Доступная альтернатива традиционному отоплению — газовый обогреватель для дома. Приточные установки с газовым нагревом Выбираем подходящую модель

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. Данный материал — это краткий обзор на тему для специалистов по вентиляции и кондиционированию, для которых газовые воздухонагреватели — это пока новинка.

Основной акцент — на приточные установки с газовым нагревом воздуха.

Газовые воздухонагреватели прямого нагрева

Прямой нагрев — это нагрев воздуха непосредственно пламенем горелки. Устройства прямого нагрева (их еще называют воздухонагревателями смесительного типа) не имеют ни камер сгорания, ни теплообменников.

Современные системы горения позволяют высокоэффективно сжигать природный газ, однако при проектировании необходимо делать расчет разбавления вредностей, поступающих в помещение с продуктами сгорания ниже ПДК. Данные агрегаты особенно эффективны при больших кратностях воздухообмена, когда уровень вредностей, выделяемых внутри помещения, 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. Большой диапазон модуляции мощности. Отсутствие дымохода, продукты сгорания сразу же перемешиваются с нагреваемым воздухом — не нужно думать о конденсате продуктов сгорания при работе с отрицательными температурами уличного воздуха.

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.

Газовые воздухонагреватели непрямого нагрева (рекуперативные)

При непрямом нагреве воздух, подаваемый внутрь агрегата при помощи вентилятора, нагревается, проходя вокруг камеры сгорания и через теплообменник. Затем нагретый воздух выпускается либо непосредственно в помещение, либо подается через систему воздуховодов. Продукты сгорания выводятся через дымоход.

Устройства непрямого нагрева в свою очередь делят на воздухонагреватели со встроенной атмосферной горелкой (с трубчатым теплообменником) (рис. 2, 3, 4) и на теплообменные модули с дополнительной вентиляторной (надувной, дутьевой) горелкой.

Принципиальная схема агрегатов первого типа: на входе атмосферная горелка, т. е. работающая под атмосферным давлением и состоящая, как правило, из нескольких сопел/форсунок (аналогичных, как на 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 продуктов сгорания.

Принципиальная схема воздухонагревателя с вентиляторной горелкой: в камере 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 — возможность использования 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 далее теплообменник.
Большинство производителей используют следующие материалы:

• Камера сгорания выполняется из нержавеющей стали AISI 430 (ГОСТ — 12Х17) при работе с воздухом, нагреваемым максимум до 120 °С. Для камер сгорания и различных соединений при нагреве воздуха до температур от 120° до 280/300 °C и при степени нагрева воздуха (dT) более 80 °С используется жаропрочная нержавеющая сталь AISI 310 (ГОСТ — 20Х23 Н18).Иногда при различных давлениях и температурах воздуха используется различная толщина стали для камер сгорания.
• При исключении конденсации продуктов сгорания внутри теплообменного модуля трубы теплообменника могут изготавливаться из углеродистой стали, например, из стали S235JR (ГОСТ — Ст3 сп) или алюминизированные стали. В случае возможной конденсации продуктов сгорания в теплообменнике необходимо приобретать воздухонагреватель с теплообменником из кислотостойкой нержавеющей стали: AISI 316 (ГОСТ — 08Х17 Н13 М2), AISI 441 (нет аналога в ГОСТе согласно DIN X2CrTiNb18), AISI 304 (ГОСТ — 08Х18 Н10) и на крайний случай AISI 409 (нет аналога в ГОСТе согласно DIN X2CrTi12), в котором должен быть предусмотрен слив конденсата.

Явление образования конденсата продуктов сгорания непосредственно в самом теплообменном модуле обусловлено повышенным охлаждением последнего. 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 % рециркулируемом воздухе.

Один из способов уменьшить объем конденсата продуктов сгорания внутри теплообменного модуля — организация байпасной линии, работающей в зависимости от температуры продуктов сгорания в дымоходе.

Топливо

Топливом для газовых воздухонагревателей могут служить, во первых, сжиженные нефтяные или углеводородные газы (СУГ): пропан и бутан. Их еще называют тяжелыми углеводородами, поскольку они, в отличие от природного газа, тяжелее воздуха. При утечках они более опасны, так как не улетучиваются, а стелются по полу, заполняя ниши. Именно смесь пропана и бутана продают для бытовых нужд в баллонах.

Сжиженные углеродные газы при замене сопла и соответствующей перенастройке может использовать почти любая горелка. Однако из-за того, что СУГ не намного дешевле дизельного топлива, для промышленных объектов это очень редкий вариант.

Во вторых, топливом для горелок может быть сжиженный природный газ (СПГ), то есть сжиженный метан. Он дешевле СУГ, но в России с ее развитой сетью газопроводов его применение — экзотика.

Наконец, третий и самый распространенный вариант: природный газ — метан.

Газопроводы под природный газ делятся на сети низкого (до 0,05 кгс/см2), среднего (от 0,05 до 3 кгс/см²) и высокого (от 3 кгс/см²) давления.

Атмосферные горелки и премикс горелки рассчитаны на низкое — 20 мбар — входное давление газа, при подключении их к газопроводу, как правило, нужно использовать дополнительные понижающие редукторы.

Входное давление у вентиляторных горелок (рис. 7) может быть различное в зависимости от используемой газовой рампы (мультиблока) (рис. 7). Нижняя граница зависит от характеристик рампы и теплообменного модуля. Верхний порог у горелок обычно фиксирован: 100, 360 или 500 мбар. Таким образом, вентиляторные горелки могут работать в сетях с низким и средним давлением.

Следует сказать, что в составе газовых теплогенераторов могут быть и дизельные горелки. Кроме того, существуют комбинированные горелки, работающие и на газе, и на дизельном топливе. Но такое решение довольно дорого, поэтому при необходимости на объектах сначала ставится дизельная горелка, а затем покупается газовая.

При использовании дизельных горелок следует избегать работы в режиме конденсации продуктов сгорания.

Газовые и дизельные вентиляторные горелки, автоматика

В зависимости от задачи 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 значений min до max.

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/или вентилируемом 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

Размещение приточных установок с газовым нагревом внутри отапливаемых помещений регламентируется документом НПБ 252-98 «Аппараты теплогенерирующие, работающие на различных видах топлива. Требования пожарной безопасности».

Если же воздухонагреватель помещается в вентиляционной камере (рис. 9), то здесь следует смотреть нормы СНиП II 35-76* «Котельные установки».

Самый простой вариант с точки зрения согласований и нормативных документов — уличное размещение. При этом не стоит забывать и об обслуживании на свежем воздухе.

Стандартные европейские напольные воздушные теплогенераторы (воздухонагреватели) уличного исполнения рассчитаны на эксплуатацию при температурах до -15 (20) °С. Автоматика горелки позволяет ей включаться при температуре не ниже -15 °С. Обычно горелку и электрический щит просто сверху закрывают кожухом из сэндвич-панелей (

В большинстве случаев этого достаточно, так как горелка при работе греет и себя, и окружающее пространство. Есть примеры, когда эти меры позволяют горелке нормально служить в российских условиях не один год.

На рис. 11 можно видеть пример более основательного исполнения секции газового воздухонагревателя: секция с горелкой изолирована со всех сторон, для вентиляции секции сделаны решетки.

В регионах, где температура зимой опускается ниже -30 °С, секцию с горелкой нужно обогревать. Чаще всего для этого устанавливают дополнительный электрический нагреватель, иногда подводят теплый воздух из отапливаемого помещения или вентиляционного канала.

Целесообразность применения газовых воздухонагревателей и ситуация на рынке

В общем случае газовый воздухонагреватель (приточная установка с газовой секцией нагрева) дороже по капитальным затратам аналогичной установки с водяным (электрическим) нагревом, но, с другой стороны, газовый воздухонагреватель всегда дешевле, чем 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

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 %-ного приточного воздуха, но такие установки более дорогие и сложные. 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 приточно-вытяжные установки с газовой секцией нагрева.

Понятно, что использование стандартных решений — это более низкие капитальные затраты, но иногда единственный приемлемый вариант — заказные установки, укомплектованные, например, секцией рекуперации, увлажнения и другим дополнительным оборудованием.

На этом тему считаем раскрытой. Какие-то нюансы по конкретной задаче лучше уточнить, обратившись к профильному специалисту.

Рекуперативный воздухонагреватель с атмосферной горелкой	Секция газового нагрева с атмосферной горелкой
Воздухонагреватель с вентиляторной горелкой	Секция нагрева с байпасом
Вентиляторная горялка с газовой рампой	Пример объекта с газовыми приточными установками
Исполнение секции под горелку при уличном размещении

Кроме всех перечисленных преимуществ, нагреватель компенсационного воздуха является наиболее экономичным средством обогрева помещения. Как это возможно? Это действительно очень просто.

Система прямого нагрева отдает 100% своего тепла в воздушный поток. Системы с косвенным нагревом всегда имеют вытяжную или вентиляционную трубу, которая отводит из здания в атмосферу горячие газообразные продукты сгорания.

Воздухонагревательный прибор имеет исходный пиковый уровень эффективности около 56%, так как примерно 20% топлива теряется в топочных газах, а дополнительное топливо теряется в теплообменнике, что составляет около 70% эффективности нового устройства. Теплообменник со временем выходит из строя, и уровень эффективности может упасть до 40 – 50% всей эффективности.

Воздухонагревательный прибор не только неэффективен, он не может обеспечить однородную температуру, потому что он зависит от инфильтрации холодного воздуха для горения. Процесс горения требует, примерно, 10 частей атмосферного воздуха на 1 часть природного газа. На один кубический фут природного газа приходится, примерно, 1000 британских тепловых единиц (бте). Типичное здание может потерять около 3,000,000 бте/час в виде обычных тепловых потерь. Это означает, что нагревательные приборы будут потреблять 3,000 кубических футов воздуха для горения каждый час. Этот просачивающийся воздух для процесса горения должен быть нагрет, следовательно, он увеличивает обычную инфильтрационную нагрузку помещения. Стоимость одного только воздуха для горения в нагревательных приборах составляет около $0.95/ч.

В отличие от воздухонагревательных приборов нагреватель компенсационного воздуха не привносит в здание холодный воздух для горения. Он также не вытягивает нагретый воздух. В сжатой атмосфере температура намного более однородна. Нагреватель компенсационного воздуха не использует теплообменника, он не вытягивает и не подает холодный воздух на предприятие. Газовая горелка работает в соответствии с потребностью, и ее эффективность приближается к 100%. Все тепло, полученное в результате сжигания топлива, поступает непосредственно в помещение. Природный газ содержит 8% воды. Во время горения природный газ генерирует "явное/физическое" тепло, которое повышает температуру в помещении. Присутствующая в газе вода генерирует "латентное тепло", обеспечивающее увлажнение на предприятии. При использовании воздухонагревательного прибора латентное тепло теряется в вытяжной трубе.

Без нагревателя компенсационного воздуха естественная сила ветра соединяется с механической вытяжкой здания и создает ситуацию, в которой холодный воздух поступает в помещение, а теплый покидает его. Холодный воздух скапливается у пола, а теплый поднимается к потолку. Потерянная энергия собирается у потолка, в то время как у работников мерзнут ноги. Все горелки реагируют на сквозняки холодного воздуха на уровне полов более интенсивным горением, чтобы компенсировать проникновение холодного воздуха.

Положительное давление из нагревателя компенсационного воздуха обеспечивает вентиляцию с контролируемым вымещением. Здание по-прежнему дышит, но теперь воздух внутри помещения более свежий, а температура ровная. Свежий воздух из нагревателя компенсационного воздуха выталкивает наружу застоявшийся воздух и загрязнители. Объем вымещаемого воздуха контролируется. Вытяжные системы в мойках и вулканизационных печах работают на заданных объемах, без досадных погасаний горелок или обратной тяги.

Возникновение проходящей через оборудование аэродинамической трубы, которая может возникать в воздухонагревательных приборах, исключено. Стоимость на 20 – 40% ниже, чем при косвенном воздухонагревательном отоплении.

Инфильтрация является причиной сильной стратификации температуры. Пол очень холодный, особенно возле дверей и на участках, плохо утепленных снаружи. Воздухонагревательные приборы, часто использующиеся для обогрева помещения, будут работать постоянно, но никогда не повысят температуру на холодных участках до приемлемого уровня. Воздухонагревательные приборы получают свой воздух для горения из трещин в стенах здания. Поскольку холодный воздух проникает через трещины постоянно, нет никакой возможности, что это помещение прогреется. Нагретый воздух из воздухонагревательного прибора поднимается к потолку вместе с теплом, генерируемым вулканизационными печами и мойкой. Температура у пола может быть около 45 °F, в то время как у потолка около 120 °F (5° – 49 °C) и выше. Воздухонагревательный прибор продолжает работать в напрасном усилии повысить температуру воздуха на уровне пола до комфортного значения. Холодный воздух продолжает проникать, британские тепловые единицы потребляются и теряются по мере повышения температуры и инфильтрации холодного воздуха.

Таким образом, нагреватель компенсационного воздуха с прямым обогревом более эффективен, чем воздухонагревательный прибор. Воздух для горения поступает в нагреватель, нагревается до заданного значения и нагнетается в помещение для эффективной передачи энергии. Поскольку воздух в здании сжат, тепло распространяется по нему намного более равномерно. Те 120 °F воздуха, которые терялись под потолком, теперь распространяются по всему предприятию, повышая общий комфорт. В отличие от воздухонагревательного прибора, который позволяет холодному воздуху постоянно проникать в помещение, нагреватель компенсационного воздуха забирает только то количество наружного воздуха, который необходим для удовлетворения нужд помещения, повышает температуру до заданного значения и распространяет ее равномерно по всему зданию. Горелка модулирует, чтобы выработать только то, что нужно, не больше и не меньше.

Для комфортного проживания в доме либо в квартире важно наличие как холодной, так и теплой воды. Для нагрева воды в нынешнее время востребованы приборы разного типа, использующие для своей работы разные источники энергии. Так как природный газ является одним из доступных энергоресурсов, бойлеры, работающие на таком топливе, довольно распространены.

Особенности

• В бойлере прямого нагрева, работающем на газе, повышение температуры воды внутри бака происходит вследствие непосредственного воздействия тепла, выделяющегося от сгорания газа.
• Производительность газового бойлера достаточно высокая.
• Такие аппараты экономичнее электрических бойлеров прямого нагрева.
• Установка подобного бойлера представляет некоторые сложности. Во-первых, ее необходимо согласовать с контролирующими организациями. Во-вторых, для монтажа газового бойлера требуется наличие дымохода.
• По способу монтажа газовые бойлеры бывают настенными (такие модели вмещают до 150 л воды) и напольными (более объемные устройства).

Стоит газовый бойлер намного больше, чем электрические модели.

Устройство и принцип работы

Основным элементом газового бойлера является газовая горелка, расположенная в камере сгорания под водяным баком. От нее через бак бойлера проходит труба, по которой отводятся продукты сгорания. Тепло передается воде в баке и от самой горелки, и от этой трубы.

Мощность горелки напрямую влияет на продуктивность и мощность бойлера. В настенных агрегатах обычно используют газовые установки мощностью до 5 кВт, а в напольных – свыше 6 кВт.

Внешний корпус и бак большинства современных газовых бойлеров изготавливают из металла. Это может быть как нержавеющая сталь, так и другой метал с эмалированным покрытием. Изнутри стенки накопителя зачастую обрабатывают покрытием, препятствующим коррозии – стеклокерамическим, титановым или другим.

Между водяным баком и внешним корпусом в газовых бойлерах присутствует теплоизоляционный слой. Его функцией является сохранение температуры воды, которая нагрелась в бойлере, в течение некоторого времени после нагревания. Сверху на корпусе присутствует блок управления.

Вода подается внутрь бака газового бойлера по входному патрубку, а отбирается с верхней части аппарата по выходящей трубе, связанной с краном горячей воды.

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 продуктов сгорания.
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. При исключении конденсации продуктов сгорания внутри теплообменного модуля трубы теплообменника могут изготавливаться из углеродистой стали, например, из стали S235JR (ГОСТ — Ст3сп) или алюминизированной стали. В случае возможной конденсации продуктов сгорания в теплообменнике необходимо приобретать воздухонагреватель с теплообменником из кислотостойкой нержавеющей стали: AISI 316 (Г ОСТ — 08Х17Н13М2), AISI 441 (нет аналога в ГОСТ согласно DIN X2CrTiNb18), AISI 304 (ГОСТ — 08Х18Н10) и на крайний случай AISI409 (нет аналога в ГОСТ согласно DIN X2CrTi12), в котором должен быть предусмотрен слив конденсата.
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.

В нашей предыдущей статье мы рассказывали вам про , его характеристики и конструкцию. Как и все котлы для отопления, он работает только в тандеме со стационарной системой отопления. Сегодня мы расскажем вам про газовые обогреватели для дома, которым не нужно ни труб, ни теплоносителя, вообще ничего, кроме баллона с пропаном. Таких агрегатов есть несколько видов. К ним относится инфракрасный, каталитический и конвекционный обогреватель газовый для дачи. Отзывы людей, которые использовали их для обогрева своих домов, сводятся к одному: удобно, но несколько опасно, газ все-таки, следует быть крайне осмотрительным и обязательно проветривать помещение.

Чем хороши обогреватели на газу для дачи

Газовые нагреватели одинаково хорошо работают на природном газе и пропане.

Начнем с того, что газовые обогреватели могут работать независимо от наличия каких-либо коммуникаций и сетей. Так, не требуется ни водопровода с канализацией, ни электричества. Даже центрального подвода природного газа не нужно. Все что потребуется – это баллон со сжиженным газом. При этом обогреватель газовый для дачи, по отзывам, вполне, может работать и на том газу, который поступает по газопроводу централизовано, то есть от природного газа.

Исходя из этого, выходит, что газовый обогреватель для дома можно использовать где угодно, хоть в глухой тайге, хоть в квартире многоэтажки, хоть в палатке на вершине Эвереста. Кстати, при этом не стоит забывать, что в горах на большой высоте давление не такое, как на равнине, поэтому надо использовать специальные баллоны. Газовый обогреватель для квартиры весьма мобильный прибор. Они бывают разными в зависимости от метода нагрева, несмотря на то, что все используют один и тот же вид топлива – природный или сжижений газ.

По принципу работы выделяют две группы приборов:

• те, которые греют предметы;
• те, которые греют воздух.

Газовые обогреватели для квартиры, которые греют предметы, работают по принципу, уже всем известных, электрических инфракрасных обогревателей «Уфо». Если предмет находится в диапазоне излучения, то он нагревается, а если нет, то остается холодным до тех пор, пока тепло не дойдет до него косвенными путями, о которых мы расскажем несколько позже. В случае с нагревом воздуха все достаточно просто и понятно.

В разных ситуациях применяется тот или иной газовый нагреватель. Потребность в обогреве может возникать как в помещении, так и на улице. Исходя из этого, можно выделить следующую классификацию газовых обогревателей для дачи с баллоном:

• для замкнутых помещений;
• для открытых помещений (ангары, сельскохозяйственные сооружения);
• для улицы.

Ниже рассмотрим основные виды газовых обогревателей для дачи с баллоном индивидуально, их характеристики, а также сферы применения.

Принцип работы инфракрасного обогревателя

Одна из модификаций инфракрасного обогревателя на газу.

Инфракрасный газовый обогреватель для дома не греет воздух, он воздействует только на предметы. Для большей эффективности нагреватель лучше размещать повыше, чтобы диапазон инфракрасного излучения был шире. Конструкция инфракрасного нагревателя:

• металлический корпус;
• теплообменник;
• рассекатель;
• блок управления (автоматика);
• редуктор.

Габариты нагревателя могут быть разными: от мини-моделей для палаток, до более солидных аппаратов для прогрева гаражей и больших помещений.

Газовый инфракрасный обогреватель для дачи должен находиться на некотором удалении от баллона, так как принцип его работы подразумевает наличие пламени от горения.

Визуально это незаметно, но оно все же присутствует, хотя есть и альтернативные варианты. В качестве теплообменника выступает керамическая пластина. Чтобы подключить обогреватель на газу для дачи достаточно закрепить шланг от баллона на сопле аппарата.

Принцип работы:

• газ из баллона поступает в редуктор;
• редуктор снижает давление газа до рабочего и подает его в сопло обогревателя;
• на входе газ смешивается с воздухом и подаётся через рассекатель в керамическую панель;
• в керамической панели газ полностью сгорает за счет равномерного распределения топлива, при том,что продукты горения (зола, гарь) отсутствуют, растет эффективность;
• пламя нагревает керамику, а та, в свою очередь, активно выделяет инфракрасное излучение;
• лучи попадают на предметы и нагревают их;
• предметы отдают часть тепла воздуху.

Таким образом, общая температура в помещении также растет, но только очень медленно, так как нагрев воздуха осуществляется не от самого пламени, а в несколько посреднических этапов. Помимо традиционного сгорания топлива в керамическом теплообменнике, в таких обогревателях на газу для дома применяется беспламенное (каталитическое) горение. Его суть мы поясним ниже, но помимо отличий в технологическом процессе, есть также разница в температуре теплообменника.

При обычном горении с наличием пламени керамические элементы нагреваются до температуры 800-1000 градусов. Этот так называемые высокотемпературные приборы, в которых теплообменник помимо тепла излучает свет. При каталитическом горении температура керамического теплообменника не превышает 600 градусов, при этом никакого света нет. Помимо отопительной функции, инфракрасный газовый нагреватель может служить в качестве плиты для приготовления пищи.

Такие приборы можно использовать как внутри помещения (обязательно хорошо проветриваемого), так и снаружи. Есть специальные газовые уличные обогреватели для дачи. На улице инфракрасные приборы работают не хуже, чем в помещении, и тепловые потери сводятся только к остыванию нагретых предметов. Сам же агрегат имеет аналогичный КПД, независимо от обстановки.

Принцип работы каталитического обогревателя

В каталитическом обогревателе с обратной стороны есть ниша для баллона, хотя он может стоять отдельно.

Каталитический газовый обогреватель от баллона для дома разница с инфракрасным тем что:

• он греет воздух, а не предметы;
• в нем нет открытого пламени.

Каталитическое горение – это беспламенное горение, при котором газ испытывает глубокое окисление до СО2 и Н2О вследствие воздействия на него катализаторов. В качестве катализатора может выступать два металла: платина или палладий, а также несколько оксидов металла, таких как:

• оксид хрома;
• оксид железа;
• оксид меди.

В каталитических газовых обогревателях для отопления частного дома теплообменник изготавливается из стекловолокна, а затем на него наносится катализатор, чаще платина. Когда газ взаимодействует с платиновым покрытием, начинается химическая реакция с обильным выделением тепла, при этом дым и продукты сгорания топлива отсутствуют. Каталитическое горение происходит при минимальном количестве кислорода, в отличие от инфракрасных газовых обогревателей для комнаты. Каталитические газовые нагреватели могут оснащаться дополнительно электрическими тэнами и вентиляторами. В этом случае прибор становится энергозависимым.

Принцип работы конвектора

Конвекторам нужен дымоход, по которому будет выходить дым и заходить воздух в камеру горения.

Конвекторные обогреватели для дома используются не так давно. Эти агрегаты не могут похвастаться мобильностью и относятся к стационарному оборудованию. Дело в том, что обогрев дома газовым обогревателем конвекторного типа возможен только при наличии Конвектор, как и каталитический нагреватель, греет воздух, но при этом в нем есть открытое пламя, как в газовом котле для отопления. Через коаксиальный дымоход поступает кислород, необходимый для горения, и выводится дым на улицу. Получается, что прибор совсем не сжигает воздух в помещении.

Нагрев воздуха осуществляется не напрямую от пламени, а через металлический теплообменник. Камера горения в конвекторе герметичная, по аналогии с . Принцип работы:

• в камеру горения подается газ;
• через коаксиальный дымоход в топку поступает кислород;
• с кнопки на корпусе осуществляется поджиг газа;
• пламя греет теплообменник, а тот отдает тепло воздуху.

В корпусе есть отверстия, через которые осуществляется циркуляция (конвекция). В нижней части нагревателя установлен вентилятор. Он включается с кнопки на корпусе и способствует более активной конвекции воздуха. Конвекторный нагреватель может работать как на природном газе, так и на пропан-бутане.

Прибор оснащен блоком управления и термостатом, благодаря которым можно выставлять необходимую температуру в помещении. Интенсивность работы регулируется комбинированным клапаном, который контролирует давление и подачу газа в камеру сгорания. При появлении проблем с прибором или возникновении каких-либо негативных последствий его работы, срабатывает автоматика и нагреватель выключается.

Есть еще такой вид обогревателя, как газовая пушка. Это, по сути, тоже конвектор, только более мощного действия. Она работает от электричества, в ней нет дымохода и применять ее для отопления жилых помещений нельзя.

В тепловых пушках есть открытий источник пламени, тепло от которого выдувается мощным вентилятором. Они очень сильно сжигают кислород, потому могут использоваться только в открытых помещениях. Кстати, такие пушки используют, когда монтируют натяжные потолки.

Какой газовый обогреватель лучше для дачи? При выборе газового обогревателя для дома изначально вы должны решить, какой метод нагрева для вас предпочтительней: нагрев воздуха или предметов. В первом случае температура будет постепенно повышаться во всем помещении, а во втором – предполагается мгновенный нагрев предметов, на которые попадает инфракрасное излучение. Помимо этого, есть переносные и стационарные виды газовых обогревателей для дома, отличается и цена. Дешевле всего будет стоить переносной инфракрасный газовый нагреватель. Стоимость каталитических агрегатов выше за счет дороговизны компонентов катализатора. Конвекторный газовый нагреватель самый дорогой и нуждается в стационарной установке и наличии дымохода. Для улицы подходят только инфракрасные обогреватели.

Если вы задались вопросом о том, как выбрать газовый обогреватель для дачи, видео ниже немного прояснит вам ситуацию на рынке отопительных приборов: