Директни отоплителни системи на газ

Техническа и икономическа ефективност на видове директни индустриални отоплителни системи

   днешните пазарни условия на непрекъснато увеличаване на цените на първичните енергийни източници, отоплението на големи индустриални производствени или складови помещения на газ се приема за едно от икономически най-изгодните решения. Освен с оптимални експлоатационни разходи, газовите отоплителни системи се характеризират и с много добри експлоатационни характеристики - висок КПД, голяма енергийна ефективност и успешно поддържане на подходящите параметри на микроклимата, съобразно провеждащия се технологичен или производствен процес. Директните отоплителни системи на газ не правят изключение от общото правило. Високата им ефективност се дължи на
директното изгаряне на природния газ
в отопляваното въздушно пространство. Това позволява цялата отделена при горенето топлинна енергия да остане в отопляваното помещение. Следователно, загубите от топлопреноса, характерни за индиректните отоплителни системи, са сведени до минимум. Приложението на директните системи, обаче, е свързано с необходимостта от стриктно изпълнение на всички законови и нормативни изисквания, регламентиращи безопасното им използване в индустрията. С цел поддържане концентрациите на отпадъчните продукти от горенето в съответствие с изискванията, в редица случаи се налага инсталиране на прибори за измерване съдържанието на въглероден оксид, въглероден диоксид и азотен диоксид. Необходимо е, също така, да се следи за изтичането на природен газ в работното помещение. За да се гарантира безопасността им на работа, директните отоплителни инсталации се оборудват и със системи, прекратяващи автоматично подаването на газ при регистриране на концентрация на отпадъчните газове над пределно допустимата. В редица производства, характеризиращи се с повишена пожаро- и взривоопасност, използването на директни отоплителни системи е абсолютно нецелесъобразно.

В практиката са се наложили няколко основни видове директни отоплителни системи на газ
Предмет на настоящата статия са високотемпературните и нискотемпературните отоплители и отоплителите с рециркулация на въздух.
Като конструкция високотемпературните отоплители са изградени от горелка и вентилатор. Горелката се захранва директно с атмосферен въздух, като генерираната в резултат на горенето топлина се насочва към отопляваното пространство посредством вентилатора. Високата работна температура на въздуха, насочван към отопляваното помещение, която поддържат този вид директни отоплители, допринася за повишаване на енергийната им ефективност. С цел намаляване консумацията на електрическа енергия е възможно използването на по-маломощен вентилатор.
Работата на високотемпературните отоплителни системи не се базира основно на рециркулация на вътрешния въздух. Както вече бе посочено, горелката на практика работи със 100% външен въздух. Сред предимствата на този вид системи е, че не рециркулират потенциално замърсения в редица производствени помещения вътрешен въздух. В случаите, при които отоплителната система е коректно проектирана и изпълнена така, че утечките на атмосферен въздух в отопляваното помещение в резултат на естествената вентилация са сведени до оптималния минимум, инсталацията затопля ограничен обем външен въздух. Прекалено доброто уплътняване на отопляваните сгради оказва негативно влияние върху работата на инсталацията, тъй като би могло да доведе до необходимост от допълнително вентилиране на въздуха в помещението. В редица приложения с цел оптимизиране на работата им, високотемпературните директни отоплители
се комбинират с други видове отоплители.
Високотемпературните отоплители могат да се монтират върху покрива, в подпокривното пространство или на стена. Следователно, чрез използването им се спестява от ценната в производствените и складовите помещения подова площ. Високата скорост, с която се насочва горещата въздушна струя, нагнетявана от вентилатора в помещението, създава ефект на въртене на въздуха, което намалява стратификацията. Известно е, че стратификацията представлява образуването на слоеве с различна температура в отопляваното пространство.
Отличителна специфика на високотемпературните директни отоплители са невисоките разходи по поддръжка, както и неголямата консумация на природен газ и електрическа енергия. Надеждната работа на този вид директни отоплителни системи зависи от коректно избраната височина на монтиране на вентилатора, която е функционално зависима от мощността на двигателя му.

Специфики на нискотемпературните отоплители
Често поради незначителните конструктивни различия и недоброто познаване на спецификите им, нискотемпературните отоплители се бъркат с високотемпературните. Общото между двете отоплителни технологии е, че са директни, без рециркулация на въздуха в помещенията и с използване на 100% външен въздух, с който работят.
Основно различие между двете системи е конструктивното им изпълнение. За разлика от високотемпературните решения, в конструкцията на нискотемпературните вентилатор подава въздушна струя с висока скорост към горелката. Специфика на нискотемпературните отоплители е преместването на големи обеми затоплен до невисока температура въздух. Нискотемпературните отоплители също се използват често в комбинация с други отоплителни системи.
Работата на големите нискотемпературни отоплители е свързана със значителен разход на електрическа енергия и газ, тъй като за да постигнат необходимата за отопляване на помещението топлинна мощност, уредбите на практика трябва да преместят големи въздушни обеми. Както вече бе подчертано, високотемпературните директни отоплителни уреди са подходящи за отопляване на голямогабаритни производствени и складови помещения. За разлика от тях нискотемпературните се използват успешно в приложения, при които се налага предварително да се затопли допълнителният въздух, вентилиран в работните помещения.
Отоплители с рециркулация на въздуха
Като конструкция комбинират характеристиките на двата вида отоплителни системи - с ротация на въздуха и нискотемпературните отоплителни уредби. В приложения, за които са избрани, проектирани и изпълнени коректно, директните отоплители с рециркулация на въздуха могат да се използват както като основно отоплително средство, така и във функцията на спомагателно. В такива случаи те затоплят допълнителния въздух, вентилиран в производствените и складовите помещения.
На практика горелките на отоплителните системи с рециркулация изгарят смес от външен и вътрешен рециркулиран въздух. Процентът на външния въздух варира в диапазона от 20 до 100% в зависимост от статичното налягане в помещението. Въпреки това, препоръчителното съотношение между рециркулирания и външния въздух е от порядъка на 80/20, т.е. 80% рециркулиран се смесва с 20% външен въздух. Съществува тенденцията инсталациите да се изграждат с малък брой, но големи отоплители с рециркулация на въздуха.
Към този вид директни отоплителни системи има специални нормативни изисквания
тъй като отоплителите с рециркулация на въздуха повторно нагряват вътрешен въздух. Както вече беше споменато, това е недопустимо в редица индустриални производства, при които спецификата на технологичния процес е свързана с отделяне на вредни вещества.
При използването на директни отоплители с рециркулация на въздуха следва да се има предвид обстоятелството, че енергийната консумацията би могла да се увеличи в сгради, които са много добре уплътнени. Причината е, че в такива сгради естествената вентилация е сведена до минимум, което налага вентилирането на допълнителен въздух в производствените помещения. От друга страна, при отопляване на сгради с некачествена или въобще без изолация с рециркулационни директни отоплители, консумацията на газ се увеличава значително, тъй като съществува опасност системата за влезе в работен режим, при който се загряват големи обеми външен въздух. В подобни приложения консумацията на електрическа енергия също е значителна, тъй като вентилаторите работят непрекъснато.

Критерии за избор на отоплителна система
Коректният избор на отоплителна система включва отчитането на комплекс от фактори, първостепенно място сред които заема необходимостта от поддържане на равномерна температура в сградата - във височина (от пода до тавана) и по ширина (от стена до стена). Друг, фактор, който следва да се вземе предвид, са изискванията по отношение монтажа на инсталацията, т.е. съществува ли необходимото пространство върху пода, тавана или стените. Важен фактор при избора на отоплителна система са изискванията по отношение качеството на вътрешния въздух и вентилацията на въздуха в помещенията. Също така, е необходимо да се вземе под внимание какво е количеството на свежия въздух, което следва да се подаде в производственото помещение, за да се постигнат изискванията по отношение концентрацията на вредни вещества във въздуха в резултат на технологичния процес. Необходимо е, сред факторите за избор на отоплителна система да се отчете има ли специални изисквания по отношение отоплението на определени зони от цеха. Други фактори са например честотата на отваряне на вратите или прозорците в сградата и изискванията към бързината, с която температурата в помещението ще бъде възстановена. За осигуряване на комфортни условия на работа, освен температурата, следва да се отчете и нивото на шума в работното помещение.