Воздушное квартирное отопление
Теплоносителем в системах воздушного квартирного отопления является воздух, нагреваемый в воздухонагревателе доопределяемой расчетом температуры, превышающей температуру помещения. От воздухонагревателя горячий воздух разводится подающими каналами по отапливаемым помещениям. Здесь, охлаждаясь до температуры помещения, он отдает свое тепло для возмещения теплопотерь, после чего поступает обратно к воздухонагревателю или (при совмещении с вентиляцией) удаляется вытяжной вентиляцией.
Система воздушного, в частности огневоздушного, отопления существует очень давно. Например, еще в XVI в. палаты Московского Кремля были оборудованы системой воздушного отопления. Одиако правильные способы конструирования и расчета этих систем впервые были разработаны нашим соотечественником Н. Н. Львовым лишь в 1799 г. [24]. Впоследствии указанные системы получили в России весьма широкое развитие, в частности, благодаря выдающимся работам в данной области русских специалистов — генерала Аммосова, проф. Лукашевича и др. Западные страны при устройстве воздушного отопления использовали передовой опыт России.
Однако после изобретения водяного отопления (ко-, нец XIX в.) в отечественном жилищном строительстве предпочтение отдается водяному и печному отоплению (в малоэтажных домах), и только начиная с 50-х годов этого столетия в жилых домах вновь стали применять воздушное отопление. Система воздушного отопления обладает следующими преимуществами по сравнению с другими системами отопления:
будучи совмещенной с вентиляцией, она создает вполне удовлетворительный микроклимат в отапливаемых помещениях, одновременно обеспечивая их вентиляцию с требуемой врачами-гигиенистами нормой свежего воздуха на человека;
не имеет в отапливаемых помещениях отопительных приборов, в той или иной степени мешающих эксплуатации и часто ухудшающих интерьер помещений;
обладает самой малой металлоемкостью, в 4—6 раз меньшей, чем система отопления с чугунными радиаторами;
не боится повреждений из-за замерзания при понижении температуры в помещении.
Вследствие этих и некоторых других преимуществ большое число многоэтажных зданий, в частности, присоединяемых к Централизованному теплоснабжению, в 50-х годах в стране было оборудовано воздушным отоплением. Практика строительства и эксплуатации этих зданий показала работоспособность и надежность [2] систем воздушного отопления. Эти системы в последние годы нашли применение в многоэтажных жилых домах за рубежом, например в Швеции. Вместе с тем отечественная практика выявила трудности распределения воздуха и поступающего с ним тепла по отдельным помещениям в многокомиатных и многоквартирных зданиях, а также сложности гидравлического и теплового расчета.
В квартирных системах из-за небольшой протяженности воздуховодов эти трудности отсутствуют. Кроме того, в них нет гигиенических противопоказаний противрециркуляции воздуха, которую легко осуществить конструктивно. Поэтому применение воздушного квартирного отопления может ограничиваться лишь одним условием — обеспеченностью воздухонагревателем (генератором тепла), способным непрерывно и равномерно подогревать подаваемый в отапливаемые помещения воздух до нужной (регулируемой) температуры в зависимости от наружной температуры, тепловыделений в квартире и др. Это условие достаточно легко обеспечить при работе системы на газообразном и жидком топливе, что особенно важно вследствие малой теплоемкости воздушной системы.
В малоэтажных зданиях объемы комнат, например угловой и неугловой, одной квартиры, как правило, весьма не пропорциональны их теплопотерям. Количество подаваемого в отапливаемые помещения воздуха распределяется пропорционально их теплопотерям, а для целей вентиляции в жилые комнаты следует подавать воздух пропорционально их объемам. Поэтому воздушное квартирное отопление в малоэтажных зданиях целесообразнее делать рециркуляционным, так как при совмещении его с приточной вентиляцией и подаче в помещения воздуха с одной температурой по условиям возмещения теплопотерь получается заведомо неправильное покомнатное распределение вентиляционных воздухообменов. Именно рециркуляционные системы воздушного отопления нашли весьма широкое распространение для отопления малоэтажных зданий в США. Одна из таких систем представлена на плане одноэтажного здания (рис. 1.21).
Горячий воздух в воздушных системах отопления разводится из воздухонагревателя по каналам и подается во все отапливаемые помещения. Он выпускается, как правило, в нижнюю зону на высоте 30—50 см от пола. Однако устраивают также системы отопления с выпуском горячего воздуха в рабочую зону на высоте 1,5 м от пола и под потолком отапливаемого помещения.
В рециркуляционных системах воздух, отдавший свое избыточное тепло и поэтому имеющий комнатную температуру, забирается из всех помещений, за исключением уборных, кухонь и ванн. Допускается возврат воздуха через прилегающие к отапливаемым комнатам коридоры и другие помещения. При этом воздух из комнат второго этажа следует забирать через помещения, соединяющие этажн между собой (лестничные клетки, прилегающие к ним вестибюли).
Сравнение обеих схем разводки воздуха показывает, что первая схема (забор рециркуляционного воздуха из каждой комнаты) обеспечивает более равномерное распределение температур в отапливаемых помещениях.
Разводка воздуха возможна по отдельным каналам от воздухонагревателя до каждого помещения, по общим магистральным подающим и рециркуляционным каналам с ответвлениями для каждого отапливаемого помещения, по отдельным подающим каналам и по общему сборному рециркуляционному каналу.
Системы с общими магистральными, особенно подающими, каналами имеют тот недостаток, что в них изменение количества воздуха, поступающего в одну комнату, приводит к разрегулированию системы — неравномерному изменению количества подаваемого воздуха, а следовательно, и температуры в других комнатах.
В системах с отдельными каналами изменение количества подаваемого воздуха в одну комнату создает равномерное изменение его по всем остальным комнатам. Постоянство температуры при равномерном изменении количества подаваемого воздуха по отдельным комнатам легко можно устранить изменением температуры подаваемого воздуха, т. е. режима топки.
Проложенные по перегородкам и стенам каналы, разводящие воздух, могут быть отдельно стоящими, подвесными и приставными. Они должны быть огнестойкими, воздухонепроницаемыми, влагостойкими, иметь малую теплопроводность и гладкую внутреннюю поверхность.
Для устройства каналов могут применяться гончарные, керамические и асбестоцементные трубы, бетонные, асбестоцементные, шлакобетонные и шлакоалебастровые плиты, кирпич, бетон и пр., а также сталь оцинкованная и черная кровельная (при соответствующем архитектурном оформлении каналов). В зависимости от материала каналы могут иметь круглое и прямоугольное сечение (рис. 1.22).
При прокладке подающих каналов в неотапливаемых помещениях, при их большой протяженности, а также при изготовлении их из металла устраивают тепловую изоляцию.
В качестве рециркуляционных каналов в отдельных случаях можно использовать межбалочные пространства перекрытий, специально обшитые для этого сталью. Воздухонагреватель с подающим каналом рекомендуется соединять с помощью колпака, установленного на кожухе воздухонагревателя. Обратные каналы при установке их па сплошном фундаменте или шанцевом основании целесообразно присоединять к воздухонагревателю в нижней части его кожуха, а при установке их на кольцевом фундаменте — к стенке фундамента ниже уровня пола.
При прокладке каналов воздушного отопления соблюдаются противопожарные меры.
Системы воздушного квартирного отопления бывают с естественным и механическим побуждением. Системы с естественным побуждением бесшумны в работе и более надежны, так как не имеют движущихся механизмов (электродвигателя и вентилятора). Они более удобны в эксплуатации.
Воздухонагреватели в системах воздушного квартирного отопления (ие присоединяемых к централизованному теплоснабжению), как правило, передают тепло от горячих газов к нагреваемому воздуху через металлическую стенку (см. гл. IV). Такие системы (так называемые огневоздушные) в отличие от водяных не могут быть повреждены при любом снижении температур. Это преимущество является особенно важным для зданий, расположенных в районах с продолжительными и сильными морозами, где приходится встречаться с размораживанием системы водяного отопления, и может оказаться решающим при выборе той или иной системы, квартирного отопления для периодически отапливаемых жилых домов.
Расчетную температуру воздуха у выпускаемых решеток огневоздушных систем квартирного отопления с естественным побуждением рекомендуется принимать возможно большей — в пределах 70—80° С, так как При этом одновременно увеличивается циркуляционное давление и уменьшается количество проходящего через систему воздуха. При такой температуре воздух в отапливаемые помещения по санитарно-гигиеническим соображениям следует подавать под потолком. Однако При таком расположении выпускных отверстий перегревается верхняя зона помещения. Система отопления в этом случае работает эффективно, если поверхность потолка будет воспринимать и передавать лучеиспусканием отапливаемому помещению все тепло, вносимое приточным воздухом. Другими словами, здесь система воздушного отопления в определенной степени работает как система лучистого отопления с бесканальным обогревом потолка горячим воздухом.
При расчете термического сопротивления перекрытия, под которым выпускается горячий воздух, следует иметь в виду повышенную температуру поверхности потолка. Это термическое сопротивление должно быть увеличенным с тем, чтобы исключить избыточную передачу тепла через перекрытие в находящееся выше помещение или наружу.
При механическом побуждении температура воздуха, подаваемого в отапливаемые помещения, может быть снижена в расчетных условиях до 40—45° С; воздух такой температурой можно подавать на любой высоте.
Механическое побуждение в системах воздушного квартирного отопления осуществляется, как правило, центробежным вентилятором, к которому подводится весь рециркуляционный воздух, направляемый далее вентилятором в воздухонагреватель. Для очистки рециркуляционного воздуха от пыли чаще всего перед вентилятором устанавливают фильтр, например рамочный, заполняемый нетканым волокном. Этот фильтр съемный, его необходимо периодически очищать от пыли; иногда в нем меняют фильтрующий материал.
Вентилятор и фильтр целесообразно компоновать в одном агрегате с воздухонагревателем, при этом часто фильтро-вентнляционную установку делают в виде секции агрегата (см. гл. IV).
Очистку воздуха от пыли можно производить с помощью съемных фильтров, устанавливаемых в месте выхода воздуха из канала в отапливаемые помещения. При этом повышается сопротивление выходных патрубков и увеличивается гидравлическая устойчивость системы: изменение подачи воздуха в одно из помещений будет в меньшей степени сказываться на подаче его в другие помещения.
В системах с естественным побуждением из-за малого циркуляционного дааления применять фильтры для очистки воздуха практически невозможно, что является недостатком.
Мощность, расходуемая на работу электровентиляторов в системах воздушного квартирного отопления, незначительна и даже при наличии фильтров находится в пределах 400—600 Вт, превращаясь в конечном счете в тепло. Однако при эксплуатации эти установки могут создавать определенный шум, особенно если они неисправны (отсутствие балансировки, неисправные подшипники и т.п.). Поэтому при установке электровентиляторов следует предусматривать противошумные мероприятия (установка на упругом основании, мягкое присоединение), а при эксплуатации следить за их исправностью.
При применении воздушного отопления с механическим побуждением воздухонагреватель можно устанавливать на любой высоте.
При выборе той или иной системы воздушного квартирного отопления (с естественным или механическим побуждением) необходимо учитывать все указанные обстоятельства и то, что в системах с естественным побуждением воздуховоды имеют большее сечение. При выборе системы воздушного отопления следует применять вариантное проектирование, причем при проектировании здания с системой воздушного отопления архитектурно-строительный проект необходимо разрабатывать одновременно с проектом отопления.
