Газоснабжение зданий
Газоснабжение зданий — снабжение газом при помощи системы газопроводов, по к-рым газ от городской распределит, сети поступает к газовым приборам, установленным у потребителей. Система газоснабжения включает: абонентские ответвления, присоединяемые к городской распределит, сети и подающие газ к зданию; внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания и распределяющие его между отдельными газовыми приборами.
Абонентское ответвление состоит из ввода газа на территорию потребителя, внутри- дворовых газопроводов и вводов газа в здание. На вводе газа к потребителю, на расстоянии не менее 2 м от линии застройки, в колодце делается задвижка или кран. На группу жилых зданий, обслуживаемых одним вводом, устанавливается одно отключающее устройство.
Рис. Схема газоснабжения здания: 1 — уличная сеть газа низкого давления; 2 — дворовый газопровод; 3- конденсатосборник; 4 — ввод газа; 5 — запорная арматура; 6 — распределительный газопровод; 7 — стояки; 8 — поэтажные разводки; 9 — газовые приборы; 10—ковер; 11 — задвижка
Вводы на территорию потребителей и дворовая газовая сеть, как правило, прокладываются в грунте. Условия их прокладки не отличаются от условий прокладки подземных городских газопроводов. Вводы газопроводов в жилые и обществ, здания могут осуществляться: в каждую лестничную клетку; непосредственно в кухни жилых зданий или в помещения обществ, зданий, где потребляется газ; в подвалы зданий, имеющих технич. коридоры. При осушенном газе вводы целесообразно выполнять через стены выше фундаментов. Устройство ввода в здание через технич. коридоры допускается при следующих условиях: при высоте коридора не менее 1,6 м; при наличии не менее двух входов в коридор снаружи, не связанных с др. частями здания; при естественной вытяжной вентиляции в коридоре, обеспечивающей не менее однократного обмена воздухом; электрич. освещение .коридора должно быть взрывобезопасным; при огнестойких потолочных перекрытиях. Устройство вводов непосредственно в жилые помещения, машинные отделения лифтов, насосные отделения, вентиляционные камеры и т. п. не допускается.
Внутридомовые газопроводы разделяются па стояки, транспортирующие газ в вертикальном направлении, и внутриквартирные газопроводы, подающие газ от стояков к отдельным газовым приборам. Газовые стояки, как правило, прокладываются в лестничных клетках и кухнях. Прокладка стояков в жилых помещениях г в ванных комнатах и санузлах запрещается. Для отключения отдельных участков газопроводов делаются краны: на вводах в здание, в квартирах перед каждым газовым прибором.
Перед счетчиками и газовыми приборами размещают бронзовые (латунные) и комбинированные краны с натяжными пробками. На вводах в здание ставят бронзовые или чугунные пробочные натяжные краны или задвижки. На стояках, ответвлениях к: квартирам и перед каждым газовым прибором после кранов, считая по ходу газа, устанавливаются сгоны, необходимые для ремонтных работ.
Газопроводы внутри зданий выполняются из стальных труб. Трубы соединяются на сварке или на резьбе. Перспективно применение труб из пластмасс (винипласта, полиэтилена и др.). Газопроводы в зданиях прокладываются открыто на высоте не менее 2,0 м от пола до низа трубы; при снабжении влажным газом — с уклоном не менее 0,002 от счетчика к стояку и от счетчика к газовым приборам. При пересечении перекрытий лестничных площадок, и пустотелых или засыпанных стен газопроводы заключаются в футляры из стальных труб.
Основные приборы, применяемые для газоснабжения: плиты, водонагреватели, пищеварочные котлы, духовые шкафы и кипятильники. В квартирах устанавливаютея бытовые газовые плиты и водонагреватели. Эти же приборы применяются у общественных и мелких коммунальных потребителей. Предприятия обществ, питания оснащаются более мощными газовыми плитами — ресторанного типа, пшцеварочными котлами, духовыми шкафами, кипятильниками и водонагревателями. В малоэтажных зданиях при печном отоплении газ может использоваться также для обогрева печей. Для измерения расхода газа у потребителей служат газовые счетчики. Газовые счетчики ие устанавливаются в новых жилых домах.
У большинства газовых приборов должен быть предусмотрен отвод дымовых газов по дымоходам в атмосферу. Во вновь проектируемых зданиях дымовые газы отводятся от каждого прибора по обособленному дымоходу. В существующих зданиях разрешается присоединение к одному дымоходу трех газовых приборов, расположенных в одном или разных этажах. Продукты сгорания вводятся в дымоход на разных уровнях, на расстоянии друг от друга не менее 500 мм. Газовые приборы присоединяются к дымоходам с помощью труб из кровельной стали, диаметр к-рых определяется в зависимости от тепловой нагрузки прибора: до 10000 ккал!час — от 100 до 125 мм, до 20000—25000 ккал!час — от 125 до 150 мм. Вертикальный участок соединительных труб от патрубка газового прибора до первого поворота трубы должен быть не менее 0,5 мм. В помещениях с высотой до 2,5 м допускается вертикальный участок в 0,3 м. Общая длина горизонтального участка трубы не более 3 ж, а в существующих зданиях не более 6 м, причем на всем протяжении соединительной трубы должно быть не более трех поворотов. Трубы прокладываются с уклоном не менее 0,01 в сторону газового прибора и только по нежилым помещениям. Дымоходы, как правило, устраиваются во внутренних капитальных стенах зданий. Дымоходы не должны иметь горизонтальных участков, а ниже ввода соединительной трубы в дымоход необходимо устраивать карман глубиной не менее 250 мм с люком для его чистки.
При нормальной работе газовых приборов величина разрежения в месте выхода продуктов сгорания из прерывателя тяги должна составлять 0,4—0,7 мм вод. ст.
в зависимости от типа прибора. При малом разрежении часть продуктов сгорания выходит в помещение, а в отдельных случаях происходит опрокидывание тяги. Сечение дымохода определяется расчетом. Для водонагревателей с тепловой нагрузкой в 20000—25000 ккал/час сечение должно быть не мепее 150 см2.
Для газоснабжения применяются сжиженные углеводородные газы. Сжиженный газ хранится в баллонах, которые, в зависимости от размеров, устанавливаются непосредственно в кухне, в металлич. шкафу снаружи у стены здания или закапываются в землю. В первых двух случаях газ по коротким соединительным трубам поступает непосредственно к газовым приборам, а в последнем — от цистерны, расположенной в грунте, идут подземные внутридворовые газопроводы, транспортирующие газ к одному или нескольким зданиям.
Испытания газопроводов производятся воздухом после наружного осмотра и устранения всех видимых дефектов. Наружные газопроводы — абонентские ответвления — испытываются аналогично городским газопроводам. Внутренняя газовая сеть жилых и обществ, зданий проверяется на прочность и плотность. Испытание на прочность газопроводов низкого давления производится давлением в 1 am. Газопроводы жилых зданий испытываются на плотность давлением в 400 мм вод. ст. с установленным счетчиком и подключенными газовыми приборами.
Газовые приборы
В жилых и общественных зданиях газ используют для приготовления пищи и горячей воды. Основными приборами, которые применяют для газоснабжения зданий, являются плиты, водонагреватели, кипятильники, пищеварочные котлы, духовые шкафы и холодильники. Работа газовых приборов характеризуется следующими показателями: 1) тепловой нагрузкой, или количеством теплоты в газе, которая расходуется прибором, в кВт; 2) производительностью, или количеством полезно используемой теплоты, которая передается нагреваемому телу, в кВт; 3) КПД, представляющим собой отношение производительности к тепловой нагрузке прибора. Номинальной считают такую нагрузку, при которой газовый прибор работает наиболее эффективно, т. е. с наименьшим химическим недожогом газа, наибольшим КПД, и развивает номинальную производительность. При номинальной нагрузке в конструктивных элементах прибора не должно возникать опасных тепловых напряжений, сокращающих срок его службы. Предельной (максимальной) тепловой нагрузкой считают нагрузку, превышающую номинальную на 20%. При этой нагрузке ,не должны заметно ухудшаться показатели работы прибора. Газовые приборы, устанавливаемые в жилых и общественных зданиях, работают на низком давлении, их оборудуют эжекционными горелками атмосферного типа. Бытовые газовые плиты изготовляют двух-, трех- и четырехконфорочными с духовыми шкафами и без них. Они состоят из следующих основных частей: корпуса, рабочего тола с конфорочными вкладышами, духового шкафа, газовых горелок (конфорочных — верхних, а также для шкафа), газораспределительного устройства с кранами. Детали бытовых плит изготовляют из термически стойких, коррозионно-устойчивых и долговечных материалов. Поверхность и детали плиты (кроме задней стенки) покрыты белой эмалью. Высота рабочего стола бытовых плит 850 мм, а ширина— не менее 500 мм. Расстояние между центрами соседних конфорок 230 мм. Конфорочные горелки имеют следующие номинальные нагрузки: нормальную мощность 1,9 кВт, повышенную — 2,8 кВт. Четырехконфорочные плиты могут иметь одну горелку повышенной мощности. Номинальная нагрузка горелок должна обеспечивать равномерный разогрев духового шкафа до температуры 285...300 °С не более чем за 25 мин. По действующему ГОСТу КПД конфорочных горелок должен быть не менее 56%, а КПД плит с отводом продуктов сгорания в дымоход — не менее 40%. Содержание оксида углерода в продуктах сгорания при работе горелок с номинальной нагрузкой не должно превышать 0,05 % в пересчете на сухие дымовые газы и избыток воздуха, равный единице (а=1). Отрегулированные горелки должны работать устойчиво, без отрыва и проскока пламени, при изменении теплоты сгорания газа в пределах ±10% и тепловой нагрузке от предельной до 0,2 номинальной. Бытовые газовые плиты оборудуют атмосферными горелками с отводом продуктов сгорания непосредственно в кухню. Часть воздуха, необходимого для горения (первичный воздух), эжектируется газом, вытекающим из сопел горелок; остальная часть (вторичный воздух) поступает к пламени непосредственно из окружающей среды. Воздух к горелкам духового шкафа поступает через специальные щели и отверстия в плите. Продукты сгорания конфорочных горелок проходят через щель между дном посуды и рабочим столом плиты, поднимаются вдоль стенок посуды, обогревая их, и поступают в окружающую атмосферу. Продукты сгорания обогревают духовой шкаф и поступают в кухню через отверстия в боковых стенках или задней стенке плиты. Отвод продуктов сгорания непосредственно в помещение предъявляет высокие требования к конструктивным качествам горелок, которые должны обеспечивать полное сгорание газа. Основными причинами, вызывающими химическую неполноту сгорания газа у конфорочных горелок, являются: а) охлаждающее действие стенок посуды, которое может привести к неполному протеканию химических реакций горения, образованию СО и сажи; б) неудовлетворительное перемешивание газа с первичным воздухом в проточной части эжектора; в) плохая организация подвода вторичного воздуха и отвода продуктов сгорания. Для устранения указанных причин необходимо газогорелочные устройства плиты конструировать так, чтобы были соблюдены следующие условия: а) горелки должны работать с максимальным коэффициентом первичного воздуха, обеспечивающим устойчивое пламя при всех производительностях; б) расположение горелки по отношению к дну посуды должно обеспечивать хорошее омывание продуктами сгорания и исключать возможность соприкосновения внутреннего конуса пламени с ее дном; в) расстояние между дном посуды и горелкой должно быть оптимальным, так как с увеличением этого расстояния возрастает избыток воздуха и понижается КПД горелки, а с уменьшением — растет химическая неполнота сгорания. Величина оптимального расстояния зависит ог тепловой нагрузки, коэффициента первичного - воздуха, размеров конфорочного отверстия и дна посуды. Для горелок с тепловой нагрузкой 1,75...1,9 кВт при диаметре конфорочных отверстий 200...220 мм величина оптимального расстояния равна примерно 20 мм; г) форма профиля проточной части эжекционной трубки должна быть оптимальной; д) обеспечен отвод продуктов сгорания через зазор между дном посуды и рабочим столом (зазор должен быть не менее 8 мм). Чтобы плиты могли работать на газообразном топливе с различной теплотой сгорания, применяют несколько сменных сопел с диаметрами отверстий, соответствующими теплоте сгорания газа и номинальному давлению. Для предотвращения случайного открывания краны всех горелок должны иметь фиксаторы положения закрытия Ручка крана духового шкафа должна отличаться от других ручек по форме или цвету. Стенки духового шкафа должны иметь тепловую изоляцию в виде воздушной прослойки или слоя изоляционного материала, чтобы температура на поверхности плиты не превышала 120 °С. Четырехконфорочная плита ПГУ имеет рабочий стол с четырьмя вертикальными конфорочными горелками, показанными на рис. 19.3.
Рис. 19.3. Атмосферная газовая горелка для бытовой плиты 1 — эжекциоиная трубка. 2 — колпачок, 3 — заслонка для регулирования первичного воздуха, 4 — сопло
Плита имеет жарочный и сушильный шкафы. В дверку жарочного шкафа вмонтировано смотровое стекло. Жарочный шкаф изолирован шлаковатой. Стол плиты закрытый и снабжен прутковыми конфорочными решетками. Духовой шкаф размещен в средней части плиты и обогревается атмосферной горелкой, головка которой выполнена в виде кольцевой трубки. У вертикальной конфорочной горелки отверстия в головке имеют выходные размеры и шаг, предотвращающие слияние язычков пламени. Для распространения пламени по огневым отверстиям стальная штампованная крышка имеет отбортовку, которая располагается над факелами горелки. Она обеспечивает кольцевание пламени, создающее условия для зажигания соседних факелов и обеспечивающее устойчивость горения по отношению к проскоку пламени. Проточные и емкостные водонагреватели представляют собой тепло- обменные аппараты, служащие для местного горячего водоснабжения. У проточных водонагревателей режим приготовления горячей воды соответствует режиму потребления. Они нагревают воду до 50...60 °С и выдают ее через 1...2 мин после включения прибора. Их часто называют быстродействующими. У емкостных водонагревателей режим приготовления воды может не соответствовать режиму ее потребления. Вода в емкостных водонагревателях нагревается до 8О...9О°С. Водонагреватели должны удовлетворять следующим требованиям: 1) КПД их должен быть не ниже 82%. Водонагреватели должны нормально работать при давлении водопроводной воды от 0,05 до 0,6 МПа. Постоянная температура горячей водыдолжна создаваться за 1...2 мин после включения прибора. В емкостных водонагревателях вода нагревается 60... 70 мин. Водонагреватели имеют прерыватели тяги и предохранители от обратной тяги. Температура продуктов сгорания перед тягопрерывателем дол жна быть не ниже 180 °С. Наружную поверхность водонагревателя покрывают белой эмалью; температура поверхности при работе аппарата на номинальной нагрузке не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 50 °С; 2) водонагреватели должны быть снабжены основной и запальной горелками. Пламя запальной горелки мгновенно зажигает газ на основной горелке. Максимальный расход его через запальную горелку при номинальном давлении равен 35 л/с. Пламя основной горелки должно быть ровным. Высота пламени у проточных водонагревателей не должна превышать 80 мм при номинальной нагрузке и 150 мм при предельной. Горелки должны обеспечивать устойчивое горение газа без отрыва и проскока пламени при изменении тепловой нагрузки от 0,2 до 1,25 номинальной. При работе с предельной нагрузкой содержание оксида углерода СО в продуктах сгорания не должно превышать 0,1% объема сухих продуктов при теоретическом расходе воздуха а=1; 3) каждый водонагреватель должен быть снабжен блокирующими и предохранительными устройствами, которые пропускают газ к основной горелке только при зажженном запальнике и прекращают подачу его, когда запальник гаснет. Проточные водонагреватели оборудованы предохранительными устройствами, благодаря которым основная горелка выключается в случае прекращения разбора горячей воды или при падении давления ее ниже установленного предела. Емкостные водонагреватели оборудованы автоматикой регулирования температуры горячей воды, обеспечивающей отключение основной горелки при нагреве воды выше заданной величины. Проточные водонагреватели состоят из следующих основных частей: 1) теплообменника, включающего огневую камеру, змеевик и калорифер; 2) газовой горелки с запальником; 3) газоотводящего устройства с тягопрерывателем и предохранителем обратной тяги; 4) блокирующих, предохранительных и регулирующих устройств; 5) наружного металлического эмалированного кожуха; 6) водоразборной системы с кранами и душевой сеткой. Автоматический проточный водонагреватель ВПГ, предназначенный для многоточечного разбора воды, показан на рис. 19.5. Номинальная
тепловая «агрузка водонагревателей типа ВПГ составляет 21...23 кВт.
Рис. 19.5. Водонагреватель проточный газовый бытовой типа ВПГ 1— газопровод, 2— блокировочный кран, 3— запальная юрслка, 4— основная горелка, 5— патрубок холодной воды, 6— водогазовый блок, 7— теплообмен ник, 8— электромагнитный клапан, 9— датчик тяги, 10— термопара, 11—патрубок горячей воды, 12— тягопрерыватель
КПД аппарата не менее 82%. Водонагреватель рассчитан для работы на природном или сжиженном газе низкого давления. Расход природного газа составляет 2,1...2,6 м3/ч, а паров сжиженного газа 0,8... 1,0 м3/ч. В продуктах сгорания при а= 1 содержится СО до 0,05%. Огневая камера теплообменника водонагревателя состоит из медного кожуха, к поверхности которого припаян один виток медного змеевика, переходящего в калорифер. Калорифер собран из одного ряда медных пластин, припаянных к змеевику, состоящему из трех горизонтальных участков. Для предотвращения оплавления оловянного припоя используют медно-фосфористый припой, имеющий температуру плавления 860 °С. Основная часть теплоты передается калориферу. Под огневой камерой установлена газовая горелка атмосферного типа с повышенной эжекционной способностью. Горелка имеет две эжекционные трубки, которые присоединены к общей смесительной коробке. Каждое сопло имеет по три отверстия. Такая конструкция позволяет сократить размеры эжекционного смесителя. Коэффициент первичного воздуха равен 0,6...0,7. Процесс горения протекает устойчиво. Газ поступает к горелкам через блок-кран, который обеспечивает подачу газа сначала к запальной горелке, а потом к основной. Блокировка подачи газа в основную горелку кроме блок-крана осуществляется автоматически с помощью электромагнитного клапана, работающего с термопарой. Газ может поступить в основную горелку только при работе запальной горелки. Предусмотрена блокировка подачи газа в зависимости от потока воды через аппарат. У водонагревателя имеется автоматическое устройство, отключающее газ при отсутствии тяги. Продукты горения отводят в дымоход через тягопрерыватель. Тягопрерыватель представляет собой устройство, в котором дымоотводящая труба прерывается и ее внутреннее пространство сообщается с атмосферой. В результате этого значительно уменьшается влияние изменения тяги дымохода на работу водонагревателя. Продукты сгорания движутся через прибор под действием тяги, создаваемой самим прибором. Это приводит к стабильности работы газовой горелки. Усиленная тяга увеличивает подсос воздуха через тягопрерыватель, поэтому разрежение перед прибором изменяется в незначительных пределах. Это предохраняет газовый прибор от избытка тяги. Для предохранения прибора от временного недостатка, застоя или опрокидывания тяги на пути движения продуктов сгорания устанавливают отражатель (предохранитель), предотвращающий попадание продуктов сгорания из дымохода обратно в топочную камеру. Вышеописанный водонагреватель создан на базе водонагревателя «Ленинград», автоматика и газовая горелка которого модернизированы. Рассмотрим горелку и автоматику водонагревателя «Ленинград», показанную на рис. 19.6.
Рис. 19.6. Блокировочный газовый кран водонагревателя «Ленинград-1» 1— винт ручки крана, 2— ручка крана, 3— винт, 4— фланец с ограничителем, 5— втулка, 6— пружина втулки, 7— пружина, 8— пробка крана, I — кран полностью закрыт, II— открыт на запальник, III— открыт на запальник и на горелку
Газ поступает по газопроводу в блок-кран, в котором краны запальной и основной горелок совмещены и имеют общую ручку (рис. 19.6). Ручка поворачивается по часовой стрелке и фиксируется в трех положениях. При крайнем левом положении кран полностью закрыт и газ не поступает ни к запальной, ни к основной горелке. При повороте крана вправо до упора он занимает второе положение, когда для газа открыт
проход только к запальнику. Чтобы открыть кран для подачи газа в основную горелку, следует нажать на ручку в осевом направлении и повернуть ее вправо. Подача газа регулируется поворотом крана в пределах между вторым и крайним правым (третьим) фиксированным положением. Из блок-крана газ поступает в предохранительное устройство, прекращающее подачу газа к основным горелкам при отсутствии расхода воды через водонагреватель или при падении давления водопроводной воды ниже допустимой нормы. Устройство состоит из нижней водяной камеры, разделенной мембраной на две полости, и верхней газовой, в которой расположен предохранительный клапан газоводяной блокировки. Вода поступает в автоматическое устройство газоводяной блокировки, затем нагревается, про- ходя через змеевик и калорифер, и направляется двухзапорным вентилем на слив для наполнения ванны или в душевое устройство. Для подачи воды в места, удаленные от прибора, служит специальный штуцер. При движении воды через водяную камеру и трубку Вентури давление с двух сторон мембраны будет неодинаковым. Под действием разности давлений мембрана и клапан приподнимаются, открывая проход газу к горелкам. Для того чтобы при включении подачи воды газ постепенно поступал в горелку, предусмотрен шариковый замедлитель зажигания. При подъеме клапана вода вытекает из надмембранной зоны через дроссель, а шарик, частично перекрывая сечение дросселя, препятствует движению воды и тем самым замедляет открытие газового клапана. Зажигание регулируют специальным винтом. При недостаточном расходе воды или уменьшении давления в сети водопровода разность давлений с двух сторон мембраны понизится и пружина закроет клапан, прекратив поступление газа к горелке.' Для регулирования расхода воды в условиях повышенного давления в водопроводе служит дроссельный винт. Термоклапан горелки представляет собой биметаллическую изогнутую пластинку, спрессованную из двух слоев металла с различными коэффициентами термического расширения. При нагревании пластинка изгибается в сторону металла с меньшим коэффициентом расширения, и клапан, опускаясь вниз, открывается. Когда пламя запальной горелки гаснет, термоклапан прекращает подачу газа к горелке.