Воздушное отопление: обзор применяемого оборудования и принципов его построения

В соответствии со СНиП 2.04.05-91* [1] (Приложение №11), воздушное отопление применяется в жилых, общественных (кроме дошкольных и медицинских учреждений) и административных зданиях, а также в производственных помещениях. Воздушное отопление в сочетании с вентиляцией и кондиционированием — наиболее рациональная и универсальная система.

В этом случае на вход газового (жидкотопливного или электрического) воздухонагревателя подается смесь свежего (предварительно очищенного) и рециркуляционного воздуха. Там она нагревается примерно до температуры 40 0С и раздается по системе воздуховодов во все помещения. Сразу за воздухонагревателем в воздуховод врезается испарительный блок кондиционера, который в летнее время охлаждает воздух для всех помещений. Установив в воздуховоде увлажнитель воздуха, легко создать климат как с заданной температурой, так и заданной влажностью. Благодаря различным системам управления у печей воздушного отопления есть возможность автоматически поддерживать заданную температуру в помещении в разные периоды суток (суточная программа) и по дням недели (недельная программа).

Такая система отличается относительно невысокой стоимостью и очень малой инерционностью. В здание поступает только очищенный через специальные фильтры воздух. Автоматический контроль температуры и влажности в помещениях осуществляет переход системы с режима отопления на режим кондиционирования, не ощутимый для человека. Универсальность такой системы, ее стоимость и надежность стали определяющими факторами ее использования строительными компаниями США и Канады, где 80% домов и квартир оборудованы центральным воздушным отоплением и кондиционированием.

В настоящее время американские фирмы Ruud, Rheem, Goodman являются одними из самых крупных мировых производителей систем воздушного отопления. Сертификат ИСО 9002, полученный этими фирмами, стал достойной оценкой их усилий, вложенных в производство самого лучшего нагревательного оборудования. Печи воздушного отопления идеальны для быстрого нагрева воздуха в помещении, так как обладают малой инерционностью (нет промежуточных теплоносителей — вода, радиаторы) и высоким КПД (91%). Рециркуляционный воздух совместно с наружным очищается, проходя через секцию фильтра, догревается в печи и по системе воздуховодов раздается в помещения.

Табл. 1

Модель	VAG-W1	VAG-W2
Расход воздуха	4000 m3/h	3700 m3/h
Теплопроизводительность	28 kW	48 kW
Уровень шума	52 dB(A	52 dB(A
Питание	230V/50 Hz	230V/50 Hz
Температура выходящего воздуха	21 C	43 C
Вес	29 kg	42 kg

В индивидуальных жилых домах (особенно в Северной Америке) широкое распространение нашло воздушное отопление на базе печей с газовыми горелками ввиду их высокой эффективности и экономичности, отсутствия угрозы «размораживания» системы и протечек воды, меньшей инерционности системы, возможности объединения в одной системе отопления, вентиляции и кондиционирования. Системы работают по принципу рециркуляции: воздух из помещений через сеть воздуховодов подается в печь воздушного отопления, нагревается и раздается вновь по помещениям. Для обеспечения в помещениях комфортного микроклимата есть возможность подмешивать часть наружного воздуха, при необходимости система может быть дополнена увлажнителем и/или охладителем воздуха.

Больших успехов в разработке печей воздушного отопления достигла корпорация LENNOX (США, Франция). Основным достоинством печей является то, что они представляют собой агрегаты автономного типа, сборка которых, включая электрику и автоматику, производится на заводе-изготовителе. Простота монтажа, готовность к эксплуатации сразу после установки — их отличительные черты. В печах могут быть реализованы практически все функции обработки воздуха: нагрев, охлаждение, увлажнение, осушение и очистка. Встроенная автоматика обеспечивает управление как по интерфейсу диспетчерского управления инженерными системами здания, так и посредством модема.

Табл. 2

Модель	Расход воздуха (куб. м/ч)	Теплопроизводительность (кВт)
LH 25	800–2 100	2,6–45,7
LH 40	1 600–3 500	2,6–45,7
LH 63	2 500–5 300	2,6–45,7
LH 100	4 000–9 000	2,6–45,7

В Германии установки с газовыми калориферами производятся компанией Go Gas Goch GmbH&Go с теплопроизводительностью до 150 кВт. Газовые отопительные установки Sahara G компании GEA (Словения) применяются для различных производственных и коммерческих помещений. Компанией ARAJ (Польша) производятся печи воздушного отопления с поддувом TermEfekt типа PGA, производительностью от 16 до 2 088 кВт, агрегаты оснащены микропроцессорным управлением.

Неплохо зарекомендовали себя и отечественные газовые воздухонагреватели типа G6RX с полезной тепловой мощностью от 10 до 28 кВт [2]. На сегодняшний день это оборудование успешно прошло сертификационные испытания Госстандарта России и Госгортехнадзора и рекомендовано к применению. Возможности использования данных систем очень широки. А если еще учесть, что в связи с износом теплотрасс и оборудования тепловых узлов центральное теплоснабжение будет заменяться индивидуальным, то можно с уверенностью предсказать самое широкое применение данных систем в России.

В нашей стране воздушное отопление нашло широкое применение в различных помещениях с высокими потолками: склады, спортивные залы, рынки, торговые комплексы и т. д. Наибольшее распространение получили системы воздушного отопления на основе водяных (паровых) отопительных вентиляционных агрегатов, воздушных тепловых завес и систем воздушного отопления, совмещенных с водяным отоплением. 

Получили применение многочисленные, имеющие ряд преимуществ, агрегаты импортного и отечественного производства. Производителей воздушно-отопительных агрегатов насчитывается около двух десятков. Остановимся на некоторых из них.

Компания «ВЕЗА» (Россия) производит агрегаты воздушного отопления — АВО.

Современные образцы этого оборудования позволяют за счет эффективной противоточной многорядной схемы теплообменника работать при температурах воды 60–80 0С. Можно отметить полную коррозионную стойкость самого теплообменника и корпуса агрегатов. Конструкция выполнена без применения черного металла: теплообменник изготовлен из меди и алюминия, а корпус — из оцинкованной стали. Все эти новшества и эстетичный дизайн введены с сохранением цен на уровне старых аналогов.

Центральные системы воздушного отопления (ЦСВО) могут быть как приточными системами без рециркуляции воздуха, так и частично или полностью рециркуляционными. Расход воздуха может составлять 20–200 тыс. куб. м/час с мощностью отопления до 3000–5000 кВт. Особенно удобно применение этих систем в случае большого количества отдельных помещений, для которых невозможно использование АВО из-за большой мощности и одновременно необходима подача свежего воздуха в объеме санитарной или технологической нормы, например, для компенсации вытяжки от сварочных постов. Таким образом, ЦСВО позволяют заменить системы приточной вентиляции и(или) воздушного отопления. Оборудование, применяемое для ЦСВО, как правило представляет собой стандартные блоки системы центрального кондиционирования (типа КЦКП). При этом набор блоков может быть минимален, так как нет необходимости в охлаждении, увлажнении или специальной фильтрации воздуха. Кроме того, рабочие скорости воздуха внутри ЦСВО могут быть выше 3 м/с (стандартная скорость для СКВ и ПВ до 5–6 м/с),что приводит к уменьшению размеров конструкций, а следовательно и стоимости при сохранении расхода воздуха и теплопроизводительности.

Воздушные тепловые завесы — самое разнообразное и при этом сильно изменившееся за последние годы оборудование. Рассмотрим завесы на водяном энергоносителе, так как завесы с электрическим подогревом, потребляющие, например, 20–50 кВт электроэнергии, являются дорогими по эксплуатационным затратам. Начнем с дверных проемов размером 1,0х2,2 м и относительно маленьких ворот размером 2,5–4,0 м в ширину и 2,2–2,5 м в высоту. Идеальными решениями для них являются компактные блоки типа Systemair (PYROX), FRICO или Тermoscreen, устанавливаемые непосредственно по всей ширине проема сверху (намного реже сбоку). Правда, эти высококачественные импортные изделия отличаются достаточно  высокой стоимостью. Не многие производители в России смогли сделать продукцию таких же характеристик, уменьшив при этом ее стоимость. Моде-ли ВЗМ-1,0, ВЗМ-1,5, ВЗМ-2,0 производства «ВЕЗА» подобны по высоте и ширине струи агрегатам FRICO серий АС-200, АС-300.

Системы воздушного отопления обладают рядом достоинств, но перечислим основные из них.
1. Экономия энергоносителя. Она достигается благодаря следующим свойствам систем воздушного отопления (СВО).
Во-первых, тепло распределяется направленно, только в те зоны, где это необходимо. Во-вторых, отсутствует инерционность системы; иными словами, вы можете достаточно быстро нагреть помещение, нет необходимости нести ненужные затраты в нерабочее время, например, вам необходимо обогреть цех. Во время работы для отопления задействована СВО, которая поддерживает температуру в помещении около 18 0С.После окончания рабочего дня и в выходные система переходит в экономный режим и поддерживает температуру 8 0С. Затем, за час до начала рабочего дня, СВО автоматически запускается и поддерживает необходимую температуру.
2. Несложный монтаж. В отличие от громоздких регистров отопления, здесь необходимо лишь подвести к агрегату трубы с теплоносителем либо газом (в зависимости от типа СВО).
3. Полная автоматизация. Без постороннего вмешательства система воздушного отопления будет поддерживать заданную температуру в помещении.

Отметим типы воздушно-отопительных агрегатов.
1. Водяные. Теплоноситель — вода, циркулирующая через медный оребренный теплообменник. Движение воздуха через теплообменник обеспечивает осевой вентилятор с регулятором оборотов. Некоторые типы этих отопителей можно использовать и для охлаждения (в случае наличия у них каплеуловителя и поддона для сбора конденсата).
2. Газовые. Теплоносителем является газ, сгорающий внутри трубы, обдуваемой воздухом. Однако при применении этого вида СВО следует учитывать такие факторы, как категорийность помещения, необходимость поддержания определенного давления и качества газа, т. к. при перепадах, характерных для наших газовых сетей, пламя горелки часто гаснет либо горелка засоряется.
3. Электрические. В особых комментариях эти свойства не нуждаются. Следует лишь обратить внимание на стоимость полученного таким образом киловатта тепла.

Воздушно-отопительные агрегаты Westhern компании WESPER (Франция) изготовлены из оцинкованных листов. Эпоксидное лакокрасочное покрытие образует эффективную защиту от каррозии. Теплообменники имеют трубчато-ребристую конструкцию с алюминиевым оребрением и медными (для воды) или медно-никелевыми (для пара) трубами. Вентилятор оснащен крыльчаткой с широкими алюминиевыми лопастями. Они обеспечивают хороший расход воздуха одновременно с низким уровнем шума. Агрегаты могут устанавливаться в горизонтальном и вертикальном положении. Распределение воздуха осуществляется различными типами диффузоров.

Подобное исполнение имеют и воздушно-отопительные агрегаты VAG компании VTS Clima (Польша).

Более широкий диапазон теплопроизводительности имеют агрегаты воздушного отопления FHW компании SYSTEMAIR. Они состоят из осевого вентилятора с электродвигателем и водяного теплообменника, которые установлены в коррозионностойком, оцинкованном методом горячего поргужения, стальном корпусе. Все модели оснащены решетками с независимым регулированием положения жалюзи, что позволяет подавать воздух в любом направлении. В дополнительном оборудовании для подачи наружного воздуха устроена смесительная камера.

Агрегаты выпускаются четырех типо-размеров теплопроизводительностью от 17 до 65 кВт при температуре воды 80/60 0С.

Отопительные агрегаты компании WOLF (Германия) выпус-каются четырех типоразмеров, а теплоносителем здесь являются вода или пар.

Заслуживают внимания и отопительные агрегаты компании Rosenberg (Германия).

Актуальны воздушно-отопительные  агрегаты LHW для систем воздушного отопления помещений производственных, общественных и административно-бытовых зданий. Их основные характеристики таковы:
• максимальная производительность по воздуху — 9 200 куб. м/ч;
• максимальная теплопроводность — 230 кВт;
• температура теплоносителя — до 100 0C;
• одно-, двух- и трехскоростные электродвигатели с внешним ротором устанавливаются в различных положениях в зависимости от схемы воздухораспределения;
• защита от коррозии.

Большой интерес представляют собой рециркуляционные отопительные агрегаты фирмы HOVAL (Швейцария).

Всего производится три модели теплопроизводительностью от 16 до 47 кВт.Агрегаты могут поставляться вместе с автоматикой.

Для распределения воздушных потоков в помещениях с высокими потолками наиболее эффективен AirInjector фирмы HOVAL с регулируемыми лопатками в автоматическом режиме по температуре воздуха в рабочей зоне.

Анализ возможных схем и систем воздушного отопления (к примеру, стеллажных складов) показал, что весьма рациональна система воздушного отопления с интенсивным перемешиванием воздуха в объеме помещения. Такой является система воздушного отопления с подачей нагретого воздуха через направляющие сопла (рис. 1).

Рис. 1. Схема системы воздушного отопления с направляющими соплами

Система воздушного отопления с направляющими соплами предназначена для помещений с крупногабаритным оборудованием. Здесь она обеспечивает практически безградиентное распределение температуры воздуха по высоте.

Система дает и эффективное отопление при минимизированных расходах воздуха, подаваемого через сопла с большой скоростью, и при значительных перепадах температуры при обеспечении нормируемых параметров микроклимата в рабочей зоне.

Направляющие сопла устанавливаются в верхней зоне помещения между стеллажами и подают нагретый воздух вертикально, вниз, в направлении рабочей зоны.

Энергоэффективность системы с направляющими соплами достигается безградиентным распределением температуры воздуха по высоте, устранением перегрева верхней зоны помещений.

Воздушное отопление имеет смысл применять в помещениях среднего и большого объема с переменной во времени требуемой тепловой нагрузкой, например:
• склады и производственные помещения,
• супермаркеты и автосалоны,
• спортивные помещения и актовые залы,
• автомастерские и гаражи,
• сельхозпомещения, теплицы, рынки,
• объекты религиозного назначения.

Литература.
1. СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
2. Рябченко А. С. «Системы воздушного отопления».// Журнал «Мир Климата», №10.
3. Агафонова И. А. и др. «Отопление и вентиляция современных складских комплексов».// Журнал «АВОК», №6, 2004 г.

Автор: С. А. Доценко
Источник: "СтройПРОФИль", 8 (38)