§ 70. Система парового отопления / Глава XVII. Паровое отопление низкого давления / Центральное отопление / Санитарно-технические работы
Системы парового отопления устраивают с верхней (рис. 126, а) и нижней (рис. 126,6) разводкой паровых магистралей. На рисунке паропровод показан сплошной линией, а конденсатопровод и воздушный трубопровод — пунктиром.
Рис. 126. Схемы систем парового отопления низкого давления:
а — с верхней разводкой и мокрым конденсатопроводом, б—с нижней разводкой и сухим конденсатопроводом; 1 — воздушная труба, 2 — магистральный паропровод, 3 — конденсационный трубопровод, 4 — петля, 5 — пробка для спуска конденсата
В системе парового отопления
с верхней разводкой магистральный паропровод проходит над верхними приборами, а
в системе парового отопления с нижней разводкой — под нижними приборами. В
системе парового отопления с верхней разводкой конденсат под давлением пара
поднимается в конденсационных стояках до уровня 1—1.
Конденсационная магистраль, проложенная ниже уровня конденсата, будет полностью залита водой; такой трубопровод называется мокрым. Чтобы удалить воздух из системы, прокладывают воздушную линию. Если конденсационная магистраль расположена выше уровня конденсата, то такой трубопровод, частично заполненный водой, называется сухим.
Воздух отводится по верхней не заполненной водой части сухого конденсатопровода и удаляется через воздушную трубу 1, расположенную в нижней точке магистрали. Чтобы сухой конденсатопровод не оказался залитым водой, в результате чего система может перестать действовать, его необходимо прокладывать на 200—250 мм выше уровня конденсата в конденсационном стояке.
Для отвода конденсата из
магистрального паропровода 2 конец его соединяют в точке а с конденсационным
трубопроводом 3 петлей 4, которая служит гидравлическим затвором: последний
препятствует проникновению пара в конденсационный трубопровод 3.
Применяют также систему парового отопления с нижней разводкой и мокрым конденсатопроводом.
Системы парового отопления с самотечным возвратом конденсата в котел применяют при давлении пара, не превышающем 0,02 МПа. При более высоком давлении пара, чтобы вода из котлов не попадала в нагревательные приборы, котельную приходится значительно углублять, что в большинстве случаев сделать невозможно. Поэтому при давлении более 0,02 МПа для системы парового отопления, как правило, применяют разомкнутую схему (рис. 127), при которой приборы можно устанавливать даже ниже уровня котлов.
Рис. 127. Разомкнутая схема системы парового отопления низкого давления с перекачкой конденсата:
1 — водоотводчик (конденсационный горшок), 2 — конденсационный бак, 3 —насос, 4 — питательный трубопровод, 5 — обратный клапан, в — котел, 7 — трубопровод к выкидному приспособлению
Конденсат из приборов по
трубопроводу отводится в конденсационный бак 2, откуда он подается насосом 3 в
котел.
Котел устанавливают ниже уровня воды в баке (под заливом). Если бак
расположен ниже конденсатопровода, воздух из системы по конденсатопроводу
удаляется через конденсационный бак. При расположении конденсационного бака
выше конденсатопровода или при наличии на конденсатопроводе водяных мешков на
конденсатопроводах следует устанавливать воздушные краны.
На питательном трубопроводе 4 устанавливают обратный клапан 5, препятствующий при остановке насоса выдавливанию воды паром из котла в конденсационный бак.
Прокладывать паропроводы с уклоном навстречу движению пара не следует, так как попутный конденсат, образующийся за счет теплопотерь паропровода, будет течь навстречу пару, и пар будет задерживать его. Кроме того, при таком движении пара и конденсата в системе отопления возникает шум, а иногда резкие стуки и сотрясения, что вызывает повреждение соединений.
В системах с давлением пара
выше 0,04 МПа, чтобы не допустить попадания пара в конденсационный бак, на
конденсационной линии перед вводом в бак устанавливают конденсационный горшок
1.
Конденсационный горшок— прибор, который пропускает через себя конденсат и
препятствует проходу пара.
Поплавковый конденсационный горшок ГСТМ (рис. 128,а). Корпус горшка 4 состоит из двух частей, собранных на фланцах 6, которые соединены болтами 5. Для удаления воздуха из горшка и конденсатопровода на горшке устроен воздушный клапан 2. Конденсат и пар поступают в горшок через входной патрубок 1.
При повышении уровня конденсата в горшке поплавок 3 всплывает и поднимает рычаг 13, который передвигает золотник 12. После этого приоткрывается выпускное отверстие в выходном патрубке 9 и давлением пара конденсат вытесняется из горшка. Когда конденсат будет вытеснен из горшка, поплавок опустится и выход конденсата из горшка прекратится. Пар поднимается в верхнюю часть горшка и конденсат, находящийся внизу, препятствует выходу его из горшка.
Под рычагом 13 находится
подъемный рычаг 8, который при повороте ручки 14 поднимает поплавок и полностью
открывает выпускное отверстие для удаления конденсата.
Горшок оборудован гляделкой
10 со стеклом 11, позволяющей видеть, не пропускает ли горшок пар. На случай
ремонта или чистки горшка устраивают обводную линию 18 (рис. 128,6).
Рис. 128. Конденсационный горшок ГСТМ (а) и схема его установки (б): 1 — входной патрубок. 2 — воздушный клапан, 3 — поплавок, 4 — корпус горшка, 5 — болт, 6 — фланцы корпуса, 7 —пробка, 8— подъемный рычаг, 9 — выходной патрубок, 10 — гляделка, 11 — стекло гляделки, 12— золотник, 13 — рычаг. Н — ручка, 15 — обратный клапан, 16 — конденсационный горшок, 17 — прибор. 18 — обводная линия
Конденсационный горшок «Автомат» (рис. 129).
Рис. 129. Конденсационный горшок «Автомат» 1 — поплавок, 2 — выходное отверстие, 3 — канал, 4 — вентиль, 5 —обратный клапан, 6—отверстие, 7 —золотник, 8 — входное отверстие, 9— корпус, 10 —
стержень, 11 — труба
В корпус 9 горшка, внутри
которого находится поплавок 1, конденсат поступает через отверстие 8.
Из отверстия 6 конденсат поступает в канал 3, а затем в выходное отверстие 2. Пар выжимает из поплавка только часть конденсата, вследствие чего нижний конец трубы 11 всегда остается залитым водой; поэтому через отверстие 6 пар из горшка выходить не может. Поплавок, из которого удален конденсат, поднимается, и золотник вновь закрывает отверстие 6.
В системах парового отопления
нагревательные приборы устанавливают так же, как и в системах водяного
отопления.
Паровую подводку к приборам можно делать с уклоном к прибору или к
стояку. При верхней разводке паропровода паровую подводку к нижним приборам всегда
следует укладывать с уклоном к прибору, что обеспечивает стекание конденсата из
паропровода.
Конденсационную подводку от приборов всегда прокладывают с уклоном к стояку для удаления конденсата из прибора. Для лучшей работы приборов при установке их «на сцепке» подающая и обратная подводки должны быть присоединены с разных сторон приборов. Чтобы регулировать поступление пара в прибор и выключать его, на подводке пара у каждого нагревательного прибора устанавливают вентиль.
Системы парового отопления в сравнении с водяными системами имеют следующие преимущества: меньшие диаметры трубопроводов; поверхность нагрева отопительных приборов меньше на 30—35%; меньшая первоначальная стоимость; паровые системы быстро нагреваются и быстро остывают при выключении.
Недостатки паровых систем —
высокая температура на поверхности нагревательных приборов в течение
отопительного сезона; невозможность качественного и количественного
регулирования; шум, вызванный гидравлическими ударами в трубопроводах;
сложность сбора и возврата конденсата в разветвленных системах и особенно при
обслуживании нескольких зданий.
от пещерных костров до современных технологий
Сложно представить, что еще сто лет назад немногие, придя с мороза, могли погреть руки у батареи центрального отопления. А сегодня вряд ли найдется не отапливаемое жилье, по крайней мере, не в нашем климате. О том, с чего начиналась история отопления и к чему все пришло, поговорим в этом выпуске.
Все началось с костра
Началом истории отопления и первой отопительной установкой можно считать костер внутри первобытного жилища. По мере развития цивилизации, люди стали использовать для обогрева угольные жаровни. Они были относительно безвредны (древесные угли были предварительно выжжены, и продукты их сгорания не были ядовитыми) и имели весьма неплохой КПД. Угольными жаровнями пользовались достаточно длительное время: в Англии их использовали вплоть до 18 века, и когда уже существовали паровые системы отопления, в Лондоне парламентские залы все еще отапливались угольными жаровнями.
Теплый пол по-древнеримски
Новый подход к отоплению жилищ изобрели древние римляне: в первом веке до нашей эры они придумали прототип теплого пола — гипокауст.
Революционная «русская система»
После падения Римской Империи гипокаусты остались в прошлом, а в дома пришли камины и печи. Люди поняли, что если очаг окружить теплоаккумулирующими материалами (каменные стены, каменный дымоход), то помещение будет прогреваться равномерно и остывать медленно. В 15 веке революцию в истории отопления произвела так называемая «русская система». Холодный воздух поступал в печь через воздухозаборную шахту, и потом, нагретый печкой, проходил через помещения дома по кирпичным каналам.
Остывший воздух и продукты сгорания выводились из дома через вытяжные каналы. «Русская система» не только отлично отапливала жилье, но и служила неплохой вентиляцией помещений: воздух в системе циркулировал естественным способом за счет разницы плотностей горячего и холодного воздуха. «Русская система» отопления используется в некоторых домах до сих пор, в немного переработанном виде, конечно: кирпичные шведки, русские печи и голландки, металлические буржуйки и закрытые камины.
Истоки водяного отопления
Первыми догадались использовать для отопления воду французы в системе отопления с естественной циркуляцией в 18 веке. И только столетие спустя — в конце 19 века — в России появилась первая в мире квартира с автономной системой водяного отопления: вода грелась в большом баке, который был установлен на кухонной печи. В 18 веке вместе с водяным появилось паровое отопление. С помощью систем с отработанным паром отапливали большие промышленные помещения.
А к середине 19 века в Нью-Йорке была создана крупнейшая система центрального парового отопления, которая, кстати, до сих пор функционирует. Что же касается истории отопления в России — уже к началу 20 века многие доходные дома обогревались большой котельной с помощью водяного и парового отопления. Но естественной циркуляции теплоносителя было недостаточно: тепло распределялось неравномерно, медленно и на ограниченную площадь, к тому же стоило довольно дорого. Это неизбежно привело к появлению циркуляционных насосов. Для их работы требовалось электричество, и это сильно тормозило распространение таких отопительных систем. Решила эту проблему советская власть: с началом индустриализации строились первые ТЭЦ, на которых происходила совместная выработка тепла и электричества. Благодаря этому к 1950-м годам чугунные батареи — «гармошки» и централизованное отопление пришло во многие жилые дома.
В поисках идеального радиатора
После изобретения первой чугунной батареи в середине 19 века, казалось, что ничего лучше для отопления придумать нельзя.
Но регулировать теплоотдачу чугунных радиаторов было сложно, и с началом применения насосов чугун уже не казался столь безупречным материалом. Поиски идеального отопительного прибора привели к созданию стального трубчатого радиатора. Отличие от чугунной батареи было очевидно: новый прибор весил меньше, его изготовление стоило дешевле, и выглядел он более привлекательно. На этом попытки изобрести идеальный радиатор не прекратились. Настоящим открытием стало использование алюминия. Алюминиевый радиатор был гораздо легче своих предшественников и лучше отдавал тепло. Но из-за привередливости алюминия (он быстро разрушается из-за некачественного теплоносителя и блуждающих токов) применялись такие батареи и применяются до сих пор только в автономных системах отопления.
Изобретение нового и усовершенствование старого
С середины прошлого столетия ТЭЦ и котельные перешли с твердого топлива на более экологичный природный газ — самый популярный и экономичный вид топлива на сегодняшний день.
Что касается отопительных приборов, здесь прогресс тоже не стоит на месте: в 1970-х годах популярность получили водяные конвекторы, которые оказались более практичными в использовании и выгодными по сравнению с радиаторами. Но и про старые отопительные приборы никто не забывает, их постоянно совершенствуют. Например, недавно был создан алюминиевый радиатор с циркониевой защитой внутренней поверхности — более долговечный и устойчивый к коррозии. Из последних новинок — анодные алюминиевые радиаторы. В их изготовлении используется алюминий высокой степени очистки (около 98%), поэтому такие радиаторы защищены от коррозии, блуждающих токов и образования водорода.
Знаете ли вы …
-
В Европе существует праздник День отопления. Отмечается он 1 октября — в этот день большинство людей включают радиаторы на зимний период.
-
Первую закрытую систему водяного отопления использовали для инкубации куриных яиц.
Это было во Франции в 18 веке.
-
В Исландии большинство домов отапливается с помощью геотермальной энергии. То есть энергии земли, которая поставляется в здания прямо из недр нашей планеты.
Это было во Франции в 18 веке.
Почему в Нью-Йорке слишком большие системы парового отопления?
- Дом
- Блог
- Почему в Нью-Йорке слишком большие системы парового отопления?
На отопление помещений приходится наибольшая доля потребления энергии в зданиях Нью-Йорка. Также учтите, что во многих старых зданиях установлены паровые котлы слишком больших размеров, что увеличивает потребление энергии. Много энергии можно сэкономить с помощью новых и более эффективных технологий отопления, а также уменьшить размеры оборудования, чтобы оно лучше соответствовало потребностям каждого здания.
Природный газ и печное топливо являются наиболее распространенными видами топлива для паровых котлов, что оказывает значительное воздействие на окружающую среду.
Однако это также означает, что эффективное отопление может сократить выбросы парниковых газов из зданий. В новых конструкциях инженеры HVAC обычно рекомендуют следующие варианты:
- Гидравлические системы с трубопроводом горячей воды.
- Системы с переменным расходом хладагента (VRF).
Несмотря на то, что эти конфигурации отопления обеспечивают более высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с паровыми системами, их установка в существующих зданиях является сложной задачей. В процессе установки могут разрушаться потолки, стены и плиты перекрытий, что приводит к высокой стоимости. Если в рассматриваемом здании планируется капитальный ремонт, это дает прекрасную возможность улучшить систему отопления.
Сделайте систему отопления вашего здания более эффективной.
Как проектировались системы отопления в прошлом
Негабаритные системы парового отопления, встречающиеся во многих старых зданиях, не являются следствием инженерных ошибок.
Практика проектирования и строительные нормы и правила в прошлом сильно различались, что приводило к более высокой теплопроизводительности.
Прежде всего, важно понимать, что герметичные здания — относительно современная концепция. По мере того, как энергоэффективность приобретала все большее значение, проектировщики зданий начали уделять внимание минимизации утечек воздуха, поскольку они увеличивают затраты как на отопление, так и на охлаждение. Несколько десятилетий назад строительные нормы и правила придавали большое значение естественной вентиляции, пропускающей в здание как можно больше наружного воздуха.
Негабаритные системы отопления были прямым следствием условий проектирования, указанных в строительных нормах прошлого:
- Обеспечение достаточного обогрева в самые холодные зимние дни с учетом ветреной погоды.
- При условии, что в эти холодные и ветреные дни окна остаются открытыми.
Старые системы отопления предназначены для зданий, в которые постоянно поступает холодный зимний воздух через открытые окна.
В этих условиях их высокая проектная мощность не должна вызывать удивления. Отопление современного здания с герметичной конструкцией и регулируемой вентиляцией требует гораздо меньших затрат тепла. На самом деле, когда система парового отопления не имеет средств управления для отдельных жилых помещений, часто возникает необходимость открывать окна.
Еще одним фактором, который привел к увеличению размеров паровых котлов, была постоянная смена топлива. Первые котлы работали на угле, затем преобладающим стал мазут, а сегодня наиболее распространенным топливом является природный газ. Методы проектирования было труднее развивать, когда менялись варианты топлива, и многие котлы были увеличены только для того, чтобы убедиться, что они будут работать.
Повышение эффективности систем парового отопления
Если нет планов по замене системы парового отопления, термостатические радиаторные клапаны (ТРВ) могут стать отличной мерой энергоэффективности. Они ограничивают поступление пара в отдельные радиаторы, в результате чего экономия электроэнергии может превышать 10 %. Старые TRV контролируют поток пара с помощью пробки, которая расширяется и сжимается, а новые TRV являются электронными.
Дополнительная экономия возможна при переходе на более новый и более эффективный паровой котел. Некоторые современные агрегаты оснащены датчиками температуры и модулирующими горелками, что позволяет оптимизировать теплопроизводительность, что невозможно в более старых агрегатах.
По данным городского экологического совета Нью-Йорка, эти обновления могут снизить затраты на паровое отопление примерно на 20%. Во многих случаях первоначальные инвестиции составляют менее 1 доллара США за квадратный фут площади здания. Потенциальная экономия будет выше, если улучшится теплоизоляция здания, а утечка воздуха будет обнаружена и устранена.
Зеленый Новый курс Нью-Йорка предусматривает сокращение городских выбросов на 40% к 2030 году. Многие здания, отапливаемые паром, потребуют модернизации для достижения этой цели. По данным городского совета по зелени, только около 25% зданий соответствуют требованиям, а остальные 75% нуждаются в модернизации.
Возможна и полная замена системы парового отопления, но проект становится очень дорогим. Трубопроводы и радиаторы могут потребовать значительных модификаций для использования горячей воды, и они несовместимы с системой с переменным расходом хладагента. Полная модернизация отопления проще во время капитального ремонта, когда большая часть здания демонтируется и перестраивается.
Метки ОВКВ Отопление помещений паровое отопление паропровод радиаторы
Присоединяйтесь к более чем 15 000 коллегам-архитекторам и подрядчикам
Получайте советы экспертов по инженерным вопросам прямо на свой почтовый ящик. Подпишитесь на блог инженеров Нью-Йорка ниже.
© 2022 Nearby Engineers New York Engineers. Все права защищены. Правовая информация | Товарные знаки
Может ли паровое тепло, давно используемое в городах и колледжах, решить проблему изменения климата? : NPR
Услышано в утреннем выпуске
From
Под улицами сотен старейших городов Северной Америки пролегает сеть труб, доставляющих паровое тепло в офисные здания и больницы. Эти паровые петли могут быть решением для экологически чистой энергии.
ЛЕЙЛА ФАДЕЛЬ, ВЕДУЩАЯ:
По всей Северной Америке сотни городских районов, колледжей и больниц отапливаются паром, подаваемым по подземным трубам. Сьюзан Филлипс из членской станции WHYY в Филадельфии сообщает, что эти паровые смазочные системы могут стать решением проблемы изменения климата.
SUSAN PHILLIPS, BYLINE: Пар, который проходит через 41 милю трубы под улицами Филадельфии, генерируется в здании из красного кирпича, построенном в 1915 году. тротуарные решетки.
МАЙК АНКОНА: Это похоже на паровое кольцо, где у вас есть группа людей, которые подключены к этому кольцу или получают свой пар, и они его используют.
ФИЛЛИПС: Майк Анкона — операционный менеджер компании Vicinity Energy, которая владеет и управляет системой парового контура в Филадельфии. Завод иллюстрирует эволюцию производства электроэнергии. Высокие арочные потолки облицованы плиткой, а детализированная кирпичная кладка указывает на эпоху, когда электричество начало серьезно заменять гостевое освещение.
АНКОНА: Когда это место было построено, лет сто назад, верно? — эти котлы работали на угле. Здесь должна была находиться куча угля весом в 60 000 тонн.
PHILLIPS: Времена угольного пара давно прошли. Во время Великой Отечественной войны завод перешел на нефть. Сегодня современные газовые котлы вырабатывают электроэнергию, продаваемую в сеть. Отработанное тепло делает пар. Анкона говорит, что эта высокоэффективная и гибкая система может легко отказаться от природного газа и заменить его возобновляемой энергией или топливом с низким содержанием углерода для производства этого пара. На самом деле Vicinity Energy начала делать это с помощью принадлежащей ей системы парового контура в Бостоне, говорит генеральный директор Билл ДиКроус.
БИЛЛ ДИКРОС: И владельцам зданий не нужно ничего делать; так что никаких серьезных доработок, никаких больших капитальных затрат с их стороны, никаких сбоев. Мы становимся простым способом обезуглерожить огромные площади зданий в городских центрах.
PHILLIPS: И не только города могут извлечь выгоду. Десятки колледжей имеют районные энергетические системы, где источник топлива переключается, чтобы уменьшить углеродный след университета. Но в Филадельфии два федеральных агентства планируют перейти с централизованной паровой системы Vicinity Energy на котлы, работающие на природном газе; это несмотря на приверженность президента Байдена борьбе с изменением климата и его указ, обязывающий федеральные агентства работать над ограничением выбросов. К ним относятся большая железнодорожная станция Amtrak и здания, находящиеся в ведении Службы национальных парков, такие как исторический Зал Независимости и Центр Колокола Свободы. Это возмущает группы защитников окружающей среды, которые поддерживают систему парового контура, потому что было бы легко использовать ее для сокращения общих выбросов углерода в городе.
Джозеф Инграо — адвокат, работавший в Совете по чистому воздуху.
ДЖОЗЕФ ИНГРАО: Федеральное правительство выделило более 14 миллионов долларов на установку этих газовых котлов, которые могут сжигать только природный газ для обогрева.
PHILLIPS: Представитель Amtrak говорит, что новые газовые котлы будут дешевле и надежнее. Служба национальных парков заявляет, что переход на природный газ сократит выбросы углекислого газа. Но это не могло быть независимо проверено. DiCroce из Vicinity говорит, что следует принимать во внимание окружающую среду.
DICROCE: Те, кто решит склониться к самой дешевой альтернативе, примут другие решения с теми, кто пытается рассчитывать на менее углеродоемкое будущее. И они будут готовы заплатить немного больше за то, чтобы быть лучше для планеты.
PHILLIPS: Сторонники систем централизованного энергоснабжения говорят, что это не просто решение проблемы снижения выбросов углерода. Они также более устойчивы к экстремальным погодным условиям.