Calentador de agua para ventilación forzada: tipos, estructura, resumen de modelos

Para resolver problemas de intercambio de aire en casas particulares y edificios industriales, junto con los ventiladores, se utilizan dispositivos que calientan o enfrían el aire que ingresa del exterior. Esto ayuda a mejorar las características del microclima interior y aumentar el nivel de confort.

Uno de los dispositivos económicos y accesibles es el calentador de agua para ventilación forzada, más conocido por los residentes de las regiones del norte. En nuestro material, usted aprenderá sobre los principios de funcionamiento y las características de diseño de este tipo de equipo. También hablaremos detalladamente sobre varios modelos populares de calentadores para ventilación.

Tipos de calentadores de agua para ventilación

Observemos de inmediato que los dispositivos utilizados para calentar el aire en sistemas de ventilación y calefacción por aire pueden funcionar no solo con agua.

Se distinguen cuatro tipos de calentadores, que se diferencian por el método de calentamiento del fluido térmico:

• De combustión;
• de agua;
• de vapor;
• eléctricas.

Los de agua son los más populares debido a su bajo costo y mínimos gastos de mantenimiento. La única dificultad se relaciona con la instalación, en la que se requiere conectar tuberías de suministro de agua.

Por esta razón, no es posible instalar el dispositivo en apartamentos urbanos, pero en edificios grandes (por ejemplo, almacenes, garajes, establecimientos de restauración) un sistema con el conexionado correcto del calefactor es bastante eficaz.

Equipo para calentar el aire en espacios de gran superficie, compuesto por un calefactor de agua y un ventilador radial. Se utiliza para crear cortinas de aire y ventilar en edificios de oficinas, tiendas, talleres.

La característica distintiva de los dispositivos de vapor es la alta velocidad para alcanzar la temperatura necesaria. Son relevantes para plantas industriales donde es fácil instalar y mantener tuberías de vapor; para viviendas particulares su uso no es recomendable.

Si se necesita una instalación rápida, no complicada por la conexión de servicios, se utilizan modelos de calefactores eléctricos para ventilación de impulsión. Para su funcionamiento basta con un punto de suministro eléctrico protegido. No existe portador de calor como tal; los elementos calefactores sirven como elementos de calentamiento. Como cualquier aparato eléctrico, son desventajosos desde el punto de vista económico.

El equipo de calefacción de agua utilizado en sistemas de ventilación es la opción más económica y eficiente, capaz de calentar rápidamente un espacio amplio con un costo mínimo.

Principio de funcionamiento y características constructivas

Los dispositivos universales que funcionan con agua se instalan en lugares con un sistema de suministro de calor bien establecido. Una solución de diseño simple pero bastante eficaz permite calentar el aire en un rango de +70 °C a +100 °C y es adecuada para hangares, gimnasios, supermercados, invernaderos, almacenes, grandes pabellones, es decir, espacios voluminosos que requieren calefacción adicional.

Ejemplo de uso del calentador de aire VOLCANO en un invernadero. La calefacción se logra mediante la distribución de aire caliente (temperatura del agua: +90 °C) con la ayuda de un ventilador y persianas ajustables.

Si usted alguna vez ha utilizado un calentador térmico doméstico, comprenderá fácilmente el principio de funcionamiento de un dispositivo de agua. Este también calienta el aire, pero el papel de la bobina eléctrica, contenida en un pequeño cuerpo, lo desempeña un conjunto de tubos metálicos por los que circula el fluido caliente.

El proceso de calentamiento es el siguiente:

• El agua caliente, calentada a la temperatura deseada (en promedio de +80 °C a +180 °C), desde las tuberías de calefacción ingresa al intercambiador de calor, que consta de pequeños tubos de aluminio, acero, bimetálicos o cobre;
• los tubos calientan el aire que pasa a través del aparato;
• el ventilador incorporado distribuye el aire caliente por la habitación y estimula su movimiento en dirección inversa – hacia el aparato.

No es necesario calentar el agua especialmente, ya que forma parte del sistema de calefacción, por lo que se produce un ahorro significativo de costos.

Estructura del calentador de conductos de agua tipo 60-35-2 de acero galvanizado, diseñado para sistemas de ventilación y aire acondicionado. El tamaño típico del conducto es 60 cm x 35 cm, número de filas – 2, presión de trabajo máxima – 1,5 MPa, temperatura máxima del fluido caliente – +170 ºC

El esquema de un calefactor de agua estándar es un híbrido de intercambiador de calor, ventilador y convector. Es eficaz para calentar grandes espacios industriales, y con la elección de la tubería adecuada, también para casas de campo con un sistema de ventilación bien ajustado.

Ventajas y desventajas de su uso

Si la empresa dispone de su propio sistema de suministro de calor, el uso de calefactores para la ventilación de las instalaciones de producción es sumamente rentable.

Conjunto de termoventiladores de agua para el servicio de un almacén. Los calefactores con un caudal de aire de 5200 m³/h y una temperatura del fluido caliente de +130 ºC calientan el aire y mantienen la temperatura deseada.

Ventajas de los dispositivos conectados a un sistema centralizado:

• instalación sencilla, que no difiere en complejidad del montaje de tuberías de calefacción;
• calentamiento rápido de un espacio amplio;
• seguridad en el funcionamiento de todos los componentes;
• posibilidad de ajustar el flujo de aire caliente;
• diseño industrial sobrio.

Pero la principal ventaja es la ausencia de inversiones financieras regulares: el pago se realiza solo al comprar un nuevo equipo.

Precios actuales de los calefactores de agua bimetálicos KSK fabricados por la empresa de Novosibirsk «T.S.T.», que produce equipos térmicos. El precio final depende de la configuración básica y las características técnicas.

Consideran que la principal desventaja es la imposibilidad de usar modelos de agua en el hogar, especialmente en viviendas urbanas. La alternativa es el uso de aparatos eléctricos.

Otro aspecto se refiere a las temperaturas bajo cero: el equipo debe instalarse en locales donde el umbral mínimo no baje de 0 °C.

En la estructura del calefactor de agua prácticamente no hay piezas de desgaste rápido. Raramente se averían y requieren reparaciones importantes, lo que también debe incluirse en el “acervo” de ventajas del equipo.

Aplicaciones del equipo de agua

El calefactor es un componente activo de la ventilación de suministro y tiene sus particularidades de instalación, funcionamiento y mantenimiento. Los esquemas de conexión y el manual de instalación ayudan a comprender la conexión y el funcionamiento del aparato.

Esquemas de los sistemas de conexión

La ubicación de los componentes depende del lugar de instalación, del esquema de intercambio de aire y de las características técnicas del equipo. Existen varias opciones de montaje, siendo la más popular la mezcla de aire recirculado con aire de suministro.

Un sistema cerrado, que implica solo la recirculación de masas de aire dentro del local, se utiliza con menos frecuencia.

Surgen más posibilidades para la instalación del dispositivo si la ventilación natural está bien establecida. El calefactor se puede conectar al sistema de calefacción directamente en el punto de toma de aire, que normalmente se encuentra en el sótano.

En presencia de ventilación forzada se puede realizar la instalación del dispositivo de calentamiento en cualquier lugar conveniente.

Esquema de conexión de los componentes del calefactor para ventilación de suministro. Las válvulas de bola instaladas en la entrada y la salida permiten cortar el agua, y el termomanómetro controla la temperatura y la presión.

La demanda de sistemas de intercambio de aire ha llevado a que algunas empresas comiencen a fabricar modelos prefabricados de componentes de conexión en diversas variantes.

Son kits diseñados para ensamblaje e incluyen las siguientes piezas:

• válvulas de equilibrado y de retención;
• bombas;
• bypass, válvulas de bola;
• válvulas de dos y tres vías;
• manómetros;
• filtros de limpieza.

Un ejemplo de fabricación integral de componentes es la producción de la empresa «Integración» (San Petersburgo).

Esquema principal de conexión de la unidad de ventilación tipo «SOLID», que permite controlar el funcionamiento del dispositivo de calefacción y mantener una temperatura determinada en el local.

Teniendo en cuenta las condiciones técnicas de montaje y las necesidades del usuario, existen varias combinaciones habituales de ubicación de los componentes en los conjuntos.

En los siguientes esquemas se muestran cuatro versiones populares:

Las notaciones para los cuatro esquemas de conexión presentados son comunes: 1 – válvula de esfera; 2 – filtro; 3 – válvula de tres vías; 4 – bomba de circulación; 5 – válvula de retención; 6 – termomanómetro.

En las versiones 1 y 3, los conjuntos se conectan de forma rígida, en las 2 y 4 mediante mangueras metálicas flexibles.

Regulación del proceso de calentamiento

Para regular la potencia térmica de los dispositivos de calentamiento de aire se utilizan unidades de mezcla con válvula de tres vías. Gracias al principio de mezcla, se pueden reducir notablemente los gastos de calefacción de la habitación.

La válvula de tres vías permite reducir la temperatura del fluido caloportador al mezclar con el agua caliente que ingresa al calentador una cierta cantidad de líquido enfriado que sale del intercambiador de calor.

La instalación de una bomba de circulación aumenta la eficiencia del sistema. Es preferible montarla en la salida, ya que el agua enfriada (o la alternativa: solución de glicol) prolonga la vida útil del dispositivo.

Existen varias condiciones importantes para la operación del equipo de mezcla:

• máxima proximidad al calentador;
• accesibilidad para el mantenimiento técnico;
• fluido caloportador filtrado, sin inclusiones químicas;
• temperatura del aire en la habitación superior a 0 °C.

Las características técnicas de los dispositivos pueden variar, pero en promedio la temperatura recomendada del fluido caloportador es de +2 °C a +150 °C. Para un control regular de los parámetros se recomienda instalar dos termomanómetros cerca del intercambiador de calor.

Muestra de una unidad de mezcla para un calentador de agua. Básicamente, es una de las variantes de conexión con posibilidad de regular la temperatura y controlar su cambio.

El ajuste de la válvula de tres vías se realiza mediante un actuador y un controlador. Los instrumentos de medición permiten fijar con la máxima precisión la temperatura requerida y cambiar la presión.

Particularidades de la instalación y conexión

Para la instalación de calentadores en talleres de producción u otras instalaciones industriales se contrata a un equipo de especialistas. Los dispositivos domésticos se pueden conectar por cuenta propia si se siguen claramente las instrucciones y se tienen habilidades para trabajar con aparatos eléctricos y de calefacción.

Para aquellos que han instalado con sus propias manos un sistema de calefacción en casa, la instalación de un sistema de calentamiento de aire les parecerá un juego de niños.

Los modelos domésticos se caracterizan por tener un tamaño pequeño y un peso relativamente ligero, pero antes de colgarlos en una pared (o en el techo) se debe comprobar la resistencia de la base. Las paredes de hormigón y ladrillo se consideran las más resistentes, las de madera moderadamente adecuadas y las de pladur las más débiles.

En primer lugar, se fija un marco metálico: un soporte con orificios para sujetar el cuerpo. Algunos fabricantes llaman a este marco consola de montaje.

Ubicación de instalación del calentador de conducto para ventilación de suministro en el sistema de intercambio de aire. Si existe la posibilidad de que la temperatura baje por debajo de lo normal, es obligatoria la instalación de un termostato de protección contra la congelación.

Se cuelga el cuerpo del calentador y se conectan las tuberías una por una con un conjunto de válvulas de cierre o una unidad de mezcla, que se puede instalar parcialmente incluso antes del montaje del aparato.

La conexión al sistema de calefacción se realiza de dos maneras: mediante el uso de accesorios de conexión (acoplamientos con juntas) o mediante soldadura de tuberías metálicas. El segundo método se considera el más fiable, pero no es posible con una conexión flexible.

Una de las zonas más débiles son los tubos del intercambiador de calor, que deben ser estables. Si existe el riesgo de que el aparato cambie de posición, es mejor sustituir los tubos rígidos por elementos flexibles. En cualquier caso, se debe evitar la carga sobre los tubos. Para garantizar el aislamiento del sistema y evitar fugas, las juntas se tratan con sellador.

Si el calentador de agua se instala de forma permanente, se conecta con tuberías rígidas. Si se planea trasladarlo o desplazarlo, es mejor utilizar una conexión flexible.

Antes del proceso de prueba, es necesario eliminar el aire de los conductos, comprobar el funcionamiento de las válvulas y las lamas de guía.

Normas de operación y posibilidad de reparación

Para que el equipo funcione a la perfección y cumpla plenamente sus funciones, se deben tener en cuenta las siguientes reglas:

• controlar la composición del aire en el local (los requisitos de conformidad se pueden consultar en GOST 12.1.005-88);
• realizar la instalación estrictamente de acuerdo con las instrucciones y según las recomendaciones del fabricante;
• no elevar la temperatura del fluido caloportador por encima de +190 °C;
• cumplir con las normas de presión – alrededor de 1.2 MPa;
• después de enfriar el local, realizar el calentamiento de forma gradual, aproximadamente 30 °C por hora;
• asegurarse de que la temperatura del aire no baje de 0 °C, de lo contrario los tubos del intercambiador de calor se romperán.

Si el calentador se instala en un local con alta humedad, el grado de protección contra el polvo y la humedad debe ser IP66 o superior.

No recomendamos realizar la reparación por su cuenta, ya que una avería suele llevar a otra, y al final simplemente tendrá que reemplazar algunas piezas. Es mejor acudir a un centro de servicio y encargar el trabajo a profesionales. Además, antes de la compra no debe ignorar el cálculo de la potencia del calefactor, de lo contrario corre el riesgo de gastar dinero en vano.

Breve resumen de modelos modernos

Para formarse una idea de las marcas y modelos de calefactores de agua, veamos varios dispositivos de diferentes fabricantes.

N.º 1 – Calentadores KSK

Calefactores KSK-3, fabricados en la empresa ZAO T.S.T.

La gama de calefactores de agua KSK de fabricación nacional incluye dispositivos de 2/3/4 filas, que se diferencian por rendimiento y tamaño.

Características técnicas:

• temperatura del refrigerante a la entrada (salida) – +150 °C (+70 °C);
• temperatura del aire a la entrada – desde -20 °C;
• presión de trabajo – 1,2 MPa;
• temperatura máxima – +190 °C;
• vida útil – 11 años;
• vida operativa – 13 200 h;

Las partes exteriores están fabricadas de acero al carbono, los elementos calefactores – de aluminio.

N.º 2 – Termoventiladores Volcano

El termoventilador de agua Volcano mini es un dispositivo compacto de la marca polaca Volcano, que se distingue por su practicidad y diseño ergonómico. El ajuste de la dirección del flujo de aire se realiza mediante persianas orientables.

Un solo termoventilador Volcano mini puede generar tanto calor como diez radiadores bimetálicos comunes de diez secciones cada uno.

Características técnicas:

• potencia en el rango – 3-20 kW;
• caudal máximo – 2000 m³/h;
• tipo de intercambiador – de dos filas;
• clase de protección – IP 44;
• temperatura máxima del refrigerante – 120 °C;
• presión de trabajo máxima – 1,6 MPa;
• volumen interno del intercambiador – 1,12 l;
• Persianas orientables.

Los termoventiladores de agua Volcano están diseñados para calentar el aire de locales domésticos e industriales mediante un refrigerante de agua.

N.º 3 – Calentadores Galletti AREO

Calefactor Galletti AREO de fabricación italiana.

Los calefactores de agua de la marca Galletti AREO pueden funcionar tanto para calentar las instalaciones tratadas como para enfriar el espacio en climas cálidos.

Los modelos están equipados con ventilador, intercambiador de cobre y aluminio, y bandeja de drenaje.

Características técnicas:

• potencia en modo calefacción – desde 8 kW hasta 130 kW;
• potencia en modo refrigeración – desde 3 kW hasta 40 kW;
• temperatura del agua – +7 °C a +95 °C;
• temperatura del aire – desde 10 °C hasta +40 °C;
• presión de trabajo – 10 bar;
• número de velocidades del ventilador – 2/3;
• clase de seguridad eléctrica – IP 55;
• protección del motor eléctrico.

Además de los dispositivos de las marcas mencionadas, en el mercado de calefactores y calentadores de aire de agua se pueden encontrar modelos de las siguientes marcas: Teplomash, 2VV, Fraccaro, Yahtec, Tecnoclima, Kroll, Pakole, Innovent, Remko, Zilon.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Reseña del calentador de agua de la marca Volcano:

Detalles sobre las características técnicas del modelo Ballu BHP-W-60:

La construcción simple y el montaje accesible para realizar por uno mismo son las razones por las que se eligen los calefactores de tipo agua. La correcta selección del dispositivo y un montaje adecuado de la tubería aumentarán la eficiencia del sistema de ventilación y mejorarán el sistema de calefacción de locales industriales y residenciales.

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