Схемы системы воздушного отопления
На рис. 10.1 даны принципиальные схемы местной системы воздушного отопления. Чисто отопительная система с полной рециркуляцией теплоносителя воздуха может быть бесканальной (рис. 10.1, а) и канальной (рис. 10.1, б). При бесканальной системе внутренний воздух, имеющий температуру £в, нагревается первичным теплоносителем в калорифере до температуры te и перемещается вентилятором. Наличие вертикального канала для горячего воздуха вызывает естественную циркуляцию внутреннего воздуха через помещение и калорифер. Эти две схемы применяют для местного воздушного отопления помещений, не нуждающихся в искусственной приточной вентиляции.
Для местного воздушного отопления помещения одновременно g его приточно-вытяжной вентиляцией используют две другие схемы, изображенные на рис. 10,1, в, г. По схеме на рис. 10.1, в с частичной рециркуляцией часть воздуха забирается снаружи, другая часть внутреннего воздуха подмешивается к наружному (осуществляется частичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух догревается в калорифере и подается вентилятором в помещение. Помещение обогревается всем поступающим в него воздухом, а вентилируется только той его частью, которая забирается снаружи. Эта часть воздуха удаляется из помещения в атмосферу (по каналу 7 на рис. 10.1, в).
Схема на рис. 10.1, г — прямоточная: наружный воздух в количестве, необходимом для вентиляции помещения, дополнительно нагревается для отопления, а после охлаждения до температуры помещения удаляется в таком же количестве в атмосферу.
Центральная система воздушного отопления — канальная. Воздух нагревается до необходимой температуры в тепловом центре здания и выпускается в помещения через воздухораспределители. Принципиальные схемы центральной системы приведены на рис. 10.2.
В схеме на рис. 10.2, а нагретый воздух по специальным каналам распределяется по помещениям, а охладившийся воздух по другим каналам возвращается для повторного нагревания в теплообменнике — калорифере. Совершается, как и в схеме на рис. 10.1, а, полная рециркуляция воздуха без вентиляции помещений. Теплопередача в калори-
фере соответствует теплопотерям помещении, т. е. схема является чисто отопительной.
Рис. 10.1. Принципиальные схемы местной системы воздушного отопления
а, б — полностью рециркуляционные; в —» частично рециркуляционная; a —прямоточная; 1— отопительный агрегат; 2 —> рабочая зона; 3 — канал нагретого воздуха; 4 — теплообменник-калорифер; 5 — воздухозабор; 6 — рециркули-
рующий воздух; 7 — канал вытяжной вентиляции
Рис. 10.2. Принципиальные схемы центральной системы воздушного отопления
а — полностью рециркуляционная; б — частично рециркуляционная; в — прямоточная; г — рекуперативная; / — теплообменник-калорифер; 2 — канал нагретого воздуха с воздухораспределителем на конце; 3 — канал внутреннего воздуха; 4 -г- вентилятор; 5 — канал наружного воздуха; 6 — воздухо-воздушный теплообменник; 7 — рабочая зона
Схема на рис. 10.2, б с частичной рециркуляцией по действию не отличается от схемы на рис. 10.1, в. На рис. 10.2, в изображена прямоточная схема центральной системы воздушного отопления, аналогичная схеме на рис. 10.1, г.
В схемах на рис. 10.1, а, 6 и 10.2, а теплозатраты на нагревание воздуха определяются только теплопотерями помещений; в схемах на рис. 10.1, в и 10.2, б они возрастают в результате предварительного нагревания части воздуха от температуры наружного воздуха tн до температуры tв; в схемах на рис.10.1, г и 10.2, в теплозатраты наибольшие, так как весь воздух необходимо нагреть сначала от температуры tB до tB, а потом перегреть до te (тепловая энергия расходуется и на отопление, и на полную вентиляцию помещений).
Рециркуляционная система воздушного отопленияотличается меньшими первоначальными вложениями и эксплуатационными затратами. Система может применяться, если в помещении допускается рециркуляция воздуха, а температура поверхности нагревательных элементов соответствует требованиям гигиены, пожаро- и взрывобезопас-ности этого помещения. Радиус действия центральной системы с естественной циркуляцией (без вентилятора) ограничен 8—10 м, считая по горизонтальному пути от теплового центра до наиболее удаленного вертикального канала. Объясняется это незначительностью действующего естественного циркуляционного давления, составляющего даже при значительной температуре нагретого воздуха всего лишь около 2 Па на каждый метр высоты канала.
Система воздушного отопления с частичной рециркуляциейустраивается с механическим побуждением движения воздуха и является наиболее гибкой. Она может действовать в различных режимах; в помещениях помимо частичной могут осуществляться полная замена, а также полная рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система работает как отопительно-вентиляционная, чисто вентиляционная и чисто отопительная. Все зависит от того, забирается ли и в каком количестве воздух снаружи и до какой температуры нагревается воздух в калорифере.
Прямоточная система воздушного отопленияотличается самыми высокими эксплуатационными затратами, Ее применяют, когда требуется вентиляция помещений в объеме не меньшем, чем объем воздуха для отопления (например, в помещениях категорий А и Б, где выделяются вещества, взрывоопасные и пожароопасные, а также вредные для здоровья людей, обладающие неприятным запахом). Для уменьшения теплозатрат в прямоточной системе при сохранении ее основного преимущества — полной вентиляции помещений — используют схему с рекуперацией (см. рис. 10.2, г), где применен дополнительный воздухо-воздушный теплообменник, позволяющий утилизировать часть теплоты уходящего воздуха для нагревания наружного воздуха.
Дата добавления: 2015-04-15 ; просмотров: 2637 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
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 (tпр , tв ,tн – 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
(tпр , tв , tн — 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); tг – температура подогретого воздуха, °С, подаваемого системой воздушного отопления; tв – 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 (Lот ≥ Lвент), 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 (Lот 3 /ч; tн – 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, Lвент, 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
