Технические фантазии в реальном
воплощении Код tech.tft Выпуск No 76.
Автор и ведущий Cesiy Теплое воздушное снабжение для обогрева помещений Warm air supply.
С Новым 2003-м Годом! В следующем
году может быть тоже морозная зима.
Обогрев
помещений - одна из важных социальных проблем. Необходимо создание
в помещениях соответствующей воздушной атмосферы без излишних затрат и
сбоев в работе (как в эту зиму).
Однако проблемы останутся навечно, если они изначально
не решены, не решаются сейчас и в перспективе. Кажется, что это так. И
ещё действует привычка, как некоторая историческая необходимость и последовательность.
Интересно
этот вопрос решить, но он даже (как ни странно) не ставится: вопрос
обогрева помещений.
Для России он особенно
актуален.
Существует
много способов нагрева воздуха. Можно производить нагрев так, как это делают
в некоторых производственных цехах, где непрерывно работают тепловые вентиляторы.
В квартирах устанавливаются отопительные батареи, в которые подается теплоноситель
- нагретая вода. Нагрев воздуха происходит конвекционно от нагретых поверхностей
батарей.
По бесчисленным
магистралям горячая вода непрерывно подается в отопительные батареи. Вначале
она приготавливается на тепловых станциях и в котельных, затем под давлением
поступает в центральный коллектор, от него разводится к домам - таким образом,
в квартиры подается тепло. Остывшая вода отводится обратно, туда, откуда
она пришла - путь не близкий.
Строится
целая сеть тепловых коммуникаций, подобно дереву с многочисленными ветвями.
Прокладывается "все это" под землей в специальных каналах, изолируется,
защищается от теплопотерь. Легко сказать, но очень трудно сделать и потом
содержать в приличном состоянии.
Сжигается
газ, потом нагревается вода, закачивается в отопительные батареи и затем
от них нагревается воздух. Длинная цепочка преобразований и потерь. Как-то
странно, какая-то странная схема, к которой все очень привыкли. Схема такая:
газ(потери) - вода(потери) - воздух(потери). Сначала легкая фракция - газ,
затем "тяжелая" - вода, и потом достигается (и достигается плохо) главная
цель - нагрев легкой фракции, то есть воздуха. Ради нагрева воздуха в помещениях
энергия газа превращается сначала в горячую воду, и только потом совсем
не эффективно происходит нагрев воздуха. Весь цикл сопровождается огромными
тепловыми потерями, пока окончательно затраченная энергия не потеряется
в виде тепловых излучений из квартир. Даже не ясно, что больше:
тепловых потерь или эффекта нагрева воздуха. Потому что это "дерево с многочисленными
ветвями" прямо-таки настроено для трудностей и потерь, - и других экономически
невыгодных ситуаций, с ними связанных.
***
Вероятно,
можно (нужно!) для обогрева помещений, то есть для нагрева воздуха в нем,
подавать туда сам нагретый или подогретый воздух. Часть окружающей нас
воздушной атмосферы сразу переводить в теплое состояние, подавая в помещения
и создавая в них уже готовую фракцию: воздух в теплом состоянии.
При этом в
системе отопления, вернее, в работе системы воздушного снабжения открываются
многие положительные качества и преимущества перед "невозможно надоевшим"
принципом, где зачем-то вначале идет подогрев воды, жидкости во много раз
тяжелее воздуха, чтобы затем её перекачивать туда и обратно, теряя по дороге
огромные энергии, чтобы затем ею, частью оставшегося тепла через металлические
стенки батарей нагревать тот же воздух.
Вот во
что превращается (и превратился!) фетиш теплоемкости вещества (воды),
второй составляющей после воздуха, нас окружающей, если учитывать все сопровождающие
факторы её использования - подачи тепла для обогрева помещений. Какой
смысл греть воду, если потом все равно нужно будет нагревать воздух? Как
говорится, за что боролись, на то и напоролись.
Газовые котельные
(в том числе и тепловые станции) могут сразу приготовить нагретый воздух
- и подавать его по новым сетям снабжения в жилые помещения (без каких-либо
промежуточных теплоносителей). В этом случае отпадает необходимость в сложных
состемах водонесущих подающих и отводящих коммуникациях.
***
Появляются
многие-многие преимущества.
Во-первых,
подача нагретого воздуха идет только в одном направлении - к нагреваемым
помещениям. Обратных воздушных коммуникаций нет. Уже одно это обстоятельство
достаточно для оценки преимуществ.
Во-вторых,
не нужна вода. В связи с этим возникает ещё ряд качеств, из которых выделяются
многочисленные частные обстоятельства. Не нужны тяжелые стальные трубопроводы,
их изоляция, прокладка под землей, двойной путь трассы, сложное обслуживание
- возможна подача теплого воздуха по легким неметаллическим трубопроводам,
материал которых сам теплоизолирует тепловое излучение. Они могут быть
проложены новым образом, снаружи, например, так же, как и электроснабжение.
Исключаются случаи размерзания - что особенно важно для
северных районов.
В третьих,
исключаются отопительные батареи. Вместо них устанавливаются распределительные
излучатели теплого воздуха.
В четвертых,
тепловые потери уменьшаются - при этом уменьшается потребление тепловой,
в частности, газовой энергии, расходуемой на обогрев.
В пятых,
на станциях приготовления теплого воздуха осуществляется только предварительный
его нагрев. На входе магистрали в жилой дом обеспечивается небольшое избыточное
давление.
Желаемую температуру
дополнительного подогрева подаваемого воздуха осуществляют частным образом
сами жильцы квартир. Для этого на пути подачи устанавливаются автономные
электрические догреватели. За дополнительный подогрев оплата идет по электросчетчику.
Таким образом, минимум тепла обеспечивают центральные станции, а комфортность
внутренней атмосферы помещения устанавливается самостоятельно. При этом
не происходит неразумной и бесцельной траты тепловой энергии, как это происходит
при водоснабжении.
Здесь могут
быть установлены автоматы изменения температуры воздуха в зависимости от
времени суток и назначения помещений. Например, ночью температура несколько
понижается, а к утру заранее повышается. Могут быть даже так называемые
холодные и горячие комнаты.
В шестых,
неотъемлемым качеством воздушного снабжения является качество воздуха.
Он фильтруется, очищается, контролируется его состав, могут автономно вводиться
полезные аэрозоли - все это заменяет "углекислую" атмосферу невентилируемых
помещений при батарейном отоплении. Небольшое избыточное
давление не дает возможности проникновения пыли в помещения.
В седьмых,
в летний период подача воздуха не прекращается - идет как бы круглогодичный
отопительный сезон, только прекращается нагрев воздуха. Становится возможным
отказаться от кондиционеров. Они и не применяются в массовом количестве.
Зато воздухоснабжение (и летнее, и зимнее) дает возможность всем находиться
в чистой воздушной атмосфере. Не нужно будет также назначать начало отопительного
сезона - он устанавливается самостоятельно каждым в отдельости.
***
По всем пунктам
видна экономическая целесообразность. Есть недостатки (они не приведены).
Есть надежда, что сумма преимуществ их перевесит.
Нужно ли переделывать
имеющееся городское хозяйство теплоснабжения? Нет. Проще всего его бросить,
оставить таким как есть и больше не использовать. Пусть оно останется для
изучения истории потомкам, как римский водопровод.
Техническое
воплощение системы воздухоснабжения проще любой другой городской проблемы.
Возможны малые автономные автоматические системы приготовления воздуха,
расположенные около жилых зданий с пониженным кпд (нужно только наличие
газа) - путь подачи воздуха становится минимальным.
В малых и больших городах
наступит новая жизнь. Измениться даже сам облик квартиры. Как говорится,
жить и дышать станет легче.
Останется
подача воды для бытовых нужд, однако, смешивая её с (тем же) воздухом возможно
использование водо-воздушной аэрозоли. Комфортность увеличивается, а расход
любой, в том числе теплой, воды уменьшается, что приводит к экономии воды
и затрат энергии. Об этом уже в "Технических фантазиях..." сообщалось.
Cs.
14.01.2003.