Надежная эксплуатация водяных калориферов в системах вентиляции

Надежная эксплуатация водяных калориферов в системах вентиляции

При эксплуатации водяных нагревателей одной из вероятных причин поломки элементов калорифера может быть его разморозка. Разрушение водяного калорифера возможно в результате возникновения двух негативных факторов. Первый – замерзание всей жидкости в системе, которое приводит к разрыву трубок, коллекторных крышек или всего коллектора.

Второй вариант происходит из-за увеличения давления воды выталкиваемой льдом. Это становится очевидным спустя некоторое время после начала процесса. В данном случае лед, замерзший на отдельных участках полости калорифера увеличивает давление воды в системе, что приводит к разрыву наиболее уязвимых его элементов.

Какие условия влияют на разморозку?

Существует несколько факторов, действующих на разморозку калорифера. Невнимательность при выборе конструкции калорифера к этим фактором может впоследствии привести к частому ремонту оборудования:

1. Выбор теплообменника, подходящего для выполнения конкретных задач. Чем точнее будут подобраны технические характеристики установки к каждому индивидуальному случаю, тем меньше проблем будет при его последующей эксплуатации. В ином случае, придется подгонять условия использования оборудования, т.е. увеличивать или уменьшать температуру, а также расход воздуха в установке.
2. Способы регулирования. Вариантами устройств для управления расходом потока теплоносителя являются:

• двухходовый клапан;
• трехходовый клапан;
• сочетание двух- и трехходовых клапанов вместе с насосами подмеса;
• регулировка с обводным каналом.

От их надежности, конструктивных особенностей и пригодности к конкретным условиям зависит оптимальная продуктивность калорифера.

1. Сливаемость. На период остановки калорифера жидкость из системы должна полностью сливаться. Обязательно наличие кранов для слива и отсутствие «мертвых петель», в которых может задерживаться вода. При покупке оборудования необходимо тщательно проверять конструкцию на полный слив жидкости.
2. Закупорка трубок. Отсутствие фильтров на входе в калорифер или установка механического фильтра только на выходе теплоносителя часто приводит к закупорке пространства внутри трубок. Главными факторами, влияющими на это являются:

— коррозия металлических трубок;

— осадок, скапливающийся в нижней части оборудования;

— малое сечение трубок;

— низкая скорость теплоносителя.

1. Режим остановки. Для исключения риска разморозки во время отключения системы необходимо периодически прогревать калорифер. Это позволит избежать полного его остывания и предотвратит последующие за этим негативные процессы.
2. Уровень обслуживания оборудования. Монтаж и дальнейшее техническое обслуживание калорифера неквалифицированными специалистами может нарушить работоспособность системы или даже привести ее в полную негодность. Опытные профессионалы Компании помогут установить новое оборудование или исправить последствия неквалифицированных действий, приведших к поломке.

Мероприятия для определения готовности вентиляции к зимнему периоду

Эксплуатация системы вентиляции зимой отличается от работы в летнее время. Тщательная заблаговременная проверка всего оборудования установки повышения температуры воздуха поможет предотвратить его выход из строя. Заранее проведенные пробные пуски, проверка исправности всех частей калорифера, теплоизоляции и трубопроводов позволят быть уверенными в стабильности работы системы вентиляции. Сотрудники Компании имеют все необходимые знания и многолетний опыт для проведения качественной подготовки такого оборудования к зимнему периоду.

Энергосберегающая вентиляция, кондиционирование и отопление

Виды воздухонагревателей для систем вентиляции и кондиционирования

Воздухонагреватели (калориферы) предназначены для нагрева чистого, не запыленного воздуха в системах вентиляции, кондиционирования воздуха, воздушного отопления и в сушильных установках. В водяных воздухонагревателях теплота от горячей воды, проходящей внутри трубок с наружными ребрами, передается к воздуху, проходящему через межтрубное пространство калорифера между пластинами оребрения. Конструкции водяных воздухонагревателей – многоходовые по воде.

Условно применяющиеся конструкции воздухонагревателей и калориферов разделим по виду коллектора для распределения воды по трубкам на два основных типа:

1 – «с боковыми крышками»;

Многоходовые калориферы с боковыми крышками имеют коллектор, образующийся трубными решетками и приваренными к ним крышками. Поперечные перегородки в крышке создают последовательное движение теплоносителя по трубкам. Одна из крышек имеет входной и выходной патрубки для теплоносителя.

К таким калориферам относятся спирально-накатные биметаллические калориферы ( КСк и ВНВ), в которых теплоотдающий элемент образуется накаткой на несущей стальной электросварной трубе спирального алюминиевого оребрения, и стальные пластинчатые (типа КВ – теплоотдающий элемент образован стальными пластинами, насаженными на стальные трубки).По воздуху и по воде калориферы в установке могут компоноваться последовательно и параллельно. Несколько калориферов, установленных параллельно по воздуху, называются рядом. Калориферная установка может иметь несколько рядов калориферов. Соединение калориферов по воде в основном определяется величиной располагаемого давления в тепловой сети.

Виды калориферов с боковыми крышками:

Коллектор калориферов второго типа – «с калачами» – представляет собой трубопровод, к которому присоединены трубки только одного хода, а соединение трубок между собой производится калачами. В настоящее время в системах вентиляции и кондиционирования воздуха широко применяются медно-алюминиевые теплообменники «с калачами». Их теплопередающая поверхность образуется пучком медных трубок, оребренных алюминиевыми пластинами, которые образуют щелевые каналы для прохода воздуха (рис. 2).

Виды медно-алюминиевых калориферов для прямоугольных воздуховодов:

Виды медно-алюмиевых калориферов для круглых воздуховодов:

В водяных калориферных установках должен осуществляться противоток теплоносителя по отношению к воздушному потоку. Каждая калориферная установка должна быть снабжена отключающей арматурой на входе и выходе теплоносителя, гильзами для термометров на подающем и обратном трубопроводах, а также воздушниками в верхних точках и дренажными устройствами в нижних точках обвязки калориферов.

Установка калориферов

Установка теплообменников в приточно-вытяжную систему

Приточно-вытяжные установки с рекуперацией и электрическим или водяным калорифером – это обычно готовый к автономной работе вентиляционный агрегат, который обеспечивает подачу и удаление загрязненного воздуха в помещения содновременной фильтрацией. Установки приточного типа обеспечивают энергоэффективную вентиляцию домов и квартир при низких температурах уличного воздуха.

Для более эффективной работы приточная установка c электрическим калорифером крепится к стене. Рекуператор от замерзания защищается электрическим предварительным нагревом наружного воздуха. Установка имеет два электронагревателя. Первый калорифер расположен впереди рекуператора и греет уличный воздух до исключения обмерзания рекуператора и поддерживает максимальную рекуперацию. Второй расположен сзади, и нагревает приточный воздух. ТЭНы обоих калориферов имеют автоматическую защиту.

Особенности установки водяных калориферов

Промышленные приточные установки с водяным калорифером производятся с защитой водяного калорифера от обмерзания по воздуху и обратной воде, которая происходит в зимнем и летнем режиме. В этом случае работа системы вентиляции контролируется капиллярным термостатом, измеряющем температуру наружного воздуха. При понижении температуры наружного воздуха до +10°С приточная установка отключается. В зимнем режиме система автоматики контролирует температуру воздуха на выходе из калорифера и температуру обратной воды. Если температура воздуха или обратной воды опустится ниже установленного значения, то система автоматики отключает приточный вентилятор, закрывает наружную заслонку, полностью открывает регулирующий клапан в узле обвязки калорифера, и включает сигнал аварии.

Заказать установку калориферов

Возможные причины аварии — недостаточный расход воды через калорифер приточной установки или низкая температура воды на входе в калорифер.

Стандартная установка калорифера подразумевает работу электрического привода, который обеспечивает автоматическое открывание и закрывание воздушного клапана водяного калорифера. Наличие возвратной пружины гарантирует закрывание клапана в случае отключения электроэнергии для предотвращения замерзания калорифера. Смесительный узел предназначен для регулирования мощности водяного калорифера. В состав смесительного узла входит циркуляционный насос, вентиль с электрическим приводом, запорные шаровые вентили, байпас с обратным клапаном и регулирующим вентилем, фильтр отопительной воды и гибкие присоединительные шланги из нержавеющей стали.

Как правило, монтаж калориферов проводится в отвесном положении на профилях из металлического уголка на сварных соединениях. Расстояние между пожароопасными конструкциями и калорифером должно быть не меньше, чем 100 миллиметров. Вентилятор и воздуховоды присоединяются к калориферу металлическими фланцами. Между ними монтируются несгораемые проставки(прокладки). Крепить воздуховоды болтами к крышам калорифера не разрешается, потому что это ослабляет корпус калорифера, сделанный из тонкого листового металла.

Теплообменники

Трубки объединены в группы, концы которых впаяны в коллекторы из стальных или медных труб, через которые осуществляется вход и выход теплоносителя или хладагента.
Для соединения с внешней системой на коллекторах имеются специальные патрубки, обеспечивающие сварное, резьбовое или фланцевое соединение.
По согласованию с потребителем теплообменники изготавливаются с размерами фронтального сечения от 200-100(мм) до 3000-2000(мм).
Нагрев или охлаждение воздуха происходит при его прохождении через теплообменник в процессе взаимодействия с медными трубками и алюминиевыми пластинами.
По сравнению со стальными калориферами использование медно-алюминиевых элементов повышает эффективность теплопередачи и снижает энергозатраты,но накладывает дополнительные требования к монтажу и эксплуатации этих устройств.
Конструкция водяных теплообменников позволяет обеспечить как прямоточную (направление движения воздуха и энергоносителя совпадают), так и противоточную (направление движения воздуха и энергоносителя противоположны) схемы подключения воды.
При выборе схемы необходимо учитывать, что работа воздухонагревателя в противоточном режиме позволяет получить прибавку 10% тепловой мощности,а использование прямоточной схемы существенно уменьшает риск замораживания теплообменника.
При расчётной температуре воздуха на входе в воздухонагреватель выше минус 15°С целесообразно применять противоточную схему, как обеспечивающую более эффективный теплосъём, а при более низких температурах — прямоточную, как более безопасную.
Для воздухоохладителя применяется только противоточная схема, т.к. угроза замораживания отсутствует.

Классификация выпускаемых теплообменников

Рекомендуемые схемы обвязки теплообменников

Рекомендации по монтажу и эксплуатации

Требования к месту монтажа:
— водяные теплообменники можно использовать только в помещениях, где температура не опускается ниже температуры замерзания воды (не касается обогреваемого воздуха);
— в помещении должно быть предусмотрено место для свободного подключения трубопроводов, крепёжных конструкций и других элементов, обеспечивающих нормальное функционирование теплообменника;
— к теплообменнику необходимо обеспечить контрольный и сервисный доступ, а также пространство достаточное для его замены.
Теплообменники могут работать в любом положении, обеспечивающем отвод воздуха и слив теплоносителя и конденсата из гидравлического тракта.
Рекомендуемое рабочее положение теплообменника—вертикальное.
По специальному заказу изготавливаются теплообменники, которые работают в горизонтальном положении.
Перед теплообменником необходимо устанавливать воздушный фильтр класса G3 или выше, защищающий его от загрязнений.
Расчёт размеров водяного затвора производится по следующим формулам:
А = Р + 25 (мм), где Р—разрежение, замеренное после воздухоохладителя в мм.вод.ст.
В = А/2 + 25 (мм);
Смин = 32мм.

Условия эксплуатации

Обрабатываемый воздух не должен содержать твёрдые, волокнистые, клейкие, а также агрессивные примеси, способствующие коррозии меди, алюминия, цинка, стали.
В энергоносителе также не должно быть веществ, взаимодействующих с медью.

Допустимые характеристики энергоносителей

Горячая вода:
— максимально допустимая температура воды — 180 °С;
— максимально допустимое давление — 1,6 МПа;
— рекомендуемый диапазон скорости течения в трубках 0,5-2,0 м/с.
Холодная вода:
— минимально допустимая температура воды — 3°С;
— рекомендуемая верхняя температура — 8°С;
— максимально допустимое давление — 1,6 МПа;
— рекомендуемый диапазон скорости течения в трубках — 0,6-1,0 м/с.
Пар:
— максимально допустимая температура пара — 150 °С;
— максимально допустимое давление — 1,2 МПа.
При использовании других энергоносителей значения указанных характеристик будут иными.
Очистка воды:
Существенным фактором, влияющим на работоспо собность теплообменников типа ВНВ и ВОВ, является сужение проходного отверстия контура, по которому циркулирует вода, из-за различного рода примесей в ней содержащихся.
Первая группа примесей (ил, песок и т.п.), существующая в виде взвеси, при прохождении воды выпадает в осадок, забивая тем самым внутренний объём контура.
Для устранения этого явления на входе в теплообменник необходимо установить грязевой фильтр, отсекающий эти примеси.
Вторая группа—соли кальция-растворена в воде и отлагается на внутренних поверхностях, постепенно уменьшая диаметр трубопровода.
Для минимизации этого явления целесообразно применять специально подготовленную воду из сетей центрального теплоснабжения.
Защита от замерзания:
Для исключения замораживания отключённого водяного теплообменника при наличии возможности понижения температуры окружающей среды ниже 4°С необходимо слить воду через сливное отверстие и продуть его сжатым воздухом.
Для защиты водяного воздухонагревателя от замораживания в процессе эксплуатации САУ должна предусматривать автоматический переход в режим аварийной работы теплообменника (см.выше).
Техническое обслуживание теплообменников:
В процессе эксплуатации следует систематически проводить профилактические работы.
Особое внимание следует обратить на состояние болтовых соединений (при их наличии), теплообменных пластин (загрязнённость, деформация), медных трубок (герметичность).
Не реже одного раза в год необходимо очищать рабочую поверхность теплообменника.
Для этого нужно отсоединить трубопроводы, отключить датчики (при их наличии) и произвести очистку промышленным пылесосом, сжатым воздухом или/и тёплой водой с добавлением моющих средств.
Необходимо регулярно проверять состояние каплеуловителя воздухоохладителя и поддона воздухоохладителя и проходимость водяного затвора.
При загрязнении каплеуловителя и поддона их следует промыть тёплой водой с моющими средствами.
Отдельную проверку теплообменников и смесительных узлов следует проводить в начале и конце отопительного и летнего сезонов.
При этом необходимо прежде всего проверить работу системы воздухоотвода, давление воды.
Требуется также убедиться в нормальном функционировании насоса, клапанов, сервопривода и САУ в целом.
Обязательна регулярная очистка грязевого фильтра, в противном случае велика вероятность выхода из строя циркуляционного насоса и засора трубопровода.
Следует отметить, что в отличие от теплообменников на основе стальных трубок в медно-алюминиевых теплообменниках отсутствуют коррозионные процессы с сопутствующими им загрязнениями в виде ржавчины и разрушением трубопроводов.
При высоких скоростях теплоносителя значительно уменьшается количество илистых и песчаных отложений, однако наличие инородных включений с размерами более 2-3 мм может привести к образованию непроходимых участков теплообменного тракта.