– V systémech ohřevu vzduchu (AHS) se jako chladivo používá atmosférický vzduch, jehož vlastnosti jsou diskutovány v materiálech tématu přednášky-2. Vzduch je sekundární chladivo, protože je ohříván ve speciálních zařízeních (ohřívačích) primárním chladivem (voda, pára, elektřina atd.).
– V současné době se systémy vzduchového vytápění používají v průmyslových, občanských a zemědělských budovách a zřídka v obytných prostorách. Dobře se kombinují s ventilačními a klimatizačními systémy.
– Ohřev vzduchu umožňuje ochlazovat vzduch v teplém období a ohřívat vzduch v místnosti v chladném období. K tomu je nutné speciálně připravit přiváděný vzduch v klimatizacích.
– Provoz vzduchového vytápění je založen na principu přenosu tepla z horkého vzduchu, 0 C do vzduchu vytápěné místnosti tв, 0 C při míchání s ním (obr. 18.1). Odpadní (ochlazený) vzduch se znovu využívá k ohřevu nebo odvodu z místnosti při teplotě tuh, 0 C.
Rýže. 18.1 Schematické schéma ohřevu vzduchu:
1-vytápěná místnost; 2-sací hřídel vzduchu; 3-topné centrum; 4-vtokový hřídel; tн – teplota venkovního vzduchu, 0 C; tв – teplota vzduchu v místnosti, 0 C; tпр – teplota přiváděného vzduchu, 0 C; tuh – teplota odpadního vzduchu, 0 C; tr.z. – teplota pracovního prostoru, 0 C.
Otázka – 18.1-. Klasifikace systémů ohřevu vzduchu (jeho).
– V závislosti na účelu objektu, ekonomické proveditelnosti a požadavcích na parametry vzduchu ve vytápěné místnosti se používají různá schémata systémů vzduchového vytápění (AHS).
– Podle způsobu ohřevu vzduchu – Systémy ohřevu vzduchu se dělí na: místní (ohřev vzduchu se provádí přímo ve vytápěné místnosti); centrální – (ohřev vzduchu je realizován v centrální jednotce pro všechny vytápěné místnosti objektu).
– Podle povahy pohybu ohřátého vzduchu systémy se dělí na: s přirozenou cirkulací (přirozená) и umělý oběh (mechanický).
– Podle typu primárního nosiče energie oni jsou s krbovými, parními, plynovými a elektrickými ohřívači.
– Podle povahy ventilace prostory prováděné během procesu vytápění se systémy dělí na: kompletní recyklace; částečná recyklace; přímo skrz; přímý proud s rekuperací tepla.
Další schémata ohřevu vzduchu mohou být použita v souvislosti s jejich zdokonalováním a rozvojem technologie vytápění.
Otázka – 18.2-. Schémata systému lokálního vytápění vzduchu.
– Lokální ohřev vzduchu (LAH) se používá v průmyslových a veřejných budovách, pavilonech, výstavních halách, schodištích, nádražích atd.
– Takové vytápění se provádí instalací jedné nebo více vzduchových topných jednotek přímo ve vytápěné místnosti v závislosti na tepelné ztrátě místnosti.
– Lokální ohřev vzduchu se v budovách používá v těchto případech: v pracovní době (při absenci centrálního zásobovacího ventilačního systému); po hodinách (při absenci nebo nemožnosti nebo ekonomické nevhodnosti použití stávajícího systému větrání centrálního zásobování).
– Schémata místního vzduchového vytápění jsou uvedena na
Rýže. 18.2 Schématická schémata systému lokálního vytápění vzduchu s: a, b – kompletní recirkulací; c- částečná recyklace; g – přímý tok; 1-topná jednotka; 2- pracovní oblast; 3-kanálový s ohřívaným vzduchem; 4- výměník tepla (ohřívač); 5- vytápěná místnost; 6- externí přívod vzduchu; 7- odsávací ventilace; 8- recirkulovaný vzduch.
– Pro lokální ohřev vzduchu se používají následující schémata (obr. 18.2):
– recirkulační topné jednotky s mechanickou a přirozenou stimulací pohybu vzduchu (obr. 18.2 a, b);
– topné a větrací jednotky s částečnou recirkulací (obr. 18.2, c) a mechanická stimulace pohybu vzduchu;
– přímoproudé otopné a větrací jednotky s mechanickou stimulací pohybu vzduchu (obr. 18.2, d).
– Topná tělesa se používají pro vytápění prostor kategorie B, D a D, kde technologické procesy nejsou doprovázeny uvolňováním prachu a jiných škodlivých látek. Systémy s přímým prouděním se používají v prostorách kategorie A a B, kde dochází k uvolňování škodlivých a výbušných látek.
Pro vytápění obytných budov se v poslední době používají speciální topné a větrací jednotky.
Systémy ohřevu vzduchu využívají atmosférický vzduch. Ohřev vzduchu má mnoho společného s jinými typy centrálního vytápění. Ohřev vzduchu i vody je založen na přenosu tepla do vytápěného prostoru z ochlazeného chladiva. V systémech ústředního vytápění vzduchu, stejně jako v systémech vodního a parního vytápění, je generátor tepla (jednotka centrálního vytápění vzduchu)
a tepelné potrubí (kanály nebo vzduchové kanály pro pohyb chladicí kapaliny). Topný vzduch je většinou sekundární nosič tepla, tzv
jak se ohřívá v ohřívačích jiným, primárním chladivem – horkou vodou nebo párou. Systémy vzduchového vytápění se tak vlastně stávají kombinovanými – voda-vzduch nebo pára-vzduch. K ohřevu vzduchu se používají i jiná topná zařízení a jiné zdroje tepla. V systémech ohřevu vzduchu vzduch ohřátý na teplotu vyšší, než je teplota vzduchu v prostorách, vydává přebytečné teplo a po ochlazení se vrací k opětovnému ohřevu. Tento proces lze provést dvěma způsoby:
– ohřátý vzduch se dostává do vytápěné místnosti, mísí se s okolním vzduchem a ochlazuje se na teplotu tohoto vzduchu;
– ohřátý vzduch nevstupuje do vytápěné místnosti, ale pohybuje se v kanálech obklopujících místnost a ohřívá jejich stěny.
V současné době je běžná první metoda (o níž je řeč v této kapitole).
Jednou z výhod použitého systému centrálního vzduchového vytápění je absence topidel ve vytápěných místnostech. Pokud se však rozsah systému ohřevu vzduchu zúží na jednu místnost, lze ohřívač vzduchu instalovat přímo do této místnosti a systém se pak stává lokálním. Rozdíl oproti systému ohřevu vody bude v tomto případě v tom, že tepelný výkon ohřívače vzduchu je mnohem větší než výkon jednoho klasického ohřívače a v místnosti se vytváří intenzivní cirkulace vzduchu.
Systém ohřevu vzduchu se provádí lokální, pokud v místnosti není centrální přívodní ventilační systém, stejně jako s malým množstvím přiváděného vzduchu po dobu jedné hodiny (méně než polovina objemu místnosti).
Ohřev vzduchu se vyznačuje zvýšením hygienických a hygienických ukazatelů vnitřního vzduchu. Lze zajistit mobilitu vzduchu příznivou pro normální pohodu lidí, rovnoměrnost pokojové teploty, jakož i výměnu vzduchu, čištění a zvlhčování. Při instalaci lokálního systému vytápění vzduchu se navíc dosáhne úspory kovu.
Ohřev vzduchu přitom není bez výrazných nevýhod. Jak je známo, průřezové plochy a povrchy vzduchových kanálů jsou v důsledku nízké tepelné akumulační schopnosti vzduchu mnohonásobně větší než průřezy a povrchy vodních a parních tepelných trubek. V síti značné délky se vzduch znatelně ochlazuje, přestože jsou vzduchovody pokryty tepelnou izolací. Z těchto důvodů nemusí být použití systémů centrálního vzduchového vytápění ve srovnání s jinými systémy ekonomicky proveditelné.
Možnost kombinace ohřevu vzduchu s nuceným větráním v chladném období, s chlazením místností v letním období přibližuje ohřev vzduchu větrání a klimatizaci a předurčuje další úvahy o obecných otázkách při studiu příslušných oborů.
10.2. Schémata systémů vytápění vzduchu
Obrázek 10.1 ukazuje schematická schémata systémů lokálního vytápění vzduchu. Čistě topné systémy s úplnou recirkulací chladicí kapaliny mohou být bezpotrubní (obr. 10.1, a) a potrubní (obr. 10.1, b). U bezpotrubního systému je vnitřní vzduch o teplotě t in ohříván primárním chladivem v ohřívači na teplotu t g a je dopravován ventilátorem do vytápěné místnosti. Přítomnost vertikálního kanálu pro horký vzduch způsobuje vznik přirozeného tlaku, který zajišťuje cirkulaci vnitřního vzduchu přes ohřívač a jeho přívod do místnosti. Tato dvě schémata se používají pro lokální ohřev vzduchu v prostorách, které nepotřebují umělé větrání.
Rýže. 10.1. Schématická schémata lokálních systémů vytápění vzduchu: a, b – plně recirkulační; c – částečně recirkulační; g – přímý; 1 – topná jednotka; 2 – pracovní (obsluhovaná) zóna; 3 – kanál s ohřátým vzduchem; 4 – výměník tepla (ohřívač); 5 – externí přívod vzduchu; 6 – recirkulace vzduchu; 7 – odsávací ventilace
Pro lokální vytápění místnosti vzduchem, současně s jeho přívodem a odvodem větrání, se používají další dvě schémata (obr. 10.1, c, d). Podle schématu na obrázku 10.1 je část vzduchu odebírána zvenčí, druhá část vnitřního vzduchu je směšována s vnějším (provádí se částečná recirkulace vzduchu). Smíšený vzduch je ohříván v ohřívači a přiváděn ventilátorem do místnosti. Místnost je vytápěna veškerým vzduchem, který do ní vstupuje, a je větrána pouze tou její částí, která je nasávána zvenčí. Tato část vzduchu je odváděna z místnosti ve stejném množství do atmosféry pomocí odsávacího ventilačního systému.
Schéma na obrázku 10.1, d – přímý. Venkovní vzduch v množství potřebném pro větrání místnosti je dodatečně ohříván pro vytápění a po ochlazení na pokojovou teplotu je ve stejném množství odváděn do atmosféry.
Ústřední vzduchové vytápění – kanál. Vzduch je ohříván na požadovanou teplotu v tepelném centru objektu a do prostor je přiváděn přes vzduchové rozdělovače. Schématická schémata centrálního systému jsou na obrázku 10.2.
Rýže. 10.2. Schémata systémů ústředního vytápění vzduchu: a – plně recirkulační; b – částečně recirkulační; v – přímý; d – rekuperační; 1 – výměník tepla (ohřívač); 2 – kanál (vzduchový kanál) s ohřívaným vzduchem a rozdělovačem vzduchu na konci; 3 – kanál (vzduchový kanál) systému odsávání; 4 – ventilátor; 5 – externí přívod vzduchu s kanálem (vzduchové potrubí); 6 – výměník tepla vzduch-vzduch; 7 – pracovní (obsluhovaná) plocha
Ve schématu na obrázku 10.2 je ohřátý vzduch distribuován speciálními kanály po celém prostoru a ochlazený vzduch je vracen dalšími kanály k opětovnému ohřevu ve výměníku tepla – ohřívači. Přes-
Je možné, jako ve schématu na obrázku 10.1, a, zcela recirkulovat vzduch bez větrání prostor. Přenos tepla v ohřívači odpovídá tepelným ztrátám prostor, tzn. schéma je čistě topné.
Obvod na obrázku 10.2, b s částečnou recirkulací se svou činností neliší od obvodu na obrázku 10.1, c. Obrázek 10.2, c ukazuje schéma přímého proudění systému ústředního vytápění vzduchu, podobné schématu na Obr.
Ve schématech na obrázcích 10.1, a, b a 10.2 jsou náklady na teplo na ohřev vzduchu určeny pouze tepelnými ztrátami prostor. Ve schématech na obrázcích 10.1
c a 10.2, b se zvětšují v důsledku předehřevu části vzduchu
lihu z venkovní teploty t n na teplotu t in . V diagramech na obrázcích 10.1, da 10.2 jsou náklady na teplo nejvyšší, protože je potřeba všechen vzduch
dimo nejprve vytopit z teploty t n na t in a následně přehřát na teplotu t g (tepelná energie se spotřebovává jak na vytápění, tak na plné větrání prostor).
Systém vytápění s recirkulací vzduchu se vyznačuje nižšími počátečními investičními a provozními náklady. Systém lze použít, pokud je v místnosti povolena recirkulace vzduchu a povrchová teplota topných těles odpovídá hygienickým, požárním a výbuchovým požadavkům této místnosti. Akční rádius centrálního systému s přirozenou cirkulací (bez ventilátoru) je omezen na 8 . 10 m, počítáno podél horizontální cesty od topného bodu k nejvzdálenějšímu vertikálnímu kanálu. To je vysvětleno nevýznamností současného přirozeného cirkulačního tlaku, který i při značné teplotě ohřátého vzduchu činí pouze asi 2 Pa na metr výšky kanálu.
Systém ohřevu vzduchu s částečnou recirkulací je uspořádán s mechanickou indukcí pohybu vzduchu a je nejflexibilnější. Může pracovat v různých režimech: v prostorách lze kromě částečné, úplné výměny nebo úplné recirkulace vzduchu provádět. S těmito třemi režimy systém funguje jako systém vytápění-ventilace, čistě ventilace a čistě topný systém. Vše závisí na tom, zda
kolik vzduchu je venku a na jakou teplotu se vzduch ohřívá
Nejvyšší provozní náklady má systém přímého proudění vzduchu. Používá se, když je požadováno větrání místností v objemu ne menším než je objem vzduchu pro vytápění (například v místnostech kategorie A a B, kde se uvolňují výbušné a hořlavé látky, stejně jako škodlivé pro lidské zdraví nebo mající nepříjemný zápach). Pro snížení nákladů na teplo v přímoproudém systému při zachování jeho hlavní výhody – kompletního odvětrání prostor – využívají schéma s rekuperací (obr. 10.2, d), kde je použit přídavný výměník tepla vzduch-vzduch, který umožňuje využít (zužitkovat) část tepla vzduchu odváděného z místnosti pro předehřev venkovního vzduchu.
