Классификация систем панельно-лучистого отопления.

1. По радиусу действия: местные и центральные.

При местных системах помещение отапливается высокотемпературными приборами – излучателями (>100°С), например, инфракрасными панелями и отражающими экранами, энергоносителями которых являются электрический ток, газы, нагретые твердые тела.

В центральных системах применяются низко и среднетемпературные панели с централизованным теплоснабжением с помощью пара, воды, воздуха.

2. По виду теплоносителя:

подогретая вода — водяное,

пар водяной — паровое,

подогретый воздух — воздушное,

смесь продуктов сгорания газа и воздуха — газовоздушное,

продукты сгорания природного или искусственного газа — газовое,

при использовании электрической энергии — электрическое;

3. В зависимости от места расположения панелей: под окнами — подоконное (возможно также их размещение в простенках между окнами), в перегородках у наружных стен — перегородочное, по периметру перегородок — периметральное, в ригелях под потолком — ригельное, в колоннах и пилястрах — колонное, в плинтусах — плинтусное, в полу- система отопления нагретым полом.

4. В зависимости от температуры излучающей поверхности: с низкой температурой (до 70°С), со средней (70-250°С), с высокой (до 900°С).

Панель представляет собой элемент, в котором имеются нагревательные каналы для теплоносителя. Конструкции бывают двух типов: - совмещенные, то есть представляют собой одно целое с ограждающей конструкцией; - подвесные или приставные, изготовленные отдельно и смонтированные рядом со строительными конструкциями.

Области применения.

Эти разновидности панельно-лучистого отопления применяются в жилых и общественных зданиях, плинтусное и систему отопления, размещённую в полу можно также рекомендовать для жилых и общественных, но в основном применяют в детских дошкольных учреждениях, лечебно-профилактических учреждений, бань и др.

Достоинства и недостатки панельно-лучистого отопления по сравнению с другими видами систем отопления.

Достоинства: - повышенные санитарно-гигиенические показатели; - не занята полезная площадь отопительными приборами; - меньше расход металла; - меньше трудовых затрат на монтаж; - высокие эстетические показатели.

Недостатки: - повышенные капитальные вложения; - трудность ремонта; - сложность регулирования теплоотдачи отопительных панелей; - бесполезные потери через ограждающие конструкции.

4* Классификация источников тепловой энергии. Конструкция чугунных водогрейных котлов. Конструкция стальных паровых котлов. Хвостовые поверхности нагрева котлов.

В качестве источников теплоты используются природные и искусственные топлива, отходящие газы промышленности, печей и др. устройств, солнечная энергия, энергия деления ядер тяжёлых элементов (урана, плутония) и т.д.

Тепловая энергия может быть получена с помощью котла и печи. В котле и печи агрегатом, в кото­ром за счет сжигания топлива получает­ся теплота, является т о п очная к ам е р а, или топка. Иногда применяют выносные топки, назначением которых является только получение горячих продуктов сгорания, используемых для технологических целей вне топки. Выносными топками, по су­ществу, являются к а м е р ы с г о р ан и я газотурбинных установок, реактив­ных двигателей и т, д. Однако чаще всего топка используется не только для сжига­ния топлива, но и для передачи части теплоты воде и пару (в котлах) или на­греваемому материалу (в печах). Это существенно усложняет создание общей методики расчета.

Печь предназначается для нагре­ва, плавления, сушки, прежалки, т. с. для термической, обработки (в широком смысле слова) различных материалов. В отличие от котлов в печах теплота передается обрабатываемому материалу (металлу, сырью, шихте и г. д.). В быто­вых отопительных печах теплота переда­ется аккумулирующим ее стенкам, кото­рые, остывая, выделяют ее в отапливае­мое помещение. (Ещё про печь см. в 4 вопросе).

Котельная установка — совокупность устройств, предназна­ченных для получения пара или горячей воды. Она состоит из: котельного агрегата, устройств для приготовления топлива и его подачи в топку, дутьевого вентилятора для подачи воздуха в топку, оборудования для удаления золы и шлаков; дымососа для отвода продуктов сгорания из котельного агрегата; уст­ройств для очистки газов от золы; дымовой трубы; оборудова­ния для очистки воды от механических примесей, накипеобразующих солей и агрессивных газов; насосов для подачи пита­тельной воды. Устройства, предназначенные для получения пара или горячей воды повышенного давления за счёт теплоты, выделяемой при сжигании топлива или подводимой от посторонних источников (обычно с горючими газами) называются котлами. Котельные агрегаты подразделяются на паровые и водо­грейные. ). Они представляют собой систему теплообменных уст­ройств: топку, в которой могут быть размещены экранные луче- воспринимающие поверхности; собственно котел для выработки насыщенного пара или нагретой воды. Пароперегреватель, во­дяной экономайзер и воздухоподогреватель являются элементами паровых котлоагрегатов. В зависимости от назначения и вида топлива пароперегреватель и воздухоподогреватель могут и не применяться. А также котлы подразделяются на группы малой, средней и большой теплопроизводи- тельности.

Теплопроизводительность паровых агрегатов первой группы составляет 4,6-^7,6 МВт (паропроизводительность до 2,78 кг/с); второй — 11.--58 МВт (4,45—20,85 кг/с) и третьей — свыше 58 МВт (20,85 кг/с). Выпускаются и микрокотлы с паропроизводительностью 0,045 м/с и 0,07—0,278 кг/сна давление0,9МПа. Котлы третьей группы обычно устанавливают на электро­станциях, а первой, второй и микроагрегаты — в производствен­ных и отопительных ( ещё одну классификацию котлов см. в вопросе 4)

Конструкция стальных паровых котлов:

рис. 5 Схема отопительно –производственной котельной с паровыми котлами

Паровые котлы удобны для удовлетворения смешанных отопительно-производственных нагрузок в виде пара и горячей воды (рис. 5). Из парового котла 1 отопительно-производственной ко­тельной пар отпускается только для технологических нужд 13(обратная конденсационная линия 14)_,а для целей отопления, вентиляции и горячего водоснаб­жения в пароводяных подогрева­телях 2 нагревается вода, цирку­лирующая в водяных сетях теп­лоснабжения 15 и 16. Конденсат из водоподогревателей и от паро­вых потребителей собирается в бак 3 и из него насосом 4 на­правляется в котлы. Подпитка сетей осуществляется насосом 6 и регулятором 7 в обратную трубу между грязевиком 8 и се­тевым насосом 5. Вода из водо-1 провода 9 проходит подогрева­тель 10, фильтр 11 и деаэратор 12. Подогреватель 10_у охлаждая деаэрированную при 100° С воду до 60—70 , подогревает водопро­водную воду соответственно на 30—40° для обеспечения оптималь­ных условий работы фильтра 11. Оборудование котельных дополняется водоподготовкой. При боль­шой жесткости воды она фильтруется (пропуск через катионитовые вещества, обменивающие катионы кальция и магния на катионы натрия, и_водорода).

Конструкция чугунных водогрейных котлов:

Чугунные котлы устанавливают для систем отопления с есте­ственной и принудительной циркуляцией. Выпускаемые в на­стоящее время чугунные секционные котлы приспособлены для сжигания твердого топлива и предназначены для нагрева воды температурой не выше 115 °С и выработки пара давлени­ем не более 0,07 МПа. Для сжигания твердого топлива котлы оборудуют горизонтальной колосниковой решеткой с ручным обслуживанием, при сжигании газа или мазута топку дооборудуют соответственно газовой горелкой или форсункой.

Чугунные секционные котлы шатрового типа по конструк­ции являются универсальными. Котлы можно приспособить для сжигания твердого, газообразного и жидкого топлива. При переоборудовании котла для сжигания газообразного топлива из него удаляют колосниковую решетку и фронтальную плиту с загрузочной и зольниковой дверцами. Вместо них с фронта котла или под котлом устанавливают газовые горелки с автоматикой и соответствующим оборудованием. При переоборудовании котлов для сжигания жидкого топлива вместо газовой горелки устанавливают форсунку (механический распылитель жидкости или газа).

Для защиты от прямого действия факела задние секции котла в камере горения частично изолируют огнеупорным кир­пичом. Камеру горения оборудуют взрывным клапаном для предохранения котла от разрушения при случайном взрыве топливных паров и газов.

Хвостовые поверхности нагрева котлов.

Хвостовые поверхности нагрева - водяные экономайзеры и воздухоподогреватели - следует устанавливать за всеми котлами паропроизводительностью 2,5 т/ч и более при температуре газов за котлами 250 °С и выше. Основная цель их установки — максимальное использование теплоты уходящих из котла газов.

Водяные экономайзеры, предназначенные для подогрева пита­тельной воды, обычно выполняют из стальных труб диаметром 28—38 мм, со­гнутых в вертикальные змеевики и ском­понованных в пакеты. Трубы в пакетах располагаются в шахматном порядке до­вольно плотно: расстояние между осями соседних труб поперек потока дымовых газов составляют 2—2,5 диаметра трубы, а между рядами — вдоль потока— I — 1,5. Крепление труб змеевиков и их дистанционирование осуществляются опорными стойками, закрепленными в большинстве случаев на полых (для воздушного охлаждения), изолирован­ных со стороны горячих газов балках каркаса (рис. 6). В экономайзере котлов высокого дав­ления до 20 % воды может превращаться в пар.

Рис. 6. Секция (пакет) водяного экономайзера и его крепление:

/ — коллектор; 2 — трубы змеевиков экономайзера; 3 — стойки; 4 — опорная воздухоохлаждаемая балка

Общее число параллельно работаю­щих труб выбирается исходя из скорости поды не ниже 0,5—1 м/с. Эти скорости обусловлены необходимостью смывания со стенок труб пузырьков воздуха, спо­собствующих коррозии, и предотвраще­ния расслоения пароводяной смеси, кото­рое может привести к перегреву слабо охлаждаемой паром верхней стенки тру­бы и ее разрыву. Движение воды в эко­номайзере обязательно восходящее; н этом случае имеющийся в трубах после монтажа (ремонта) воздух легко вытес­няется водой.

Число труб в пакете в горизонталь­ной плоскости выбирается исходя из ско­рости продуктов сгорания 6—9 м/с. Ско­рость эта определяется стремлением, с одной стороны, получить высокие ко­эффициенты теплоотдачи, а с другой — не допустить чрезмерного золового изно­са. Коэффициенты теплопередачи при этих условиях составляют обычно не­сколько десятков Вт/(м*-К). Для удоб­ства ремонта и очистки труб от наруж­ных загрязнений экономайзер разделяют на пакеты высотой 1 — 1,5 м с зазорами между ними до 800 мм. Верхние ряды труб экономайзера при работе котла на твердом топливе даже при относительно невысоких скоростях газов подвержены заметному износу зо­лой. Для его предотвращения на эти трубы крепятся различного рода защит­ные накладки (обычно сверху вдоль тру­бы приваривают уголок).

Воздухоподогреватели. ( поскольку питательная вода перед эконо­майзером энергетических котлов имеет высокую температуру после регенера­тивного нагрева, глубоко охладить ухо­дящие из котла газы с ее помощью не­льзя. Для дальнейшего охлаждения га­зов после экономайзера ставят воздухо­подогреватель, в котором нагревают воз­дух, забираемый из атмосферы и идущий затем в топку на горение. При сжигании влажного угля нагретый воздух предва­рительно используется для его сушки в углеразмольном устройстве и транс­портировки полученной пыли в горелку.

По принципу действия воздухоподог­реватели разделяются на рекуператив­ные и регенеративные. Рекуператив­ные --- это, как правило, стальные труб­чатые воздухоподогреватели (диаметр трубок 30—40 мм). Схема такого подо­гревателя приведена на рис. 7.1. Трубки в нем расположены обычно вертикально, внутри них движутся продукты сгорания; воздух омывает их поперечным потоком в несколько ходов, организуемых за счет перепускных воздуховодов (коробов) и промежуточных перегородок. Газ в трубках движется со скоростью 9— 13 м/с, воздух между трубками — вдвое медленнее. Это позволяет иметь примерно равные коэффициенты тепло­отдачи с обеих сторон стенки трубы.

Температуру стенок труб воздухопо­догревателя во избежание конденсации на них водяных паров из уходящих газов желательно поддерживать выше точки росы. Этого можно достичь предвари­тельным подогревом воздуха в паровом калорифере либо рециркуляцией части горячего воздуха. Регенеративный воздухопо­догреватель котла (рис. 7.2) пред­ставляет собой медленно вращающийся (3—5 об/мин) барабан (ротор) с набив­кой (насадкой) из гофрированных тон­ких стальных листов, заключенный в не­подвижный корпус. Секторными плитами корпус разделен на две части — воздуш­ную и газовую. При вращении ротора набивка попеременно пересекает то га­зовый, то воздушный поток. Несмотря на то что набивка работает в нестационар­ном режиме, подогрев идущего сплош­ным потоком воздуха осуществляется не­прерывно без колебаний температуры. Движение газов и воздуха — противоточное.

Регенеративный воздухоподогрева­тель отличается компактностью (до 250 м² поверхности нагрева в 1 м¹ на­бивки) ; он широко распространен на мощных энергетических котлоагрегатах. Недостатком его являются большие (до 10 %) перетоки воздуха в тракт газов, что ведет к перегрузкам дутьевых венти­ляторов и дымососов и увеличению по­терь теплоты с уходящими газами. Все описанные тепловоспринимающие элементы котла (поверхности нагре­ва) являются типичными теплообменни­ками.

Рис. 7.2. Устройство регенеративного вра­щающегося воздухоподогревателя: / —■ ротор; 2 — неподвижный корпус; - набив­ка; 4 коробя подвода п отпода воздуха и газа; 5 — секторные плиты, разделяющие газовый и воз­душный потоки; 6 —- механизм привода (электро­двигатель, редуктор, шестерня); 7 — сплошные перегородки ротора, препятствующие перемеще­нию воздуха и продуктов сгорания

Рис. 7.1