Калорифер электрический для приточной вентиляции схема подключения

Обновлено: 02.05.2024

Особенности калориферов для приточной вентиляции

Калориферы являются важным звеном приточно-вытяжных вентиляционных систем, и широко используются при их установке. Приборы нагревают входящие воздушные потоки и обеспечивают создание благоприятного микроклимата.

Что это такое?

Калорифер для приточной вентиляции выполнен в форме теплообменника, в котором происходит нагрев пришедших с улицы воздушных масс до нужной температуры. Прибор представляет собой отдельное устройство, которое либо устанавливается в систему самостоятельно, либо уже вмонтировано в вентиляционный блок. Это зависит от конструктивных особенностей вентиляционной установки, и определяется техническими возможностями монтажа и личными предпочтениями потребителя.

В наборных модульных системах все элементы приобретаются по отдельности, после чего соединяются в единую вентиляционную сеть, в то время как в моноблочных установках элементы уже установлены и отрегулированы. Помимо нагревателей, в вентиляционную установку входит система фильтрации и увлажнения, что позволяет получить на входе в помещение воздух, соответствующий строгим санитарно-гигиеническим нормативам. Некоторые современные системы дополнительно оборудуются приборами для обеззараживания и ионизации воздушных потоков.

Устройство и принцип работы

Конструктивно калорифер представляет собой обогреватель, в котором в качестве источника тепла могут использоваться ТЭНы или система трубок с жидким теплоносителем. Нагревательные элементы размещены в металлическом корпусе и могут включаться как принудительно, так и автоматически.

Автоматический запуск калорифера возможен в дорогих современных установках, оснащённых системой климатического контроля, которая включает нагревательный элемент при понижении внешних температур ниже заданной отметки.

После включения нагревателя воздушные потоки, проходящие сквозь прибор, нагреваются, а встроенный вентилятор начинает распространять тёплый воздух по помещению. Наиболее эффективными считаются электрические калориферы, однако, вследствие большого количества потребляемой электроэнергии, для обслуживания больших помещений они не применяются. В таких случаях прибегают к более экономичному способу нагрева входящих потоков – водяному.

Нагреватели для приточной вентиляции классифицируются по виду источника тепла и бывают водяными, паровыми и электрическими.

Водяные модели

Используются во всех типах вентсистем и могут иметь двух- и трёхрядное исполнение. Приборы устанавливают в системы вентиляции помещений, площадь которых превышает 150 квадратных метров. Данный вид калориферов является абсолютно пожаробезопасным и наименее энергозатратным, что обусловлено возможностью использования в качестве теплоносителя воды из отопительной системы.

Модели оснащены системой автоматического управления и контроля. Это позволяет задавать нужную температуру выходящего воздуха и, благодаря наличию термостата, корректировать её по мере необходимости.

Принцип работы водяных нагревателей сводится к следующему: уличный воздух забирается сквозь воздухозаборные решётки и подаётся по воздуховоду к фильтрам грубой очистки. Там воздушные массы очищаются от пыли, насекомых и мелкого механического мусора, и поступают в калорифер. В корпусе нагревателя установлен медный теплообменник, состоящий из звеньев, располагающихся в шахматном порядке, и оснащённых алюминиевыми пластинами. Пластины значительно увеличивают теплоотдачу медного змеевика, чем существенно повышают КПД прибора. В качестве теплоносителя, протекающего через змеевик, может выступать вода, антифриз или водно-гликолевый раствор.

Потоки холодного воздуха, проходя через теплообменник, забирают тепло от металлических поверхностей и переносят его в помещение. Использование водяных нагревателей позволяет нагревать воздушные потоки до 100 градусов, что предоставляет широкие возможности для их применения в спортивных сооружениях, торговых центрах, подземных паркингах, складах и теплицах.

Наряду с очевидными преимуществами, водяные модели имеют ряд недостатков. К минусам приборов относят риск перемерзания воды в трубах при резком понижении температур, и невозможность использования подогрева в летний период, когда система отопления не функционирует.

Паровые модели

Устанавливаются на предприятиях промышленного сектора, где есть возможность производства большого количества пара для технических нужд. В приточных вентсистемах бытового назначения такие калориферы не используются. В роли теплового носителя данных установок выступает пар, что объясняет мгновенный нагрев проходящих потоков и высокий КПД паровых калориферов.

Обязательным условием эксплуатации таких моделей является гарантия полной герметичности патрубков теплообменника. В противном случае пар начнёт стравливаться, выходить с воздухом в помещение, и в конечном итоге разорвёт теплообменник.

Чтобы этого не произошло, все теплообменники в процессе производства подвергаются тесту на герметичность. Испытания осуществляются при помощи струй холодного воздуха, подаваемых под давлением в 30 Бар. Тепловой обменник при этом помещается в резервуар с тёплой водой.

Электрические модели

Являются наиболее простым вариантом нагревателей, и устанавливаются в вентсистемы, обслуживающие небольшие пространства. В отличие от калориферов водяного и парового типов, электрокалорифер не предполагает обустройства дополнительных коммуникаций. Для их подключения достаточно иметь поблизости розетку напряжением 220 В. Принцип работы электрокалориферов не отличается от принципа действия других нагревателей и заключается в нагреве воздушных масс, проходящих сквозь ТЭНы.

Одним из обязательных условий эксплуатации электронагревателей является соблюдение минимального воздушного притока, проходящего через прибор.

Даже при незначительном понижении этого показателя происходит перегрев электронагревательного элемента, и его поломка. Более дорогие модели оборудованы биметаллическими термовыключателями, отключающими элемент в случае явного перегрева.

Плюсами электрических калориферов является простой монтаж, отсутствие необходимости подведения трубопровода, и независимость от отопительного сезона. К минусам относят большой расход электроэнергии и нецелесообразность установки в мощные вентиляционные системы, обслуживающие большие пространства.

Расчет мощности

Прежде чем приступить к выбору калорифера, следует произвести расчёты основных показателей, таких как мощность и температура воздушных потоков на выходе из установки. Кроме того, необходимо учесть ряд характеристик, зависящих от использования питания разных видов и количества фаз. Так, при подключении электронагревателя мощностью 5 кВт необходимо обустройство трёхфазного подключения.

Максимально разрешённое потребление тока высчитывается по формуле I=P/U, где P обозначает мощность, а U – напряжение в сети питания. При однофазных подключениях U приравнивается к 220, а при трёхфазных – к 660 В.

Помимо электрических расчётов, необходимо выяснить температуру приточных потоков при использовании калорифера той или иной мощности. Для расчёта используется формула T=2.98xP/L, где L означает производительность системы, а P – мощность электрического элемента. Стандартными показателями мощности калориферов для квартир и частных домов считаются значения от 1 до 5 кВт, притом, что мощность приборов, устанавливаемых в вентиляционные системы крупных промышленных предприятий, составляет 5-50 кВт.

Схема подключения и управление

Подключение электрических калориферов должно производиться с соблюдением всех требований техники безопасности. Схема подключения электрокалорифера выглядит следующим образом: при нажатии кнопки «Пуск» происходит запуск двигателя и включается вентиляция нагревателя. При этом двигатель оснащён тепловым реле, которое при проблемах с вентилятором мгновенно размыкает цепь и отключает электронагреватель. Включить ТЭНы отдельно от вентилятора возможно, замкнув блокировочные контакты. Для обеспечения скорейшего нагрева все ТЭНы включаются одновременно.

Для повышения безопасности электрокалорифера в схему подключения включен аварийный индикатор и устройство, не допускающее включения ТЭНов при выключенном вентиляторе. Кроме того, специалисты рекомендуют включение в схему автоматических предохранителей, которые следует располагать в цепь вместе с ТЭНами. А вот на вентиляторы установка автоматов, напротив, не рекомендуется. Управление калорифером производится из специального шкафа, расположенного недалеко от прибора. Причём чем ближе он расположен, тем меньше может быть сечение соединяющего их провода.

При выборе схемы подключения водяного калорифера необходимо ориентироваться на размещение смесительных узлов и блоков с автоматикой. Так, если эти агрегаты располагаются слева от воздушного клапана, то подразумевается левое исполнение, и наоборот. При каждом исполнении расположение соединительных трубок соответствует стороне воздухозабора с установленным клапаном.

Между левым и правым размещением существует ряд отличий. Так, при правом исполнении подающая воду трубка расположена снизу, а трубка «обратки» – сверху. В левосторонних схемах подающий патрубок заходит сверху, а трубка оттока находится внизу.

При установке нагревателя требуется выполнить обустройство узла обвязки, необходимого для осуществления мониторинга за производительностью прибора и защиты его от перемерзания. Узлами обвязки называют арматурные каркасы, регулирующие поступление горячей воды в теплообменник. Обвязка водяных нагревателей производится с помощью двух- или трехходовых вентилей, выбор которых зависит от типа системы отопления. Так, в контурах, отапливаемых при помощи газового котла, рекомендуется устанавливать трёхходовую модель, тогда как для систем с центральным отоплением достаточно двухходовой.

Управление водяным калорифером заключается в регулировании тепловых мощностей нагревательных устройств. Это становится возможным благодаря процессу смешивания горячей и холодной воды, которое выполняется при помощи трёхходового клапана. При повышении температуры выше заданного значения клапан запускает в теплообменник небольшую порцию охлаждённой жидкости, забираемой на выходе из него.

Для повышения эффективности функционирования системы рекомендовано включение в схему подключения циркуляционного насоса. Прибор устанавливают на выходе из теплообменника, что позволяет ему работать с уже охлаждённым гликолевым раствором или водой.

Кроме того, схема установки водяных калориферов не предусматривает вертикального расположения труб входа и выхода, а также расположения воздухозабора сверху. Такие требования обусловлены риском попадания снега в воздуховод и стекания талых вод в автоматику. Важным элементом схемы подключения является термодатчик. Для получения корректных показаний датчик должен быть помещён внутрь воздуховода на участке выдува, причём длина ровного участка должна составлять не менее 50 см.

Монтаж и эксплуатация

Установка калориферов в домашние приточно-вентиляционные системы может быть выполнена самостоятельно. Бытовые калориферы имеют небольшие габариты и достаточно легки. Однако, перед выполнением работ всё же следует проверить стену или потолок на прочность. Самыми крепкими основаниями являются бетонные и кирпичные поверхности, средними – деревянные, и совсем непригодными опорами для подвешивания приборов являются гипсокартонные перегородки.

Монтаж нагревателя начинают с установки кронштейна или рамы, имеющих ряд совместимых отверстий для крепления прибора. Затем на них устанавливается сам прибор и проводится подсоединение труб, оборудованных комплектом запорной арматуры либо смесительным узлом.

Если позволяют технические возможности, то часть узла рекомендуют подсоединить ещё до помещения калорифера на стену.

Подключение теплообменника к контуру системы отопления производится при помощи фитингов или сварки. Сварной способ более предпочтителен, однако, при наличии гибкого соединения его применение невозможно. После подключения все соединения рекомендуется обработать термоустойчивым герметиком, а перед проведением первого тестирования – удалить скопления воздуха из каналов, проверить вентили и отрегулировать положение направляющих жалюзи.

После удачного тестирования и запуска вентиляции в эксплуатацию важно соблюдать ряд правил, которые продлят срок службы установки и сделают управление системой простым и безопасным.

Необходимо регулярно следить за состоянием воздуха в помещении.
Нельзя допускать повышения температуры жидкости в водяных приборах выше 190 градусов.
Следует контролировать рабочее давление системы и не позволять ему подниматься выше 1,2 МПа.
Первый запуск системы, а также включение калорифера после продолжительного перерыва нужно выполнять очень аккуратно. Нагрев следует увеличивать плавно, не больше чем на 30 градусов за час.
При эксплуатации водяных приборов нельзя допускать понижения температуры воздуха внутри помещения ниже 0 градусов. В противном случае вода в патрубках замёрзнет и разорвёт систему.
При установке электронагревателей в помещениях с повышенной влажностью, уровень влагозащиты прибора должен соответствовать классу IP 66.

Правильный выбор калорифера для приточной вентиляционной системы обеспечит равномерный и эффективный подогрев входящих воздушных масс и сделает нахождение в помещении приятным и комфортным.

Как расчитать мощность калорифера для приточной вентиляции, смотрите ниже.

Система управления вентиляцией с электрокалорифером

2021-06-08 Промышленное 2 комментария

В предыдущей статье Автоматизация приточно-вытяжных систем вентиляции уже рассматривались основные моменты, связанные с работой приточно-вытяжной вентиляции. Но в прошлый раз за основу была взята система на базе водяного калорифера и описывался общий алгоритм управления работой именно такой вентустановки.

При этом не упоминались системы с электрическим калорифером, встречающиеся чуть реже, в первую очередь ввиду своей энергозатратности, но тем не менее также довольно часто используемые. Например там, где невозможно получить теплоснабжение от системы центрального отопления.

А ведь сама работа установки с электрокалорифером заметно отличается от работы водяного калорифера — меняется общий алгоритм работы, так же видоизменяется и функциональный состав установки. То есть не получится просто взять готовое решение для одной системы и применить его для другой.

Вот поэтому я предлагаю еще раз вернуться к этой теме и рассмотреть работу приточно-вытяжной вентиляции на основе электрокалориферов.

И для начала, наверное, рассмотрим основные плюсы и минусы данной системы. Про главный минус я уже сказал — это высокие затраты на электроэнергию, особенно при установке в больших помещениях. К преимуществам электрокалориферов можно отнести более простой процесс монтажа вентустановки, не надо устанавливать узел обвязки калорифера (насос, клапан и т.д.), как в случае с водяным, а также более простой процесс регулирования.

Ну а теперь перейдем к самой работе установки.

Функциональная схема приточной вентиляции с электрическим калорифером

И сразу же приведу пример типичной функциональной схемы приточки с электрокалорифером.

TE1 — Датчик температуры наружного воздуха
Y1 — Электропривод воздушной заслонки
PDS1 — Реле перепада давления на фильтре
TS1 — Термостат защиты калорифера от перегрева
HE1 — Электрический калорифер
PDS2 — Реле перепада давления на вентиляторе
UZ — Частотный преобразователь приточного вентилятора
TE2 — Датчик температуры приточного воздуха

Если сравнить данную схему со схемой из предыдущей статьи, то можно заметить много общего между ними, те же заслонка, фильтр, вентилятор, прессостаты. Основное отличие заключается в отсутствии системы циркуляции. Но есть и ряд других нюансов.

В частности, в отличии от установки с водяным калорифером, где датчик температуры наружного воздуха играет важную роль, здесь он даже не всегда применяется. Но все же желательно его использовать, так как благодаря ему производится корректирующее управление уставкой температуры при изменении наружной температуры воздуха, так называемая компенсация уставки. Такое управление позволяет компенсировать потери в воздуховодах, а при регулировании температуры в помещении – повысить уровень комфорта.

Также имеются различия в защите калориферов. В отличии от водяного калорифера, где основные проблемы связаны с опасностью разморозки, в электрических основная угроза выхода из строя заключается в перегреве, вызванного отсутствием потока воздуха.

Во избежании этого, должны устанавливаться датчик потока воздуха и датчик перегрева калорифера, который представляет собой встроенный термоконтакт. Помимо этого, устанавливаются термостаты. Один термостат защиты от перегрева с самовозвратом, другой термостат защиты от возгорания с ручным сбросом. Хотя, как мы видим на схеме, это не всегда так, бывает, что обходятся одним термостатом.

Термостат защиты от перегрева срабатывает, когда температура воздуха за электрокалорифером превышает определенную температуру (60-90°C), после снижения температуры до рабочей, калорифер снова включится. При срабатывании аварийного термостата защиты от возгорания (90-110°C), система отключается и повторно ее включить можно только вручную, после устранения неисправности.

Термостаты могут быть как нормально-замкнутые, так и нормально-разомкнутые, но чаще всего при защите электрокалорифера применяются именно с нормально-замкнутыми контактами.

Управление электрокалорифером

Управление нагревателем обычно осуществляется ступенчато, сначала включается первая ступень нагревателя, затем последовательно включаются/выключаются следующие ступени, так называемые опорные. Соотношение между временем включения и отключения зависит от необходимости в нагреве. Выходная мощность электрического нагревателя вычисляется по ПИ-закону, регулируемая величина — по датчику температуры приточного воздуха.

Сигнал управления устройством, непосредственно регулирующим мощность, в качестве которого могут применяться тиристорные регуляторы, твердотельные реле, обычные контакторы, может быть либо аналоговый с напряжением 0-10V, либо дискретный.

При включении нагрева, сначала включается первая ступень и за счет плавного изменения мощности, которое происходит благодаря управляющему сигналу 0-10V, обеспечивается точное поддержание требуемой температуры. Если мощности первой ступени не хватает, то включается вторая ступень, а производительность первой ступени сбрасывается и начинает регулирование заново. Если не хватает мощности двух ступеней, то включается третья ступень и т.д. При необходимости снижать температуру, основное регулирование осуществляется с помощью первой ступени, остальные ступени выключаются по мере надобности.

Для защиты от частого включения ступеней мощности, используется гистерезис, равный примерно 10 % мощности. То есть вторая ступень включится при значении выходной мощности 105 %, выключится при снижении до 95 % (205 % и 195 % для третьей ступени, соответственно).

Общий алгоритм работы системы

Запуск системы осуществляется следующим образом. В режиме ожидания зимой система выключена и перед запуском никаких предварительных действий не требуется. В этом, кстати, заключается еще одно отличие от систем водяного обогрева, где перед запуском необходимо прогревать калорифер до заданной температуры.

При переходе в режим Работа, включается ТЭН калорифера и начинается плавное увеличение мощности нагрева. Одновременно с включением калорифера, открывается воздушная заслонка. Затем, с некоторой задержкой, запускается вентилятор приточного воздуха. При этом уставка температуры начинает плавно снижаться до номинального значения.

Переход установки в дежурный режим должен сопровождаться продувкой электронагревателя. Во время продувки, питание с электронагревателя снимается, но вентилятор должен продолжать работать в течении некоторого времени, для охлаждения калорифера и только после этого выключаться. Иначе, если не соблюдать это правило, ТЭН нагревателя может просто выйти из строя.

Такой же алгоритм действий и при срабатывании защиты от перегрева — сначала должен выключаться нагрев, затем идет продувка калорифера вентилятором и только после этого отключение вентилятора.

Также должна быть предусмотрена блокировка работы электронагревателя при выключенном приточном вентиляторе. В случае резервирования вентиляторов, которое позволяет продолжать работу вентустановки, используя резервный вентилятор, в случае отказа основного, переключение происходит при поступлении сигнала аварии с работающего вентилятора (термоконтакт, авария ПЧ) либо по сигналу с прессостата. Если же и в случае резервного приходит сигнал об аварии, установка выключается.

Для вентиляторов должны быть предусмотрены следующие виды защит:

Сигнал о перегрузки электродвигателя, по срабатыванию встроенного термоконтакта.
Отказ преобразователя частоты, при этом контроль электрических параметров двигателя осуществляется встроенными функциями самого ПЧ.
Обрыв ремня. Фиксируется по срабатыванию датчика перепада давления на вентиляторе.

При срабатывании защиты электродвигателя вентустановка переходит в дежурный режим и в журнал контроллера записывается событие «Перегрузка».

При поступлении сигнала «Отказ ПЧ» установка также переходит в дежурный режим, снимается сигнал подачи питания на преобразователь частоты, и в журнал записывается событие «Отказ ПЧ». В системах с резервированием вентиляторов вместо перехода в дежурный режим контроллер включает резервный вентилятор.

При поступлении сигнала с пожарного датчика, установка переходит в дежурный режим. При этом останов происходит сразу, без продувки электрокалорифера.

Работа остальных элементов вентустановки, в принципе, ничем не отличается от работы в установках с водяным калорифером, поэтому в данной статье их можно не рассматривать.

Автоматизация приточно-вытяжных систем вентиляции

2020-11-21 Промышленное 9 комментариев

Разработка, внедрение приточно-вытяжных систем вентиляции является одной из самых востребованных задач в современной автоматизации. Сложно представить современные торговый центр, жилой комплекс или производство без инженерных систем вентиляции, а сами вентиляционные системы без системы автоматики. Вот об этом мы сегодня и поговорим, акцентируя внимание в первую очередь на автоматизацию данного процесса, но также рассмотрим устройство систем вентиляции и особенности их управления.

Приточно-вытяжная вентиляция представляет собой совокупность устройств, направленных на создание оптимальных параметров воздуха в помещении, согласно нормативным документам, путем постоянного притока свежего воздуха, а так же удалении отработанного воздуха. В частности, регламентируется чистота воздуха в помещении, согласно ГОСТ 12.1.005-88 (Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны), уровень шума в помещениях СНиП 23-03-2003 (Защита от шума), минимальный расход свежего воздуха на одного человека, температура, влажность воздуха СНиП 41-01-2003 (Отопление, вентиляция и кондиционирование).

Вентиляция, в зависимости от назначения, может быть только приточной, осуществляющей подачу очищенного свежего воздуха заданной температуры и влажности, только вытяжной, осуществляющей удаление воздух из помещения с помощью вытяжных вентиляторов, либо смешанной. В зависимости от зоны обслуживания — общеобменная и местная.

В зависимости от технических условий, состав вентиляционной системы может видоизменяться — с использованием либо без использования рекуперации воздуха, при использовании рекуператоры могут быть пластинчатого, либо роторного типа, для нагрева воздуха могут применяться водяной либо электрокалориферы, использоваться резервирование системы, путем установки дополнительных вентиляторов,либо без резервирования. Но в целом общий принцип работы вентустановки остается неизменным.

Приточный воздух подается в систему воздуховодов, пройдя предварительную фильтрацию, нагрев, либо охлаждение, в зависимости от температуры наружнего воздуха. Нагрев воздуха производится горячей водой или с помощью электричества, в зависимости от комплектации приточной системы. Охлаждение воздуха в летнее время производится с помощью водяного теплообменника, либо фреонового охладителя, расположенных в холодной секции вентустановки, в случае если она предусмотрена проектом. После этого очищенный воздух подается в помещения в необходимом объеме. В это же время отработанный воздух удаляется из помещений на улицу в таком же объеме. Оба потока воздуха циркулируют в системе одновременно, но при этом нигде не смешиваются.

Основные элементы приточной системы

Типовая система вентиляции состоит из различных элементов, одни из которых являются обязательными для установки, без них не будет корректной работы, другие опциональны, их наличие определяется техническими условиями.

Понятно, что любая система должна иметь в своем составе воздуховоды, шумоглушители, воздушные клапаны, воздухозаборные решетки и т.д. но мы рассмотрим только те элементы, которые так или иначе задействованы в системе автоматизации.

Ниже представлена типичная функциональная схема приточной вентиляции с водяным калорифером без рекуперации.

На данной схеме изображены следующие элементы:

1 — Датчик температуры наружний

Предназначен для измерения температуры окружающей среды. По данному датчику система автоматики осуществляет переход зима/лето.

В основном используются уличные датчики, представляющие собой термосопротивление Pt1000, Pt100, либо на основе термисторов NTC10k, NTC20k.

2 — Воздушная заслонка с электроприводом (жалюзи)

Используется для открытия/закрытия вентиляционных каналов и регулирования объёма подачи воздуха. При отключении вентустановки, например при наладке, заслонка препятствуют проникновению в систему холодного воздуха.

Зачастую заслонки оснащаются системой обогрева в виде нагревательных элементов, либо греющего кабеля, хотя на вышеприведенной схеме данная функция отсутствует.

Приводы воздушных заслонок различаются по типу управляющего сигнала — двухпозиционный (открыть/закрыть), трехпозиционный и аналоговый 0-10V. Соответственно от типа провода меняются и функциональные возможности заслонок.

Двухпозиционный привод типа открыть/закрыть используется только для полного открытия либо закрытия жалюзей, никаких промежуточных положений не предусмотрено.

В случае, если необходимо регулирование расхода воздуха, применяются аналоговые или трехпозиционные привода. При использовании аналогового привода, створки заслонки открываются в зависимости от напряжения управляющего сигнала 0-10V.

Трехпозиционные привода имеют три состояния — открыть, закрыть и останов. Изменение положения происходит прямо пропорционально длительности импульса электрического сигнала. При отсутствии сигнала привод останавливается, при подаче сигнала на один контакт привод открывается (закрывается), при замыкании второго контакта привод закрывается (открывается). Помимо этого, могут быть задействованы вспомогательные контакты. На рисунке ниже показана схема подключения трехпозиционного привода.

3- Фильтр

Воздушный фильтр служит для защиты от попадания в систему различных частиц пыли и других примесей.

4 - Реле перепада давления на фильтре

Измеряет разность давления воздуха до и после фильтра. В случае выхода перепада давления за пределы порога срабатывания (уставки) контакты реле переключаются и сигнал о необходимости замены фильтрующего элемента поступает в систему управления. При этом установка продолжает работу в штатном режиме.

5 — Водяной калорифер

Служит для подогрева поступаемого в помещения наружнего воздуха. Представляет собой теплообменник с медными либо стальными трубками, по которым проходит горячая вода из системы отопления здания.

6 — Циркуляционный насос

Обеспечивает циркуляцию теплоносителя в калорифере. При работе калорифера должна осуществляться постоянная работа насоса, даже в дежурном режиме. В летний период, во время останова системы, насос выключен, но при этом системой автоматики предусмотрен запуск насоса раз в сутки на непродолжительное время во избежание закисания ротора насоса.

Для защиты насоса от работы на сухом ходу может применяться термореле, блокирующее его работу при понижении температуры воды на входе в калорифер.

7 — Трехходовой запорно-регулирующий клапан с приводом

Регулирующие клапаны предназначены для плавного регулирования количества теплоносителя, поступающего в калорифер, при необходимости часть потока воды проходит через байпас. В зависимости от температуры приточного воздуха, либо температуры обратной воды, регулирующий клапан повышает, либо уменьшает поступление обратной воды в теплообменник.

Регулировка осуществляется управляющими сигналами 0-10V либо 4-20мА.

8 — Датчик температуры обратной воды

Применяется для контроля температуры на выходе теплообменника, что обеспечивает дополнительную защиту водяного калорифера от замерзания.

9 — Термостат защиты калорифера от замораживания

Термостат является основной защитой калорифера от заморозки. Контролирует температуру воздуха после теплообменника и в случае понижения температуры ниже уставки (примерно 5-6 °C) выдает сигнал в щит управления вентустановкой.

Измерение температуры производится при помощи чувствительного элемента в виде газонаполненной капиллярной трубки, при этом необходимо уделить внимание ее правильному монтажу, в частности минимальный радиус изгиба капилляра должен быть примерно 20 мм, трубка должна монтироваться равномерно по всей площади теплообменника.

10 — Вентилятор

Обеспечивает направленное движение воздушного потока по воздуховодам. Управление скоростью вращения вентилятора осуществляется частотным преобразователем.

В основном применяют вентиляторы осевого и радиального (центробежные) типов с асинхронными электродвигателями, которые соединяются между собой через ременную передачу, либо вентиляторы непосредственно крепятся на вал двигателя. Управление вращением осуществляется при помощи частотных преобразователей.

В последнее время набирают популярность ЕС (Electronically Commutated — электронно коммутируемые) вентиляторы на основе бесколлекторных синхронных двигателей со встроенным электронным управлением. Вращение ротора ЕС-двигателя осуществляется за счет подачи питания на обмотку статора в зависимости от положения ротора.

Для определения положения ротора применяются датчики Холла. Также регулирование может осуществляться от внешних датчиков при помощи унифицированных сигналов 4-20 мА или 0-10 В.

11 — Реле перепада давления на вентиляторе

Контролирует перепад давления и в случае неисправности самого вентилятора или обрыва ремня привода выдает сигнал на управляющий контроллер. Происходит останов системы в аварийном режиме.

При монтаже реле перепада есть один нюанс. Если прессостат используется на фильтре,то трубка со штуцером с маркировкой + подключается перед фильтром, а с маркировкой — после фильтра. На вентиляторе, наоборот, штуцер + подключается после вентилятора, штуцер — перед вентилятором. В случае применения систем с рекуперацией, штуцер + подключается перед рекуператором, штуцер — после рекуператора, ориентируясь по движению воздуха.

12 — Канальный датчик температуры приточного воздуха

Осуществляет контроль температуры приточного воздуха. По показаниям датчика температуры притока происходит управление нагревом вентустановки.

Система автоматики приточной вентиляции

Управление работой вентиляционной установкой производится контроллером, находящимся в щите управления и обеспечивающим автоматическое поддержание температуры приточного воздуха по заданной уставке.

На контроллер приходят основные сигналы с установки — значение с датчика температуры наружнего воздуха, сигнал открытия приточной заслонки, температура воды до и после калорифера, положение и сигнал обратной связи привода клапана калорифера водяного нагрева, сигнал о состоянии насоса, состояние вентиляторов и их скорость вращения в процентном соотношении от максимального.

В зависимости от полученных данных автоматика осуществляет управление исполнительными устройствами — регулирование температуры воздуха в приточном воздуховоде, управление приводом воздушной заслонки, управление циркуляционным насосом нагревателя , управление приводом регулирующего вентиля нагревателя, управление скоростью вентиляторов с помощью частотных преобразователей.

Система автоматики помимо температурных режимов должна обеспечивать:

Общий алгоритм управления работой вентиляционной системы следующий:

Переход в автоматический режим производится переключателем на двери щита управления. Система автоматически по датчику температуры переходит в режим Зима/Лето в зависимости от температуры воздуха на улице. Режим Лето включается при температуре 11-13 °С, при понижении температуры до 8 °С осуществляется переход в режим Зима.

При запуске системы в режиме Зима воздушный клапан закрыт, вентилятор приточной установки выключен, трехходовой клапан открыт на 100%, циркуляционный насос работает постоянно, пока в работе водяной калорифер (в том числе и в дежурном режиме). Водяной калорифер должен прогреться до заданной температуры, определяемой по датчику обратной воды теплоносителя.

После прогрева калорифера поступает команда на запуск вентустановки. При этом вентиляторы не включаются, идет открытие воздушного клапана. Одновременно с началом открытия клапана начинается отсчет задержки перед запуском приточного вентилятора. После запуска вентилятора происходит регулирование температуры воздуха в приточном канале при помощи ПИД-регулятора. Управление нагревом вентиляционной установки осуществляется по датчику температуры в приточном воздуховоде.

При включении режима работы Лето воздушный клапан закрыт, вентилятор приточно установки выключен, циркуляционный насос не работает. При пуске системы, также как и режиме Зима, открывается воздушный клапан и одновременно, с задержкой подается команда на включение вентилятора.

Для вентиляторов предусмотрены следующие виды аварийных сигналов:

При поступлении сигнала аварии насоса с термоконтакта или при размыкании дополнительного контакта автоматического выключателя насос выключается, вентустановка переходит в дежурный режим и в журнал контроллера записывается данное событие.

Управление и контроль за системой вентиляции могут осуществляться удаленно в систему диспетчеризации здания, куда передаются все необходимые сигналы с контроллера.

Также в щит управления вентиляцией могут приходить сигналы с системы пожарной сигнализации. При срабатывании сигнала о пожаре приток свежего воздуха в помещение должен прекращаться, поэтому вентиляционная установка должна останавливаться, переходя в дежурный режим.

Конечно, данное описание алгоритма работы обобщенное, не рассмотрены некоторые важные моменты при работе, но наверное лучше это рассмотреть в будущем на примере реальной программы управления вентустановкой.

В завершении хочется отметить, что данная тема является очень объемной и в рамках одной статьи невозможно рассказать о всех аспектах работы вентиляционных систем, поэтому в дальнейшем мы еще вернемся к данной тематике.

Трехфазный калорифер. Схема и опыт подключения

Недавно пришлось мне подключать электрический калорифер ЭКОЦ-25 . Его фото и параметры можно легко найти в интернете, а схема приведена в начале статьи.

Калорифер для воздушного обогрева помещений состоит из корпуса, в котором установлены три ступени электронагревателей и электродвигатель вентилятора. Вентилятор калорифера засасывает уличный воздух, ТЭНы его нагревают, и далее воздух поступает в обогреваемое помещение.

Как следует из названия, главный параметр – мощность калорифера – имеет значение 25 кВт. Кроме того, калорифер – источник повышенной пожароопасности, поэтому к его установке и подключению надо подходить ответственно.

ТЭНы в таких схемах, как правило, включены в систему “Звезда”, напряжение каждого ТЭНа – 220В. Подробнее рассказано в статье про системы Звезда и Треугольник , которые используются в однофазной и трехфазной сетях 220 В и 380 В.

Предыдущий калорифер имел примерно такую же мощность, и был подключен по такой схеме:

Как нельзя подключать калорифер. Неправильная схема промышленного калорифера на 380 В. Как нельзя подключать калорифер. Неправильная схема промышленного калорифера на 380 В.

Как видно из схемы, двигатель вентилятора (воздуходува) мощностью менее 1 кВт подключен параллельно с тенами мощностью почти 25 кВт.

Будет ли работать такая схема? Конечно, будет. Вот только около такого калорифера надо постоянно дежурить с огнетушителем и быть готовым отключить в случае чего рубильник.

У этой схемы есть только одна защита – термореле, которое должно в ответственный момент отключить пускатель и не допустить перегрев и возникновение пожара. Есть и преимущество – от шкафа управления к калориферу идет только один трехфазный провод (плюс земля и два проводка на термо реле). Это тот случай, когда экономятся деньги в ущерб безопасности.

В данном случае оказалось, что двигатель крутиться перестал (пропала фаза или что было – уже не известно), термореле сработать не успело или совсем не сработало, в результате чудом удалось избежать пожара.

Нормальная схема калорифера

Я принялся искать более толковую схему подключения калорифера. Оказалось, что есть специальный Блок Управления калорифером БУ-3-25. Из названия следует, что он имеет 3 степени регулирования и мощность нагрузки 25 кВт. Схемы его не оказалось, имеется только схема подключения:

Схема подключения блока управления калорифером Схема подключения блока управления калорифером

Из этой схемы видно, что блок управления переключает секции ТЭНов в соответствии с заданной температурой. Из описания следует, что блок контролирует температуру в обогреваемом помещении и в случае, если она ниже, чем заданная, включает калорифер.

Также в моделях калориферов ЭКОЦ с мощностью 40 и более кВт обеспечивается задержка выключения вентилятора при выключении ТЭНов. Температура задается плавно потенциометром, а включением количества секций нагрева изменяется мощность (скорость) нагрева (достижения заданной температуры).

Термореле ТК-20 обеспечивает аварийную защиту от перегрева в случае нагрева корпуса калорифера выше 140 0С.

Мне требовалось создать шкаф управления без особых изысков, ступенчатого и тем более плавного изменения мощности и температуры не требовалось. Обогревать необходимо производственное помещение площадью около 120 кв.м в зимнее время.

За основу решено было взять такую схему:

Схема пульта управления калорифером (исходный вариант) Схема пульта управления калорифером (исходный вариант)

Эта схема имеет температурную защиту, защиту двигателя вентилятора, блокировку включения ТЭНов без вентилятора (на схеме показана как-то не явно), индикацию включения. В результате блок управления калорифером собран по нижеприведенной схеме:

Калорифер для приточной вентиляции – электрическая схема подключения Калорифер для приточной вентиляции – электрическая схема подключения

Работает схема следующим образом. Сначала первой кнопкой ПУСК включается пускатель КМ1 и запускается вентилятор калорифера. Двигатель вентилятора защищен тепловым реле РТЛ на соответствующий ток. При срабатывании теплового реле (проблема с вентилятором) цепь питания пускателя КМ1 размыкается, и питание двигателя отключается.

Когда включен вентилятор калорифера, возможно включение ТЭНов, благодаря замыканию блокировочных контактов КМ1.5. ТЭНы включаются нажатием второй кнопки ПУСК. При этом включается промежуточный пускатель КМ2, который включает мощный пускатель 4-й величины, включающий через свои контакты собственно ТЭНы. Нагреватели подключены все сразу для максимальной мощности нагрева помещения.

В этой схеме для обеспечения пожарной безопасности предусмотрены такие способы защиты:

защита от остановки двигателя (тепловое реле RT1)
защита от включения нагрева без включения вентилятора (КМ1.5)
защита от проблем (перегрева) мощного пускателя (контакты RT2) – это ставить не обязательно
защита от перегрева корпуса калорифера выше 140 0С (тепловое реле RT3). При этом вентилятор продолжит вращаться в обычном режиме, что легко устранит перегрев.

Схему можно дополнить индикацией включения пускателей и индикацией аварий (замыкающие контакты тепловых реле). Также можно ввести трехполюсный автоматический выключатель на цепь питания ТЭНов. Ток – 40 или 50 Ампер. И автомат на 63 Ампера на вход устройства, так как пусковой ток небольшой.

Но ставить автомат на цепь питания вентилятора категорически не рекомендую (разве что с доп.контактами). Ведь если он отключится, защиту обеспечит только термореле RT3, а после его срабатывания температура корпуса калорифера может достигнуть 200 0С из-за тепловой инерции. Кроме того, надежность срабатывания термореле у меня лично вызывает сомнение.

Схема управления

И в заключение о реализации блока управления. Схема собрана на пускателях, параметры которых приведены на схеме. Шкаф управления калорифером необходимо установить по возможности ближе к калориферу. Это позволит избежать большой длины трассы, а главное – проводов большого сечения. Однако, на шкаф не должен воздействовать горячий воздух.

Трасса состоит из таких кабелей:

кабель 4х6 – питание ТЭНов, заземление. Провод заземления рекомендуется прокладывать отдельно.
кабель 4х1,5 – питание электродвигателя вентилятора калорифера, заземление двигателя.
кабель 2х1,0 (2х0,75) – провода к термореле.

Электрический промышленный калорифер является очень энергоемким устройством, потребляющим в данном случае 25 кВт в час. Так как стоимость обогрева электрическим способом высока, гораздо выгоднее применять водяные калориферы, а электрические устанавливать на крупных предприятиях. Например, в моём случае мощность промышленного оборудования в обогреваемом цеху составляет более 100 кВт.

На настоящий момент калорифер работает более года (прошло 2 зимних периода) без нареканий.

Будете переодеваться зимой в раздевалке цеха "Котельный-2" завода "Красный котельщик" Таганрога - вспомните меня добрым словом!

Не забываем подписываться и ставить лайки, впереди много интересного!

Обращение к хейтерам: за оскорбление Автора и Читателей канала - отправляю в баню.

Читайте также: