Воздушное отопление производственных помещений

Воздушные системы отопления производственных помещений

Инфракрасное отопление помещений

Возрастание конкуренции на отечественном рынке заставляет производителей обращать внимание на все статьи затрат. Не последними в этом списке находятся расходы на отопление помещений производственного назначения. С возрастанием стоимости энергоносителей их процент в общей структуре себестоимости заметно увеличился. Вопросы выбора экономного варианта отопления производственных помещений из разряда «долгоиграющих» перешли в категорию насущных. Как выход из ситуации довольно часто рассматривается воздушное отопление — один из самых экономичных и действенных вариантов.

Принцип действия

Воздушное отопление состоит из генератора тепла и закрытых трасс, по которым прогретые массы воздуха распространяются по производственным цехам, складам, бытовкам и другим помещениям. Естественно, что нагретый воздух подается под давлением. Его нагнетает вентилятор, который монтируется в схеме перед теплогенератором. По отдельным магистралям воздух распределяется при помощи механических заслонок или автоматических распределительных механизмов.

Нередко системы отопления производственных помещений представлены в виде мобильных устройств. Переносные тепловые пушки характеризуются высокой производительностью и способны очень быстро прогреть любое помещение. Все варианты воздушного отопления дополнительно решают задачу рециркуляции воздушных потоков. Это положительно влияет на общее санитарно-гигиеническое состояние помещений.

Преимущества и недостатки

Воздушный способ отопления имеет неоспоримые достоинства:

1. Коэффициент полезного действия достигает 93%. При организации отопления не требуется установка промежуточных обогревательных устройств.
2. Отопительные системы данного вида могут быть полностью интегрированы с вентиляционными. Это позволяет постоянно поддерживать оптимальный микроклимат внутри производственных комплексов.
3. Очень низкий уровень инерционности. Сразу после активации оборудования в комнате начинает подниматься температура воздуха.
4. Высокая эффективность положительно влияет на экономические показатели производства и снижение себестоимости продукции.

Наряду с этим воздушное отопление обладает и явными недостатками:

1. Требуется постоянный технический уход за активными элементами системы. Довольно сложно модернизировать уже работающие установки.
2. Чтобы не было перебоев с теплоснабжением, необходим резервный источник электропитания.

Проектирование системы

Для организации воздушной отопительной системы необходимо составление проектной документации. Разработку схемы и выполнение расчетов следует доверить опытным специалистам. Желательно, чтобы они имели практические навыки реализации подобных проектов. В противном случае не исключен дисбаланс температурных режимов или повышенный уровень шума в производственных помещениях.

Организация, которая принимает на себя обязательства по планированию схемы отопления производственных помещений, должна эффективно решить множество вопросов:

1. Определить предполагаемый уровень тепловых потерь в каждом отдельном помещении.
2. С учетом непродуктивных расходов тепла рассчитать мощность теплогенератора.
3. Рассчитать количество нагреваемого воздуха и предполагаемый температурный режим.
4. Определить диаметр проводящих воздух каналов и потери напора от отрицательных аэродинамических характеристик магистрали.

После составления проекта можно будет приступать к приобретению оборудования.

Монтаж воздушного отопления

Обогрев производственных цехов

Имея четкий план расположения узлов и агрегатов системы, очень просто выполнить монтажные работы силами сотрудников предприятия. Впрочем, при желании можно обратиться и к специализированным компаниям. При самостоятельной установке внимание, прежде всего, нужно уделить комплектности поставки. Под заказ производители поставляют воздуховоды, заслонки, врезки и прочие стандартные элементы.

Кроме того, дополнительно можно приобрести такие материалы:

• гибкие магистрали
• алюминиевый скотч
• утеплитель и монтажную ленту

Утепление некоторых участков очень важно, поскольку позволяет предотвратить образование конденсата. С этой целью поверх стенок трубопроводов укладывают слой фольгированного утеплителя на самоклеящейся основе. Его толщина может быть разной. Наиболее востребованы материалы толщиной 3-5 миллиметров.

В зависимости от геометрии помещений и проектного решения устанавливаются жесткие или гибкие магистрали. Между собой отдельные участки соединяются при помощи армированного скотча, пластиковых или металлических хомутов. Все работы по монтажу сводятся к выполнению такого набора действий:

• установка подающих теплый воздух магистралей
• монтаж распределительных раструбов
• инсталляция теплогенерирующего агрегата
• укладка теплоизоляционного слоя
• монтаж дополнительного оборудования

Воздушное отопление в складских, производственных и подсобных помещениях является полноценной системой обеспечения теплом. Ей свойственна экономичность и высокая эффективность.

Принцип работы устройств воздушного отопления

Сердце системы воздушного отопления — воздухонагревательный агрегат, оснащенный вентилятором, который нагнетает нагретые воздушные массы в помещение. В процессе работы засасываемый из помещения воздух минует фильтр и нагревательный элемент (теплообменник). Очень важно то, что нагрев воздушных масс производится сразу. Промежуточный теплоноситель не используется. Исключением могут считаться тепловентиляторы, получающие тепло не от электричества, а от горячей воды, подаваемой к ним по трубопроводам от котла.

В качестве источника тепла в отоплении воздухом может выступать электрический ТЭН, топка твердотопливного котла, газовая горелка. Помимо обогревателей, забирающих, нагревающих и нагнетающих только внутренний воздух (тепловентиляторы Volcano и подобные), бывают системы, способные подмешивать к нему наружный. Обычно так бывает, когда объединяют вентиляционную и отопительную функции. Смешавшись в специальной камере, нагретые и очищенные воздушные массы вентилятором подаются по воздуховодам и сквозь приточные решетки распределяются по всему объему помещения.

В последнем случае большую роль играет правильное расположение приточных решеток и анемостатов. Их размещают, как правило, около оконных и дверных проемов (там, где максимальные теплопотери). Управляется такая система отопления воздухом с помощью термостата, который можно программировать (доступны настройки внутрикомнатной температуры в течение суток и по дням недели, режимы зима/лето и вентиляционный режим). В случае необходимости, в теплый период года обогреватели можно выключать и использовать только режим вентиляции или охлаждения (если система дополнительно укомплектована кондиционером).

Экономичность обогрева воздухом прямо связана с отсутствием промежуточного теплоносителя. Благодаря этому также сокращается время между включением нагревателя и поднятием температуры в помещении. Экономия расходов энергоносителя может составить до 15-20%. Нет водяных магистралей — нет и опасности размерзания, а значит владельцы дач и прочих объектов, пустующих долгое время, просто обязаны оценить эти плюсы систем воздушного отопления.

Но разве непосредственное нагревание воздушной среды не сжигает кислород, попутно еще и высушивая воздух?. Доля правды в этом есть. Но нужно учесть, что снижение относительной влажности в той или иной степени происходит в любом отапливаемом помещении, независимо от того, какая отопительная система используется. Для контроля за влажностью можно купить гигрометр, и, если показания оного укажут на такую необходимость, – увлажнитель воздуха. А кислород сжигают только устройства, нагревающие воздушные массы до температур более 80 °С. К счастью, есть системы отопления, в которых автоматика по достижении 60 °С отключает нагреватель, и кислород не сжигается.

Наиболее эффективные и самые дешевые альтернативные источники энергии на сегодняшний день – тепловые насосы, у которых воздушное охлаждение конденсатора. В системах воздушного отопления используют кондиционеры, выполняющие функцию тепловых насосов. Ими можно отапливать дом при температурах до -8°С. При более низких температурах лучше использовать газ. При этом расходы на эксплуатацию тепловых насосов в 1,5 раза меньше, чем затраты на эксплуатацию газового оборудования, и в 3,5 раза меньше расходов на электроэнергию для электрообогревателей. К тому же, летом тепловой насос способен охлаждать помещение.

Еще один элемент системы, способный помочь экономить, — рекуператор. Он нагревает приточный воздух, поступающий извне. Рекуператор обеспечивает эффективный отбор тепла от выходящих из системы воздушных масс и его передачу входящим. Кроме того, весь объем воздуха, циркулирующего в магистралях воздушного отопления, очищается механическим фильтром (по умолчанию). Опционально доступны дополнительные фильтры: НЕРА и электростатический. Они способны обеспечить намного лучшую очистку. Для умерщвления микроорганизмов можно установить УФ-лампу.

Подводя итог, можно утверждать, что система обогрева воздухом, в которую входят воздуховоды и вышеописанное оборудование, способна к одновременному выполнению сразу пяти задач: отопления, вентиляции, охлаждения, очистки и увлажнения. Вот почему, с точки зрения сочетания цены и качества воздушное отопление — одно из лучших.

Принцип работы

Технология отбора энергии из холодной среды, и передачи в более теплое место, основан на физическом свойстве жидкости отбирать тепло в процессе испарения, и отдавать его при конденсации паров.

Если коротко! На этом же принципе основана работа любого холодильника и бытовых кондиционеров. Холодильник вырабатывает холод, при этом его стенки горячие. Здесь же процесс происходит наоборот.

Технологическая схема воздушного теплового насоса состоит из следующих элементов:

• компрессор с электроприводом;
• испаритель;
• расширительный (дроссельный) клапан;
• конденсатор с вентилятором обдува;
• медные трубки для циркуляции хладагента (легкокипящей жидкости) между основными элементами схемы.

Испаритель представляет собой теплообменный радиатор и устанавливается на улице. В одном блоке с ним смонтирован компрессор и расширительный клапан. Конденсатор с вентилятором обдува находится в обогреваемом помещении. Для уменьшения нерациональных потерь энергии трубки циркуляционного контура покрыты слоем тепловой изоляции, чаще всего из вспененного полиэтилена или искусственного каучука.

В качестве хладагента используется легкокипящий фреон, не замерзающий при низкких температурах.

Простая схема работы

Рабочий процесс в тепловом насосе воздух-воздух складывается из 4-х последовательных циклов:

1. Хладагент, в жидком состоянии с температурой ниже, чем у наружного воздуха, находится в установленном на улице испарителе. Попадая на стенки трубок, он испаряется и переходит в газообразное состояние. При этом температура фреона возрастает.
2. Подогретый газ поступает в компрессор, который значительно повышает давление рабочей среды. Это приводит к дальнейшему росту температуры рабочей среды.
3. В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются на стенки трубок конденсатора обдуваемого конденсатора, где происходит его переход из газообразного в жидкое состояние с одновременным охлаждением и образованием смеси пара и жидкости.
4. Охлажденная смесь поступает в расширительный клапан, который пропускает только холодный жидкий фреон к испарителю и весь цикл повторяется снова.

Для того, чтобы повысить эффективность теплообмена в испарителе и конденсаторе их рабочую поверхность делают максимальной, на трубки устанавливают дополнительное оребрение и активно обдувают воздухом.

Видео обзор работы

Оборудование, задействованное в воздушном отоплении

• Теплогенератор. В его качестве может выступать газовый воздухонагреватель, тепловая пушка, водяной калорифер или солнечный коллектор. Один из них на выбор будет являться источником тепла.
• Теплообменник. Назначение этого устройства – нагрев воздуха, в нем не допускается смешивания теплоносителя с газом. Он также называется рекуператором и экономайзером. Его установка обязательна для больших систем.
• Воздуховоды. По ним нагретый воздух подается в отдельные помещения. Бывают квадратного, прямоугольного и круглого сечения, представлены они в определенных типоразмерах. Их соединение друг с другом не представляет ничего сложного, поэтому монтаж можно выполнять самостоятельно.
• Фильтр, выступающий в качестве освежителя и увлажнителя, способен поддерживать чистоту воздуха.
• Автоматическая система отслеживания температуры в помещениях, она контролирует работу теплогенератора.
• Кондиционер. Встраивается в систему и применяется в летние знойные дни.

Интересная статья в тему: какое отопление дома организовать без газа и электричества.

Преимущества

Система воздушного отопления имеет ряд выгодных преимуществ. Рассмотрим основные из них:

Высокая эффективность

КПД такого устройства высокий, при этом максимально эффективно и быстро прогревается большая площадь помещений. Нагретый воздух равномерно распределяется по всем помещениям, что помогает легко поддерживать заданную температуру во всем доме.

Дополнительные функции

Например, в летний период превосходным решением станет воздушное отопление загородного дома, так как можно осуществлять вентилирование помещения, а при подключении кондиционера – кондиционирование.

При использовании дополнительных фильтров, увлажнителей, освежителей, отопление выполняет общие функции климатической системы, поддерживает комфорт в доме. Таким образом, в доме создается центр комплексной обработки воздуха, который, кроме обогрева, обрабатывает и очищает его.

Экономичность

Легко произвести полный расчет воздушного отопления и отапливаемой площади, затраты на 1 кубометр. Последующие эксплуатационные издержки незначительны. Поддержание нормального температурного режима без перегрева помещений выше 24°С заметно экономит топливо. Если сравнивать с водяным отоплением, то в данном случае энергозатраты ниже в 1,5 раза.

Преимущества данной отопительной системы

Воздушно-отопительные агрегаты имеют, конечно же, много достоинств. А все благодаря тому, что они обладают большой мощностью, из-за которой огромные помещения прогреваются очень быстро.

Итак, главные достоинства данных электрических аппаратов:

• После включения эти проборы начинают работать сразу же со всей своей мощностью, благодаря которой помещение прогревается быстро;
• Данная система для отопления имеет некоторую инерционность, из-за которой можно применять как тепловой режим, так и зональный обогрев помещений;
• Воздушно-отопительные агрегаты имеют высокую теплопроизводительность;
• Эта система для отопления считается очень экономной, так как при покупке всех необходимых материалов Вы не потратите столько, сколько бы потратили на стандартную систему отопления (газовая, водяная).

Сейчас на рынке техники для отопления существует неимоверное количество электрических аппаратов. Они бывают различных мощностей, поэтому перед покупкой нужно обязательно посоветоваться с профессионалом, чтобы тот подсказал какой лучше агрегат стоит взять для того, или иного помещения. Также в некоторых моделях могут быть современные технические показатели: сенсорный дисплей, жидкокристаллический дисплей, по которым можно увидеть всю необходимую 3 Воздушно-отопительный агрегат

Как сделать воздушное отопление своими руками?

После получения всех необходимых расчетов, можно начинать подготовку к установке выбранной системы, ведь воздушное отопление частного дома своими руками организовать не так сложно. Сначала нужно прорисовать схему приблизительного прохождения воздуховодов и их завязки между собой.

Нарисовав примерный порядок подключения системы, лучше его обсудить с профессионалами, даже если уже имеется личный опыт в этом деле, чтобы человек со стороны дал объективную оценку и нашел скрытые изъяны, которые могут привести к возникновению в процессе эксплуатации оборудования вибрации, сквозняка и постороннего шума.

Опытный эксперт может оказать содействие с выбором подходящей модели теплогенератора, который сможет обеспечить прогрев воздуха до требуемой температуры и не перегревался при усиленной деятельности. Если агрегат довольно большой, для него лучше выделить отдельную пристройку, прилегающую к дому.

Тепловые генераторы бывают двух типов:

• Стационарные. Они обычно используют газовое топливо, из-за внушительных габаритов и в целях техники безопасности должны устанавливаться исключительно в отдельных помещениях. В основном их применяют для обогрева огромных строений, так же часто их размещают в заводских цехах.
• Мобильные. Удобны тем, у кого есть дачи и загородные коттеджи, они более компактные, чем стационарные аналоги. Их камера сгорания изолирована, но для обеспечения безопасности данные конструкции требуется располагать в помещениях со встроенной системой дымоотвода. Такой тип также известен как калориферный.

Процесс самостоятельного монтажа оборудования для воздушного отопления состоит из нескольких этапов:

1. Установить котел и теплообменник. Первый монтируется почти всегда в подвальном помещении. Его газовую версию подключать самостоятельно запрещено, это должно быть согласовано с соответствующими службами.
2. Проделать в стене помещения, где стоит теплообменник, отверстия для вывода рукава воздухоотвода.
3. Соединить теплообменник с подающей трубой воздуха.
4. Установить под камеру сгорания вентилятор. Подвод к его внешней стороне обратной трубы.
5. Выполнить разводку воздухоотводов и их крепеж. Обычно, они выбираются с круглым сечением, для него нужно подобрать специальные кронштейны.
6. Подключить подающие каналы и обратный воздуховод, утеплить их.

Обустроить систему своими руками относительно легко, а вот осуществить правильно все расчеты вряд ли получится. Возможные ошибки приведут к понижению эффективности конструкции, постоянным сквознякам и другим неприятным последствиям. Поэтому лучше получить профессионально подготовленный проект и при желании воплотить его в жизнь самостоятельно.

Воздушное отопление дома – эффективный и выгодный способ обогрева, который отличается большей производительностью, в сравнении с традиционными водяными и газовыми системами. Воздушная система обогрева позволяет значительно повысить качество жизни в частном доме. Такой вариант отопления относится к числу наиболее безопасных, экономичных, чрезвычайно долговечных и надежных систем. Поэтому оно становится все более востребованным.

Применение систем воздушного нагрева

Но где же могут эффективно применяться системы воздушного отопления?

Во-первых, на промышленных предприятиях в связи с особенностями их работы. Где-то без такой системы нельзя обойтись, так как другие не подходят.

Во-вторых, в помещениях, где требуется обеспечить безопасность детей. Например, в детском саду. Прикосновение к горячим водяным радиаторам может вызвать у них ожоги.

В-третьих, для создания в доме изолированной воздушной системы. Этот вариант подходит для людей, страдающих аллергией или заболеваниями лёгких, особенно если где-то неподалёку осуществляются промышленные выбросы.

Однако сегодня многие предприятия отдают предпочтение гидравлической системе отопления, так как она дешевле и современные технологии позволили применить решения, позволяющие избавиться от недостатков более старых гидравлических систем.

Как рассчитать воздушный обогрев?

Перед расчетом, необходимо учесть некоторые важные факторы, влияющие на правильность вычислений:

1. Потери тепла высчитываются отдельно для каждого помещения.
2. Аэродинамический расчет нужно сделать для всей отопительной системы.
3. Выбор мощности и вида нагревателя зависит от расчетных потерь тепла.
4. Количество получаемого воздуха вычисляется в зависимости от мощности нагревателя.
5. Понадобится точно рассчитать сечение воздушных каналов.

На точность расчетных данных также будут оказывать влияние:

• толщина стен и их материал;
• количество жильцов, которые будут постоянно находиться в доме;
• количество оконных проемов и их общая площадь;
• мощность и теплоотдача дополнительных источников тепла.

Характеристики расчета находятся в зависимости также от того, будет ли вводиться вентиляционная система или нет, поэтому далее рассмотрим оба варианта.

Расчет отопления без вентиляции. Для вычисления потерь тепла через стены, окна, кровлю и полы применяется следующая формула:

Q = 1/R * (tв — tн) * S, где

R — сопротивление теплопередачи ограждения конструкции, то есть стены, окна, пола или кровли (м?*?С/Вт); tв — температура внутреннего воздуха; tн — температура наружного воздуха; S — площадь ограждения конструкции.

Чтобы воспользоваться этой формулой, сначала необходимо выяснить сопротивление теплопередачи. Для расчета используется такая формула:

R = ? / ?, где

? – толщина конструкции (м); ? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м*?С).

Когда будут вычислены потери тепла всех ограждений, показатели следует сложить и высчитать величину оптимальной мощности отопительной системы, при которой можно компенсировать потери тепла через стены, пол, окна и кровлю.

По облегченной методике расчетов принято считать, что на 1 кв.м. вполне хватает 40Вт мощности котла. Однако для каждого отдельного региона страны необходимо применять частный коэффициент. К примеру, для северных регионов он составляет 1,5-2. Если у строения стандартная высота потолков, равная 2,5-2,7 метра, то при расчетах можно придерживаться таких значений: на 10 кв.м. – 1 кВт.

Расчет отопления с вентиляцией. В этом случае к полученной выше величине нужно добавить тепловую энергию, которая будет затрачиваться на прогрев приточного воздуха. Вычисляется она по такой формуле:

Q = c * m (tв — tн), где

m — масса приточного воздуха (кг); с — удельная теплоемкость воздушной смели (Вт/(кг*?С)). Коэффициент равен 0,28.

Осуществление теплообмена

Принцип работы системы отопления может отличаться. Всё зависит от выбранной схемы теплообмена. Каждый вариант имеет свои отличительные черты. Предлагаем познакомиться с особенностями каждого.

Приточный

У приточной системы воздушное отопление осуществляется в следующей последовательности:

• тепло, выработанное теплогенератором, поступает в воздушный теплообменник;
• с помощью вентилятора внутрь частного дома нагнетается воздух. После предварительной фильтрации он поступает в теплообменник;
• воздуховоды обеспечивают распределение горячих воздушных масс по дому;
• отработанный воздух с помощью вытяжки отводится на улицу.

Соотношение объёма воздушных масс, поступающих внутрь и выводимых наружу, выбирается с учётом требуемой кратности воздухообмена, а также квадратуры помещения. Для создания повышенного давления, его на подаче воздуха делают больше. Монтаж подобной системы обходится сравнительно недорого. Однако затраты на эксплуатацию получаются достаточно большими.

Рециркуляционный

Такое воздушное отопление частного дома осуществляется без сброса воздуха на улицу. Остывший воздух по вентиляционным каналам поступает в теплообменник и вновь нагревается. Находящиеся внутри помещений воздушные массы многократного проходят через систему отопления. Для нагрева требуется минимум энергии, что существенно снижает затраты на отопление. Восполняются только естественные теплопотери.

Недостатком является замкнутость подобной системы. В воздухе увеличивается концентрация пыли и углекислого газа. Такой вариант не отвечает требованиям гигиены.

Рециркуляционный теплообмен бывает с естественной и принудительной приточно-вытяжной вентиляцией. В первом случае, подача горячего воздуха от теплогенератора осуществляется по вентиляционным каналам. Затем, по мере остывания, начинает под действием сил гравитации спускаться вниз. При минимальных начальных вложениях, простоте монтажа и энергонезависимости, система не позволяет поддерживать комфортный микроклимат. В помещении отмечается значительная разница между степенью прогрева воздуха около пола и под потолком.

При выборе приточно-вытяжной системы удастся добиться максимального эффекта и обеспечить полный контроль над микроклиматом в частном доме. Воздух в систему рециркуляции попадает, пройдя фильтры грубой и тонкой очистки. Затем некоторое количество сбрасывается на улицу, а на его место приходит свежая порция. Далее следует нагрев, а также, при необходимости, осушение либо увлажнение.

Комбинированный

Обычно при устройстве системы отопления предусматриваются два разных, не связанных между собой контура. Однако в некоторых случаях их делают совмещёнными. У них в качестве источника тепла может выступать электричество либо дизельное топливо. Вентилятор обеспечивает нагнетание нагретого воздуха. В частных домах такие системы монтируются редко. Чаще всего их используют для обогрева гаражей, мастерских, промышленных объектов.