Отопление и горячее водоснабжение

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 системойводоснабжения жилых помещений в гл. «Оборотное водоснабжение». Там же освещенвопрос прокладки трубопроводов.

Основные положения

Производство тепла в домашнем хозяйстве осуществляется наоснове процессов горения. Только часть образующегося при этом теплаиспользуется по назначению, другая же часть теряется вместе с отходящимигазами, которые, кроме того, оказывают вредное влияние на окружающую среду, атакже могут быть причиной повреждений тепловых установок.

Горение

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

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

Содержащаяся в нефти и угле сера при сгорании образуетдвуокись серы SO2, которая, взаимодействуя с водой, дает сернистую кислоту (Н2SO3). Эта кислота вызывает коррозию металла, разрушает топку и в видекислотных 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 осадковпопадают на почву и растительность, вызывая гибель лесов и посевов.Несгоревшие компоненты в виде пыли выбрасываются в атмосферный воздух изагрязняют окружающую среДУ

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

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

В этом смысле особенного внимания требуют котлы, работающиена мазутном топливе, в которых конденсация влаги сопутствует образованиюбольшого количества окислов серы. Такой конденсации можно избежать, еслипостоянно поддерживать температуру котла не менее 65°С.

В газовых котлах хотя и конденсируется много влаги, ноокислов серы и сернистой кислоты не образуется. В котлах, работающих натвердом топливе, в значительном количестве образуются окислы серы и сернистаякислота, но почти нет влаги.

Продукты сгорания из топок котлов выводят в атмосферучерез дымовую трубу, при этом содержащиеся в них и в атмосфере водяные парыпропитывают кладку трубы и постепенно вызывают ее разрушение. Отличительнымпризнаком разрушения служит появление коричневого оттенка кладки.

Для предотвращения насыщения кладки дымовой трубы влагойтемпература дымовых газов должна быть достаточно высокой, чтобы на стенках неконденсировалась влага. Поэтому при крупноразмерных дымовых трубах приходитсяподдерживать более высокую температуру отходящих газов, чем в относительноменьших трубах.

Поперечное сечение (1) дымовой трубы можно значительноуменьшить, если облицевать ее внутреннюю поверхность шамотным кирпичом; можновыполнить трубу из жаростойких металлов, что будет способствовать поддержаниювысокой температуры отходящих газов.

Теплотворная способность — теплопроизводительность

Разные виды топлива при горении выделяют неодинаковое количествотепла. Чтобы иметь возможность их сравнивать, определяют высшую и низшуютеплоту 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, чтомного тепла уносится через дымоход в окружающую среду. Расходуемая наиспарение влаги энергия накапливается в водяном паре и выделяется приконденсации.

В старых конструкциях котлов это тепло не использовалось.

Коэффициент полезного действия

Потребление выработанной энергии определяют, хорошо лииспользуются печи, центральные отопительные устройства и установки горячеговодоснабжения. Коэффициент полезного действия (к.п.д) характеризует долюэнергии, используемую для нагревания воды, из всей энергии, выделяемойтопливом при горении. К. п. д. современных котлов относят к высшейтеплотворной способности топлива.

К. п. д. тепловой установки в данном случае не учитываетте потери энергии, которые произошли при выработке тепла, например, потериэлектрического тока в проводах, штепсельных розетках и т. п. (2). Необходимовместе с тем иметь в виду, что общие потери все же велики и первичная энергияиспользуется плохо.

Для индивидуальных печей к. п. д. определяют по низшейтеплоте 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 совокупностиустройств, каждая из которых имеет свой к. п. д. К. п. д. такой установкиопределяют как произведения к. п. д. каждой составляющей установки.

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

Технический к. п. д. показывает, какая частьпроизведенного тепла поглощается котловой водой во время процесса нагрева, изависит 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 ихконструкции. Например, горелка должна находиться в эксплуатации около 1800часов в году, что составляет 75 полных суток. В процессе эксплуатациикотельные установки излучают тепло через топку. Если это тепло вычесть изколичества произведенного тепла, определяемого техническим к. п. д., тооставшееся количество тепла определяет общий вид к. п. д. котла. Он зависитот конструкции котла и поперечного сечения дымовой трубы, от температурынагреваемой воды, а также от теплоизоляции котла. Часто котел характеризуютего производительностью. Наивысшая производительность достигается при оптимальныхрежиме горения топки и поперечном сечении дымовой трубы.

Мощность котла обычно рассчитывается так, чтобы он могпокрывать максимальную потребность тепла в зимнее время. Такая потребностьсуществует в течение года только несколько дней, однако отопительныеустройства рассчитывают по максимальным расходам, поэтому котел обычно имеетзавышенную мощность и производит тепла больше, чем необходимо. Тепло,накопленное в горячей воде, постепенно передается обогреваемому помещению, атепло конструкции котла теряется через дымовую трубу. Потери тепла особенновелики в межсезонное и летнее время, когда котел затапливается, но теплапотребляется мало.

Годовой к. п. д. характеризует эффективность работыобогревательной установки в течение года.

В периоды незначительного потребления тепла, чтобыуменьшить его потери, используют малогабаритные индивидуальныеобогревательные установки, чем достигают повышение годового коэффициентаполезного действия отопительной системы в целом.

Современные котлы, которые могут работать при относительноневысоких температурах и имеют совершенную систему регулирования, работают с высокимгодовым к. п. д. полезного действия.

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

Уменьшить потери можно путем уменьшения длины сетитрубопроводов, которые, кроме того, не следует прокладывать в наружных стенахво избежание повышенных потерь. Трубопроводы также должны быть хорошозаизолированы. Тепло, достигающее потребителя, называется полезным.

Оптимальное использование энергии сгорания топлива зависитот многих причин, и в первую очередь от эффективного сжигания топлива.Положительное влияние оказывают: оптимизация геометрических и технологическихпараметров обогревательных установок; соблюдение режимов работы с низкойтемпературой горения; соответствие мощности установки и размера дымовойтрубы; обеспечение низких транспортных потерь тепла. Кроме того, при маломпотреблении тепла потребитель должен использовать возможность переключения надругие маломощные источники тепла.