Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Генераторы тепла для квартирного отопления

Каждая система квартирного отопления в целях уменьшения единовременных затрат на ее устройство и экономного использования площади квартиры оборудуется одним генератором тепла в отличие от систем центрального отопления, имеющих, как правило, не менее двух котлов. Поэтому выключение генератора приводит к прекращению работы всей системы. Это обстоятельство, а также то, что от эксплуатационных и других качеств генератора зависят бытовые удобства жильцов и санитарно-гигиеническое состояние их жилищ, дают все основания считать генератор тепла самым ответственным элементом системы квартирного отопления. Поэтому к генератору тепла предъявляются высокие требования.

При работе генератора тепла должно обеспечиваться отсутствие выбивания дыма. Соблюдение этого требования зависит не только от конструкции генератора тепла, но и от его установки, так как выбивание дыма в значительной степени связано с работой дымовой трубы, создающей тягу. Газовое сопротивление генератора тепла должно быть минимальным. Обычно нормальная работа генератора тепла со средним теплосъемом должна обеспечиваться При разрежении за шибером в 10—20 Па, что соответствует разрежению, создаваемому дымовой трубой высотой 5 м при температуре уходящих газов 200° С и температуре наружного воздуха 20° С.

Топка генератора тепла, производимая самими жильцами, должна быть максимально простой, отнимать минимум времени и обеспечивать возможность перерыва в наблюдении за ней в течение ночного периода (8—9 ч).

Высокий КПД генератора тепла также является одним из основных его показателей, ибо стоимость топлива в холодных климатических условиях нашей страны является одним из главных расходов по эксплуатации жилого дома. Ввиду того, что генераторы тепла устанавливаются в самой квартире, их габариты должны быть минимальными, а внешний вид достаточно благоприятным. Следует иметь в виду, что при оборудовании квартирного отопления наиболее дорогостоящим элементом системы оказывается генератор тепла, поэтому возможное уменьшение его стоимости является желательным, однако оно не должно идти за счет ухудшения эксплуатационных показателей генератора тепла.

Конструкция генераторов должна быть проста и не вызывать затруднений при их установке и монтаже.

Генераторы тепла, применяемые в системах с естественной циркуляцией теплоносителя, должны обладать минимальным гидравлическим сопротивлением по пути прохождения теплоносителя, так как общее циркуляционное давление в этих системах оказывается весьма незначительным. Для увеличения циркуляционного давления в системе желательно, чтобы высота генератора была минимальной, а основная поверхность нагрева располагалась как можно ниже, что способствует снижению центра нагрева в генераторе тепла.

Кроме того, ко всем генераторам тепла предъявляются такие общие требования, как удобство ремонта и очистки от сажн и т. п.

Наиболее распространенными являются водяные генераторы тепла — водогрейные котлы, отдельно стоящие или в комбинации с кухонными плитами.

По материалу, из которого выполняются генераторы тепла для квартирных систем отопления и горячего водоснабжения, различаются генераторы чугунные и стальные. Чугунные генераторы тепла имеют преимуществу перед стальными: срок их службы из-за большей коррозионной стойкости более длителен, чем стальных, а стоимость При массовом изготовлении и прочих равных условиях, как правило, меньше. Секционная сборка также является существенным преимуществом чугунных генераторов тепла: путем набора соответствующего числа секций представляется возможным устанавливать генераторы тепла с требуемой площадью поверхности иагрева; при разбивке генератора тепла на секции облегчается его транспортирование и упрощается его ремонт, который часто может быть сведен к замене испорченной секции новой.

По указанным соображениям чугунные генераторы тепла следует признать более подходящими для систем квартирного отопления. Однако их изготовление возможно только на специальных заводах. Поэтому представляют интерес некоторые конструкции стальных генераторов тепла для квартирного отопления, которые можно изготовить не только на заводе, но и в кустарных мастерских, где применяется сварка.

Для надежной работы генераторы тепла должны иметь возможность сжигания топлива различных сортов.

Наиболее употребительное для квартирного отопления топливо (антрацит, кокс, брикеты и т. п.) может удовлетворительно сжигаться в одном и том же топливнике с развитой радиационной поверхностью и максимальной прямой отдачей.

Для сжигания дров, особенно с повышенной влажностью, требуется уменьшение прямой отдачи в топке и увеличение объема топочного пространства.

При использовании низкосортного топлива (бурых углей, сланцев и т. п.) также требуется уменьшение прямой отдачи и увеличение площади зеркала горения.

При применении газа и жидкого топлива в генераторах тепла квартирного отопления требуется не только замена топливника, но часто и изменение всей конструкции генератора тепла- Генераторы тепла на газо образном и жидком топливе. В отечественной практике для водяного квартирного отопления при газообразном топливе наиболее широко применяются автоматизированные газовые водонагреватели АГВ-80 и АГВ-120. Они имеют форму вертикального цилиндра; подогреваемая вода в них находится в емкости, образуемой наружным кожухом и расположенной внутри трубой, по которой из топки, оборудованной чугунной инжекционной горелкой с круглой насадкой, проходят горячие газы. Внутри этой трубы вставлен удлинитель потока, турбулизирующлй поток горячих газов и повышающий КПД водонагревателя.


Вследствие малого гидравлического сопротивления водонагреватель может применяться в системах водяного квартирного отопления с естественной циркуляцией.

На рис. IV.I показана схема водонагревателя АГВ-120, а в табл. IV. I приведены основные показатели водонагревателей АГВ-80 и АГВ-120, выпускающихся серийно нашей промышленностью.

Оба эти водонагревателя снабжены автоматикой бе зопасности и автоматикой регулирования заранее устанавливаемой (вручную) температуры подогрева воды в пределах 40—90° С. Нормальное давление газа перед водонагревателем 900—1000 Па, допускаемое, минимальное— 500—600 Па. Установка водонагревателей разрешается в помещениях, имеющих объем не менее 6 м3.


Ждановский завод тяжелого машиностроения и Коменский тепловозостроительный завод для водяного квартирного отопления выпускают аппарат отопитель- 4-й (генератор тепла) АОГВ-Ю-З-У (2203) по ГОСТ 20219 — 74, предназначенный для работы на газообразном топливе [37].

Аппарат состоит из следующих основных узлов: каркаса, штампованного пятисекционного теплообменника, неположенного в теплоизолированном кожухе, основной и запальной горелок; электромагнитного клапана с термопарой, датчиков пламени запальника и тяги, терморегулятора и дымоотводящего патрубка.

Автоматическое устройство безопасности горения тяги отключает подачу газа к основной горел- се При погасании пламени запальной горелки или тяги в дымоходе.

Автоматическое устройство регулирования температуры отключает подачу газа к основной горелке, в елу iae достижения температуры воды выше установленной.



Харьковский тракторный завод для водяного квартирного отопления выпускает аппарат отопительный (генератор тепла) АОГВ-20-3-У (2205) по ГОСТ 20219—74, предназначенный для работы на газообразном топливе [37].

Аппарат включает следующие основные узлы: каркас, камеру сгорания, основную и запальную горелки, теплообменник, автоматическое устройство безопасности и регулирования, дымоотводящий патрубок.

Автоматические устройства безопасности и регулирования температуры выполняют те же функции, что и в аппарате АОГВ-10-3-У (2203).


Ростовский завод газовой аппаратуры для систем водяного квартирного отопления выпускает предназначенный для работы на газообразном топливе аппарат отопительный (генератор тепла) АОГВ-6-3-У (2208) по ГОСТ 20219 — 74 [37].

Аппарат содержит следующие основаные узлы: корпус, основную и запальную горелки, теплообменник, газовый кран, терморегулятор, электромагнитный клапан с термопарой и датчиком тяги, тягопрерыватель, дымоотводящий патрубок.

Автоматическое устройство безопасности горения и наличия тяги отключает подачу газа к основной и запальной горелкам При погасании пламени запальной горелки или нарушении тяги в дымоходе.


Тепловая нагрузка запальной горелки и время срабатывания автоматического устройства безопасности те же, что и у аппарата АОГВ-20-о-У (2205).

Все рассмотренные выше генераторы тепла на газообразном топливе могут работать в системах квартирного отопления с естественной и насосной циркуляцией.

Донецким производственным объединением «Газоап- парат» разработан аппарат водонагревательный комбинированный газовый АДГ-25, в котором подогревается вода, принудительно циркулирующая в системе отопления, а также вода на горячее водоснабжение, поступающая в аппарат от водопровода.

Этот аппарат включает следующие основные узлы; каркас, основную и запальную горелки, теплообменник, электронный блок управления, блок переключения режимов работы, газовый и водяной блоки, циркуляционный насос с электроприводом, датчики контроля пламени, наличия тяги в дымоходе, температуры воды и воздуха в помещении и газоотводящее устройство.

Кнопки электромагнитного клапана и выключения аппарата, рукоятки регулятора температуры воды и переключения режимов работы, а также сигнальная лампочка расположены на передней стенке аппарата.

Автоматические устройства безопасности и регулирования обеспечивают: отключение газогорелочного устройства при отсутствии тяги в дымоходе; прекращение подачи газа и нагрева воды в теплообменнике выше заданной температуры; подачу газа к основной горелке только при движении воды в трубопроводе, а также наличии пламени на запальной горелке; отключение подачи газа к основной горелке при достижении заданной температуры воды на выходе из аппарата или заданной температуры воздуха в помещении.


Для подогрева воздуха, в том числе для систем воздушного квартирного отопления, отечественная промышленность генераторов тепла, так называемых огиевоз- душных калориферов, не выпускает. Однако за рубежом оии выпускаются в большом количестве, особенно для газообразного топлива.

Такие агрегаты выпускаются самых разнообразных видов и теплопроизводительностей: круглой и прямоугольной формы, секционные и несекциоииые, вертикальные и горизонтальные, стальные и чугунные, с оребрением поверхности нагрева и без оребрения, с фильтрами для очистки воздуха и без них, подвесные и для установки, с осевыми и с центробежными вентиляторами и для работы на естественной циркуляции.

На рис, 1.V.2 представлена одна из конструкций стального секционного агрегата (фирмы «L. I. Muller Furnacl Со») с огневоздущиым газовым калорифером.


Нагреваемые газами секции этого калорифера выполнены из двух штампованных сваренных по контуру латунных полусекций; внутри секций имеются горизонтальные перегородки, предназначенные для увеличения площади поверхности тепловосприятия и турбулизации потока газов. С фронтовой части секции (см. рис. IV.2, с) имеются два отверстия: верхней —для очистки внутренней поверхности секции и нижнее — для установки горелок.

Агрегат может работать с вентиляторным побуждением и на естественной циркуляции; в последнем случае фильтровентиляциониая секция (см. рис. IV.2, б) не устанавливается, а кожух, в котором размещаются секции, делается большего размера с тем, чтобы иметь большие расстояния между секциями калорифера для прохода воздуха. Для увлажнения подогреваемого в калорифере воздуха в верхней части агрегата предусмотрена возможность установки ванночек, заполняемых водопроводной водой через поплавковый клапан.

Продукты сгорания газа отводятся от калорифера, с помощью расположенной за ним в верхней части коллекториой трубы. Горячий воздух выходит сверху воздуховодов или непосредственно в помещение; в последнем случае на воздуховыпускающих отверстиях целесообразно устанавливать направляющие патрубки. Агрегат может работать с рециркуляцией и на наружном воздухе, для чего последний необходимо подводить к отверстию вентиляторной секции (перед фильтрами) с помощью воздухозаборных воздуховодов. В табл. IjV.2 приведена техническая характеристика агрегата, показанного на рис. ТУ2.


В СССР огневоздушные газовые калориферы до сего времени применяли в основном для сушки и отопления зданий во время строительства 17] и в экспериментальных системах воздушного квартирного отопления.

Экспериментальные исследования огневоздушных газовых калориферов, выполненных из листовой стали, с расчетной теплопроизводительностью 110 ООО Вт проводились в НИИ санитарной техники (С. П. Сладковым и К. С. Орловым). Они показали, что при изменении тепловой нагрузки вследствие уменьшения количества сжигаемого газа со 100 до 25% КПД агрегата был достаточно устойчив и снижался с 79 до 73%, при этом основные потери с уходящими газами составляли 20—22%, а потери от химического недожога—1,25 —4,55%.

Длительные эксплуатационные испытания выполненных из стального листа огневоздушиых газовых калориферов проводились на заводе «Стаиколит» (Москва). Они выявили быстрое прогорание надтопочиой части теплообменника (где температура стенки может достигать 400—500°С), если он выполнен из обычного стального листа- Поэтому эту часть огневоздушного калорифера необходимо выполнять из жаропрочных (хромо-никелевых) сталей, устойчивых в окислительной среде при максимальных температурах 800—1000° С, или из толстостенного чугуна, допускающего хотя и меньшую температуру (450—500° С), но более стойкого вследствие увеличенной толщины стенки.

Вместо сетевого газа в квартирных генераторах тепла может использоваться сжиженный газ, однако при этом стоимость выработки тепла увеличится примерно в 1,5 — 2 раза. Кроме того, при использовании сжиженного газа приходится заботиться о его доставке.

Несколько дешевле, чем и а сжиженном газе, обходится выработка тепла на печном дистиллятном топливе. В соответствии с техническими условиями оно должно иметь следующие основные показатели:


Механические примеси, сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи в ПДТ должны отсутствовать.

По данным анализа проб ПДТ, ориентировочное содержание в нем углерода 86%, водорода 13%, теплота сгорания составляет 42000 Дж/кг. Теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг ПДТ составляет 11,2 нм3/кг, а теоретический объем продуктов сгорания При полном сгорании и коэффициенте избытка воздуха, равном 1, составляет 12,8 нм3/кг.

Наличие в топливе серы загрязняет воздушную среду и создает опасность коррозии стальных поверхностей генераторов тепла, работающих и а ПДТ, если их температура будет ниже температуры «точки росы», т. е. если возможна конденсация водяных паров.

По сравнению с мазутом ПДТ является не только легко воспламеняемым топливом, но и не требующим подогрева. Поэтому его сжигание в генераторах тепла квартирного отопления примерно так же удобно, как сжигание керосина. Сжигается оно с помощью испарительных горелок, поскольку применение пневматических (с принудительной подачей воздуха) и ротационных (с движущимися элементами для разбрызгивания топлива) горелок для квартирных генераторов тепла мало приемлемо из-за сложности оборудования и создаваемого шума.

Испарительные горелки для ПДТ имеют, как правило, две зоны: нижнюю, в которую топливо поступает самотеком из топливного бачка для испарения, и верхнюю, в которой происходит горение испарившегося топлива. Для полного сгорания и сохранности генератора тепла важно, чтобы факел горящих паров ПДТ не касался холодных (омываемых с другой стороны теплоносителем) поверхностей генератора тепла.

Топливный бачок обычно составляет одно целое с генератором тепла, работающим на ПДТ, при этом регулирование теплопроизводительности последнего производится изменением количества поступающего в горелку топлива.

Ливчак И.Ф./ Квартирное отопление.: Стройиздат, 1976г.

Экспертиза

на главную