ПРОМЫШЛЕННЫЕ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛИ

Для современных людей привычным является обогрев помещений с помощью радиаторов (батарей). Тепло к ним поступает вместе с нагретой водой, которая является теплоносителем. Но такой способ отопления является относительно недавним изобретением, получившим распространение только с конца XIX – начала ХХ веков. Многие тысячелетия до этого помещения отапливались непосредственным нагревом воздуха, без промежуточных теплоносителей.

Немного истории

Человечество с древнейших времен обогревалось открытым огнем. Сначала были костры, потом научились делать очаги, которые выкладывали из камней.

Рис.1 Гипокауст древних римлян

Открытый огонь, конечно, романтично, но не очень комфортно. Дым лезет в глаза, дышать им нельзя. От пламени жарко, а спина мерзнет. В помещении скапливаются продукты сгорания, а тут и до отравления угарным газом недалеко. Понятно, что была необходима доработка конструкции. Древние греки придумали гипокаусты, которые в дальнейшем получили широкое распространение в Римской империи. Под полом оставляли пространство (рис.1), плиты укладывали на столбы из камня или кирпича. Снаружи здания располагалась печь, тепло которой проходило под полом и в стены здания. Внутри помещения дыма не было. Пол разогревался, а затем передавал тепло помещению. В Северной Африке гипокаусты использовали и в средние века. А в другой бывшей римской провинции, Испании, он просуществовал до начала XX века под названием «глория».

В Древней Руси печи топились по «черному», дым выходил в помещение и далее на улицу через специальное отверстие в стене под потолком либо в самом потолке. Такой способ часто приводил к отравлениям угарным газом и пожарам. В 1718 г. Петр I издал указ, запрещающий строительство в Петербурге домов с отоплением по «черному». С той поры в России началось широкое применение печей с отводом продуктов сгорания через дымовую трубу в атмосферу. Вплоть до начала ХХ века они являлись основным видом отопительных приборов в жилых домах. Да и в общественных зданиях тоже.

Воздушное отопление

Для отопления производственных, складских и торговых помещений в последние десятилетия применяются инфракрасные излучатели и воздухонагреватели. Последние хороши для зданий средней высоты, до 5 метров, имеющих надежную тепловую изоляцию стен и покрытия.

При воздушном отоплении (рис.2) нет промежуточного теплоносителя, что позволяет достичь высокого коэффициента полезного действия системы отопления: 90–94% — для рекуперативных нагревателей и практически 100% — для систем прямого нагрева. Дополнительная экономия от 5 до 25 % тепловой энергии получается за счет «дежурного режима», когда в нерабочее время в помещении поддерживается температура +5–7°С.

Рис. 2 Промышленный газовый воздухонагреватель

Воздушное отопление быстро выходит на рабочий режим, помещение полностью прогревается всего за несколько часов. Высокая степень автоматизации позволяет вырабатывать ровно то количество тепла, в котором есть необходимость.

Отопление крупных помещений воздухонагревателями быстро реализуется. Капитальные затраты на строительство воздушной системы значительно ниже расходов на водяное отопление. Срок окупаемости капитальных затрат часто составляет всего один-два отопительных сезона. И наконец, использование воздухонагревателей позволяет построить единую систему отопления, вентиляции и кондиционирования в здании.

Рекуперативные воздухонагреватели

Воздухонагреватели подразделяют по способу нагрева воздуха. Рекуперативные разогревают воздух в теплообменнике. Смесительные установки осуществляют прямой нагрев воздуха.

Рис.3 Устройство воздухонагревателя непрямого нагрева

В рекуперативных воздухонагревателях топливо подается горелкой в камеру сгорания (рис.3). Образовавшиеся продукты горения проходят через двух- или трехходовой теплообменник. При непрямом нагреве воздух вентилятором прокачивается через теплообменник и поступает в помещение непосредственно или через систему воздуховодов. Продукты сгорания через дымоход отводятся на улицу. Камера сгорания обычно выполняется из нержавеющей стали.

Газовые воздухонагреватели непрямого нагрева можно поделить на аппараты с атмосферной горелкой и горелкой с принудительной подачей воздуха (вентиляторной). Первые имеют простую конструкцию и невысокую цену.

Рис.4 Воздухонагреватель ROBUR с атмосферной горелкой

Различные модели газовых воздухонагревателей ROBUR M (рис.4) с атмосферной горелкой имеют мощность от 12,8 кВт до 63,8 кВт. Продукты сгорания проходят через теплообменники, которые обдуваются снаружи потоком воздуха от вентилятора. Горелка может работать на природном или сжиженном углеводородном газе. Из закрытой камеры сгорания дымовые газы удаляет вытяжной вентилятор. Из недостатков рекуперативных воздухонагревателей с атмосферной горелкой прежде всего нужно отметить узкий диапазон тепловой мощности – от 12 до 150 кВт.

Рис.5 Воздухонагреватель с вентиляторной горелкой

У воздухонагревателей с вентиляторной горелкой (рис.5) диапазон тепловой мощности намного шире - от 40 до 1200 кВт. Воздух на горение подается принудительно, что обеспечивает хорошее смешивание с газом и качественное сгорание топлива. Модуляционные горелки обеспечивают плавную регулировку мощности в диапазоне 30-100%, что позволяет поддерживать стабильную температуру с точностью до 1 ⁰С.

Рис.6 Воздухонагреватель с премикс-горелкой

В отдельных случаях используются газовые воздухонагреватели с премикс-горелкой (рис.6), в которой смешение газа и воздуха происходит нестандартно. Обычно газ выходит из сопла и далее смешивается с воздухом. В премикс-горелках газовоздушная смесь образуется предварительно в трубе Вентури и в самом вентиляторе. Далее она попадает в пламенную трубу со специальной перфорированной поверхностью из жаропрочного сплава железа, хрома и алюминия, вокруг которого и происходит горение. Конструкция позволяет обеспечить эффективное сжигание газа за счет простой регулировки производительностью вентилятора. Обеспечиваются сверхнизкие выбросы вредных веществ: оксида углерода и окислов азота.

Рекуперативные воздухонагреватели можно использовать не только для отопления, но и в составе системы приточной вентиляции, а также для технологического нагрева воздуха.

Смесительные воздухонагреватели

Смесительные воздухонагреватели обеспечивают прямой нагрев воздуха непосредственно пламенем горелки, без теплообменника. Продукты сгорания находятся в потоке нагреваемого воздуха. Газ полностью сгорает в потоке воздуха и отдает ему тепло.

Организации горения, а также высокая степень разбавления дымовых газов позволяют получить чистый нагретый воздух, соответствующий действующим нормам и содержащий вредных примесей не более 30% от предельно допустимой концентрации. Смесительные воздухонагреватели, как правило, используются в цехах с большими кратностями воздухообмена: литейное и сварочное производство. В них количество вредных веществ, выделяемых в процессе производства, значительно превышает уровень вредностей, содержащихся в продуктах сгорания газовых воздухонагревателей. Также возможно применение смесительных воздухонагревателей для обогрева открытых площадок.

Рис.7 Устройство смесительного воздухонагревателя Тепловей

Воздухонагреватели Тепловей производятся мощностью от 170 до 2000 кВт (рис.7). Они оснащаются автоматической блочной горелкой. Горение происходит в камере, в которую также засасывается приточный воздух. Разрежение в камере сгорания создает вентилятор, который может быть обычного или жаростойкого исполнения. Для наружной облицовки используется оцинкованная листовая сталь с полимерным покрытием.

Воздухонагреватели прямого нагрева имеют конкурентную цену. При резко отрицательных температурах не образуется конденсат, что характерно для рекуперативных аппаратов. Коэффициент полезного действия при установке такого воздухонагревателя в помещении может достигать 100%. При качественном сжигании газа потери от химического недожога мизерны. Потерь с уходящими газами нет, они попадают в помещение. Теплопотери через наружные ограждающие конструкции воздухонагревателя также равны нулю, ведь он установлен в помещении.

Но при работе смесительных воздухонагревателей необходимость постоянно контролировать уровень угарного газа и окислов азота на выходе из установок. Не рекомендуется использовать рециркуляцию воздуха, то есть возврат остывшего воздуха назад в воздухонагреватель, из-за накопления вредных веществ.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь