Приточный воздух зимой поступает с улицы при отрицательной температуре, и без подогрева подать его напрямую в помещение — значит создать дискомфорт вместо комфорта, а для многих систем — ещё и риск обмерзания оборудования. Калорифер решает эту задачу, нагревая приточный воздух до расчётной температуры перед подачей в помещение. Ошибка в подборе типа и мощности калорифера оборачивается либо недостаточным подогревом в морозы, либо неоправданными эксплуатационными расходами на избыточную мощность. В статье разбираем виды калориферов, принцип их работы и правила подбора мощности.
Назначение калорифера
Калорифер — теплообменник в составе приточной установки, нагревающий проходящий через него воздух до заданной температуры за счёт передачи тепла от теплоносителя (вода, пар) или от электрического нагревательного элемента. Помимо комфортного подогрева воздуха, калорифер выполняет защитную функцию: без него холодный наружный воздух зимой может привести к обмерзанию последующих узлов приточной установки — фильтров, вентилятора, а для систем с рекуператором — самого рекуперативного теплообменника.
Водяной калорифер
Водяной калорифер представляет собой теплообменник (обычно трубчато-пластинчатой конструкции), через который циркулирует горячая вода из системы теплоснабжения здания — центрального отопления, собственной котельной или теплового пункта. Такой калорифер экономичен в эксплуатации там, где источник тепла уже есть на объекте, поскольку не требует отдельных затрат на электроэнергию для самого нагрева воздуха — только на работу циркуляционного насоса. Основной риск — обмерзание и последующий разрыв трубок теплообменника при остановке циркуляции теплоносителя в мороз, поэтому такие калориферы обязательно снабжают защитной автоматикой.
Электрический калорифер
Электрический калорифер нагревает воздух с помощью ТЭНов (трубчатых электронагревателей), через которые проходит воздушный поток. Не требует подключения к системе теплоснабжения и подходит там, где нет доступного источника горячей воды или монтаж водяного контура нецелесообразен — например, для небольших локальных приточных установок или объектов без собственной котельной. Плата за эту простоту — более высокие эксплуатационные расходы на электроэнергию по сравнению с водяным калорифером той же мощности, если на объекте уже есть недорогой источник тепла для водяного контура.
Сравнение и выбор типа
Выбор между водяным и электрическим калорифером определяется прежде всего наличием и доступностью источника теплоснабжения на объекте, а не абстрактным предпочтением одной технологии. Водяной калорифер экономичнее в эксплуатации для крупных приточных установок при наличии подключения к тепловой сети или котельной — здесь затраты на прокладку водяного контура окупаются экономией на электроэнергии в течение отопительного сезона. Электрический калорифер проще и быстрее монтируется, не требует согласования с теплоснабжающей организацией и подходит для небольших или временных систем, а также там, где расчётная мощность подогрева невелика и разница в эксплуатационных расходах несущественна.
Расчёт мощности
Мощность калорифера рассчитывают исходя из расчётного расхода воздуха приточной установки, разницы между температурой наружного воздуха в самый холодный период (расчётная температура для региона) и требуемой температурой воздуха на выходе калорифера. Занижение расчётной мощности означает, что в самые холодные дни года система не сможет догреть воздух до нужной температуры — именно тогда, когда потребность в подогреве максимальна; завышение — неоправданный рост капитальных затрат на оборудование, которое большую часть отопительного сезона будет работать далеко не на полную мощность.
Защита от замерзания
Для водяных калориферов обязательна автоматическая защита от замерзания: датчик температуры теплоносителя или воздуха после калорифера при риске обмерзания подаёт сигнал на остановку приточного вентилятора и закрытие воздушного клапана, предотвращая поступление холодного воздуха к теплообменнику при недостаточной циркуляции теплоносителя. Игнорирование этой защиты или её отключение в целях экономии — прямой путь к разрыву трубок калорифера в первый же сильный мороз и внеплановому ремонту в разгар отопительного сезона.
Монтаж и размещение
Калорифер устанавливают в корпусе приточной установки после ступени фильтрации, но перед точкой подачи воздуха в помещение — фильтр защищает сам теплообменник от загрязнения, продлевая срок его службы. Для водяных калориферов важно обеспечить доступ для обслуживания и, при необходимости, промывки теплообменника от накипи и отложений, а также корректный монтаж обвязки — с воздухоотводчиком в верхней точке контура, иначе воздушная пробка в теплообменнике снижает эффективность теплопередачи независимо от расчётной мощности оборудования.
Подогрев приточного воздуха в системе вентиляции здания
Система подогрева приточного воздуха вентиляции подготавливает наружный воздух перед его подачей в помещения коммерческого объекта. Выбор схемы зависит от состава вентиляционной установки, доступных источников тепла и требований к управлению режимами работы здания.
- Нагрев в составе приточной установки. Обогрев воздуха приточной вентиляции обычно выполняет калорифер, встроенный в установку или смонтированный в воздуховоде. Он может нагревать наружный воздух напрямую либо поддерживать требуемую температуру после других ступеней обработки.
- Подключение к системе отопления объекта. Подогрев приточной вентиляции от системы отопления применяют, если параметры теплоснабжения и гидравлическая схема здания позволяют подключить калорифер. Для регулирования теплоотдачи используют узел управления с регулирующей арматурой и циркуляцией теплоносителя.
- Электрический нагрев в составе системы. Электрокалорифер применяют там, где водяной теплоноситель недоступен или установка должна иметь автономный источник нагрева. При проектировании согласуют электрическую нагрузку, ступени регулирования и работу нагревателя с автоматикой вентиляции.
- Рекуперация перед догревом. В приточно-вытяжной установке рекуператор передаёт часть тепла удаляемого воздуха наружному притоку. Калорифер после теплоутилизатора компенсирует оставшуюся разницу температур и помогает поддерживать заданный режим подачи.
- Приточно-отопительная вентиляция. Приточно отопительная вентиляция сочетает подачу подготовленного наружного воздуха с его нагревом в вентиляционной установке. Для офисов, торговых и производственных зданий важно увязать режимы вентиляции с работой отопления, чтобы системы не конфликтовали по управлению.
- Обогрев вытяжной вентиляции. Обогрев вытяжной вентиляции может применяться в схемах утилизации тепла: тепло удаляемого воздуха передают притоку через рекуператор либо промежуточный теплоноситель. Сам вытяжной поток обычно не нагревают без технологической причины; решение определяется назначением объекта и схемой воздухообмена.
- Управление и эксплуатационные режимы. Автоматика согласует работу калорифера с вентилятором, датчиками температуры и режимом установки. Для управляющей компании или технической службы объекта существенны доступ к настройкам, сигналы неисправности и возможность интеграции управления в систему диспетчеризации.
Воздушное отопление, совмещённое с приточной вентиляцией
На коммерческих объектах систему подачи свежего воздуха можно использовать и для покрытия части тепловой нагрузки: приточная установка нагревает наружный воздух и распределяет его по помещениям. Такое решение требует согласовать воздухообмен, теплопотери, режимы работы здания и параметры воздухораспределения. Если одной приточной установки недостаточно для отопления, предусматривают отдельные отопительные приборы или агрегаты.
- Как работает совмещённая система. В приточной установке воздух проходит очистку и нагревается, после чего подаётся в обслуживаемые зоны. Приточная вентиляция, совмещённая с воздушным отоплением, одновременно обеспечивает подачу наружного воздуха и передачу тепла в помещения; удаление отработанного воздуха организуют вытяжной системой.
- Когда решение уместно. Воздушное отопление, совмещённое с приточной вентиляцией, рассматривают для офисных, торговых, складских и производственных объектов, если расчётный расход притока позволяет передать требуемое количество тепла. При значительной тепловой нагрузке вентиляционный расход может оказаться недостаточным для отопления, поэтому функции системы оценивают раздельно.
- Роль вытяжки и рекуперации. Отопление приточно-вытяжной вентиляцией возможно в составе согласованного решения, где приточный и удаляемый воздух учитываются совместно. Рекуператор передаёт часть тепла вытяжного воздуха приточному, но сам по себе не заменяет отопительный источник и не отменяет проверку теплового баланса здания.
- Рециркуляция и наружный воздух. Для покрытия тепловой нагрузки проект может предусматривать подмес рециркуляционного воздуха, если это допустимо для назначения помещений и требований к качеству воздушной среды. Рециркуляция не должна подменять необходимый объём наружного воздуха, а её применение требует увязки с вытяжкой и автоматикой.
- Зонирование объекта. Для зданий с разными режимами эксплуатации систему делят на зоны с учётом назначения помещений, графиков работы и теплопоступлений. Это позволяет управлять подачей тепла и воздуха отдельно там, где требования к микроклимату различаются, например в офисной и складской частях.
- Управление и режимы работы. Автоматика согласует нагрев воздуха с температурой в помещениях, наружными условиями и режимом вентиляции. Для управляющих организаций и собственников важно предусмотреть понятные режимы работы, включая снижение или остановку подачи в нерабочее время, если это допускают проектные решения и условия эксплуатации.
- Что проверяют при проектировании. Специалисты сопоставляют теплопотери помещений с тепловой мощностью установки и возможностями воздухораспределительной сети. Также учитывают баланс притока и вытяжки, допустимость рециркуляции, шум, доступ для обслуживания и взаимодействие с другими инженерными системами.
Почему подбор калорифера стоит доверить «Авитек Инжиниринг»
Проектируем и монтируем системы приточной вентиляции коммерческих и промышленных объектов в Москве и Московской области, подбираем тип и мощность калорифера под расчётную нагрузку и доступный источник теплоснабжения конкретного объекта.
Итог
- Калорифер нагревает приточный воздух до расчётной температуры и защищает последующие узлы приточной установки от обмерзания в холодный период.
- Водяной калорифер экономичнее в эксплуатации при наличии доступного источника теплоснабжения на объекте; электрический — проще в монтаже и не требует подключения к тепловой сети.
- Мощность рассчитывают по расходу воздуха и разнице между расчётной зимней температурой региона и требуемой температурой на выходе — занижение и завышение одинаково нежелательны.
- Водяные калориферы обязательно оснащают автоматической защитой от замерзания — её отключение создаёт прямой риск разрыва теплообменника в мороз.