19. Газовые отопительные устройства малой теплоемкости заводского изготовления

С наибольшей полнотой достоинства газообразного (а также жидкого) топлива проявляются в отопительных приборах индустриального изготовления. Ранее индустриально производились чугунные котлы на твердом топливе малой мощности, но затем было создано головное научно-производственное объединение "Газоаппарат" (340 004, г. Донецк, ул. Собинова, 2а), которое разрабатывает отопительные приборы для поквартирного отопления на твердом, газообразном и жидком топливе.

Местные отопительные приборы малой теплоемкости имеют несомненные достоинства, так как они компактны и занимают малую площадь в помещении. Кроме того, поскольку они изготовляются в заводских условиях, сводится к минимуму объем монтажных работ при их установке. В большинстве своем это приборы непрерывного действия, что позволяет поддерживать в помещении постоянную температуру.

Приборы малой теплоемкости разделяются на аппараты воздушного и водяного отопления. В первых из них отопление производится воздухом, нагретым продуктами сгорания в калориферах или каминах, во вторых - водой, нагретой продуктами сгорания в теплообменнике, циркулирующей в системе отопления.

Газовоздушные калориферы и камины. По конструкции газовоздушные калориферы и камины бывают с отводом газов в дымоход и без специальных дымоходов. Более удобны последние приборы.

Отопительные приборы без отвода продуктов сгорания в дымоход. Эти приборы не требуют дымоходов, поскольку забор воздуха для горения и удаление продуктов сгорания производится непосредственно через наружную стену помещения.

Газовоздушные калориферы, и камины работают на природном (или сжиженном) газе или жидком топливе. Обязательным условием безопасной эксплуатации калориферов является наличие защитной автоматики, обеспечивающей контроль зажигания и отключение топлива при погасании пламени.

Автоматический газовоздушный калорифер "Огонек" разработан НИИ санитарной техники (Москва) и предназначен для отопления жилых и общественных помещений площадью до 20 м² (рис. 58).

Рис. 58. Воздухонагреватель 'Огонек': 1 - задняя панель кожуха; 2 - передняя панель кожуха; 3 - стальной лист; 4 - глазок; 5 - экран; 6 - поддон; 7 - бетонный короб; 8 - противоветровой щиток; 9 - бетонная решетка; 10 - электромагнитный клапан; 11 - регулятор подачи газа

В чугунном ребристом теплообменнике теплота, полученная от сжигания газа, передается воздуху, который поступает в помещение. Снаружи теплообменник закрыт съемным защитным кожухом. Прибор крепится к стене анкерными болтами. В нижней части ребристого теплообменника размещена трубчатая инжекционная горелка низкого давления. Продукты сгорания, поднимаясь, нагревают переднюю ребристую стенку нагревателя, а опускаясь - заднюю стенку и удаляются через верхний канал бетонного короба в атмосферу. Воздух для горения подводится через нижний канал. Нагреватель герметично подсоединен к бетонному коробу, что исключает попадание продуктов сгорания в помещение. От ветра и косых атмосферных осадков бетонный короб защищен снаружи специальным щитком.

Воздухонагреватель "Огонек" снабжен автоматикой безопасности, отключающей подачу газа при погасании горелки, и автоматикой регулирования, изменяющей подачу газа в зависимости от температуры воздуха в помещении. Автоматика безопасности состоит из электромагнитного клапана и полупроводникового термоблока, связанного с электромагнитным клапаном. Термоблок крепится к верхней части горелки. При наличии пламени термоблок нагревается и в системе возникает электродвижущая сила (ЭДС). В этом случае электромагнитный клапан открывается и пропускает газ.

Сильфон автомата регулирования связан с клапаном автомата системой рычагов. В зависимости от температуры воздуха в помещении он открывает в большей или меньшей степени проход газа на горелку, тем самым изменяя тепловую нагрузку. Пределы настройки температуры - 15 - 20°С.

Воздухонагреватель "Огонек" устанавливают, как правило, под окнами, однако допустима его установка и в других местах (у наружных стен помещений).

Принципиальная схема газового конвектора ГК-1М, разработанного в Киевском НИИ санитарной техники (НИИСТ)Т показана на рис. 59. Корпус конвектора состоит из передней, промежуточной и задней стенок, выштампованных из тонколистовой стали. Стенки - гофрированные для увеличения теплопередающей поверхности и жесткости конструкции конвектора. Снаружи корпус его заключен в кожух, в котором циркулирует нагреваемый воздух. В нижней части находится инспекционная горелка низкого давления (номинальное давление газа 1300 Па). К наружной стене здания конвектор крепится анкерными болтами. В задней стенке конвектора (в месте присоединения патрубков для забора воздуха и удаления продуктов сгорания) предусмотрено уплотнение для герметизации проема в наружной стене. Для защиты горелки от задувания при резких порывах ветра на наружной стене здания установлен противоветровой щиток.

Рис. 59. Принципиальная схема газового конвектора ГК-Ш: 1 - кожух; 2 - передняя стенка; 3 - глазок; 4 - горелка; 5 - коробка; 6 - патрубок для забора воздуха; 7 - патрубок для удаления продуктов сгорания; 8 - амбразура; 9 - щиток; 10 - промежуточная стенка; 11 - задняя стенка

Комнатный воздух поступает снизу (у пола) в пространство между корпусом и кожухом конвектора, а нагретый воздух выходит из конвектора сверху и затем поступает в помещение.

Розжиг газового конвектора осуществляется через специальный глазок со съемной крышкой. Для наблюдения за горением в крышку глазка вмонтировано стекло.

В комплект автоматики безопасности входят электромагнитный клапан с термопарой. Подача газа осуществляется через кран специальной конструкции с плавной регулировкой подачи. Опытные образцы газового конвектора ГК-1М были изготовлены на Львовском экспериментальном заводе спецоборудования и газовой аппаратуры и испытывались в течение двух отопительных сезонов.

В процессе эксплуатации опытных конвекторов задувания горелок (при скорости ветра до 6 м/с), а также образования льда в амбразуре и на противоположном щитке (при снижении температуры наружного воздуха до - 20°С) не наблюдалось.

Распределение температуры в отапливаемом помещении было равномерным (в пределах 20 - 22°С) при равномерном потреблении газа в течение суток. Среднемесячный расход газа (по сравнению с печным отоплением) снизился на 5 - 10%.

Конвекторы можно использовать в малоэтажных домах взамен печей, а также для отопления кухонь и ванных компас в газифицированных домах с печным отоплением. При установке конвекторов в помещениях производственного и коммунально-бытового назначения теплопроизводительность их может быть увеличена на 10 - 15%.

Отопительный камин "Луч" разработан ГипроНИИгазом. Принцип его действия аналогичен описанному выше конвектору. Конструкция состоит из каркаса, кожуха, калорифера, горелки инфракрасного излучения (типа ГИИ-3), рефлектора. Камин выполняется из листовой стали и имеет площадь поверхности нагрева 0,4 м². Теплоотдача от прибора осуществляется радиацией и конвекцией. Камин снабжен автоматикой безопасности и терморегулятором, обеспечивающим поддержание в помещений площадью до 30 м² заданной температуры.

Отопительные приборы с отводом продуктов сгорания и дымоход. Ряд конструкций местных газовых отопителей предусмотрен с отводом продуктов сгорания и газоход. Такие газовые камины в отличие от описанных выше устанавливаются не у наружных, а у внутренних стен помещений. Теплота в каминах такой конструкции передастся не только посредством радиации, но и конвективно. Конструкции газовых каминов показаны на рис. 60. На рис. 60, а показана конструкция камина-радиатора. Газ выходит из горелки и сгорает на поверхности экрана, расположенного под углом 25 - 30° к вертикальной плоскости. Экран собран из отдельных фасонных рамок, которые при включении камина быстро раскаляются и интенсивно излучают теплоту. Поверхность экрана нагревается до температуры около 1000°С. В прибор встроен никелированный рефлектор, улучшающий эффект излучения.

Рис. 60. Газовые камины: а - камин-радиатор: 1 - горелка; 2 - шамотная стенка; 3 - конвективная часть; 4 - радиационный экран; 5 - рефлектор; б - газовый Камин 'Амра': 1 - инжекционная горелка ГИИВ-1; 2 - коллектор-теплообменник; 3 - электромагнитный клапан; 4 - подвод газа; 5 - дымоотводящий патрубок; в - схема присоединения к газоходу

Часть камина, для конвективной передачи теплоты, выполнена в виде секционного радиатора. Число секций определяет теплопроизводительность прибора. Камин можно изготовлять литым из тонкостенного чугуна или штампованным из стальных листов. Поверхность камина может быть окрашена в любой цвет и покрыта эмалью. Продукты сгорания после нагрева радиатора отводятся в дымоход.

Теплопроизводительность камина может достигать 5,8 - 6,4 кВт. Часть выделяющейся теплоты отводится от радиационной, а остальная - от конвективной поверхности. Камин создает хорошую вентиляцию в отапливаемом помещении. При теплопроизводительности камина 5,8 кВт им можно отапливать помещение площадью до 40 м². Установка таких приборов может быть рекомендована для отопления жилых и общественных зданий, магазинов, гаражей и т. д. Камин может работать как на природном, так и на сжиженном газе. Как показали испытания, одного баллона сжиженного газа вместимостью 80 л достаточно для непрерывной работы камина в течение приблизительно 85 ч.

Мосгазпроектом разработан газовый камин для отопления помещений площадью до 20 м². Он состоит из двух камер (внутренней и наружной). Внутренняя камера соединена с топкой и коллектором уходящих газов. Продукты сгорания газа заполняют внутреннюю камеру, а затем поступают в дымоход. В наружной камере камина находится воздух. Нагрев наружной камеры обеспечивается воздухом (за счет теплопроводности и конвекции). Большая площадь поверхности наружной камеры и наличие промежуточного теплоносителя (воздуха) способствуют выравниванию и снижению температуры по всей площади поверхности нагрева. Камин оборудован автоматикой безопасности.

Газовый камин "Амра" (рис. 60, б) Сухумского экспериментального завода газовой аппаратуры представляет собой отопительный прибор радиационно-конвективного типа. Горелка инфракрасного излучения ГИИВ-I теплопроизводительностью 35 - 46 кВт установлена в штампованном из стального листа корпусе камина. Газовый кран находится на боковой панели.

Первичный воздух для горения поступает к горелке через отверстия в дне корпуса. Продукты сгорания отводятся в дымоход через теплообменник и патрубок в задней стенке камина. Через щелевые отверстия в стенках корпуса воздух из помещения поступает к стенкам теплообменника, нагревается и выходит в помещение.

Камин снабжен автоматикой безопасности (электромагнитным клапаном), обеспечивающей отключение газа при погасании пламени.

Камин работает на сжиженном газе, поступающем через регулятор давления из баллона вместимостью 27 л. Один баллон обеспечивает работу камина на номинальном режиме в течение около 45 ч.

Для отопления квартиры или отдельного дома площадью до 90 м² Мосгазпроект разработал автоматический газовоздушный калорифер МГП-8 (рис. 61). Он состоит из корпуса, нагревательной камеры, блока горелок, вентиляционной установки и приборов автоматики.

Рис. 61. Газовоздушный калорифер МГП-8: 1 - воздушная дверка; 2 - короб; 3 - блок горелок; 4 - патрубок запальника; 5 - термопара; 6 - блок автоматики; 7 - дверка; 8 - трубы для отвода продуктов сгорания; 9 - вентиляционная установка; 10 - дверка вентилятора; 11 - нагреватель; 12 - фильтр

Корпус калорифера имеет прямоугольную форму. В корпусе расположены три дверки: для установки фильтра, обслуживания горелок и приборов автоматики, монтажа вентиляционной установки. Нагревательная камера калорифера состоит из двух секций, изготовленных из листовой стали толщиной 1,5 мм. Нижняя часть секции заканчивается желобом, в который вставляется насадка горелки. Верхняя часть секции переходит в коллектор, через который удаляются продукты сгорания. Коллекторы от обеих секций выходят к тягопрерывателю, за которым находится дымоотводящая труба.

В нижней части калорифера установлены две инжекционные горелки низкого давления, имеющие общий газовый коллектор. Запальник размещен между насадками горелок. Вентиляционная установка состоит из центробежного вентилятора низкого давления с напором 25 мм вод. ст и электродвигателя мощностью 80 Вт, соединенного с крыльчаткой вентилятора клиноременной передачей. Вентилятор устанавливают на резиновой подушке, уменьшающей шум при работе. Перед входом воздуха в нагревательную камеру установлен фильтр, состоящий из металлического каркаса и набивки из капронового волокна.

В нагревательной камере калорифера движение воздуха и продуктов сгорания осуществляется по принципу противотока. Наружный воздух засасывается вентилятором в нижнюю часть калорифера, проходит через фильтр и поступает вдоль боковых стенок корпуса в верхнюю часть калорифера. Затем воздух попадает сверху в нагревательную камеру, омывает секции, нагревается и через выходное отверстие поступает в воздуховод.

Система автоматики состоит из терморегулятора (датчика), который крепится к стене помещения, и соленоидного клапана, устанавливаемого на газовом коллекторе перед горелкой, сблокированного с электродвигателем вентилятора. При закрытии соленоидного клапана электродвигатель выключается. До соленоидного клапана установлен электромагнитный клапан, который в сочетании с запальником и термопарой автоматически обеспечивает безопасную работу калорифера.

Для квартирных систем отопления малоэтажных домов НИИСТ (Киев) разработал и испытал газовоздушный калорифер ГВК теплопроизводительностью 8,7 кВт. Калорифер (рис. 62) состоит из наружного корпуса, теплообменника и газогорелочного устройства.

Рис. 62. Газовоздушиый калорифер ГВК: 1 - приточная жалюзийная решетка; 2 - блок-кран с автоматикой безопасности; 3 - блок горелок; 4 - теплообменник; 5 - наружный корпус; 6 - экран; 7 - регулятор тяги; 8 - вертикальный воздуховод

Корпус калорифера изготовлен из листовой стали толщиной 1 мм и покрыт эмалью. Передняя стенка корпуса съемная и имеет дверку для доступа к горелочному устройству. Корпус можно изготовлять и из неметаллических материалов.

Теплообменник состоит из пяти плоских секций, выштампованных из листовой стали толщиной 1,5 мм. Каждую секцию собирают из двух сварных половинок. Между корпусом и секциями размещен экран. В верхней части калорифера все секции соединены в общий короб, через который продукты сгорания удаляются в дымоход,

Газогорелочное устройство представляет собой инжекционную горелку низкого давления с пятью огневыми трубчатыми насадками. К общему газовому коллектору (напротив насадок) крепят 5 сопел диаметром 1,2 мм.

Автоматика безопасности состоит из запальника и биметаллической пластины, связанной с клапаном. Когда запальник погасает, биметаллическая пластина остывает и прекращает доступ газа к горелке. Однако этот узел нуждается в доработке, так как при погасании запальника пластина может нагреваться от основной горелки и клапан не закроется.

Холодный воздух поступает в калорифер снизу и движется вверх, омывая наружные поверхности секций. Теплый воздух подается по воздуховодам, находящимся под потолком отапливаемого помещения. Для устойчивой и надежной работы системы калорифер должен сообщаться с помещениями короткими воздуховодами (длиной не более 5 - 6 м). Это объясняется тем, что в системе нет вентилятора и воздуховоды должны иметь минимальное гидравлическое сопротивление. Для небольших одноквартирных домов, трех- и четырехкомнатных квартир это требование может быть легко выполнено.

Регулирование общего количества теплоты достигается изменением подачи газа. Количество теплого воздуха, поступающего в отдельные помещения, регулируется поворотными заслонками на воздуховодах. Система газовоздушного калорифера может работать как со 100%-ным притоком свежего воздуха, так и с частичной рециркуляцией (т. е. когда часть воздуха забирается из отапливаемых помещений). Наружный воздух подводится к калориферу через подпольный канал с шибером, а рециркуляционный - через приточную жалюзийную решетку в корпусе.

Калориферы этого типа могут отапливать помещения площадью до 80 м².

Газовоздушный калорифер АОГ-5 (4004), показанный на рис. 63, предназначен для обогрева помещений площадью до 30 м². Основные его узлы: корпус, камера сгорания с дымоотводящим патрубком и каналом для подвода воздуха; стенной канал с решеткой; электромагнитный клапан с термопарой, пьезоэлектрическое запальное устройство. Панель управления газовым краном, кнопки включения электромагнитного клапана и запального устройства расположены на передней стенке аппарата.

Рис. 63. Газовоздушный калорифер АОГ-5 (4004): а - схема: 1 - запальник; 2 - панель управления; 3 - поддон для розжига горелки: импульсные линии; 5 - газовый клапан; б - габаритный чертеж

Аппарат не требует специального дымохода, так как снабжен стенным каналом, через который удаляются продукты сгорания и подается наружный воздух в топку. Калорифер снабжен автоматикой безопасности, отключающей подачу газа к основной и запальной горелкам при погасании пламени запальника. Основные технические характеристики

Изготовитель - Тбилисский завод газовой аппаратуры.

Приборы водяного отопления. До последнего времени наиболее распространенными местными приборами для водяного отопления и горячего водоснабжения были емкостные водонагреватели АГВ.

Отопительные газовые аппараты АОГВ-10-З-У (2203) и АОГВ120-3-У (2205), ГОСТ 20219 - 74 (рис. 64) предназначены для водяного отопления помещений площадью соответственно 75 и 150 м². Основные узлы аппарата: каркас; штампованный секционный теплообменник, расположенный в теплоизолированном кожухе; основная и запальная горелки; электромагнитный клапан с термопарой, датчиками пламени, запальника и тяги; терморегулятор; дымоотводящий патрубок. Автоматика защиты отключает подачу газа к основной горелке при погасании пламени запальника или нарушении тяги в дымоходе, а также при превышении температуры нагрева воды выше допустимой.

Рис. 64. Отопительный аппарат ЛОГБ-20: a - конструкция; б - схема подключения к системе квартирного водяного отопления: 1 - газовая горелка; 2 - теплообменник; 3 - дымоотводящий короб; 4 - термометр; 5 - расширительный бачок; 6 - стояк; 7, 9 - магистрали подающей (горячей) и обратной воды: 8 - радиаторы; 9 - возвратный трубопровод

Аппарат АОГВ-10-3-У(2203) изготовляет Ждановский завод тяжелого машиностроения и Коломенский тепловозостроительный завод, аппарат AOFB-20-3-V - Харьковский тракторный завод.

Отопительно-варочный аппарат "Бухара" Ферганского завода газовой аппаратуры состоит из двух блоков (рис. 65). Отопительная часть аппарата включает горелку инфракрасного излучения типа ВИГ-1, зонт для улавливания продуктов сгорания, два отражателя и теплообменник с патрубком для подключения к дымоходу. Варочная часть аппарата состоит из стола с двумя чугунными решетками и двух горелок вертикального типа, применяемых в газовых плитах.

Рис. 65. Отопительно-варочный аппарат 'Бухара'

Отопительный блок аппарата снабжен автоматикой безопасности, состоящей из электромагнитного клапана и термопары, предусматривающей отключение отопительной горелки при снижении давления газа и при прекращении его подачи. Теплообменник укомплектован двумя последовательно соединенными штампованными сварными секциями. В нем осуществляется конвективный нагрев воздуха помещения уходящими газами. Отопительный блок закрыт с боков и фронта декоративной решеткой. Рукоятки кранов управления горелками расположены на лицевом щитке стола аппарата. Аппарат используется для радиационно-конвективного отопления помещений, имеющих теплопотери 2,3 - 3 кВт.