Учебник для вузов

Отопление

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Местное воздушное отопление предусматривается в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных   зданиях   в следующих   случаях:

а)         в рабочее время при отсутствии центральной системы приточной

вентиляции, причем система отопления может быть чисто отопительной

и совмещенной с местной приточной вентиляцией;

б)         в нерабочее время при отсутствии и невозможности или экономи

ческой нецелесообразности использования для отопления имеющейся

системы приточной вентиляции.

Для местного воздушного отопления применяют:

1)         рециркуляционные отопительные агрегаты с механическим побуждением движения воздуха, образующие бесканальную систему воздушного отопления

2)         отопительно-вентиляционные агрегаты с частичной рециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механическим побуждением движения воздуха

3)         рециркуляционные воздухонагреватели с естественным движением воздуха, образующие канальную систему воздушного отопления

Отопительные и отопительно-вентиляционные агрегаты предназначены только для отопления или для отопления, совмещенного с вентиляцией, цехов промышленных зданий, крупных помещений общественных и сельскохозяйственных зданий, квартир жилых зданий.

Рециркуляционные воздухонагреватели служат для отопления отдельных помещений зданий и лестничных клеток многоэтажных зданий.

Рециркуляция воздуха допускается в том случае, если температура поверхности нагревательных элементов соответствует требованиям гигиены, пожаро- и взрывобезопасности помещений.

Отопительным агрегатом называется комплект стандартных элементов, собираемых воедино в заводских условиях, имеющий определенную воздушную, тепловую и электрическую мощность. Агрегаты изготовляют для установки непосредственно в отапливаемых помещениях и используют для рециркуляционного нагревания и подачи горячего воздуха без всяких воздуховодов. Отопительные агрегаты представляют собой компактное, мощное и сравнительно недорогое оборудование. К их недостаткам относится шум, возникающий при действии вентилятора, что ограничивает область применения агрегатов в рабочее время.

Отопительные агрегаты подразделяются на подвесные и напольные. В зависимости от модели один подвесной отопительный агрегат при электрической мощности двигателя 4 до 2,8 кВт может нагревать до 20-103 м3/ч воздуха, передавая в помещение до 1,25-106 кДж/ч тепла.

В напольных отопительных агрегатах используют не только осевые, но и центробежные вентиляторы, и их мощность может превышать мощность подвесных агрегатов. Воздух нагревается не только паром и водой, но и при сжигании газообразного топлива.

Схема напольного газовоздушного отопительного агрегата тепловой мощностью 9,65 кВт (8,3-103 ккал/ч). Газ сгорает в автоматически регулируемой горелке /. Продукты сгорания газа в теплообменнике 2 передают тепло воздуху, нагнетаемому вентилятором 3. Нагретый воздух (его путь указан на рисунке пунктирными стрелками) очищается в фильтре 4 и выпускается в помещение. Продукты сгорания удаляются (сплошные стрелки) в атмосферу через дымоход 5.

Для отопления помещения редко удается выбрать один агрегат, в точности отвечающий потребностям, и в большинстве случаев приходится устанавливать в одном помещении несколько отопительных агрегатов.

Экономически выгоднее применять укрупненные отопительные агрегаты. Исследованиями установлено, что при использовании крупных отопительных агрегатов температура воздуха в помещении остается довольно равномерной— отличается от расчетной не более чем на 2—3°, что допустимо во многих промышленных зданиях. Нагретый воздух выпускается из агрегатов сосредоточенными струями со значительной скоростью 6—12 м/с. Такой способ отопления носит название воздушного отопления с сосредоточенной подачей воздуха.

При истечении воздуха через регулирующую решетку агрегата образуется так называемая компактная струя. Воздушная струя превращается в неполную веерную в том случае, когда регулирующая решетка дополняется рассеивающей.

Сосредоточенная подача нагретого воздуха выполняется горизонтальной на уровне (0,35—0,65) hn от пола (hn — высота помещения). Скорость выпуска воздуха из регулирующей решетки агрегата связывается с допустимой подвижностью воздуха в рабочей зоне помещения. Предельно допустимая скорость движения воздуха по гигиеническим требованиям составляет 0,25 м/с при работе в сидячем положении и ^в=18— 20 °С; 0,3—0,5 м/с при легком и 0,5—0,7 м/с при тяжелом физическом труде.

Отопительные агрегаты размещают в' помещении таким образом, что образуются несколько параллельных компактных струй или неполных веерных воздушных струй. При параллельных компактных струях агрегаты отстоят друг от друга на расстоянии b^3hn, при неполных веерных струях — до 10 hn

В нижней части помещения под воздушной струей возникает обратный поток воздуха В том месте, где расширяющаяся воздушная струя наиболее близко подходит своей нижней границей к рабочей зоне, обратный поток движется с максимальной скоростью. Воздушная струя рассчитывается так, чтобы максимальная скорость движения обратного потока в рабочей зоне не превышала нормативной предельно допустимой скорости

Горизонтальная воздушная струя, не настилающаяся на поверхность ограждений помещения при высоте ее выпуска (0,35—0,65) hn, на определенном расстоянии от места выпуска развивается свободно и до поперечного сечения, именуемого «критическим», называется свободной. Далее на развитие струи влияют ограждения помещения, и струя считается стесненной

При подъеме нагретого воздуха перегревается верхняя зона, вследствие чего увеличиваются теплопотери через покрытие помещения и переохлаждается рабочая зона. Температура воздуха по высоте помещения становится более ровной, если увеличить начальную скорость движения нагретой струи (или уменьшить разность температуры tr—tB до 10—15°).

При исследованиях получено, что с увеличением кратности воздухообмена от 1 до 3 температура воздуха по высоте помещения становится равномернее, дальнейшее же увеличение кратности воздухообмена практически не влияет на температуру воздуха в верхней зоне. Установлено также, что при соблюдении описанных выше условий в отношении скорости, высоты выпуска и кратности воздухообмена сосредоточенная подача нагретого воздуха вызывает изменение его температуры всего на 0,1—0,15° на 1 м высоты, а температура воздуха в верхней зоне высоких цехов отличается от температуры в рабочей зоне не более чем на 3°.

Наивыгодная кратность воздухообмена в помещении по наименьшему расходу электроэнергии в отопительных агрегатах находится при компактной воздушной струе по формуле

Если кратность воздухообмена выбрана по формуле, то температура горячего воздуха, подаваемого отопительными агрегатами, вычисляется по преобразованной формуле

Отопительно-вентидяционный агрегат по конструкции подобен отопительному агрегату, за исключением воздухозаборной части. Перед осевым вентилятором 2 имеется смесительная секция 6, в которой смешивается внутренний и наружный воздух, крупные агрегаты монтируют на раме 8. Клапан наружного воздуха 5 делается с ручным или автоматическим управлением для регулирования соотношения количества теплого и холодного воздуха с целью достижения определенного отопительного и вентиляционного эффекта.

Отопительно-вентиляционные агрегаты в промышленных, общественных, вспомогательных и сельскохозяйственных зданиях применяют для сосредоточенной подачи нагретого воздуха. Число этих агрегатов выбирается так же, как и число отопительных агрегатов. Воздухообмен в помещении определяют по формуле и сопоставляют с объемом вентиляционного воздуха, так как он должен удовлетворять требованиям вентиляции помещения. Окончательную температуру подаваемого воздуха вычисляют по формуле.

Отопительно-вентиляционный агрегат в жилых зданиях используется для воздушного отопления отдельных квартир, в частности строящихся из объемных элементов (блок-квартир). Кроме агрегата, размещаемого в подшивке под потолком коридора квартиры, прокладывают еще воздуховод наружного воздуха с воздухозаборной решеткой, рециркуляционный воздуховод и приточные воздуховоды с регулирующей решеткой в каждой жилой комнате. Квартирное воздушное отопление относится к канальным вентиляторным системам местного воздушного отопления.

Принципиальная схема квартирного воздушного отопления и вентиляции представляется так: нагретый воздух подается в жилые комнаты, охладившийся воздух удаляется наружу из вспомогательных помещений квартиры — кухни, ванной и уборной.

Отопительно-вентиляционный агрегат квартирного воздушного отопления состоит из водовоздушного теплообменника-калорифера 1, электровентилятора 2, фильтра 3, воздушных клапанов наружного 5, рециркуляционного 6 и обводного 4 для регулирования температуры подаваемого воздуха. Вентилятор приводится в действие однофазным электродвигателем мощностью 18 Вт, рассчитан на перемещение 85—170 м3/ч воздуха и создание давления 118 Па (12 кгс/м2).

В жилые комнаты может подаваться только наружный воздух, воздух при частичной и полной рециркуляции (например, при отсутствии людей). Агрегат можно также использовать для летнего охлаждения воздуха в одной из комнат квартиры при наличии хл а доносителя.

Преимуществами квартирного воздушного отопления являются: независимое отопление отдельных квартир, малая тепловая инерция, простое регулирование, снижение расхода тепла (до 20%) за счет бытовых тепловыделений. К его недостаткам относятся шум, возникающий при действии электровентилятора, особенно ощутимый ночью, и отсутствие увлажнения воздуха.