Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные проблемы теплогазоснабжения населенных мест и предприятий. Учебное пособие (курс лекций)
.pdf
141
ЛЕКЦИЯ 4
ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЙ
Цель: ознакомление с системами отопления и областью их
применения.
4.1. Классификация систем отопления
Системы отопления включают в себя следующие основные
элементы:
– теплогенератор;
– теплопроводы;
– отопительные приборы.
В зависимости от взаимного расположения этих элементов системы отопления разделяют на:
– централизованные (теплогенератор находится вне отопительной установки и предназначен для выработки тепловой энергии для нескольких объектов);
– местные;
– индивидуальные.
Надежность систем (см. курс лекций «Теоретические основы
микроклимата помещений»).
Виды теплоносителей и их характеристика (самостоятельно).
Основные виды систем отопления:
– водяное;
– паровое;
– воздушное;
– панельно-лучистое;
– электрическое;
– газовое;
– печное.
Наиболее широкое распространение получили системы водяного отопления, как одного из наиболее дешевых, удобных и надежных систем, с достаточным уровнем комфортности.
Системы парового отопления вследствие своих недостатков
(высокая температура поверхности приборов, сложность регулирования теплоотдачи, высокая шумность и др.) применяются ограниченно, только для отопления отдельных категорий производственных помещений.
142
Системы воздушного отопления рекомендуется применять при
совмещении систем отопления и вентиляции при отоплении промышленных предприятий и устройстве тепловых завес в промышленных и гражданских зданиях.
Системы панельно-лучистого отопления являются самыми
комфортными системами по санитарно-гигиеническим показателям, но в связи с высокими капитальными затратами и низкой надежностью применяются редко.
Применение систем электрического отопления экономически целесообразно в радиусе 100 км от гидроэлектростанций. В остальных
случаях они применяются в качестве дежурного отопления.
Газовое и печное отопление в связи с высокой долей сельского населения имеет достаточно большое распространение, хотя и обладают низкой эффективностью и низкими санитарно-гигиеническими
показателями.
4.2. Системы водяного отопления
Водяное отопление имеет следующие гигиенические и технические преимущества по сравнению с другими системами:
– относительно невысокую температуру поверхности приборов
и труб;
– равномерную температуру в помещениях;
– длительный срок службы;
– меньшие тепловые потери;
– бесшумность действия;
– простоту обслуживания и ремонта.
Система с естественной циркуляцией называется гравитационной, а с искусственной – насосной. Насосные системы отопления
получили наибольшее распространение; системы с естественной
циркуляцией применяются в основном в индивидуальном строительстве.
Гидростатическое давление, создающее циркуляцию в гравитационных системах, зависит от разности высот центров нагревания
и охлаждения. Значение гравитационного циркуляционного давления, соизмеримое с давлением, создаваемым насосом, возникает
только в очень высоких зданиях. В малоэтажных зданиях гравитационная система имеет следующие недостатки:
а) незначительный радиус действия;
143
б) большой расход металла в связи с увеличенным диаметром
труб;
в) повышение опасности замерзания в не отапливаемых помещениях в связи с низкой скоростью циркуляции.
Однако в ряде случаев ее применение более целесообразно, т. к.
гравитационная система отопления имеет определенные преимущества:
а) большая простота устройства и эксплуатации;
б) независимость от электроснабжения;
в) отсутствие насосов и соответственно шума и вибрации;
г) большая долговечность;
д) саморегулирование системы.
Система водяного отопления присоединяется к наружным теплосетям по следующим схемам (рисунок 4.1):
а) местная система отопления; централизованная система отопления;
б) независимая схема, применяемая при необходимости снизить
гидростатическое давление в системе;
144
в) зависимая схема со смещением воды, применяемая при tг<t1;
г) зависимая прямоточная схема, применяемая при tг = t1.
Рис. 4.1 Схемы присоединения систем водяного отопления к теплосети:
1 – котёл; 2 – циркуляционный насос; 3 – отопительный прибор; 4 – расширительный бак; 5 – теплообменник; 6 – подпиточный насос; 7 – элеватор
При централизованном теплоснабжении в зависимости от схемы присоединения устраиваются тепловые пункты. Схемы тепловых пунктов (ТП) приведены на рис. 4.2:
а) принципиальная схема ТП при независимом присоединении;
145
1 – тепловая сеть;
2 – местная система горячего ВСН;
3 – рециркуляционный трубопровод;
4 – регулятор расхода на отопление;
5 – теплообменник отопления;
6 – местная система отопления;
7 – перемычка;
8 – циркуляционный насос;
9 – водопровод;
10 – подогреватель горячего ВСН
б) принципиальная схема ТП при зависимом присоединении
1, 2 – подогреватели горячего водоснабжения;
3 – теплообменник отопления;
4 – регулятор расхода;
5 – датчик расхода;
6 – перемычка;
РТ – регулятор температуры
Рисунок 4.2 – Схемы тепловых пунктов водяных систем теплоснабжения
4.3. Системы парового отопления
Паровые системы теплоснабжения, как и водяные, могут
быть однотрубными, двухтрубными и многотрубными.
В однотрубной паровой системе конденсат пара не возвращается от потребителя тепла к источнику, а используется на горячее
водоснабжение и технологические нужды или сбрасывается в дре-
146
наж. Такие системы малоэффективны и применяются при небольших расходах пара.
В настоящее время на практике наибольшее распространение
получили двухтрубные паровые системы с возвратом конденсата к источнику тепла. Конденсат от местных систем теплопотребления собирается в общий бак, расположенный в тепловом
пункте, а затем насосом перекачивается к источнику тепла.
Приготовление новых порций питательной воды для паровых
котлов является дорогостоящей операцией, поэтому затраты на
возврат конденсата являются, как правило, оправданными.
Окончательно вопрос о целесообразности возврата конденсата
решается в каждом конкретном случае на основании техникоэкономических расчётов.
Многотрубные паровые системы применяются на промышленных площадках при получении пара от ТЭЦ и в случае, если технология производства требует пара разных давлений. Затраты на
сооружение отдельных паропроводов для пара различных параметров оказываются меньше, чем стоимость перерасхода топлива
на ТЭЦ при отпуске пара только одного, наиболее высокого давления и последующего редуцирования его у абонентов, нуждающихся в паре пониженных параметров.
Многотрубные паровые системы могут использоваться также
при резервированной подаче с ТЭЦ пара различных параметров.
Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения представлены на рисунке 4.3.
Поступающий на абонентский ввод пар обычно попадает в распределительную гребёнку, откуда непосредственно или через редукционный клапан (автомат давления «после себя») направляется
к теплоиспользующим аппаратам.
На абонентских вводах систем кроме устройств, обеспечивающих передачу тепла в местные системы теплопотребления, большое значение имеет также система сбора конденсата и возврата
его к источнику тепла.
Различают открытые и закрытые системы сбора конденсата.
Наиболее простой вариант представляет собой открытую схему
сбора конденсата, представленную на рисунке 4.4.
147
Рис. 4.3. Принципиальные схемы паровых систем теплоснабжения:
1 – источник тепла; 2 – паропровод; 3 – абонентский ввод; 4 – калорифер
вентиляции; 5 – абонентский теплообменник отопления; 6 – теплообменник горячего водоснабжения; 7 – технологический аппарат; 8 – конденсатоотводчик; 9 – дренаж; 10 – бак сбора конденсата; 11 – конденсатный
насос; 12 – обратный клапан; 13 – конденсатопровод
148
Рис. 4.4. Открытая схема сбора конденсата:
1 – паропровод; 2 – теплоиспользующий аппарат; 3 – конденсатоотвод-
чик; 4 – бак сбора конденсата; 5 – насос; 6 – обратный клапан; 7 – атмосферная труба
Недостатки открытой схемы:
а) поглощение конденсатом кислорода воздуха, что вызывает
коррозию конденсатопроводов;
б) потери в атмосферу пара вторичного вскипания и уходящего
с паром тепла.
При температуре конденсации tк=150 °С потери конденсата составляют 10 %, а потери тепла достигают 40 %. В связи с этим открытые схемы сбора конденсата применяются редко: при количестве конденсата менее 1 т/ч и расстоянии до источника тепла менее 500 м.
Наибольшее распространение на практике имеют закрытые
системы сбора конденсата. Варианты таких систем более сложны в
технологическом и конструктивном исполнении, однако позволяют устранить недостатки, свойственные открытым системам, о которых говорилось выше.
Вариант закрытой системы сбора конденсата представлен на
рисунке 4.5.
149
Рис. 4.5. Закрытая схема сбора конденсата:
1 – паропровод; 8 – обратный клапан; 2 – теплоиспользующий аппарат; 9,
11 – регуляторы давления «до себя»; 3 – конденсатоотводчик; 10 – трубо-
провод вторичного пара; 4 – конденсатопровод; 12 – регулятор температуры; 5 – бак сбора конденсата; 13 – пароводяной теплообменник; 6 – водомерное стекло; 14 – водопровод; 15 – горячая вода; 7 – конденсатный
насос; 16 – гидрозатвор
4.4. Отопительные приборы систем водяного
и парового отопления
Основные характеристики отопительных приборов
Отопительными приборами называются устройства для передачи
тепла от теплоносителя непосредственно к отапливаемому помещению. Через стенки прибора происходит теплообмен между протекающим внутри отопительного прибора теплоносителем (как правило, это нагретая вода или водяной пар) и воздухом помещения.
Отопительные приборы должны удовлетворять теплотехническим, технико-экономическим, санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям.
Основной теплотехнической характеристикой отопительного
прибора является его коэффициент теплопередачи. Обычно наиболее эффективными являются отопительные приборы, имеющие
более высокий коэффициент теплопередачи. Для теплотехнической оценки и сравнения различных типов отопительных приборов
вводится понятие «эквивалентный квадратный метр» поверхности
отопительного прибора (экм).
Эквивалентным квадратным метром называют условную наружную поверхность отопительного прибора, имеющую теплоотдачу (тепловой поток) мощностью 506 Вт, при средней разности
температур горячей воды и воздуха в помещении равной 64,5 ºС и
150
стандартной (открытой) установке прибора с подачей горячей во-
×
ды по схеме сверху вниз.
При этих показателях расход воды в приборе на 1 экм составит:
V
=
5066,3
( )
709519,4
-×
=
кг
,4,17
. (4.1)
экмч
×
Коэффициент теплопередачи, соответствующий 1 экм прибора,
равен:
506
k
=
=
185,82
-
Вт
,84,7
. (4.2)
2
Км
×
Измерение теплоотдающей поверхности в эквивалентных метрах есть сравнение данного прибора с эталонным. За эталонный
принят чугунный секционный радиатор типа Н-136 (строительная
глубина 136 мм, монтажная высота 500 мм). Через 1 м2 внешней
физической поверхности эталонного радиатора (площадь четырех
секций) при испытании в стандартных условиях передается в помещение тепловой поток, равный 506 Вт. Следовательно, эквивалентная площадь теплоотдающей поверхности секции эталонного
радиатора равна его физической площади.
Сопоставление площади поверхности одного элемента какоголибо отопительного прибора в эквивалентных квадратных метрах,
с площадью его поверхности в квадратных метрах, дает возможность судить об относительной теплотехнической эффективности
прибора.
Для сравнительной теплотехнической характеристики разных
типов отопительных приборов вводится коэффициент пересчета,
который равен отношению теплоотдачи 1м2 действительной поверхности нагрева отопительного прибора к теплоотдаче 1 экм его
поверхности при одинаковых условиях работы прибора.
Технико-экономические характеристики отопительного прибора определяются его первоначальной стоимостью, отнесенной к
единице тепла, отдаваемого помещению при оценке отопительных
приборов, изготовленных из одного и того же материала, техникоэкономическим критерием может служить тепловое напряжение
материала.
Под тепловым напряжением материала понимают количество
тепла, создаваемого прибором в течение 1 ч при разности темпера-
тур теплоносителя и окружающего воздуха в 1 °C, отнесенного к
1 кг массы нагревательного прибора, Вт/(кг×К):
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]