книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1

G 2 = G 3 — G t = 16 0 0 0 — 5 0 0 0 = 11 00 0 к г / ч ;

3. О п р е д е л я е м д и а м е т р го р л о в и н ы э л е в а т о р а d t п о ф о р м у л е

r fr = 8 , 5 l / ( G 3 /p ) 2 = 8 , 5 V (1 6 /1 )2 = 3 4 м м .

4. П о та б л . Х .1 п о д б и р а е м э л е в а т о р № 5 с д и а м е т р о м го р л о в и н ы d T— 35 м м .

Т а б л и ц а Х.1

Р а з м е р ы с т а л ь н ы х э л е в а т о р о в к о в а н о й к о н с т р у к ц и и Ц е н т р о э н е р го с т р о я ( м м )

№ элеватора йт d d t L to h

5. Д и а м е т р р а б о ч е го с о п л а d c н а х о д и м п о ф о р м у л е

•к тепловой сети. Кроме систем, использующих в качестве первично­ го теплоносителя перегретую воду из тепловых сетей ТЭЦ, рассмот­ ренных выше (системы отопления, присоединенные к тепловым се­ тям через водоподогреватель и элеватор),'применяютсистему непо­ средственного присоединения местных систем отопления к тепловым сетям.

В этом случае вода из тепловой сети поступает в местную систе­ му отопления, после охлаждения в которой она возвращается в обратный (охлажденный) трубопровод тепловой сети. Нагреватель­ ные приборы в этой системе рассчитывают на параметры воды теп­ ловой сети (например, на 150 и 70°С). По такой схеме присоединя- |рт местные системы отопления, как правило, промышленных зда­ ний, в которых температура нагревательных приборов допускается выше 95° С.

Трубопроводы местных систем отопления, присоединенных не­ посредственно к тепловым сетям (без элеваторов), рассчитывают, как правило, по предельным скоростям с целью максимально ис­ пользовать располагаемое давление в тепловых сетях (10000— 20 000 кг/м2).

Системы отопления с коллекторным распределением высокотем­ пературной воды. Принцип устройства этой системы основан на де­ централизованном смешивании перегретой воды непосредственно в отопительных приборах.

В зависимости от принятой схемы присоединения радиаторов в нижней или верхней части отопительного прибора устанавливают распределительный коллектор диаметром 12 или 3U" с отверстиями

где tn — температура воды, поступающей в радиатор; Gyfl — удель­ ный расход воды через радиатор, кг/ч-м2.

2.Следует учитывать, что в зависимости от схемы ввода (рис. Х.6, а, б) вода в радиаторе охлаждается по-разному. При вводе теплоносителя через нижний коллектор температура поверхности более равномерна по высоте прибора (она равна температуре воды на выходе иа прибора).

3.Теплоплотность отопительного прибора (радиатора) достига­

ет 900 ккал/ч-м2, т. е. почти в 2 раза выше, чем при обычных систе­ мах отопления.

4.Системы отопления с коллекторным распределением можно устраивать двухтрубными и однотрубными, с верхней и нижней разводкой.

5.Расход циркуляционной воды G в системах определяют в кг/ч по формуле

о = -------------- 5— ,

iT n - t0)c

где Тп — температура воды, поступающей в систему; t0 — темпера­ тура обратной воды, зависящая от типа радиатора; г — теплоем­ кость воды.

При 7\i=145°C и /0 = 95° С расход воды в 2 раза меньше, чем в обычных системах (при ^Г=95°С, го = 70°С).

6. С целью повышения гидравлической устойчивости системы отопления (снижения влияния гравитационного давления на рабо­ ту радиаторов) можно увеличивать скорости истечения воды через отверстия коллектора путем уменьшения площади отверстий.

Преимущества коллекторной системы по сравнению с обычными системами в том, что поверхность нагрева отопительных приборов сокращается на 18—18,5%, общая стоимость системы (в зависимо­ сти от температуры теплоносителя) ниже на 20% при ГП=130°С и на 12% — при Тп= 115° С.

Недостаток этой системы заключается в том, что ввод высоко­ температурной воды непосредственно в жилые помещения вызывает

постоянной в течение всего отопительного сезона. При этом цент­ ральное регулирование паровых систем низкого давления практи­ чески не достигает цели: при уменьшении количества пара, пода­ ваемого в нагревательные приборы, температура верха нагрева­ тельных приборо(В остается не ниже 100° С (т. е. выше допустимой санитарной нормы).

Для расширения области применения парового отопления С. В. Ульянинским была предложена конденсационная система ото­ пления, принцип устройства которой можно уяснить из рис. Х.7. Вода в приборе нагревается не только благодаря непосредственно­ му подводу пара, но и за счет теплопередачи через стенку паровой трубки. Тепло, отдаваемое помещению нагревательным прибором, возмещается паром, поступающим в него в соответствующем коли­ честве. Такая система, к сожалению, не прошла широкой эксплуа­ тационной проверки.

По сравнению с водяным отоплением комбинированная система имеет существенные недостатки. Возможны гидравлические удары в нагревательных приборах при недостаточной отрегулировке си­ стемы; более сложное регулирование и уход за системой; несколь­ ко меньшая гигиеничность при открытой прокладке паропроводов по помещениям; большая коррозионность системы.

Отопление высотных зданий. В зданиях высотой порядка 100 м и более единая система водяного отопления не устраивается, так как нагревательные приборы не рассчитаны на давление, соответ­

ствующее высоте этих зданий. Поэтому в высотных домах применя­ ют позонные системы отопления.

В зависимости от величины гидростатического давления, допу­ стимого для различных видов нагревательных приборов, устанав­ ливают высоту каждой зоны. Так, для чугунных и стальных штам­ пованных радиаторов высота зоны не превышает 55 м; для нагре­ вательных приборов, выполненных из стальных труб, — 90 м.

Система отопления каж­ дой зоны является гидрав­ лически независимой от дру­ гих зон и независимой от давления в наружных теп­ ловых сетях, если системы отопления высотного здания получают тепло от центра­ лизованных систем тепло­ снабжения города (ТЭЦ).

Принципиальные схемы отопления высотных зданий рассмотрены ниже. В преде­ лах каждой из зон высотой, не превышающей гидроста­ тического давления, допус­ тимого для данного вида нагревательных приборов, каждую систему отопления можно снабдить самостоя­ тельным генератором тепла, например, газовым или элек­ трическим (рис. Х.8).

Генераторы в таких си­ стемах могут размещаться в так называемых техниче­ ских этажах, которые уст­ раивают между зонируемы­

ми по высоте частями высотных зданий.

При получении тепла от ТЭЦ зональные сйстемы присоединяют по независимой дхеме к водоводяным теплообменникам, размещае­ мым в нижнем этаже здания (рис. Х.8, б). В этом случае высокому давлению подвергаются только трубопроводы нижних частей здаг ния.

Водоводяные теплообменники выдерживают рабочее давление 16 кг/см2, т. е. высота здания при водоводяном отоплении ограни­ чивается пределом 160 м.

В зданиях высотой более 160 м применяют комбинированное отопление: в зонах части здания высотой до 160 м принято устраи­ вать водоводяное отопление, в зоне сверх 160 м возможно устрой­ ство пароводяного отопления. В этом случае в последнем техниче­ ском этаже устанавливают пароводяной теплообменник, питаемый

паром от котельной, размещаемой вне здания. Количество зон с пароводяными теплообменниками зависит от высоты части здания над отметкой выше 160 м.

Водяные системы отопления, имеющие в качестве источников тепла водоводяные или пароводяные теплообменники, могут быть любыми: одно- и двухтрубными, с естественной или насосной цир­ куляцией (последние показаны на рис. Х.8, а, б) В них предусмат­ ривают расширительные баки я рассчитывают теми же методами, как и любые другие системы отопления, описанные выше.

Особенности отопительных устройств зданий на Крайнем Севере. Климатические условия Севера характеризуются низкими темпера­ турами наружного воздуха (до —65°С), большими суточными ее колебаниями (25—30° С), сильными ветрами, снегозаносами, что вызывает необходимость тщательного учета всех этих факторов при проектировании я строительстве зданий. Большие требо­ вания предъявляются на Севере также к отопительным устрой­ ствам, которые должны обладать большой 'гибкостью в эксплу­ атации.

Определенным преимуществом в эксплуатации обладают систе­ мы отопления с пофасадным регулированием теплоотдачи, что поз­ воляет менять режим работы отопления в зависимости от воздей­ ствия ветра и солнечной радиации.

Серьезные трудности при устройстве систем отопления представ­ ляют распространенные на Севере вечномерзлые грунты. Вследст­ вие этого теплоснабжение зданий от районных котельных, связан­ ных с прокладкой наружных тепловых сетей, не удовлетворяет принципу сохранения вечной мерзлоты. С другой стороны, затраты на устройство локальных систем отопления, по данным Краснояр­ ского филиала ПромстройНИИпроекта, в 5—10 раз превосходят соответствующие затраты в центральных районах европейской ча­ сти страны.

По указанным причинам для отопления населенных пунктов Крайнего Севера весьма перспективной является электрическая энергия. Использовать эту энергию можно путем преобразования ее

втепловую непосредственно у потребителя.

Вчисле других представляют интерес в гигиеническом отноше­ нии лучистые системы отопления с применением панелей перекры­ тий с элементами из греющего электрокабеля с автоматическим терморегулированием. ,В-этом случае можно эффективно решить сложную проблему отопления первых этажей.

Электрические системы отопления обладают существенными преимуществами: они малометаллоемки, не подвержены заморажи­ ванию, индустриальны в монтаже.

Не исключена возможность устройства в зданиях на Севере и водяных систем отопления, при этом и здесь целесообразно в каче­ стве генераторов тепла использовать электрокотельные, в особен­ ности встроенного типа, что исключает необходимость прокладки тепловых сетей.

В качестве нагревательных приборов с гигиенической точки зре­ ния неоспоримым преимуществом в условиях Севера являются та­ кие приборы, в которых радиационная составляющая превалирует.

Источниками отопления в этом случае могут служить огражда­ ющие конструкции с замоноличенными в них нагревательными эле­ ментами в виде гладких металлических труб. В качестве теплоно­ сителя в этих трубах можно использовать воду, пар, а также нагре­ тый воздух.

ГЛАВА XI

ГАЗОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Газ широко применяют в системах теплоснабжения, в том числе для отопления зданий.

Центральные системы отопления получают теплоноситель от крупных котельных, использующих в качестве топлива природ­ ный газ.

В системах квартирного отопления в качестве генераторов тепла применяют газовые нагреватели емкостного типа АГВ-80.

Разработаны конструкции печей, приспособленных для сжига­ ния газа (например, газовая отопительная печь АКХ-14, отопитель ная газовая печь АКХ СМ-1).

Разработан способ переоборудования бытовых печей на газовое топливо: в поддувальное пространство печей устанавливают эжекционные щелевые горелки. Воздух подается через специально сде­ ланное в дверке зольника регулируемое отверстие сечением 20Х Х20 мм. В задвижках печи для постоянной вентиляции внутреннего пространства устраивают (прожигают) 2 или 3 отверстия диамет­ ром 25 мм.

Сравнительно широко применяется инфракрасное газовое ото­ пление, состоящее из излучателей с горелками беспламенного го­ рения.

Находят применение такие системы отопления, в которых на­ гревательными приборами являются конвекторы.

Газовые печи. Применение газа в качестве топлива позволяет создать более удобные в эксплуатации конструкции печей, а также полностью автоматизировать их работу. С этой целью в газифици­ руемых городах Советского. Союза перекладываются существующие печи. Однако в этих случаях большая теплоемкость и периодич­ ность действия (топки) печи, как правило, сохраняются прежними.

Периодичность действия таких печей увеличивает неравномер­ ность в графике газопотребления города, вследствие чего возника­ ет необходимость увеличения диаметров распределительных газо­ проводов и числа регуляторных станций.

Лучшими для перевода на газ являются печи длительного горе­ ния. Они обеспечивают более постоянную температуру помещения в течение суток, меньший часовой расход газа, что положительно

сказывается на режиме работы (снижается неравномерность гра­ фика потребления газа) городской газовой сети.

Конструкция печи, предназначенной для сжигания газа, пред­ ставлена на рис. XI. 1. Эта печь отличается от печи периодического действия увеличенным объемом топливника. Тепловое напряжение топочного пространства Q/V снижено в печи ЛКХ-14 до

А

Рис. XI.I. Газовая отопительная печь АКХ-14:

путь движения продуктов сгорания

90 000 ккал/м3-ч вместо 250 000—300 000 ккал/м3*ч в печах перио­ дического действия.

В связи с уменьшением теплового напряжения топочного прос­ транства отпадает необходимость в футеровке стенок топливника. Так, топливники в печи АКХ-14 выполняют толщиной в ] 2 красного кирпича.

Ряд прямоточных каналов, образованных между кирпичами, по­ ставленными в 3 яруса один над другим, увеличивает тепловоспри­ нимающую поверхность печи на сравнительно коротком пути. Спе­ циальные рассекатели в виде кирпичей, положенных плашмя, на­

правляют продукты сгорания непосредствено к боковым стенкам печи.

Над верхним сборным газоходом устанавливают тягопрерыватель для предохранения топки от избыточной и обратной тяги. Печь снабжена приборами защитной автоматики^ прекращающей пода­ чу газа в горелки при отрыве или при угасании пламени, й термо­ регулирующей автоматикой, включающей и выключающей подачу газа на горение в зависимости от температуры кладки печи. При равномерном прогреве по периметру в помещениях печь АКХ-14 имела к. п. д. 88—90%, создавая неизменный температурный ре­ жим.

Практика эксплуатации печей, переведенных на газовое топли­ во, показала, что горелку следует устанавливать в печь с учетом теплоотдачи и аккумуляции тепла печью.

Температура уходящих газов tjx и коэффициент полезного дей­ ствия печи зависит от величины поверхности дымооборотов 2/, воспринимающих тепло

^ = ? ( S / ) ; T» = ? Œ /) -

На рис. XI.2 представлены результаты расчета по определению tys и т) в зависимости от 2/. Расчет производился для печей с тепло­ воспринимающей поверхностью дымооборотов от 3 до 5 м2. Из рис. XI.2 видно, что при одинаковых условиях топки коэффициент по­ лезного действия печи возрастает при увеличении тепловосприни­ мающей поверхности ее дымооборотов; температура уходящих га­ зов резко снижается при увеличении 2 f дымооборотов.

Газовые приборы поверхностного беспламенного горения. К та­ ким приборам относятся диафрагмовый радиационный нагреватель (рис. XI.3, а) и газовая горелка инфракрасного излучения типа «Звездочка» (рис. XI.3, б)-

Диафрагмовый радиационный нагреватель, по существу, пред­ ставляет собой беспламенную газовую горелку, к которой подается воздух, необходимый для горения. Наплетаемый по трубе 1 воздух подсасывает газ из трубы 2. Газовоздушная смесь проходит через пористую огнеупорную диафрагму 3 и при высокой температуре (800—900° С) смесь беспламенно сгорает на ее внешней поверхно­ сти. Зажигание смеси производится от небольшой запальной горел­ ки 4.

Радиационные нагреватели применяют для отопления производ­ ственных помещений, технологический процесс в которых не сопро­ вождается выделением пыли, и в зданиях общественного назначе­ ния (рестораны, кафе, буфеты), а также для отопления неутеплен­ ных и полуоткрытых помещений.

Работа газовой горелки «Звездочка» основана также на беспла­ менном сжигании газа (природного и сжиженного). Газовоздуш­ ная смесь проходит через отверстия керамической насадки к ее по­ верхности, где и сгорает. Керамическая насадка, нагретая до 800— 900° С, становится источником тепла в виде инфракрасных лучей.

Как показала практика, при выбросе продуктов сгорания из го­ релок в отапливаемое помещение, возможна загазованность возду­ ха помещения окисью углерода и другими продуктами сгорания газа.

Экспериментальные наблюдения показали, что при должном качестве изготовления газовых излучателей, тщательном монтаже, наладке и правильной эксплуатации газ сгорает в горелках и со­ держание углерода в продуктах сгорания близко к нулю (0,005%). Тем не менее в помещениях с инфракрасным отоплением обязатель­ но устройство надежно работающей вентиляции.

В 1959 г. была разработана конструкция газового воздухонагре­ вателя «Огонек» (рис. XI.5), предназначенного для отопления поме­ щений.

Циркуляционный воздух поступает из помещения в воздухона­ греватель через отверстие, расположенное внизу прибора. Нагретый воздух через решетку, установленную в верхней части прибора, поступает в помещение. Для безопасной работы воздухонагрева­ тель снабжен автоматическим устройством.

Воздухонагреватель устанавливают у наружной стены, в кото­ рой устраивают специальное отверстие для сообщения прибора с атмосферой. Продукты горения удаляются наружу.

Теплопроизводительность нагревателя— 1600 ккал/ч при расхо­ де газа 0,25 м3/ч.