Aparaty grzewczo-wentylacyjne służące do bezpośredniego nawiewu ciepłego powietrza znajdują zastosowanie w wielu pomieszczeniach zarówno przemysłowo-produkcyjnych, takich jak hale produkcyjne, warsztaty, szklarnie, jak i w obiektach o przeznaczeniu handlowo-usługowym np. halach targowych, magazynach, sklepach, hurtowniach, obiektach sportowych itd.

W zależności od lokalnych potrzeb omawiane urządzenia mogą czerpać powietrze bezpośrednio z obsługiwanego pomieszczenia lub za pośrednictwem kanałów czerpnych świeże powietrze zewnętrzne. Proces ogrzewania może być realizowany przy wykorzystaniu nagrzewnic wodnych, elektrycznych lub też przy wykorzystaniu palników gazowych i olejowych.

Podgrzane powietrze nadmuchiwane jest do pomieszczenia bezpośrednio z aparatu lub przy wykorzystaniu elastycznych przewodów równomiernego wydatku. Konstrukcja aparatów grzewczo-wentylacyjny różnych firm jest bardzo podobna. Urządzenie tego typu składa się z następujących zasadniczych elementów: obudowy (najczęściej wykonanej z blach stalowych ocynkowanych), elementu nawiewnego (w postaci kratki wylotowej, anemostatu lub dyszy), wymiennika ciepła (wykonanego z rur stalowych lub miedzianych z radiatorem lub z grzałek elektrycznych z radiatorem), termoregulatora oraz wentylatora osiowego. Dodatkowo niektóre typy aparatów grzewczo-wentylacyjnych wyposażone są w komory mieszające powietrze zewnętrzne z obiegowym oraz filtr powietrza po stronie czepnej.

   W niniejszym artykule przedstawione zostały podstawowe informacje dotyczące zalet i ograniczeń stosowania urządzeń tego typu oraz doboru i właściwego zastosowania wentylatorowych nagrzewnic powietrza w zależności od typu i przeznaczenia obsługiwanego pomieszczenia.

Podział i zalety stosowania nagrzewnic wentylatorowych

Ogrzewanie pomieszczeń przy zastosowaniu nagrzewnic wentylatorowych posiada szereg zalet z których najistotniejsze to:

• szybki czas nagrzewania powietrza w pomieszczeniu, a co za tym idzie szybkie osiągnięcie komfortu cieplnego oraz oszczędność energii;
• małe wymiary, zwarta konstrukcja umożliwiająca prosty montaż niezależnie od rodzaju budynku;
• cichobieżna i niezawodna praca;
• niska bezwładność cieplna dająca znakomite efekty w obiektach wymagających krótkotrwałego ogrzewania;
• w przypadku urządzeń przenośnych bardzo duża uniwersalność zastosowań.

Na rynku dostępnych jest szereg nagrzewnic o różnej konstrukcji i w bardzo szerokim zakresie wydajności. Są to urządzenia stacjonarne i przenośne, a co bardzo istotne wykorzystujące w procesie ogrzewania powietrza różne źródła ciepła.

Minimalna niezbędna moc nagrzewnicy

Określenie minimalnej niezbędnej mocy nagrzewnicy jest bardzo proste i można dokonać jej przykładowo korzystając z następującej zależności:

gdzie:

V - kubatura ogrzewanego pomieszczenia,
ΔT - różnica pomiędzy wymaganą temperaturą w pomieszczeniu i temperaturą powietrza zewnętrznego,
K - współczynnik izolacji cieplnej konstrukcji obiektu,
K = 3,0÷4,0 - budynek nie izolowany (konstrukcja drewniana lub z blachy falistej),
K = 2,0÷2,9 - budynek o słabej izolacji (konstrukcja z cegieł, proste okna i dach),
K = 1,0÷1,9 - budynek o średniej izolacji (podwójna warstwa cegieł, standardowy dach i okna),
K = 0,6÷0,9 - budynek posiadający dobrą izolację (dobrze izolowane ściany z niewielką ilością szczelnych okien, dobrze izolowany dach).

Wyliczona na podstawie zależności matematycznej lub dobrana na podstawie nomogramów dostarczonych przez producenta moc stanowi podstawę do doboru wielkości urządzenia lub urządzeń niezbędnych do ogrzania kubatury obsługiwanego pomieszczenia.

Nawiew pionowy

W przypadku wysokich pomieszczeń np. hal przemysłowych, magazynowych i sportowych (o wysokości 5-10 m) należy stosować aparaty wyposażone w specjalne dyfuzory kierujące strumień ciepłego powietrza bezpośrednio w kierunku strefy pracy (rys. 1). Zastosowanie dyfuzora powoduje zwiększenie zasięgu o około 25% w stosunku do nagrzewnic wyposażonych w żaluzje wydmuchowe. Prędkość i temperatura powietrza powinna być tak dobrana, aby strumień powietrza przeciwdziałając skutkom stratyfikacji wchodził całą objętością do wentylowanej strefy.

Rys. 1. Nawiew ciepłego powietrza przy wykorzystaniu nagrzewnic wentylatorowych z dyfuzorem prostym (pomieszczenia wysokie 5-10 m)

W pomieszczenia o średniej wysokości (od 2,5 do 6 m) najczęściej stosowanym elementem nawiewnym są żaluzje indukcyjne, które optymalizują zasięg nawiewu oraz rozkład temperatury. Żaluzja dzieli strumień wypływającego z nagrzewnicy powietrza w taki sposób, aby zintensyfikować indukcję powietrza z otoczenia. Skutkiem tego jest intensywne zmieszanie powietrza cieplejszego z chłodniejszym, a więc obniżenie temperatury całego strumienia. Spadek temperatury w całej objętości strumienia zmniejsza efekt wypierania związany ze stratyfikacją termiczną, a zarazem zwiększa się jego zasięg.

Rys. 3. Nagrzewnice wentylatorowe z żaluzjami indukcyjnymi: a) urządzenie naścienne b) urządzenie sufitowe

Proponowane przez producentów żaluzje indukcyjne są regulowane manualnie lub za pomocą siłowników, dzięki czemu możliwe jest dokładne dostosowanie do każdej sytuacji eksploatacyjnej i warunków panujących w pomieszczeniu. Co istotne żaluzje indukcyjne można montować także w działających nagrzewnicach, co pozwala zapobiec wzrostowi temperatury w strefie podsufitowej i pozawala na uzyskanie nawet do 15% oszczędności energii.

Rys. 4. Nawiew ciepłego powietrza przy wykorzystaniu nagrzewnic wentylatorowych z czterostronnym wydmuchem (pomieszczenia niskie, poniżej 2,5 m)

Prawidłowe ukształtowanie strumienia nawiewanego powietrza, a więc zachowanie odpowiedniego gradientu temperatur w strefie przebywania ludzi, dla pomieszczeń niskich (o wysokości poniżej 2,5 m) wymaga zastosowania wydmuchu powietrza pod niewielkim kątem w stosunku do płaszczyzny stropu, tak aby powietrze o wysokiej temperaturze nie wchodziło bezpośrednio do strefy przebywania ludzi. Optymalnym rozwiązaniem jest w tym przypadku zastosowanie wydmuchu czterostronnego. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania ogrzewanie realizowane jest w następujący sposób: ciepłe powietrze gromadzi się pod sufitem, a następnie napływające partie powodują jego przetłaczanie do dołu. Świeże powietrze przesuwające się szerokim frontem powoduje równomierne przepłukanie całego pomieszczenia.

Nawiew poziomy

Podobnie jak w przypadku nawiewu poziomego, tak i przy nawiewie poziomym o prawidłowym rozpływie powietrza w pomieszczeniu decyduje prawidłowe ukształtowanie strumienia ciepłego powietrza. Istotne są tu: miejsce i wysokość zainstalowania aparatu oraz głębokość pomieszczenia. Bezpieczną, a więc zalecaną wysokością montowania nagrzewnic jest 2,5÷4 m nad posadzką.
   Na zamieszczonych rysunkach 5, 6 i 7 przedstawione zostały różne warianty poziomego zainstalowania aparatów grzewczo-wentylacyjnych w pomieszczeniu. W przypadku głębokich pomieszczeń i przy zastosowaniu pojedynczych aparatów grzewczo-wentylacyjnych, dla zapewnienia pełnego "omywania" pomieszczenia konieczne jest stosowanie dyfuzorów zwiększających zasięg strumienia (rys. 5). Innym rozwiązaniem jest stosowanie naprzemiennego układu aparatów grzewczo-wentylacyjnych na dłuższych ścianach pomieszczenia (rys. 6) lub umieszczenie zespołu nagrzewnic pod stropem w środkowej części pomieszczenia, przy czym każda z nich dostarcza ciepłe powietrze do jednej części obiektu (rys. 7).

Rys. 5. Nagrzewnice wentylatorowe nawiew poziomy przy zastosowaniu dyfuzorów

Rys. 6. Nagrzewnice zainstalowane w centralnej części pomieszczenia

Rys. 7. Układ naprzemiennego montażu nagrzewnic

Więcej informacji na łamach miesięcznika Chłodnictwo&Wentylacja nr 5/2005. www.chlodnictwo.euro-media.pl