Воздушное отопление

Воздушное отопление

ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ, род отопления, при котором теплоносителем является нагретый воздух, отдающий сообщенную ему теплоту непосредственно воздуху отапливаемого помещения путем смешения с ним. Различают два вида воздушного отопления: местное и центральное. В первом случае нагревание воздуха для отопления производится для каждого помещения в отдельности в самих помещениях или вне их; нагретый воздух подается по коротким воздуховодам; во втором случае нагревание воздуха производится для целого ряда помещений одного здания (редко нескольких) одновременно в одном центральном месте. Центральное воздушное отопление разделяется, в зависимости от способа передачи нагретого воздуха отдельным помещениям, на отопление с естественной циркуляцией, основанной на разности температур нагретого и охлажденного воздуха, и с побудительной циркуляцией, производимой при помощи механического двигателя - вентилятора, крыльчатого или центробежного. Далее, по роду источника получения теплоты, различают: огневоздушное (известное под наименованием «духового»), водо- и паро-воздушное отопление, а также воздушное отопление с использованием теплоты отработанного пара и отходящих газов. Наконец, различают еще отопление свежим воздухом без возврата его после охлаждения в камеру его первоначального нагревания, с возвратом, или с обратной циркуляцией воздуха, и смешанное воздушное отопление.

Местное отопление бывает канальное и калориферное, а) Канальное воздушное отопление, или отопление боровами (если каналы кирпичные), применяемое исключительно для отопления оранжерей, относится к огневоздушному отоплению и состоит главным образом из топки, дымовых каналов для отдачи отапливаемому помещению теплоты и дымовой трубы. У основания трубы, в целях получения лучшей тяги, обычно устраивают подтопок для прогревания трубы перед началом топки после перерыва; при длинных дымовых каналах подтопок необходим. Топку располагают в углублении и снабжают колосниковой решеткой, а для продолжительной топки устраивают шахту для загрузки топлива. Дымовые каналы (один или несколько) бывают кирпичные или железные; их прокладывают с подъемом к дымовой трубе в 0,02, причем кирпичные трубы прокладывают над полом для лучшей теплоотдачи, железные же - под полом, но с решеткой в полу для циркуляции воздуха.

Топка с колосниковой решеткой

На фиг. 1 представлена топка с колосниковой решеткой и с железными дымовыми каналами (размеры в мм). Температура газов при выходе из дымовой трубы должна быть не менее 200° для обеспечения тяги. Теплопередачу с 1 м2 дымовых каналов в 1 час можно принять: для кирпичных каналов 800—1000 Cal, для ребристых чугунных труб 1100—1200 Cal, для железных гладких труб - 1500 Cal. Длину одного дымового канала делать более 35 п. м. не рекомендуется во избежание слабой тяги; если по расчетам отопления помещения требуется большая длина, то берут несколько каналов. Канальное отопление имеет следующие недостатки: опасность в пожарном отношении и возможность проникания дыма в помещение при наличии щели в кладке, трудность регулирования нагрева, негигиеничность при железных трубах вследствие осаждения и пригорания пыли на чрезмерно нагретых поверхностях, перегревание воздуха и неэкономичность (малый КПД).

б) Калориферное воздушное отопление относится к паро- или к водо-воздушному отоплению и состоит из системы труб или пластинок (калорифера) и вентилятора, приводимого в движение от трансмиссии или непосредственно электромотором. Калориферы располагают внутри или вне отапливаемых помещений; средой, передающей тепло воздуху, служат пар или вода, подводимые к калориферам; воздух прогоняется вентиляторами через калориферы, где он нагревается, и затем направляется для обогревания помещений. При отоплении свежим воздухом последний забирается снаружи; это обычно имеет место при одновременном устройстве отопления и вентиляции помещений; в тех случаях, когда вентиляции не требуется, применяется циркуляционное отопление, при котором воздух из помещения поступает обратно в калорифер для нагрева. Практикуется также смешанное отопление, когда, при отсутствии сильной порчи воздуха в помещении, часть его возвращается к калориферу с добавлением к нему свежего воздуха. Калориферное местное воздушное отопление применяется для обособленных помещений и в последнее время получило большое распространение для отопления больших фабрично-заводских помещений (сборочные мастерские, фабричные рабочие залы, гаражи, котельные цехи, паровозные депо, вагонные мастерские и т. п.). В этих случаях нагревателями являются б. ч. пластинчатые калориферы системы профессора Юнкерса различных конструкций, причем обыкновенно нагревающей средой является пар. При расчете местного калориферного воздушного отопления начальная температура свежего воздуха принимается равной низшей наружной температурой в данной местности; нагревание воздуха в калорифере производится до 40—50°. К достоинствам этого рода отопления относятся: легкость регулирования, гигиеничность и возможность вентилирования помещений при отоплении свежим воздухом, избыток давления в помещениях, гарантирующий от сквозняков, быстрый нагрев помещений; к недостаткам его следует отнести высокие эксплуатационные расходы, в особенности при отоплении свежим воздухом.

При центральном огневоздушном отоплении с естественной циркуляцией воздуха («духовое» отопление) нагревательная камера с калорифером, нагреваемым непосредственно дымовыми газами от сжигаемого топлива, помещается в подвальном помещении; к калориферу подводится свежий наружный воздух и после нагревания поступает через кирпичные жаровые каналы в отапливаемые помещения. Калориферами служат чугунные и железные нагреватели или же кирпичные с дымовыми и воздушными каналами. Первые называются калориферами малой, вторые - большой теплоемкости.

Калорифер малой емкости системы Кори

На фиг. 2 (размеры в мм) показан калорифер малой емкости системы Кори: a - загрузочная воронка, б - колосниковая решетка, в - отверстия, расположенные по полукругу, г - ребра. При отоплении свежим воздухом теплоотдача калориферов с 1 м2 в 1 ч. принимается: для чугунных ребристых калориферов 1200—1500 Cal, для чугунных и железных гладких 1500—2000 Cal, для кирпичных 220—440 Cal; при циркуляционном отоплении теплоотдача берется, как при обыкновенных нагревательных приборах в помещениях. Преимущества этого вида отопления: незначительная первоначальная стоимость, дешевая эксплуатация, отсутствие нагревательных приборов в помещениях, одновременная с отоплением вентиляция помещений, простота ремонта. Недостатками его являются: зависимость от температурных условий наружного воздуха и ветра, невозможность правильного регулирования и распределения доставляемой теплоты по отдельным помещениям, чрезмерно высокая температура нагревательной поверхности и негигиеничность. Этот способ воздушного отопления применялся прежде в России для отопления общественных зданий; теперь он все более и более вытесняется паровым и водяным отоплением. При паро- и водо-воздушном отоплении применяются различные типы калориферов. При естественной циркуляции воздуха имеются те же недостатки, что и выше, кроме негигиеничности. Поэтому позднее стали применять побудительную циркуляцию воздуха, устранив зависимость воздушного отопления от температурных условий наружного воздуха и ветра. В настоящее время такой способ отопления применяется также редко, и принцип его используется для целей вентилирования помещений, для подогревания наружного воздуха до температуры помещений. В последнее время центральное воздушное отопление стали опять применять для отопления небольших домов-особняков.

При расчете воздушного отопления различают два случая: 1) задана температура нагретого воздуха, и нужно определить количество доставляемого в отапливаемое помещение воздуха; 2) задано количество доставляемого воздуха (отопление с вентиляцией), a температура воздуха не указана. В первом случае применяется формула:

Расчет воздушного отопления

где L - количество доставляемого воздуха в м3/ч, W - количество доставляемой им теплоты в Cal/ч., t1 - температура нагретого воздуха, t - первоначальная температура отапливаемого помещения, α = 1/273 - коэффициент расширения воздуха, 0,306 - количество теплоты, необходимое для нагревания 1 м3 воздуха на 1°. Во втором случае, при заданном обмене воздуха в помещении, определяется температура, до которой д. б. нагрето это количество воздуха, из формулы:

Расчет воздушного отопления

Размеры каналов определяются по формуле:

Размеры каналов определяются по формуле

где F - сечение канала в м2, v - скорость воздуха в м/сек. Сопротивление каналов рассчитывается по формуле:

Сопротивление каналов рассчитывается по формуле

где Р означает требуемый напор в кг/м2 или в мм водяного столба, γ - удельный вес воздуха, g - ускорение силы тяжести = 9,81 м/сек2, R - сопротивление трения воздуха, ξ - коэффициент местных сопротивлений (колен, ответвлений и т. п.). Требуемая мощность вентилятора (л. с.):

Требуемая мощность вентилятора

где η - КПД вентилятора (0,3—0,6). Расчет остальных величин воздушного отопления - см. Вентиляция. В настоящее время воздушное отопление, связанное с вентиляцией, начинает находить широкое применение при использовании теплоты отработанного пара и отходящих газов (при котельных установках, производственных аппаратах и пр.) путем применения специально сконструированных аппаратов (Экономайзер и Теплоуловитель).

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.