10524

130

По схеме на рисунке 10.1, в часть воздуха забирается снаружи, другая часть внутреннего воздуха подмешивается к наружному (осуществляется ча-

стичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух догревается в калорифере и подается вентилятором в помещение. Помещение обогревается всем посту-

пающим в него воздухом, а вентилируется только той его частью, которая заби-

рается снаружи. Эта часть воздуха удаляется из помещения в таком же количе-

стве в атмосферу с помощью системы вытяжной вентиляции.

Схема на рисунке 10.1, г – прямоточная. Наружный воздух в количестве,

необходимом для вентиляции помещения, дополнительно нагревается для отопления, а после охлаждения до температуры помещения удаляется в таком же количестве в атмосферу.

Центральная система воздушного отопления – канальная. Воздух нагре-

вается до необходимой температуры в тепловом центре здания и подается в по-

мещения через воздухораспределители. Принципиальные схемы центральной системы приведены на рисунке 10.2.

В схеме на рисунке 10.2, а нагретый воздух по специальным каналам рас-

пределяется по помещениям, а охладившийся воздух по другим каналам воз-

вращается для повторного нагревания в теплообменнике – калорифере. Совер-

шается, как и в схеме на рисунке 10.1, а, полная рециркуляция воздуха без вен-

тиляции помещений. Теплопередача в калорифере соответствует теплопотерям помещений, т.е. схема является чисто отопительной.

Схема на рисунке 10.2, б с частичной рециркуляцией по действию не от-

личается от схемы на рисунке 10.1, в. На рисунке 10.2, в изображена прямоточ-

ная схема центральной системы воздушного отопления, аналогичная схеме на рисунке 10.1, г. В схемах на рисунках 10.1, а, б и 10.2, а теплозатраты на нагре-

вание воздуха определяются только теплопотерями помещений.

В схемах на рисунках 10.1, в и 10.2, б они возрастают в результате пред-

варительного нагревания части воздуха от температуры наружного воздуха tн

до температуры tв.

131

Рис. 10.2. Принципиальные схемы центральных систем воздушного отопления: а – полностью рециркуляционная; б – частично рециркуляционная; в – прямоточная; г – рекуперативная; 1 – теплообменник (калорифер); 2 – канал (воздуховод) с нагретым воздухом и воздухораспределителем на конце; 3 – канал (воздуховод) системы вытяжной вентиляции; 4

– вентилятор; 5 – наружный воздухозабор с каналом (воздуховодом); 6 – воздухо-воздушный теплообменник; 7 – рабочая (обслуживаемая) зона

В схемах на рисунках 10.1, г и 10.2, в теплозатраты наибольшие, так как весь воздух необходимо нагреть сначала от температуры tн до tв, а потом пере-

греть до температуры tг (тепловая энергия расходуется и на отопление, и на полную вентиляцию помещений).

Рециркуляционная система воздушного отопления отличается меньшими первоначальными вложениями и эксплуатационными затратами. Система мо-

жет применяться, если в помещении допускается рециркуляция воздуха, а тем-

пература поверхности нагревательных элементов соответствует требованиям гигиены, пожаро- и взрывобезопасности этого помещения. Радиус действия центральной системы с естественной циркуляцией (без вентилятора) ограничен

8…10 м, считая по горизонтальному пути от теплового пункта до наиболее уда-

ленного вертикального канала. Объясняется это незначительностью действую-

щего естественного циркуляционного давления, составляющего даже при зна-

чительной температуре нагретого воздуха всего лишь около 2 Па на каждый метр высоты канала.

132

Система воздушного отопления с частичной рециркуляцией устраивает-

ся с механическим побуждением движения воздуха и является наиболее гиб-

кой. Она может действовать в различных режимах: в помещениях, помимо ча-

стичной, может осуществляться полная замена или полная рециркуляция воз-

духа. При этих трех режимах система работает как отопительно-

вентиляционная, чисто вентиляционная и чисто отопительная. Все зависит от того, забирается ли в каком количестве воздух снаружи и до какой температу-

ры нагревается воздух в калорифере.

Прямоточная система воздушного отопления отличается самыми высо-

кими эксплуатационными затратами. Ее применяют, когда требуется вентиля-

ция помещений в объеме не меньшем, чем объем воздуха для отопления

(например, в помещениях категории А и Б, где выделяются взрывоопасные и пожароопасные вещества, а также вредные для здоровья людей или обладаю-

щие неприятным запахом). Для уменьшения теплозатрат в прямоточной систе-

ме при сохранении ее основного преимущества – полной вентиляции помеще-

ний – используют схему с рекуперацией (рис. 10.2, г), где применен дополни-

тельный воздухо-воздушный теплообменник, позволяющий использовать (ути-

лизировать) часть теплоты удаляемого из помещения воздуха для предвари-

тельного нагревания наружного воздуха.

10.3. Количество и температура воздуха для отопления

Воздух для отопления подается в помещение нагретым до такой темпера-

туры tг, чтобы в результате его смешения с внутренним воздухом и теплообме-

на с поверхностью ограждений поддерживалась заданная температура помеще-

ния. Следовательно, количество аккумулированной воздухом теплоты должно быть равно Qп – максимальной теплопотребности для поддержания в помеще-

нии расчетной температуры tв:

133

где с – удельная массовая теплоемкость воздуха, с = 1005 Дж/(кг К).

Для получения расхода воздуха в кг/ч теплопотребность помещения в Вт

(Дж/с) следует выразить в Дж/ч, т.е. умножить на 3600.

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

где ρг и ρв – плотности воздуха, кг/м3, при его температурах tг и tв.

Температура воздуха tг должна быть возможно более высокой для уменьшения, как это видно из уравнения (10.2), количества подаваемого возду-

ха. В связи с этим сокращаются размеры каналов, а также снижается расход электроэнергии при механическом побуждении движения воздуха.

Однако правилами гигиены устанавливается определенный верхний предел температуры – воздух не следует нагревать выше 60оС, чтобы он не те-

рял своих свойств как среда, вдыхаемая людьми. Эта температура и принима-

ется, как предельная для систем воздушного отопления помещений с постоян-

ным или длительным (более 2 ч.) пребыванием людей. Отклонения от этого общего правила делают для воздушно-тепловых завес. Для завес у внешних ворот и технологических проемов, выходящих наружу, допускается повыше-

ние температуры подаваемого воздуха до 70 °С, а для завес у наружных вход-

ных дверей – до 50 °С.

Конкретные значения температуры воздуха при воздушном отоплении связаны со способами его подачи из воздухораспределителей и зависят от того,

подается ли воздух вертикально сверху вниз, наклонно в направлении рабочей

(обслуживаемой) зоны или горизонтально в верхней зоне помещения. В преде-

ле, если люди подвергаются длительному непосредственному влиянию струи нагретого воздуха, его температуру рекомендуется понижать до 25 °С.

По формуле (10.2) определяют количество воздуха, подаваемого в поме-

щение только с целью его отопления, и систему устраивают рециркуляционной.

134

Когда же воздушная система отопления является одновременно и систе-

мой вентиляции, 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 со-

храняют количество и температуру отопительного воздуха, а систему выбирают

прямоточной или с частичной рециркуляцией;

если Gвент Gот (количество вентиляционного воздуха превышает коли-

чество воздуха, которое необходимо для отопления), то принимают количество воздуха, потребное для вентиляции, систему делают прямоточной, а температу-

уменьшают, если в помещении имеются постоянные тепловыделения.

При центральной отопительно-вентиляционной системе температура нагретого воздуха, определяемая по формуле (10.5), может оказаться для каждо-

го помещения различной. Подача в отдельные помещения воздуха при различ-

ной температуре технически осуществима. Однако проще подавать во все поме-

щения воздух при одинаковой температуре. В этом случае общую температуру нагретого воздуха принимают равной низшей из расчетных для отдельных по-

мещений, а количество подаваемого воздуха пересчитывают по формуле (10.2).

После уточнения воздухообмена определяют теплозатраты на нагревание

135

где Gот и Gвент – расходы воздуха для целей отопления и вентиляции, кг/с; tн – расчетная температура наружного воздуха для проектирования отоп-

ления, °С.

В формуле (10.7) количество рециркуляционного воздуха Gрец = Gот −

Gвент, так как Gот выражает количество смешанного воздуха, нагретого до тем-

пературы tг с целью отопления.

10.4. Местное воздушное отопление

Местное воздушное отопление предусматривают в зданиях в следующих случаях:

в рабочее время при отсутствии центральной системы приточной вен-

тиляции, причем система отопления может быть чисто отопительной или сов-

мещенной с местной приточной вентиляцией;

в нерабочее время при отсутствии и невозможности или экономической нецелесообразности использования для отопления имеющейся центральной си-

стемы приточной вентиляции.

Для местного воздушного отопления применяют:

рециркуляционные отопительные агрегаты с механическим побуждени-

ем движения воздуха (рис. 10.1, а);

отопительно-вентиляционные агрегаты с частичной рециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механическим побуждением движения воздуха по схемам на рис. 10.1, в, г ( наиболее полно рассматриваются в дисциплине

«Вентиляция»);

рециркуляционные воздухонагреватели с естественным движением воз-

духа (рис. 10.1, б).

Отопительные агрегаты предназначены для отопления производственных помещений категорий В, Г и Д, технологический процесс в которых не сопро-

вождается выделением пыли, а также крупных помещений общественных и сельскохозяйственных зданий. Специальные отопительно-вентиляционные аг-

регаты применяют для отопления жилых квартир. Рециркуляционные воздухо-

136

нагреватели служат для отопления лестничных клеток многоэтажных зданий и отдельных помещений общественных зданий.

10.5. Отопительные агрегаты

Отопительным агрегатом называется комплекс стандартных элементов,

собираемых воедино на заводе, имеющий определенную воздушную, тепловую и электрическую мощность. Агрегаты предназначены для установки непосред-

ственно в отапливаемых помещениях. Они представляют собой компактное,

достаточно мощное и сравнительно недорогое устройство. Недостатком агрега-

тов является шум при действии вентилятора, что ограничивает возможность их применения в рабочее время.

Отопительные агрегаты подразделяются на подвесные и напольные. Кон-

струкции подвесного отопительного агрегата представлены на рис. 10.3.

Рис. 10.3.Подвесной воздушно-рециркуляционный отопительный агрегат: 1 – корпус; 2 - воздухонагреватель; 3 – воздушный клапан; 4 – кронштейн; 5 – осевой вентилятор; 6 – электродвигатель

Он имеет круглый корпус с воздухозаборным отверстием. Внутри корпу-

са находится осевой вентилятор с электродвигателем. Воздух, забираемый из помещения вентилятором, пропускается через калорифер, в который поступает высокотемпературная вода, и выпускается снова в помещение в нужном направлении через створки регулирующего воздушного клапана.

В напольных отопительных агрегатах (рис. 10.4) используют как осевые,

так и радиальные вентиляторы, а их мощность может значительно превышать мощность подвесных агрегатов. Воздух нагревается не только водой, но и па-

137

ром, а также при сжигании газообразного или дизельного топлива.

Для отопления помещения устанавливают не менее двух агрегатов, при-

чем их тепловую мощность выбирают достаточной для поддержания темпера-

туры воздуха в отапливаемом помещении не ниже 5 °С при выходе из строя од-

ного из агрегатов.

Рис. 10.4. Напольный воздушно-рециркуляционный отопительный агрегат: 1 – электродвигатель; 2 – воздуховыпускной патрубок; 3 – воздухонагреватель; 4 – корпус; 5 – клиноременная передача в защитном кожухе

10.6. Рециркуляционные воздухонагреватели

Рециркуляционный воздухонагреватель с естественным движением возду-

ха – это отопительный прибор типа высокого конвектора, обогреваемый тепло-

носителем – водой. По способу отопления помещения, связанному с интенсив-

ной циркуляцией воздуха при сосредоточенном его нагревании, рециркуляцион-

ный воздухонагреватель считают прибором местного водовоздушного отопле-

ния. Применяют их для отопления отдельных помещений, не имеющих постоян-

ных рабочих мест у наружных ограждений и периодически используемых людь-

ми, в первую очередь, для отопления лестничных клеток многоэтажных зданий.

В лестничной клетке, отапливаемой рециркуляционным воздухонагрева-

телем, помещенным близ наружной входной двери (рис. 10.5, а), обеспечивает-

138

ся более ровная температура воздуха, чем при водяном отоплении, приборами,

расположенными на нескольких лестничных площадках. Этому способствует усиленное прогревание наружного воздуха, проникающего через открываемую входную дверь.

Рис. 10.5. Применение рециркуляционных воздухонагревателей для отопления: а – лестничной клетки в многоэтажном здании; б – низкого помещения; в – высокого помещения

В общественных и вспомогательных помещениях (в вестибюлях, холлах,

торговых залах, складах и т.п.), имеющих значительную площадь при ограни-

ченной высоте и сообщающихся с наружным воздухом, рециркуляционные воздухонагреватели устанавливают при входах (рис. 10.5, б). Они поддержива-

ют равномерную температуру, вовлекая в циркуляцию и нагревая как внутрен-

ний, так и холодный наружный воздух, поступающий в помещения.

Рециркуляционные воздухонагреватели применяют также для отопления помещений, окруженных по периметру постоянно отапливаемой частью здания и охлаждающихся в основном через покрытие (рис. 10.5, в). К таким помещениям относятся зрительные залы театров, концертные и другие залы, а также цехи.

10.7. Центральное воздушное отопление

Центральное воздушное отопление применяют в помещениях производ-

ственных, гражданских и агропромышленных зданий при наличии центральной

139

системы приточной вентиляции. Отопление осуществляют по трем описанным выше схемам: с полной рециркуляцией (рис. 10.2, а), с частичной рециркуляци-

ей (рис. 10.2, б) и прямоточной (рис. 10.2, в).

Полную рециркуляцию воздуха применяют, главным образом, в нерабо-

чее время для дежурного отопления или для нагревания помещений перед началом работы при прерывистом отоплении. Так поступают, если полная ре-

циркуляция не противоречит требованиям гигиены, пожаро- и взрывобезопас-

ности помещений. При этом используется имеющаяся центральная система приточной вентиляции, но воздух забирается не снаружи, а из отапливаемых помещений и нагревается до температуры, определяемой по формуле (10.5).

В рабочее время центральное воздушное отопление подчиняется услови-

ям вентилирования помещений. Приточный воздух нагревается до температуры более высокой, чем температура помещений в зависимости от теплопотребно-

сти, выявленной при составлении теплового баланса этих помещений.

В системах центрального воздушного отопления используются все кон-

структивные элементы систем приточной вентиляции: фильтры, калориферы,

электровентиляторы, воздуховоды и пр. Тепловая мощность калориферов в совмещенной системе отопления и вентиляции повышается на величину тепло-

вой мощности системы отопления. Другим отличием является установка ре-

зервного вентилятора, электродвигатель которого должен автоматически включаться при остановке основного вентилятора.

Нагретый воздух может подаваться в обогреваемые помещения одной или несколькими горизонтальными струями, т.е. способом сосредоточенной подачи. В высокие помещения (высотой Нп более 8 м) воздух выпускается через воздухораспределительные устройства, размещаемые в средней зоне на высоте

(0,35…0,65 Нп) от поверхности пола.

10.8. Смесительные воздушно-тепловые завесы

При движении людей или транспорта через входные двери и ворота, ма-

териалов через открытые технологические проемы в здание поступает холод-