Виды воздушного отопления

В данной главе представлены основные принципы работы систем воздушного отопления, их типы и особенности работы.

В настоящее время системы воздушного отопления получают все большее распространение. Данные системы имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными системами водяного отопления. Особенно это касается производственных, складских помещений, гаражей, кинотеатров и т.д. Основными преимуществами являются:

Экономичность системы: стоимость 1Гкалл тепла при работе системы воздушного отопления в два раза меньше, чем при центральном теплоснабжении.
Гибкость системы: систему воздушного отопления помещений можно совместить с системой вентиляции. Монтируя одну систему, заказчик получает одновременно системы вентиляции и отопления. При этом без значительного увеличения капитальных затрат.
Малая инерционность системы: для того, чтобы прогреть систему воздушного отопления требуется гораздо меньшее количество тепловой энергии и времени по сравнению с водяной системой отопления, т.к. передача тепла от воздуха к воздуху происходит практически мгновенно и отапливаемое помещение прогревается очень быстро. В системах водяного отопление первоначально передача тепла происходит от источника тепла к промежуточному теплоносителю воде, а от воды к воздуху. При это воздушное отопление обладает скоростными и низко инерционными показателями.
Простота и скорость монтажа систем: в зависимости от выбранного способа отопления проблему отопления помещений можно решить минимум в течение одного дня (если использовать воздухонагреватели без системы воздуховодов). Но даже с системой воздуховодов стоимость и время монтажа системы воздушного отопления в 2-3 раза меньше в сравнении с водяной системой (данные цифры относятся для производственных, складских, ремонтных мастерских, торговых и т.п. зданий).
Возможность отключения отопления на продолжительный период в нерабочее время. Возможность понижения температуры в помещении ниже 0⁰С без опасности заморозить систему отопления. Эти свойства позволяют использовать воздухонагреватели в дежурном режиме (повышение температуры внутреннего воздуха до необходимых параметров в рабочее время и максимально возможное понижение в нерабочее время). Это позволяет экономить от 5% до 25% тепловой энергии, затрачиваемой на отопление.

1.1. Основные принципы работы системы воздушного отопления

В системе воздушного отопления воздух, нагретый до температуры более высокой, чем температура воздуха в помещениях, отдает избыток теплоты и, охладившись, возвращается для повторного нагревания. Этот процесс может осуществляться двумя способами:

1) нагретый воздух, попадая в обогреваемое помещение, смешивается с окружающим воздухом и нагревая его, тем самым восполняя теплопотери помещения;

2) нагретый воздух не попадает в обогреваемое помещение, а отдает тепло в окружающие помещение через стенки воздухоканалов.

В настоящее время распространен первый способ. Второй способ после натурной проверки в жилых зданиях в начале второй половины ХХ в. не получил широкого распространения. Эксперименты показали, что в процессе эксплуатации системы нарушается плотность каналов. В стенках и стыках каналов, расширяющихся при нагревании и сжимающихся при охлаждении, появляются трещины, в результате чего искажается необходимое воздухораспределение. Это, в свою очередь, приводит к перегреванию одних и к недогреванию других помещений.

1.2. Основные типы систем воздушного отопления

Теплогенераторы Robur в системе воздушного отопления складского терминала

По принципу работы системы воздушного отопления делятся на три типа: рециркуляционная система, система с частичной рециркуляцией и прямоточная система.

Рециркуляционная система воздушного отопления отличается меньшими первоначальными вложениями и эксплуатационными затратами. Система может применяться, если в помещении допускается рециркуляция воздуха, а температура поверхности воздухонагревателя соответствует требованиям гигиены, пожаро- и взрывобезопасности этого помещения.

Система воздушного отопления с частичной рециркуляцией устраивается 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 воздухонагревателе.

Прямоточная система воздушного отопления отличается самыми высокими эксплуатационными и первоначальными затратами. Ее применяют тогда, 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 систему с рекуперацией, где дополнительно применяется воздухо-воздушный теплообменник, позволяющий утилизировать часть теплоты уходящего воздуха для нагревания приточного наружного воздуха.

Все системы воздушного отопления можно разделить на два основных вида: центральная и местная системы.

Центральная система воздушного отопления – канальная. Воздух нагревается до необходимой температуры в тепловом центре здания, подается в помещения по воздуховодам через воздухораспределители.

Уличные воздухонагреватели для мобилных зданий

Известно одно из достоинств применяемой центральной системы воздушного отопления – отсутствие отопительных приборов в обогреваемых помещениях. Однако, если радиус действия системы воздушного отопления сужается до одного помещения, то воздухонагреватель может устанавливаться непосредственно в этом помещении, и тогда система становится местной. Отличие ее от системы водяного отопления будет в том, что тепловая мощность воздухонагревателя значительно больше мощности одного обычного отопительного прибора, и в помещении создается интенсивная циркуляция воздуха.

Местной делают систему воздушного отопления в том случае, если в помещении отсутствует центральная система приточной вентиляции, а также при незначительном объеме приточного воздуха, подаваемого в течение 1 ч (менее половины объема помещения).

На рис. 1.1 даны принципиальные схемы местной системы воздушного отопления. Чисто отопительная система с полной рециркуляцией теплоносителя воздуха (рис. 1.1, а, б). При этом система может быть бесканальной (рис. 1.1, а) и канальной (рис. 1.1,б). При бесканальной системе внутренний воздух, имеющий температуру t_В (температура внутреннего воздуха), нагревается в воздухонагревателе или калорифере до температуры t_Г (температура горячего воздуха) и перемещается вентилятором. Эти две схемы применяют для местного воздушного отопления помещений, не нуждающихся в искусственной приточной вентиляции.

На основе экспериментально полученных данных составлена таблица показателей дальности распределения теплых воздушных масс.

Таблица №1

Дальность выброса теплого воздуха
Уголвыброса	На две стороны			На три стороны			На четыре стороны
Уголвыброса	0°	30°	45°	0°	30°	45°	0°	30°	45°
Т-45	44	28	21	36	23	17	31	20	15
Т-100	48	31	23	40	26	19	35	22	16
Т-170	82	53	39	67	44	32	58	38	27
Т-250	106	63	46	82	52	39	68	45	34
Т-350	104	68	56	79	54	45	70	45	37
Т-450	122	80	66	98	64	53	81	53	44
Т-1000	164	116	102	134	95	76	116	74	61
Важно! Не обеспечивать выброс в одном направлении!

Для местного воздушного отопления помещения одновременно с его приточно-вытяжной вентиляцией используют две другие схемы, изображенные на рис. 1.1, в, г. По схеме на рис. 1.1, в с частичной рециркуляцией часть воздуха забирается снаружи, другая часть внутреннего воздуха подмешивается к наружному (осуществляется частичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух догревается в воздухонагревателе или 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.

Схема на рис. 1.1, г – прямоточная: наружный воздух в объеме, необходимом для вентиляции помещения, дополнительно нагревается для отопления, а после охлаждения до температуры помещения удаляется в том же объеме в атмосферу.

Для воздушного отопления характерно повышение санитарно-гигиенических показателей воздушной среды помещения. Могут быть обеспечены подвижность воздуха, благоприятная для нормального самочувствия людей, равномерность температуры помещения, а также, смена, очистка и увлажнение воздуха. Кроме того, при устройстве местной системы воздушного отопления достигается экономия времени и материалов.

Теплогенераторы TempStar в техническом помещении складского помещения

Свойство системы воздушного отопления – быстро изменять температуру в помещении – используется при осуществлении периодического или дежурного отопления.

Возможность совмещения воздушного отопления с приточной вентиляцией в холодный период, с охлаждением помещений в летний период сближает воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием воздуха и предопределяет дополнительное рассмотрение общих вопросов при решении данных проблем.

В настоящее время системы воздушного отопления устраивают в производственных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях, применяя рециркуляцию воздуха или совмещая отопление с общеобменной приточной вентиляцией.