Калорифери мають високу продуктивність, тому з їх допомогою обігріти навіть дуже великі приміщення можна за досить короткий час. У продаж надходить багато моделей цих приладів, що працюють на основі різних теплоносіїв.
Щоб вибрати оптимальний варіант, потрібен розрахунок калорифера, виконати який можна як вручну, так і скориставшись онлайн-калькулятором. З питанням розрахунків ми допоможемо вам розібратися - в цій статті наведемо приклад обчислень, які знадобляться при виборі відповідного приладу для нагрівання повітря.
А також розглянемо особливості конструкції різних видів калориферів, переваги і недоліки системи опалення з використанням таких приладів.
Плюси і мінуси опалення з калорифером
Система обігріву будинку, яка грунтується на подачі прогрітого до встановленої температури повітря безпосередньо в будинок, представляє особливий інтерес для власників власного житла.
Така конструкція опалювальної системи складається з наступних важливих вузлів:
- калорифера, який виступає в ролі теплогенератора, що підігріває повітря;
- каналів (повітроводів), за якими надходять нагріті повітряні маси в будинок;
- вентилятор, що направляє добре прогріте повітря по всьому об'єму приміщення.
Переваг у системи такого типу багато. До них відноситься і високий ККД, і відсутність допоміжних елементів для теплообміну у вигляді радіаторів, труб, і можливість об'єднати її з кліматичною системою, і мала інерційність, в результаті чого прогрів великих обсягів відбувається дуже швидко.
Калорифер - нагрівальний прилад, призначений тільки для обробки повітряного потоку без зміни вологості оброблюваної маси 
Калориферами оснащуються системи повітряного опалення та кондиціонування, які здійснюють підмішування свіжої порції повітря з вулиці до циркулюючого усередині потоку 
У системах повітряного опалення нагрівається калорифером повітря нагнітається в приміщення за допомогою вентилятора 
Вагомим плюсом використання калориферів вважається їх можливість в максимально швидкому темпі обігріти великі за площею та обсягом приміщення, в тому числі цехи, торгові комплекси, склади
Для багатьох домовласників недоліком є те, що монтаж системи можливий тільки одночасно з будівництвом самого будинку і потім подальша модернізація її неможлива.
Мінусом є і такий нюанс, як обов'язкова наявність резервного живлення і потреба в регулярному технічному обслуговуванні.
Калорифер простий в монтажі та експлуатації, доступний за ціною, але головне, він є ефективним приладом для обігріву приміщення. На фото водяний калорифер, вмонтований в систему
У нас на сайті є більш докладні матеріали по влаштуванню повітряного опалення в будинку і котеджі. Рекомендуємо вам ознайомитися з ними:
- Повітряне опалення своїми руками: все про повітряні системи опалення
- Як влаштувати повітряне опалення заміського будинку: правила і схеми споруди
- Розрахунок повітряного опалення: основні принципи + приклад розрахунку
Класифікація приладів для нагрівання повітря
Калорифери включають в конструкцію системи опалення для нагріву повітря. Існують наступні групи цих приладів по виду використовуваного теплоносія: водяні, електричні, парові, вогневі.
Електричні прилади має сенс використовувати для приміщень площею не більше 100 квадратних метрів. Для будівель з великими площами більш раціональним вибором будуть калорифери водяні, які функціонують тільки при наявності джерела тепла.
Найбільш популярні парові і водяні калорифери. Як перші, так і другі за формою поверхні діляться на 2 підвиди: ребристі і гладкотрубние. Ребристі калорифери з геометрії ребер бувають пластинчастими і спірально-навивні.
Продуктивність калориферів, що працюють на такому теплоносії як пар, регулюють за допомогою спеціальних клапанів, встановлених на вхідний трубі
За конструкционному виконання ці прилади можуть бути одноходовой, коли теплоносій в них робить рух по трубках, дотримуючись постійного напрямку і багатоходовими, в кришках яких є перегородки, внаслідок чого напрямок рух теплоносія постійно змінюється.
У продаж надходять 4 моделі калориферів водяних і парових, що відрізняються площею поверхні нагріву:
- СМ - найменша з одним рядом труб;
- М - мала з двома рядами труб;
- С - середня з трубами в 3 ряди;
- Б - велика, що має 4 ряди труб.
Водяні калорифери в процесі експлуатації витримують великі температурні коливання - 70-110⁰. Для хорошої роботи калорифера цього типу вода, що циркулює в системі повинна бути нагрітою максимум до 180⁰. У теплу пору року калорифер може виконувати роль вентилятора.
За типом задіяного в нагріванні теплоносія калорифери поділяються на водяні, парові, вогневі та електричні 
У обігріві приватних, комерційних і виробничих об'єктів найчастіше застосовуються парові і водяні калорифери 
Електричні нагрівачі повітря - найпростіший варіант в установці, підключенні і обслуговуванні, але не дуже раціональний з економічної точки зору 
Парові калорифери поділяються на гладкотрубние моделі і ребристі прилади. Ребристі діляться на спірально-навивні і пластинчасті
Конструкція калориферів різних видів
Опалювальний водяний калорифер складається з корпусу, виконаного з металу, розміщеного в ньому теплообмінника у вигляді ряду трубок і вентилятора. На торці агрегату є вхідні патрубки, через які його підключають до котла або централізованої системи опалення.
Як правило, вентилятор знаходиться в тильній частині приладу. Його завдання - проганяти повітря через теплообмінник.
Після нагріву, через решітку, що знаходиться на фасадній частині калорифера, повітря назад надходить в кімнату.
Найчастіше корпус виготовляють у формі прямокутника, але є моделі, призначені для вентиляційних каналів круглого перетину. На магістралі, що підводить встановлюють двох або 3-ходові вентилі для регулювання потужності агрегату.
Вентилятор обдуває трубки, розташовані в корпусі калорифера. По трубках рухається нагріта вода із системи опалення, а вентилятор розподіляє рівномірно тепле повітря по кімнаті
Розрізняються калорифери і за способом монтажу - вони бувають стельовими і настінними. Моделі першого типу розміщують за фальшпотолком, за його межі визирає усього світу. Настінні прилади більш популярні.
Вид # 1 - калорифери гладкотрубние
Гладкотрубний конструкцію складають нагрівальні елементи у вигляді порожніх тонких трубок діаметром від 20 до 32 мм, розташовані на відстані 0, 5 см по відношенню один до одного. За ним циркулює теплоносій. Повітря, омиваючи нагріті поверхні трубок, нагрівається завдяки конвективному обміну теплом.
Трубки в воздухонагревателе розташовують в шаховому або коридорному порядку. Їх кінці уварені в колектори - верхній і нижній. Теплоносій надходить в розподільну коробку через вхідний патрубок, потім, пройшовши по трубках і нагрів їх, виходить через вихідний патрубок у вигляді конденсату або охолодженої води.
Стабільнішу передачу тепла забезпечують прилади з шаховим розташуванням трубок, але опірність повітряним потокам тут вище. Потрібно обов'язково виконувати розрахунок потужності агрегату, щоб знати реальні можливості пристрою.
До повітрю висувають певні вимоги - не повинно бути волокон, зважених часток, липких субстанцій. Допустима запиленість - менше ніж 0, 5 мг / мᶾ. Температура на вході-мінімум 20⁰.
Одноходовий і 3-ходовий калорифери. 1 - вхідний патрубок, через який надходить теплоносій, 2 - распредкоробкі, 3 - трубка, 4 - вихідний патрубок, 5 - перегородка
Теплотехнічні характеристики гладкотрубний калориферів не надто високі. Їх застосування доцільно, коли не потрібно значної витрати повітря і його нагрівання до високої температури.
Вид # 2 - ребристі повітронагрівачі
Труби ребристих приладів мають оребренной поверхнею, отже, тепловіддача від них більше. При меншій кількості труб теплотехнічні характеристики у них вище, ніж у гладкотрубний воздухонагревателей.
До складу пластинчастих калориферів входять трубки з насадженими на них пластинами - прямокутними або круглими.
Перший вид пластин насаджують на групу труб. Теплоносій проходить в розподільну коробку приладу через штуцер, прогріває повітря, що проходить зі значною швидкістю через канали невеликого діаметра, а після цього зі збірної коробки виходить через штуцер.
Калорифери цього виду компактні, зручні в обслуговуванні і монтажі.
Одноходові пластинчасті прилади позначають: КФБ КФС КВБ СТД3009В КЗПП К4ПП, а багатоходові - КВБ, К4ВП, КЗВП, КВС, КМС, СТДЗОЮГ, КМБ. Середня модель має позначення КФС, а велика - КФБ.
На трубки цих калориферів навивають сталеву гофровану стрічку шириною 1 см і товщиною 0, 4 мм. Теплоносієм для них може бути як пар, так і вода.
Водяні калорифери не можна підключати металопластиковими або полімерними трубами тому вони не розраховані на високу температуру теплоносія. Потрібні сталеві труби і краще оцинковані, щоб виключити корозію
Перша оснащена трьома рядами трубок, а друга чотирма. Пластинки середньої моделі мають товщину 0, 5 мм і розміри 11, 7х 13, 6 см. Пластини великий моделі такої ж товщини і ширини відрізняються більшою довжиною - 17, 5 см.
Пластини знаходяться на відстані один від одного 0, 5 см і мають зигзагообразное розташування, тоді як у моделей середнього виду пластини розташовані по коридорному принципом.
Повітронагрівачі з маркуванням СТД мають 5 номерів (5, 7, 8, 9, 14). У калорифери СТД4009В теплоносієм є пара, а в СТД3010Г - вода. Монтаж перших виконують з вертикальною орієнтацією трубок, друге - з горизонтальною.
Вид # 3 - біметалеві калорифери з ребрами
У системах опалення з підігрівом повітря часто застосовують моделі біметалевих калориферів КП3-СК, КП4-СК, КСК - 3 і 4 з особливим видом оребрення - спірально-накатним. Теплоносієм для калориферів КП3-СК, КП4-СК є гаряча вода з найбільшим тиском 1, 2 МПа і максимальною температурою 180⁰.
Для роботи двох інших воздухонагревателей необхідний пар з таким же робочим тиском, як і для перших, але з дещо більшою температурою - 190⁰. Виробники обов'язково проводять приймально-здавальні випробування. Тестують прилади та на герметичність.
Теплообмінник калорифера КСК складається з трубок, виконаних зі сталі і мають алюмінієві ребра. З'єднують їх трубні решітки
Існує 2 лінійки біметалевих калориферів - КСК3, КПЗ, що мають 3 ряди трубок, відносяться до середніх, а КСК4, КП4 з 4 рядами трубок - до великих моделям. Складовими цих приладів є біметалічні теплообмінні елементи, бічні щитки, решітки з трубок, кришки з перегородками.
Теплообмінний елемент являє собою 2 трубки - внутрішньої діаметром 1, 6 см, виготовленої зі сталі і насадженої на неї алюмінієвої зовнішньої з ребрами. Поперечний інтервал між теплопередаючих трубками 4, 15 см, а поздовжній - 3, 6 см.
На що дивитися при виборі?
У проектуванні системи обігріву з одним або групою калориферів, а також у виконанні розрахунків слід дотримуватися ряду правил. Розглянемо їх детальніше в фотодобірці нижче.
Схема підключення групи калориферів може бути паралельною або послідовною. Для парових агрегатів застосовується лише паралельний варіант. Всі прилади в калориферної установки повинні бути однієї моделі і потужності 
Якщо калорифери використовуються в системах, які виробляють паркан зовнішнього повітря з метою підмішування його до основної маси, розрахунки проводяться з урахуванням найбільш низьку температуру на вулиці 
Відрегулювати якісні характеристики парового агрегату неможливо. Доступна тільки кількісна регулювання теплоносія, для здійснення якої перед калорифером ставлять обвідні здвоєні клапани 
Розрахунки і проектування калориферних систем виконують так, щоб в групі вийшло мінімум приладів, була арматура, що дозволяє відключати один агрегат або ряд, а також регулювати тепловіддачу
Необхідні розрахунки калорифера
Для розрахунку потужності водяного або парового калорифера потрібні такі вихідні параметри:
- Продуктивність системи або іншими словами - кількість повітря, що переганяється за годину. Одиниця виміру об'ємної витрати - мᶾ / ч., Масового кг / год. Умовне позначення - L.
- Вихідна або зовнішня температура - tул.
- Кінцева температура повітря - tкон.
- Щільність і теплоємність повітря при певній температурі - дані беруть з таблиць.
Спочатку обчислюють площу перетину по фронту тепловздуховий пристрою. Дізнавшись про цю величину, отримують попередні розміри агрегату з запасом.
Для розрахунку використовують формулу:
Аф = Lρ / 3600 (θρ),
Де L - об'ємна витрата повітря або продуктивність в м³ / год, ρ - щільність повітря зовні яка вимірюється в кг / м³ θρ - масова швидкість повітря в розраховується перерізі, вимірюється в кг / (см²).
Отримавши цей параметр, для подальших обчислень беруть типовий розмір калорифера, найближчий за розмірами. При великому підсумковому значенні площі, встановлюють паралельно кілька однакових агрегатів, площа яких у сумі дорівнює отриманого значення.
Калориферами називають не тільки пристрої для теплообміну, але і повітроохолоджувачі, що працюють на основі холодної води, які користуються набагато меншою популярністю
Для визначення необхідної потужності для нагріву якогось конкретного обсягу повітря потрібно дізнатися загальна витрата підігрівається повітря в кг за 1 годину за формулою:
G = L х р,
Де р - щільність повітря в умовах середньої температури. Її визначають, підсумовуючи температури на вході і виході з агрегату, потім ділять на 2. Показники щільності беруть з таблиці.
З цієї таблиці можна взяти дані по щільності і питомої теплоємності повітря при певній температурі для розрахунку потужності приладу
Тепер можна обчислити витрату тепла для прогріву повітря для чого застосовують наступну формулу:
Q (Вт) = G х c х (t кін. - t поч.),
Де G - масова витрата повітря в кг / год. Враховують при розрахунку і питому теплоємність повітря вимірюється в Дж / (кг х K). Залежить вона від температури вхідного повітря, а її значення є в таблиці вище. Температура на вході в прилад і на виході з нього позначається t поч. і t кін. відповідно.
Припустимо, треба підібрати калорифер продуктивністю 10 000 мᶾ / год, щоб він нагрівав повітря до 20⁰ при температурі зовні -30⁰. Теплоносієм є вода, що має температуру на вході в агрегат 95⁰ і 50⁰ на виході.
Масова витрата повітряної маси: G = 10 000 мᶾ / ч. х 1, 318 кг / мᶾ = 13 180 кг / год.
Значення щільності: ρ = (-30 + 20) = -10, при поділі цього результату навпіл отримали -5. З таблиці вибрали, відповідну середній температурі, щільність.
Підставивши отриманий результат в формулу, отримують витрата тепла: Q = 13 180/3600 х 1013 х 20 - (-30) = 185 435 Вт. Тут 1013 - це питома теплоємність, обрана з таблиці при температурі - 30⁰ в Дж / (кг х K). До розрахункової величини потужності калорифера додають від 10 до 15% запасу.
Причина в тому, що табличні параметри часто відрізняються від реальних в сторону зменшення, а теплова продуктивність агрегату, через засмічення трубок, знижується з часом. Перевищення величини запасу небажано.
При значному збільшенні поверхні нагрівання може статися переохолодження, і навіть розморожування в великі морози.
У паровій калорифер теплоносій підводять зверху, а воду, отриману в результаті конденсації відпрацьованої пари, відводять знизу. На фото - схема обв'язки парового калорифера
Потужність парових калориферів розраховують таким же способом, як і водяних. Відрізняється лише формула розрахунку теплоносія:
G = Q / r,
Де r - питома теплота, яка виділяється під час конденсації пари, яка вимірюється в кДж / кг.
Рекомендації по вибору електричної моделі
Виробники в каталогах електричних калориферів часто вказують встановлену потужність і витрата повітря, що значно спрощує вибір. Головне, щоб параметри були меншими, ніж зазначені в паспорті інакше він швидко вийде з ладу.
У конструкцію калорифера входять кілька спеціальних електричних нагрівальних елементів, площа яких збільшена за рахунок напрессовки на них оребрения.
Потужність приладів може бути дуже великий, іноді це сотні кіловат. До 3, 5 кВт калорифер може харчуватися від розетки 220 В, а при напрузі вище цього необхідно підключення готельним кабелем прямо до щитка. Якщо є необхідність у використанні калорифера потужністю вище 7 кВт, буде потрібно харчування 380 В.
Ці прилади мають невеликі габарити і вага, вони повністю автономні, для них необов'язково присутність централізованого гарячого водопостачання або пара.
Істотний мінус - низька потужність недостатня для застосування їх на великих площах. Другий недолік - велике споживання електроенергії.
З розрахунку калорифера слід, що результатом використання приладу є відчутна економія енергетичних ресурсів. Іноді цей агрегат поєднують з рекуператором і тоді забір повітря відбувається не зовні, а з приміщення
Щоб дізнатися який струм споживає калорифер можна скористатися формулою:
I = P / U,
Де P - потужність, U - напруга живлення.
При однофазному підключенні калорифера U приймають рівним 220 В. При 3-фазному - 660 В.
Температуру, до якої калорифер певної потужності нагріває повітряну масу, визначають за формулою:
T = 2.98 x P / L,
Де L - продуктивність системи. Оптимальні значення потужності калорифера для будинку від 1 до 5 кВт, а для офісів - від 5 до 50 кВт.
Висновки і корисне відео по темі
Яку щільність повітря брати при розрахунку, розказано в цьому відео:
Відео про те, як працює калорифер в системі опалення:
Вибираючи певний вид калорифера, слід виходити з міркувань доцільності і експлуатаційних характеристик будинку.
Для невеликих площ вдалим придбанням буде електричний калорифер, а для опалення великого будинку краще підібрати інший варіант. У будь-якому випадку не обійтися без попереднього розрахунку.
Добре орієнтуєтеся в питанні вибору і розрахунку калорифера? Можливо хочете поділитися корисними рекомендаціями по вибору повітронагрівача або вказати на помилку чи неточність в розрахунках в розглянутому вище матеріалі? Залишайте свій коментар під цією статтею - ваша думка може бути корисним людям, які вибирають відповідний калорифер для свого будинку.