Светотехн. и электротехн (курс лекций)

Безопасность эксплуатации электрических котлов обеспечивается наличием:

регулируемого датчика ограничения максимальной температуры теплоносителя с возможностью регулировки температуры теплоносителя от +35 до +85 °С;

датчика уровня теплоносителя, исключающего возможность включения электрокотла с незаполненной теплоносителем системой отопления; термовыключателя, исключающего нагрев теплоносителя свыше 90°С.

Первый класс защиты, степень защиты от влаги – брызгозащитное исполнение.

Рис. 21. Электрические котлы РУСНИТ.

Технические характеристики электрокотлов Руснит

Электрокотлы ЭОВ. В качестве нагревателей в электрокотлах ЭОВ (рис. 22) используются ТЭНы из нержавеющей стали. Простая автоматика управляет котлом, регистрируя температуру жидкости системы. Котлы любого типа способны осуществлять ступенчатую регулировку мощности. Котлы ЭОВ предназначены для быстрого решения задачи отопления как бытовых, так производственных, общественных и складских помещений.

Рис. 22. Электрокотлы ЭОВ.

Технические характеристики электрокотлов ЭОВ

Основные правила безопасной эксплуатации электродных котлов и водо-

нагревателей. Электродные котлы и элементные водонагреватели при нарушении надлежащих правил устройства и эксплуатации могут представлять значительную опасность с точки зрения поражения людей и животных электрическим током. Это обусловлено тем, что электродные котлы и элементные водонагреватели устанавливают, как правило, в сырых помещениях и обслуживает их неэлектротехнический персонал. Кроме того, электродные котлы имеют повышенную опасность, обусловленную принципом их работы.

Основные правила безопасной эксплуатации электрокотлов в сетях с напряжением до 1000 В состоят в следующем.

1.Для эксплуатации разрешается использовать только электрокотлы и водонагреватели, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ по техническим условиям, утвержденными министерством в ведении которого находится заводизготовитель. Применять самодельные котлы и нагреватели запрещается.

2.Котлы, работающие под давлением, до ввода в эксплуатацию должны быть зарегистрированы в местных органах Госгортехнадзора.

3.Электрокотлы необходимо устанавливать в отдельных помещениях (электрокотельных), доступ в которые разрешается лишь специально проинструктированным лицам.

4.Мощность работающих электродных котлов не должна превышать номинальную. Для этого удельное электросопротивление воды должно находиться в пределах, указанных в паспорте котла.

5.Корпус котлов напряжением до 1000 В и все металлические части, которые в результате повреждения изоляций могут оказаться под напряжением, должны быть присоединены к нулевому проводу. Нулевой провод повторно заземляют на вводе в

помещение.

6.В сетях 380 В с глухо заземленной нейтралью, питающих животноводческие фермы, корпуса котлов не присоединяют к нулевому проводу, а для обеспечения безопасности обслуживания котлы помещают в изолированные от них металлические кожухи, которые надежно присоединяют к нулевому проводу. Выводы к трубопроводам холодной и горячей воды присоединяют через изолирующие вставки.

7.Электрокотлы должны быть защищены трехфазными автоматами или другими устройствами, действующими на отключение при перегрузках и коротких замыканиях в цепях котла.

8.Водогрейные котлы и водонагреватели следует присоединять к водопроводной сети и разборному трубопроводу только через изолирующие вставки. Сопротивление воды во вставках должно быть не менее 2000 Ом.

9.Все операции по обслуживанию аппаратов могут выполняться только при отключенном состоянии. Оперативный персонал, осуществляющий технический уход и эксплуатацию, должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже третьей.

10.Каждый котел необходимо снабдить табличкой с основными техническими данными, схемами электрического и тепломеханического оборудования и утвержденными инструкциями по эксплуатации.

Тема 1.4.

Электронагревательные установки для создания и регулирования микроклимата

Роль и оптимальные параметры микроклимата. Под микроклиматом за-

крытых помещений понимают совокупность основных физических и химических факторов воздушной среды, оказывающих комплексное воздействие на живой организм. Наибольшее влияние на жизнедеятельность скота и птицы при содержании их в сельскохозяйственных помещениях оказывают температурно-влажностный режим, скорость движения и состав воздуха, а также освещенность и степень ионизации воздуха.

Температурно-влажностный режим помещения зависит от следующих условий: а) зонального климата и времени года; б) термического и влажностного сопротивления ограждающих конструкций здания; в) совершенства вентиляции и уровня воздухообмена в помещении; г) степени отопления; д) плотности размещения, вида и возраста животных и птицы. Кроме того, на состав воздуха влияет: состояние канализации и частота уборки навоза и помета; технология содержания животных и птицы; состояние логова, количество и качество подстилки и распорядок дня на ферме.

Главное назначение вентиляции – поддерживать оптимальную температуру и влажность воздуха в помещении, удалять вредные газы, а также предупреждать конденсацию паров на внутренней поверхности ограждений. Недостаточный обмен воздуха не обеспечивает удаление из помещения водяных паров и вредных газов. Излишняя подача воздуха приводит к большому расходу тепла на его обогрев, что связано с увеличением затрат на оборудование отопительно-вентиляционных систем. В связи с этим возникает необходимость точного расчета оптимального объема вентиляции. Трудно переоценить значение температурного фактора на продуктивность и сохранность взрослого поголовья и особенно молодняка животных и птицы.

В коровнике, например, при температуре свыше 25°С удои коров начинают снижаться, а при 35°С падают на 50%. В свинарниках-откормочниках расход кормов на 1 кг привеса при температуре 4,5°С возрастает в 1,5—2 раза по сравнению с оптимальной температурой. В помещениях для кур-несушек при температуре воздуха ниже 7,5° С яйценоскость снижается на 10 –15% и увеличивается потребность корма; при температуре выше 30° С также снижается продуктивность, уменьшается размер и качество яиц.

Электрокалориферные отопительно-вентиляционные установки нашли широкое распространение для отопления животноводческих помещений. Преимущество их состоит в том, что в одном агрегате совмещаются функции отопления и вентиляции, они применимы во всех животноводческих помещениях, имеют простую регулировку теплопроизводительности и количества подаваемого воздуха.

Основными узлами электрокалориферной установки являются электрический калорифер, вентилятор, электрический двигатель, система воздуховодов в помещении и система управления установкой.

Нагрев воздуха осуществляется от нагревательных элементов, устанавливаемых в камере нагрева (собственно, калорифере) на пути движения воздуха от вентилятора. Нагревательные элементы устанавливают так, чтобы обеспечить наилучшее обдувание их воздухом для максимального отвода тепла и достаточную механическую жесткость, исключающую их деформацию под воздействием воздушного потока. В качестве побудителей движения воздуха используют осевые и центробежные вентиляторы, сочленяемые с калорифером переходными вставками и конфузором. Для равномерного обдувания нагревательных элементов калорифер размещают перед входом в вентилятор. Нагревательные элементы выполняются из нихромовой или фехралевой проволоки, которую наматывают на изолирующее основание из огнеупорных материалов или свивают в спирали и крепят на изоляторах. В мощных калориферах нагревательные элементы выполняют из ленты, которая изгибается в виде зигзага длинной стороной сечения по направлению движения воздуха.

Однако наиболее надежны и безопасны электрические калориферы с трубчатыми нагревательными элементами, получившими в последние годы широкое распространение.

Трубчатые нагревательные элементы для нагрева воздуха применяют с гладкой и оребренной наружной поверхностью. Алюминиевые диски-ребра, насаженные на трубчатый нагреватель, значительно улучшают отвод тепла и условия его работы (рис. 23). Еще более эффективно оребрение, выполненное методом накатки алюминиевого корпуса нагревателя.

Рис. 23. Оребренный трубчатый электронагреватель.

Для отопления животноводческих помещений применяют стационарные и передвижные электрокалориферные установки. Стационарные установки обычно располагают в подсобных помещениях животноводческих построек, а распределительные воздуховоды приточной вентиляции монтируют под потолком или реже в полу помещений. Раздаточные сопла воздуховодов равномерно распределяют воздух по всему помещению на различной высоте в зависимости от вида животных. Такая система регулируемой приточной вентиляции с электроподогревом воздуха наиболее совершенна, обеспечивая совместно с вытяжной вентиляцией требуемые параметры воздуха во всем помещении. Вытяжная вентиляция выполняется оконными или центробежными вентиляторами, а также вентиляционными шахтами с принудительной или естественной вентиляцией.

Рис. 24. Электрокалориферная установка СФОА-25: 1-рама; 2-переходной патрубок; 3-

электрокалорифер; 4-мягкая вставка; 5-вентилятор

Для систем вентиляции и электроотопления животноводческих помещений при температуре нагрева воздуха не выше 50°С широкое применение находят ста-

ционарные электрокалориферные установки типа СФОА, размерный ряд которых приведен в таблице.

Тепловентиляторы. Тепловентиляторы предназначены для обогрева жилых, офисных а также любых сельскохозяйственных помещений. В конструкцию современных тепловентиляторов ТВП «БАРЬЕР» предусмотрена возможность регулировки температуры воздуха в помещении с помощью терморегулятора. Управление тепловентилятора включает в себя терморегулятор, для контроля температуры в помещении, и ступенчатый переключатель мощности.

Цель новой разработки совместить компактный прямоугольный корпус с повышенной эффективностью работы, присущей тепловым пушкам с корпусом типа

«труба».

Для достижения поставленной цели использовали традиционный корпус прямоугольной Рис. 25. Тепло-

вентиляторы фирмы «БАРЬЕР». формы, внешне напоминающий привычные для потребителя изделия PYROX, ТРОПИК, КОМФОРТ и другие.

Новое техническое решение конструкции нагревательного узла, применѐнное для нового изделия, позволили добиться следующих преимуществ:

Высокая эффективность нагрева воздушного потока без увеличения потребляемой мощности и перегрева трубчатых электронагревателей;

Корпус изделия в процессе эксплуатации не нагревается, максимальное количество тепла выделяемое ТЭНР передаѐтся воздушному потоку;

При работе тепловентилятор «Барьер» не выжигает кислород и создаѐт гораздо более сильный, по сравнению с аналогами, поток нагретого воздуха. Используемые в тепловентиляторе электродвигатели итальянской фирмы

«ELCO» и ТЭНы оребрѐнные стальной лентой позволяют обеспечить высокую надѐжность изделия и существенно увеличить их срок службы, что позволило нам увеличить гарантийный срок обслуживания изделий до двух лет.

Технические характеристики тепловентиляторов ТВ «Барьер».

Установки кондиционирования воздуха. Кондиционирование воздуха позво-

ляет создать наиболее оптимальные зоогигиенические условия для содержания животных и птицы в различных климатических районах страны. В последнее время кондиционирование воздуха начинают применять для цехов птицефабрик с клеточным содержанием кур-несушек и молодняка, а также в некоторых других сельскохозяйственных помещениях. В систему кондиционирования воздуха входят установки, в которых создается требуемый режим обработки воздуха по влажности, температуре и составу. Для увлажнения воздуха применяют различного рода форсуночные камеры и камеры с орошаемым слоем, для нагрева или охлаждения — теплообменники с центральным водяным отоплением или охлаждением от холодильных машин. Для подогрева воздуха применяют электронагреватели. В комплект установок для кондиционирования воздуха входят также вентиляторы, воздушные фильтры, различного рода вспомогательные узлы и механизмы. Отечественной промышленностью освоен серийный выпуск центральных секционных кондиционеров с типовыми секциями на номинальную производительность по воздуху от 10 до 240 тыс. м3/ч и местных агрегатных неавтономных и автономных кондиционеров номинальной производительностью по воздуху от 0,5 до 20 тыс. м3/ч.

Расчет и проектирование аппаратов в установках кондиционирования основывается на общих закономерностях аэродинамики, теплотехники, электротехники и теории автоматического регулирования, а при выборе аппаратов исходят из требуемой теплоили холодопроизводительности и производительности помещения по воздуху. В качестве примера рассмотрим автономные кондиционеры с водяным охлаждением и электрическим нагревом воздуха типа KB, технические характеристики которых приведены в таблице 5.

На рисунке 26 приведена принципиальная схема автономного кондиционера КС-35. Внутри такой кондиционер разделен перегородкой на два отсека. В нижнем отсеке располагается компрессорно-конденсаторная группа, а в верхнем отсеке — испаритель, электронагреватели и центробежный вентилятор с электродвигателем. В качестве холодильного агента используется фреон-12. Автоматический режим холодильного агрегата кондиционера обеспечивается при помощи терморегулирующего вентиля с термобаллоном и регуляторов давления, электрические схемы которых связаны с магнитным пускателем электродвигателя компрессора. Температура воздуха в помещении контролируется датчиком температуры, который также воздействует на магнитный пускатель электродвигателя компрессора. При понижении температуры внутреннего воздуха датчик подает команду на остановку электродвигателя компрессора, а при повышении температуры – на пуск.

Ручным переключением кондиционер можно перевести для работы в режиме нагрева воздуха. В этом случае холодильная машина полностью отключается и включаются электронагреватели воздуха, контроль которых осуществляется по датчику температуры воздуха в помещении.

Рис. 26. Принципиальная схема автономного кондиционера КС-35:

1 — регулятор низкого давления; 2 —компрессор; 3— регулятор давления; 4—водяной конденсатор; 5 — терморегулирующий вентиль; 6 — фильтр; 7 — теплообменник; 8— терморегулирующий вентиль; 9 — термобаллон; 10— центробежный вентилятор; 11 — электронагреватели; 12 — испаритель; 13 — жалюзи; 14 — фильтр; 15 — датчик температуры воздуха в помещении.

Таблица 5.

Средства местного электрообогрева. В начальный период развития молод-

няк животных и птицы требует повышенного уровня температуры обогрева.

При существующих теплофизических параметрах ограждающих конструкций животноводческих помещений и стоимости электроэнергии в большинстве случаев выгодно применять дополнительные средства местного электрообогрева помещений в зоне размещения молодняка. При этом общее отопление помещений может быть электрическим, водяным, паровым или с применением теплогенераторов. Применение средств местного электрообогрева вызвано также техническими и технологическими преимуществами электронагревательных установок, как то: возможностью легкой концентрации тепловой энергии в заданном объеме, контролем и регулированием температурного режима с обеспечением большой точности и равномерности

температуры и др. По сравнению с только общим электроотоплением помещений экономические преимущества средств местного электрообогрева обусловлены пониженным расходом электроэнергии. В настоящее время создано и эксплуатируется большое количество местных электрообогревателей, различных как по конструкции так и по роду создаваемого ими теплового эффекта. Местные электрообогреватели применяются для обогрева цыплят, поросят телят, ягнят и других сельскохозяйственных животных и птицы.

Разделение средств местного обогрева можно осуществить по способу теплопередачи. По способу теплопередачи средства местного электрообогрева делят на устройства лучистого, контактного и конвективного действия. Наибольшее распространение находят устройства лучистого и контактного действия. Дополнительный обогрев молодняка при помощи устройств лучистого действия основан на использовании инфракрасного излучения. Биологическое действие ИК излучения зависит от глубины проникновения лучей в организм животных.

Электрообогреваемые полы применяют для общего и местного обогрева помещений. Сущность этого метода состоит в том, что в отдельные участки пола, где больше всего пребывают животные, или по всей площади пола (при общем отоплении) закладывают нагревательные элементы из провода (кабеля), стальной оцинкованной проволоки или металлической сетки.

Электрообогреваемые полы имеют следующие положительные особенности.

1.Микроклимат в зоне пребывания животных или птицы существенно улучшается. Одновременно с повышением температуры пола повышаются температура и подвижность воздуха над полом, понижаются относительная влажность воздуха и концентрация вредных газов. Животные и птица совершенно избавляются от простудных заболеваний. Резко уменьшается или совсем ликвидируется потребность в подстилочных материалах.

2.Пол обладает теплоаккумулирующей способностью, допускающей многочасовые перерывы в подаче электроэнергии без ущерба для животных. Металлоемкость установки по сравнению с электрокалориферными или водяными системами отопления незначительна.

Электрообогреваемые полы успешно применяют в свинарниках-маточниках, цыплятниках, помещениях для выращивания утят и индюшат, а также в коровниках

ителятниках.

Наиболее разработаны конструкции электрообогреваемых полов с применением нагревательных проводов марок ПОСХВ и ПОСХП, закладываемых в толщу бетонного пола (рис. 27), стальной оцинкованной проволоки, которую в виде спиралей помещают в изолированные (керамические или асбоцементные) трубы, расположенные в полу (рис. 28). Преимущество последних полов заключается в возможности заменять нагревательные элементы при выходе их из строя, а недостаток — в повышенных капитальных затратах.

Напряжение питания полов— сетевое 380/220 или пониженное 24—36 В. Если питание подается от сети с глухо заземленной нейтралью, поверх нагревательного провода в бетон закладывают металлическую сетку-экран с размерами ячеек 50—70 мм, соединяемую с заземляющим контуром здания или специально устраиваемым заземлением. Всего должно быть два заземлителя, расположенных по диагонали плана помещения. Заземлители забивают в землю на глубину не менее 3 м, считая от нижних концов. От стен здания заземлители должны быть на расстоянии около 1 м.

Рис. 25. Устройство электрообогреваемого пола с нагревательным проводом:

1 — бетон; 2 — нагревательный провод; 3 — экранная металлическая сетка; 4 —теплоизоляция; 5

— песок; 6 — гидроизоляция (толь); 7 — выводы нагревательного провода; 8 — деревянная рама.

Рис. 26. Устройство электрообогреваемого пола с нагревательными элементами в

изоляционных трубах: 1 — нагревательная спираль из оцинкованной проволоки; 2 — бетон; 3

— изоляционная труба; 4 —шинный канал.

Система «теплый пол» включает в себя три основных элемента – нагревательный кабель, терморегулятор и термодатчик. Принцип ее действия следующий: кабель укладывается под бетонную стяжку, на которую можно положить любое напольное покрытие (паркет, линолеум, плитку). Температуру нагрева системы постоянно отслеживает и регулирует система из терморегулятора (автоматически или вручную) и датчика. Нагревательный кабель составляет основную и наиболее важную часть конструкции системы, поэтому требования к его безопасности и надежности предъявляются на достаточно высоком уровне. При любом выходе из строя кабеля возможно провести диагностику, несмотря на то, что он находится под цементной стяжкой на глубине 30 – 50 мм.

Сейчас в системе «теплый пол», предлагаемых на отечественном рынке, задействованы различные типы нагревательных кабелей, каждый из которых имеет свою область применения и специфические характеристики. Обычно в системе «те-