ТЭНы для приточной вентиляции и калориферов: расчёт, подбор, замена

Приточная вентиляция подаёт в здание 1000 м3/ч свежего воздуха. Зимой этот воздух имеет температуру минус 25°C. Чтобы нагреть его до комфортных +20°C, нужно около 15 кВт мощности — и эту работу выполняют оребрённые ТЭНы внутри калорифера. Ошибка в подборе нагревателя на 20% — и люди в офисе мёрзнут всю зиму, а пересчёт и замена обходятся дороже, чем правильный расчёт с самого начала.

Зачем оребрение — простая физика

Воздух — паршивый теплоноситель. Его теплоёмкость в 4 раза ниже, чем у воды, а теплопроводность — в 25 раз ниже. Чтобы передать воздуху достаточно энергии за те доли секунды, пока он пролетает через калорифер, нужна огромная площадь контакта.

Оребрённый ТЭН (ТЭНР) решает эту задачу: тонкие стальные пластины, напрессованные на трубку, увеличивают поверхность теплоотдачи в 8-12 раз. Гладкая трубка диаметром 13 мм и длиной 500 мм имеет площадь поверхности 0.02 м2. Та же трубка с оребрением — уже 0.2 м2. Разница — порядок.

По ГОСТ такие нагреватели относятся к типу T — для нагрева движущегося воздуха. Это принципиальная классификация: тип T рассчитан на постоянный обдув, и без воздушного потока перегорает за секунды.

Расчёт мощности: формула и примеры

Формула для расчёта мощности электрического воздухонагревателя:

Пример 1: Небольшой офис, расход 300 м3/ч, зима -20°C, нужно +18°C на выходе.

P = 300 x 0.336 x 38 / 1000 = 3.8 кВт. Подойдёт ТЭН на 4 кВт.

Пример 2: Производственный цех, расход 3000 м3/ч, зима -30°C, нужно +15°C.

P = 3000 x 0.336 x 45 / 1000 = 45.4 кВт. Понадобится батарея из нескольких ТЭНов общей мощностью 45-50 кВт.

Пример 3: Загородный дом, приточная установка на 500 м3/ч, зима -15°C, нужно +20°C.

P = 500 x 0.336 x 35 / 1000 = 5.9 кВт. ТЭН на 6 кВт — в самый раз.

Что стоит внутри калорифера

Электрический калорифер — это, по сути, рама с оребрёнными ТЭНами, через которую прокачивается воздух. ТЭНы установлены параллельно потоку или перпендикулярно — зависит от конструкции.

В калориферах мощностью до 6 кВт обычно 1-2 ТЭНа. В моделях на 10-20 кВт — 4-8 нагревателей, объединённых в секции. Каждая секция может включаться отдельно, что позволяет регулировать мощность ступенчато: 33%, 66%, 100%.

Материал трубки ТЭНа и оребрения зависит от условий эксплуатации:

Типичные ошибки при замене

Ставят ТЭН большей мощности, чтобы «грело сильнее». При том же расходе воздуха температура поверхности нагревателя вырастает, ускоряется деградация изоляции воздуховодов. Гибкие вставки из полиэстера рассчитаны на 70°C — а при завышенной мощности ТЭН может разогреть воздух до 90°C в зоне контакта.

Берут ТЭН без оребрения, потому что «в наличии и дешевле». Гладкий ТЭН передаёт потоку в 8-10 раз меньше тепла. Воздух выходит едва тёплым, а нагреватель при этом раскалён до предела — двойной проигрыш.

Не проверяют термодатчик. Калорифер всегда оснащён датчиком перегрева, который отключает ТЭН при превышении температуры. Если датчик вышел из строя (залип в замкнутом состоянии), новый ТЭН сгорит при первой же остановке вентилятора.

Мощность и напряжение

Калориферы до 5-6 кВт работают от однофазной сети 220В. Это предел для обычной проводки сечением 2.5 мм2 и автомата на 25А.

Калориферы от 6 до 20 кВт подключаются к трёхфазной сети 380В. Каждая фаза несёт треть нагрузки, что упрощает требования к проводке. Промышленные установки мощностью 30-50 кВт — только 380В, часто с контакторным управлением и плавным пуском.

Что мы изготавливаем

Оребрённые ТЭНы для калориферов и приточных установок: от 1 до 20 кВт на один нагреватель. Работаем с любыми калориферами — от бытовых Breezart и Turkov до промышленных Вентс, Remak, Systemair. Делаем нагреватели для калориферов, снятых с производства, — по старому образцу или чертежу.

Если вентиляция работает круглый год, а не только зимой, стоит держать в запасе один комплект ТЭНов. Остановка приточки на производстве — это нарушение СанПиН, а доставка нового нагревателя даже в срочном режиме занимает 3-4 дня с учётом логистики.