5.3.1. Розрахунок систем повітряного опалення
При розрахунку систем повітряного опалення необхідно визначати кількість повітря, що подається, температуру і швидкість виходу повітря із повітророзподільників, теплову потужність установки. На основі цього підібрати обладнання.
В робочій зоні необхідно забезпечити нормовані метеорологічні умови. Гранична температура нагріву повітря не повинна перевищувати 70 0С, оскільки подальше підвищення температури приводить до пригорання органічного пилу.
У системах із децентралізованою подачею повітря в робочу зону температура повітря, що виходить із повітророзподільника, приймається не більше 45 С.
Кількість
повітря що подається, кг/год, для системи
повітряного опалення:
де – тепловтрати, кДж/кг; с – питома теплоємність повітря кДж/(кг К);
Температура
повітря, що подається в приміщення:
Якщо кількість повітря для опалення виявляється рівною або більшою ніж необхідна для вентиляції, то зберігається кількість і температура опалювального повітря, а систему влаштовують прямотоковою, або з частковою рециркуляцією.
Якщо кількість повітря для опалення менше ніж необхідно для вентиляції, то приймають кількість повітря для вентиляції, систему здійснюють прямотоковою.
Після уточнення повітрообміну визначається витрата тепла на нагрівання повітря:
-при
системах повітряного опалення із
повною рециркуляцією:
- при
прямотоковій схемі:
- за
часткової рециркуляції:
,
де , – кількість повітря, що рециркулююється і кількість зовнішнього повітря.
VI теплогенеруючі установки
Установки для отримання гарячої води або пари, що використовуються як теплоносії називаються водогрійними, або паровими котлами (ТГУ).
Водяна пара використовується для отримання електроенергії на теплоелектроцентралях (ТЕЦ) або теплоелектростанціїях (ТЕС), технологічних потреб промислових підприємств та сільського господарства, а також для нагріву води в парових водопідігрівниках, для систем теплопостачання. Гаряча вода використовується для опалення, вентиляції і гарячого водопостачання житлових, громадських і виробничих та господарських будівель і споруд, а також для комунально-побутових потреб населення. Дляопалення та вентиляції також використовується і нагріте повітря.
У теплогенеруючій установці створюються термодинамічні умови з максимально можливим коефіцієнтом корисної дії (ККД), при яких відбувається перетворення різних видів енергії (хімічної, випромінювання, електрики) в теплову енергію. Теплова енергія необхідних параметрів отримується шляхом перетворення хімічної енергії органічного палива, енергії, що виділяється при розщепленні ядерного палива, електричної енергії, енергії сонячного випромінювання, геотермальної і теплової енергії низького потенціалу. У теплогенеруючих установках утворюється робоче тіло або носій теплової енергії, з допомогою якого теплова енергія транспортується до споживача і реалізується у вигляді теплоти заданого потенціалу. Як правило, робочим тілом для переносу теплової енергії (теплоносієм) служать рідини або гази.
Системою теплопостачання називається комплекс пристроїв, що виробляють теплову енергію і доставляють її у вигляді водяної пари, гарячої води і нагрітого повітря споживачеві. Основні тенденції розвитку теплогенеруючих установок включають застосування централізованого теплопостачання та автоматизованих систем управління (АСУ), використання альтернативних джерел енергії (водневої, сонячної, геотермальної, вітрової, припливів і відливів), місцевих і вторинних енергоресурсів, відходів промисловості, сільського і міського господарства, забезпечення мінімальних викидів шкідливих речовин в атмосферу.
У зв'язку з різноманітністю різних видів енергії, теплоносіїв та умов роботи застосовуються наступні теплогенеруючі установки і відповідні методи виробництва теплової енергії.
1. Котельні агрегати - пристрої, що мають топку для спалювання органічного палива в окислювальному середовищі, де в результаті екзотермічних, хімічних реакцій горіння утворюються газоподібні продукти з високою температурою (топкові гази), від яких теплота передається іншому теплоносію (воді або водяній парі), більш зручному для подальшого використання.
2. Атомні реактори - пристрої, в яких проходить ланцюгова ядерна реакція поділу важких ядер трансуранових елементів під дією нейтронів. В результаті ядерна енергія перетворюється в теплову енергію теплоносія (води, в перспективі гелію), що вводиться в активну зону атомного реактора, теплота від якого потім в атомному парогенераторі передається воді або пару.
3. Електродні котли - пристрої, в яких проходить перетворення електричної енергії в теплову енергію шляхом розігріву нагрівника з високим електричним опором і наступною передачею теплоти від цього нагрівача робочому тілу.
4. Геліоустановки - пристрої, в яких сонячна (світлова) енергія перетворюється в теплову енергію інфрачервоного випромінювання. У геліоприймачі або сонячному колекторі енергія Сонця трансформується в теплову енергію з подальшою передачею теплоти робочому тілу – воді або повітрю.
5. Геотермальні установки - пристрої, в яких проходить передача теплоти від геотермальних вод до робочого тіла, що нагрівається за рахунок теплової енергії цих вод до заданих параметрів.
6. Котли-утилізатори - пристрої, в яких використовується теплота газів, що залишають різне високотемпературне технологічне обладнання (нагрівальні, випалювальні та інші печі). Теплота від високотемпературних газів передається іншому теплоносію (воді або пару), більш зручному для подальшого використання.
7. Для систем теплопостачання також використовується виробництво теплової енергії з біомаси, сільськогосподарських і міських відходів, а також пристрої, в яких енергія з низьким енергетичним потенціалом перетвориться в високопотенціальну теплову енергію іншого теплоносія з витратами інших видів енергії, що підводяться ззовні (наприклад електроенергії в теплових насосах).
Ефективність ТГУ визначається досконалістю технологічної схеми перетворення енергії, вартістю вихідного джерела енергії, а також параметрами, які повинен мати теплоносій.