книги / Отопление и вентиляция. Отопление
.pdfГ.А. МАКСИМОВ
ОТОПЛЕНИЕ
ИВЕНТИЛЯЦИЯ
Ча с ть I
ОТОПЛЕНИЕ
И з д а н и е 3, п е р е р а б о т а н н о е
Допущено Министерством высшего а среднего
специального образования СССР
вкачестве учебника для специальности *Теплогазоснабжение и вентиляция»
строительных вузов
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА*
Мос ква — 1 963
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая книга является учебником для студентов строи тельных вузов по специальности «Теплоснабжение и венти ляция». За 9 лет, разделяющих 2-е и 3-е издания, произошли столь большие изменения во всех областях теории и прак тики строительства, что возникла необходимость в значи тельной переработке материала книги. В частности, появление
новой дисциплины «Автоматика» позволило очень |
сильно |
|||
сократить этот раздел, чтобы избежать повторения |
одного |
|||
и того же материала в двух смежных дисциплинах. |
|
|||
Ряд |
положений, достаточно |
подробно рассматриваемых |
||
в курсе |
«Теплопередача», изъят |
из |
учебника по |
тем же |
причинам. |
|
раздел «Местное отоп |
||
Применительно к учебному плану |
ление» перенесен в конец учебника, поскольку изучение раздела отодвигало календарный срок выполнения курсового проекта центрального отопления.
За последние годы появилось огромное количество раз
личных новых методов расчета отопления, изложение |
кото |
|||||
рых сильно увеличило бы |
объем |
учебника и'шревратило бц |
||||
его в справочник. |
Учитывая это, |
автор |
ставил себе |
целью |
||
изложить л и ш ь |
о с н о в ы |
т е о р и и |
и |
п р а к т и к и |
о т о п |
|
л е н и я , необходимые для |
того, |
чтобы |
специалист, зная их, |
|||
мог легко разобраться в любом из методов расчета. |
|
|||||
В книгу по-прежнему не включен |
материал, изучаемый |
|||||
в смежных дисциплинах «Производство |
и организация мон |
тажных работ», «Термодинамика и теплопередача», «Тепло снабжение», «Насосы и вентиляторы» и «Газоснабжение».
Объем отдельных разделов книги обусловлен исключи-* тельно степенью их значимости для практики и степенью их усвояемости учащимися.
В 3-е издание учебника внесены также изменения мето дического порядка. Прежде всего приводятся наиболее простые методы расчетов, на фоне которых сущность самого метода расчета выявляется гораздо рельефнее, чем при более точных, но более сложных методах. Пользуясь материалом
3
учебника, специалист может рассчитать |
любую установку |
с точностью, достаточной для практики, |
и освоив принципы |
расчетов, может разобраться в многочисленных вспомогатель ных графиках и таблицах, приводимых в различных справоч никах для уточнения и облегчения расчетов.
В связи с переходом на международную систему единиц (СИ) было учтено то обстоятельство, что накоплен практи ческий глазомер и сложились навыки в пользовании литера турой, основанной на прежней системе мер. Поэтому нужно, по возможности, сохранить укоренившиеся количественные представления. Вследствие этого за единицу потока тепла был принят не ватт, а килоджоуль в час.
Применение международной системы единиц в дисциплине «Отопление и вентиляция» имеет свои преимущества и не достатки. К преимуществам следует отнести устранение возможной путаницы в понятиях килограмм-масса и кило грамм-сила. Под понятием килограмм в международной сис теме единиц всегда подразумевается масса. Единицей же измерения силы является ньютон.
Расчеты по вентиляции упрощаются, так как теплоемкость воздуха в кдж/кг равна 1,0 (а не 0,24 ккал/кг), как это при нято в системе МКГСС. Наоборот, расчеты водяного отоп ления усложняются вследствие того, что теплоемкость воды в кдж/кг равна 4,19 (а не 1 ккал/кг).
Ниже приводится сравнительная таблица единиц измере ния: в системах МКГСС и СИ
1 ккал = 4186,8 дж = 4,19 кдж-, 1 «7" = 9,81 н (ньютон); 1 кГ/м2 — 9,81 н/м2-,
1 мм pm. cm. = 133,3 н/м2-,
1 am. физич. = 1,033 кПсм2= 10,13 н/см2',
1 am. технич. = 1 кГ/см2 — 9,81 н/см2-, 10 н/см2 = 100000 н/м2= 1 бар.
Как видно из таблицы, кдж очень близок к британской тепловой единице (BTU).
Ввиду того что расчеты отопительных и вентиляционных установок производятся с помощью логарифмической ли нейки, величина допускаемой ошибки составляет не менее 2%. Поэтому для приближенных расчетов можно принимать:
1 кГ/м2 ~ 10 н/м2 (ошибка 2%);
1 ккаляг 4 кдж (ошибка 5%);
1 а т » 1 бар (ошибка 1%).
4
При пересчетах номограмм и графиков использована при ближенная зависимость 1 кГ/м2— 10 к/лс2, что приводит к не которому преувеличению потерь давления.
Естественно, что при огромной работе по пересчету еди
ниц неизбежны некоторые |
ошибки и неувязки, тем более |
что все численные примеры |
подсчитывались на логарифми |
ческой линейке. Кроме того, округление величин в известной степени производится субъективно.
Автор просит учесть изложенные выше соображения при пользовании книгой и будет благодарен за замечания, имею щие целью устранение возможных неточностей в расчетах.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
I. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ОТОПИТЕЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ТЕХНИКИ.
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА «ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ»
Для нормального самочувствия здорового человека необ ходимо, чтобы температура окружающего воздуха не выхо дила за некоторые достаточно узкие пределы, а воздух, ко торым дышит человек, был достаточно чист и не содержал каких-либо посторонних вредных примесей.
Вследствие того, что естественные климатические усло вия обычно не удовлетворяют указанным требованиям, люди, по мере развития материальной культуры, давно стали соз давать такие условия искусственно. В итоге появились раз личного рода отопительные установки, обеспечивающие нужную температуру воздуха, и вентиляционные, обеспечи вающие его чистоту. Если на заре развития человечества единственным способом отопления был костер, а вентиля
ционным |
приспособлением — отверстие |
в |
кровле |
жилища |
|||||
для отвода |
дыма, то в настоящее |
время |
техника отопления |
||||||
и вентиляции |
позволяет искусственно |
создавать в помеще |
|||||||
ниях любой климат. |
отопления и |
вентиляции тесно |
связано |
||||||
• |
Развитие техники |
||||||||
с этапами |
развития промышленности. |
Например, если сотни |
|||||||
лет |
назад, |
до |
появления фабрик, печное отопление в какой-то |
||||||
мере удовлетворяло |
запросам |
людей, |
то |
строительство |
фабричных корпусов вызвало к жизни системы центрального отопления отдельных зданий. В результате развития отопи тельной техники стало очевидно, что индивидуальное цен тральное отопление зданий менее целесообразно, чем центра лизованное отопление целых городских районов.
В мировую историю развития отопления и вентиляции отечественные специалисты внесли очень большой и ценный вклад. Сведения об истории развития отопления и вентиля ции, а также о роли отечественных специалистов в развитии
7
этой отрасли техники подробно изложены в книге А. И. Ор лова «Русская отопительно-вентиляционная техника» (издание Академии наук СССР, 1949).
Развитие |
отопительных |
|
и |
вентиляционных |
|
установок |
|||||
можно условно разделить на несколько периодов. |
|
стали |
|||||||||
1. В целях |
устранения |
опасности пожара |
люди |
||||||||
ограждать |
горящее |
топливо |
различного |
рода |
стенками. |
||||||
Так появились печи, отопляющие «по черному», |
т. е. без |
||||||||||
отвода дыма через |
трубу. |
|
были изобретены печи с дымо |
||||||||
2. Около XV в. в Европе |
|||||||||||
выми трубами, т. е. камины |
и печи примерно |
в |
том |
виде, |
|||||||
в котором они сохранились до настоящего времени. |
котла |
||||||||||
3. В XVIII |
в. в |
связи |
с |
изобретением |
парового |
||||||
и паровой машины для |
нагрева |
помещений |
начали исполь |
||||||||
зовать пар |
и горячую |
воду, |
т. |
е. перешли |
к центральному |
отоплению. Центральное отопление долгое время устраивали только в промышленных зданиях. В жилых и общественных применялось или печное, или более усовершенствованное отопление с помощью горячего воздуха, нагреваемого в спе циальных печах, расположенных вне отапливаемых помеще ний. Примерно в этот период М. В. Ломоносов произвел первую разработку теории вентиляции шахт.
4. Первая половина XIX в. характеризуется развитием не только техники отопления, но и теории его. Опубликованы работы Н. А. Львова «Русская пиростатика» и руководство профессора Мейснера «Об отоплении». А. А. Саблуковым был изобретен первый вентилятор для рудников.
5. Во вторую половину XIX в., для которой характерно постепенное внедрение электричества во все области тех ники, в отоплении и вентиляции начинают широко приме няться насосы и вентиляторы, приводимые в движение элек тромоторами. В этот период разрабатываются научные основы теории отопления и вентиляции. Инженер И. И. Свиязев опубликовал капитальный труд по расчету печей, а инженер И. И. Флавицкий создал теорию, обосновавшую причины влияния состава и температуры воздуха, окружающего че ловека, на его самочувствие.
6.В первой половине XX в. происходит дальнейшее раз витие отопительно-вентиляционной техники, причем начинают закладываться основы автоматического управления системами отопления и вентиляции.
7.После Великой Октябрьской социалистической револю
ции техника отопления и вентиляции в нашей стране разви вается по новому пути. Забота Коммунистической партии о здоровье трудящихся вызвала к жизни ряд постановлений об обеспечении нормальных условий труда. Благодаря этому стала усиленно развиваться техника вентиляции промышлен
8
ных предприятий; были созданы научно-исследовательские институты, которые решили ряд очень важных и трудных теоретических и практических задач, которые были не под силу отдельным специалистам и частным предприятиям в до революционной России. В связи с огромным промышленным и жилищным строительством, ведущемся комплексно, начала широко применяться комбинированная выработка тепла для нужд отопления и электроэнергии, получившая название теплофикации. Одновременно стало внедряться газовое отопление, в особенности основанное на использовании есте ственного газа.
В годы первых пятилеток начали применять установки по кондиционированию воздуха, т. е. отопительные и вентиля ционные устройства, автоматически поддерживающие в по мещении наперед заданный искусственный климат.
Централизация отопления и особенно теплофикация позво ляют наиболее выгодно эксплуатировать и автоматизировать отопительно-вентиляционное оборудование, получать значи тельную экономию топлива, расширять использование низких сортов его, а также наиболее эффективных источников энер гии— вплоть до атомной.
Решениями XXI съезда КПСС за семилетку (1959—1965 гг.) предусмотрено увеличить капитальные вложения в строи тельство электрических и тепловых сетей в 1,7 раза (12,5—12,9 млрд. руб.). При этом признано целесообразным преимущественное строительство тепловых электростанций, потребляющих в качестве топлива дешевые угли, природный газ и нефть. Это будет способствовать дальнейшему разви тию техники отопления и вентиляции.
Научной базой современной отопительно-вентиляционной техники являются законы физики, химии, механики, гидрав лики, термодинамики, теплопередачи, аэродинамики, строи тельной теплотехники, электроники и автоматики. Поэтому естественно, что освоению данного курса должно пред шествовать изучение общих курсов физики, химии, механики, электротехники, гидравлики, теории теплопередач, термоди намики и теплотехники.
В свою очередь, |
комплекс знаний, которые должен иметь |
||
специалист по теплоснабжению |
и вентиляции, |
далеко выхо |
|
дит за рамки курса |
отопления и вентиляции. |
Этот комплекс |
|
состоит из курсов: |
отопление |
и вентиляция, |
теплофикация |
и газоснабжение. Специалист по теплогазоснабжению должен
хорошо |
знать насосы |
и вентиляторы, быть |
компетентным |
|
в вопросах сжигания |
топлива, устройства, расчета и уста |
|||
новки котлов, знать |
основы холодильного дела и автоматики. |
|||
В настоящее время имеется большое количество методов |
||||
расчета |
отопления |
и |
вентиляции различных |
нормативных |
9
материалов, типовых чертежей и т. п. Изложение такого огромного материала в учебнике невозможно и нецелесо
образно, |
так как превратило бы его |
в справочник. Поэтому |
в данном |
учебнике изложены лишь |
основные методы рас |
чета. Уяснив физическую сущность, любой специалист легко разберется самостоятельно в других многочисленных мето дах, разработанных с целью уменьшения затраты времени на проектирование, но зачастую затемняющих физическую сущ ность расчетов.
В курсе «Отопление и вентиляция» содержатся сведения о различных видах отопления помещений, описаны конструк ции и приведены примеры расчета.
В разделе «Отопление» не описаны конструкции котлов и не дан их расчет, так как эти сведения излагаются в курсе «Топливо, топки и котельные установки». Здесь приведены только основные данные, необходимые для проектирования небольших внутридомовых котельных, без которых проек тирование самой системы отопления невозможно.
Раздел «Вентиляция» содержит элементарные |
сведения |
|
о вентиляторах и холодильной технике, |
поскольку |
эти све |
дения даются подробно в смежных дисциплинах. |
|
|
Учитывая, что в связи с развитием |
автоматики теория |
и практика устройства автоматических регуляторов и их установка излагаются в специальном курсе, в настоящем учеб нике рассказывается только о специфике применения сущест вующих типов автоматов в отопительных и вентиляционных установках.
II. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОТОПЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ
в процессе жизнедеятельности в организме человека образуется тепло. Отношение общего количества тепла, вы рабатываемого организмом, к теплу, отдаваемому в окружаю щую среду, оказывает прямое влияние на жизнедеятельность, а следовательно, и самочувствие человека. Отсутствие равенства между этими количествами тепла ведет к пере греву или, наоборот, к переохлаждению человеческого тела,
вследствие |
чего может резко |
ухудшиться самочувствие |
и снизится |
трудоспособность человека. |
|
Человеческий организм в значительной степени может |
||
приспосабливаться к изменению |
внешних условий, сохраняя |
равенство между количеством вырабатываемого и теряемого тепла. Приспособление в известных границах не влияет на самочувствие человека. Такие границы принято называть
10