ТЭН для нагрева воздуха в коробе длиной 1000 мм 18-20 кВт

Приточная установка на объекте, короб сечением 500x500 мм, воздух надо греть до +18°C даже при -25°C на улице. Мощность по расчёту выходит 18-20 кВт. Это типовая задача для калориферных блоков на крупных AHU (air handling unit) и промышленных приточках.

Разберём, как правильно подобрать ТЭН-блок под такую задачу, что проверить перед заказом и где чаще всего ошибаются.

Сечение короба и количество ТЭНов

Короб «1000 мм» в вентиляции чаще всего означает одну из сторон прямоугольного сечения. Фактическое сечение нужно уточнять. Самые распространённые варианты для производительности 3000-6000 м3/ч:

При трёхфазном питании 380 В ТЭНы подключают группами по 3 штуки в схему «звезда» или «треугольник». Звезда: каждый ТЭН работает при 220 В (фазное напряжение). Треугольник: при 380 В, мощность на ТЭН в 3 раза выше, поэтому под треугольник нужны ТЭНы с соответствующим напряжением. Для 18 кВт на 380 В звезда: 3 ТЭНа по 6 кВт, 220 В каждый, ток фазы около 27 А.

Оребрение: когда обязательно, когда нет

Скорость воздуха в коробе напрямую определяет, нужна ли ребристая поверхность ТЭНа. При скорости менее 4 м/с у гладкой трубки теплоотдача недостаточна: поверхность перегревается, нагрузка распределяется неравномерно. Оребрение увеличивает площадь контакта с воздухом в 3-5 раз.

• Скорость воздуха менее 4 м/с: оребрённые ТЭНы обязательны
• Скорость 4-6 м/с: оребрённые предпочтительны, гладкие допустимы при ограниченной длине
• Скорость более 6 м/с: гладкие ТЭНы допустимы, но оребрение всё равно снижает рабочую температуру оболочки

Для короба 500x500 мм при расходе 3000 м3/ч скорость воздуха составит 3000 / (3600 × 0,25) = 3,3 м/с. Это зона, где оребрение необходимо.

Защита ТЭН-блока: три уровня

ТЭН-блок в вентиляционном коробе работает в условиях, когда перегрев происходит быстро. Стандартная схема защиты включает три ступени:

1. Блокировка по потоку воздуха. Реле перепада давления или датчик скорости воздуха. ТЭН физически не может включиться, пока вентилятор не вышел на рабочий режим. Это первый и самый важный уровень.
2. Рабочий термостат. Датчик температуры на выходе из ТЭН-блока, отключает нагрев при достижении заданной температуры (обычно +40..+60°C на выходе). Предотвращает перегрев воздуха при закрытых клапанах или снижении расхода.
3. Аварийный термостат отсечки. Биметаллический предохранитель, вмонтированный непосредственно в ТЭН-блок. Срабатывает при 70-90°C поверхности блока и отключает питание. Не сбрасывается автоматически, требует ручного вмешательства. Это защита от полного отказа управления.

Крепление в коробе

Для короба длиной 1000 мм ТЭН-блок обычно монтируется поперёк сечения. Два способа крепления:

Фланцевый монтаж. К стенке короба приваривается или прикручивается стальная рамка, ТЭН-блок крепится болтами снаружи. Преимущество: блок можно снять для замены, не вскрывая весь воздуховод. Для мощностей от 9 кВт это предпочтительный вариант.

Монтаж на шпильках. В стенку короба ввариваются или вставляются резьбовые шпильки, ТЭН-блок прижимается гайками. Проще в изготовлении, но снятие блока требует доступа внутрь и частичного демонтажа.

Материал оболочки ТЭНов

Для нагрева чистого приточного воздуха без агрессивных примесей достаточно оболочки из стали 10 (углеродистая). Это дешевле и вполне надёжно при рабочей температуре поверхности до 350°C.

Нержавейка AISI 321 (08Х18Н10Т) нужна, если:

• в воздухе есть пары растворителей, кислот, щелочей
• приточная система берёт воздух с улицы при сильных морозах: при пуске на трубке конденсируется влага, углеродистая сталь начинает ржаветь через несколько сезонов
• система работает в пищевом производстве или фармацевтике

Что указать при заказе

Чтобы получить готовый к монтажу ТЭН-блок без переделок, нужно передать следующие данные:

• Сечение короба (ширина x высота в мм)
• Нужная мощность (кВт) и напряжение питания (380 В, 3 фазы)
• Скорость воздуха в коробе (м/с) или расход (м3/ч)
• Максимальная температура воздуха на выходе
• Тип среды (чистый воздух / с примесями)
• Способ крепления: фланец или шпильки
• Нужен ли термостат аварийной отсечки в комплекте

FAQ

Сколько ТЭНов нужно для мощности 18 кВт в коробе 500x500 мм?

При 380 В и схеме «звезда» — 3 ТЭНа по 6 кВт, каждый рассчитан на 220 В. Они равномерно распределяются по сечению и обеспечивают нормальный теплообмен при скорости воздуха 3-5 м/с.

Нужны ли оребрённые ТЭНы для вентиляционного короба?

Да, при скорости воздуха ниже 4 м/с оребрение обязательно. Оно увеличивает площадь теплообмена и снижает температуру поверхности трубки, уменьшая риск перегрева.

Можно ли включать ТЭН-блок без работающего вентилятора?

Нет. Без движения воздуха ТЭН перегревается за 30-60 секунд. Блокировка по потоку воздуха — обязательный элемент защиты.

Какой ток потребляет ТЭН-блок 18 кВт при 380 В?

Около 27 А на каждую фазу. Кабель питания и автомат защиты выбирать с запасом от 32 А.

Как крепится ТЭН-блок в коробе?

Фланцевый монтаж или крепление на шпильках. Фланец предпочтительнее при мощностях от 9 кВт, позволяет снять блок без вскрытия воздуховода.

Какой материал оболочки ТЭНа выбрать для приточного воздуха?

Для чистого воздуха достаточно стали 10. При морозах от -25°C и ниже, или при наличии паров агрессивных веществ, предпочтительна нержавейка AISI 321 (08Х18Н10Т).