Почему горячий воздух легче холодного

Почему тёплый воздух легче холодного

В данной статье мы подробно ознакомимся с его устройством и основными особенностями.

Схема воздушной отопительной системы

Дерматовенеролог рассказала, чем опасен сухой воздух в помещении

За окном промозглая осень, а в домах тепло. Казалось бы, надо радоваться горячим батареям, но россияне беспокоятся из-за нежелательного влияния сухого воздуха. Мы выясняли, как позаботиться о себе в отопительный сезон.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ на автоматизацию вентиляции в помещении компрессорной цеха №9 ООО «∎∎∎∎∎∎∎»

Автоматизации подлежит система вентиляции, охлаждающая компрессоры в помещении компрессорной цеха №9 ООО «∎∎∎∎∎∎∎».

  1. Каждый компрессор оборудован воздуховодом для отвода горячего воздуха с электрифицированным клапаном. Электропривод клапана должен быть сблокирован с компрессором и открываться при его включении, закрываться при выключении.
  2. На общем воздуховоде нагретого воздуха устанавливается осевой вентилятор с частотным регулятором. Регулятор автоматически обеспечивает максимальную производительность вентилятора (75 000 м3/ч) при работе всех 5 компрессоров и снижает ее до значений 60000 м3/ч при работе 4 компрессоров, 45000 м3/ч – при 3, 30000 м3/ч – при 2, 15000 м3/ч – при 1.
  3. На воздуховоде нагретого воздуха после вентилятора установлен тройник для отведения части воздуха в помещение компрессорной. В воздуховодах, ведущих в компрессорную и наружу, устанавливаются клапаны с электроприводом (пропорционального регулирования). Клапаны управляются по сигналу датчика температуры внутреннего воздуха и позволяют возвращать часть горячего воздуха в помещение компрессорной в зимний период с целью поддерживать там требуемую температуру.
  4. На отверстиях для забора наружного воздуха и воздуха из цеха установлены клапаны с электроприводами, открывающими клапаны наружного воздуха и закрывающими клапаны из цеха («лето»), закрывающими клапаны наружного воздуха ( 4 шт.) и открывающими клапаны из цеха – 5 шт. («зима»). При этом должна быть предусмотрена возможность раздельного управления клапанами в ручном режиме (открывать и закрывать часть клапанов обеих групп).

Норма жизни

Специалисты говорят, что если показатель влажности в квартире в холодное время составляет от 40 до 60%, то беспокоиться нечего. Однако не всегда людям приходится жить в условиях нормы.

“В среднем влажность в помещении во время отопительного сезона, к сожалению, ниже 20–30%”, – комментирует дерматовенеролог Наталия Жовтан.

Излишняя сухость сразу дает о себе знать. По словам эксперта, как только показатель влажности падает ниже уровня 40%, проявляются нежелательные симптомы. В частности, у людей появляется повышенная усталость глаз из-за снижения выработки слезной жидкости. Многие жалуются на ощущение, будто в глаза насыпали песка.

“В носовых ходах образуются сухие корочки, появляется зуд и дискомфорт, повышается вероятность носовых кровотечений”, – комментирует дерматовенеролог Наталия Жовтан.

Слизь, пересыхая, начинает раздражать оболочки глаз и носа, а человек рефлекторно трет их руками. В частности, дети тянутся к носу пальцами из-за зуда и неприятных корок.

В помещениях с пониженной влажностью люди испытывают затруднение дыхания, першение в горле, осиплость голоса. Особенно это опасно для пациентов с астмой.

Особенности воздушного отопления

Достоинства

В отличие от традиционного водяного отопления, обогрев рассматриваемым способом осуществляется без промежуточных звеньев, таких как теплопровод и радиаторы.

Кроме того, данный вид отопления обладает и рядом других достоинств:

  • Экономичность и высокий КПД, так как отсутствует промежуточный теплоноситель. В итоге даже большая площадь нагревается очень быстро.
  • Комфорт – благодаря современному оборудованию и автоматике, системы воздушного отопления поддерживают не только оптимальную температуру, но и влажность воздуха с высокой точностью. К тому же фильтрующие установки обеспечивают очистку воздушных потоков.
  • Система не мешает оформлению интерьера, так как нет необходимости проводить трубопровод и устанавливать радиаторы отопления.
  • Безопасность – так как отсутствует теплоноситель, исключена вероятность прорыва трубопровода и затопления.
  • Универсальность – систему можно использовать не только для отопления, но и вентилирования и кондиционирования.
  • Не сложная и быстрая сборка конструкции.
  • Простая инструкция по использованию и обслуживанию оборудования.
  • Срок эксплуатации системы составляет до 30 лет.

Схема распределения теплого воздуха в помещении

Минусы

Любые варианты отопления обладают не только достоинствами, но и некоторыми недостатками.

Воздушный обогрев не является в этом смысле исключением, хотя недостатков совсем не много:

  • Возможность возникновения незначительного шума в отапливаемых помещениях.
  • Необходимость использования фильтров, в противном случае в помещения вместе с теплым воздухом будет поступать пыль.
  • Высокая стоимость оборудования.
  • Разница температур внизу и вверху помещения.

Таким образом, недостатки данного типа обогрева непринципиальные, особенно если учитывать все их достоинства.

Принцип работы

Принцип обогрева воздухом основан на циркуляции теплых и холодных потоков. Теплогенератор нагревает воздушные массы, которые проникают в помещение по воздуховодам, в результате чего теплый воздух вытесняет холодные воздушные массы, которые поступают по тем же воздуховодам в теплогенератор.

В качестве энергоносителя для нагрева воздушных масс может использоваться газ, керосин и пр. Если нагрев осуществляется в результате процесса горения, то система обязательно оснащается дымоходом.

Как правило, данный тип обогрева применяется частных домах и коттеджах, а также в производственных и торговых помещениях, спортивных сооружениях и т.д. Основным рабочим элементом системы является теплогенератор, который чаще всего работает на электричестве или газе.

Принцип работы данного устройства выглядит следующим образом:

  • Теплообменник внутри аппарата обдувается воздухом.
  • Параллельно с этим через устройство проходят продукты сгорания, за счет которых воздух, разогревается до +45/65 градусов по Цельсию.
  • Затем горячий воздух через воздуховоды поступает в помещение, где отдает избыток тепла холодному воздуху.

Отопление теплым воздухом может быть реализовано двумя способами:

Естественным Передвижение масс происходит за счет разности давления и гравитационных сил.
Принудительным Циркуляция воздушных масс осуществляется при помощи электрических вентиляторов.

Следует отметить, что воздушный обогрев представляет собой довольно сложную систему регуляции тепла, которая подразумевает подмешивание свежего наружного воздуха к старому. Таким образом, помимо обогрева происходит еще и вентилирование помещений.

Обратите внимание! Монтаж отопительной воздушной системы желательно выполнять на этапе строительства дома, так как это позволит скрыть воздуховоды в стенах и перекрытиях.

Устройство воздушного обогревателя

Как прогревается планета?


Расход солнечной энергии, поступающей на Землю
Задаваясь вопросом, как же осуществляется прогрев нашей планеты, многие люди уверенно ответят, что тепло идет от Солнца. Это верно, но стоит понимать, что солнечные лучи падают на поверхность Земли, прогревая ее. Прогреть воздух сам по себе они не могут, слишком мала его плотность и теплопроводность. Нагревается именно поверхность Земли, которая затем отдает тепло воздуху, который передает его в космическое пространство. Утере тепла из атмосферы препятствуют парниковые газы, создающие условия, в которых повышенная температура удерживается близ поверхности планеты. Однако чем выше, тем парниковых газов меньше, и температуры падают.


Температура воздуха и нагрев поверхности

Холодный воздух сверху не может просто вытеснить своей массой теплый – внизу давление выше, потому и плотность воздуха тоже выше, чем в верхних разряженных слоях. Впрочем, движение холодного воздуха вниз и теплого вверх все же наблюдаются – так появляются ветра. Процесс актуален для тех масс воздуха, которые холоднее основных в рамках своего слоя. Воздух в горах может быть холоднее окрестного из-за ледяных шапок, и он может падать вниз – именно так, к примеру, зарождаются цикличные ветры с гор, наподобие бора.

Интересно: Почему молнии разного цвета? Причины, фото и видео

Как формируется температура в горах?

Таким образом, вопрос с поднимающимся вверх теплым воздухом понятен – в рамках земного шара он остается возле земной поверхности. Близость верхних слоев атмосферы к Солнцу тоже не играет никакой роли. Если рассматривать ситуацию с высокогорьями, здесь свою роль играют совершенно другие факторы.


Изменение давления и температура с высотой

Поглощая солнечное тепло, земная поверхность передает его в воздух, прогревая его до 15 км в высоту. Но прогрев не равномерен – чем ближе к поверхности, тем теплее, и чем дальше от нее, тем холоднее. Воздух имеет низкую теплопроводность и охлаждается быстро, а с ростом высоты он становится еще и разряженным, что еще сильнее снижает теплопроводность. На практике на каждый километр высоты приходится снижение температуры примерно на 6 градусов, и это актуально как для альпинистов, поднимающихся в годы, так и для воздухоплавателей, пилотов.

Однако на этом моменте многие люди наверняка возразят: почему с ростом высоты температура в горах падает, если Солнце все равно обеспечивает нагрев участков земной поверхности близ присутствующих атмосферных масс?

Сами горы тоже прогреваются светилом, получают от него тепло и транслируют его в воздух. В целом, это верное высказывание, однако стоит помнить о разряженности воздуха, который сложнее прогреть на высоте, и о том, что горные участки имеют не такую уж значительную площадь, зато остаются открытыми всем ветрам.

Интересно: Может ли ветер дуть сразу с двух сторон?

Падение лучей на горные хребты происходит под углом, что обеспечивает минимальный прогрев, а не отвесно, как на ровной суше – последний вариант более эффективен. А еще горы находятся обычно под снеговыми шапками, а снег обладает способностью отражать солнечные лучи, минимизируя прогрев.

Таким образом, в горах бывает холоднее в силу разряженности воздуха, неэффективного прогрева поверхностей, по ряду других причин. Теплый воздух должен идти вверх, и потому вверху должно быть теплее, чем внизу, однако в рамках атмосферы всей планеты эта закономерность срабатывает не всегда.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий