Водяной тепловентилятор Ballu для склада: как связать мощность с температурой воды

Для Ballu BHP-W3-30-S в характеристиках указана максимальная тепловая мощность 45,6 кВт. На складе, где вода приходит к аппарату с температурой 70 °C и уходит с 50 °C, а воздух у прибора прогрет до +15 °C, тот же тепловентилятор на максимальной скорости отдаёт около 16 кВт — почти втрое меньше. Разницу дают условия работы: мощность водяного аппарата зависит от температуры теплоносителя и воздуха, который он забирает. Поэтому подбор начинается с рабочей точки в таблице теплоотдачи: модель, скорость, температуры воды и температура входящего воздуха. Число приборов и их размещение определяются потом.

Откуда в характеристиках 45,6 и 26,6 кВт

В таблице характеристик BHP-W3-30-S стоят две тепловые мощности, и у каждой своё условие. Максимальные 45,6 кВт получены на максимальной скорости вентилятора при воде 130/90 °C и воздухе 0 °C на входе. Номинальные 26,6 кВт относятся к той же скорости, графику 90/70 °C и воздуху +15 °C. Первое значение соответствует самой горячей воде и самому холодному воздуху из таблицы; второе ближе к работе в отапливаемом помещении, но только при воде 90/70 °C.

Электропотребление на этом фоне мало. В номинальном режиме аппарат отдаёт 26,6 кВт тепла, а двигатель вентилятора на максимальной скорости потребляет 180 Вт, примерно в 150 раз меньше. На средней и низкой скорости двигатель берёт 160 и 140 Вт; ток на трёх скоростях — 0,8/0,7/0,6 А при 230 В. Тепло для отопления приходит с водой от котла или теплового пункта. Вентилятор задаёт расход воздуха, поэтому от его скорости зависят теплоотдача, температура струи и то, как тепло распределится по помещению.

Таблица теплоотдачи BHP-W3-30-S на максимальной скорости

В приложении к инструкции серии W3 для каждой модели есть таблицы для четырёх пар температур воды, пяти температур входящего воздуха и трёх скоростей. Ниже приведена мощность BHP-W3-30-S при расходе воздуха 3000 м³/ч, значения округлены до десятых.

Пара в заголовке столбца — это температуры воды на входе в аппарат и на выходе из него. Её сопоставляют с графиком, который тепловая сеть или котельная фактически даёт в расчётный мороз, с учётом остывания воды по пути к складу. Температура обратной воды получается только при расходе воды из той же ячейки, поэтому этот расход нужно обеспечить. Строку таблицы выше выбирают по температуре воздуха, который входит в аппарат. Тепловентилятор забирает воздух из помещения, поэтому это температура у места установки. Под кровлей склада она обычно выше, чем в рабочей зоне.

Таблица показывает две закономерности. При +15 °C на входе переход от 90/70 к 70/50 °C отнимает у аппарата около 40 % мощности. Каждые лишние 5 °C воздуха на входе снимают ещё около 2,5 кВт. Причина в теплообмене: чем меньше разница температур воды и воздуха, тем меньше тепла передаёт аппарат.

Как проверить ячейку таблицы двумя формулами

Перед расчётом проверьте выбранную ячейку приближённым тепловым балансом:

• нагрев воздуха: Q ≈ L × Δt / 3000, где Q в кВт, L в м³/ч, Δt — разница температур воздуха на выходе и входе;
• расход воды: G ≈ 0,86 × Q / Δt воды, где G в м³/ч, а перепад температур воды равен 20 °C для 70/50, 80/60, 90/70 и 40 °C для 130/90.

Для рабочей точки «90/70 °C, +15 °C» таблица инструкции даёт температуру нагретого воздуха 41,2 °C. Тогда Δt = 41,2 − 15 = 26,2 °C и Q ≈ 3000 × 26,2 / 3000 = 26,2 кВт против табличных 26,6 кВт. По формуле расход воды равен 1,14 м³/ч, в таблице 1,175 м³/ч: большую часть разницы объясняет меньшая плотность горячей воды. Коэффициенты здесь округлены: плотность и теплоёмкость меняются с температурой. Такой баланс быстро выявляет грубую ошибку в скорости, единицах или трактовке температуры. Модель, скорость и условия всё равно сверяют с заголовком и подписями строк таблицы.

Для BHP-W3-30-S и BHP-W3-20-S строка «Температура нагретого воздуха» растёт вместе с температурой на входе, то есть описывает воздух на выходе. В таблицах BHP-W3-50-S, BHP-W3-15-LN и BHP-W3-25-LN значения этой строки по тепловому балансу похожи на прирост температуры, а часть расходов воды не сходится с мощностью. Отдельные выбивающиеся значения есть и у BHP-W3-30-S, например расход при 90/70 °C и +10 °C. Поэтому каждую ячейку, на которой строится подбор, проверяют балансом до расчёта. Таблицы серии W3 относятся только к ней: для W2 и W4 нужны документы этих серий.

Предварительный подбор для зоны со 100 кВт теплопотерь

Теплопотери считают отдельно, по ограждающим конструкциям, воротам и инфильтрации конкретного здания. Возьмём условную зону склада, для которой расчёт дал 100 кВт, а у аппаратов держится +15 °C. По суммарной мощности BHP-W3-30-S на максимальной скорости получаем:

• 70/50 °C: 100 / 16,1 = 6,2 → семь аппаратов (113 кВт);
• 80/60 °C: 100 / 21,5 = 4,7 → пять аппаратов (107 кВт);
• 90/70 °C: 100 / 26,6 = 3,8 → четыре аппарата (106 кВт);
• 130/90 °C: 100 / 37,9 = 2,6 → три аппарата (114 кВт).

Если при подборе взять паспортные 45,6 кВт, хватило бы трёх приборов при любом графике. На воде 70/50 °C такой проект недодаст больше половины тепла. Поэтому мы рекомендуем фиксировать рабочую точку таблицы в задании и в пояснительной записке: потом по ней видно, на каком основании выбрано число приборов.

Полученное число затем сверяют с геометрией зоны. Три аппарата на воде 130/90 °C закрывают 100 кВт по мощности, но их струи должны ещё дотянуться до всех проходов. Если шаг установки или дальнобойность этого не позволяют, приборов ставят больше, и нагрузка на каждый уменьшается. Тогда мощность ограничивают регулированием расхода или температуры воды, а пониженную скорость выбирают, только если струя на ней по-прежнему достаёт до проходов.

Скорость вентилятора меняет и мощность, и температуру струи. При 90/70 °C и +15 °C BHP-W3-30-S отдаёт 26,6 кВт на 3000 м³/ч, 22,8 кВт на 2300 м³/ч и 18,3 кВт на 1650 м³/ч. Воздух на выходе при этом нагревается до 41,2, 43,7 и 47,2 °C. Если проект рассчитан на пониженную скорость ради тишины, число аппаратов считают по данным для этой скорости.

Расход воды и сопротивление: что закладывать в обвязку

Для того же примера при +15 °C на входе один аппарат требует:

Суммарный расход в таблице соответствует полной мощности всех выбранных аппаратов, поэтому в нём есть и запас сверх 100 кВт. При одинаковой передаваемой мощности и перепаде воды 20 °C массовый расход одинаков, объёмный немного меняется с температурой. Перепад 40 °C у графика 130/90 требует примерно вдвое меньшего расхода. Эту разницу вместе с допустимой скоростью воды учитывают при выборе диаметров труб и насоса. Сопротивление самого теплообменника невелико: 1,6–3,9 кПа. Насос подбирают по сопротивлению всего контура: трубы, арматура, фильтр, регулирующий клапан или смесительный узел. Если аппарат получит меньше воды, чем указано для его рабочей точки, он отдаст и меньше тепла. Поэтому ветки балансируют под табличные расходы.

Высокий график накладывает условия на автоматику и монтаж. Теплообменник рассчитан на воду до 150 °C и давление до 1,6 МПа, а систему защищают от роста давления выше этого значения. Если в помещении температуру поддерживают отключением вентилятора, воду нужно нагревать не выше 100 °C, чтобы не повредить полипропиленовый корпус и направляющие. При воде 130 °C регулируют её расход или температуру, а допустимые температуру и давление проверяют у всей арматуры и подводок. Пульту BRC-W для поддержания температуры нужен клапан с электроприводом или смесительный узел. Трубы и доступные патрубки с водой горячее 100 °C защищают от случайного прикосновения.

Ещё несколько рекомендаций инструкции W3 касаются обвязки:

• патрубки с наружной резьбой 3/4″ находятся на задней панели, а для подключения рекомендованы гибкие подводки диаметром не меньше патрубка: они позволяют поворачивать аппарат на кронштейне;
• вес труб и момент затяжки соединений не должны передаваться на патрубки теплообменника;
• если качество воды не соответствует ГОСТ 20995, на который ссылается инструкция, на входе ставят фильтр грубой очистки;
• воздух удаляют при первом пуске и после каждого слива: воздухоотводчик рекомендован в самой высокой точке системы, шаровые краны — сразу за аппаратом;
• встроенной защиты от замерзания нет, а опасно сочетание температуры ниже 0 °C в помещении, например при долго открытых воротах, с остыванием воды;
• при работе ниже +5 °C рекомендован раствор гликоля, но таблицы составлены для воды: для раствора мощность уточняют отдельно.

Высота, шаг и струя: размещение по инструкции W3

Для настенного монтажа рисунки инструкции W3 дают ориентиры: высота установки 3–8 м, расстояние между аппаратами 6–12 м. До стены или потолка оставляют не меньше 0,3 м, иначе возможны шум и повреждение вентилятора. Теоретическая максимальная дальнобойность струи у BHP-W3-30-S — 15 м, у BHP-W3-50-S — 22 м, у моделей LN — 12 м. Потолочную установку проверяют по направлению струи и геометрии помещения.

Кронштейн входит в комплект и позволяет повернуть корпус на 140° вокруг оси крепления. На стене и под перекрытием аппарат ставят с наклоном 0°, −15°, −30° или −45°. На складе это решает частую задачу: струю направляют в проходы, а не в стеллажи, колонны и технику. Людей в рабочей зоне не должно продувать.

У размещения есть и ограничения по среде. Аппарат запрещено эксплуатировать во взрывоопасной и биологически активной среде, в среде, вызывающей коррозию металлических деталей, при относительной влажности выше 80 %, запылённости более 10 мг/м³ и при липких или волокнистых веществах в воздухе. Эти условия проверяют ещё до подбора. Если аппараты должны долго работать без людей на складе, этот режим тоже уточняют заранее: п. 1.6 инструкции W3 ограничивает длительную эксплуатацию без персонала.

Что передать для подбора

Чтобы подобрать аппараты по нужной рабочей точке таблицы, подготовьте:

• расчёт теплопотерь по зонам склада с учётом ворот и режима их открывания;
• фактические температуры подачи и обратной воды в расчётный мороз, тип теплоносителя (вода или раствор гликоля) и давление в системе;
• допустимый расход и располагаемый напор на ветке, к которой подключаются аппараты;
• требуемую температуру в помещении и ожидаемую температуру воздуха на высоте установки;
• план и разрез: высоту до перекрытия, расположение стеллажей, проходов, ворот и колонн;
• режим работы: круглосуточно или по сменам, присутствие персонала, требования к шуму и способ регулирования — клапаном, отключением вентилятора или смесительным узлом.

По этим данным выбираем рабочую точку, число аппаратов и скорость, а затем проверяем расход воды и шаг установки. В нашем ассортименте серия W3-S — BHP-W3-20-S, BHP-W3-30-S и BHP-W3-50-S — собрана в разделе тепловентиляторов Ballu W3-S. Другие серии — в общем разделе водяных тепловентиляторов Ballu.