Классификация систем воздушного отопления

Гравитационные и вентиляторные системы воздушного отопления могут быть местными и центральными. На рис. 2.31 даны принципиальные схемы местной системы воздушного отопления.

2.31.

Чисто отопительная система с полной рециркуляцией теплоносителя — воздуха может быть бесканальной (рис. 2.31, а) и канальной (рис. 2.31,б). При бесканальной системе воздух нагревается в калорифере и перемещается вентилятором. Наличие канала 2 для горячего воздуха вызывает естественную циркуляцию воздуха через помещение и калорифер 1. В теплообменнике-ка-лорифере первичный теплоноситель, охлаждаясь от температуры t₁ до t₂, нагревает воздух от температуры t_в до t_г, то есть перегревает вторичный теплоноситель по отношению к внутреннему воздуху помещения для выполнения отопительной функции. Эти две схемы применяются для местного воздушного отопления помещений, не нуждающихся в вентиляции.

Для местного воздушного отопления помещения одновременно с его вентиляцией используются две другие схемы, изображенные на рис. 2.31, в, г. По схеме на рис. 2.31, в с частичной циркуляцией часть воздуха забирается снаружи с температурой t_н; другая часть воздуха с температурой /в подмешивается к наружному (осуществляется частичная рециркуляция воздуха). -Смешанный воздух с температурой, промежуточной между t_н и t_B, догревается в калорифере 1 до температуры t_г и подается вентилятором в помещение. Помещение отапливается всем посту-

поступающим в него воздухом, а вентилируется только той частью воздуха, которая забирается снаружи. Эта часть воздуха удаляется из помещения в атмосферу по каналу 3.

Схема на рис. 2.31, г — прямоточная: наружный воздух с температурой t_H в количестве, необходимом для вентиляции помещения, нагревается для отопления до температуры t_г и после охлаждения в помещении до температуры t_в удаляется в таком же количестве в атмосферу.

Центральная система воздушного отопления—канальная. Воздух нагревается до необходимой температуры t_г в тепловом центре здания, где к теплообменнику-калориферу подводится первичный теплоноситель. Принципиальные схемы центральной системы приведены на рис. 2.32.

2.32.

В схеме на рис. 2.32, а нагретый воздух по каналам 2 распределяется по помещениям, а охладившийся воздух по каналам 3 возвращается для повторного нагревания в калорифере 1. Совершается, как и в схеме на рис. 2.31, а, полная рециркуляция воздуха без вентиляции помещений. Расход тепла в калорифере соответствует теплопотерям помещений, то есть схема является чисто отопительной.

Установка для создания воздушно-тепловой завесы, часто применяющейся в наружном входе в общественные и промышленные здания, может служить примером местной и центральной рециркуляционной системы воздушного отопления.

Схема на рис 2.32, б частично рециркуляционная — по действию не отличается от схемы на рис. 2.31, в. На рис. 2.32, в изображена прямоточная схема центральной системы воздушного отопления, аналогичная схеме на рис. 2.31,г.

В схемах на рис. 2.32, а, б и 2.31, а расход тепла на нагревание воздуха определяется только величиной теплопотерь помещений; в схемах на рис. 2.32, в и 2.31, б он возрастает в результате предварительного нагревания части воздуха от температуры t_H до t_в; в схемах на рис. 2.32, г и 2.31, в расход тепла наибольший, так как весь воздух необходимо нагреть сначала от температуры t_H до t_B, а потом перегреть до t_г (тепло расходуется и на отопление и на полную вентиляцию помещения).

Для уменьшения расхода тепла в прямоточной схеме при сохранении ее основного преимущества — полной вентиляции помещений— используется рекуперативная схема (рис. 2.31, г) с дополнительным воздухо-воздушным теплообменником 5 для некоторого нагревания наружного воздуха с температурой t_H воздухом, удаляемым из помещений с температурой t_B.

Рециркуляционная система воздушного отопления отличается меньшими первоначальными вложениями и эксплуатационными затратами, но может применяться в тех помещениях, в которых вопросы гигиены не имеют существенного значения.

Район действия центральной гравитационной системы воздушного отопления ограничен приблизительно 10—15 м, считая по горизонтальному пути от теплового центра до наиболее удаленного вертикального канала. Объясняется это небольшой величиной действующего естественного циркуляционного давления, составляющего даже при значительной разности температуры горячего и наружного воздуха [например, 700C — (—30⁰C) = I00⁰С] всего лишь

около 4 Па (0,4 кгс/м²) на каждый метр высоты канала.

Система воздушного отопления с частичной рециркуляцией устраивается с механическим побуждением движения воздуха и является наиболее гибкой. Она может действовать в различных режимах: в помещениях, помимо частичной, может осуществляться полная смена, а также полная рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система работает как отопительно-вен-тиляционная, чисто вентиляционная и чисто отопительная. Все зависит от того, забирается ли и в каком количестве воздух снаружи и до какой температуры нагревается воздух в калорифере.

Прямоточная система воздушного отопления отличается самыми высокими эксплуатационными затратами, поэтому применяется в тех помещениях, в которых требуется вентиляция в объеме, не меньшем, чем объем воздуха, необходимый для создания должного отопительного эффекта (например, в помещениях, где выделяются вещества, вредные для здоровья людей, взрывоопасные, пожароопасные, обладающие неприятным запахом). Перемещение воздуха с помощью вентилятора оказывается необходимым при значительном радиусе действия системы, для отопления помещений, расположенных ниже теплового центра, и при очистке воздуха в фильтрах (также и в рециркуляционной системе воздушного отопления).

2.3.3. Калориферы

В системах механической вентиляции нагревание приточного воздуха, как правило, осуществляется калориферами. Классифицировать применяющиеся в настоящее время калориферы можно по нескольким признакам. По виду теплоносителя различают калориферы водяные, паровые, электрические. В свою очередь водяные и паровые калориферы под­разделяются по виду поверхности на гладкотрубчатые и ребристые, по характеру движения теплоносителя — на одноходовые и многоходовые. По количеству рядов труб выпускаемые в настоящее время калориферы делятся на две модели: среднюю (С) с тремя рядами труб и большую (Б) — с четырьмя рядами.

Водяные и паровые калориферы в настоящее время получили преимущественное распространение. Нагревание воздуха происходит в них в основном за счет конвективной передачи теплоты при обтекании воздухом теплопередающей поверхности.

Основные элементы конструкции калориферов рассмотрим по рис. 2.33. Теплоноситель (вода или пар) поступает через штуцер 1, проходит по трубкам 4 и удаляется через штуцер 5. На­греваемый воздух обтекает внешние поверхности труб.

По ходу движения воздуха трубки в калориферах могут располагаться в коридорном или в шахматном порядке. В последнем случае обеспечиваются лучшие условия теплопередачи, однако вместе с этим возрастает и сопротивление движению воздуха. В одноходовых калориферах доступ теплоносителя из распределительных коробок открыт во все трубки и теплоноситель проходит по ним между распределительной и сборной коробками один раз.

Рис. 2.34. Многоходовой калорифер                Рис. 111.22. Электрока-

Рис. 2.33. Калорифер стальной пла­стинчатый КФС 1 — штуцер; 2 — металлическая коробка (рас­пределительная), 3 — пластины-ребра; 4 — трубки для теплоносителя; 5 — штуцер

Коробки многоходовых калориферов (рис. 2.34 ) имеют поперечные перегородки, которые создают последовательное движение теплоносителя по трубкам. В таких калориферах скорость движения теплоносителя в трубках при одинаковом расходе по сравнению с одноходовыми больше, в связи с чем интенсивность теплопередачи возрастает. В то же время живое сечение трубок меньше, следовательно, больше сопротивление движению теплоносителя.

В ребристых калориферах наружная поверхность труб имеет оребрение, благодаря чему площадь теплопередающей поверхности увеличивается. Количество трубок у ребристых калориферов меньше, чем у гладкотрубчатых, но теплотехнические показатели выше. Последнее обстоятельство послужило причиной того, что в настоящее время применяются, как правило, ребристые калориферы, серийно выпускаемые отечественной промышленностью.

Оребрение поверхности трубок выполняется различными способами. В пластинчатых калориферах (рис. 2.35) ребра образованы стальными пластинами, насаженными на трубки. Трубки калориферов могут иметь круглое или овальное сече­ние, пластины могут охватывать одну или несколько трубок и по своей форме быть прямоугольными или круглыми. Выпускаются пластинчатые калориферы нескольких марок: одноходовые — КФС и КФБ, КЗПП и К4ПП; многоходовые — КЗВП и К4ВП, КВС-П и КВБ-П и другие

В спирально-навивных калориферах ребра на трубках образуются навивкой стальной ленты. При этом за счет большого усилия при навивке обеспечивается плотный контакт между трубкой и лентой, что улучшает условия теплопередачи. Однако при такой конструкции ребер сопротивление движению воздуха больше, чем у пластинчатых калориферов. В настоящее время находят широкое применение спирально-навивные (оребрённые) калориферы КФСО (средней модели) и КФБО (большой модели). Виды оребрения калориферов показаны на рис. 2.35.

Рис. 2.35.

Рис. 2.34.

В электрокалориферах нагревательным элементом служат трубки (иногда с оребрением для увеличения поверхности теплоотдачи), внутри которых находится омиче­ское сопротивление. Трубки располагаются в несколько рядов в шахматном порядке и омываются нагреваемым воздухом. Мощность электрокалориферов, выпускаемых, как секции к центральным кондиционерам, составляет 10, 50, 150 и 200 кВт, питание осуществляется электрическим током 220 и 380 В. Конструкция электрокалориферов предусматривает возможность регулирования теплоотдачи за счет включения части мощности по сравнению с номинальной.

В калориферной установке, предназначенной для нагревания воздуха, может быть несколько калориферов, которые по ходу движения воздуха располагаются последовательно, параллельно или по смешанной схеме. Как правило, в одной калориферной установке калориферы принимаются одинаковыми по типу и размеру.

Постановка калориферов последовательно один за другимприменяется в случае необходимости нагрева воздуха на большую разность температур.

Использование для конкретных условий различных схем установки калориферов дает различные эксплуатационные и строительные экономические показатели. Поэтому окончательный вывод об экономичности того или другого способа соединения калориферов в группу можно получить в результате сравнения расходов на строительство, ремонт и стоимость затрачиваемой энергии.

Решающим фактором чаще всего является все же необходимый перепад температур воздуха в установке и конструктивные соображения. Так, в центральных кондиционерах предусматри-вается последовательная схема расположения калориферов по ходу движения воздуха. В установках, состоящих из паровых калориферов, предусматривается обводный канал с клапаном, необходимый для регулирования теплосъема с калорифера. Изменяя соотношение количества воздуха, проходящего через калорифер, и воздуха, идущего в обход его, добиваются получения необходимой температуры смеси из калорифером. Для паровых калориферов такое устройство регулирования их теплоотдачи оказывается необходимым, так как регулировка теплосъема путем изменения температуры пара практически исключается.

В установках водяных калориферов устройство обводного канала необязательно, так как регулирование теплоотдачи калориферов может быть осуществлено путем изменения тем­пературы теплоносителя. Однако и здесь при наличии обводного канала улучшаются условия регулирования теплосъема и в ряде случаев повышается экономичность системы.

По ходу движения теплоносителя различают такие же три схемы подключения, что и при установке калориферов по ходу движения воздуха. При этом включение калориферов в сеть для подачи теплоносителя может быть произведено различными способами независимо от расположения их по ходу движения воздуха. При последовательном включении калориферов в тепловую сеть их живое сечение по теплоносителю — воде меньше, чем при параллельном, а следовательно, скорость движения теплоносителя больше.

Если в качестве теплоносителя применяется вода, то увеличение скорости ее движения вызывает интенсификацию теплопередачи, но вместе с тем требует большего напора в сети. По­этому в разных условиях применяются различные схемы подключения калориферов к трубопроводам.

При теплоносителе—паре увеличение скорости его движения не оказывает существенного влияния на увеличение интенсивности теплопередачи. Кроме того, при последовательном подключении теплоотдача второго и последующих калориферов может резко упасть в связи с превращением пара в конденсат в первом калорифере. В связи с этим обычно паровые калориферы подключаются в сеть параллельно. Направление движения пара в калорифере принимается сверху вниз.

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: