Характеристики энергоносителей промышленных калориферов

Промышленные калориферы (от лат. calor – теплота и fero – несу) представляют собой устройства, в которых воздух нагревается посредством теплообмена с внешней поверхностью нагревающих элементов и мощными потоками направляется вовнутрь обогреваемого помещения.

Способы теплообмена в промышленных калориферах

В работе промышленных калориферов используется основной принцип термодинамики, согласно которому передача тепловой энергии от горячего тела к холодному может осуществляться через разделяющую перегородку из какого-нибудь материала. Подачу тепла к греющим секциям калориферов осуществляют специальные энергоносители, посредством которых тепловая энергия от энергоисточника переносится к пользователю. Тип энергоносителя и его агрегатное состояние зависят от вида энергоисточника, который может быть внешним и внутренним.

Для промышленных воздухонагревателей внешними источниками тепловой энергии служат:

• котлы отопления, сжигающие жидкое или твердое топливо, или электрические котлы отопления;
• магистрали централизованного водяного отопления;
• теплотрассы парового отопления от местных котельных или заводских парогенераторов, вырабатывающих пар для технологических целей.

При использовании внешних энергоисточников теплообмен в промышленных калориферах осуществляется следующим способом:

• транспортирование тепловой энергии осуществляется в процессе циркуляции по замкнутым трубопроводам горячего теплоносителя в жидком (горячая вода) или газообразном (пар) агрегатном состоянии, то есть, в качестве энергоносителя выступает непосредственно теплоноситель – горячая вода или пар;
• водяной или паровой энергоноситель  отдает свою тепловую энергию через стенки трубок теплообменника воздуху, контактирующему с их внешней поверхностью (гладкой или с оребрением), нагревая его до определенной температуры. Эффективность теплопередачи зависит от температуры теплоносителя и его расхода через греющий контур, а также от показателя теплопроводности материала трубок теплообменника.

На рис. ниже показана условная схема подвода тепловой энергии от внешнего источника тепла к калориферу.

Внутренним энергоисточником для промышленных воздухонагревателей являются электрические сети, подведенные для питания производственного оборудования. Тепловая энергия передается воздуху от горячих стенок ТЭНов, которые нагреваются при подаче сетевого напряжения. В этом случае энергоносителем выступает сетевое электричество.

Техническая реализация процесса теплообмена в промышленных воздухонагревателях

Схема теплообмена, которая технически реализована в калориферах, условно разделена на два тепловых контура:

• первичный контур, представленный горячим теплоносителем или нагретым ТЭНом (первичный энергоноситель);
• вторичный контур – воздушные потоки, забирающие тепло первичного контура с поверхности трубок, в которых заключен первичный энергоноситель.

Основными отличиями промышленных воздухонагревателей от бытовых конвекторов являются следующие факторы:

1. Необходимость выбора того первичного энергоносителя, магистрали которого достаточно развиты на предприятии. Это позволит на порядок удешевить всю систему обогрева производственных помещений.
2. Для выполнения своей обогревающей функции калориферы устанавливаются в прямоугольных коробах воздуховодов системы приточной вентиляции. Нагнетание воздуха через теплообменник осуществляют канальные вентиляторы вентиляционной системы. Соответственно, в конструкции промышленных нагревателей воздуха встроенные вентиляторы отсутствуют.

На рис. ниже показана схема движения воздуха при его нагреве в паровом калорифере.

В соответствии с видом тепло- или энергоносителя промышленные воздухонагревающие приборы подразделяются на три группы:

• водяные – с первичным водяным теплоносителем. Типовые модели водяных калориферов – КСк и ТВВ;
• паровые, использующие пар. Типовые модели паровых агрегатов – КПСк и КП;
• электрические, в которых первичным энергоносителем является сетевое электричество. Наиболее популярные – калориферы СФО.

Рабочие параметры энергоносителей промышленных калориферов

Технические характеристики энергоносителей подбираются с целью обеспечения максимальной эффективности их применения в системах воздушного обогрева производственных помещений. Модель воздухонагревателя подбирается в зависимости от вида первичного энергоносителя.

1. Водяные калориферы
   

   Рабочие параметры водяных нагревателей воздуха нормируются ГОСТ 27330-97 «Воздухонагреватели. Типы и основные параметры». В качестве теплоносителя выступает горячая или перегретая вода, соответствующая требованиям ГОСТ 20995-75 «Котлы паровые стационарные давлением до 3,9 МПа. Показатели качества питательной воды и пара». Согласно нормативам параметры теплоносителя должны быть в следующих пределах:

   • рабочее давление воды не должно превышать 1,2 МПа (=12 атм.);
   • температура воды – не выше 190 град.Ц.

   На рис. ниже показана схема теплообмена в водяных нагревателях воздуха типа КСк.

   

   Калориферы серии КСк обладают широким диапазоном рабочих характеристик:

   • по объему нагреваемого воздуха – от 2000 до 25000 куб.м/час;
   • по тепловой мощности – от 24 до 660 кВт;
   • температура воздуха на входе допускается до минус 20 град.Ц.

   Для их обеспечения используется водяной теплоноситель со следующими параметрами:

   • температура на входе составляет +150 град. Ц;
   • температура на выходе из теплообменника не превышает +70 град.Ц.
2. Паровые калориферы
   

   Рабочие параметры паровых калориферов нормируются ГОСТ 27330-97 «Воздухонагреватели. Типы и основные параметры». В качестве теплоносителя выступает сухой насыщенный пар, соответствующий требованиям СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» в части проектирования паропроводов для транспортирования парового энергоносителя и ГОСТ 20995-75 в части обеспечения параметров качества пара. Параметры пара должны быть в следующих пределах:

   • рабочее давление не должно превышать 1,2 МПа (=12 атм.);
   • температура пара– не выше 190 град.Ц.

   Калориферы серии КПСк обладают широким диапазоном рабочих характеристик:

   • по объему нагреваемого воздуха – от 2000 до 25000 куб.м/час;
   • по тепловой мощности – от 28 до 670 кВт;
   • температура воздуха на входе допускается до минус 20 град.Ц.
3. Электрические калориферы
   

   

   Воздухонагреватели с электрическим энергоносителем собираются из автономных электрических секций, количество которых может составлять несколько десятков. В каждой секции ТЭНы соединены по схеме звезды, что обеспечивает при запитывании от трехфазной сети напряжением 380 В подачу на каждый ТЭН напряжения 220 В.

   Калориферы серии СФО обладают следующим диапазоном рабочих характеристик:

   • по объему нагреваемого воздуха – от 1500 до 12000 куб.м/час;
   • по тепловой мощности – от 16 до 250 кВт.

   Заключение

   Эффективность применения калорифера для обогрева производственных помещений зависит не только от технических характеристик используемого энергоносителя, но и от вида энергоисточника, его мощности и универсальности функционирования. Например, паровые воздухонагреватели способны нагреть цеховое или складское помещение быстрее, чем модели на водяном или электрическом энергоносителях. Однако применение пара эффективно лишь в том случае, если на производстве имеется парогенерирующая установка, используемая в технологических целях.

   Наиболее экономичным решением для обогрева производственных площадей, превышающих 150 кв. метров, являются водяные калориферы, запитываемые от магистралей центрального отопления, поскольку монтаж трубопроводного ответвления от теплотрассы к калориферам – не такая уж затратная задача.

   Для небольших помещений площадью не более 100-120 кв. метров оправдано применение электрических калориферов из-за простоты монтажа и скорости нагрева. При дальнейшем повышении объемов для обогрева стоимость энергозатрат может свести на нет всю экономию на монтажных работах.