Книги по строительству и ремонту

Мастеру на все руки

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В настоящей главе представ

лен общий обзор возможностей

теплоснабжения (отопление и

подогрев воды). Осуществле

ние теплоснабжения возможно

путем нагрева теплоносителя с

помощью автономных агрегатов

либо посредством центральной

системы. Кроме того, в ней рас

сматриваются характеристики

этих установок с технической и

экономической точки зрения.

Преимущества и недостатки

собственных источников эне

ргии рассматриваются в главе

«Домашняя    энергетика».

Система нагрева воды рассматривается вместе с системой водоснабжения жилых помещений в гл. «Оборотное водоснабжение». Там же освещен вопрос прокладки трубопроводов.

Основные положения

Производство тепла в домашнем хозяйстве осуществляется на основе процессов горения. Только часть образующегося при этом тепла используется по назначению, другая же часть теряется вместе с отходящими газами, которые, кроме того, оказывают вредное влияние на окружающую среду, а также могут быть причиной повреждений тепловых установок.

Горение

Речь идет о процессах химического взаимодействия горючих веществ с кислородом атмосферного воздуха, в которых выделяется тепло.

Этот процесс называют окислением; в нем участвуют прежде всего углерод (С) и кислород (О2), которые при горении образуют окисел — углекислый газ СО2. Если процесс горения происходит при недостатке кислорода и не завершается полностью, то образуется угарный газ (СО), который, как указывалось выше, не имеет запаха, но, попадая через легкие в систему кровообращения человеческого организма, может вызвать нарушения в обеспечении его кислородом и отравление. Водород Н2, сгорая, образует водяной пар Н2О.

Содержащаяся в нефти и угле сера при сгорании образует двуокись серы SO2, которая, взаимодействуя с водой, дает сернистую кислоту (Н2 SO3). Эта кислота вызывает коррозию металла, разрушает топку и в виде кислотных осадков выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу.

Вместе с дымом в атмосферу поступают также двуокись азота (NO2) и другие соединения азотной кислоты, которые в виде кислотных осадков попадают на почву и растительность, вызывая гибель лесов и посевов. Несгоревшие компоненты в виде пыли выбрасываются в атмосферный воздух и загрязняют окружающую среДУ

При эксплуатации котлов необходимо помнить, что при остановке или резком снижении температуры воды из-за недостаточно интенсивного процесса горения в топке на стенках котлов образуются пары воды.

Влага, вступая в реакцию с окислением серы, способствует коррозии стенок котла и в конечном итоге ведет к его разрушению.

В этом смысле особенного внимания требуют котлы, работающие на мазутном топливе, в которых конденсация влаги сопутствует образованию большого количества окислов серы. Такой конденсации можно избежать, если постоянно поддерживать температуру котла не менее 65°С.

В газовых котлах хотя и конденсируется много влаги, но окислов серы и сернистой кислоты не образуется. В котлах, работающих на твердом топливе, в значительном количестве образуются окислы серы и сернистая кислота, но почти нет влаги.

Продукты сгорания из топок котлов выводят в атмосферу через дымовую трубу, при этом содержащиеся в них и в атмосфере водяные пары пропитывают кладку трубы и постепенно вызывают ее разрушение. Отличительным признаком разрушения служит появление коричневого оттенка кладки.

Для предотвращения насыщения кладки дымовой трубы влагой температура дымовых газов должна быть достаточно высокой, чтобы на стенках не конденсировалась влага. Поэтому при крупноразмерных дымовых трубах приходится поддерживать более высокую температуру отходящих газов, чем в относительно меньших трубах.

Поперечное сечение (1) дымовой трубы можно значительно уменьшить, если облицевать ее внутреннюю поверхность шамотным кирпичом; можно выполнить трубу из жаростойких металлов, что будет способствовать поддержанию высокой температуры отходящих газов.

Теплотворная способность — теплопроизводительность

Разные виды топлива при горении выделяют неодинаковое количество тепла. Чтобы иметь возможность их сравнивать, определяют высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива, независимо от того, используется или не используется это тепло для нагрева. Следует отметить, что много тепла уносится через дымоход в окружающую среду. Расходуемая на испарение влаги энергия накапливается в водяном паре и выделяется при конденсации.

В старых конструкциях котлов это тепло не использовалось.

Коэффициент полезного действия

Потребление выработанной энергии определяют, хорошо ли используются печи, центральные отопительные устройства и установки горячего водоснабжения. Коэффициент полезного действия (к.п.д) характеризует долю энергии, используемую для нагревания воды, из всей энергии, выделяемой топливом при горении. К. п. д. современных котлов относят к высшей теплотворной способности топлива.

К. п. д. тепловой установки в данном случае не учитывает те потери энергии, которые произошли при выработке тепла, например, потери электрического тока в проводах, штепсельных розетках и т. п. (2). Необходимо вместе с тем иметь в виду, что общие потери все же велики и первичная энергия используется плохо.

Для индивидуальных печей к. п. д. определяют по низшей теплоте сгорания.

Снижение температуры от

ходящих газов и, соответствен

но, улучшение использования

энергии сгорания топлива

можно обеспечить путем регу

лирования     соотношения

топливо/воздух так, чтобы

вырабатывалось тепла ровно

столько, сколько необходимо

по нормативам для данного

помещения.

Центральная отопительная установка состоит из совокупности устройств, каждая из которых имеет свой к. п. д. К. п. д. такой установки определяют как произведения к. п. д. каждой составляющей установки.

Потребитель тепла и горячей воды должен постоянно помнить о возможных способах использования энергии (3).

Технический к. п. д. показывает, какая часть произведенного тепла поглощается котловой водой во время процесса нагрева, и зависит от вида котла, его конструкции и поперечного сечения дымовой трубы. Дымоходы старой конструкции

Теплопроизводительность и коэффициент полезного действия (%) котлов различных типов.

Общий к. п. д. котельных установок зависит от их конструкции. Например, горелка должна находиться в эксплуатации около 1800 часов в году, что составляет 75 полных суток. В процессе эксплуатации котельные установки излучают тепло через топку. Если это тепло вычесть из количества произведенного тепла, определяемого техническим к. п. д., то оставшееся количество тепла определяет общий вид к. п. д. котла. Он зависит от конструкции котла и поперечного сечения дымовой трубы, от температуры нагреваемой воды, а также от теплоизоляции котла. Часто котел характеризуют его производительностью. Наивысшая производительность достигается при оптимальных режиме горения топки и поперечном сечении дымовой трубы.

Мощность котла обычно рассчитывается так, чтобы он мог покрывать максимальную потребность тепла в зимнее время. Такая потребность существует в течение года только несколько дней, однако отопительные устройства рассчитывают по максимальным расходам, поэтому котел обычно имеет завышенную мощность и производит тепла больше, чем необходимо. Тепло, накопленное в горячей воде, постепенно передается обогреваемому помещению, а тепло конструкции котла теряется через дымовую трубу. Потери тепла особенно велики в межсезонное и летнее время, когда котел затапливается, но тепла потребляется мало.

Годовой к. п. д. характеризует эффективность работы обогревательной установки в течение года.

В периоды незначительного потребления тепла, чтобы уменьшить его потери, используют малогабаритные индивидуальные обогревательные установки, чем достигают повышение годового коэффициента полезного действия отопительной системы в целом.

Современные котлы, которые могут работать при относительно невысоких температурах и имеют совершенную систему регулирования, работают с высоким годовым к. п. д. полезного действия.

При передаче тепла от отопительной установки к потребителю происходят его потери (так называемые транспортные потери).

Уменьшить потери можно путем уменьшения длины сети трубопроводов, которые, кроме того, не следует прокладывать в наружных стенах во избежание повышенных потерь. Трубопроводы также должны быть хорошо заизолированы. Тепло, достигающее потребителя, называется полезным.

Оптимальное использование энергии сгорания топлива зависит от многих причин, и в первую очередь от эффективного сжигания топлива. Положительное влияние оказывают: оптимизация геометрических и технологических параметров обогревательных установок; соблюдение режимов работы с низкой температурой горения; соответствие мощности установки и размера дымовой трубы; обеспечение низких транспортных потерь тепла. Кроме того, при малом потреблении тепла потребитель должен использовать возможность переключения на другие маломощные источники тепла.