УСТРОЙСТВО ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА

Имея очень высокий КПД- 90%, теплогенераторы являются самыми эффективными устройствами для быстрого прогрева помещений и длительного поддержания необходимой температуры.
В отличие от систем с водяным теплоносителем, теплогенераторы непосредственно прогревают воздух и идеально подходят для обогрева помещений большого объема.
Высококачественные материалы и простота конструкции теплогенераторов определяют их высокую надежность и долгий срок эксплуатации.
Устройство теплогенератора весьма простое.
Практически любой теплогенератор состоит из следующих узлов и деталей:

• — Корпус теплогенератора;
• — Вентилятор центробежный или осевой;
• — Горелка газовая или дизельная;
• — Теплообменник трубчатый или пластинчатый;
• — Камера сгорания.

В камере сгорания при сжигании топлива с помощью горелки образуются продукты сгорания, которые под напором, создаваемым работающей горелкой поступают в каналы теплообменника.
Проходя по каналам теплообменника продукты сгорания топлива, имеющие очень высокую температуру, нагревают стенки теплообменника, который в свою очередь, отдает большую часть своего тепла воздуху, нагнетаемому вентилятором.
Таким образом, происходит теплообмен между высокотемпературными продуктами сгорания и подаваемым воздухом.

Теплогенераторы и тепловентиляторы

Наиболее часто встречаются промышленные системы воздушного отопления, в которых в качестве воздухонагревателей применяются теплогенераторы, работающие на газе или солярке, а также различные тепловентиляторы, в которых воздух, нагнетаемый вентилятором, нагревается от горячей воды, проходящей через теплообменник или от электронагревателя.

В теплогенераторах нагрев воздуха происходит в газовоздушных, а в тепловентиляторах в водяных теплообменниках. 

В системах воздушного отопления с теплогенераторами, отапливающих большие производственные помещения и имеющих тепловую мощность от 100кВт и выше, как правило, для распределения теплого воздуха применяются воздуховоды, тогда как при использовании тепловентиляторов воздуховоды не нужны. 

Наиболее экономически выгодными являются теплогенераторы, работающие на газе.
Быстрый прогрев производственных помещений, отсутствие воды и низкие эксплуатационные расходы делают газовые теплогенераторы наиболее востребованными при реализации воздушного отопления.

Расчет тепловой мощности теплогенератора (ориентировочный)

Расчет тепловой мощности (кВт) весьма прост. Необходимо воспользоваться формулой:

Р = V х ΔT х k / 860

ПРИМЕР

Площадь объекта – 200 м². Высота потолка – 3 м, требуемая температура в помещении +20 °C, температура воздуха снаружи – 20°C. Коэффициент теплоизоляции – 2,3. 

Расчет:

Р = 600 x 40 x 2,3/ 860 = 64,17 кВт

Воздушное отопление частного загородного дома

Продвинутые Америка и Европа давно уже благополучно отапливают свои жилища воздухом, в то время как в России при проектировании системы отопления чаще всего традиционно выбирается водяная. Тогда как решившись на воздушное отопление загородного дома можно получить 90% КПД, а от водяной системы – максимум 60%. Чем же еще так привлекательно отопление при помощи воздуха? Давайте разбираться.

Как работает такая система?

Отопление воздухом очень практично. Счастливые владельцы, обогревающие свои дома таким способом, отмечают неоспоримые преимущества:

• Абсолютная безопасность. Высокочувствительная автоматика четко контролирует все процессы. При малейшей угрозе утечки или другой опасности она моментально блокирует оборудование. Кроме того в системе отсутствуют наполненные теплоносителем трубы, следовательно в принципе невозможны их разрывы, подтекания и т.п. неприятности.
• Высокая скорость обогрева. На полное прогревание помещения уходит от 20 до 40 минут, даже если начальная температура в доме была отрицательной.
• Экономичность. Низкое энергопотребление, высокий КПД и отсутствие промежуточных теплоносителей делают воздушное отопление частного дома чрезвычайно выгодным.
• Надежность и долговечность. При условии грамотного проектирования, монтажа, регулярном обслуживании и необходимом ремонте система прослужит минимум 20 лет.
• Простота в эксплуатации. Автоматическое управление процессами запуска, остановки и сменой режимов позволяет без труда регулировать температуру в доме и одновременно страхует от возможных ошибок.
• Доступная стоимость установки и достаточно быстрый срок окупаемости вложений.
• Эстетичность.  Отсутствие в помещении привычных батарей дает возможность устанавливать окна практически любого размера, освобождает пространство и открывает возможности для дизайнерских экспериментов.

Традиционно системы воздушного отопления предполагают использование теплогенератора. Нагнетаемый в теплообменник воздух прогревается до 45-60° и, двигаясь  по воздуховодам, нагревает помещение. Остывший воздух через решетки в полу или по обратным воздуховодам возвращается в теплогенератор.

Основными частями теплогенератора являются теплообменник и направляющий воздух вентилятор

Разогрев воздуха можно осуществлять при помощи нескольких вариантов:

• тепловым насосом;
• газовой горелкой с использованием как баллонного, так и магистрального газа;
• горячей водой из централизованной котельной;
• дизельной горелкой.

О том, как устроен тепловой насос, и можно ли сделать его самостоятельно, читайте в нашем материале: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/teplovoj-nasos-vozdux-vozdux.html.

Средний расход воздуха в системе  – от 1 000 до 3 800 куб. м в час, давление при этом составляет 150 Па. В больших помещениях могут появляться потери тепла из длинных воздуховодов. В таких случаях стоит подумать об обустройстве нескольких теплогенераторов, которые работают без воздуховодов. По подсчетам специалистов длина основного воздуховода не должна быть более 30, а ответвлений – 15 м.

Использование системы исключительно для обогрева помещений несколько нерационально, поэтому чаще всего в устройство внедряется блок охлаждения воздуха, от которого отводится внешний блок кондиционирования. Таким образом система совмещает в себе отопление и кондиционирование, позволяя поддерживать комфортную температуру в доме в любое время года. Кроме того можно использовать дополнительное оборудование: увлажнитель и стерилизатор воздуха, создавая в комнатах уникальный здоровый микроклимат.

Обустроить воздушное отопление коттеджа можно при помощи:

• Естественной вентиляции. Самый простой вариант, когда воздух поднимается вследствие первоначального нагрева. В комнаты он попадает по воздуховодам, нагревает их и возвращается в теплообменник. Основные недостатки естественной вентиляции ярко проявляются в случае дополнительного поступления прохладного воздуха через двери или окна. В этом случае холодный воздух, которого оказывается больше, скапливается в нижней части помещения, создавая перекос температурного режима и мешая нормальному функционированию системы.
• Принудительной вентиляции. Циркуляция воздуха обеспечивается вентилятором, создающим давление в системе. Помещение прогревается намного быстрее в силу большей скорости перемещения воздуха. Так же в устройствах с принудительной вентиляцией легче регулировать температуру в комнатах. Небольшим недостатком конструкции может считаться шум, доносящийся из воздуховодов.

Правила подбора основного оборудования

Тепловые генераторы для систем воздушного отопления могут функционировать на разном топливе. Важно подобрать для своего дома наиболее подходящий по всем параметрам вариант. Это может быть жидкое или сжиженное топливо, природный газ. Производители предусмотрели возможные переходы с одного вида топлива на другой. Для этого будет достаточно всего лишь заменить горелку, как в случае с дизельным топливом и газом, или установить сменную насадку с другим диаметром проходных отверстий при переходе со сжиженного газа на природный.

Целостная система состоит из огромного количества составных частей, которые нужно правильно подобрать для корректной работы друг с другом (нажмите на изображение для увеличения)

Система, работающая на жидком топливе, потребует дополнительной установки фильтров, бака для хранения топлива и трубопровода к нему. Дополнительное оборудование потребуется и для установки, работающей на сжиженном газе. Если предполагается использование баллонов, нужно будет обустроить помещение для их хранения. Как вариант можно рассмотреть устройство резервуара для газа, вкопанного в землю, так называемого газгольдера. Только системы на природном газе не потребуют дополнительных устройств.

Воздуховоды так же могут быть разными:

• Круглые. Имеют небольшое аэродинамическое сопротивление, что несколько увеличивает общую эффективность системы. Скрепляются друг с другом при помощи хомутов и шпильки. Внутренний диаметр труб варьируется в пределах от 100 до 200 мм.
• Прямоугольные. Чаще всего их устанавливают в воздуховодах с большим сечением. Более гармонично вписываются в интерьер, поэтому им отдается предпочтение при обустройстве отопительных систем жилых домов.

Оба вида конструкций закрепляются к потолку с помощью анкеров. В случае если воздуховоды приходится прокладывать через неотапливаемые участки, во избежание теплопотерь их обязательно утепляют. При установке конструкций между перекрытиями монтируется особый металлический чехол, размером больше, чем воздухопровод. Обязательно осуществляют теплоизоляцию системы. На участках выхода воздуховода в помещение устанавливаются воздухораспределители, а так же воздухозаборные устройства.

Воздухораспределители и воздухозаборы обязательно устанавливаются на местах вывода воздуховодов в помещение

Как выполнить предварительный расчет?

На самом деле, самостоятельный расчет воздушного отопления произвести очень сложно. Часто это под силу только специалистам. В расчете определяются:

• тепловые потери по каждому помещению в отапливаемом доме;
• тип нагревателя и его мощность, которая должна быть сопоставима с величиной теплопотерь;
• необходимое количество прогретого воздуха с учетом мощности нагревателя;
• нужный диаметр воздушных каналов;
• потери напора в воздушной установке и т. д.

Правильным решением будет заказать пример расчета воздушного отопления дома у специалистов. Вероятно, что в результате инженеры предложат несколько вариантов, останется только выбрать из них наиболее приемлемый.

О преимуществах воздушной системы отопления перед другими читайте в нашем сравнительном обзоре: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/raschety/otoplenie-chastnogo-doma.html.

Отопление при помощи воздуха экономично, безопасно, чрезвычайно просто в использовании и при этом долговечно и надежно. Не удивительно, что оно завоевывает все большую популярность. Однако обустроить воздушное отопление своими руками достаточно сложно. Возможные ошибки могут привести к неприятным последствиям в виде сквозняка в комнатах, шума, перегрева оборудования и т.п. Тем, кто выбирает эту практичную систему, стоит обратиться за помощью к профессионалам. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная система будет радовать теплом в доме не один десяток лет.

Выбираем лучшие теплогенераторы для воздушного отопления, обзор моделей

Одним из слагаемых уюта является поддержание в помещении комфортной для человека температуры. Неважно где — в жилом доме, офисе, на складе, в автосервисе – везде должно быть тепло. В противном случае жить и работать там будет весьма проблематично. Для создания таких условий используется специальное отопительное оборудование.

Сегодня оно представлено достаточно широко и одной из пользующихся большим спросом моделей являются теплогенераторы для воздушного отопления. Эти приборы считаются наиболее перспективными, особенно в газовом исполнении и используются для обогрева помещения различной специализации.

Общие сведения и сфера их применения

Газовоздушное отопление имеет свою специфику. При использовании такого оборудования нагрев пространства осуществляет конвекционные поток горячего воздуха. Его подогревает специальное устройство – тепловой генератор.

Отличие этой системы от других заключается в отсутствии теплоносителя, являющегося промежуточным звеном. Поэтому газовоздушное отопление обладает высокой эффективностью, позволяя в кратчайшие сроки обогреть помещение большой площади.

Устройство тепловой пушки

Воздухонагреватель состоит из следующих узлов:

• Схема устройство тепловой пушки

  Горелки;

• Вентилятора;
• Камеры сгорания;
• Теплообменника;
• Воздуховодов.

Каждый из них имеет свое назначение. Горелка позволяет осуществлять поджиг топлива и обеспечивает его последующее сгорание. Вентилятор подает кислород с улицы и выбрасывает поток нагретых газов через систему воздуховодов в помещение. Камера сгорания обеспечивает практически полное сжигание топлива.

Теплообменник служит для обмена тепловой энергией между отдельными элементами генератора и воздухом в помещении. Система воздуховодов представляет собой специальные каналы и отверстия в корпусе, предназначенные для быстрого нагрева отапливаемого объекта.

Принцип работы газового теплогенератора для воздушного отопления заключается в следующем. Холодный воздух всасывается вентилятором по мере сгорания газообразного топлива. При этом он нагревается и перемещается назад в помещение.

Почему теплогенераторы столь популярны

Ответом на этот вопрос может стать ряд достоинств такого оборудования. Одними из главных среди достоинств теплогенераторов для воздушного отопления являются следующие:

1. Различная область применения

   Широкая доступность газового топлива;

2. Отсутствие теплоносителя делает агрегат более экономичным и абсолютно безопасным;
3. Обогрев помещения при правильно выбранной модели осуществляется максимально быстро, обычно этот период не превышает 2 часов;
4. Полная автоматизация всех процессов, происходящих в системе;
5. Устройство является универсальным, его можно использовать в качестве обогревателя и для вентилирования объекта;
6. У газовых моделей имеется возможность замены горелки для использования сжиженного или природного газа;
7. Более низкая стоимость системы за счет отсутствия большого количества труб и радиаторов.

Однако прибору присущи и некоторые недостатки. Одним из них является необходимость получения разрешительной документации на установку, так как оборудование использует в качестве топлива газ и значит должно отвечать существующим нормативам.

При установке стационарного газового теплогенератора для воздушного отопления потребуется обустройство дымохода, что также относится к минусам такой системы.

Виды тепловых пушек

Мобильная модель

Оборудование для воздушного отопления условно подразделяется на два класса:

1. Мобильное;
2. Стационарное.

Но агрегаты, относящиеся к первому виду, не всегда имеют компактные размеры. У некоторых мобильных моделей габариты достаточно внушительные. Такие приборы обычно оснащаются специальными тележками, необходимыми для перемещения оборудования.

Название мобильные они получили лишь потому, что рассчитаны на работу от газовых баллонов и не требуют подключения к центральной магистрали. Они могут устанавливаться в любом месте и предназначены для обогрева производственных помещений. Но кавитационные теплогенераторы систем отопления требуют наличия на объекте эффективной системы вентиляции, потому что нагретый воздух выводится вместе с отработанными газами.

Стационарные напольные агрегаты

Стационарные аппараты рассчитаны на подключение к газопроводу. Они отличаются по способу установки и в зависимости от этого критерии бывают:

• подвесные;
• напольные.

Первые имеют небольшие габариты, значит, занимают немного места. Они предназначены для обогрева частных домовладений. Подвесные тепловые генераторы отличаются простотой в эксплуатации и монтаже, быстро прогревают помещение, имеют понятную инструкцию по применению.

Напольные агрегаты – это более громоздкие устройства. Их используются для обогрева помещений большой площади. Многие модели такого оборудования могут подключаться к системе воздуховодов, что позволяет равномерно распределять тепло по всем комнатам.

Что необходимо знать для правильного выбора

Обеспечить эффективное газовоздушное отопление можно только при установке оборудования, соответствующего параметрам помещения. Важными характеристиками в выборе являются:

• Тип обогревателя;
• Мощность.

Кроме этого для надежной работы прибора нужно обеспечить приток воздуха в помещение. Для этого чаще всего используется вентиляционная система. Она способна не только поставлять кислород в помещение, но и отводить наружу отработанные газы.

Чтобы правильно подобрать мощность генератора необходимо выполнить расчет системы обогрева. Он производится по специальным формулам, поэтому лучше доверить его профессионалам. При этом следует знать, что мощность прибора должна превышать аналогичный параметр горелки на 20% и более. Это позволит сократить затраты на электроэнергию.

Обзор популярных моделей

Лидером среди тепловых пушек конечно остается продукция зарубежных компаний и в частности производителей США. Прибор под маркой Master BLP 73 M пользуется популярностью у владельцев частных домов и производственных объектов. Он может применяться не только в качестве отопительного оборудования, но и в роли строительного фена.

Смотрим видео о модели Master BLP 73:

Тепловая пушка американского производства расходует не более 4 кг сжиженного газа в час, генерируя при этом до 70 кВт энергии. Ее мощности хватает для обогрева помещения площадью до 700 м² с производительностью около 2,3 тысячи кубов теплого воздуха в час. Стоимость такого прибора составляет не более 650 долларов.

Но есть на рынке и отечественные модели, отвечающие всем нормативным требованиям. Одной из них является тепловая пушка Patriot GS53. Она способна генерировать до 50 кВт тепловой мощности при расходе до 4Ю5 кг газа в час. Этого достаточно для отопления помещения площадью не более 500 м². Стоимость агрегата не превышает 400 долларов.

Из моделей, потребляющих магистральный газ можно отметить тепловой генератор АКОГ-3-СП. Это небольшой прибор, мощности которого хватает на обогрев не комнаты площадью в 30 м², при потреблении – 0,3 м³ природного газа.

Тепловой конвектор этой марки предназначен для монтажа на стену и сможет обогревать одну функциональную зону в загородном домовладении. Стоимость этого прибора одна из самых низких и составляет менее 250 долларов.

Заключение

Использование такого оборудования в отопительных системах считается одним из самых эффективных и экономичных решений. Оно отличается простотой в использовании, безопасностью и поэтому может применяться не только на производственных объектах, но и в жилых помещениях

Тепло, работа и энергия

Тепло (энергия)

Единица измерения тепла (или энергии) в системе СИ составляет джоуль (Дж) .

С разницей температур

Другими единицами измерения тепла являются британская тепловая единица — Btu (количество тепла, необходимое для подъема 1 фунта воды на 1 ^o F ) и Калорийность (количество тепла, чтобы поднять 1 грамм воды на 1 ^o C ( или 1 K )).

калорий определяется как количество тепла, необходимое для изменения температуры одного грамма жидкой воды на один градус Цельсия (или один градус Кельвина).

1 кал = 4,184 Дж

1 Дж = 1 Вт · с

= (1 Вт · с) (1/3600 ч / с)

= 2,78 10 ^-4 кВт · ч

Тепловой поток (мощность)

Теплопередача только в результате разницы температур называется тепловым потоком . Единицы СИ для теплового потока: Дж / с или ватт (Вт) — то же, что и мощность. Один ватт определяется как 1 Дж / с .

Удельная энтальпия

Удельная энтальпия — это мера полной энергии в единице массы. Обычно используются единицы СИ: Дж / кг или кДж / кг .

Термин относится к общей энергии, обусловленной давлением и температурой текучей среды (например, воды или пара) в любой момент времени и при любых условиях.Точнее говоря, энтальпия — это сумма внутренней энергии и работы, совершаемой под действием приложенного давления.

Тепловая мощность

Тепловая мощность системы составляет

• количество тепла, необходимое для изменения температуры всей системы на один градус .

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость (= удельная теплоемкость) — это количество тепла, необходимое для изменения температуры на одну единица массы вещества на на один градус .

Удельная теплоемкость может быть измерена в Дж / г K, Дж / кг K , кДж / кг K, кал / гK или БТЕ / фунт ^o F и более .

Никогда не используйте табличные значения теплоемкости, не проверив единицы фактических значений!

Удельную теплоемкость для обычных продуктов и материалов можно найти в разделе «Свойства материала».

Удельная теплоемкость — постоянное давление

Энтальпия — или внутренняя энергия — вещества зависит от его температуры и давления.

Изменение внутренней энергии относительно изменения температуры при фиксированном давлении — это удельная теплоемкость при постоянном давлении — c _p .

Удельная теплоемкость — постоянный объем

Изменение внутренней энергии относительно изменения температуры при фиксированном объеме — это удельная теплоемкость при постоянном объеме — c _v .

Если давление не очень высокое, работой, выполняемой приложением давления к твердым телам и жидкостям, можно пренебречь, а энтальпия может быть представлена ​​только компонентом внутренней энергии.Можно сказать, что теплота с постоянным объемом и постоянным давлением равна.

Для твердых и жидких веществ

c _p = c _v (1)

Удельная теплоемкость представляет собой количество энергии, необходимое для подъема 1 кг вещества к 1 ^o C (или 1 K) , и ее можно рассматривать как способность поглощать тепло. Единицы измерения удельной теплоемкости в системе СИ: Дж / кг · К (кДж / кг, ^o C) .Вода имеет большую удельную теплоемкость 4,19 кДж / кг ^o C по сравнению со многими другими жидкостями и материалами.

• Вода — хороший теплоноситель!

Количество тепла, необходимое для повышения температуры

Количество тепла, необходимое для нагрева объекта с одного температурного уровня на другой, можно выразить как:

Q = c _p m dT ( 2)

, где

Q = количество тепла (кДж)

c _p = удельная теплоемкость (кДж / кг · К)

м = масса (кг )

dT = разница температур между горячей и холодной стороной (K)

Пример воды для отопления

Учитывайте энергию, необходимую для нагрева 1.0 кг воды от 0 ^o C до 100 ^o C при удельной теплоемкости воды 4,19 кДж / кг ^o C :

Q = (4,19 кДж / кг ^o C ) (1,0 кг) ((100 ^o C) — (0 ^o C))

= 419 (кДж)

Работа

Работа и энергия с технической точки зрения — одно и то же, но работа — это результат, когда направленная сила (вектор) перемещает объект в одном направлении.

Объем выполненной механической работы можно определить с помощью уравнения, полученного из ньютоновской механики

Работа = Приложенная сила x Расстояние, перемещенное в направлении силы

или

W = F l (3)

, где

W = работа (Нм, Дж)

F = приложенная сила (Н)

l = длина или пройденное расстояние (м)

Рабочий стол также может быть описано как произведение приложенного давления и вытесненного объема:

Работа = Приложенное давление x Вытесненный объем

или

W = p A l (3b)

, где

p = приложенное давление (Н / м ² , Па)

A = под давлением площадь (м ² )

l = длина или расстояние, на которое зона давления перемещается под действием приложенной силы (м)

Пример — Работа, выполняемая силой

Работа, выполняемая силой 100 Н перемещение тела 50 м можно рассчитать как

W = (100 Н) (50 м)

= 5000 (Нм, Дж)

Единица измерения — джоуль, J, который определяется как количество работы, выполненной, когда сила 1 ньютон действует на расстоянии 1 м в направлении силы.

1 Дж = 1 Нм

Пример — Работа под действием силы тяжести

Работа, выполненная при подъеме массы 100 кг на высоте 10 м может быть рассчитана как

W = F _г ч

= mgh

= (100 кг) (9,81 м / с ² ) (10 м)

= 9810 (Нм, Дж)

, где

F _г = сила тяжести — или вес (Н)

г = ускорение свободного падения 9.81 (м / с ² )

h = высота (м)

В британских единицах измерения единичная работа выполняется при весе 1 фунт _f (фунт-сила) является поднял вертикально против силы тяжести на расстояние 1 фут . Единица называется фунт-фут .

Поднят объект массой 10 снарядов 10 футов . Проделанную работу можно рассчитать как

W = F _г h

= m g h

= (10 пробок) (32.17405 фут / с ² ) (10 футов)

= 3217 фунтов _f футов

Пример — Работа, связанная с изменением скорости

Работа, выполненная при массе 100 кг ускоряется от от скорости 10 м / с до скорости 20 м / с можно рассчитать как

W = (v ₂ ² — v ₁ ² ) м / 2

= ((20 м / с) ² — (10 м / с) ² ) (100 кг) / 2

= 15000 (Нм, Дж)

где

v ₂ = конечная скорость (м / с)

v ₁ = начальная скорость (м / с)

Energy

Energy — это способность делать работа (перевод с греческого — «работа внутри»).Единицей измерения работы и энергии в системе СИ является джоуль, определяемый как 1 Нм .

Движущиеся объекты могут выполнять работу, потому что обладают кинетической энергией. («кинетический» означает «движение» по-гречески).

Количество кинетической энергии, которой обладает объект, можно рассчитать как

E _k = 1/2 мВ ² (4)

, где

m = масса объекта (кг)

v = скорость (м / с)

Энергия положения уровня (запасенная энергия) называется потенциальной энергией.Это энергия, связанная с силами притяжения и отталкивания между объектами (гравитация).

Полная энергия системы складывается из внутренней, потенциальной и кинетической энергии. Температура вещества напрямую связана с его внутренней энергией. Внутренняя энергия связана с движением, взаимодействием и связыванием молекул внутри вещества. Внешняя энергия вещества связана с его скоростью и местоположением и является суммой его потенциальной и кинетической энергии.