10343

180

дымовую трубу. Как исключение, к одной дымовой трубе можно присоединить две печи, расположенные в одной квартире на одном этаже здания, но с устройством в трубе рассечки высотой не менее 1 м от низа присоединительных патрубков печей. Предпочтение отдают дымовым каналам в стенах, и только в тех случаях, когда их устроить невозможно, применяют насадные и коренные трубы.

Размер поперечного сечения дымовых каналов и труб зависит от тепловой мощности печей и определяется, исходя из скорости движения дымовых газов 1,5...2 м/с. На практике принимают каналы и трубы размером

0,14×0,14 м при тепловой мощности печей до 3,5 кВт, 0,14×0,2 м – от 3,5 до 5,2

кВт, 0,14×0,27 – от 5,2 до 7 кВт.

Дымовые трубы должны быть вертикальными, хотя в случае необ-

ходимости возможно отклонение трубы от вертикали в сторону (увод), которое делают под углом 30°, с относом по осям не более 1 м.

Трубы выкладывают из глиняного кирпича на известковом растворе со стенками толщиной 0,12 м или из жаростойкого бетона толщиной не менее 0,06

м. Высоту дымовых труб (включая высоту печей от уровня колосниковой решетки) принимают не менее 5 м для создания достаточной естественной тяги.

При этом оголовки труб устраивают таким образом, чтобы их устье:

-возвышалось не менее чем на 0,5 м над плоской кровлей, парапетом или коньком скатной крыши при выводе труб на расстояние до 1,5 м от конька;

-располагалось не ниже парапета или конька кровли при расстоянии от

1,5 до 3 м;

-размещалось не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10°

кгоризонту при расстоянии более 3 м.

По этим же правилам выводят оголовки печей по отношению к кровли более высокого здания, пристроенного к зданию с печным отоплением.

Зонты и другие насадки над устьем дымовых труб не устраивают.

Предусматривают лишь искроуловители из металлической сетки с отверстиями не более 5x5 мм, если здание имеет кровлю, выполненную из горючих

181

материалов. Устье кирпичных труб покрывают на высоту 0,02 м слоем цементного раствора.

Естественная тяга возникает вследствие различия в плотности от-

носительно холодного наружного воздуха и горячих дымовых газов по высоте печи и дымовой трубы. Чем больше разность температуры газов и воздуха, а,

следовательно, и их плотности, тем больше естественная тяга, как разность аэростатического давления.

Разность аэростатического давления наружного воздуха и дымовых газов

(естественное циркуляционное давление при воздушном отоплении) ре, Па,

при высоте печи h1, м, (от колосниковой решетки до верха газоходов) и

дымовой трубы h2, м, (от верха газоходов печи до устья дымовой трубы) можно считать равной:

где н, 1, 2 - средний удельный вес, Н/м3, соответственно, наружного воздуха, дымовых газов по высоте печи и дымовой трубы.

Располагаемую для расчетов разность давления определяют при сравнительно высокой температуре наружного воздуха (0 °С), имея в виду, что печь при этой температуре должна исправно действовать, обеспечивая необходимую тягу.

12.7. Проектирование печного отопления

Прежде всего выбирают печь, подходящую для отопления помещения, с

учетом требований, предъявляемых к ее конструкции (рис. 12.2). Желателен выбор печи типовой конструкции, причем тепловая мощность, указанная в ее техническом паспорте, должна равняться расчетным теплопотерям помещения.

Точного совпадения этих показателей обычно не достигают (при выборе печи допустимо отклонение ±15%), поэтому после выбора теплоемкой печи приходится приводить ее теплоотдачу в соответствие с теплопотерями помещения. Для этого уточняют размеры и показатели элементов печи с учетом вида топлива и расположения ее в помещении: проверяют высоту топливника

182

(12.4); тепловосприятие; скорость движения газов в каналах;

теплоаккумулирующую способность; плотность теплового потока на теплоотдающей поверхности (12.5).

Проектирование печного отопления завершают разработкой противопожарных мероприятий. Печи устанавливают так, чтобы соблюдались следующие правила:

-расстояние от топочной дверцы до противоположной стены должно быть не менее 1250 мм;

-высота от поверхности пола до дна зольника и газооборотов – не менее 210 мм;

-высота от верха перекрыши до незащищенного от возгорания потолка -

не менее 350 мм для печей с периодической топкой и 1000 мм для печей длительного горения (при защищенном потолке - соответственно 250 и 700 мм).

Конструкции здания из горючих или трудногорючих материалов,

примыкающие к печам и дымовым трубам, защищают от возгорания раз-

делками - вставками из негорючих материалов. Вертикальные разделки у печей и дымовых труб, установленных в проемах стен из горючих материалов,

предусматривают на всю их высоту в пределах помещений, причем толщину разделок принимают не менее толщины стены. Горизонтальные разделки устраивают в тех местах, где конструкции здания из горючих или трудногорючих материалов примыкают к дымовым каналам. Разделки вы-

полняют в виде утолщения кладки каналов. Верх разделки делают выступающим на 70 мм над полом вышерасположенного помещения.

При расположении печей и дымовых труб вдоль стен устраивают воздушные полости - отступки на всю их высоту (шириной не менее 130 мм при толстостенных печах и 250 мм при тонкостенных). Стены и перегородки в отступках из горючих или трудногорючих материалов защищают теплоизоляционными негорючими материалами.

В чердачных помещениях расстояние от наружной поверхности дымовых каналов до конструкции из горючих и трудногорючих материалов принимают в

183

свету не менее 130 мм. При конструкциях из металла или железобетона расстояние не менее 130 мм считают от внутренней поверхности стенок каналов.

Пол из горючих или трудногорючих материалов перед фронтом печей защищают металлическими листами, пол под каркасными печами на ножках -

металлическими листами по асбестовому картону толщиной 10 мм.

13. ГАЗОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ

13.1. Общие сведения

Из всех видов топлива газ – экологически наиболее чистое топливо, т.к.

при правильной организации процесса его сжигания содержание вредных веществ (канцерогенов, окислов азота, оксида углерода) в продуктах сгорания минимально. Около 30 % потребляемого в России газа расходуется на нужды теплоснабжения. Использование газа экономически выгодно, что обусловлено повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве отопительных установок. Значительно упрощается и эксплуатация теплогенерирующих агрегатов.

В России используют природные и сжиженные газы. Природные газы состоят в основном из метана, других углеводородов метанового ряда, а также небольшого количества азота и углекислого газа. Низшая теплота сгорания сухих природных газов Qнр = 36000...40000 кДж/м3, плотность ρ = 0,73...1,0

кг/м3. Сжиженные углеводородные газы (СУГ), которые получают на специальных заводах в результате переработки нефти и природных газов,

состоят из пропана и бутанов. Хранят и транспортируют пропан-бутаны на большие расстояния в сжиженном виде, а перед использованием жидкий газ испаряют. Низшая теплота сгорания паров СУГ (смесь 50 % пропана и 50 %

бутанов) примерно 110000 кДж/м3, а плотность 2,35 кг/м3. Газовое топливо имеет два основных недостатка: взрывоопасность газовоздушных смесей и

184

токсичность самого газа (особенно продуктов его неполного сгорания), в связи с чем необходимо предусматривать систему безопасности, а также предъявлять повышенные требования при эксплуатации установок газового отопления.

Для отопления газ используют в различных установках: обычных или специальных котлах, комнатных печах, приборах квартирного или местного отопления, в газовых отопительно-вентиляционных агрегатах. Под термином

«газовое отопление» понимают системы отопления:

с комнатными печами, работающими на газе;

с газовыми водонагревателями;

с газовыми нетеплоемкими отопительными приборами;

с газовоздушными теплообменниками;

с газовоздушными излучателями;

с газовыми горелками инфракрасного излучения.

Первый и третий виды систем газового отопления – местные, остальные могут устраиваться как центральными, так и местными.

13.2.Газовоздушное лучистое отопление

Всистеме газовоздушного отопления с излучателями функцию отопительных приборов выполняют теплоизлучающие трубы, проложенные в верхней зоне (не ниже 5 м от поверхности пола) помещения (рис. 13.1). Внутри замкнутого контура теплоизлучающих труб циркулирует смесь нагретого воздуха с продуктами сгорания. Теплоотдача с поверхности труб в помещение происходит преимущественно излучением (до 60 %). Излучатели собирают на фланцах из тонкостенных стальных труб (толщина стенки 0,7 мм) диаметром

400 мм и длиной 6 м. Для уменьшения теплопотерь в верхнюю зону помещения теплоизлучающие трубы покрывают сверху теплоизоляцией, а сбоку устанавливают продольные вертикальные стальные экраны (козырьки).

Смесь воздуха с продуктами сгорания газа проходит через теплогенератор. Принципиальная схема движения потоков в теплогенераторе показана на рисунке 13.2. Охладившийся в системе отопления до температуры

186

Другая часть теплоносителя в объеме, равном объему продуктов сгорания, проходит через теплоутилизатор (ТУ) и выбрасывается в атмосферу.

В ТУ за счет теплоты теплоносителя нагревается воздух, забираемый из помещения и направляемый в горелку для сжигания газа. При этом несколько снижается расход газа и повышается КПД установки (до 96 %).

Преимущества газовоздушного лучистого отопления по сравнению с воздушным отоплением: экономия тепловой энергии за счет уменьшения градиента температуры по высоте помещения, возможность снижения тем-

пературы воздуха в рабочей зоне при сохранении условий теплового комфорта,

автономность, незамерзаемость, удобство регулирования.

13.3. Газовое лучистое отопление

Отопительными приборами в этой системе отопления являются горелки инфракрасного излучения. Систему лучистого отопления наиболее целесообразно применять в больших помещениях со значительными теплопотерями. Особенно эффективна она при обогревании частично или полностью открытых рабочих площадок (монтажных, сборочных, открытых стоянок автомобилей и т. д.). Небольшие размеры и масса инфракрасных горе-

лок делают их удобными для размещения в отапливаемых помещениях. Их теплопередающая поверхность по площади почти в 10 раз меньше, чем пло-

щадь нагревательной поверхности отопительных приборов водяного отопления.

Газовое лучистое отопление применяется также в различных сель-

скохозяйственных и складских помещениях. Существуют системы газолу-

чистого отопления крупных сборочных, прокатных и литейных цехов маши-

ностроительных заводов.

На рисунке 13.3 показана унифицированная газовая горелка инфра-

красного излучения тепловой мощностью 3,7...4,4 кВт. Излучающая огне-

упорная огневая насадка горелки собрана из 10 керамических плиток размером

65x45x12 мм каждая.

187

Вкаждой плитке имеется большое количество (около 1000)

цилиндрических каналов диаметром 1,5 мм.

При температуре излучающей поверхности 850 °С около 60 % теплоты,

выделившейся при сгорании газа, передается излучением, в основном, в виде инфракрасных лучей с длиной волны 2,5,..2,7 мкм.

Расчеты систем отопления с излучающими горелками для помещений различного назначения могут значительно отличаться.

Так, для помещений с малоили нетеплоемкими ограждающими конструкциями, а также для отопления рабочих мест на открытом воздухе или в случае зонного обогрева отопительную нагрузку можно определить по условию комфортной облученности человека. В остальных случаях нагрузку следует определять с учетом теплопотерь помещения и лучисто-конвективного теплообмена системы отопления с помещением.

188

Рис. 13.3. Газовая горелка инфракрасного излучения: 1 – излучатель; 2 – сетка; 3 – сопло; 4 – смеситель; 5 – кронштейн

Размещение горелок (число рядов, расстояние между горелками в ряду,

высоту их подвески над полом, угол наклона горелок) определяют, исходя из норм облученности и в зависимости от типа горелок.

14. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ

14.1. Общие сведения

При электрическом отоплении получение теплоты связано с преоб-

разованием электрической энергии. По способу получения теплоты электрическое отопление может быть с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую и с трансформацией электричества в теплоту в тепловых насосах.

189

Системы электрического отопления подразделяются на местные, когда электроэнергия преобразуется в тепловую в обогреваемых помещениях или в непосредственной близости от них, и центральные, например, с электрокотлами.

По степени использования электроэнергии для отопления различают системы с полным покрытием отопительной нагрузки и с частичным ее покрытием (комбинированное отопление), в качестве как фоновой (базисной),

так и догревающей частей системы.

Системы электрического отопления могут работать по свободному и вынужденному (например, только ночью) графикам.

Достоинствами систем электрического отопления являются высокие гигиенические показатели, малый расход металла, простота монтажа при сравнительно небольших капитальных вложениях, транспортабельность,

управляемость в широких пределах с автоматизацией регулирования.

Возможность гибкого управления процессом получения теплоты позволяет создавать системы отопления, быстро реагирующие на изменение теплопотребности помещений.

К недостаткам электрического отопления относят, в первую очередь,

неэкономичное использование топлива, высокую температуру греющих элементов, повышенную пожарную опасность, хотя в последние годы у применяемых отопительных приборов и греющих кабелей значительно снижена опасность возгорания. Распространение электрического отопления в стране сдерживается также ограниченным уровнем выработки электроэнергии.

Отпускная стоимость энергии высокая из-за значительных капитальных вложений в электростанции и линии передач, потерь при транспортировании.

Для уменьшения расхода топлива целесообразно применять отопительные установки с использованием тепловых насосов. Коэффициент использования топлива при отпуске теплоты потребителю у различных источников теплоснабжения меняется в следующих пределах: от ТЭЦ 68…75 %, от котельных мощностью более 60 МВт 66...73 %, от котельных мощностью менее 60 МВт 58...70 %, от автономных котлов отечественных 65...75 %, от