Воздушное отопление имеет много общего с другими видами централизованного отопления. И воздушное и водяное отопление основаны на принципе передачи тепла отапливаемым помещениям путем охлаждения теплоносителя. В центральной системе воздушного отопления, как и в системах водяного и парового отопления, имеется генератор тепла — центральная установка для нагревания воздуха и теплопроводы — каналы для перемещения теплоносителя — воздуха.
Отличием является то, что в системе воздушного отопления отсутствуют отопительные приборы: горячий воздух передает аккумулированное им тепло непосредственно отапливаемому помещению, смешиваясь с внутренним воздухом и двигаясь вдоль поверхности ограждений. Радиус действия воздушного отопления может быть сужен до одного помещения, отапливаемого одним или несколькими водяными или паровыми воздухонагревателями. В этом случае воздушное отопление становится местным и превращается, по существу, в водяное или паровое отопление (правда, мощность воздухонагревателя значительно больше мощности одного обычного отопительного прибора и в помещении может быть создана интенсивная циркуляция воздуха).
Для воздушного отопления характерно также 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 системы воздушного отопления достигается экономия металла.
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 определяет область его применения в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях.
Свойство горячего воздуха — быстро нагревать помещение — используется при осуществлении периодического или дежурного отопления.
Воздушное отопление — один из наиболее древних способов отопления помещений. Известно применение нагретого воздуха для отопления зданий еще до нашей эры. Система воздушного отопления «хюпокаустум» («снизу согретый») подробно описана Витрувием (конец I в. до н. э.). Наружный воздух нагревался в подпольных каналах, предварительно прогретых дымовыми газами, и поступал в отапливаемые помещения. По такому же принципу отапливались помещения замков в Германии в средние века, причем воздух нагревался в огнекаменных печах. В «русской системе» воздушного отопления, распространенной в середине XVII в., исключалась возможность попадания продуктов сгорания в помещения: воздух прогревался, соприкасаясь с внешней поверхностью Специальной огневоздушной печи. Примером такого огневоздушного отопления являлась система отопления Грановитой палаты в Московском Кремле (конец XV в.), где воздух нагревался в центральной печи в подвале.
Техника огневоздушного отопления совершенствовалась в XVIII— XIX вв. В конце XVIII в. архитектор Н. А. Львов опубликовал правила конструирования и расчета системы огневоздушного отопления. Эта система с нагреванием наружного воздуха в огневоздушном калорифере и распределением его по каналам в помещения была распространена во многих странах Европы.
В начале XIX в. немецкий профессор Мейснер описал физические закономерности воздушного отопления, русский инженер Н. А. Аммосов применил «пневматическую печь» — огневой калорифер с металлическими трубами для централизованного нагревания воздуха, заменявший до 30 комнатных печей. «Аммосовское отопление» использовалось в капитальных гражданских зданиях на протяжении многих десятилетий.
В системе воздушного отопления используется вентилятор с электроприводом для повышения давления воздуха и распределения его по воздуховодам и помещениям. Носителем тепла является воздух, который нагревается теплогенератором, основными элементами которого являются горелка и теплообменник. Подающийся вентилятором воздух обдувает нагретый теплообменник, куда выходят продукты сгорания, нагревается до 4570 градусов, затем подается по системе воздуховодов в комнаты. По обратным воздуховодам или через решетки охлажденный воздух вновь возвращается в теплогенератор. Скорость перемещения воздуха в системах с принудительной циркуляцией значительно выше. Но возникает проблема шума в воздуховодах и распределительных решетках.
Система воздушного отопления позволяет обойтись без котлов, радиаторов, труб и других элементов, которые используются в водяном отоплении. Теплогенераторы могут работать на разных видах топлива от горелки.
Принцип работы и устройство системы. Обогрев помещений происходит за счет подачи туда нагретого воздуха. Система работает в полном автоматическом режиме. Основной элемент системы — теплогенератор. Теплогенераторы могут быть и стационарными, и мобильными.
В камере сгорания теплогенератора сгорает жидкое топливо (дизельное, керосин) или газ, подаваемый из горелки (горелки газовые и дизельные имеют стандартные размеры и подключение, поэтому являются взаимозаменяемыми). При дизельной горелке нужны дополнительно бак, фильтры, топливопроводы для жидкого топлива. Бытовые газовые теплогенераторы могут работать как на природном магистральном газе, так и на баллонном сжиженном пропан-бутане. Альтернатива баллонам: пропановые резервуары (размеры 2500-5000 литров) - газгольдеры, закопанные в землю, для них не требуется специальный обогрев).
Внизу камеры сгорания расположен вентилятор, сюда поступает воздух из помещения, который направляется в теплообменник (теплогенераторы могут также осуществлять небольшой подмес уличного воздуха). Далее, нагретый воздух по воздуховодам направляется в помещение, а продукты сгорания уходят в дымоход. Нагретый (обычно до 45-70 градусов) и нагнетаемый непосредственно или по воздуховодам воздух, двигаясь, создает равномерный прогрев по всему объему помещения. По обратным воздуховодам или через решеткам на полу воздух возвращается обратно в теплогенератор. Отвод выхлопных газов осуществляется через дымоход.
При большой площади помещения длинные воздуховоды могут вести к потере тепла, поэтому иногда можно устанавливать вместо одного теплогенератора с подключенными к нему воздуховодами, несколько теплогенераторов без воздуховодов. Максимальная длина основного воздуховода должна быть не более 30 м, ответвлений - не более 15м.
Методика расчёта системы воздушного отопления следующая:
1. Определяются тепловые потери дома и каждого помещения в отдельности.
2. Определяется необходимая тепловая мощность и тип воздухонагревателя в соответствии с величиной тепловых потерь.
3. Зная тепловую мощность нагревателя, определяют количество необходимого нагретого воздуха подаваемого от нагревателя в помещение для возмещения тепловых потерь.
4. Производится аэродинамический расчёт системы для определения потерь напора тёплого воздуха в воздушной системе и определения диаметров воздушных каналов.
Проект системы микроклимата для обеспечения комфортных условий для индивидуального жилого дома имеет хорошие перспективы и является большим альтернативным предложением отопления. Проект имеет ряд больших преимуществ по отношению к традиционным видам отопления. Цель проекта заключается в энергосбережении энергоресурсов, а также в свою очередь экономии материальных средств в дальнейшем за счет автоматизированной системы регулирования и управления использования энергоресурсами, высокоэффективного воздухонагревателя, отсутствия промежуточного теплоносителя, использования рециркуляционного воздуха в системе, передачи тепла от уходящих газов приточному воздуху. В результате достигается снижение расхода тепла на 1 кв м помещения, что является достоинством проекта. Проект предусматривает для предоставления комфорта, увеличения трудоспособности и улучшения микроклимата объединение в систему отопления вентиляцию и кондиционирование воздуха.
С точки зрения экологии, помещение полностью удовлетворяет жизнедеятельности человека. Воздух проходит тщательную фильтрацию, увлажнение и обеззараживание от бактерий. Необходимая скорость движения воздуха в помещении и кратность воздухообмена тщательно просчитана и удовлетворяет допустимой.
Шум и вибрацию, возникающие при работе вентилятора, поглощают виброизоляторы и шумоглушители (демпферы).
С точки зрения экономики, проект выходит стоимостью 1964 р за 1 кв метр отапливаемого помещения - это является невысокой ценой на внешнем рынке. Срок окупаемости проекта составляет 3,5 года. Последующие годы эксплуатации будут приносить экономию материальных средств.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
