Как только не называют данные изделия, начиная от «огневых нагревателей», «тепловых пушек», просто «горелок» и далее — «газовые калориферы», «газовые печи», «генераторы горячего (теплого) воздуха», «воздушные теплогенераторы». Самое распространенное (верное) название все же — газовые воздухонагреватели и, если смотреть со стороны приточных установок, газовые секции нагрева. Какие бывают газовые воздухонагреватели? По способу нагрева воздуха есть воздухонагреватели с применением непрямого нагрева воздуха (их иногда называют рекуперативными воздухонагревателями) и воздухонагреватели прямого нагрева (так называемого смесительного типа). Прямой нагрев воздуха — это когда нет камеры сгорания и теплообменника (фото 1). Пламя горелки напрямую нагревает воздух. Современные системы горения позволяют высокоэффективно сжигать природный газ, однако при проектировании необходимо делать расчет уменьшения концентрации вредных веществ, поступающих в помещение с продуктами сгорания, ниже 30 % ПДК. Данные агрегаты особенно эффективны при больших кратностях воздухообмена, когда уровень выделяемых внутри помещения вредных веществ значительно превышает уровень продуктов сгорания от газовых воздухонагревателей прямого нагрева: литейное производство, сварочные цеха и т.д. Диапазон тепловой мощности 40–1500(2000) кВт. 
За счет меньшей металлоемкости смесительные газовые воздухонагреватели дешевле рекуперативных, характеризуются большим диапазоном мощности и отсутствием дымохода, т.е. продукты сгорания сразу же перемешиваются с нагреваемым воздухом — не нужно думать о конденсате продуктов сгорания при работе с отрицательными температурами уличного воздуха. Такие газовые воздухонагреватели широко распространены в США, Канаде, Великобритании. Есть производители во Франции, Германии и Голландии. В России пока сравнительно редко используются, хотя и у нас есть несколько отечественных производителей. Непрямой нагрев — это когда воздух (рециркуляционный и/или приточный) при помощи вентилятора (осевого, центробежного) подается внутрь агрегата, после чего он нагревается, проходя вокруг камеры сгорания и через теплообменник, продукты же сгорания выводятся через дымоход (фото 2). Затем нагретый воздух, полученный таким образом, выпускается либо непосредственно в помещение, либо через систему воздуховодов. Газовые воздухонагреватели непрямого нагрева (рекуперативные воздухонагреватели) в свою очередь условно делят: 1. Воздухонагреватели со встроенной атмосферной горелкой или воздухонагреватели с трубчатым теплообменником (фото 4).
Принципиальная схема (фото 3): на входе атмосферная горелка, т.е. работающая под атмосферным давлением и состоящая, как правило, из нескольких сопел/форсунок (аналогичных любой домашней газовой плите). Далее после трубчатого (пластинчатого) теплообменника на выходе дымососный вентилятор, благодаря которому продукты сгорания и проходят теплообменник. Достоинства: простая конструкция, а значит, конкурентная цена. Недостатки: ❏ маленький диапазон тепловой мощности:15–150(200) кВт, для обеспечения большей тепловой мощности данные теплообменные модули устанавливаются последовательно и/или параллельно, что ведет к увеличению стоимости данного решения; ❏ сложности при необходимости работать в режиме конденсации 
2. Воздухонагреватели (теплообменные модули) с дополнительной вентиляторной (надувной, дутьевой) горелкой (фото 5). Принципиальная схема: в камеру сгорания теплообменного модуля установлена вентиляторная горелка (т.е. с вентилятором). Благодаря давлению, создаваемому горелкой, продукты сгорания проходят через камеру сгорания и теплообменные трубы (каналы). Диапазон тепловой мощности 40–1000 (1200) кВт. Более дорогое решение по сравнению с соответствующими по тепловой мощности атмосферными горелками, но зато более значительный диапазон по мощности, проще решать вопрос с образованием конденсата продуктов сгорания — возможно использование дизельных горелок. 
Промежуточный вывод: на данный момент из-за малого диапазона тепловой мощности — газовые воздухонагреватели с атмосферной горелкой целесообразно использовать для небольших приточных установок или моноблочных (крышных — Roof top) кондиционеров. Для больших центральных кондиционеров и приточных установок более конкурентны газовые воздухонагреватели (теплообменные модули) с дополнительной вентиляторной горелкой. Далее более подробно о варианте исполнения газовых секций нагрева, состоящих из теплообменного модуля (воздухонагревателя) и вентиляторной (надувной) горелки. Материалы, используемые для изготовления теплообменного модуля Теплообменный модуль под вентиляторную горелку условно состоит из камеры сгорания и следующего за ней теплообменника. Большинство производителей используют следующие материалы. Камера сгорания выполняется из нержавеющей стали AISI 430 (ГОСТ — 12Х17) при работе с воздухом, нагреваемым максимум до 120 °C. Для камер сгорания и различных соединений при нагреве воздуха до температур от 120 °C до 280/300 °C и при степени нагрева воздуха (Δt) более 80 °C используется жаропрочная нержавеющая сталь AISI 310 (ГОСТ — 20Х23Н18). Иногда при различных давлениях и температурах воздуха используется различная толщина стали для камер сгорания. 
Явление образования конденсата продуктов сгорания непосредственно в самом теплообменном модуле обусловлено повышенным охлаждением данного модуля. При постоянном номинальном расходе воздуха это может быть вызвано низкой температурой приточного воздуха или понижением тепловой мощности горелки ниже 60–65 % от номинальной при работе на 100 %но рециркулируемом воздухе. Один из способов уменьшить объем конденсата продуктов сгорания внутри теплообменного модуля — это организация байпасной линии, работающей в зависимости от температуры продуктов сгорания в дымоходе (фото 6).Какие газы могут быть использованы для газовых воздухонагревателей? Есть так называемые сжиженные нефтяные газы, т.е. газы которые являются попутными при добыче нефти. Или чаще их называют сжиженные углеводородные газы (СУГ): пропан (условное обозначение G31, химическая формула C3H8) и бутан (G30, C4H10). Эти газы называют еще тяжелыми углеводородами, пропан и бутан в отличии от природного газа тяжелее воздуха и при утечках они более взрывоопасны, т.к. не улетучиваются, а стелятся по полу, заполняют ниши. Именно смесь пропана-бутана продают для бытовых нужд в баллонах в розницу. Почти любая газовая горелка при замене сопла (мембраны на газовом клапане) и перенастройке может работать со сжиженными углеродными газами. 
В принципе, на любом объекте можно сделать газовую станцию с цистернами под СУГ (газгольдеры), но т.к. сжиженный нефтяной газ не принципиально дешевле дизельного топлива (в полтора раза, тогда как природный газ у нас дешевле дизельного топлива более чем в семь раз), по опыту для промышленных объектов это очень редкий вариант, поэтому более на нем не останавливаемся. Есть еще такой вариант экзотики — сжиженный природный газ, т.е. сжиженный метан. Сжиженный природный газ (СПГ) — дешевле СУГ, но т.к. у нас сделан основной упор на газопроводы — объекты, использующие СПГ, уникальны в России. Наконец, рассмотрим самый распространенный случай: природный газ — метан (G20, CH4). Газопроводы (газовые сети) под природный газ делятся: ❏ газовые сети низкого давления — до 0,05 кгс/см2 (50 мбар или 5 кПа); ❏ среднего давления — от 0,05 до 3 кгс/см2; ❏ высокого давления — от 3 кгс/см2. 
Для различных типов помещений можно использовать различные газопроводы. В нашем случае речь будет идти о газопроводе среднего или низкого давления. Входное давление природного газа для атмосферных и премикс горелок только низкое (20 мбар), для них, как правило, при подключении к газопроводу нужно использовать дополнительные понижающие редуктора. Входное давление у вентиляторных горелок (фото 7) может быть различное в зависимости от используемой газовой рампы (мультиблока). Нижний диапазон зависит от характеристик рампы и теплообменного модуля (камеры сгорания), часто это 20 мбар, верхний порог зависит от диаметра газовой рампы (характеристик встроенного в нее редуктора) и обычно это фиксированная величина (100, 360 или 500 мбар). То есть, вентиляторные горелки могут работать с низким (до 50 мбар) и со средним давлением природного газа (от 50 мбар). Воздухонагреватели (теплогенераторы) с дополнительной вентиляторной горелкой также могут работать с использованием дизельных горелок. Или могут использоваться комбинированные горелки, работающие попеременно и с газом и с дизельным топливом. Фактически, если нет частой смены вида топлива, объект предварительно нужно запустить на дизельном топливе, а позже перевести на природный газ, ведь значительно дешевле сначала поставить дизельную горелку, а позже купить газовую горелку, чем сразу приобрести комбинированную. Проектов с дизельными горелками, наверно, в среднем один на 30 газовых, поэтому нюансы устройства топливопроводов под дизельное топливо опустим. Главной особенностью подобных проектов для приточных установок, т.е. проектов при использовании рассматриваемых дизельных горелок, является необходимость в обязательном порядке избегать работы в режиме конденсации продуктов сгорания. Газовые и дизельные вентиляторные горелки, автоматика Воздухонагреватели (теплообменные модули) могут быть укомплектованы только сертифицированными газовыми или дизельными вентиляторными горелками. В зависимости от задачи такие горелки могут быть: одноступенчатые — работают на одной фиксированной мощности; двухступенчатые — работают на двух предварительно установленных значениях мощности (низком и высоком); модулирующие — мощность ее работы может плавно варьироваться от минимальной до максимальной величин. 
Подбор горелки осуществляется по мощности теплогенератора и противодавлению, создаваемому в камере сгорания, кроме этого, необходимо учитывать длину сопла горелки. Длина сопла горелки должна быть в диапазоне, указанном производителем теплообменных модулей. Воздухонагреватели (теплообменные модули) оборудованы блоком термостатов, которые обеспечивают внутреннюю логику работы и безопасность секции нагрева, но не управляют температурой в отапливаемом и/иливентилируемом помещении. Автоматика для управления температурой в помещении (в воздуховоде) является отдельным вопросом, зависящим от поставленной задачи и используемой горелки. Особенности размещения приточных установок с газовым нагревом 1. При размещении внутри помещения (фото 8). Если внутри отапливаемого помещения — смотри НПБ 252–98 «Аппараты теплогенерирующие, работающие на различных видах топлива. Требования пожарной безопасности». Если в вентиляционной камере (фото 9) — нормы по размещению смотри СНиП II35–76* «Котельные установки».2. Установки уличного исполнения. Самый простой вариант с точки зрения согласований/норм, но есть нюансы по исполнению. Также не стоит забывать и об особенностях техобслуживании «на свежем воздухе». Стандартные же (типовые) европейские напольные воздушные теплогенераторы (воздухонагреватели) в случае уличного исполнения рассчитаны на длительную надежную эксплуатацию при температурах до –15(20) °C. Автоматика горелки позволяет ей включаться при температурах не ниже –15 °C. В данном случае обычно горелку и электрический щит просто закрывают сверху кожухом из сэндвич-панелей (фото 10). В большинстве случаев этого достаточно, т.к. горелка при работе греет себя и пространство вокруг. Есть примеры, когда даже такое стандартное исполнение нормально служит в сложнейших климатических российских условиях не один год. 
На фото 11 представлен пример более основательного исполнения секции газового воздухонагревателя в случае его уличного размещения. Секция с горелкой изолирована не только сверху и по сторонам, но и снизу. Для вентиляции секции (поступления воздуха на горение) сделаны решетки. В регионах, где зимой могут быть особо низкие температуры (ниже –30 °C), обязательно нужен дополнительный обогрев секции с горелкой. Чаще всего внутрь блока с горелкой устанавливают дополнительный электрический нагреватель, иногда делают поступление теплого воздуха в секцию с горелкой из отапливаемого помещения или из вентиляционного канала после нагрева воздуха. Когда целесообразно применение газовых воздухонагревателей В общем случае газовый воздухонагреватель (т.е. приточная установка с газовой секцией нагрева) получается дороже по капитальным затратам аналогичной установки с водяным (электрическим) нагревом, но, с другой стороны, газовый воздухонагреватель будет всегда дешевле, чем связка «котельная + водяная приточная установка» аналогичной тепловой мощности.
Соответственно, газовые воздухонагреватели наиболее конкурентны, когда нет параллельной большой котельной (теплотрассы), а небольшая котельная используется, допустим, на какой-то небольшой АБК (офисный центр) и/или ГВС (фото 12).То есть, на основе газовых воздухонагревателей строится единая система воздушного отопления и вентиляции: производственного помещения, склада, торгового комплекса, кинотеатра или спортзала. Как правило, в этом случае в приточных установках (воздухонагревателях) предусматриваются камеры смешения для одновременной работы с приточным и рециркулируемым воздухом. Возможно? отапливать и/или вентилировать особо пожароопасные помещения за счет подачи перегретого 100 % приточного воздуха, но такие установки сложны и дороги. Изначально основное назначение газовых воздухонагревателей — это воздушное отопление. Газовый воздухонагреватель в режиме чистой приточной установки, решающей только задачу вентиляции, применяют для помещений обогреваемых газовыми инфракрасными обогревателями (лучистое отопление) или навесными газовыми воздухонагревателями (газовые АВО). В настоящее время на рынке представлены несколько типов агрегатов c газовым нагревом воздуха. Первый тип — это напольные воздушные теплогенераторы (газовые воздухонагреватели). Такие устройства состоят, как правило, только из теплообменного модуля и секции вентиляторов. Второй — моноблочные крышные кондиционеры (на английском их называют Roof Top), которые кроме секции охлаждения могут иметь секцию нагрева на воде, электричестве или газе. Наконец, третий — заказные приточные и приточновытяжные установки с газовой секцией нагрева. Понятно, что использование стандартных решений — это более низкие капитальные затраты, но иногда единственный приемлемый вариант — заказные установки, укомплектованные, например, секциями рекуперации, увлажнения и другим дополнительным оборудованием. На этом тему считаем раскрытой, какие-то нюансы по конкретной задаче лучше уточнить у профильного специалиста.
Источник:http://hghltd.yandex.net/yandbtm?fmode=inject&url=http%3A%2F%2Fwww.c-o-k.ru%2Farticles%2Fpritochnye-ustanovki-s-gazovym-nagrevom&tld=ru&text=%D0%9F%D1%80%D0%B8%20%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B8%20%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8%20%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2&l10n=ru&mime=html&sign=68cd52cd0de94eca01d603bf66980e9f&keyno=0
Приточные установки с газовым нагревом
Опубликовано в журнале СОК №3 | 2011
Rubric:
