книги / Отопление и вентиляция. Отопление

Г.А. МАКСИМОВ

ОТОПЛЕНИЕ

ИВЕНТИЛЯЦИЯ

Ча с ть I

ОТОПЛЕНИЕ

И з д а н и е 3, п е р е р а б о т а н н о е

Допущено Министерством высшего а среднего

специального образования СССР

вкачестве учебника для специальности *Теплогазоснабжение и вентиляция»

строительных вузов

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА*

Мос ква — 1 963

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга является учебником для студентов строи­ тельных вузов по специальности «Теплоснабжение и венти­ ляция». За 9 лет, разделяющих 2-е и 3-е издания, произошли столь большие изменения во всех областях теории и прак­ тики строительства, что возникла необходимость в значи­ тельной переработке материала книги. В частности, появление

ление» перенесен в конец учебника, поскольку изучение раздела отодвигало календарный срок выполнения курсового проекта центрального отопления.

За последние годы появилось огромное количество раз­

тажных работ», «Термодинамика и теплопередача», «Тепло­ снабжение», «Насосы и вентиляторы» и «Газоснабжение».

Объем отдельных разделов книги обусловлен исключи-* тельно степенью их значимости для практики и степенью их усвояемости учащимися.

В 3-е издание учебника внесены также изменения мето­ дического порядка. Прежде всего приводятся наиболее простые методы расчетов, на фоне которых сущность самого метода расчета выявляется гораздо рельефнее, чем при более точных, но более сложных методах. Пользуясь материалом

3

расчетов, может разобраться в многочисленных вспомогатель­ ных графиках и таблицах, приводимых в различных справоч­ никах для уточнения и облегчения расчетов.

В связи с переходом на международную систему единиц (СИ) было учтено то обстоятельство, что накоплен практи­ ческий глазомер и сложились навыки в пользовании литера­ турой, основанной на прежней системе мер. Поэтому нужно, по возможности, сохранить укоренившиеся количественные представления. Вследствие этого за единицу потока тепла был принят не ватт, а килоджоуль в час.

Применение международной системы единиц в дисциплине «Отопление и вентиляция» имеет свои преимущества и не­ достатки. К преимуществам следует отнести устранение возможной путаницы в понятиях килограмм-масса и кило­ грамм-сила. Под понятием килограмм в международной сис­ теме единиц всегда подразумевается масса. Единицей же измерения силы является ньютон.

Расчеты по вентиляции упрощаются, так как теплоемкость воздуха в кдж/кг равна 1,0 (а не 0,24 ккал/кг), как это при­ нято в системе МКГСС. Наоборот, расчеты водяного отоп­ ления усложняются вследствие того, что теплоемкость воды в кдж/кг равна 4,19 (а не 1 ккал/кг).

Ниже приводится сравнительная таблица единиц измере­ ния: в системах МКГСС и СИ

1 ккал = 4186,8 дж = 4,19 кдж-, 1 «7" = 9,81 н (ньютон); 1 кГ/м2 — 9,81 н/м2-,

1 мм pm. cm. = 133,3 н/м2-,

1 am. физич. = 1,033 кПсм2= 10,13 н/см2',

1 am. технич. = 1 кГ/см2 — 9,81 н/см2-, 10 н/см2 = 100000 н/м2= 1 бар.

Как видно из таблицы, кдж очень близок к британской тепловой единице (BTU).

Ввиду того что расчеты отопительных и вентиляционных установок производятся с помощью логарифмической ли­ нейки, величина допускаемой ошибки составляет не менее 2%. Поэтому для приближенных расчетов можно принимать:

1 кГ/м2 ~ 10 н/м2 (ошибка 2%);

1 ккаляг 4 кдж (ошибка 5%);

1 а т » 1 бар (ошибка 1%).

4

ВВЕДЕНИЕ

I. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ОТОПИТЕЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ТЕХНИКИ.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА «ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ»

Для нормального самочувствия здорового человека необ­ ходимо, чтобы температура окружающего воздуха не выхо­ дила за некоторые достаточно узкие пределы, а воздух, ко­ торым дышит человек, был достаточно чист и не содержал каких-либо посторонних вредных примесей.

Вследствие того, что естественные климатические усло­ вия обычно не удовлетворяют указанным требованиям, люди, по мере развития материальной культуры, давно стали соз­ давать такие условия искусственно. В итоге появились раз­ личного рода отопительные установки, обеспечивающие нужную температуру воздуха, и вентиляционные, обеспечи­ вающие его чистоту. Если на заре развития человечества единственным способом отопления был костер, а вентиля­

фабричных корпусов вызвало к жизни системы центрального отопления отдельных зданий. В результате развития отопи­ тельной техники стало очевидно, что индивидуальное цен­ тральное отопление зданий менее целесообразно, чем центра­ лизованное отопление целых городских районов.

В мировую историю развития отопления и вентиляции отечественные специалисты внесли очень большой и ценный вклад. Сведения об истории развития отопления и вентиля­ ции, а также о роли отечественных специалистов в развитии

7

этой отрасли техники подробно изложены в книге А. И. Ор­ лова «Русская отопительно-вентиляционная техника» (издание Академии наук СССР, 1949).

отоплению. Центральное отопление долгое время устраивали только в промышленных зданиях. В жилых и общественных применялось или печное, или более усовершенствованное отопление с помощью горячего воздуха, нагреваемого в спе­ циальных печах, расположенных вне отапливаемых помеще­ ний. Примерно в этот период М. В. Ломоносов произвел первую разработку теории вентиляции шахт.

4. Первая половина XIX в. характеризуется развитием не только техники отопления, но и теории его. Опубликованы работы Н. А. Львова «Русская пиростатика» и руководство профессора Мейснера «Об отоплении». А. А. Саблуковым был изобретен первый вентилятор для рудников.

5. Во вторую половину XIX в., для которой характерно постепенное внедрение электричества во все области тех­ ники, в отоплении и вентиляции начинают широко приме­ няться насосы и вентиляторы, приводимые в движение элек­ тромоторами. В этот период разрабатываются научные основы теории отопления и вентиляции. Инженер И. И. Свиязев опубликовал капитальный труд по расчету печей, а инженер И. И. Флавицкий создал теорию, обосновавшую причины влияния состава и температуры воздуха, окружающего че­ ловека, на его самочувствие.

6.В первой половине XX в. происходит дальнейшее раз­ витие отопительно-вентиляционной техники, причем начинают закладываться основы автоматического управления системами отопления и вентиляции.

7.После Великой Октябрьской социалистической револю­

ции техника отопления и вентиляции в нашей стране разви­ вается по новому пути. Забота Коммунистической партии о здоровье трудящихся вызвала к жизни ряд постановлений об обеспечении нормальных условий труда. Благодаря этому стала усиленно развиваться техника вентиляции промышлен­

8

ных предприятий; были созданы научно-исследовательские институты, которые решили ряд очень важных и трудных теоретических и практических задач, которые были не под силу отдельным специалистам и частным предприятиям в до­ революционной России. В связи с огромным промышленным и жилищным строительством, ведущемся комплексно, начала широко применяться комбинированная выработка тепла для нужд отопления и электроэнергии, получившая название теплофикации. Одновременно стало внедряться газовое отопление, в особенности основанное на использовании есте­ ственного газа.

В годы первых пятилеток начали применять установки по кондиционированию воздуха, т. е. отопительные и вентиля­ ционные устройства, автоматически поддерживающие в по­ мещении наперед заданный искусственный климат.

Централизация отопления и особенно теплофикация позво­ ляют наиболее выгодно эксплуатировать и автоматизировать отопительно-вентиляционное оборудование, получать значи­ тельную экономию топлива, расширять использование низких сортов его, а также наиболее эффективных источников энер­ гии— вплоть до атомной.

Решениями XXI съезда КПСС за семилетку (1959—1965 гг.) предусмотрено увеличить капитальные вложения в строи­ тельство электрических и тепловых сетей в 1,7 раза (12,5—12,9 млрд. руб.). При этом признано целесообразным преимущественное строительство тепловых электростанций, потребляющих в качестве топлива дешевые угли, природный газ и нефть. Это будет способствовать дальнейшему разви­ тию техники отопления и вентиляции.

Научной базой современной отопительно-вентиляционной техники являются законы физики, химии, механики, гидрав­ лики, термодинамики, теплопередачи, аэродинамики, строи­ тельной теплотехники, электроники и автоматики. Поэтому естественно, что освоению данного курса должно пред­ шествовать изучение общих курсов физики, химии, механики, электротехники, гидравлики, теории теплопередач, термоди­ намики и теплотехники.

и газоснабжение. Специалист по теплогазоснабжению должен

9

материалов, типовых чертежей и т. п. Изложение такого огромного материала в учебнике невозможно и нецелесо­

чета. Уяснив физическую сущность, любой специалист легко разберется самостоятельно в других многочисленных мето­ дах, разработанных с целью уменьшения затраты времени на проектирование, но зачастую затемняющих физическую сущ­ ность расчетов.

В курсе «Отопление и вентиляция» содержатся сведения о различных видах отопления помещений, описаны конструк­ ции и приведены примеры расчета.

В разделе «Отопление» не описаны конструкции котлов и не дан их расчет, так как эти сведения излагаются в курсе «Топливо, топки и котельные установки». Здесь приведены только основные данные, необходимые для проектирования небольших внутридомовых котельных, без которых проек­ тирование самой системы отопления невозможно.

и практика устройства автоматических регуляторов и их установка излагаются в специальном курсе, в настоящем учеб­ нике рассказывается только о специфике применения сущест­ вующих типов автоматов в отопительных и вентиляционных установках.

II. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОТОПЛЕНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ

в процессе жизнедеятельности в организме человека образуется тепло. Отношение общего количества тепла, вы­ рабатываемого организмом, к теплу, отдаваемому в окружаю­ щую среду, оказывает прямое влияние на жизнедеятельность, а следовательно, и самочувствие человека. Отсутствие равенства между этими количествами тепла ведет к пере­ греву или, наоборот, к переохлаждению человеческого тела,

равенство между количеством вырабатываемого и теряемого тепла. Приспособление в известных границах не влияет на самочувствие человека. Такие границы принято называть

10