829

личных объектов: ремонтных мастерских, культурно-бытовых помещений, салонов транспортных средств, для подогрева воздуха в кондиционерах и др.

Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается множество типов водяных, паровых, пароводяных и электрических калориферов. Все они идентичны по устройству. Так в качестве примера поясним устройства водяного калорифера марки АПВС (агрегат переносной водяной средней модели), представленный рисунком 4.9. Теплообменник 2 трубчатый однозаходный трехрядный с перекрестным током теплоносителей. Горячая вода через штуцер 5 подается в теплообменник и удаляется из него через штуцер 6. С целью интенсификации теплопередачи наружная поверхность трубок оребрена. Воздух при помощи крыльчатки вентилято-

Ряд дугих типов водяных, паровых и пароводяных калориферов рассмотрен в , там же приводится приближенный метод их подбора.

В электрокалориферах в качестве преобразователя электрической энергии в теплоту чаще всего используются так называемые ТЭНы (трубчатые электронагревательные элементы).

На рисунке 4.10 представлен электрокалорифер модели АО – ЭВО,3. На раме 1 закреплен корпус 2, в котором установлены вентилятор 3 и ТЭНы 4. Кабелем 5 подается электрический ток к ТЭНам и вентилятору.

52

Управление работой электрокалорифера осуществляется пультом 6.

В таблицах 4.6; 4.7 и 4.8 приведены технические характеристики некоторых моделей электрокалориферов, выпускаемых отечественной промышленностью: ЭКО (электрокалорифер с осевым вентилятором), ЭКОЦ (электрокалорифер с центробежным вентилятором), УВЭ (установка воздухонагревательная электрическая).

Таблица 4.6 – Технические характеристики электрокалориферов модели ЭКО

Таблица 4.7 – Технические характеристики электрокалориферов модели ЭКОЦ

Таблица 4.8 – Технические характеристики электрокалориферов модели УВЭ

53

Раздел II

Теплоснабжение сельскохозяйственных сооружений

В сельскохозяйственных объектах теплота используется на:

отопление жилых, коммунально – бытовых, хозяйственных и др. помещений;

горячее водоснабжение:

обеспечение технологических процессов при переработке сельскохозяйственной продукции;

обогрев сооружений защищенного грунта; в системах вентиляции и кондиционирования.

Комплекс устройств и технологических процессов, обеспечивающих энергией в форме теплоты объекты обитания, называют т е п л о- с н а б ж е н и е м.

Подведенное к объекту количество теплоты в единицу времени есть не что иное, как тепловая мощность (часто называют тепловой нагрузкой), которая обозначается

Потребная тепловая мощность на отопление, вентиляцию, обогрев теплиц, технологические процессы (консервирование сельскохозяйственных продуктов, сушка зерна, фруктов и т.п.) переменна в течение сезона и ее называют с е з о н н о й.

Системы горячего водоснабжения и большинство технологических процессов сельскохозяйственного производства требуют постоянного теплоснабжения. Такие тепловые нагрузки считают к р у г л о г о д и ч н ы м и.

Системы теплоснабжения относят к ц е н т р а л и з о в а н н ы м, если от одного теплогенератора обеспечивается тепловой энергией комплекс различных объектов. Для одного или нескольких маломощных потребителей теплоты используют так называемые м е с т н ы е системы теплоснабжения. Централизованная система теплоснабжения по сравнению с местной дает значительную экономию топлива и трудозатрат на генерацию теплоты, но стоимость ее транспортировки до объекта потребления требует экономической оценки при выборе той или иной системы.

Особенностью сельскохозяйственных объектов как потребителей тепловой энергии является их малая тепловая мощность (до 10 МВт) и значительная рассредоточенность. Здесь преимущественно используются местные системы теплоснабжения.

Для транспортировки теплоты в тех и других системах теплоснабжения используются тепловые сети.

54

Глава 5 Тепловые сети и тепловые пункты

5.1. Тепловые сети

Тепловая сеть – это совокупность трубопроводов и устройств, обеспечивающих посредством теплоносителя (горячей воды или пара) транспортировку теплоты от источника теплоснабжения к потребителям. Конструкционно тепловая сеть включает трубопроводы с теплоизоля-

цией и компенсаторами, устройства для укладки и закрепления трубопроводов, а так же запорную или регулирующую арматуру.

Выбор теплоносителя определяется анализом его положительных и отрицательных свойств. Основные преимущества водяной системы теплоснабжения: высокая аккумулирующая способность воды; возможность транспортировки на большие расстояния; по сравнению с паром меньшие потери тепла при транспортировке; возможность регулирования тепловой нагрузки путем изменения температуры или гидравлического режима. Основной недостаток водяных систем – это большой расход энергии на перемещение теплоносителя в системе. Кроме того, использование воды в качестве теплоносителя, возникает необходимость в специальной ее подготовке. При подготовке в ней нормируются показатели карбонатной жесткости, содержание кислорода, содержание железа и pH. Водяные тепловые сети обычно применяются для удовлетворения отопительно – вентиляционной нагрузки, нагрузки горячего водоснабжения и технологической нагрузки малого потенциала (температура ниже 100 0С).

Преимущества пара как теплоносителя следующие: малые потери энергии при движении в каналах; интенсивная теплоотдача при конденсации в тепловых приборах; в высокопотенциальных технологических нагрузках пар можно использовать с высокими температурой и давлением. Недостаток: эксплуатация паровых систем теплоснабжения требует соблюдения особых мер безопасности.

Схема тепловой сети определяется следующими факторами: размещением источника теплоснабжения по отношению к району теплового потребления, характером тепловой нагрузки потребителей, видом теплоносителя и принципом его использования.

Тепловые сети подразделяются на:

магистральные, прокладываемые по главным направлениям объектов теплопотребления;

распределительные, которые расположены между магистральными тепловыми сетями и узлами ответвления;

ответвления тепловых сетей к отдельным потребителям (зданиям). Схемы тепловых сетей применяют, как правило, лучевые, рис. 5.1. От

ТЭЦ или котельной 4 по лучевым магистралям 1 теплоноситель поступает к

55

Засыпка 1, в качестве которой используют: гравий, крупнозернистый песок, фрезерный торф, керамзит и т.п., служит защитой от внешних повреждений и одновременно снижает теплопотери. При канальной прокладке температура теплоносителя может достигать 180 °С. Для тепловых сетей, чаще всего используют стальные трубы диаметром от 25 до 400 мм. С целью предотвращения разрушения металлических труб вследствие температурной деформации по длине всего трубопровода через определенные расстояния устанавливаются к о м п е н с а т о р ы.

Различные конструктивные выполнения компенсаторов приведены на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Компенсаторы:

а – П-образный; б – лирообразный; в – сальниковый; г – линзовый

Компенсаторы вида а ( П-образный) и б (лирообразный) называют радиальными. В них изменение длины трубы компенсируется деформацией материала в изгибах. В сальниковых компенсаторах в возможно скольжение трубы в трубе. Втаких компенсаторах возникает потребность в надежной конструкции уплотнения. Компенсатор г – линзового типа выбирает изменение длины за счет пружинящего действия линз. Большие перспективы у с и л ь ф о н н ы х компенсаторов. Сильфон – тонкостенная гофрированная оболочка, позволяющая воспринимать различные перемещения в осевом, поперечном и угловом направлениях, снижать уровень вибраций и компенсировать несоосность.

Трубы укладываются на специальные опора двух типов: свободные и неподвижные. Свободные опоры обеспечивают перемещение труб при температурных деформациях. Неподвижные опоры фиксируют положение труб на определенных участках. Расстояние между неподвижными опорами зависит от диаметра трубы, так, например, при D = 100 мм L= 65 м; при D = 200 мм L = 95 м. Между неподвижных опор под трубы с компенсаторами устанавливают 2…3 подвижных опоры.

В настоящее время вместо металлических труб, требующих серьезной защиты от коррозии, начали широко внедряться пластиковые трубы. Промышленность многих стран выпускает большой ассортимент труб из полимерных материалов (полипропилена, полиолефена); труб металлопластиковых; труб, изготовленных намоткой нити из графита, базальта, стекла.

57

На магистральных и распределительных тепловых сетях укладывают трубы с теплоизоляцией, нанесенной индустриальным способом. Для теплоизоляции пластиковых труб предпочтительнее использовать полимеризующиеся материалы: пенополиуретан, пенополистерол и др. Для металлических труб используют битумоперлитовую или фенольнопоропластовую изоляцию.

5.2. Тепловые пункты

Тепловой пункт – это комплекс устройств, расположенных в обособленном помещении, состоящих из теплообменных аппаратов и элементов теплотехнического оборудования.

Тепловые пункты обеспечивают присоединения теплопотребляющих объектов к тепловой сети. Основной задачей ТП является:

–трансформация тепловой энергии;

–распределение теплоносителя по системам теплопотребления;

–контроль и регулирование параметров теплоносителя;

–учета расходов теплоносителей и теплоты;

–отключение систем теплопотребления;

–защита систем теплопотребления от аварийного повышения параметров теплоносителя.

Тепловые пункты подразделяются по наличию тепловых сетей после них на: центральные тепловые пункты (ЦТП) и индивидуальные тепловые пункты (ИТП). К ЦТП присоединяются два и более объекта теплопотребления. ИТП подсоединяет тепловую сеть к одному объекту или его части. По размещению тепловые пункты могут быть отдельно стоящие, пристроенные

кзданиям и сооружениям и встроенные в здания и сооружения.

На рис. 5.5 приведена типичная схема систем ИТП, обеспечивающего отопление и горячее водоснабжение отдельного объекта.

Из тепловой сети к запорным кранам теплового пункта подведены две трубы: п о д а ю щ а я (поступает высокотемпературный теплоноситель) и о б р а т н а я (отводится охлажденный теплоноситель). Параметры теплоно-

сителя в подающем трубопроводе: для воды (давление до 2,5 МПа, температура – не выше 200 0 С), для пара (р t 0 C). Внутри теплового пункта установлены как минимум два теплообменных аппарата рекуперативного типа (кожухотрубные или пластинчатые). Один обеспечивает трансформацию теплоты в систему отопления объекта, другой – в систему горячего водоснабжения. Как в ту, так и в другую системы перед теплообменниками вмонтированы приборы контроля и регулирования параметров и подачи теплоносителя, что позволяет вести автоматический учет потребляемой теплоты. Для системы отопления вода в теплообменнике нагревается максимум до 95 0С и циркуляционным насосом прокачивается через нагревательные приборы. Циркуляционные насосы (один рабочий, другой резервный) устанавливаются на обратном трубопроводе. Для горячего водоснаб-

58

жения вода, прокачиваемая через теплообменник циркуляционным насосом, нагревается до 60 0С и подается потребителю. Расход воды компенсируется в теплообменник из системы холодного водоснабжения. Для учета теплоты, затраченной на нагрев воды, и ее расхода устанавливаются соответствующие датчики и регистрирующие приборы.

59

Глава 6 Отопление и горячее водоснабжение

6.1. Системы отопления

6.1.1. Общие сведения о системах отопления

Отопление – искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них тепловых потерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей комфортному значению для человека или других живых организмов.

Тепловые потери возникают при условии, если температура среды, окружающей объект обитания, становится ниже температуры воздуха внутри объекта. Для жилых помещений такие условия имеют место в зимний и части осенне-весеннего периода времени. Для большинства регионов России отопительный сезон начинается в осенний период при устойчивой среднесуточной температуре наружного воздуха 8 0С в течение 3…5 суток, а заканчивается в весенний период при среднесуточной температуре выше 8 0С в течение 5 суток.

Системы отопления делят на централизованные и местные. При централизованной системе от котельной установки теплоноситель с высоким энергетическим потенциалом по тепловым сетям поступает в тепловые пункты к теплообменным аппаратам. Здесь тепловая энергия трансформируется и передается другому теплоносителю, который и используется для отопления.

Однако централизованные системы отопления экономически оправданы для общественно-коммунальной застройки и многоквартирных жилых домов. При рассосредоточенном расположении объектов целесообразны местные системы отопления от индивидуальных водонагревательных котлов, теплогенераторов, печей и т.п.

В зависимости от источника поступления теплоты в помещение различают следующие системы отопления: водяную, паровую, воздушную, лучистую, печную. Для жилых сооружений наиболее распространено водяное отопление, для производственных зданий, технологических процессов – также и паровое отопление.

6.1.2. Потребная тепловая мощность систем отопления

Тепловую мощность системы отопления для конкретного сооружения определяют в процессе проектировочных работ, которые выполняют в соответствие со СНиП В основе расчетов положено уравнение теплового баланса. С целью поддержания в помещении заданного значения температуры должно выполняться условие