3.13. Увлажнители воздуха
Работа бытового оборудования связана с выделением в окружающую среду тепла, которое приводит к нагреванию воздуха и снижению его относительной влажности. Применение кондиционеров для охлаждения воздуха также значительно снижает его влажность вследствие конденсации влаги на сетке испарителя и отвода ее за пределы помещения.
При значительном осушении воздуха в помещении начинает ухудшаться самочувствие людей, появляется кашель, возможно обострение хронических заболеваний органов дыхания, вырастает риск получения заболеваний легких из-за увеличения концентрации легких пылевых частиц, витающих в воздухе.
Технология увлажнения воздуха состоит в принудительном интенсивном испарении воды посредством тепла (паровые увлажнители), обдува воздухом дисков, бумажных фильтров, синтетических сеточек к которым подается вода или ультразвуковых колебаний, приводящих и к локальному нагреву воды, и к высокочастотным колебаниям поверхностной пленки воды, а значит и к облегчению процесса отрыва молекул воды от жидкости. Помимо увлажнения увлажнители частично решают и вопрос очистки воздуха помещений от витающей пыли.
Т
радиционные
увлажнители забирают сухой воздух
помещения, прогоняют его через
синтетические диски или увлажненные
фильтры и возвращают его в комнату
увлажненным и очищенным. Они автоматически
обеспечивают комфортный уровень
влажности и не требуют дополнительных
приборов контроля. Типовая конструкция
увлажнителя, представленная на рис.
3.22.
Ультразвуковые
увлажнители
наиболее эффективные из существующих
увлажнителей воздуха. Пар в таких
увлажнителях создается за счет колебаний
при помощи ультразвуковой мембраны. В
отличие от паровых и традиционн
ых
моделей, их преимуществами является
точный контроль влажности («нормальная»
температура выходящего пара не более
40°С) и низкий уровень шума. Например, в
2003 году фирма «General» выпустила модели
с цифровым управлением, снабженные
встроенным датчиком влажности в
помещении, позволяют задавать желаемый
уровень влажности, включать автоматический
режим или режим «сон».
Увлажнители серии UHH (см. рис. 3.23) имеют дополнительную особенность предварительный нагрев воды. Перед попаданием на ультразвуковую мембрану вода в специальном отсеке нагревается до температуры 80 градусов и при этом в ней погибают все бактерии и микроорганизмы. Однако в отличие от паровых увлажнителей, температура пара на выходе не превышает 40°С. Таким образом, в этих моделях совмещены все достоинства паровых и ультразвуковых увлажнителей воздуха эффективность, гигиеничность, небольшое энергопотребление и безопасность.
3.14. Обогреватели воздуха
Для сохранения комфортных условий работы и отдыха человека важное значение имеет температура воздуха, а точнее ее поддержание в заданном диапазоне. В холодное время года в периоды аварий на теплосетях и т.п. необходимо дополнительное отопление помещений. Кроме того, неэффективная работа систем отопления или ее отказ могут потребовать дополнительный нагрев воздуха в помещении. Для этих целей применяют приборы обогрева воздуха, такие как тепловентиляторы, масляные радиаторы, инфракрасные нагреватели, конвекторы и др.
Выбор оптимального обогревательного оборудования зависит от многих факторов, в том числе:
площади помещения (~1 кВт на 10 кв.м.);
назначения помещения (жилая комната, спортивный зал, цех и т.д.);
высоты потолка;
теплопотерь (открытая дверь, плохая теплоизоляция и т.п.).
При обогреве небольшого помещения (например, жилой комнаты, гостиничного номера, офисного помещения) важно обеспечить:
быстрый и равномерный прогрев воздуха;
поддержание заданной комфортной температуры;
невысокую стоимость обогревателя.
Оптимальным обогревателем для помещений площадью до 30 кв.м. является масляный обогреватель или тепловентилятор.
Внешний вид масляного обогревателя и схема, поясняющая принцип его работы представлены на рис. 3.24.
Рис. 3.24. Внешний вид современного масляного обогревателя и схема, поясняющая принцип работы:
1 – трубчатый электронагреватель; 2 – минеральное масло (теплоноситель);
3 – воздушный объём для компенсации расширения масла.
Масляные обогреватели или радиаторы представляют собой герметичный корпус, в котором электронагревателем нагревается теплоноситель – минеральное масло. Принцип действия основан на естественной циркуляции теплоносителя внутри корпуса. Вокруг нагревателя возникает нагретый слой масла, который, поднимаясь вверх, нагревает корпус, отдающий тепло окружающему его воздуху. Часть энергии уходит в помещение в виде теплового излучения. Оставшееся масло опускается вниз к нагревателю, процесс повторяется. Батареи имеют несколько ступеней регулировки по мощности нагрева и устройство автоматического отключения нагревателя.
В последнее время активно используются и появляются на рынке устройства, в которых собирается конвертор на базе 2-х или нескольких масляных радиаторов, т.е. роль экранов играет корпус батареи. Для ускорения процесса нагрева в части устройств применяют электровентилятор для принудительной вентиляции конвертора.
Тепловентиляторы – это устройства, обеспечивающие помимо циркуляции (перемещения) воздуха в помещении, еще и его подогрев. При определенных условиях и низких температурах воздух в помещении начинает расслаиваться, т.е. теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается к полу. Это приводит к дискомфортной ситуации, снижающей производительность труда на производстве из-за простудных заболеваний, вызываемых именно переохлаждением частей тела человека. Для перемешивания слоев воздуха и повышения его температуры используются тепловентиляторы, большинство из которых имеют устройство автоматического отключения нагревателя и вентилятора. Это позволяет в пожаробезопасном режиме поддерживать заданную температуру. Внешний вид промышленного тепловентилятора и схема его работы представлены на рис. 3.25.
Рис. 3.25. Внешний вид тепловентилятора для ремонтных работ в квартирах и схема его работы:
1 – корпус; 2 – вентилятор; 3 – электронагреватель.
Излучающие (радиационные, инфракрасные) приборы – камины, рефлекторы, предназначены для местного обогрева, направленным тепловым излучением. Поток тепла создается одним или несколькими нагревателями, концентрируются специальными отражателями и направляются на нагреваемый объект. Нагрев объекта происходит из-за поглощения электромагнитного излучения в инфракрасной области (потока тепла). Чистый воздух не нагревается, нагревается только объект (в т.ч. и человек).
Для помещений с очень высокими потолками, плохой теплоизоляцией и открытых площадок прогрев всего объема воздуха до комфортной температуры экономически очень невыгоден, а часто и невозможен. В этом случае также целесообразно использовать инфракрасные обогреватели.
Инфракрасные лучи способны проходить большие расстояния с минимальными потерями энергии. Именно поэтому данные приборы особенно эффективны для полного или выборочного обогрева:
помещений с высокими потолками (закрытые стадионы, производственные помещения);
локального обогрева (рабочие места в больших помещениях);
обогрева открытых площадок (стадионы, открытые кафе).
Использование инфракрасных обогревателей позволяет достичь огромного энергосбережения по сравнению с другими способами обогрева больших помещений. Инфракрасные обогреватели являются единственным видом обогревательных приборов, позволяющим осуществлять зональный или точечный обогрев. В случае зонального обогрева в разных частях помещения могут поддерживаться режимы с разной температурой. Точечный обогрев достигается путем размещения приборов над отдельными рабочими местами без обогрева всего помещения, см. рис. 3.26.
Рис. 3.26. Схема работы инфракрасного обогревателя и распределение энергетической освещенности в плоскости источника
В качестве источников теплового излучения инфракрасные обогреватели используют лампы накаливания, вольфрамовые нити, галогенные и карбоновые лампы, источником излучения которых является кварцевая колба, в которую непосредственно заключен нагревательный элемент.
Эффективность работы такого нагревателя зависит от спектра излучения и распределения теплового потока на радиационную и конвективную составляющие.
Наиболее эффективные по этим показателям карбоновые нагреватели (с угольным нагревательным элементом, заключенным в кварцевую колбу с разреженным воздухом), спектр которых находится в наиболее благоприятном для человека диапазоне 2,513,5 нм, а радиационная составляющая теплового потока достигает, при максимальной мощности нагревателя, 78 %. Энергетическая освещенность точек пространства карбоновым нагревателем в три раза больше, чем спиральным вольфрамовым.
Конвекционные приборы (электро- или просто конвекторы) предназначены для нагрева воздуха и создания условий его быстрого нагрева. Принцип действия заключается в следующем: воздух, нагреваемый электронагревателем (или другим источником тепла), поднимается в пространстве ограниченном плоскостями конвектора. Поднимается он быстрее, чем в обычных условиях (за счет отсутствия потерь на завихрения и турбулизацию воздуха при движении), при этом отдаёт тепло ограничивающим поток воздуха поверхностям и в результате имеют место два механизма нагрева воздуха в помещении:
Активное перемешивание (конвекция) нагретого и холодного воздуха.
излучение тепла ограничивающими поток экранами.
Схема работы электроконвектора представлена на рис. 3.27.
Рис. 3.27. Схема нагрева воздуха электроконвектора:
1 – электронагреватель; 2 – экраны конвектора