ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

Кафедра «Теплоэнергетика и водоснабжение на железнодорожном транспорте»

Автор: Лосавио Н.Г., кандидат технических наук, доцент

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Направление/специальность:_ 270800.62 Строительство_ _ _____

(код, наименование специальности /направления)

Профиль/специализация: Промышленное и гражданское строительство__ _____

Квалификация (степень) выпускника: __ бакалавр _________________ __ ____

Форма обучения: __ заочная_________ ___________ ______

Москва 2012 г.

ЛЕКЦИЯ 1

ОСНОВЫ ОТОПИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

1.1. История развития

Гипокаустовые системы

Первым источником теплоты считается открытый очаг. В начале нашей эры в Риме была разработана очень дорогостоящая система отопления. Через пол про­кладывались каналы, по которым пускали отработавшие газы одной или не­скольких топок. Эту систему назвали гипокаустовым отоплением.

С упадком римской культуры эта система отопления была забыта. Прошло несколько веков, прежде чем стало возможным говорить о появлении другой системы отопления.Первым стало развиваться индивидуальное печное отопление, которое из открытых очагов под дымоходом превратилось сначала в открытые камины, а потом и в закрытые печи.

Кафельные печи

Применение кафельных печей из керамических материалов значительно улуч­шило использование теплоты.

В 1763 г. Фридрих Великий — вследствие первого дефицита топлива — в то время, прежде всего древесины, начал применять меры по улучшению использования источников отопительной энергии. Результатом стало созда­ние прототипа берлинской печи, который был оборудован несколькими ды­моходами.

Применение каменного и бурого угля в качестве топлива привело к даль­нейшему повышению тепловой мощности.

С развитием металлургической промышленности примерно в конце XVIII в., настало время железных печей.

Наряду с развитием индивидуального печного отопления в это время стали обдумывать и возможность создания центрального отопления.

Швед Мартин Тривальд считается изобретателем первого центрального во­дяного отопления (1716).

Пар

В конце XVIII в. с появлением паровой машины была исследована возможность применения пара в качестве теплоносителя.

В 1770 г. Джеймс Ватт применил пар для отопления здания своей фабрики, при этом он использовал секционные радиаторы в качестве нагревательных при­боров.

В это же время в Англии появились первые чугунные котлы.

Первые патенты на систему парового отопления были получены в 1791 и 1793 гг., при этом система отопления воздухом уже была запатентована.

Несмотря на это, индивидуальное отопление повсеместно доминировало,

так как оно было существенно дешевле.

Паровое отопление низкого давления

В течение XIX в. с развитием техники паровое отопление низкого давления получило самое широкое практическое применение как способ центрального отопления.

В 1831 г. Перкинс получил первый патент на систему отопления горячей водой. Он также выполнил исследования с расширительными баками для ком­пенсации изменения объема воды из-за теплового расширения.

Центральное отопление теплой водой

Центральное водяное отопление было разработано в 1833 г. Англичанином

Палькомом. Его система состояла из котла с очень длинным трубопроводом, радиа­тором также был трубопровод. Предложенная конструкция представляла собой полностью закрытую систему.

Первая система центрального отопления из серийно изготовленных деталей была построена в 1860 г. в США. В это же время началось производство чугун­ных котлов и радиаторов.

Закон о паровых котлах

В 1870 г. чугунные котлы и радиаторы появились и в Германии. В 1871 г. был издан первый закон о паровых котлах, который содержал в том числе и стандар­ты безопасности трубопроводов.

Литые котлы

В 1875 г. Кёртинг освоил производство первых немецких чугунных котлов. В 1898 г. Будерус начал серийное производство чугунных котлов по собственно­му патенту.

В начале XX в. прогресс ускорился: во-первых, повысились требования к комфорту; во-вторых, были разработаны научные основы для расчета систем водяного отопления или парового отопления низкого давления. Профессор Гер­ман Ритшель стал очень известным после выпуска своего «Руководства по рас­чету устройств отопления и вентиляции».

Первые предписания по расчетам

Первые предписания по расчету систем отопления появились в 1926 г. с выхо­дом стандарта DIN 4701 «Правила для расчета теплопотребления зданий».

В 1901 г. в Дрездене была построена первая в Европе районная паровая отопительная котельная.

В 1906 г. Тихельман построил первую районную водяную отопительную котельную, которая работала на принципе естественной циркуляции.

Насосы

В связи с разработкой насосов (В. Оплэндер) в 1930 г. начали внедрять системы насосного отопления.

В 1950 г. были разработаны циркуляционные насосы. При этом значитель­но расширилось применение систем водяного отопления.

Начиная с 1955 г. эти системы совершенно вытеснили в жилищном строительстве системы парового отопления низкого давления. Но внедрение централизованного водяного ото­пления увеличивалась достаточно медленно.

В качестве отопительных батарей применялись, прежде всего, чугунные или стальные радиаторы. Первые стандарты в этой области появились в 1936— 1938 гг.

Плоские отопительные батареи

С середины 50-х гг. начали применять плоские отопительные батареи из стали.

Как для изготовления отопительных батарей, так и для производства котлов стало предпочтительным использование стальных конструкций. Это произошло потому, что в качестве основного источника энергии использовалась нефть. С увеличением доли применения газа также выросло значение чугунных котлов.

После первого энергетического кризиса в 1973 г. начались поиски альтерна­тивы ископаемому топливу и возможностей энергосбережения.

Одной из таких альтернатив стали новые источники энергии, например сол­нечная энергия или теплота окружающей среды; с другой стороны, стали при­менять меры по уменьшению тепловых потерь. Это привело к значительным изменениям в расчете теплопотребления и разработке новых конструкций ото­пительных приборов.

Благодаря развитию экологии как науки и осознанию вреда, который нано­сится окружающей среде при сжигании горючих ископаемых, развитие техники сжигания также стало изменяться в определенном направлении. Например, умень­шилось количество выбросов отработанного газа, оксидов азота при горении, серы. Добыча горючих ископаемых становится все меньше, и это также ведет к появлению новых разработок в области топочной техники.