разрешают значительно экономить на отоплении помещений довольно большой площади, как промышленного, так и делового назначения и при этом достаточно эффективно их прогревать.
Особенности водяных калориферов систем вентиляции
Водяные калориферы для вентиляции применяют давно и активно. Так, любая из существующих систем вентиляции, в которой предусмотрено поддержание определенных параметров приточного воздуха (нагревание/охлаждение), в большинстве вариантов предусматривает наличие водяного калорифера.
На самом деле, на данный компонент приточной системы возложен целый перечень функций. С прямым предназначением теплообменника — нагреванием приточного воздуха, который поступает с улицы все понятно. В иных случаях калориферы могут выступать частью системы теплообменников, эффективно осушающих либо охлаждающих воздух. В любом случае без опции нагрева приточного воздуха трудно представить себе современные рабочие или жилые помещения, потому теплообменники для вентиляции — основные составляющие таких систем.
В особенности значимой является функция, которая выполняется данным элементом, для государств и областей, где отопительный период продолжается большую часть года, а бесперебойная работа теплообменника обязательна по климатическим показателям. Потому фактически ни одна система принудительной вентиляции в нашей стране, включая и самые южные регионы, и не обходится без электрического или водяного калорифера. Однако у первых есть существенный недостаток — высокая температура поверхности ТЭН-ов — нагревательных элементов. Соответственно при этом «горит» пыль, без которой трудно представить себе практически любое помещение. Обыватели данный эффект электрических аналогов давно окрестили «сухим воздухом». Плюс водяных калориферов в полном отсутствии подобного отрицательного эффекта, ведь в подобных устройствах температура теплоносителя обычно не поднимается выше 90°С.
Водяные калориферы в большинстве своем отличаются прямоугольным, реже круглым сечением. Такие устройства являются обязательной частью систем вентиляции и применяются в приточных наборных установках. Преимуществами подобных систем называют удобство их монтажа, небольшие сроки поставки и вполне доступную стоимость.
Данное оборудование характеризуется наличием стандартного типоразмерного ряда (двухрядные, трехрядные) и потому просто и легко вносится во многие проектные решения по вентиляционным системам.
Ремонт калориферов
Низкие показатели температур и эксплуатация с явными ошибками, неточности в настройке систем автоматики и защиты — данные факторы способны привести к одной и той же проблеме — разморозке теплообменника.
Верная эксплуатации вентиляционной системы предполагает четкое отслеживание системой автоматики температуры обратной воды, проходящей через водяной теплообменник. Если, показатели ее будут ниже положенной, система обязана подавать сигналы по поводу необходимости проведения регулировки либо же отключения системы вообще. Однако порой автоматика дает сбой, а случается, что в ней и вовсе отсутствуют функции защиты водяного теплообменника от разморозки.
Если к указанному добавить неверную эксплуатацию, то на лицо будет серьезная проблема, связанная с выходом из строя калорифера. На самом деле ремонт теплообменников вентиляции относят к разряду постоянных сервисных задач, ведь выходят данные устройства из строя постоянно, в особенности в периоды резкого похолодания, а точнее в наиболее низкотемпературные дни зимы. Понятно, что основная причина, приводящая к необходимости ремонта — это его разморозка. Случается это и из-за особенностей конструкции, и из-за неверно подобранной или некорректно работающей автоматики системы. В последнем случае речь идет о надежности работы автоматики по поддержании защиты калорифера от замерзания и по воздуху, и по воде.
Чтобы зимой не пришлось столкнуться с разморозкой и экстренным ремонтом калорифера рационально в летний период провести диагностику устройства и по необходимости текущий ремонт.
Безусловно, ремонт калорифера, в качестве варианта его восстановления, до поры до времени возможен и дает положительный результат, но в конечном итоге ни одно устройство не вечно, и придется задуматься о его замене.
К большому сожалению, водяные теплообменники в системах вентиляции признаны наиболее уязвимыми компонентами. Потому так важен верный изначальный подбор данных устройств и по параметрам, и по задачам. Совершенно не хочется, чтобы сразу же по завершению гарантийного срока эксплуатации предстоял ремонт калориферов, потому для обеспечения максимально корректной, продолжительной работы расчет необходимого устройства по специальной программе действительно обязателен. Это же позволит не переплачивать за ненужные функции и мощность.
Отметим, что верно подобранная и собранная автоматика системы приточной вентиляции с самого начала предусматривает все разновидности защиты от замерзания калорифера (по воде, по воздуху, опция автоматики по предварительному прогреву, дежурный режим при выключенной установке) и потому вероятность разморозки такой системы при грамотном подходе фактически будет исключена.
По теме:
