Головна будівельна премія країни - IBUILD

Воздушное отопление на твердом топливе

Д. Чубарев

В последнее время, для организации отопления нежилых помещений все большую популярность приобретают системы воздушного отопления. Об их особенностях и отличиях от традиционных систем с промежуточным теплоносителем и пойдет речь в данном материале

Р_1Воздушное отопление известно в мире достаточно давно. Особенно распространены данные системы в таких странах, как США и Канада. Там они широко используются не только для обогрева производственных помещений, но и в жилых домах, и коттеджах.

Преимущества такого отопления очевидны – это отсутствие необходимости в промежуточном теплоносителе, а, следовательно, не нужно оборудовать системы с отопительными приборами, подготавливать воду и т.п. Кроме того, системы воздушного отопления можно использовать и летом – для вентиляции помещений.

Системы воздушного отопления обладают более низкой, по сравнению с водяными системами, инерционностью. Это позволяет практически моментально прогревать помещение до рабочей температуры после длительного простоя. В отличие от классической системы водяного отопления, системе воздушного отопления не грозит риск «размораживания».

В случае применения воздушного отопления, подогретый воздух подается по проложенным в здании или сооружении каналам в отапливаемое пространство. Как правило, часть воздуха возвращается обратно для повторного нагрева, то есть происходит рециркуляция. Еще часть забирается снаружи и создает, таким образом, приток свежего воздуха, обеспечивая вентиляцию.

Типы и принцип работы

Воздушное отопление может быть, как естественным (гравитационным), так и принудительным.

В первом случае перемещение воздуха происходит за счет разности температур и плотностей воздушных масс. При такой организации отопления, поступающий через вентиляционные воздуховоды теплый воздух вытесняет холодный в нижнюю часть помещения, к расположенным там воздухозаборникам. По экономичности гравитационные системы не имеют себе равных, поскольку не требуют наличия вентиляторов. На их работу, в свою очередь, не расходуется электроэнергия.

Однако, к сожалению, хрупкий температурный баланс, необходимый для работы естественной системы отопления, легко нарушить. Для этого достаточно даже небольшого сквозняка, вызванного открытием окна.

В системах с принудительной циркуляцией используется внешний источник энергии для обеспечения требуемой интенсивности циркуляции. Такая система более эффективна и не зависит от открытых дверей и окон. Кроме того, применение вентиляторов дает широкие возможности регулирования подачи и температуры в помещении, что достаточно несложно организовать с использованием современных систем автоматизации. Управление климатом можно производить через программируемый термостат с настройками температуры воздуха и различных режимов. Таким образом, обеспечивается комфортность и экономность системы отопления.

Воздушные теплогенераторы

Для нагрева воздуха, в принципе, можно использовать любой теплогенератор. Однако, учитывая дороговизну таких традиционных энергоресурсов, как газ или электроэнергия, а также сложности с их подключением к новым объектам в Украине, в последнее время все большее распространение получают энергетические установки на твердом топливе. Определенную роль в этом играет и то, что такие теплогенераторы, в случае применения пеллет, по удобству использования и эффективности практически сравнимы с газовым оборудованием.

Более того, в случае воздушного отопления, твердотопливные агрегаты фактически не являются котлами, а потому при их установке и эксплуатации не требуется согласований с органами охраны труда. Кроме того, есть вариант использования мобильных транспортабельных теплогенераторов (рис. 1).

Р_2Рис. 1. Мобильная твердотопливная установка для воздушного отопления

Из объективных недостатков систем воздушного отопления стоит отметить большой диаметр или сечение воздуховодов при организации автономных канальных систем, что обуславливает необходимость организации достаточно крупных технологических отверстий в стенах и других ограждающих конструкциях, и часто делает невозможным применение системы воздушного отопления в уже построенных жилых, офисных и общественных зданиях. В связи с вышесказанным, системы воздушного отопления наиболее приемлемы для однообъемных помещений или для интеграции в новостройках.

Особенно широкие перспективы применения твердотопливных теплогенераторов прослеживаются для нежилых помещений: склады, спортивные объекты, производственные помещения и сельскохозяйственные постройки. Здесь не такие высокие требования к уровню шума, который неизбежно возникает при транспортировке и нагнетании воздуха, а малая инерционность систем позволяет получать дополнительную экономию, например, отключая нагрев воздуха в нерабочее время. И, после, позволяет практически моментально прогревать помещение до рабочей температуры после длительного простоя.

В качестве примера использования воздушного отопления для нежилых помещений, можно привести широко распространенное в Турции и южных странах Евросоюза применение: для создания необходимого микроклимата в теплицах, помещениях для животных и птицефермах. В этом случае система воздуховодов большей частью из синтетического материала (рис. 2) обустроена таким образом, что нагретый воздух подается через перфорацию в необходимые области сооружений. Таким образом, поддерживается необходимая для вегетации растений или комфортная для животных температура. В качестве топлива при этом используются отходы сельского хозяйства – косточки плодовых культур.

Р_3Рис. 2. Системы воздуховодов для отопления теплицы и птицефермы

При выборе оборудования для воздушного отопления учитываются такие основные необходимые характеристики, как напор и расход воздуха, а также разница температур (ΔT), на которую агрегат способен нагреть наружный воздух. На практике, в стандартных решениях наиболее часто используются два типа теплогенераторов – среднетемпературные (с нагревом на 90 °С) и высокотемпературные (160°С). Во втором случае, оборудование может применяться в сельском хозяйстве для сушильных комплексов.

В качестве топлива для воздушных твердотопливных котлов целесообразно использовать древесные пеллеты. Однако, в случае, если соображения размещения объекта, логистики доставки топлива, или производственные особенности говорят об экономической выгоде другого решения, можно подобрать теплогенератор и на любом другом типе твердого биотоплива.

Среди представленных в Украине твердотопливных теплогенераторов можно отметить оборудование компаний Kozlusan (Турция), Turella (Португалия/Италия), Binder (Австрия). Как правило, особенности данных теплогенераторов предусматривают конструкцию теплообменников с более толстостенными, в отличие от водяных котлов, трубами, поскольку более высока разница температур поверхности теплообмена и наружного воздуха.

Как правило, современные воздушные твердотопливные теплогенераторы отличаются высокой степенью автоматизации и удобства обслуживания. К примеру, промышленные агрегаты на пеллетах PEL-Н Series фирмы Kozlusan, мощностью 116 — 1 163 кВт оснащены автоматическими системами для организации следующих процессов: подачи топлива, розжига, перемешивания топлива, золоудаления. Управление работой теплогенераторов осуществляется посредством контроллера.

Высокий уровень автоматизации позволяет эксплуатировать данные котлы без постоянного пребывания обслуживающего персонала. Кроме того, обеспечивается модуляция мощности в пределах 20–100%. Предусмотрены противоаварийная и противопожарная сигнализации.

Теплогенераторы оборудованы механизированным сжиганием сыпучего топлива на реторте, с нижней подачей. На нее топливо подается шнеком. Первичный воздух нагнетается под решетку, через отверстия, расположенные на боковых поверхностях полусферы. Реторта охлаждается первичным воздухом. Вторичный воздух подается, через ряд отверстий, расположенных над вершиной конусообразной горки топлива. Для достижения оптимального соотношения расходов воздуха и оптимизации процесса горения подвод первичного и вторичного воздуха регулируется раздельно. Отработанные дымовые газы из топки, проходя через двухходовой пучок дымогарных труб и переходник дымохода, отдают тепло теплоносителю.

PEL-Н Series изготовлены из толстолистовой «котельной» стали (8–10 мм), утеплены базальтовой изоляцией и облицованы листовым металлом с полимерным покрытием. Дверцы для обслуживания изолированы огнеупорным бетоном.

Агрегаты не требовательны к качеству топлива. В частности, за счет системы автоматического перемешивания топлива на горелке, можно сжигать высокозольное топливо, например, пеллеты из лузги подсолнечника. Возможна также установка котлов в каскад.

Пример использования

К реализованным в Украине проектам с использованием воздушного отопления, относится, в частности, проект отопления теннисного клуба в г. Днипро. При его строительстве в 2014 году была применена система отопления на основе твердотопливного пеллетного теплогенератора Kozlusan PEL-H 400 (рис. 3). Благодаря нему температура в помещении поддерживается на уровне не менее +18°С даже в морозные зимние дни. Это оптимально для занятий спортом. Кроме того, в данном случае система используется не только для отопления, но и для поддержания устойчивости особой воздухоопорной конструкции. Применение воздушного нагрева позволяет также обеспечивать необходимый приток свежего воздуха (воздухообмен). При этом качество внутреннего воздуха контролируется датчиком CO2.

Р_4Рис. 3. Твердотопливный теплогенератор в системе воздушного отопления воздухоопорной конструкции

Работа системы организована по следующей схеме. Воздух поступает через специальную заборную решетку, проходит через теплогенератор, а затем попадает в камеру смешивания, где к нему подмешивается определенная часть свежего воздуха с улицы, для обеспечения одновременной вентиляции. Подогретый воздух подается вентилятором по системе воздуховодов к клапану воздухоопорной конструкции. Рабочий цикл системы постоянно повторяется до тех пор, пока в помещении не будет зафиксирована определенная температура, а управление климатом производится через программируемый термостат с настройками температуры воздуха и различных режимов. Наличие отдельно стоящего бункера для пеллет объемом 13 м3 позволяет эксплуатировать установку без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

В качестве примера воздушного отопления тепличного комплекса приведем проект, реализованный фирмой Agroturella.

Основой системы является твердотопливный теплогенератор Turella Biomax 350P мощностью 407 кВт, использующий в качестве топлива древесные пеллеты или оливковые косточки (сезонно). Система поверхностных воздуховодов обустроена таким образом, чтобы обеспечить равномерный прогрев грунта и воздуха в зоне роста растений (рис. 4). При этом частично применяются металлические воздуховоды большого диаметра.

Р_5Рис. 4. Котел и система воздуховодов в теплице

Система воздушного отопления отличается сравнительно простым и не трудоемким монтажом, что позволяет существенно сократить время установки и ее стоимость.

Больше важных статей и новостей в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь!



2 комментария

  • Можно ли применить этот вид отопления для склада, где хранятся картонные ящики с трикотажной продукцией. Размеры склада - ДЛИНА -50 метров, ШИРИНА- 13 метров,
    ВЫСОТА - 8 метров.

  • Геннадий, данный вид отопления можно применить для отопления склада.
    Для более точного расчета, с Вами свяжется специалист профильной компании.

Оставьте комментарий

Telegram