Konstrukcje aparatów grzewczo-wentylacyjnych
Aparaty grzewczo wentylacyjne znajdują coraz szersze zastosowanie w obiektach o bardzo różnej wielkości i przeznaczeniu.
Dzięki możliwości połączenia funkcji grzewczych i wentylacyjnych przy stosunkowo prostej instalacji, a także zachęcających kosztach inwestycji i eksploatacji sprawiają, że po rozwiązania tego typu sięgają projektanci instalacji w halach produkcyjnych, handlowych i magazynowych, warsztatach, sklepach, obiektach sportowych itd. W artykule, który ukazał się w numerze 5/05 miesięcznika ''Chłodnictwo & Klimatyzacja'' omówione zostały zasady rozmieszczenia i doboru wielkości aparatów grzewczo-wentylacyjnych, tym razem warto przyjrzeć się konstrukcji samego urządzenia oraz ciekawym rozwiązaniom technicznym poprawiającym parametry jego pracy.
Podstawowymi elementami składającymi się na konstrukcję aparatu grzewczo-wentylacyjnego są:
- wentylator,
- wymiennik ciepła lub nagrzewnica,
- element nawiewny,
- obudowa.
Wentylatory napędowe
W aparatach grzewczo-wentylacyjnych stosowane są różne typy wentylatorów promieniowych i osiowych. Wyraźnie jednak widać tendencję do stosowania coraz lżejszych konstrukcji, co pozwala na ograniczenie wagi całego aparatu oraz obniżenie zużycia energii elektrycznej. Nie dziwi coraz powszechniejsze stosowanie wentylatorów wyposażonych w lekkie aluminiowe łopatki.
Najnowocześniejsze konstrukcje wykorzystują również wentylator z plastikowymi, odpowiednio profilowanymi łopatkami, dużo lżejszymi od tradycyjnych rozwiązań, co wpływa na zmniejszenie mocy elektrycznej. Dodatkowym atutem nowoczesnych konstrukcji z tworzyw sztucznych jest ich cichobieżna praca. Dzięki tej właściwości aparaty grzewczo-wentylacyjne są szczególnie predysponowane dla obsługi pomieszczeń, w których, ze względu na sposób użytkowania, wymagane jest zachowanie określonych norm akustycznych, np. kościołach, salonach wystawowych, salach widowiskowych, laboratoriach, aulach, dużych salach konferencyjnych itp.
Niekiedy aparaty grzewczo-wentylacyjne obsługują pomieszczenia o wysokim stężeniu substancji palnych i wybuchowych. W tym przypadku konieczne jest stosowanie wentylatorów przeciwwybuchowych, czyli przykładowo, wyposażonych w łopatki o krawędziach z tworzyw sztucznych i silniki ze specjalnym zabezpieczeniem przeciw powstawaniu iskier mechanicznych.
Urządzenia do ogrzewania powietrza
W aparatach grzewczo-wentylacyjnych jako element do ogrzania nawiewanego powietrza stosowane są wodne lub parowe wymienniki ciepła oraz nagrzewnice elektryczne lub gazowe, których wielkość oraz konstrukcja decydować będą o osiąganej przez aparat mocy grzewczej.
Wymienniki wodne i parowe
Ze względu na dobre parametry przewodzenia ciepła najczęściej stosowane są nagrzewnice wodne bimetaliczne miedziano-aluminiowe (wymienniki parowe — ożebrowane rury stalowe). W tym przypadku wymiennik zbudowany jest z miedzianej wężownicy jedno- lub kilkurzędowej zaopatrzonej w aluminiowe lamele. Podstawową zaletą omawianego rozwiązania są najniższe koszty eksploatacyjnie, szczególnie jeżeli w niektórych wypadkach pozwalają wykorzystać ciepło odpadowe w postaci gorącej wody lub pary z prowadzonych w zakładzie procesów technologicznych. Wadą tego rozwiązania jest niewątpliwie konieczność doprowadzenia do urządzenia instalacji medium grzewczego. Ponieważ nowoczesne urządzenie grzewczo-wentylacyjne powinno w odpowiedni sposób komponować się z wystrojem wnętrz danego obiektu, bardzo istotna jest również estetyka doprowadzenia medium grzewczego. W nowoczesnych konstrukcjach króćce przyłączeniowe, zasilający i powrotny, są umiejscowione na tylnej płycie urządzenia i tym samym nie są widoczne dla użytkownika ogrzewanego pomieszczenia.
Nagrzewnice elektryczne
Najczęściej składają się ze stalowej obudowy ze wbudowanymi połączonymi w grupy grzałkami elektrycznymi.
Inne elementy aparatów grzewczo-wentylacyjnych
Aparaty grzewczo-wentylacyjne mogą pracować wyłącznie na powietrzu obiegowym (mówimy wówczas o aparatach ogrzewczych), ale również wyłącznie lub częściowo przygotowywać powietrze zewnętrzne. Obudowa drugiego typu urządzeń musi uwzględniać możliwość uzupełnienia konstrukcji o opcjonalnie stosowane elementy takie jak czerpnia, komora mieszania.
Nie można zapomnieć o filtrach powietrza stanowiących dodatkowe, opcjonalne wyposażenie komory mieszania lub też wraz z komorą filtra stanowić dodatkowe, opcjonalne wyposażenie aparatu pracującego na powietrzu obiegowym. Element ten pełni funkcję zabezpieczenia mechanizmów nagrzewnicy, a dodatkowo oczyszczania zarówno powietrza zewnętrznego jak i recyrkulacyjnego dostarczanego do strefy pracy. Montaż filtra jest niezbędny szczególnie podczas pracy z silnie zapylonym powietrzem.
Bardzo praktycznym elementem wyposażenia dodatkowego coraz częściej stanowiącego integralną część urządzenia jest estetyczna i funkcjonalna konsola montażowa.
Pozwala ona m.in. na szybkie i proste zamontowanie urządzenia w wybranym miejscu — na ścianie bądź pod stropem oraz często jego obrót tak, aby możliwe było skierowanie pracującego aparatu bezpośrednio na daną strefę pomieszczenia. Zwiększa to w sposób znaczący możliwość ukierunkowania strumienia ciepłego powietrza i jest znakomitym uzupełnieniem regulacji za pomocą indywidualnie nastawianych kierownic powietrza.
Automatyka i sterowanie
Jak w przypadku wszystkich innych urządzeń zmieniających parametry powietrza wewnętrznego, tak również w celu poprawy komfortu obsługi, a przede wszystkim dla prawidłowego i ekonomicznego wykorzystania aparatów grzewczo-wentylacyjnych niezbędne jest zastosowanie odpowiedniej automatyki sterującej. Producenci oferują w tym zakresie szereg wariantów urządzeń pozwalających na proste lub bardziej złożone sterowanie pracą omawianych urządzeń. Są to często najprostsze rozwiązania w postaci:
- termostatów pomieszczeniowych uruchamiających aparaty w zależności od temperatury w pomieszczeniu,
- dwudrogowe zawory wymiennika ciepła pozwalające na regulację przepływu medium do nagrzewnicy w zależności od sygnału z termostatu pomieszczeniowego,
- regulatory prędkości obrotowej silników wentylatora pozwalające na zmianę wydajności aparatu np. w zależności od stopnia wykorzystania pomieszczenia.
Elementy automatyki sterującej uzupełniają urządzenia zabezpieczające takie jak np. termostaty przeciwzamrożeniowe zabezpieczające nagrzewnicę wodną lub presostaty różnicy ciśnień sygnalizujące stan zabrudzenia filtrów.
Autor: Grzegorz Kubicki
