Узлы терморегулирования для теплообменников

Поэтому обвязка калорифера приточной вентиляции должна выполняться с соблюдением всех норм и правил и только качественными материалами.

Схема работы

Регулирование температуры воздуха в канале происходит за счет ограничения подачи горячей, (холодной) воды в водяной теплообменник с помощью трехходового вентиля.

Работа смесительного узла происходит следующим образом. С повышением заданной температуры воздуха в воздушном канале, происходит изменение положения штока в трехходовом вентиле, его закрытие, и теплоноситель (вода) подается в теплообменник в меньшем количестве или перекрывается полностью(в зависимости от применяемого привода), проходя по малому контуру – байпасу. При понижении температуры воздуха – трехходовой вентиль открывается и теплоноситель течет в теплообменник, по “большому кругу”.

Схема смесительного узла для теплообменника

Условия эксплуатации смесительного узла:

1. Максимальная температура теплоносителя – 110oC;
2. Максимальное давление теплоносителя – 1МПа;
3. Теплоноситель(вода) не должен содержать твердых примесей и агрессивных химических веществ, способствующих коррозии и разложению материалов деталей узла;
4. Температура окружающей среды при эксплуатации узла должна быть выше температуры замерзания теплоносителя.

Где применяется?

• Приточные установки с водяным нагревателем;
• Приточно-вытяжные установки с водяным нагревателем;
• Приточные и приточно-вытяжные установки в водяным охладителем воздуха;
• В наборных системах вентиляции;
• Тепловые пушки с водяным нагревом;
• Тепловые завесы с водяным нагревом;
• Фанкойлы;
• Водяные полы и др.

Для надежной работы смесительного узла и предотвращения размораживания теплообменного оборудования в зимний период, а так же в ходе эксплуатации, необходимо:

• Раз в год очищать рабочую поверхность узла;
• Периодически (в зависимости от условий эксплуатации) производить очистку фильтра;
• Для снижения солевых осадков следует использовать специально подготовленную воду из сетей центрального водоснабжения.

Электродвигатель насоса и электропривод трехходового клапана ухода не требуют!

Принцип работы калорифера

Канальный нагреватель или калорифер – универсальный аппарат передачи тепловой энергии от нагревательных элементов приточному воздуху, осуществляющий нагрев/охлаждение воздуха внутри вентилируемого помещения.

Работает по принципу теплообменника и состоит из труб, по которым непрерывно циркулирует подогретый или охлажденный теплоноситель (вода, водяной пар или фреон). Холодный или теплый воздух, проходя через приточную систему вентилирования, контактирует с трубами теплообменника. Происходит переход энергии от одного носителя к другому. Воздушные массы нагреваются/охлаждаются, а затем выдуваются в помещение.

Сам по себе канальный нагреватель работать не может и требуется система обвязки. Есть другое название – узлы регулирования основных параметров. Это набор дополнительных элементов, выполняющих ряд сопутствующих функций:

• контроль работы теплообменника. Обеспечивают бесперебойный режим функционирования, сигнализируя о сбоях;
• постоянный контроль над температурой теплоносителя. Чтобы воздуха нагревался равномерно, без скачков, она должна быть в пределах расчетных показателей;
• предотвращение обледенения узлов канального нагревателя, а также вентиляционных каналов.

Особенности конструкции

Основные элементы

• Решетка воздухозаборная. Несет как декоративное назначение, так и служит барьером для пыли и других частиц, которые содержит в себе ветровые массы.
• Клапан. При отключении вентиляции, клапан блокирует проход для свежего воздуха, создавая непреодолимый барьер. Зимой он может препятствовать прохождению большого потока воздуха. Можно автоматизировать его работу с помощью электропривода.
• Фильтры, очищают ветровые массы. Раз в полгода их необходимо менять.
• Водяной, электрический калорифер, который и выполняет функцию нагревания воздуха.
• Для небольших построек целесообразно использовать электрический калорифер. В больших помещениях лучше использовать водяной калорифер.

Основные нормы и правила

Проектирование и монтаж калориферов регламентируется нормативной документацией: СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» и СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов».

Многие заказчики требуют от проектировщиков конкретный СНиП или ГОСТ, с описанием необходимости установки узла обвязки калорифера, а также регламенты на схемы. Подобную информацию можно почерпнуть из сопроводительной документации, предоставленной производителем оборудования, или обратиться в обслуживающую данный тепловой узел сетевую организацию — у них должны быть разработаны внутренние регламенты.

Температура воды, фреона, внешней и внутренней поверхности труб теплообменника определяется исходя из нормативных значений — это требования СНиП 41-01-2003. В любом случае, она не должны быть выше +1500С.

Особое внимание при проектировании и установке калориферов и узлов обвязки уделяется качеству приточного воздуха. От этого параметра зависит эффективность и долговечность работы системы вентиляции. Воздух очищается от загрязнителей крупной фракции: расчетное значение запыленности — не более 0,5 мг/м3, температура наружного воздуха до -200С.

Контроллер

• датчики температуры:
  • температура воздуха в канале
  • температура обратной воды на выходе из калорифера
• управление EC вентилятором сигналом 1-10 В
• управление трехходовым краном смесительного узла сигналом 1-10 В
• управление приводом воздушной заслонки
• управление электрокалорифером плавно по сигналу ШИМ, через твердотельные реле
• задействовал программируемые входы аварий:
  • авария по внутреннему датчику перегрева в калорифере
  • авария по датчику пожарной сигнализации в калорифере
  • авария размораживания калорифера по капиллярному термостату
  • авария протечки воды
• управление комбинированным нагревом: вода + электричество с приоритетом на воду
• программируемый режим день / ночь

Типовые сценарии:

• В режиме работы «электрокалорифер»:
  • плавное регулирование по сигналу ШИМ с периодом 4 сек.
  • плавный старт с прогревом
  • плавное выключение с продувкой электрокалорифера на низкой скорости вентилятора
• В режиме работы «вода»:
  • настраиваются уставки для температуры обратной воды: «темп. рабочая» (+30 °С), «темп. дежурная» (+20 °С), «темп. угроза замораживания» (+10 °С), «темп. прогрева» (+45 °С)
  • если температура обратной воды падает ниже «темп. рабочая», то Контроллер переходит в режим работы по приоритету воды вместо температуры в канале
  • если температура обратной воды падает ниже «темп. угроза замораживания», то Контроллер переходит в режим аварии, выключает вентилятор, закрывает воздушную заслонку
  • при старте системы, сначала прогревается калорифер до «темп. прогрева», после этого открывается заслонка и включается вентилятор
  • при остановке, система переходит в дежурный режим, температура обратной воды поддерживается на уровне «темп. дежурная»
• В режиме работы «вода + электро» с приоритетом на воду:
  • при старте системы, если температура обратной воды не достигает «темп. прогрева», то подключается электрокалорифер
  • в ходе работа, если теплопроизводительность водяного калорифера недостаточна, то включается в работу электрический калорифер
• Переключение режима день / ночь:

Интересные возможности Контроллера, которые планировал использовать:

• возможность регулировки температуры по внешнему датчику температуры в помещении с каскадным коэффициентом, который показывает на сколько градусов надо изменить температуру воздуха в канале при изменении температуры в помещении на 1 °С
• для калориферов из нескольких секций (у меня три секции по 1 кВт) предусмотрена ступенчатая коммутация: одна ступень плавно плюс три ступени дискретно

Основные технические характеристики приводов регулирующих клапанов

Технические параметры	TR24-SR	LR24A-SR	NR24A-SR
Номинальное напряжение	24 В~ 50 Гц; 24 В=	24 В~ 50 Гц; 24 В=	24 В~ 50 Гц; 24 В=
Потребляемая мощность	0,5 Вт	1,0 Вт	1,5 Вт
Управление	Управляющий сигнал 0-10 B (2-10 В)
Соединение, питающий кабель	3х0.75 мм²
Ручное управление	Редуктор выводится из зацепления при помощи кнопки с самовозвратом, или нажатием на ручку привода (для привода «TR»)
Время поворота / угол поворота	90 сек / 95°
Степень защиты корпуса, IP	54

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.

Различия калориферов по способу монтажа

Бытовые и производственные калориферы могут иметь следующие варианты размещения:

• Настенный.
• Потолочный.
• Напольный.

Некоторые модели могут быть также встроены в систему приточной вентиляции, что позволяет максимально увеличить эффективность такого способа отопления.

Краткий обзор современных моделей

Чтобы составить впечатление о марках и моделях водяных калориферов, рассмотрим несколько устройств разных производителей.

Калориферы КСК-3, выпускаемые на предприятии ЗАО Т.С.Т.

Технические характеристики:

• температура теплоносителя на входе (выходе) — +150°С (+70°С);
• температура воздуха на входе – от -20°С;
• рабочее давление – 1,2МПа;
• максимальная температура — +190°С;
• срок эксплуатации – 11 лет;
• рабочий ресурс – 13 200 ч.

Внешние части изготовлены из углеродистой стали, нагревательные элементы – из алюминия.

Водяной тепловентилятор Volcano mini – компактный прибор польского бренда Volcano, отличается практичностью и эргономичным дизайном. Регулировка направления воздушного потока производится с помощью управляемых жалюзи.

Технические характеристики:

• мощность в границах 3-20 кВт;
• максимальная производительность 2000 м?/ч;
• тип теплообменника – двухрядный;
• класс защиты – IP 44;
• максимальная температура теплоносителя 120°С;
• максимальное рабочее давление 1,6 МПа;
• внутренний объем теплообменника 1,12 л;
• направляющие жалюзи.

Калорифер Galletti AREO итальянского производства. Модели оснащены вентилятором, медно-алюминиевым теплообменником и дренажным лотком.

Технические характеристики:

• мощность в режиме обогрева – от 8 кВт до 130 кВт;
• мощность в режиме охлаждения – от 3 кВт до 40 кВт;
• температура воды – + 7°C +95°C;
• температура воздуха – 10°C + 40°C;
• рабочее давления – 10 бар;
• количество скоростей вентилятора – 2/3;
• класс электрической безопасности IP 55;
• защита электродвигателя.

Кроме приборов перечисленных марок на рынке калориферов и водяных воздухонагревателей можно встретить модели следующих брендов: Тепломаш, 2VV, Fraccaro, Yahtec, Tecnoclima, Kroll, Pakole, Инновент, Remko, Zilon.

Подбор и расчет элементов обвязки

Элементы обвязки калорифера

Состав системы унифицирован и одинаков для всех типов подключения:

• Запорная арматура. Краны для перекрытия водного потока. Изготавливаются из стали и латуни. Для труб диаметром до 40 мм – арматура с резьбой, свыше 40 мм – фланцевая. Подбирается исходя из мощности калорифера.
• Обратные клапаны. Барьер на пути оттока воды. Монтируется на обратном трубопроводе или основной перемычке. Зависят от диаметра трубопровода.
• Привод и клапан регулировки. Основная часть обвязочного узла. В зависимости от типа обвязки используется трехходовой или двухходовой. С помощью клапанов регулируется мощность калорифера. Привод снижает вероятность замерзания системы. Если автоматика сигнализирует о критически низкой температуре, то привод максимально открывает заслонку, увеличивая интенсивность потока.
• Манометры, термометры. Позволяют оператору отслеживать основные параметры. Подбираются по расчету.
• Кран для слива и удаления воздуха. После заполнения системы тепловым носителем удаляются излишки воздуха. Кран слива необходим для опорожнения системы. Подбирается по расчету.
• Клапан балансировки. Уравнивает давление воды между калориферами. Подбирается по проекту.
• Насос. Обеспечивает беспрерывную циркуляцию теплоносителя по внутреннему контуру. Подбирается исходя из объёма системы.
• Грязевик. Устройство для фильтрации воды. Преимущественно применяется сетка с ячейкой 500 микрон.

Правильно рассчитать элементы обвязки на основании исходных данных, проекта и пожеланий заказчика можно только, имея высокую квалификацию.

Пример проекта обвязки

Компания «Мега.ру» располагает всеми средствами и квалифицированным персоналом для выполнения проектов любой сложности. Более подробную информацию вы можете получить при личном обращении за консультацией. Все способы связи с нами указаны на странице «Контакты».

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.