Особливості використання газових повітряних теплогенераторів - Дмитро Лосєв
Отже, ви вибрали систему опалення, вентиляції та кондиціювання на основі газових повітряних теплогенераторів (повітронагрівачів). Вітаємо, для цілого ряду приміщень це найбільш ефективне рішення, як щодо капітальних, так і експлуатаційних витрат. Мета цієї статті - висвітлити особливості підбору агрегатів, поділитися досвідом і представити запропоноване нами обладнання.
Повітряні теплогенератори (повітронагрівачі) можуть працювати як чистого опалення, тобто. нагрівати внутрішнє повітря приміщення у режимі рециркуляції. За бажання чи необхідності теплогенератори можна використовувати в опалювально-вентиляційному режимі, тобто. забирати повітря з вулиці, підігрівати його та направляти у потрібне місце будівлі. Ці два основні режими можна комбінувати.
Деякі приклади розміщення підлогових повітронагрівачів
Варіант 1. Газові повітронагрівачі вирішують тільки завдання опалення, працюють тільки з повітрям, що рециркулюється.
Повітряне опалення зазвичай застосовується для опалення монооб'ємних, високих приміщень. Для вирішення проблеми опалення високих приміщень (перегрів на висоті та недогрівання у підлоги) застосовуються агрегати, що дозволяють організувати вертикальні потоки повітря всередині приміщення, щоб нерівномірність розподілу температури повітря по висоті приміщення зводилася до мінімуму, що забезпечує значну експлуатаційну економію.
- додатково до стандартних (підлогових) повітронагрівачів встановлюються енергозберігаючі вентилятори (стельові вентилятори / дестрифікатори), які монтуються під стелею, у міжферменному просторі та забезпечують відсутність у приміщенні повітряних шарів з різноютемпературою та вологістю, але це вимагає додаткових капітальних витрат та підвищує загальне електроспоживання.
- Використовують повітронагрівачі з вертикальним монтажем (розподіл повітря вертикальними струменями), щоб вони, крім опалення, виконували функцію дестрифікатора.
- І, нарешті найбільш економічним способом повітряного опалення при роботі в режимі чистого опалення на повітрі, що рециркулюється, є підтримання температури нагріву (∆Т) повітря при проходженні через повітронагрівач якомога нижче, з метою знизити температурний градієнт по висоті приміщення, це досягається за допомогою використання модулюючих пальників.
Найекономічнішими за споживанням газу є повітронагрівачі з конденсуючим теплообмінним модулем - ∆Т повітря 7 – 28 °С, при цьому ККД до 105% (за нижчою теплотворністю). Так температурний градієнт у приміщенні при використанні газових повітронагрівачів, що конденсують, становить 0,25 про С на 1 м, що дещо нижче, ніж навіть у променистого опалення.
Навісні повітронагрівачі з премікс-пальником, але без конденсації продуктів згоряння, мають ∆Т трохи більше (11 - 32 про С) за рахунок штучного обмеження діапазону модуляції пальника, зате вони можуть монтуватися під будь-яким кутом до горизонтальної площини, на відміну від конденсуючих повітронагрівачів. , тобто. вони можуть виконувати функцію дестрифікатора.
Використання модулюючих пальників і регулювання обертів вентилятора дозволяє з найменшими витратами як палива, так і електрики обігрівати приміщення із забезпеченням заданої температури всередині приміщення, що опалюється.
Наприклад, у звичайних навісних повітряних теплогенераторах з одноступінчастим газовим пальником ∆Т повітря 28 – 35 °С, крім цього обсяг шкідливих викидівповітронагрівачів у звичайних навісних повітряних теплогенераторах з одноступеневим атмосферним газовим пальником вище.
Варіант 2. Газові повітронагрівачі використовуються як припливні установки для вирішення задач вентиляції.
У разі роботи тільки з повітрям припливу ситуація інша. Температура припливного повітря за опалювальний сезон може коливатися від +10 до – 26 °С у центральній Україні, у північних районах до – 40 °С та нижче. Як правило, повітря, що подається в приміщення, має бути нагріте до + 18 ° С, тобто. при роботі повітряного теплогенератора як припливна установка він повинен мати ∆Т в діапазоні від +8 до + 58 °С. Зрозуміло, що підбиратися установки повинні за потужністю з урахуванням максимальної ∆Т, а більшу частину часу установки працюватимуть із малою або мінімальною ∆Т. Вирішення цього завдання, зокрема, можливе при укомплектуванні повітронагрівача пальником, що модулює: чим ширший діапазон модуляції, тим економічніше буде працювати установка. У разі використання одноступінчастого пальника можливе лише дискретне нагрівання повітря (пальник включатиметься і вимикатиметься періодично за сигналом термостата), тобто. не буде безперервного вентилювання з певною температурою повітря на виході. Можна вентилювати приміщення без вимкнення пальника, але повітря перегріватиметься. Більше правильний варіант, але теж дискретний – використання двоступінчастої пальника, тобто. в основному пальник буде працювати на першому ступені (30% потужності) і дискретно включатиметься-вимикається другий ступінь (100% потужності). При використанні модулюючого і двоступінчастого пальника зі «звичайними» повітряними підлоговими теплогенераторами при зниженні теплової потужності на 50 (30) % від максимальної, можлива ситуація тривалої конденсації.
У підлогових повітронагрівачах, теплообмінних модулях з вентиляторним пальником, що окремо вибирається, при використанні для нагрівання припливного повітря необхідно встановлювати дренажний отвір в останній секції теплообмінника для зливу конденсату. У припливних (припливно-витяжних) установках, центральних кондиціонерах з газовим нагріванням, часто зменшення обсягу конденсату, додатково передбачається байпас.
Варіант 3. Газові воздухонагреватели вирішують завдання опалення та вентиляції (кондиціювання), тобто. працюють з припливним та рециркульованим повітрям. Як правило, це найбільш економічне інженерне рішення. В цьому випадку можливо і доцільно використовувати газові теплогенератори для побудови єдиної системи опалення, вентиляції та кондиціювання. У плані використовуваного устаткування це найпростіший другий варіант, т.к. з'являється додаткова можливість регулювання роботи системи - повітря, що рециркулюється. Сучасна автоматика дозволить оптимально налаштувати систему із добовим, тижневим графіком роботи.
Основними елементами повітряного теплогенератора є: теплообмінний модуль, що складається з камери згоряння та теплообмінника, вентиляторна секція, зовнішній або вбудований пальник. Камеру згоряння повітряних теплогенераторів роблять із нержавіючої або алюмінієвої сталі, а теплообмінник — із нержавіючої, алюмінійованої або вуглецевої (чорної) сталі. Є приклади, коли теплообмінник та камеру згоряння роблять із титану.
Як і в котлах, при роботі теплообмінного повітряного модулятеплогенератора можуть виникнути дві основні проблеми: перегрів теплообмінника та утворення конденсату. Для унеможливлення перегріву в повітронагрівачах встановлюються датчики температури (безпеки), що відключають пальник при перевищенні порогових температур. З конденсатом (а це по суті розчин кислоти) ситуація інша.
Відомо, що «точка роси» продуктів згоряння газу знаходиться в районі 58 °С. Загалом діапазон температури продуктів згоряння на виході із теплообмінного модуля 80 – 280 °С. У звичайних повітронагрівачах з одноступінчастим пальником цей параметр зазвичай 160-280 °С. В агрегатах з пальником ситуація інша - температура продуктів згоряння може бути 80-280 °С. При цьому повітряний теплогенератор зазвичай працює в діапазоні температур повітря після теплообмінника від 30 до 90 °С. Відповідно, крім спеціального теплообмінника, що конденсує, де цілеспрямовано використовується додаткове тепло від конденсації, це явище періодично виникає і в будь-якому звичайному теплообміннику. Якщо конденсат утворюється короткочасно, в період включення та виключення пальника, то в цьому випадку можливе застосування вуглецевої або алюмінієвої сталі, при роботі в умовах тривалої конденсації термін служби агрегатів з теплообмінником із вуглецевої або алюмінієвої сталі значно знижується. Чорні сталі корозирують в середньому 0,1 мм на рік, що для теплообмінника з такої сталі при двосторонній корозії та товщині в 1 мм становитиме термін служби близько п'яти років. Відомі випадки, коли теплообмінники із чорної сталі виходили з ладу за один сезон. При цьому крім виходу з ладу теплообмінника, що само по собі неприємно, є велика ймовірність потрапляння продуктів згоряння в опалювальне приміщення. Теплообмінники,камери згоряння з вуглецевої та алюмінієвої сталі «добре поводяться» при роботі з більшими температурами (у цьому випадку ККД нагріву найменше), їх часто застосовують для нагрівання повітря в технологічних процесах; в умовах конденсації термін служби вуглецевої, алюмінієвої сталі також значно менше, ніж у нержавіючої сталі. Зрозуміло, що агрегати з теплообмінниками із чорної та алюмінієвої сталі є найдешевшими. Їх застосування без зменшення терміну служби можливе при роботі тільки з рециркульованим або в переважній кількості з повітрям, що рециркулюється, з використанням одне (максимум двох) ступінчастих пальників. У разі роботи в основному з припливним повітрям доцільно використовувати пальник, що модулює, і повітронагрівач з теплообмінником повністю з нержавіючої сталі з організацією зливу конденсату з нього.