Воздушно-отопительные агрегаты

В ряде практических случаев возникает потребность нагрева воздуха в поме­щении в режиме рециркуляции. Такие ситуации могут возникнуть, когда напри­мер, отсутствует отопительная система или существующая дает недостаточно теплоты, при ряде технологических задач (сушка стен в оштукатуренном поме­щении и т. д.).

При этом используются воздушно-отопительные агрегаты, кото­рые обычно состоят из вентилятора, нагревательной секции и блока управления. Вентилятор забирает воздух из помещения, который далее поступает в нагрева­тельную секцию, после чего нагретый воздух опять поступает в помещение. Та­кие установки могут применяться, если в помещении нет выделений в воздух вредных веществ. Тип и параметры воздушно-отопительного агрегата зависят от конкретной решаемой задачи.

Нагревательная секция установки может быть выполнена с использовани­ем в качестве теплоносителя горячей воды, пара, природного газа или элек­троэнергии. Наиболее часто применяется горячая вода. Тепловая мощность таких установок от нескольких до сотен киловатт. Водо-воздушные теплооб­менники — такие же, как в приточных установках. Паровые теплообменники используются гораздо реже, поскольку пар в качестве теплоносителя приме­няется реже. Кроме того, паровые теплообменники сложнее регулировать и нижний предел тепловой мощности составляет несколько десятков кило­ватт. Электрические нагреватели воздуха используются в тех случаях, когда от­сутствуют горячая вода и пар. Применять электроэнергию для отопления по­мещений дорого, и практически везде существует ограничение по мощности на такое использование электроэнергии. Газовые нагревательные секции при­меняются относительно редко, несмотря на то, что такие нагреватели могут быть выгодны в эксплуатации, т. к. во многих помещениях не допускается ис­пользование газа, да и процедура подвода и подключения газа достаточно за­тратная.

Основная функция блока управления воздушно-отопительных агрегатов — поддержание заданной температуры на выходе установки или в помещении. В установках на горячей воде иногда имеется функция защиты от замерзания воды в трубках. В электрических установках важно обеспечить электробезопас­ность и защиту оборудования от перегрева.

В воздушно-отопительных агрегатах используются осевые, радиальные или диаметральные вентиляторы.

Самыми распространенными являются осевые вентиляторы. Поскольку для этих целей применяются наиболее простые и дешевые вентиляторы, то и воздушно-отопительные агрегаты на их основе получаются конструктивно наиболее простыми и дешевыми.

На рисунке показан воздушно-отопительный агрегат на базе осевого вентилятора с использованием в качестве теплоносителя горячей воды.

Осевой вентилятор встроен в корпус прямоугольного поперечно­го сечения. Перед вентилятором (со стороны входа воздуха) имеется защитная сетка, предотвращающая травмы. После вентилятора с небольшим зазором раз­мещен водяной медно-алюминиевый теплообменник. После теплообменника может быть установлен гравитационный клапан или направляющая выходящий поток воздуха жалюзийная решетка. Одно из основных требований к вентиля­тору — наличие минимально возможного шума. Это не очень просто выпол­нить, поскольку для компактности конструкции расстояние между элементами схемы обычно небольшое и аэроакустическое влияние элементов схемы друг на друга может быть существенным. Кроме того, звуковая мощность вентилятора пропорциональна его давлению, а давление должно быть достаточным для пре­одоления аэродинамического сопротивления теплообменника и создания на выходе агрегата воздушной струн с требуемой скоростью.

Например, аэродина­мическое сопротивление теплообменника может составлять 30—80 Па (с учетом закрученного потока на входе в теплообменник), а для создания на выходе воз­душной струн со скоростью, например, 5 м/с требуется скоростной напор 15 Па (без учета потерь в направляющей решетке). Для осевых вентиляторов с диаме­тром до 500 мм это уже довольно большое давление. Такие воздушно-отопительные агрегаты обычно рекомендуется подвешивать на высоте 3—5 м и направлять выходящую из агрегата струю нагретого воздуха вниз, в обслужи­ваемую зону. Однако мало направить струю вниз, надо убедиться, что она туда попадет.