Печь - Furnace

Относительно печей, используемых в металлургии, см. Металлургическая печь. Для печей, используемых в промышленности, см. Промышленная печь. Для использования в других целях см. Печь (значения).
Масляная печь

А печь, именуемой обогреватель или же котел в Британский английский, представляет собой отопительный агрегат, используемый для обогрева всего здания. Печи в основном используются в качестве основного компонента система центрального отопления. Название происходит от латинский слово fornax,[1] что значит печь. Печи устанавливаются стационарно, чтобы обеспечить теплом внутреннее пространство за счет промежуточного движения жидкости, которое может быть воздуха, пар, или горячий воды. Отопительные приборы, использующие пар или горячую воду в качестве жидкости, обычно называют бытовым паровым котлом или бытовым водогрейным котлом. Самый распространенный топливо источником современных печей в Северной Америке и большей части Европы является натуральный газ; другие распространенные источники топлива включают LPG (сжиженный газ), горючее и в редких случаях каменный уголь или же дерево. В некоторых областях электрическое сопротивление используется отопление, особенно там, где стоимость электроэнергии низкая или основная цель - кондиционирование воздуха. Современные высокоэффективные печи могут достигать 98% эффективный и работают без дымохода, при этом КПД типичной газовой печи составляет около 80%.[2] Отходящие газы и тепло отводятся механически через трубы из ПВХ, которые могут выводиться через боковую часть или крышу дома. Эффективность использования топлива в газовой печи измеряется в AFUE (Годовая эффективность использования топлива). Печи в основном работают на натуральный газ или же электричество. Печи, которые используются для кипячения воды, называются котлы.

Период, термин печь также относится к различным типам металлургические печи, используется для плавка и другие металлоконструкции, а также промышленные печи, которые используются в различных промышленных приложениях, таких как химические заводы, и обеспечивают теплом химические реакции.

Категории

Печи можно разделить на четыре основные категории, основанные на эффективности и конструкции, естественной тяге, приточно-воздушной, приточной и конденсационной.

Естественная тяга

Схема газовой печи центрального отопления Lamneck в разрезе.
Схема газовой печи, работающей на природном газе, начало 20 века.

К первой категории относятся топки с естественной тягой, топки с атмосферной горелкой. Эти печи состояли из чугунных или клепанных стальных теплообменников, построенных внутри внешней оболочки из кирпича, кладки или стали. Теплообменники вентилировались через кирпичные или каменные дымоходы. Циркуляция воздуха зависела от больших, направленных вверх труб из дерева или металла. Трубы будут направлять теплый воздух в вентиляционные отверстия в полу или стенах дома. Этот метод нагрева работал, потому что теплый воздух поднимается.

Система была простой, с небольшим количеством элементов управления, одним автоматическим газовым клапаном и без вентилятора. Эти печи можно было заставить работать на любом топливе, просто приспособив площадь горелки. Они работали с древесиной, коксом, углем, мусором, бумагой, природным газом, мазутом, а также с китовым жиром в течение короткого периода на рубеже веков. Печи, использующие твердое топливо, требовали ежедневного обслуживания для удаления золы и «клинкеры» скопившиеся на дне зоны горелки. В более поздние годы эти печи были адаптированы с электрическими вентиляторами для облегчения распределения воздуха и ускорения подачи тепла в дом. Системы, работающие на газе и жидком топливе, обычно управлялись термостатом внутри дома, в то время как большинство дровяных и угольных печей не имели электрического подключения и регулировались количеством топлива в горелке и положением заслонки свежего воздуха на горелке. дверь доступа.

Принудительный воздух

Вторая категория - это топки с приточно-воздушной атмосферной горелкой с чугунным или стальным секционным теплообменником. В течение 1950-х и 1960-х годов этот тип печи использовался для замены больших систем с естественной тягой, а иногда и устанавливался на существующих гравитационных каналах. Нагретый воздух перемещался вентиляторами с ременным приводом, рассчитанными на широкий диапазон скоростей. Эти печи все еще были большими и громоздкими по сравнению с современными печами, а их внешняя поверхность была сделана из тяжелой стали со съемными панелями на болтах. Энергоэффективность будет варьироваться от чуть более 50% до более 65%. AFUE. В этой печи все еще использовались большие каменные или кирпичные дымоходы для дымоходов, и в конечном итоге она была разработана для размещения систем кондиционирования воздуха.

Принудительная тяга

Третья категория топок - это топки средней мощности со стальной теплообменник и многоскоростной вентилятор. Эти печи были физически намного компактнее, чем предыдущие стили. Они были оснащены нагнетателями воздуха для горения, которые пропускали воздух через теплообменник, что значительно увеличивало объем эффективность топлива позволяя теплообменникам стать меньше. Эти печи могут иметь многоскоростные нагнетатели и были разработаны для работы с центральными системами кондиционирования воздуха.

Конденсация

Конденсационная печь

Четвертая категория печей - это высокопроизводительные или конденсационные печи. Топки с высоким КПД могут достигать КПД от 89% до 98%. Этот тип печи включает в себя герметичную зону горения, индуктор тяги горения и вторичный теплообменник. Поскольку теплообменник отводит большую часть тепла от выхлопных газов, он фактически конденсирует водяной пар и другие химические вещества (которые образуют слабую кислоту) во время работы. Вентиляционные трубы обычно устанавливаются с трубой из ПВХ вместо металлической вентиляционной трубы для предотвращения коррозии. Индуктор тяги позволяет проложить вытяжной трубопровод вертикально или горизонтально на выходе из конструкции. Наиболее эффективное устройство для высокоэффективных печей включает трубопровод из ПВХ, по которому свежий воздух для горения снаружи дома направляется прямо в печь. Обычно воздух для горения (свежий воздух) ПВХ направляется вместе с выхлопным ПВХ во время установки, и трубы выходят через боковую стену дома в том же месте. Высокоэффективные печи обычно обеспечивают экономию топлива от 25% до 35% по сравнению с 60%. AFUE печь.

Типы печи

Одноступенчатый

У одноступенчатой ​​печи всего одна ступень работы, она либо включена, либо выключена.[3] Это означает, что он относительно шумный, всегда работает с максимальной скоростью и всегда выкачивает самый горячий воздух с самой высокой скоростью.

Одним из преимуществ одноступенчатой ​​печи обычно является стоимость ее установки. Одноступенчатые печи относительно недороги, так как технология довольно проста. Однако простота одноступенчатых газовых печей достигается за счет шума электродвигателя вентилятора и механической неэффективности. Электродвигатели нагнетателей в этих одноступенчатых печах потребляют больше энергии в целом, потому что независимо от требований к обогреву помещения электродвигатели вентилятора и нагнетателя работают с фиксированной скоростью.

Из-за односкоростной работы одноступенчатую печь также называют односкоростной печью.[4]

Двухступенчатый

Двухступенчатая печь должна работать на двухступенчатой ​​полной скорости и половинной (или пониженной) скорости. В зависимости от требуемого тепла они большую часть времени могут работать с меньшей скоростью. Они могут быть тише, перемещать воздух с меньшей скоростью и лучше поддерживать желаемую температуру в доме.

Модулирующий

Модулирующая печь может практически непрерывно регулировать тепловую мощность и скорость воздуха в зависимости от требуемого тепла и наружной температуры. Это означает, что он работает ровно столько, сколько необходимо, и, следовательно, экономит энергию.

Распределение тепла

Фотография печи горячего воздуха типа
Печь «Осьминог» с масляной горелкой.

Печь передает тепло жилому пространству здания через промежуточную систему распределения. Если распределение происходит через горячую воду (или другую жидкость) или через пар, то печь чаще называют котел. Одним из преимуществ бойлера является то, что печь может обеспечивать горячую воду для купания и мытья посуды, а не требует отдельного водонагреватель. Одним из недостатков этого типа применения является то, что когда котел выходит из строя, нет ни отопления, ни горячего водоснабжения.

Системы отопления с воздушной конвекцией используются уже более века. Более старые системы полагаются на систему пассивной циркуляции воздуха, где большая плотность более холодного воздуха заставляет его опускаться в зону печи ниже через регистры возврата воздуха в полу, а меньшая плотность нагретого воздуха заставляет его подниматься в воздуховодах; две силы, действующие вместе, управляют циркуляцией воздуха в системе, называемой «гравитационной». Компоновка этих печей типа «осьминог» и их систем воздуховодов оптимизирована с учетом различных диаметров больших заслоненных воздуховодов.

Фотография современной газовой печи с принудительной подачей воздуха и сопутствующих воздуховодов рядом.
Печь с принудительным газом, конструкция примерно 1991 г.

Для сравнения, в большинстве современных печей с теплым воздухом обычно используется поклонник для циркуляции воздуха в комнатах дома и втягивания более холодного воздуха обратно в печь для повторного нагрева; это называется надувной высокая температура. Потому что вентилятор легко преодолевает сопротивление Устройство воздуховодов может быть гораздо более гибким, чем у старых осьминогов. В американской практике отдельные воздуховоды собирают холодный воздух, который возвращается в печь. В печи холодный воздух проходит в печь, обычно через воздушный фильтр, через вентилятор, затем через теплообменник печи, откуда он обдувается через строительство. Одним из основных преимуществ этого типа системы является то, что она также позволяет легко установить центральную кондиционер, просто добавив охлаждающий змеевик на выходе из печи.

Воздух циркулирует через воздуховод, который может быть изготовлен из листового металла или пластикового «гибкого» воздуховода и быть изолированным или неизолированным. Если воздуховоды и пленум были герметизированы мастикой или изолентой из фольги, воздуховоды, вероятно, будут иметь значительную утечку кондиционированного воздуха, возможно, в некондиционированные помещения. Еще одна причина потери энергии - это установка воздуховодов в неотапливаемых помещениях, например на чердаках и в подвальных помещениях; или воздуховодов систем кондиционирования на чердаках в теплом климате.

Печное помещение

А топка это механическая комната в здании для размещения печь и вспомогательное оборудование. Такое помещение сводит к минимуму визуальное воздействие печи, труб и другого оборудования. Современная компактная печь для дома на одну семью легко поместится в небольшой стенной шкаф. Однако необходимо проявлять осторожность, чтобы обеспечить адекватное вентиляция так как снаружи топочного агрегата выделяется значительное количество высокая температура, а для печи, работающей на природном газе или другом топливе, потребуется достаточное количество воздуха для горения.

А гараж никогда не следует использовать как топку по ряду причин. Утечка воздуха вокруг соединительных воздуховодов и других необходимых проходов может привести к транспортировке потенциально опасных загрязнителей (в том числе монооксид углерода ) из гаража в основную часть дома, воздуховоды и другие проходы между гаражом и жилыми помещениями дома могут быть прорывом необходимого огнестойкого барьера между этими двумя областями, необходимо установить печь или другое подобное устройство. защищен от возможных ударов транспортного средства с помощью боллардов или других средств, а любой источник возгорания в гараже должен находиться на высоте не менее 18 дюймов над уровнем пола из-за возможности появления взрывоопасных паров бензина в любом гараже. На картинке воздушный поток идет снизу вверх, с электронным воздушным фильтром внизу, за которым следует натуральный газ высокоэффективная или конденсационная печь (КПД 98%) посередине, и кондиционер катушки сверху.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Чисхолм, Хью, изд. (1911). «Печь». Британская энциклопедия. 11 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 358.
  2. ^ Джонсон, Билл; Стэндифорд, Кевин (2008-08-28). Практическая технология отопления. Cengage Learning. п. 116. ISBN  978-1418080396.
  3. ^ Домостроение, Fine (2017-05-09). Мудрость и ноу-хау в ремонте дома: вечные методы ремонта, обслуживания и улучшения вашего дома. Книги Hachette. ISBN  9780316362887.
  4. ^ «Справочник по печам с одной, несколькими и регулируемой скоростью». Грин Лиф Эйр. В архиве (PDF) из оригинала на 2020-07-05. Получено 2020-08-17.

Ссылка

  • Gray, W.A .; Мюллер, Р. (1974). Инженерные расчеты при лучистом теплообмене (1-е изд.). ООО «Пергамон Пресс» ISBN  0-08-017786-7.
  • Fiveland, W.A., Crosbie, A.L., Smith A.M. и Смит, Т.Ф. (Редакторы) (1991). Основы радиационного теплообмена. Американское общество инженеров-механиков. ISBN  0-7918-0729-0.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь) CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  • Уорринг, Р. Х (1982). Справочник по арматуре, трубопроводам и трубопроводам (1-е изд.). Издательская компания "Галф". ISBN  0-87201-885-7.
  • Dukelow, Сэмюэл G (1985). Повышение КПД котла (2-е изд.). Инструментальное общество Америки. ISBN  0-87664-852-9.
  • Уайтхаус, Р. (Редактор) (1993). Руководство пользователя клапана и привода. Публикации по машиностроению. ISBN  0-85298-805-2.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  • Дэвис, Клайв (1970). Расчеты в печной технике (1-е изд.). Pergamon Press. ISBN  0-08-013366-5.
  • Goldstick, R .; Туманн А. (1986). Принципы утилизации отходящего тепла. Fairmont Press. ISBN  0-88173-015-7.
  • ASHRAE (1992). Справочник ASHRAE. Системы и оборудование отопления, вентиляции и кондиционирования. ASHRAE. ISBN  0-910110-80-8. ISSN  1078-6066.
  • Перри, Р.Х. и Грин, Д.В. (Редакторы) (1997). Справочник инженеров-химиков Перри (7-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-049841-5.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь) CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  • Либерман, П .; Либерман, Элизабет Т (2003). Рабочее руководство по технологическому оборудованию (2-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-139087-1.