Обзоры и аналитика

Системы воздушного отопления
Системы воздушного отопления

Основные типы систем воздушного отопления

 

В зависимости от расположения центра нагрева 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 воздухонагревателях расположенных в тепловом центре здания или снаружи (при наружном исполнении агрегатов) и подается в помещения по воздуховодам через воздухораспределители.

Одно из достоинств применяемой центральной системы воздушного отопления - отсутствие отопительных приборов в обогреваемых помещениях. При данной системе есть возможности установки оборудования как внутри помещения, так и снаружи (применяется наружное исполнение агрегатов).

Однако, если радиус действия системы воздушного отопления сужается до одного помещения, то воздухонагреватель может устанавливаться непосредственно в этом помещении, и тогда система становится местной.

Обычно местную систему воздушного отопления устанавливают 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).

 

Системы воздушного отопления также можно разделить на три:

рециркуляционные, прямоточные, системы с частичной рециркуляцией .

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

Система воздушного отопления с частичной рециркуляциейустанавливается 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 применяется тогда, когда требуется вентиляция помещений в объеме не меньшем, чем объём воздуха для отопления, а также тогда, когда рециркуляция в обслуживаемом помещении не допускается (например, в помещениях вредных, категорийных, где выделяются вещества, взрывоопасные и пожароопасные). 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. Однако следует иметь в виду, что применение утилизаторов тепла вытяжного воздуха в составе установки системы воздушного отопления должно производиться в тех случаях, если это допустимо действующими нормами проектирования.

Расчёт количества и температуры воздуха

для отопления и вентиляции

Воздух для отопления подается в помещение нагретым до такой температуры tг, чтобы в результате его смешения с внутренним воздухом и теплообмена с поверхностью ограждений температура в обслуживаемом помещения не опускалась ниже расчётной. Из основного калориметрического тождества следует, что расчётное количество аккумулированной воздухом теплоты должно быть равно Qп - максимальной теплопотребности для поддержания в помещении расчетной температуры tв в помещении, при расчётной температуре наружного воздуха для проектирования отопления в заданном населённом пункте

Qп =Gот c(tг - tв).

Отсюда расход нагретого воздуха Gот , кг/с, для отопления помещения

Gот = Qп/[с(tг - tв)],

(1.1)

где c - удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1005 Дж/(кг .°С).

Для получения расхода воздуха в кг/ч следует выражение (1.1) умножить на 3600.

Объем подаваемого воздуха Lот, м3/ч, при температуре tг нагретого воздуха

Lот = Gотг.

(1.2)

Воздухообмен Lп , м3/ч, в помещении несколько отличается от Lот, так как определяется при температуре tВ внутреннего воздуха

Lп = Gотв,

(1.3)

где ρг и ρг - плотность воздуха, кг/м3, при его температуре tг и tв.

Если пренебречь влиянием барометрического давления и влажности, то плотность воздуха при температуре t определяется по формуле:

ρ = 353/(273 + t).

(1.4)

Температура воздуха tгдолжна быть возможно более высокой для уменьшения, как это видно из уравнения (1.1), количества подаваемого воздуха. В связи с этим, соответственно, сокращаются размеры каналов, а также снижается расход электроэнергии при механическом побуждении движения воздуха.

Однако, СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" устанавливается определенный верхний предел температуры - воздух не следует нагревать выше 70°С (и не менее чем на 20°С ниже температуры самовоспламенения газов, паров, аэрозолей и пыли, выделяющихся в помещении). Для завес у внешних ворот и технологических проемов температура подаваемого воздуха ограничивается 70°С; для завес у наружных входных дверей - понижение температуры до 50°С.

Конкретные значения температуры подаваемого воздуха при воздушном отоплении зависят от схемы воздухораспределения. Предварительно задаваемое значение этой температуры должно подтвердиться расчётом воздухораспределения, целью которого, с одной стороны, является подверждение соблюдения выбранной схемы воздухораспределения, а с другой стороны, соблюдение требований действующих нормативных документов к параметрам воздуха в приточной струе при входе её в рабочую (обслуживаемую) зону или на расстоянии 1 м от воздухораспределителей, расположенных в пределах рабочей (обслуживаемой) зоны.

Если требуется лишь отопление обслуживаемых (обслуживаемого) помещений (помещения), то систему устраивают рециркуляционной. Когда же система воздушного отопления совмещена с приточной вентиляцией, то количество подаваемого в помещение воздуха устанавливают следующим образом:

если Gот ≥ Gвент (количество воздуха для отопления оказывается равным количеству воздуха, необходимому для вентиляции, или превышает его), то за расчётное принимают количество воздуха, определённое по формуле (1.1), а систему устраивают прямоточной (при Gот=Gвент) или с частичной рециркуляцией (при Gот>Gвент);

если Gвент > Gот (количество вентиляционного воздуха превышает количество воздуха, которое необходимо для отопления), то принимают в качестве расчётного количество воздуха, необходимое для вентиляции, систему устраивают прямоточной, а температуру подаваемого воздуха вычисляют по формуле:

tг = tв + Qп/(с. Gвент)

(1.5)

Количество воздуха для отопления помещения или его температуру уменьшают, если в помещении имеются постоянные тепловыделения.

При центральной отопительно-вентиляционной системе температура нагретого воздуха, определяемая по формуле (1.5), может оказаться для каждого помещения различной. Подача в отдельные помещения воздуха при различной температуре технически осуществима. Однако проще подавать во все помещения воздух при одинаковой температуре. Для этого, общую температуру воздуха принимают равной низшей, из расчетных, для отдельных помещений, а количество подаваемого воздуха пересчитывают по формуле (1.1).

После уточнения воздухообмена определяют теплозатраты на нагревание воздуха по формулам:

для рециркуляционной системы воздушного отопления

Q = Gотс(tг - tв);

(1.6)

для частично рециркуляционной отопительно-вентиляционной системы

Q = Gотс(tг -tв) + Gвентс(tв - tн);

(1.7)

для прямоточной отопительно-вентиляционной системы

Q = Gвентс(tг - tн),

(1.8)

где Gот и Gвен - расход воздуха, кг/с, для целей отопления и вентиляции соответственно;

tн - расчётная температура наружного воздуха для проектирования отопления.

 

Воздушное отопление успешно применяется для обогрева помещений, где предусматривается прерывистый характер работ. Малая инерционность данного вида отопления обуславливает эффективность его применения в качестве догрева . В нерабочее время происходит быстрое снижение температуры воздуха в помещении, что снижает теплопотери здания и обеспечивает экономию энергоресурсов. К началу рабочего дня воздушное отопление обеспечит быстрый прогрев охлажденных помещений.

 



Рекомендовать ссылку:   
Ссылки по теме:

Последние статьи:
Система рециркуляции воздуха: расчет, схема Система рециркуляции воздуха: расчет, схема Принцип рециркуляции широко применяется в оборудовании компании НПФ "Теплоэнергопром" в воздухонагревателях "Ямал" и "АВЖМ". Применение принципа рециркуляции позволяет в итоге снизить температурный напор (дельта температур) агрегата... подробнее
Отопление цеха: выбор системы, расчет теплопотерь и подбор оборудования Отопление цеха: выбор системы, расчет теплопотерь и подбор оборудования Отопление цеха или другого производственного помещения - вопрос, которому следует уделять особое внимание, поскольку от грамотного и продуманного подхода к системе отопления производственного помещения... подробнее