Пароводяные системы отопления

 

Пароводяную систему отопления применяют при централизованном теплоснабжении здания паром и необходимости устройства в здании водяного отопления. Системы пароводяного отопления подразделяются на централизованные и децентрализованные. Централизованные системы. В централизованной системе пароводяного отопления вода нагревается в емкостном или скоростном теплообменнике. Система с емкостным теплообменником. В змеевик теплообменника / по паропроводу 2 поступает пар из котельной, вследствие чего вода в теплообменнике нагревается и подается в систему отопления здания. Конденсат по конденсатопроводу 3 отводится в котельную. Система пароводяного отопления здания может быть выполнена по любой схеме с естественной или насосной циркуляцией. Для обеспечения бесперебойной работы в системе отопления устанавливают не менее двух теплообменников с общей тепловой мощностью, соответствующей расходу тепла на отопление здания. Для регулирования температуры воды, поступающей в систему отопления здания, предусматривается обвод 4. Площадь нагревательной поверхности змеевиков емкостных теплообменников, м2? определяется по формуле Децентрализованные системы. В децентрализованных системах вода нагревается паром непосредственно в отопительных приборах, установленных в отдельных помещениях. К децентрализованным (с местным нагреванием воды) относится система отопления, предложенная С. В. Ульянинским и названная им конденсационной системой Пар низкого давления, поступающий из котла 1, по паропроводу 2 подается к отопительным приборам Зг в которых труба 4 размещена в нижней части. Труба 4 имеет ряд мелких отверстий, через которые пар поступает в прибор.

Необходимая температура воды в приборах поддерживается вследствие поступления в прибор большего или меньшего количества пара.

Излишек конденсата сливается по конденсатопроводу 5 в стояк 6 и возвращается в котел.

Воздух из паропроводов выжимается через конденсатопровод приборов, имеющий воздуховыпускную трубку с вентилем 7, который при пуске системы открыт, а после прогрева приборов закрыт.

Для выпуска воды из системы открывают вентиль 8 и вентиль 9, установленный на паропроводе. Конденсатопровод сообщается с канализацией.

Вентили 10 на трубке И всегда немного приоткрыты; через них при перерыве в работе в систему может поступать воздух.

Вода в котле и сборном конденсатопроводе расположена на уровне /—/ при отсутствии давления пара в котле. Высший уровень расположения воды //—// в конденсатопроводе отмечается при работе системы. Столб конденсата по высоте h уравновешивает давление пара в котле. При эксплуатации конденсационных систем выявилась целесообразность установки обратногоклапана в высшей точке паропровода. При прекращении подачи пара в систему поступает воздух через открывающийся клапан.

 

Пар
В конце XVIII в. с появлением паровой машины была исследована возможность применения пара в качестве теплоносителя.
В 1770 г. Джеймс Ватт применил пар для отопления здания своей фабрики, при этом он использовал секционные радиаторы в качестве нагревательных приборов.
В это же время в Англии появились первые чугунные котлы.
Первые патенты на систему парового отопления были получены в 1791 и 1793 гг., при этом система отопления воздухом уже была запатентована.
Несмотря на это, индивидуальное отопление повсеместно доминировало, так как оно было существенно дешевле.
Паровое отопление низкого давления
В течение XIX в. с развитием техники паровое отопление низкого давления получило самое широкое практическое применение как способ центрального отопления.
В 1831 г. Перкинс получил первый патент на систему отопления горячей водой. Он также выполнил исследования с расширительными баками для компенсации изменения объема воды из-за теплового расширения.

 

Теплофикация в СССР

Зарождение советской теплофикации относится к тому времени, когда наша страна приступила к осуществлению программы ГОЭЛРО о наиболее рациональном и экономном использовании существующих электростанций. Острый топливный кризис вынуждал искать новые, более экономные способы использования топлива, в том числе и на существующих электростанциях, многие из которых еще работали не на полную мощность и даже находились под угрозой закрытия.

Большая заслуга в разрешении этой сложной научной проблемы принадлежит профессору Владимиру Владимировичу Дмитриеву.

На основе своего опыта по сооружению и эксплуатации небольших ТЭЦ и в первую очередь на основе лабораторных исследований на ТЭЦ больницы им. Петра Великого в Петербурге В.В.Дмитриев оценил в полной мере все преимущества и особенности объединенного процесса выработки электроэнергии и тепла для централизованного теплоснабжения.

В 1922 г. В.В.Дмитриев выступает в Русском техническом обществе, в Деловом клубе, в Ассоциации инженеров и других организациях с обстоятельными докладами о городских теплоэлектроцентралях, о целесообразности переоборудования существующих электростанций в теплоэлектростанции.

Еще в 1919 г. В.В. Дмитриев был инициатором сооружения Ляпинской районной ЦЭС в г. Ярославле на базе соединения электрификации с теплофикацией нового фабричного центра.

В 1923 г. В.В.Дмитриев предлагает проект благоустройства ленинградской электростанции. Инициатива В.В.Дмитриева получила одобрение, и его вариант, предусматривавший выборочное снабжение теплом зданий в районе расположения ГЭС, был утвержден. Коллектив работников ЛГЭС и, в первую очередь, главный инженер этой станции Л.Л. Гинтер проявили много изобретательности при создании первой в СССР теплоэлектроцентрали.

25 ноября 1924 г. к ленинградской электростанции был присоединен первый абонент - дом № 96 по Фонтанке: небольшая система водяного отопления, существовавшая только в верхнем этаже этого здания, стала обогреваться водой, подаваемой по теплопроводам из смежного корпуса ЛГЭС. Первое время нагрев воды для этого единственного абонента осуществлялся путем непосредственного подмешивания отработанного пара через установленный на ЛГЭС пароводяной элеватор, который являлся одновременно и побудителем для циркуляции воды в системе отопления. Затем элеватор был заменен центробежным насосом, а для нагрева воды установлен бойлер рубашечного типа с поверхностью нагрева 10 м².

В 1925 г. проф. В.В.Дмитриев разработал технический проект теплофикации г. Пскова от новой ТЭЦ высокого давления. Этот проект был утвержден как проект опытной установки, предусматривающий впервые не только в СССР, но и за границей, установку совершенно нового типа турбины с ухудшенным вакуумом, как наивыгоднейшей для теплофикации городов.

В 1927-1928 гг. под руководством В.В. Дмитриева аппарат Коммунстроя (затем Коммунэнергостроя) разрабатывает проекты теплофикации г. Новосибирска, Красноярска, Ярославля, Иваново-Вознесенска, Астрахани, Казани, Воронежа, Петрозаводска, Тулы, Ростова-на-Дону, Завода «Красный треугольник» в Ленинграде и др.

В 1930 г. СНК СССР принял специальное постановление о дальнейшем развитии теплофикации в СССР.

В 1934 г. В.В. Дмитриеву за выдающиеся труды по созданию советской теплофикации и за 35 лет его плодотворной научной и педагогической деятельности было присвоено почетное звание заслуженного деятеля науки и техники. До последних дней своей жизни (сентябрь 1946 г.) В.В.Дмитриев неустанно работал в качестве консультанта в научных и проектных организациях и оставил после себя 57 научных работ в области теплоэнергетики.

После первых опытов 1924 г. на ЛГЭС советская теплофикация стала быстро развиваться. В Ленинграде в 1927 г. длина тепловых сетей уже достигла 5 км. В 1928 г. была сооружена первая теплофикационная установка в Москве, осуществившая теплоснабжение промышленных потребителей от теплоэнергоцентрали Всесоюзного теплотехнического института.

Однако до 1930 г. строительство новых ТЭЦ в общей сложности отличалось небольшими масштабами. В 1928 г. по всему СССР было пущено в эксплуатацию семь ТЭЦ; 5 из них - на целлюлозно-бумажных фабриках и 2 - на текстильных; в 1929 г. - 12 ТЭЦ, 10 из них - на целлюлозно-бумажных комбинатах, текстильных фабриках и сахарных заводах и только 2 районного значения (в Ленинграде и Пскове).

В 1930 г. началось строительство уже крупных промышленных теплоэлектроцентралей: на Сталинградском и Харьковском тракторных заводах, на Горьковском автозаводе, в Березниках, Кузнецке, Казани, а также на Краснопресненской трехгорной мануфактуре и Кольчугянском кабельном заводе.

По сравнению с 1929 г. длина тепловых сетей в 1933 г. выросла в 5,25 раза, в 1938 г. - в 24,3 раза и в 1940 г. - в 26,2 раза.

В отличие от практики других стран основным типом в городах СССР являются водяные тепловые сети, протяженность которых достигает 87 % от общей протяженности всех тепловых водяных и паровых сетей. В основном пар как теплоноситель применяется только на промышленных площадках, где это вызывается нуждами самого производства.