Nové systémy vytápění velkoprostorových hal

Teplovzdušná jednotka Plus

Teplovzdušná jednotka Plus s plynulou modulací výkonu v závěsném provedení je energetické zařízení s modulací plamene, která umožňuje jeho efektivní činnost při různých výkonech. Vyvinutá je výzkumnou a vývojovou laboratoří APEN GROUP a využívá osvědčenou technologii premix s regulací výkonu a elektronické řízení v celém rozsahu provozu jednotky.

Obr. 1

Maximální výkon jednotky je využíván obvykle pouze při spuštění, poté modulací plamene se udržuje požadovaná teplota v prostředí při plynulé změně výkonu. Automatickou a plynulou změnou výkonu v závislosti na požadované teplotní úrovni prostředí se dosáhne:

• redukce teplotního vrstvení na hodnotu na 0,5 až 0,3°C na 1 m výšky vytápěného prostoru (např. ve výšce 4,8 m nad zemí při aplikaci jednotky PLUS je teplota vzduchu o 7°C nižší než při použití klasického hořáku pro zadanou teplotu 17,5°C v úrovni 1,5 m nad podlahou - (viz obr. 1);
• udržování vysoké účinnosti provozu jednotky i při nízkém výkonu přes 94 %.

V porovnání s klasickými ohřívači je požadovaná teplota dosažena dříve, dochází ke zkrácení délky provozu a k úspoře paliva.

Jednotka PLUS (viz obr. 2) je kompaktní uzavřený tepelný zdroj s nuceným odtahem spalin, jehož tepelný výměník, spalovací komora a premixový hořák jsou vyrobeny z nerezové oceli AISI 430 - použití tohoto druhu oceli zajišťuje vedle vysoké spolehlivosti výkonu i vysokou tepelnou a mechanickou odolnost. Provoz jednotky je plně automatický, řízený prostřednictvím chrono-termostatu, elektronické karty s mikroprocesorem, které současně provádí i zpětnou kontrolu správného nastavení a pracovních funkcí.

Obr. 2

Teplota vyhřívaného prostoru je udržována prostřednictvím termostatu umístěného na ovladači, který je součástí dodávky - po dosažení nastavené teploty termostat jednotku vypíná. Pro regulaci teploty slouží čidlo umístěné na jednotce, jeho nastavení je funkcí několika parametrů - výšky prostoru, polohou a počtem tepelných jednotek a požadovanou teplotou ve vyhřívaném prostoru (viz obr. 3).

Obr. 3 - Graf teploty vzduchu v úrovních

Regulovatelný výkon teplovzdušné jednotky a konstantní průtočné množství směšovacího vzduchu výrazně snižují teplotu výstupního vzduchu v porovnání se standardními jednotkami s konstantním výkonem. V porovnání s klasickými ohřívači teplovzdušná jednotka nevyžaduje zapojení odtahového ventilátoru do systému ohřevu, jeho funkci plní premixový hořák a vhodné konstrukční uspořádání.

Premixový hořák

Hořák spojený s plynovým ventilem a venturi trubicí (viz obr. 4) firmy Honeywell umožňuje spalování s minimální produkcí emisí - CO = 0 ppm a NO_x < 35 ppm. Aplikace technologie APEN GROUP umožnila spojení ventilátoru s premix hořákem a tím proměnné množství směsi vzduch-plyn. Ke směšování obou komponentů - vzduchu s plynem - dochází mezi lopatkami ventilátoru, což zaručuje následné optimální spalování směsi i při změnách výkonu.

Obr. 4 - Premixový hořák

Obr. 5 - Mikroprocesorový ovladač

Mikroprocesorový ovladač

Ovládá provoz teplovzdušné jednotky změnou parametrů nastavených pomocí signálů z elektronické karty instalované uvnitř jednotky a zobrazuje různé provozní hodnoty a případné poruchy. Sleduje a zobrazuje: čas, prostorový termostat, ovládací panel, signalizaci poruch a nouzové nastavení (viz obr. 5).

Spalovací komora

Obr. 6 - Výkonové řady

Svým specifickým tvarem umožňuje vzadu umístěnému ventilátoru vytvářet rovnoměrný přenos tepla celým svým povrchem. Díky moderní konstrukci a velkému povrchu vlastní komory a výměníku tepla dochází k nízkým tlakovým ztrátám a k vysoké účinnosti přenosu při dlouhé životnosti. Na spalovací komoru funkčně navazuje a konstrukčně tvoří jedno těleso tepelný výměník, který svým rozšířeným povrchem přispívá k vysoké celkové účinnosti teplovzdušné jednotky.

Konstrukční uspořádání teplovzdušného agregátu umožňuje spalování zemního plynu (označení G 20), butanu (G 30) a propanu (G 31). Výkonová řada šesti typů agregátů označená PO 32 až PO 92 (číslo označuje maximální dosažitelný tepelný výkon) pokrývá plynule výkonový rozsah od cca 20 kW do 92 kW tak, že sousední jednotky v řadě se překrývají při účinnosti 94 až 94,6 % (viz obr. 6).

Tmavé plynové infrazářiče - IMD-NG

Na základě výzkumných prací a šetření na instalovaných infrazářičích vyvinula firma GB trade nové konstrukční uspořádání pro tmavé infrazářiče, které je předmětem patentové ochrany. Obecně lze plynové infrazářiče prezentovat následujícími argumenty.

Výhody použití infrazářičů pro uvedené aplikace lze stručně formulovat:

• během jejich funkce nedochází k pohybu vzduchu a druhotné prašnosti, kvalita prostředí vyhovuje hygienickým požadavkům;
• možnost vytápění pracovních zón dle potřeb a tím i úspora energie;
• instalace infrazářičů je rychlá a jednoduchá, nevyžaduje speciální konstrukci;
• instalované infrazářiče neomezují činnost a pohyb na podlaze a stěnách vytápěných prostor;
• absence topného média - vody - eliminuje rizika plynoucí z odstavení zařízení z provozu a umožňuje okamžitý účinek po uvedení infrazářiče do provozu;
• správným rozmístěním infrazářičů po ploše lze dosáhnout rovnoměrného ohřívání v daném rozsahu;
• vytápění prostor způsobem šetrným k životnímu prostředí;
• minimální požadavky na údržbu vlivem jednoduchosti konstrukce zařízení a spolehlivosti použitých komponentů.

Hlavní princip nového konstrukčního řešení u infrazářičů řady NG je využívání vzduchu ohřátého radiačními tělesy pro přívod do hořáku. U klasického řešení se vzduch ohřátý radiačními tělesy zčásti hromadí v horní části reflektoru a ohřívá pouze reflektor, příp. uniká volně do prostoru (viz obr. 7).

Obr. 7 - Příčný řez tmavým zářičem typu IMD CC

Při uspořádání řady NG je do prostoru mezi reflektorem a radiačními trubicemi vložen izolovaný sběrný kanálek s otvory, který je sacím potrubím pro hořák (viz obr. 8). Pro zvýšení efektivnosti zářiče je vnější strana reflektoru opatřena tepelnou izolací.

Obr. 8 - Příčný řez patentovaným tmavým zářičem GB Trade typu IMD NG

Účinnost nového řešení bylo ověřováno v praxi při pokusu, ve kterém oba typy infrazářičů - klasické uspořádání typu IMD 3/6 CC a nové typu IMD 3/6 NG - byly ve zkušebním provozu na stejném místě, stejného provedení (radiační trubice délky 12 m o průměru 102 mm opatřené stejnou barvou) a za stejných provozních podmínek. Během pokusu bylo sledováno dosažení stejného tepelného výkonu obou typů zářičů pomocí infračerveného spektra při současném měření příkonu - konstrukční uspořádání typu NG vykázalo nižší příkon o 18 %. Teplota spalin se pohybuje v rozmezí 190 až 200°C, teplota povrchu radiačních těles nepřesahuje 405°C.

Nové řešení je navrženo ve výkonové řadě 16, 23 a 29 kW při sálavém výkonu 10, 15 a 20 kW, a to jak pro zemní plyn (označení G 20), tak i pro propan (G 31) - viz obr. 9.

Obr.9 - Tabulka základních technických parametrů infražářičů INFRAMAX

Nové konstrukční uspořádání bylo podrobeno porovnávacím testům s klasickým řešením, výsledky testů jsou zobrazeny na obr. 10 a 11. Na vrchním obrázku je záznam tepelného rozložení na povrchu trubek infrazářiče klasické konstrukce typu IMD CC v infračerveném spektru, na spodním obrázku je totéž zobrazení u nového typu infrazářiče IMG NG, avšak s nižším příkonem.

Obr. 10 - Tepelné rozložení na povrchu trubek klasického infrazářiče		Obr. 11 - Tepelné rozložení na povrchu trubek u nového typu infrazářiče

Praktické porovnávací zkoušky byly prováděny na infrazářičích klasické konstrukce typu IMD 3/6 CC a infrazářiči nového typu IMD 3/6 NG - oba zářiče měly shodné radiační trubice o stejné délce a průměru, oba byly opatřeny stejným nástřikem černou silikonovou barvou a oba měly stejnou celkovou plochu vyzařování 3,971 m². Pro dosažení stejné povrchové teploty u obou testovaných infrazářičů 278°C bylo však zapotřebí různých příkonů - u typu IMD 3/6 CC 27 kW, kdežto u typu nové konstrukce IMD 3/6 NG pouze 22,1 kW. Energetická úspora v příkonu je u těchto dvou porovnávaných typů 4,9 kW, tj. 18,14 %. V konkrétních praktických podmínkách se energetická úspora pohybuje v rozmezí 15 až 20 % v závislosti na místních podmínkách, zejména na konvekci okolí radiačního tělesa.