Дисципліни:

Нагрівання повітря в системах вентиляції. Повітряне опалення


« Лекції з дисципліни «Інженерні мережі та комунікації»

В холодну пору та перехідний період виникає необхідність в нагріванні зовнішнього повітря, яке надходить в систему вентиляції приміщення. Причому якщо в приміщенні наявні інші теплоносії, то температура припливного повітря повинна бути менша розрахункової, для того щоб забезпечити асиміляцію надлишків тепла.

Калорифери

В системах механічної вентиляції нагрівання припливного повітря, як правило, здійснюється калориферами.

За видом теплоносія розрізняють такі калорифери:

• водяні;

• парові;

• електричні (рис. 10.3).

Водяні і парові калорифери залежно від виду поверхні поділяють на:

- калорифери з гладкими трубами;

- ребристі.

За характером руху теплоносія калорифери поділяють на:

• одноходові (рис. 10.1);

• багатоходові (рис. 10.2).

Водяні та парові калорифери отримали найбільше розповсюдження.

Нагрівання повітря в таких калориферах відбувається за рахунок конвективного передавання теплоти під час обтікання повітрям поверхні, що передає тепло.

Калорифери: 1 – одноходовий пластинчатий; 2 – багатоходовий;
3 – електричний калорифер

Рис. 10. Калорифери: 1 – одноходовий пластинчатий; 2 – багатоходовий; 3 – електричний калорифер

В одноходових калориферах доступ теплоносія з розподільних коробок відкритий у всі трубки і теплоносій проходить по них між розподільчою і збірною коробками один раз.

Коробки багатоходових калориферів мають поперечні перегородки, які створюють послідовний рух теплоносія по трубках. В таких калориферах швидкість руху теплоносія в трубках при однаковому розході більше ніж в одноходових і відповідно інтенсивність теплопередачі зростає. В той же час площа перерізу трубок менша, а отже більший спротив руху теплоносія.

В ребристих калориферах зовнішня поверхня труб має ребра, завдяки чому площа поверхні, яка віддає тепло збільшується. Кількість трубок в ребристих калориферах менша, ніж у калориферів з гладкими трубами, але теплотехнічні показники вищі.

В електричних калориферах нагрівальним елементом служать трубки в середині яких є електричний опір. Будова електричних калориферів передбачає можливість регулювання тепловіддачі за рахунок включення частини потужності.

В калориферній установці, призначеній для нагрівання повітря, може бути кілька калориферів, які розташовують послідовно, паралельно або по змішаній схемі. В одній калориферній установці приймаються калорифери однакові по типу та розміру.

Вибір схеми встановлення калориферів залежить від багатьох економічних показників (затрати на ремонт, затрати на енергію тощо).

Якщо в якості теплоносія застосовують воду, то під час збільшення швидкості її руху збільшується інтенсивність теплопередачі, але разом з тим необхідно збільшувати напір в мережі.

Якщо в якості теплоносія застосовують пару, то швидкість її руху істотно не впливає на збільшення інтенсивності теплопередачі. Крім того, під час послідовного підключення тепловіддача другого і наступних калориферів може різко упасти в зв’язку з перетворенням пари в конденсат в першому калорифері. Тому, як правило парові калорифери підключають в мережу паралельно.

Системи повітряного опалення

Повітряне опалення дозволяє у випадку необхідності забезпечити за допомогою одного пристрою і опалення, і вентиляцію, що в ряді випадків дозволяє знизити будівельні затрати і одночасно забезпечити високі санітарно-гігієнічні умови повітряного середовища в приміщеннях.

Інші переваги систем повітряного опалення у порівнянні з системами центрального водяного і парового опалення:

- менша металоємність;

- мала інерційність системи, яка дозволяє отримати швидкий нагрівальний ефект під час раптових охолоджень приміщень (відкривання воріт, внесення великих масивних виробів, зниження тепловиділення обладнання тощо);

- більш рівномірне розподілення температур в робочій зоні великогабаритних приміщень.

Вказані переваги сприяють розповсюдженню систем повітряного опалення в промислових та інших будівлях.

Недоліки систем повітряного опалення:

• необхідність збільшення перерізів повітропроводів і каналів для транспортування за допомогою повітря великих кількостей тепла (через малу теплоємність повітря);

• значні втрати тепла під час транспортування нагрітого повітря по каналах великого перерізу;

• експлуатаційні розходи у зв’язку додатковою потребою в електроенергії для приводу вентиляторів;

• одним із найбільших недоліків систем повітряного опалення для житлових будівель є наявність холодних потоків повітря від поверхонь, особливо вікон та зовнішніх стін через відсутність радіаторів.

За загальним компонувальним оформленням, місцем приготування повітря і способом роздавання його в окремі приміщення розрізняють:

- системи централізованого повітряного опалення з приготуванням повітря в нагрівальному центрі і наступним його роздаванням в приміщення через мережу повітропроводів;

- системи місцевого опалення, використовують повітряно-опалювальні агрегати, які призначені для окремих приміщень, в яких ці агрегати, як правило встановлюють.

В свою чергу системи повітряного опалення можуть бути:

з механічним збудженням руху повітря (вентиляторні);

з тепловим збудженням руху повітря (за рахунок підігрівання повітря в тепловому центрі).

За способом використання зовнішнього повітря їх ділять на:

- рециркуляційні;

- прямоточні;

- комбіновані.

Системи центральних систем повітряного опалення

Рис. 11. Системи центральних систем повітряного опалення: А – рециркуляційна; Б – прямоточна; В – комбінована; 1 – приміщення; 2 – забір зовнішнього повітря; 3 – клапани для регулювання; 4 – калорифери; 5 – вентилятори; 6 – повітропроводи; 7 – припливні отвори; 8 – витяжні отвори

В рециркуляційних системах повітря, яке забирають з приміщення, після нагрівання в калорифері знову повертається в приміщення для опалення (рис. 11 А). Ці системи забезпечують тільки опалення, тому їх застосовують в приміщеннях, де не потрібна вентиляція або де вона забезпечується іншими засобами. Використання таких систем заборонено там, де не допускається перенесення шкідливостей з одного приміщення в інше через загальний нагрівальний центр.

В прямоточних системах використовують лише зовнішнє повітря (рис. 11 Б).

В комбінованих системах використовується суміш зовнішнього і рециркуляційного повітря (рис. 11 В). Комбіновані системи можуть працювати за схемами рециркуляційної і прямоточних систем, що робить їх зручними для приміщень з перемінним тепловим навантаженням, тобто змінюється необхідність у вентиляції (театри, клуби, промислові цехи з перемінним протягом доби навантаженням тощо), а також для використання в різні пори року.

Місцеве опалення за допомогою спеціальних повітряно-опалювальних агрегатів з механічним збудженням руху повітря влаштовується в промислових приміщеннях як самостійна система або додаткова система до основної (водяної або парової). В останньому випадку місцева система призначена для швидкого відновлення необхідної температури повітря в приміщеннях під час їх охолодження.

Повітряно-опалювальний агрегат

Рис. 12. Повітряно-опалювальний агрегат: 1 – направляюча решітка; 2 – калорифер; 3 – осьовий вентилятор; 4 – забір зовнішнього повітря; 5 – забір внутрішнього повітря

Повітряно-опалювальний агрегат включає в себе калорифер, вентилятор з електричним двигуном, пристрій для забору і викиду повітря (рис. 12).