Воздушное отопление помещений



В статье отражено понятие воздушного отопления как системы отопления помещений горячим воздухом, рассмотрены способы и системы воздушного отопления, изучены преимущества и недостатки воздушной системы отопления помещений.

Ключевые слова: отопление, воздушное отопление, местные системы воздушного отопления, центральная система воздушного отопления, полностью рециркуляционная, частично рециркуляционная, прямоточная

Согласно СНиПу 41–01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» воздушное отопление это система обогрева зданий с применением горячего воздуха.

Как указывает В. Н. Талиев, воздушное отопление — это замкнутая система, в которой происходит нагрев воздуха до температурных значений более высоких, чем в помещении, а затем нагретых воздух отдает излишки тепла, постепенно охлаждается и затем уже охлажденный воздух снова возвращается в систему для нового нагрева. Описанная циркуляция воздуха может происходить двумя способами:

1) нагретый воздух, протекая в помещение, которое нужно обогреть, перемешивается с тем воздухом, который уже есть в помещении и, таком образом, происходит его охлаждение;

2) нагретый воздух не протекает в помещение, которое нужно обогреть, а движется в каналах, которые окружают помещение, таким образом, нагревает стенки каналов [3, с. 123].

Ю. М. Варфоломеев, О. Я. Кокорин отмечают, что сегодня применяется первый способ. Второй почти не используется, так как натурная проверка жилых помещений в начале второй половины ХХ в. показала его неэффективность. Экспериментальным способом было установлено нарушение плотности каналов. [4, с. 230].

В. М. Боровков, А. А. Калютик, В. В. Сергеев указывают, что есть два вида системы воздушного отопления с полной рециркуляцией теплоносителя воздуха: бесканальная (рис. 1а) и канальная (рис. 1б). В первом случае горячий внутренний воздух, (нагревается от температурных значений tB, до температурных значений ts), нагрев происходит с помощью первичного теплоносителя в теплообменнике, затем уже горячий воздух перетекает с помощью вентилятора в помещение, которое нужно обогреть.

Рис. 1. Схемы местной системы воздушного отопления: а), б) – полностью рециркуляционные; в) – частично рециркуляционная; г) – прямоточная; 1 – отопительный агрегат; 2 – рабочая (обслуживаемая) зона; 3 – канал с нагретым воздухом; 4 – теплообменник (калорифер); 5 – наружный воздухозабор; 6 – рециркулирующий воздух; 7 – вытяжная вентиляция [2]

При установке местного воздушного отопления здания одномоментно с приточно-вытяжной вентиляцией применяют иные схемы (рис. 1, в, г). На схеме рис. 1, показано, как происходит захват половины воздуха из вне, вторая половина воздуха внутри присоединяется к наружному, то есть смешивается — это частичная рециркуляция воздуха. Далее смешенный воздух нагревается в теплообменнике, и вентилятор разгоняется в помещении. Отопление здание происходит всем нагретым воздухом, а вентилируется здание только воздухом, захваченным с наружи. Ликвидация забранного наружного воздуха происходит с помощью вытяжной вентиляции, объем ликвидируемого воздуха равен объёму захваченного воздуха. Схема на рис. 1 г — прямоточная. Воздух с из вне захватывается в нужном объеме, для того что бы вентилировать здание, затем воздух нагревается в теплообменнике для отопления, а затем охлаждается до температурных значений комнатного воздуха, далее ликвидируется наружу [2, с. 150].

В. А. Кострюков подчеркивает, что центральная система воздушного отопления — канальная. Происходит нагрев воздуха до нужных температурных значений в теплообменнике, а затем нагретых воздух перетекает в здание по воздухораспределителям. Схемы центральной системы показаны на рис. 2. В схеме на рис. 2а горячий воздух по специальным каналам течет по зданию, а холодный воздух, а затем по другим каналам происходит возвращение холодного воздуха для последующего нагревания. Совершается, как и в схеме на рис. 1, а, полная рециркуляция воздуха без вентиляции здания. Теплопередача в теплообменнике равна теплопотерям помещений, т. е. схема чисто отопительная [6, с. 170].

Рис. 2. Принципиальные схемы центральной системы 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 [6]

Рециркуляционная система воздушного отопления предполагает малые изначальные финансовые вложения. Условия использования системы рециркуляция воздуха в здании, сопоставимость температурных значений воздуха в здании с нормативами гигиены, пожаро- и взрывобезопасности данного здания. Дальность действия центральной системы с циркуляцией воздуха, если вентилятор отсутствует — 8–10 м, отсчитывая по горизонтальному пути начиная с теплового пункта до наиболее далеко расположенного вертикального канала. Обусловливается это небольшим размером существующего естественного циркуляционного давления, значения которого даже при большой температуре нагретого воздуха около 2 Па на каждый метр высоты канала [8, с. 100].

Система воздушного отопления с частичной рециркуляцией работает с механическим побуждением движения воздуха и представляется более гибкой. Она работает в разных режимах: в зданиях, помимо частичной, может происходить полная замена или полная рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система функционирует как отопительно-вентиляционная, чисто вентиляционная и чисто отопительная. Все зависит от того, захватывается ли и в каком количестве воздух из вне и до каких температурных значений нагревается воздух в теплообменнике. Прямоточная система воздушного отопления характеризуется самыми высокими эксплуатационными вложениями. Ее используют, когда требуется вентиляция помещений в объеме не меньшем, чем объем воздуха для обогрева [7, с. 166].

По мнению В. Ф. Дроздова одно из положительных черт используемой центральной системы воздушного отопления — отсутствие отопительных приборов в отапливаемых зданиях. Воздушному отоплению присуще рост санитарно-гигиенических показателей воздушной среды здания. Воздушное отопление обеспечивает диффузность воздуха для комфортного самочувствия людей, равномерность температуры здания, а также смену, очистку и увлажнение воздуха. Кроме того, при использовании местной системы воздушного отопления экономиться металл. Система воздушного отопления способна быстро изменять количество подаваемой в здание теплоты, что делает ее достаточно гибкой, что бы обеспечить эксплуатационное регулирование, а также при использовании периодического или дежурного отопления [5, с. 109].

Вместе с тем, воздушному отоплению присуще ряд существенных недостатков. Известно, что площадь поперечного сечения и поверхности воздуховодов из-за небольшой теплоаккумулирующей способности воздуха значительно превышает сечение и поверхность водяных и паровых теплопроводов. В системе большой протяженности воздух сильно охлаждается, даже при том, что воздуховоды окутаны тепловой изоляцией. Согласно указанным причинам использование центральной системы воздушного отопления в сравнении с другими системами бывает экономически нецелесообразным. Местному воздушному отоплению указанные недостатки не присуще, но оно так же имеет отрицательные черты, обусловленные расположением отопительного оборудования непосредственно в отапливаемом помещении.

Отсутствие отопительных приборов в помещении является препятствием применения местного воздушного отопления. При условии обеспечения ряда помещений приточной вентиляцией, то необходимо применять центральную систему воздушного отопления, потому что только она совмещает функции отопления и вентиляции [10, с. 199].

В настоящий момент системы воздушного отопления устанавливают в производственных, административных и сельскохозяйственных зданиях, используя рециркуляцию воздуха или совмещая отопление с общеобменной приточной вентиляцией. Известно также применение воздушного отопления жилых зданий и гостиниц.

Литература:

1. Богословский В. Н., Сканави А. Н. Отопление: Учебник для вузов. — М.: Стройиздат, 2016. — 736 с.
2. Боровков В. М. Калютик А. А., Сергеев В. В. Ремонт теплотехнического оборудования и тепловых сетей: Учебник для образовательных учреждений. — М.: Академия, 2015. — 399 с.
3. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях: Учебное пособие. Под ред. В. Н. Талиева. — М.: Легпромиздат, 2008. — 256 с.
4. Варфоломеев Ю. М., Кокорин О. Я. Отопление и тепловые сети: Учебник для средних специальных учебных заведений. — М.: Инфра-М, 2010. — 480 с.
5. Дроздов В. Ф. Отопление и вентиляция: Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 2014. – 264 с.
6. Кострюков В. А. Отопление и вентиляция: Учебник для техникумов. — М.: Стройиздат, 2015. – 328 с.
7. Манюк В. И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник. — М.: Стройиздат, 2008. — 432 с.
8. Сибикин Ю. Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Учебное пособие — М.: Академия, 2008. — 303 c.
9. СНиПу 41–01–2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» [Электронный ресурс] Электронно-правовая система Консультант [сайт] [2015]. URL: http:// www.сonsultant.ru (дата обращения 11.11.2015).
10. Фокин С. В., Шпортько О. Н. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха: устройство, монтаж и эксплуатация: Учебное пособие. — М.: Альфа-М: ИНФРА-М, 2011. — 368 с.