Виды систем воздушного отопления

Воздушное отопление рекомендуется применять в производственных, общественных и административно-бытовых помещениях при рециркуляции воздуха или совмещении с системами общеобменной приточной вентиляции и кондиционирования воздуха. В помещениях категорий А и Б следует проектировать воздушное отопление без рециркуляции.

В качестве теплоносителя в системах воздушного отопления применяют нагретый воздух. Воздух, подогретый до температуры, более высокой, чем температура помещений, поступая в них и охлаждаясь, отдает помещениям необходимое для возмещения теплопотерь количество тепла.

Системы воздушного отопления могут обеспечить в помещениях поддержание постоянной равномерной температуры в период отопительного сезона в пределах санитарно-гигиенических требований.

При повышении наружной температуры теплопотери через ограждающие конструкции уменьшаются и соответственно уменьшают количество тепла с поступающим в помещение воздухом, понижая его температуру.

Системы воздушного отопления обеспечивают быстрый нагрев помещений. В летнее время системы воздушного отопления с механическим побуждением могут быть использованы для охлаждения помещений при пропуске через воздухонагреватель того или иного хладагента.

Системы воздушного отопления подразделяют:

1) по виду первичного теплоносителя, согревающего воздух, – на паровоздушные, водовоздушные и т. д.;

2) по способу подачи воздуха – на центральные (рис. 4.20) с подачей воздуха из общего центра и местные (рис. 4.21) с подачей воздуха местными отопительными агрегатами;

Рис. 4.20 . Принципиальные схемы центральных систем воздушного
отопления

а – рециркуляционной; б – с частичной рециркуляцией; в – прямоточной;

1 — воздухонагреватель; 2 — канал нагретого воздуха; 3 — канал внутреннего воздуха;
4 — канал наружного воздуха; 5 — канал вытяжной вентиляции; 6 — воздухораспределитель (t_пр , t_в ,t_н – температура воздуха, подаваемого системой отопления, внутреннего и наружного; t₁ , t₂ – температура первичного теплоносителя в подающем и обратном теплопроводах)

Рис. 4.21. Принципиальные схемы местных систем воздушного отопления

а – рециркуляционной с механическим побуждением; б – рециркуляционной с естественной циркуляцией; в – с частичной рециркуляцией: г – прямоточной;

1 — воздухонагреватель; 2 — канал горячего воздуха; 3 — канал вытяжной вентиляции

(t_пр , t_в , t_н — температура воздуха, подаваемого системой отопления, внутреннего и наружного; t₁ , t₂;- температура первичного теплоносителя в подающем и обратном теплопроводах)

3) по характеру перемещения нагретого воздуха – на системы с естественной циркуляцией (перемещение воздуха вследствие разности плотностей холодного и нагретого воздуха) и системы с механическим побуждением (перемещение воздуха при помощи вентилятора);

4) по качеству подаваемого воздуха – на рециркуляционные (рис. 4.20а, 4.21а и 4.21б) с перемещением одного и того же внутреннего воздуха, с частичной рециркуляцией (рис. 4.20б и 4.21в) и прямоточные (рис. 4.20в и 4.21г). При применении систем воздушного отопления с частичной рециркуляцией и прямоточных наряду с отоплением осуществляется и приточная вентиляция.

Недостатки систем воздушного отопления – низкая относительная влажность воздуха, поступающего в помещение, если он не увлажняется; возможность возникновения токов воздуха, беспокоящих людей, находящихся в помещении; затруднения, связанные с увязкой воздуховодов значительных размеров со строительными конструкциями здания.

Центральные системы воздушного отопления с естественной циркуляцией применяют при радиусе действия не более 8 м, с механическим побуждением – при радиусе действия более 8 м.

Местные системы с агрегатами большой тепловой мощности и сосредоточенной подачей воздуха применяют для отопления помещений категорий В, Г и Д.

Воздух подают в помещение горизонтальными компактными (рис. 4.22) или веерными (рис. 4.23) струями, обладающими большими скоростями (6—12 м/с). Выпускать воздух рекомендуется над уровнем пола помещения на высоте от 3,5 до 6 м при высоте помещения до 8 м и от 5 до 7 м при высоте помещения более 8 м.

Рис. 4.22. Система воздушного отопления с параллельными струями

Рис. 4.23. Система воздушного отопления с веерными струями

При выборе места выпуска воздуха следует предусматривать, чтобы приточные струи на своем пути не встречали препятствий в виде массивных строительных конструкций и оборудования. Вследствие интенсивного перемешивания воздуха воздушными струями температура в помещении выравнивается как по площади, так и по высоте. В связи с этим теплопотери в его верхней зоне уменьшаются, в результате уменьшается расход топлива. Применение укрупненных агрегатов уменьшает первоначальные затраты на устройство систем отопления, и эксплуатация систем несколько упрощается.

Агрегаты небольшой тепловой мощности с децентрализованной подачей воздуха применяют для помещений с перегородками высотой более 2 м или с оборудованием, мешающим сосредоточенному выпуску воздуха (рис. 4.24).

Рис. 4.24. Местная система воздушного отопления с агрегатами,

установленными у наружной стены (план)

Системы воздушного отопления с полной рециркуляцией могут быть применены в помещениях с выделением вредных веществ 3 и 4 классов опасности, а также веществ 1 и 2 классов опасности, если эти вещества не являются определяющими при расчете расхода приточного воздуха (например, при избытках явного тепла или влаги). Системы воздушного отопления с частичной рециркуляцией (совмещенно с приточной вентиляцией) – в помещениях, когда количество приточного воздуха для компенсации теплопотерь превышает количество воздуха, необходимого для компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами. Рециркуляцию при воздушном отоплении, совмещенном с вентиляцией, допускается предусматривать, если отсутствуют выделения вредных веществ, возгоняющихся при соприкосновении с нагретыми поверхностями технологического оборудования и воздухонагревателями воздушного отопления. Если рециркуляция воздуха недопустима, следует применять прямоточные системы воздушного отопления, совмещенные с приточной вентиляцией. Эти системы могут быть применены для жилых зданий и в производственных помещениях, в воздухе которых имеются болезнетворные микроорганизмы, ядовитые вещества, неприятные запахи производства и др.

Расчет систем воздушного отопления

При расчете систем воздушного отопления необходимо определить количество подаваемого воздуха, температуру и скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей, тепловую мощность установки, а затем подобрать оборудование. В системах с сосредоточенной подачей температура и скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей определяются расчетом так, чтобы в рабочей зоне были обеспечены нормируемые метеорологические условия – температура и скорость движения воздуха.

Температура воздуха при выходе из воздухораспределителей принимают не менее чем на 20% ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении. При этом предельная температура нагрева воздуха не должна превышать 70°С, так как дальнейшее повышение температуры вызывает пригорание органической пыли. В системах с децентрализованной подачей воздуха в обслуживаемую или рабочую зону не требуется специальных расчетов, связанных с воздухораспределением; при этом температура воздуха, выходящего из воздухораспределителя, принимается не более 45° С.

Расход воздуха для системы воздушного отопления, определяется по формуле

, м 3 /ч, (4.53)

где Q – тепловой поток для отопления помещения, Вт; c – теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м 3 ·°С); t_г – температура подогретого воздуха, °С, подаваемого системой воздушного отопления; t_в – температура воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения, °С.

Температура подогретого воздуха, подаваемого в помещение, определяется по формуле

, °С, . (4.54)

Если количество воздуха для отопления оказывается равным или бóльшим требуемого для вентиляции (L_от ≥ L_вент), то сохраняется количество и температура отопительного воздуха, а систему устраивают прямоточной или с частичной рециркуляцией.

Если количество воздуха для отопления будет меньше требуемого для вентиляции (L_от 3 /ч; t_н – температура наружного воздуха, °С.

В качестве рециркуляционных воздухонагревателей используют выпускаемые промышленностью агрегаты и установки воздушно-отопительные. Для нагрева в них воздуха используется вода или пар, а также электрическая энергия.

Расчет необходимого количества воздуха для вентиляции, L_вент, воздуховодов, подбор калориферов и вентиляторов изложен далее в главе 5 «Производственная вентиляция».

Газовое отопление

По сравнению с другими видами топлива газ обладает рядом преимуществ, основными из которых являются:

— минимальный химический недожог и малый избыток воздуха;

— отсутствие золы и шлака при сгорании газа;

— простая подача газа к мелким разбросанным установкам;

— благоприятные условия для автоматизации горения газа;

— малая трудоемкость обслуживания газоиспользующих агрегатов.

Газ, как топливо, обладает следующими недостатками:

— наличие окиси углерода в продуктах сгорания ухудшают санитарные условия в здании;

— образование взрывоопасных концентраций при утечках природного или искусственного газа в помещениях;

— пожарная опасность газовых отопительных приборов из-за наличия открытого огня.

Отмеченные недостатки устраняются созданием рациональных конструкций специальных газовых отопительных приборов, оснащенных автоматикой безопасности.

Теплопередача от газовых отопительных приборов в окружающую среду осуществляется как излучением, так и конвекцией. У отдельных типов газовых приборов преобладает тот или другой способ теплообмена, поэтому газовые отопительные приборы часто различают по доминирующему способу теплопередачи.

У газовых приборов конвективного типа тепло передается в помещение при нагревании воздуха, циркулирующего вдоль теплоотдающих поверхностей с высокой температурой, достигающей в нижней их части 450° С.

У газовых приборов с комбинированным теплообменником нижняя часть является теплоизлучающей поверхностью, а верхняя – конвективной. Излучающая поверхность выполняется в виде металлического рефлектора, который отражает лучистый поток светящегося пламени, или в виде косвенных поверхностей нагрева, представляющих собой ряд огнеупорных пластин.

Для отопления общественных, сельскохозяйственных и производственных зданий можно использовать горелки инфракрасного излучения. У этих горелок газовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха
1,05—1,1 приготовляется в инжекторах и сгорает непосредственно вблизи наружной поверхности насадок – керамических плиток. Керамические плитки изготовляют из огнеупорной легковесной массы. В каждой небольшой плитке размещается множество цилиндрических каналов диаметром 1,5 мм, суммарное живое сечение которых составляет 40% площади плитки. Излучающая поверхность горелки состоит из определенного числа стандартных насадок – плиток. Горелка, рис. 4.25, состоит из двух восьмиплиточных блоков, работает на газе низкого давления.

Рис. 4.25. Двойная трехинжекторная горелка с рефлектором 1 — рефлектор; 2 — излучающая насадка; 3 — распределительная коробка (корпус); 4 — инжекторы; 5 — сопла; 6 — газовый коллектор

Каждый блок горелки состоит из трех смесителей, размещенных внутри распределительной коробки 3. Газ, выходя из сопел 5, эжектирует воздух из окружающей среды и смешивается с ним в инжекторах 4. Для повышения статического давления и лучшего смесеобразования инжектор имеет диффузор. Инжекторы 4 располагают в корпусе таким образом, что динамическое давление на выходе из диффузоров не используется, вследствие чего равномерно распределяется газовоздушная смесь по излучающей панели и повышается устойчивость горения газа в каналах внутри плиток.

Продукты сгорания газа должны полностью удаляться непосредственно от газовых горелок в атмосферу (наружу).

Помещения, в которых установлены газовые отопительные приборы, в том числе и горелки инфракрасного излучения, должны быть оснащены системой контроля воздуха по содержанию в нем окиси углерода и метана.

При использовании для отопления помещений горелок инфракрасного излучения следует обеспечивать гигиенические требования к параметрам микроклимата на рабочих местах, см. табл. 4.15.

Допустимые параметры микроклимата производственных помещений,
оборудованных системами лучистого обогрева

Вопрос — 18.2-. Схемы местной системы воздушного отопления

— Местное воздушное отопление (МВО) применяется в промышленных, общественных зданиях, павильонах, выставочных залах, лестничных клетках, вокзалах и т.д.

— Такое отопление выполняется путем установки непосредственно в отапливаемом помещении одного или нескольких воздухонагревательных агрегатов в зависимости от теплопотерь помещения.

— Местное воздушное отопление применяют в зданиях в следующих случаях: в рабочее время (при отсутствии центральной системы приточной вентиляции); в нерабочее время (при отсутствии или невозможности, или экономической нецелесообразности использования имеющейся центральной системы приточной вентиляции).

— Схемы системы местного воздушного отопления представлены на

Рис. 18.2 Принципиальные схемы местной системы воздушного отопления с: а, б- полной рециркуляцией; в- частичной рециркуляцией; г- прямоточная; 1-отопительный агрегат; 2- рабочая зона; 3-канал с нагретым воздухом; 4- теплообменник (калорифер); 5- отапливаемое помещение; 6- наружный воздухозабор; 7- вытяжная вентиляция; 8- рециркуляционный воздух.

— Для местного воздушного отопления применяют следующие схемы (Рис. 18.2):

— рециркуляционные отопительные агрегаты с механическим и естественным побуждением движения воздуха (Рис. 18.2 а,б);

— отопительно-вентиляционные агрегаты с частичной рециркуляцией (Рис. 18.2, в) и механическим побуждением движения воздуха;

— отопительно-вентиляционные агрегаты прямоточные с механическим побуждением движения воздуха (Рис. 18.2,г).

— Отопительные агрегаты, применяются для отопления помещений категории В,Г и Д где технологические процессы не сопровождаются выделением пыли и других вредностей. Прямоточные системы применяются в помещениях категории А и Б, где выделяются вредные и взрывоопасные вещества.

— Специальные отопительно-вентиляционные агрегаты в последнее время применяют для отопления жилых зданий.

Вопрос — 18.3-. Отопительные агрегаты (ОА).

— В России разработаны в разные годы и применяются следующие типы отопительных агрегатов: АП; АПВ; АПВС; АВ; АВО-К; АОД-2; АОУ-2; АО-2; СТД и др. Для систем отопления используются отопительные агрегаты зарубежного или совместного производства: GOBI 2VV(Чехия); SAVANA-2VV(Чехия); GEA (Германия); Rosenberg (Германия); WALE (Бавария); Volcano WR1:2 (Польша); Leo FLOWAIR (Польша).

— Отопительным агрегатом называют комплекс стандартных элементов, собираемых в единое устройство, имеющее определенную воздушную тепловую и электрическую мощность.

— Отопительные агрегаты подразделяются на подвесные и напольные.

— Рассмотрим конструкцию подвесного отопительного агрегата (Рис. 18.3). Они бывают круглой и прямоугольной формы.

Рис. 18.3 Подвесной воздушно-циркуляционный отопительный агрегат: 1-корпус; 2-воздухонагреватель; 3-воздушный клапан; 4-кранштейн; 5-осевой вентилятор; 6-электродвигатель; 7-воздушный фильтр.

Внутри данных устройств устанавливается осевой вентилятор-5 с электродвигателем-6. Производительность может достигать до 25 тыс.м 3 /ч, тепловая мощность -350 кВт.

— Воздух, забираемый из помещения вентилятором, проходит через калорифер-2 и направляется снова в помещение через регулирующий клапан-3. В качестве первичного теплоносителя применяется горячая вода, пар и электроэнергия.

— Агрегат снабжен кранштейном-4 для подвески его в помещении.

— Указанные агрегаты могут снабжаться воздушными фильтрами и забором наружного воздуха.

— Различные конструкции воздушно-отопительных агрегатов показаны ниже.

Фигура 1. Подвесной воздушно-отопительный агрегат, работающий на газовом или дизельном топливе Тепловая мощность 15 кВт.

Фигура 2. Подвесной воздушно-отопительный агрегат, работающий на газовом или дизельном топливе. С тепловой мощностью от 22 кВт до 145 кВт.

Фигура 3. Воздушно-отопительный агрегат SAVANA – настенное обогревающее устройство применяется в супермаркетах и магазинах модель SAV-V и SAV-D/ в производственных помещениях и других объектах используют модель SAV-H.

Фигура 4. Воздушно-отопительный агрегат типа АВ и АП мощностью до 100 кВт предназначен для воздушного отопления промышленных, сельскохозяйственных и гражданских зданий

Фигура 5. Воздушно-отопительный агрегат GOBI 2VV(Чехия) c водяным нагревателем применяется для : цехов, складских терминалов, торговых и выставочных залов, сельскохозяйственных объектов и т.д.

Фигура 6. Воздушно-отопительный агрегат SAVANA 2VV (Чехия) настенное обогревающее устройство используется в супермаркетах и магазинах, производственных помещениях.

Фигура 7. Воздушно-отопительные агрегаты GEA (Германия) применяются для обогрева, вентиляции, фильтрации и охлаждения торговых площадей, складов коммерческого или промышленного назначения, авиационных ангаров и др.

Фигура 8. Воздушно-отопительный агрегат Rosenberg (Германия) предназначены для отопления помещений производственных, общественных и административно-бытовых зданий.

Фигура 9. Воздушно-отопительный агрегат WD-A компании WALF(Бавария) применяют для обогрева и вентилирования помещений с большой площадью.

Фигура 10. Воздушно-отопительный агрегат Volcono Euroheat (Польша) применяется для отопления помещений среднего и большого объема: складские производственные помещения, супермаркеты, торговые центры, спортивные и развлекательные комплексы, автосалоны, сервисные центры и др.

Фигура 11. Воздушно-отопительный агрегат Leo FLOWAIR (Польша) предназначен для отопления больших высоких помещений: складов; рынков; цехов; спортзалов; теплиц; мастерских; паровых центров и др.

Фигура 12. Воздушно-отопительный агрегат СТД-300 (Техмаш) предназначен для отопления промышленных помещений без постоянного пребывания людей или с пребыванием людей с высотой помещения до 6 м., а так же для дежурного отопления.

Фигура 13. Воздушно-отопительный агрегат АО-2 (Техмаш) предназначен для отопления промышленных помещений без постоянного пребывания людей или с постоянным пребыванием людей с высотой помещения до 6 м

Фигура 14. Воздушно-отопительный агрегат АВО-К (Техмаш) предназначен для отопления всех помещений, где допускается местная рециркуляция воздуха. Агрегат АВО по внешнему виду и техническим характеристикам аналогичен изделиям Wolf, Gea, Ciat, Rozenberg, но имеет низкую стоимость.

Фигура 15. Воздушно-отопительные агрегаты АПВС, АПВС 50-30(КСк), АПВС 70-40(КСк), АПВС 110-80(КСк), применяются во всех помещениях, где допускается рециркуляция воздуха.

Фигура 16. Подвесной воздушно-отопительный агрегат, работающий на газовом или дизельном топливе защищенный от атмосферных воздействий с осевым или центробежным вентилятором, с тепловой мощностью от 25 кВт до 145 кВт.

Фигура 17. Подвесной воздушно-отопительный агрегат, работающий на газовом или дизельном топливе с тепловой мощностью от 22 кВт до 145 кВт.

Фигура 18. Приведена схема размещения подвесных отопительно-вентиляционных агрегатов вдоль наружной стены в помещении.

— Рассмотрим конструкцию напольного отопительного агрегата (Рис.18.4)

Рис. 18.4 Напольный воздушно-рециркуляционный отопительный агрегат: 1- электродвигатель; 2- воздуховыпускной патрубок; 3- воздухонагреватель; 4-корпус; 5- клиноременная передача; 6-вентилятор; 7- защитная сетка.

В данном агрегате применяют осевые и радиальные вентиляторы.

— Тепловая мощность и производительность по воздуху у напольных агрегатов значительно выше, чем у подвесных агрегатов.

— Для отопления помещения устанавливают не менее двух агрегатов для поддержания t_в=5 0 С, при выходе работы одного из агрегатов.

— Шкафной напольный агрегат показан на Рис. 18.4,а.

Рис. 18.4а Шкафной напольный воздушно-отопительный агрегат работающий на газовом топливе для обогрева различных помещений: 1-вентилятор; 2- воздухозаборное отверстие; 3-устройство для нагрева воздуха; 4- воздуховыпускное отверстие.

— Другие конструкции напольных шкафных агрегатов показаны ниже на рисунках.

Фигура 19. Шкафной воздушно-отопительный агрегат, наружной установки защищенный от атмосферных воздействий работающий на газовом топливе с тепловой мощностью от 103 кВт до 770 кВт.

Фигура 20. Шкафной воздушно-отопительный агрегат, работающий на газовом или дизельном топливе для обогрева жилых помещений с тепловой мощностью от 22 кВт до 41 кВт.

— Подача нагретого воздуха из напольного отопительного агрегата осуществляется: наклонными струями сверху в направлении рабочей зоны; горизонтальными струями выше рабочей зоны.

— Наклонной подаче под углом 35 0 отдается предпочтение, т.к. струя нагретого воздуха достигает непосредственно рабочей зоны и имеет наибольшую дальнобойность.

— Горизонтальную (сосредоточенную) подачу применяют, когда при наклонной подаче температура и скорость воздуха в рабочей зоне превышают допустимую.

— В крупных помещениях отопительные агрегаты размещают так, чтобы получились несколько параллельных компактных или веерных воздушных струй, для равномерного прогревания воздуха помещения. (Рис. 18.5). При нескольких агрегатах их устанавливают так, чтобы струи воздуха были направлены навстречу друг другу.

Рис. 18.5 Схема расположения отопительных агрегатов в плане помещения: а- при веерных воздушных струях; б- при параллельных воздушных струях; 1- отопительный агрегат; 2- отапливаемое помещение, l — длина зоны обслуживания одним агрегатом.

— При параллельных струях агрегат располагают на расстоянии

b ≥ 3 h_п, м (h_п – высота помещения, м).

— При веерной струе b ≥ 10 h_п, м.

— Значение l, м длина зоны обслуживания одним агрегатом рекомендуется в справочной литературе с учетом скорости и температуры воздуха в рабочей зоне, теплопотерь помещения, тепловой мощности и количества агрегатов, устанавливаемых в помещении.

— Скорость v, м/с и температура t_в, 0 С воздуха выходящего из агрегата рассчитывается в зависимости от предельно допустимых значений скорости v_{доп р.з.}, м/с и температуры t_{доп р.з.}, 0 С воздуха в рабочей зоне.

— Максимальная температура нагретого приточного воздуха из агрегата не должна превышать 70 0 С и определяется расчетом. (См. Справочник проектировщика).

— Подача нагретого воздуха осуществляется на уровне h= (0,35….0,65)·h_п,м от пола и определяется расчетом (См. Справочник проектировщика).

— Приведенные выше подвесные и потолочные воздушные агрегаты или их модификации используются также в системах квартирного воздушного отопления.

— Квартирным принято называть отопление группы помещений для проживания людей.

— Нагретый воздух в отопительных агрегатах подается в жилые комнаты, обеспечивая отопление и вентиляцию.

— Подвесной агрегат размещают в подшивном потолке коридора или другого вспомогательного помещения.

— Для размещения напольного агрегата необходимо выделение специального помещения или места в ином помещении. Воздух транспортируется по воздуховодам и распределяется в помещении через вентрешетки.

— В жилых комнатах подается только наружный воздух. С экономических соображений может применяться частичная рециркуляция.

— В жилых помещениях воздух, нагретый до 40-45 0 С, выпускается в нижнюю зону на высоту 0,3….0,5 метра от пола, при более высокой температуре на высоту 1,5 м от пола или под потолком.

— Тепловая мощность и производительность по воздуху отопительного агрегата определяется расчетом. (См. Справочник проектировщика) в зависимости от величины теплопотерь, площади отопительного помещения, температуры наружного и внутреннего воздуха и др.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет