Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Раздел 6 Теплоснабжение городских территорий. Лекция 6 (2 часа)
Вопросы:
1. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Системы отопления включают три основных элемента: источник теплоты, теплопроводы и отопительные приборы.
В практике строительства нашли применение разнообразные системы отопления, в основе выбора которых лежит использование тех или иных особенностей систем.
Системы отопления классифицируют по следующим основным признакам (рис. 7): по виду использованного теплоносителя; по способу перемещения теплоносителя; по месту расположения источника теплоты,
Рисунок 7 – Классификация систем отопления
По виду использованного теплоносителя системы отопления делятся на водяные, паровые, воздушные, огневоздушные.
По способу перемещения теплоносителя системы отопления делятся на системы с естественным (гравитационным) побуждением движения теплоносителя и системы с принудительным побуждением.
По месту расположения источника теплоты системы отопления разделяют на центральные и местные.
По характеру тепловых нагрузок различают сезонных и постоянных потребителей. К сезонным относят системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, тепловые нагрузки которых изменяются в соответствии с температурой наружного воздуха. К постоянным потребителям относятся производственные, а также системы горячего водоснабжения (ГВС) жилых и общественных зданий. Сезонные потребители имеют постоянную нагрузку в течение суток, и переменную по времени года; постоянные потребители, в частности, ГВС, характеризуются переменностью суточной нагрузки.
Характерной особенностью центральных систем отопления является размещения генератора теплоты вне отапливаемого помещения, соединенного с потребителями теплоты теплопроводами значительной протяженности. Положительным свойством центральных систем отопления является относительное удешевление получения теплоты за счет укрупнения генератора теплоты. Отрицательным свойством можно считать потери теплоты магистральными теплопроводами и сложность поддержания надлежащего гидравлического режима в сетях.
Характерной особенностью местных систем отопления является размещение генератора теплоты в непосредственной близости от отапливаемого помещения или размещения его в самом отапливаемом помещении.
К местным системам отопления относятся поквартирные системы водяного отопления, печное отопление и отопление с помощью обогревателей, работающих от газовой или электрической сетей.
Для выбора мощности источника тепла необходимы сведения о тепловых нагрузках потребителей. Отопительно-вентиляционные нагрузки определяются по укрупненным показателям: по количеству жителей или по заданному объему обслуживаемых зданий.
2. ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ. СПОСОБЫ ПРОКЛАДКИ ТЕПЛОПРОВОДОВ
Тепловые сети классифицируются по числу труб, по способу обеспечения горячим водоснабжением, способу прокладки, а также по степени надежности теплоснабжения.
В однотрубных сетях вода после систем отопления и вентиляции должна полностью использоваться в ГВС. Однотрубные системы применяются редко ввиду трудности выполнения этого условия. В трехтрубных системах две трубы используются для подачи теплоносителя с различными параметрами, а его возврат осуществляется по общей трубе. В четырехтрубных сетях одна пара труб обеспечивает нужды отопления и вентиляции, а другая — ГВС.
Ввиду того, что с увеличением числа труб существенно возрастает стоимость сооружения теплосети, основным видом прокладки является двухтрубная. В водяных сетях — это подающая и обратная, в паровых сетях — паропровод и конденсатопровод.
В зависимости от способа обеспечения нагрузки ГВС различают закрытые и открытые сети. В первых для ГВС используется водопроводная вода, нагреваемая сетевой водой в подогревателях, причем сетевая вода полностью возвращается к теплоисточнику. В открытых теплосетях вода для ГВС разбирается непосредственно из теплосети и убыль воды восполняется централизованной подпиткой у теплоисточника.
По ориентации на местности различают магистральные распределительные сети — внутри микрорайона и ответвления к отдельным зданиям. Кольцевые сети (рис. 8) отличаются от радиальных тем, что участки к отдельным потребителям соединяются перемычками и при повреждении отдельных участков возможно резервирование снабжения отключенных потребителей с помощью перемычек.
Для крупных систем теплоснабжения кольцевание систем, несмотря на удорожание, существенно повышает надежность системы.
По способу прокладки различают надземные и подземные. Надземные, более дешевые, используются вне мест заселения, там, где это допустимо по архитектурным соображениям. Преобладающим видом прокладки является подземная, которая подразделяется на канальную и бесканальную. В первом случае трубы укладывают в каналах, стенки которых защищают трубы от воздействия окружающей среды. В бесканальных прокладках трубы укладывают непосредственно в грунт, там они подвергаются воздействию почвенной влаги, а также блуждающих токов, что накладывает более жесткие условия на меры по обеспечению работоспособного состояния конструкции теплопроводов.
Рис. 8 – Схемы тепловых сетей
а) кольцевая; б) радиальная
Канальные прокладки подразделяются на проходные, полупроходные и непроходные. Проходные используются при наличии не менее пяти труб большого диаметра, в них размещают также водопроводные трубы, электрические кабели, а также технологические трубопроводы. Трубы большего диаметра размещают внизу, меньшего — вверху. Проходные каналы часто используются для прокладки в местах, не допускающих вскрытия каналов (под железнодорожными путями, автострадами и т. п.). Стены каналов сооружаются кирпичными или из железобетона. Высота канала 2,0 м, ширина прохода 0,7 м.
Полупроходные каналы допускают проход человека в согнутом положении, высота их не менее 1,4 м, свободный проход не менее 0,6 м. Их используют при стесненных условиях местности.
Рисунок 9 – сборка непроходных каналов
Наиболее распространены непроходные каналы, которые с середины 60-х гг. выпускают по типовым проектам (рис. 9) типа КЛ, КЛп и КЛс. Тип и размер канала маркируют цифрами и буквами, причем цифры перед буквами обозначают
число ячеек, а после букв — внутренние размеры (ширина и высота).
Бесканальный способ прокладки позволяет снизить строительную стоимость теплосети ввиду исключения каналов и сокращения объема вскрышных работ. Наибольшее применение нашла при бесканальной прокладке сборная конструкция, в которой собранные в заводских условиях формованные изоляционные изделия в виде сегментов, скорлуп закрепляются на трубах бандажной проволокой. Изоляционные покрытия оборачиваются рулонами гидроизоляционного материала.
Собранную конструкцию автокраном укладывают на постель траншеи, сваривают стыки и засыпают грунтом.
При подземной прокладке заглубление от поверхности земли перекрытия каналов должно составлять 0,7 м (при отсутствии дорожного покрытия) от верха оболочки, при бесканальной прокладке также 0,7 м.
3. ТЕПЛОНОСИТЕЛИ
В качестве теплоносителей в системах отопления используют воду, пар, воздух, дымовые газы. В последнее время в небольших системах отопления стали применять специальные жидкости, антифризы.
Каждое из перечисленных веществ обладает определенными физическими свойствами и эксплуатационными характеристиками, реализуемыми в конкретных видах систем отопления.
Важнейшими физическими свойствами теплоносителей являются теплоемкость (массовая), теплопроводность, плотность (объемная масса). Эксплуатационными характеристиками теплоносителей являются стоимость, недефицитность, безвредность, а также неагрессивность по отношению к материалам конструкций.
Рассмотрим характеристики перечисленных теплоносителей. Вода обладает наибольшей массовой теплоемкостью с=4,19 кДж/(кг-К). Это дает возможность транспортировать и аккумулировать значительное количество теплоты в единице ее массы. Теплопроводность воды весьма велика, что позволяет создавать эффективные теплообменные аппараты. Однако вода, попавшая в поры строительных и, в частности, изоляционных материалов, резко ухудшает их теплозащитные свойства. Плотность воды зависит от температуры и практически несжимаема. Один кубический метр
воды при температуре 70 °С имеет массу 977,81 кг, а при температуре 95 °С — 961,92 кг.
В связи с изменением плотности воды, вызываемым повышением или понижением ее температуры, в системах водяного отопления устанавливаются специальные расширительные баки.
Стоимость воды в большинстве районов страны низка. Однако следует иметь в виду, что вода может содержать примеси (соли жесткости, кислород, азот), удаление которых требует дополнительных капиталовложений.
Присутствие растворенных в воде солей жесткости приводит к зарастанию живого сечения теплообменных аппаратов и трубопроводов.
Важной эксплуатационной характеристикой воды как теплоносителя является ее способность из жидкого состояния переходить у твердое или парообразное. При температуре ниже 0 °С вода замерзает, при этом объем льда превышает объем первоначальной массы воды. Это обстоятельство следует учитывать при остановке циркуляции воды в системах (в период отрицательных наружных температур) во избежание их механического разрушения. Вода начинает кипеть при температуре, зависящей от давления. Так, вода закипает при 100 °С. когда давление близко к 0,1 МПа. Если температуру воды надо поднять выше 100 °С, например до 150 °С, то давление надо повысить до 0,5 МПа.
Водяной пар есть продукт кипения воды. Различают пар насыщенный (влажный) и перегретый (сухой). Содержание теплоты в 1 кг насыщенного пара больше, чем в 1 кг воды на количество скрытой теплоты парообразования, зависящей от давления пара. Например, при давлении 0,1 МПа скрытая теплота парообразования 1 кг насыщенного пара составляет г =2242 кДж/кг. Если насыщенному пару продолжать сообщать теплоту, то он превращается в перегретый пар. В паровых системах отопления обычно используют насыщенный пар, так как он при охлаждении, конденсируясь, отдает скрытую теплоту парообразования, значительно превосходящую теплоту перегрева пара. Эффективность передачи теплоты от пара к стенке в процессе конденсации очень высока, что позволяет делать паровые теплообменники компактными.
В отличие от воды плотность водяного пара сильно зависит от давления, под которым он находится. С увеличением давления плотность пара увеличивается. При одинаковом давлении и температуре плотность водяного пара меньше, чем плотность воды и воздуха.
Стоимость водяного пара как теплоносителя несколько выше, чем стоимость воды, используемой в водяных системах отопления, так как получение пара требует более дорогостоящего оборудования, а также соблюдения специальных мер по сохранению и возврату конденсата. Использование отработанного пара от технологического оборудования дает значительный экономический эффект.
Следует иметь в виду, что пары воды при конденсации сохраняют неизменность температуры (при постоянном давлении), что делает практически невозможным регулирование теплопроизводительности отопительных приборов путем уменьшения подачи в них насыщенного пара.
СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Системы водяного отопления получили широкое распространение в жилищном, гражданском и промышленном строительстве. В этих системах отопления вода обычно нагревается в генераторах теплоты до 105 °С последовательно проходя: магистральные трубопроводы; трубопроводы, подающие воду к отопительным приборам (подающие стояки); отопительные приборы, в которых вода остывает, и далее возвращается по обратным стоякам и обратным магистралям к месту нагрева.
СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ
В системах парового отопления в качестве теплоносителя используют насыщенный водяной пар, температура которого соответствует определенному давлению. Системы парового отопления подразделяются по величине начального давления пара, способу возврата конденсата в паровой котел и схеме прокладки трубопроводов систем.
По величине начального давления пара системы подразделяют на системы низкого давления P изб <0,07 МПа и высокого давления P изб >0,07МПа.
По способу возврата конденсата паровые системы бывают с самотечным возвратом конденсата (замкнутые системы) и с возвратом конденсата с помощью питательного насоса (разомкнутые системы). По схеме прокладки трубопроводов паровые системы отопления могут быть с верхней, нижней и промежуточной прокладкой распределительного паропровода, а также с прокладкой сухого и мокрого конденсатопровода.