Топловъздушно отопление

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 8, 2006

 

Местно и централно топловъздушно отопление

Топловъздушното отопление е сред използваните технологии за отопляване на характерните за промишлеността голямогабаритни помещения. Характерно за това отопление е използването на въздуха в ролята на топлоносител, който, предварително подгрят до определена температура, се подава в отопляваното помещение. Широкото приложение на топловъздушното отопление се дължи на постигания минимален температурен градиент в работната зона на помещението, при правилно организиране на подаването на загретия въздух и изсмукване на замърсения въздух от него. Често топловъздушното отопление се комбинира със съответстваща му система за охлаждане и овлажняване.

 

Местно топловъздушно отопление

Технически местното топловъздушно отопление се реализира чрез използването на въздухоотоплителни апарати или агрегати, които се монтират равномерно в отопляваното помещение.

Въздухоотоплителни апарати. Принципът им на работа е елементарен. Засмукван от вентилатора въздух се нагнетява през топлообменник в отопляваното помещение. В случаите, при които е необходимо апаратът да работи и с пресен въздух, той се комплектова със смесителна камера. Чрез монтирана в нея клапа се регулира съотношението на пресния и рециркулационния въздух. Посредством направляваща решетка се постига посока на вдухване на загретия въздух в помещението, перпендикулярна на равнината на вала на вентилатора. Характерен за въздухоотоплителните апарати е постоянният или променящ се стъпалообразно дебит на въздуха. Топлинната им мощност е функция на вида и качеството на топлоносителя, а също и на температурата на въздуха пред вентилатора. Доказано добра е работата на въздухоотоплителни апарати с топлоносител вода, с температура до 150 оС, или пара с работно налягане до 0,8 MРa. Разнообразието от конструкции въздухоотоплителни инсталации включва модели с електрически нагреватели.

Като габарити, въздухоотоплителните апарати представляват компактни съоръжения, характеризиращи се с относително голяма топлинна мощност. Предлагат се в две модификации - за стенен и таванен монтаж. По-принцип са рециркулационни, но при необходимост могат да работят и с пресен въздух.

Топловъздушни агрегати. Представляват индиректни отоплителни съоръжения с коефициент на полезно действие в границите на 85-90%. Въздухът се загрява индиректно от отделената при изгаряне на газообразно или течно гориво топлинна енергия. Технически топлообменът се осъществява между въздуха във функцията на топлоносител и димните газове в горивната камера и снопа от димогарни тръби. Изгорелите газове се отвеждат извън отопляваното помещение.

Често топлообменникът се изработва от стоманени безшевни тръби. Предварително нагнетеният от вентилатора въздух се подава през топлообменника.

Топловъздушните агрегати се предлагат в хоризонтално и вертикално изпълнение, от което се определя разпределението на загретия въздух в помещението. Обикновено, температурната разлика между постъпващия и напускащия помещението въздух е около 40 оС. Сред предимствата на топловъздушните агрегати е отсъствието на специални изисквания, включващи изграждането на фундаменти за монтаж. Агрегатите се монтират вътре или в непосредствена близост до отопляваното помещение. Най-общо се отличават с компактна конструкция и голяма топлинна мощност.

Акумулиращ блок. Друг вид технически решения за реализиране на местно топловъздушно отопление са т. нар. акумулиращи блокове. Представляват акумулиращо ядро, изработено от твърд материал (магнезит-чугун-шамот), което се нагрява до температура от порядъка на 500-650оС. В ядрото се изработват канали, в които се монтират електрически съпротивителни нагреватели. Въздухът в отопляваното помещение се засмуква от вентилатор и, преминавайки през каналите на ядрото, се загрява. Топлинната мощност на акумулиращия блок се регулира безстъпално чрез промяна на дебита на вентилатора. Напълно логично, температурата на изходящия въздух е функционално свързана с температурата на ядрото.

Изчисляване на броя въздухоотоплителни апарати

Счита се, че отоплението с въздухоотоплителни апарати е икономически изгодно. Недостатък на този вид отопление е генерираният при работата на въздухоотоплителните апарати аеродинамичен и механичен шум. По тази причина и предвид приетите норми за допустимия шум на работното място в съответствие с европейските изисквания, в близост до постоянните работни места не се монтират апарати. Освен това, независимо от усилията, които се влагат за оптимално разпределение на апаратите в работните помещение, почти неминуемо се създава значителен градиент на температурата на въздуха в отделните зони. По тази причина, преди да се вземе окончателното решение за отопление с въздухоотоплителни апарати, е необходимо да се направи прецизен анализ на изискванията, на които трябва да отговаря отоплителната система и възможностите, които предлагат тези съоръжения.

Въздухоотоплителните апарати са подходящи за монтаж в близост до външните стени или колоните на помещението. Препоръчително е равномерното им разпределяне в цялата работна зона.

Броят на апаратите na, необходими за отопляване на едно работно помещение, зависи от функциите, които ще им бъдат възложени. Ако апаратите ще се използват само за отопление на помещението, необходимият брой въздухоотоплителни апарати се пресмята по зависимостта na = Qп.т/ Qa, където Qа е необходимата топлинна мощност на един апарат, tп е температурата на въздуха в помещението, а Qп.т (потребна топлинна мощност) се определя от топлинния баланс на отопляваното помещение за изчислителен режим. В приложения, при които освен за отопление, въздухоотоплителните апарати се използват и за вентилация на работното помещение, при пресмятането на необходимия им брой трябва да се отчете и дебитът им.

Избор но топловъздушен агрегат

База за избор на топловъздушен агрегат са наличните енергийни източници. В работни помещения, за които е характерно протичането на взриво- и пожароопасни технологични процеси, не се допуска монтаж на агрегата. Броят на агрегатите na се определя от необходимата топлинна мощност Qп.т при изчислителни условия и мощността Qa на един агрегат, която се задава от производителя на съоръжението в техническата документация. Режими на снабдяване на помещенията със свеж въздух се реализират чрез монтиране на допълнителни вентилатори. Топлината, необходима за загряване на външния въздух до необходимата температура, се отчита в стойността на Qп.т. Различната входяща температура на въздуха в агрегата не оказва значително влияние на мощността на отделните топловъздушни агрегати поради високите температури на горивните процеси.

Централно топловъздушно отопление

За разлика от местното топловъздушно отопление, при централното въздухът се загрява извън отопляваните помещения и по въздухопроводна мрежа се доставя и разпределя в тях. По принцип, централните топловъздушни отоплителни инсталации изпълняват и функциите на общообменна вентилация на помещенията. Обикновено централното топловъздушно отопление е съставна част на климатичните инсталации.

Топловъздушни системи

Основен вид централно топловъздушно отопление са т.нар. топловъздушни отоплителни системи. Предназначението им е да поддържат както чистотата, така и температурата на въздуха в отопляваните помещения. В зависимост от годишния период, през който са в експлоатация, са два основни вида - целогодишни и с експлоатация през отоплителния сезон. Като конструкция представляват едноканални системи с постоянен дебит на подавания въздух. Като вид регулирането на мощността е качествено и се реализира чрез промяна на температурата на подавания въздух. В зависимост от броя на зоните, които обслужват топловъздушните системи, са едно- и многозонови.

Еднозонови инсталации. Както личи от наименованието, тези инсталации обслужват една зона, т.е. определен отопляем обем, към който са поставени еднакви изисквания към температурата и чистотата на въздушната среда. Често, когато се говори за зона, се има предвид едно помещение, но това не е задължително. Една зона могат да формират и няколко помещения или част от едно помещение, за които характерът на изменение на топлинния баланс през отоплителния период е еднакъв.

Многозонови инсталации. По-сложни в конструктивно отношение инсталации, които обслужват различни части на общи пространства. Многозоновите инсталации се използват широко в различни промишлени области. Подходящи са за зали, халета или няколко помещения, в които динамиката на топлинния баланс, вследствие на технологични и метеорологични въздействия, има специфичен характер.

Оразмеряване на централното топловъздушно отопление

На практика оразмеряването на централното топловъздушно отопление се свежда до определяне на температурата и дебита на подавания въздух; оразмеряване на системата за оползотворяване на отпадъчната топлина (ако има такава), калорифера и на въздухопроводната мрежа, и избор на вентилатора.

Класификация на топловъздушното отопление

Съществуват различни критерии за класификация на топловъздушното отопление. Сред тях е мястото и начинът на загряването на въздуха, според който топловъздушното отопление се определя като местно и централно. В зависимост от качеството на подавания въздух топловъздушните системи се разделят в три групи - рециркулационни, с частична рециркулация и без рециркулация (проточни). Рециркулационните системи са подходящи за помещения, производствените процеси в които не са свързани с отделянето на замърсявания . В този случай, минималното необходимо количество пресен въздух постъпва по естествен път в работното помещение през неплътностите на отваряемите ограждащи елементи. Системите с частична рециркулация се използват в производствени помещения, характерът на технологичните и производствените процеси в които е свързан с отделянето на замърсявания, но те не са токсични. Принципът на работа на системите с частична рециркулация осигурява снабдяването на помещенията и с необходимия свеж въздух. Третият вид системи - без рециркулация на въздуха, са подходящи за производствени помещения, в които се отделят силно миризливи и отровни вещества.

Местно и централно топловъздушно отопление

Топловъздушното отопление е сред използваните технологии за отопляване на характерните за промишлеността голямогабаритни помещения. Характерно за това отопление е използването на въздуха в ролята на топлоносител, който, предварително подгрят до определена температура, се подава в отопляваното помещение. Широкото приложение на топловъздушното отопление се дължи на постигания минимален температурен градиент в работната зона на помещението, при правилно организиране на подаването на загретия въздух и изсмукване на замърсения въздух от него. Често топловъздушното отопление се комбинира със съответстваща му система за охлаждане и овлажняване.

 

Местно топловъздушно отопление

Технически местното топловъздушно отопление се реализира чрез използването на въздухоотоплителни апарати или агрегати, които се монтират равномерно в отопляваното помещение.

Въздухоотоплителни апарати. Принципът им на работа е елементарен. Засмукван от вентилатора въздух се нагнетява през топлообменник в отопляваното помещение. В случаите, при които е необходимо апаратът да работи и с пресен въздух, той се комплектова със смесителна камера. Чрез монтирана в нея клапа се регулира съотношението на пресния и рециркулационния въздух. Посредством направляваща решетка се постига посока на вдухване на загретия въздух в помещението, перпендикулярна на равнината на вала на вентилатора. Характерен за въздухоотоплителните апарати е постоянният или променящ се стъпалообразно дебит на въздуха. Топлинната им мощност е функция на вида и качеството на топлоносителя, а също и на температурата на въздуха пред вентилатора. Доказано добра е работата на въздухоотоплителни апарати с топлоносител вода, с температура до 150 оС, или пара с работно налягане до 0,8 MРa. Разнообразието от конструкции въздухоотоплителни инсталации включва модели с електрически нагреватели.

Като габарити, въздухоотоплителните апарати представляват компактни съоръжения, характеризиращи се с относително голяма топлинна мощност. Предлагат се в две модификации - за стенен и таванен монтаж. По-принцип са рециркулационни, но при необходимост могат да работят и с пресен въздух.

Топловъздушни агрегати. Представляват индиректни отоплителни съоръжения с коефициент на полезно действие в границите на 85-90%. Въздухът се загрява индиректно от отделената при изгаряне на газообразно или течно гориво топлинна енергия. Технически топлообменът се осъществява между въздуха във функцията на топлоносител и димните газове в горивната камера и снопа от димогарни тръби. Изгорелите газове се отвеждат извън отопляваното помещение.

Често топлообменникът се изработва от стоманени безшевни тръби. Предварително нагнетеният от вентилатора въздух се подава през топлообменника.

Топловъздушните агрегати се предлагат в хоризонтално и вертикално изпълнение, от което се определя разпределението на загретия въздух в помещението. Обикновено, температурната разлика между постъпващия и напускащия помещението въздух е около 40 оС. Сред предимствата на топловъздушните агрегати е отсъствието на специални изисквания, включващи изграждането на фундаменти за монтаж. Агрегатите се монтират вътре или в непосредствена близост до отопляваното помещение. Най-общо се отличават с компактна конструкция и голяма топлинна мощност.

Акумулиращ блок. Друг вид технически решения за реализиране на местно топловъздушно отопление са т. нар. акумулиращи блокове. Представляват акумулиращо ядро, изработено от твърд материал (магнезит-чугун-шамот), което се нагрява до температура от порядъка на 500-650оС. В ядрото се изработват канали, в които се монтират електрически съпротивителни нагреватели. Въздухът в отопляваното помещение се засмуква от вентилатор и, преминавайки през каналите на ядрото, се загрява. Топлинната мощност на акумулиращия блок се регулира безстъпално чрез промяна на дебита на вентилатора. Напълно логично, температурата на изходящия въздух е функционално свързана с температурата на ядрото.

Изчисляване на броя въздухоотоплителни апарати

Счита се, че отоплението с въздухоотоплителни апарати е икономически изгодно. Недостатък на този вид отопление е генерираният при работата на въздухоотоплителните апарати аеродинамичен и механичен шум. По тази причина и предвид приетите норми за допустимия шум на работното място в съответствие с европейските изисквания, в близост до постоянните работни места не се монтират апарати. Освен това, независимо от усилията, които се влагат за оптимално разпределение на апаратите в работните помещение, почти неминуемо се създава значителен градиент на температурата на въздуха в отделните зони. По тази причина, преди да се вземе окончателното решение за отопление с въздухоотоплителни апарати, е необходимо да се направи прецизен анализ на изискванията, на които трябва да отговаря отоплителната система и възможностите, които предлагат тези съоръжения.

Въздухоотоплителните апарати са подходящи за монтаж в близост до външните стени или колоните на помещението. Препоръчително е равномерното им разпределяне в цялата работна зона.

Броят на апаратите na, необходими за отопляване на едно работно помещение, зависи от функциите, които ще им бъдат възложени. Ако апаратите ще се използват само за отопление на помещението, необходимият брой въздухоотоплителни апарати се пресмята по зависимостта na = Qп.т/ Qa, където Qа е необходимата топлинна мощност на един апарат, tп е температурата на въздуха в помещението, а Qп.т (потребна топлинна мощност) се определя от топлинния баланс на отопляваното помещение за изчислителен режим. В приложения, при които освен за отопление, въздухоотоплителните апарати се използват и за вентилация на работното помещение, при пресмятането на необходимия им брой трябва да се отчете и дебитът им.

Избор но топловъздушен агрегат

База за избор на топловъздушен агрегат са наличните енергийни източници. В работни помещения, за които е характерно протичането на взриво- и пожароопасни технологични процеси, не се допуска монтаж на агрегата. Броят на агрегатите na се определя от необходимата топлинна мощност Qп.т при изчислителни условия и мощността Qa на един агрегат, която се задава от производителя на съоръжението в техническата документация. Режими на снабдяване на помещенията със свеж въздух се реализират чрез монтиране на допълнителни вентилатори. Топлината, необходима за загряване на външния въздух до необходимата температура, се отчита в стойността на Qп.т. Различната входяща температура на въздуха в агрегата не оказва значително влияние на мощността на отделните топловъздушни агрегати поради високите температури на горивните процеси.

Централно топловъздушно отопление

За разлика от местното топловъздушно отопление, при централното въздухът се загрява извън отопляваните помещения и по въздухопроводна мрежа се доставя и разпределя в тях. По принцип, централните топловъздушни отоплителни инсталации изпълняват и функциите на общообменна вентилация на помещенията. Обикновено централното топловъздушно отопление е съставна част на климатичните инсталации.

Топловъздушни системи

Основен вид централно топловъздушно отопление са т.нар. топловъздушни отоплителни системи. Предназначението им е да поддържат както чистотата, така и температурата на въздуха в отопляваните помещения. В зависимост от годишния период, през който са в експлоатация, са два основни вида - целогодишни и с експлоатация през отоплителния сезон. Като конструкция представляват едноканални системи с постоянен дебит на подавания въздух. Като вид регулирането на мощността е качествено и се реализира чрез промяна на температурата на подавания въздух. В зависимост от броя на зоните, които обслужват топловъздушните системи, са едно- и многозонови.

Еднозонови инсталации. Както личи от наименованието, тези инсталации обслужват една зона, т.е. определен отопляем обем, към който са поставени еднакви изисквания към температурата и чистотата на въздушната среда. Често, когато се говори за зона, се има предвид едно помещение, но това не е задължително. Една зона могат да формират и няколко помещения или част от едно помещение, за които характерът на изменение на топлинния баланс през отоплителния период е еднакъв.

Многозонови инсталации. По-сложни в конструктивно отношение инсталации, които обслужват различни части на общи пространства. Многозоновите инсталации се използват широко в различни промишлени области. Подходящи са за зали, халета или няколко помещения, в които динамиката на топлинния баланс, вследствие на технологични и метеорологични въздействия, има специфичен характер.

Оразмеряване на централното топловъздушно отопление

На практика оразмеряването на централното топловъздушно отопление се свежда до определяне на температурата и дебита на подавания въздух; оразмеряване на системата за оползотворяване на отпадъчната топлина (ако има такава), калорифера и на въздухопроводната мрежа, и избор на вентилатора.




Новият брой 2/2017

брой 2-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top