Отопление зданий

1
Тема 7: «Отопление зданий промышленных предприятий».
1. Тепловой режим зданий. Виды систем отопления.
2. Тепловые сети.
Назначение систем отопления заключается в восполнении потерь тепла
помещениями, или, что-то же самое, в поддержании внутри отапливаемых
помещений постоянной температуры независимо от температуры наружного
воздуха.
Любая система отопления включает в себя следующие основные
элементы: генератор тепловой энергии; нагревательные приборы, служащие
для передачи тепла воздуху отапливаемых помещений; трубопроводы или
каналы, соединяющие генератор с нагревательными приборами. Среда,
переносящая тепло от генератора к нагревательным приборам, называется
теплоносителем.
В
качестве
теплоносителей
в
системах
отопления
используются вода, пар, воздух.
Системы отопления классифицируются:
А. По радиусу действия:
местные, в которых генератор тепла и нагревательные приборы объединены
в одном устройстве (например, отопительная печь);
центральные, в которых генератор тепла и нагревательные приборы
расположены в разных помещениях.
Б. По виду теплоносителя: водяные; паровые; воздушные. В. По способу
нагрева теплоносителя:
системы с нагревом теплоносителя непосредственно в генераторе;
системы с нагревом теплоносителя .при помощи теплообменного аппарата
(комбинированные системы).
ВОДЯНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
2
Основой работы водяной системы отопления является непрерывный
круговорот (циркуляция) воды по кольцу- котел (генератор тепла)—
нагревательный прибор— котел. Это кольцо называется циркуляционным.
По способу перемещения теплоносителя (воды) водяные системы
отопления делятся на системы с естественной циркуляцией и системы с
насосной циркуляцией.
Достоинства, недостатки и применение водяных систем отопления.
К достоинствам водяных систем отопления относятся:
1) возможность центрального регулирования теплоотдачи нагревательных
приборов путем изменения температуры воды в котле;
2) сравнительно низкая температура поверхности нагревательных приборов,
при которой не происходит разложения органической пыли;
3) долговечность: срок службы систем без капитального ремонта обычно
равен 25—30 годам;
4) бесшумность;
5) пожаробезопасность.
Недостатками таких систем являются:
1) сравнительно высокая первоначальная стоимость;
2) малый радиус действия систем с естественной циркуляцией.
Обладая высокими гигиеническими свойствами, водяные системы
отопления с температурой горячей воды до 100° С находят применение в
зданиях, предназначенных для постоянного пребывания в них людей (жилые
и административные здания, больницы, поликлиники, школы и др.).
ПАРОВЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Работа паровых систем отопления основана на способности пара
выделять скрытую теплоту парообразования во время конденсации. Пар
приготовляется в котле и по трубопроводам поступает в нагревательные
приборы. Здесь он конденсируется, и за счет выделившейся теплоты
3
парообразования происходит нагревание окружающего прибор воздуха.
Образовавшийся конденсат возвращается по трубопроводам в котел.
По величине давления пара в котле различают системы парового
отопления низкого (до 70 кПа) и высокого (более 70 к11а) давления.
Все системы выполняются двухтрубными. Однотрубные паровые
системы в силу эксплуатационных недостатков не получили распространения
и в данном курсе не рассматриваются.
Достоинства, недостатки и применение паровых систем отопления
К достоинствам паровых систем отопления относятся:
1) меньшая в сравнении с водяными системами поверхность нагрева
нагревательных приборов;
2) меньшие в сравнении с водяными системами диаметры трубопроводов;
3) возможность отопления многоэтажных зданий в связи с малым удельным
весом пара;
4) быстрый прогрев системы.
Недостатками таких систем являются:
1) высокая температура поверхности нагревательных приборов, вызывающая
разложение органической пыли, лежащей на нагревательных приборах, и
выделение в связи с этим угарного газа;
2) невозможность центрального регулирования теплоотдачи нагревательных
приборов;
3) меньший в сравнении с водяными системами срок амортизации (особенно
быстро коррозируют конденсатопроводы).
Паровые системы "отопления низкого давления применяются при
радиусе их действия до 500 м;. при большей протяженности паровой
магистрали от главного до дальнего стояка используются системы высокого
давления.
Вследствие санитарно-гигиенического недостатка паровых систем
отопления, связанного с высокой температурой поверхности нагревательных
приборов, они не применяются в помещениях предприятий пищевой
4
промышленности, предназначенных для длительного пребывания в них
людей.
КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
В городах и больших поселках снабжение теплом производится, как
правило,
от
ТЭЦ
и
центральных
котельных,
которые
в
качестве
теплоносителя используют перегретую воду температурой 130 или 150 °С
или пар высокого давления.
Системы отопления предприятий пищевой промышленности могут
принимать непосредственно из тепловой сети теплоноситель температурой
не более 150 °С, а системы отопления таких здании, как больницы,
цоликлиники,
жилые
дома
и
административные
корпуса
пищевых
производств, к воздуху помещений которых предъявляются повышенные
санитарно-гигиенические
требования,
принимать
такой
теплоноситель
непосредственно не могут. В этом случае используются комбинированные
системы отопления, присоединяющиеся к тепловой сети с помощью
теплообменного аппарата - водонагревателя или с помощью элеватора.
Комбинированные системы отопления могут быть двухтрубными и
однотрубными, с верхним и нижним распределением теплоносителя.
Водонагреватели могут быть емкостными, т. е. вмещающими большое
количество воды, и скоростными, не имеющими запаса воды.
Емкостные водонагреватели, обладая большим живым сечением для
прохода воды, оказывают ее движению малое гидравлическое сопротивление
и потому применяются в местных системах с естественной циркуляцией.
Скоростные водонагреватели наделены противоположными признаками и
используются в системах с насосной циркуляцией.
Подбор водонагревателя заключается в определении поверхности
нагрева змеевика, а емкостного водонагревателя — также и в определении
рабочей емкости.
ПАНЕЛЬНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
5
Если в конструкцию пола, потолка или стены заделать трубы и по ним
пропустить горячий теплоноситель, то передавать тепло от теплоносителя
воздуху помещений будет поверхность самой строительной конструкции.
Такая система отопления называется панельной.
Принцип действия электрических систем отопления основан на законе
Джоуля, сущность которого состоит в том, что электрический ток, проходя
по проводнику, нагревает его, а последний нагревает окружающий его
воздух.
Наиболее
широкое
распространение
среди
электрических
нагревательных приборов получили рефлекторы.
Электрические системы отопления не требуют заготовки топлива;
нагревательные приборы легко переносятся; исключается возможность, их
замерзания. Наряду с этим такие системы пожароопасные и требуют
значительного расхода электроэнергии.
Ввиду указанных недостатков электрические системы отопления не
получили широкого распространения. Электронагревательные приборы
используются в административных помещениях предприятий пищевой
промышленности,
расположенных
в
районах
с
непродолжительным
отопительным периодом, в качестве временных подогревающих устройств.
ВОЗДУШНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
В воздушных системах отопления обогрев помещений производится
путем подачи в эти помещения горячего воздуха, нагретого в теплообменных
аппаратах — калориферах до температуры более высокой, чем температура
воздуха отапливаемого помещения. Воздушная система отопления может
быть выполнена по центральной схеме с приготовлением горячего воздуха в
одном центре и по децентрализованной схеме с нагревом воздуха для
каждого помещения в отдельности.
В децентрализованных воздушных системах приготовление горячего
воздуха и подача его в отапливаемое помещение осуществляется с помощью
местного агрегата, который представляет собой объединенные в одном
6
устройстве вентилятор, калорифер, воздуховыпускные и воздухозаборные
устройства.
В некоторых промышленных цехах используются одновременно и
система воздушного отопления, и система отопления с помощью радиаторов
и ребристых труб.
В этом случае система с местными нагревательными приборами
используется круглосуточно для поддержания в помещении дежурной
температуры 5—10 °С, а воздушное отопление включается только в рабочее
время и доводит температуру помещения до требуемой нормами величины.
Температура горячего воздуха, подаваемого в помещение, не должна
превышать 45° С при подаче его в помещение на высоте менее 3,5 м от пола
и 70° С при подаче его на высоте более 3,5 м от пола.
Достоинство воздушного отопления в сравнении с отоплением
местными нагревательными приборами заключается прежде всего в
сокращении расходов металла в 4-6 раз.
Главным недостатком воздушного отопления являются значительные
расходы тепла на нагрев воздуха.
При расчете воздушных систем отопления определяются необходимая
температура горячего воздуха, поступающего в помещение, его расход и
расход теплоты на его нагревание.
Выбор схемы системы отопления определяется конструкцией и
этажностью здания, а также видом теплоносителя.
Централизованное теплоснабжение - это снабжение теплом многих
потребителей от крупной котельной или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).
Связь потребителей с генератором тепла осуществляется с помощью
тепловой сети, которая представляет собой два теплопровода: горячий и
обратный. Теплопроводы выполняются из стальных бесшовных труб,
соединенных
между
собой
на
сварке.
Прокладка
теплопровода
осуществляется, как правило, в непроходных каналах. Стенки канала
выкладываются из кирпича на цементном растворе.
7
Для теплоизоляции теплопроводов применяется мастика из глины с
шерстяными или бумажными очесами или готовые низкотеплопроводные
сегменты.
Централизованное теплоснабжение имеет следующие преимущества
перед снабжением теплом от мелких котельных:
1) возможность использования низкосортных видов топлива;
2) сокращение транспортных расходов по перевозке топлива;
3) сокращение площади котельной в сравнении с суммарной площадью
котельных отдельных зданий;
4) снижение эксплуатационных расходов и уменьшение численности
обслуживающего персонала;
5) освобождение населенных мест от дыма и загрязнений;
6) значительное повышение коэффициента полезного действия котельного
агрегата.