Основы строительного дела

Глава XIV

ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

§ 35. ЦЕНТРАЛЬНОЕ И МЕСТНОЕ ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Центральное отопление

с. 142 Центральным отоплением называются такие установки, которые обогревают отдельные здания или ряд зданий из центрально расположенных котельных. В качестве тепловых генераторов при центральном отоплении применяются стальные или чугунные котлы различных систем; в качестве трубопровода — стальные трубы (газовые или дымогарные).

Центральные системы отопления, в зависимости от применяемого в них теплоносителя, подразделяются на четыре группы: водяные, паровые, воздушные и комбинированные. В последние годы наибольшее распространение вследствие своей гигиеничности, простоты и удобства в эксплуатации получили системы водяного отопления.

В водяных системах отопления вода (теплоноситель) нагревается в тепловом генераторе, из которого поступает по трубопроводам к нагревательным приборам. Благодаря отдаче тепла воздуху помещений горячая вода в нагревательных приборах охлаждается и по трубопроводам возвращается к тепловому генератору, где вновь нагревается.

При циркуляции воды по трубопроводам только вследствие разности объемных весов горячей и охладившейся воды водяная система называется гравитационной.

Если гравитационная циркуляция оказывается недостаточной вследствие большой протяженности системы и вода по трубопроводам перемещается при помощи насоса, система именуется насосной водяной системой.

В паровых системах отопления пар из котла по трубопроводам поступает в нагревательные приборы, в которых за счет их теплоотдачи пар конденсируется и отдает тепло парообразования. Конденсат из отопительных приборов поступает в сборник, из которого перекачивается в котел.

с. 143 В зависимости от давления пара в котле паровые системы могут быть низкого давления (от 1,05 до 1,2 ати), повышенного (1,2—1,6 ати) и высокого (свыше 1,6 ати).

В воздушных системах отопления в отличие от водяных и жаровых систем нагревательные приборы отсутствуют. Помещения обогреваются путем непосредственного впуска в отапливаемое помещение теплоносителя — горячего воздуха. Как и водяные системы отопления, воздушные системы могут быть гравитационными и с механическим побуждением. В воздушных системах с механическим побуждением воздух перемещается по каналам благодаря напору, развиваемому вентилятором. Воздух-теплоноситель нагревается в специальных приборах — калориферах.

Калориферы могут обогреваться топочными — огневыми газами, горячей водой или паром. Соответственно этому воздушные системы могут быть: огне-воздушными, водо-воздушными, паро-воздушными.

Кроме перечисленных, можно применять комбинированные системы отопления, в которых основной теплоноситель нагревается посредством вспомогательного водоносителя (системы пароводяные и пр.).

Центральные системы отопления имеют следующие значительные преимущества по сравнению с местным (печным) отоплением: облегчается обслуживание отопительных установок, так как топливо сжигается в одном централизованном месте;

интенсивность обогрева отдельных помещений, в зависимости от технологических требований, можно изменять регулировочными кранами;

воздух помещений нагревается в более короткие сроки, при этом легко достигается равномерность нагрева;

облегчается использование любого топлива, сжигаемого более совершенно, чем в приборах местного отопления; помещения не загрязняются топливом и золой; коэффициент полезного действия (0,4—0,5) центральных отопительных установок более высокий, чем местных печей (0,25—0,30);

нагревательные приборы занимают мало места; размещение нагревательных приборов у наружных стен под окнами, у дверей и ворот, а также под световыми фонарями при верхнем освещении в значительной мере парализует действие холодных токов воздуха;

уменьшается пожарная опасность, так как котельные обычно располагаются в отдельно стоящих зданиях или ограждаются огнестойкими стенами и перекрытиями.

Водяное отопление. Рабочие схемы гравитационных водяных систем могут быть двухтрубные с верхним (рис. 57, а) и нижним (рис. 57, б) распределением горячей воды.

с. 144 При верхней разводке вода из котла поднимается по главному стояку, попадает в горячую магистраль и по стоякам опускается в нагревательные приборы. Охлажденная вода, выходящая из нагревательных приборов, собирается обратными стояками и по обратной магистрали возвращается в котел.

Рис. 57. Двухтрубная система отопления: а — верхнее распределение (разводка) горячей воды; б — нижнее распределение.

с. 145 При нижней разводке вода из котла поступает в горячую магистраль, проложенную в подвале или подпольных каналах под полом нижнего этажа, и поднимается по стоякам к нагревательным приборам. Возврат охлажденной воды из нагревательных приборов совершается так же, как и в системах с верхней разводкой. В системах с нижней разводкой воздух собирается в верхних точках горячих стояков и для его удаления приходится прокладывать специальную воздушную линию, которая присоединяется к расширительному сосуду или специальным бачкам — воздухосборникам.

Вместо воздушной линии можно удалять воздух через воздушные краники, устанавливаемые в верхних точках каждого горячего стояка.

Однотрубная система возможна лишь с верхней разводкой. Особенность ее состоит в том, что распределительный стояк является одновременно и обратным. Горячая вода, дойдя до первого нагревательного прибора, частично ответвляется от него, частично же идет вниз и встречается с охлажденной водой; таким образом, ко второму и следующим нагревательным приборам подается уже смесь горячей воды с охлажденной. Проходя последовательно через ряд нагревательных приборов, вода постепенно охлаждается и поступает из стояков в обратную магистраль, а через нее в котел.

Очевидно, что при одинаковой температуре различных этажей поверхность нагревательных приборов должна увеличиваться постепенно, от верхнего этажа к нижнему, так как в каждый нижележащий нагревательный прибор вода поступает с температурой более низкой, чем в вышележащий.

По сравнению с двухтрубными, однотрубные системы более просты в монтаже, имеют меньшую длину трубопроводов и более красивый внешний вид.

При выборе системы водяного отопления и схемы разводки руководствуются следующими положениями:

гравитационная система допускается при радиусе действия не более 50 м, при этом высота от середины котла до середины нижнего нагревательного прибора не должна быть менее 3 м;

система с верхней разводкой предпочтительнее, чем с нижней разводкой, при устройстве отопления, имеющего большое горизонтальное протяжение; в небольших домах предпочтительнее нижняя разводка;

однотрубные гравитационные системы рекомендуются в зданиях не ниже пяти этажей.

В зданиях, в которых радиус действия системы более 50 м, а также в зданиях, где между серединой котла и серединой прибора первого этажа менее 3 м, устраивается насосное водяное отопление. Насосное отопление применяется также для отопления зданий, присоединяемых к системам централизованного с. 146 теплоснабжения. Радиус действия системы до нескольких километров.

При отсутствии котельных может быть применено поквартирное водяное отопление. Для устройства поквартирного центрального отопления выпускаются специальные водяные котлы М_ч ВНИИСТО, состоящие из секций с поверхностью нагрева от 1,06 до 3,46 м², теплопроизводительностью от 9150 до 4000 ккал/час.

Рис. 58. Схема поквартирного отопления: 1 — расширитель; 2 — воронка для наполнения и пополнения системы водой; 3 — слив в ведро; 4 — котел Мч ВНИИСТО; 5 — тройник с пробкой; 6 — утеплитель (в канале); 7 — радиатор восьми секций; 8 — радиатор одиннадцати секций.

В котлах М_ч ВНИИСТО можно сжигать антрацит, кокс, каменный уголь, дрова различных пород, торф и все виды брикетированного топлива.

На рис. 58 показана схема поквартирного отопления. Обычно одного четырехсекционного котла вполне достаточно для обогревания квартиры площадью 40 м². Для больших площадей количество секций котла необходимо увеличивать. Размеры котла: высота 1025 мм, ширина 460 и длина 320 мм (для четырех секций). Для котлов с большим количеством секций длина его для каждой секции увеличивается на 80 мм. Котел с поверхностью нагрева 1,18 м² имеет размеры 460 × 320 × 980 мм. Котел устанавливается в кухне. На месте установки пол покрывается слоем с. 147 асбеста толщиной 5 мм, а поверх асбеста кровельным железом. Если температура наружного воздуха около минус 40°, температура воды в котле должна быть равна 95°. С повышением температуры наружного воздуха температура воды в котле соответственно должна понижаться.

Общая стоимость основного оборудования (котла, радиаторов и труб для одной квартиры) составляет около 150 рублей.

При отсутствии котла поквартирное отопление может осуществляться водонагревателем (обыкновенным змеевиком), вмонтированным в кухонную плиту.

Система центрального отопления всегда должна быть наполнена водой. Зимой отопление нужно производить непрерывно.

При эксплуатации поквартирной центральной системы отопления следует иметь в виду, что горячую воду не следует сливать с целью использовать ее для хозяйственных нужд, так как при частом добавлении холодной воды на стенках водонагревателя образуется накипь.

Паровое отопление. Пар как теплоноситель имеет основное преимущество перед водой — большую подвижность. Пар, обладающий в котле большей упругостью, чем в нагревательных приборах, где он конденсируется, выходит из котла и перемещается по трубопроводам отопительной сети с большой скоростью.

С гигиенической точки зрения паровое отопление имеет существенный недостаток — высокую температуру поверхностей нагревательных приборов, что вызывает пригорание органической пыли, оседающей на этих приборах. Поэтому паровое отопление не применяется в жилых помещениях, больницах и тому подобных зданиях, но с успехом используется в помещениях с временным пребыванием людей и производственных зданиях.

Паровые системы низкого давления делаются двухтрубными и могут быть выполнены с верхним и нижним распределением пара. Схема их аналогична схеме водяной гравитационной системы.

Паровое отопление высокого давления может быть с верхним и нижним распределением пара и по схеме устройства мало отличается от систем водяного отопления низкого давления.

Для центральных водяных и паровых систем наиболее часто применяются жаротрубные котлы и чугунные секционные котлы.

В качестве нагревательных приборов в системах центрального отопления служат гладкие и ребристые трубы и радиаторы. Нагревательные приборы размещаются у наружных ограждающих конструкций, через которые происходит потеря тепла помещения — под окнами, у ворот, вдоль фонарей.

Для регулирования теплоотдачи нагревательных приборов применяются: для приборов водяного отопления — краны двойной регулировки; для приборов парового отопления — запорные вентили.

с. 148

Местное печное отопление

Печи можно классифицировать по теплоемкости и конструкции. Теплоемкостью называется способность печи сохранять тепло в течение известного времени. Различают печи малой, средней и большой теплоемкости. Обычно теплоемкость печи характеризуется продолжительностью остывания (в часах) поверхности печи до 30°, считая от начала топки. Дальнейшее остывание не следует допускать, так как переохлажденную печь трудно растопить.

Печи малой теплоемкости сохраняют накопленное тепло менее 8 часов и требуют частой топки. Печи средней теплоемкости сохраняют тепло в течение полусуток и требуют топки два раза в сутки (утром и вечером). Печи большой теплоемкости сохраняют накопленное тепло в течение целых суток; такие печи топят один раз в сутки.

Печи малой теплоемкости (времянки) большей частью бывают металлические или кирпичные тонкостенные, малого объема и всегда работают с перегретой наружной поверхностью. Печи этого типа применяются в исключительных случаях: для просушки вновь выстроенных зданий, обогрева помещений в периоды зимнего строительства, в некоторых производственных помещениях (мастерские, паровозные депо и т. п.).

В жилых квартирах наибольшее распространение получили печи средней теплоемкости, имеющие толщину стенок в ¼ кирпича. Они относительно легки, занимают небольшую площадь и быстро обогревают помещение.

Печи большой теплоемкости делаются со стенками толщиной не менее половины кирпича и применяются в местах с суровым климатом или в помещениях, где требуется сохранять круглые сутки равномерную температуру (в больничных палатах, клубах).

По конструкции различные типы печей делятся на канальные и более современные — бесканальные.

Бесканальные печи (рис. 59) в отличие от канальных не имеют дымооборотов. Топливник располагается в них центрально. Горячие газы через хайло подвигаются в камеру над топливником. Ударяясь о перекрышку, газы растекаются веером в стороны, непрерывно движутся, омывая внутреннюю поверхность камеры и отдавая тепло массиву печи. Наиболее остывшие газы опускаются по стенам камеры и уходят в дымовую трубу.

Рис. 59. Бесканальная печь: 1 — топливник; 2 — хайло; 3 — жаровая камера; 4 — дымовая труба.

В поселковом строительстве часто применяются сборные комнатные печи из блоков.

К печному отоплению относятся также плиты для приготовления пищи.

Надежной в эксплуатации и экономичной является комбинированная плита (рис. 60) конструкции К. А. Дмитриева, так с. 149 как вмонтированный в нее водонагреватель включается в систему центрального отопления.

Рис. 60. Комбинированная плита. Общий вид.

Любая печь должна быть поставлена на надежное основание и хорошо сложена с тщательной перевязкой швов во избежание появления трещин.

Печи весом до 750 кг ставятся на пол с предварительным устройством (для предотвращения пожара) изоляционного слоя из листа кровельной стали, уложенного по пропитанному глиной войлоку.

Комнатные печи нормальных размеров возводятся на самостоятельных прочных основаниях.

Фундаменты под печи нижних этажей выкладываются обособленными от фундаментов стен с разрывом не менее 50 мм, а фундаменты печей, устраиваемых в проемах стен, — неразрывно с фундаментами стен, местным уширением.

Глубина заложения фундаментов под печи зависит от состояния грунта. Для комнатных печей достаточно заглубления на 1 м, в сухих и плотных грунтах заглубление может быть уменьшено до 0,7—0,5 м.

При отсутствии проектов нужно придерживаться следующих основных правил при кладке печей:

топливник устраивать высотой не менее 500—700 мм;

с. 150 не устраивать топливника с глухим подом, не обеспечивающим эффективного сгорания топлива.

Достаточный и равномерный подвод воздуха в топливник достигается устройством колосниковой решетки и поддувала.

Заднюю, глухую часть пода рекомендуется делать со значительным наклоном в сторону решетки, что дает возможность топливу сползать на решетку по мере сгорания.

Стены топливника выкладываются не тоньше 180 мм и облицовываются изнутри тугоплавким кирпичом без перевязки с наружной кладкой из красного кирпича.

Сечения каналов в кирпичных дымовых трубах должны быть кратными ширине кирпича. Толщина наружных стенок этих труб, в том числе труб, устраиваемых во внутренних каменных стенах, должна быть не менее ½ кирпича.

При устройстве дымовых каналов в наружных каменных стенах расстояние между внешней поверхностью стены и ближайшей внутренней поверхностью канала должно составлять не менее 64 см (2½ кирпича) при расчетной температуре наружного воздуха от –30 до –20° и 51 см (2 кирпича) при температуре от –20 до –10°. Эти расстояния могут быть достигнуты путем местного утолщения наружных стен (путем устройства пилястр) во внутреннюю сторону. Толщина перегородок между дымовыми каналами должна составлять не менее 12,5 см.

Каналы дымовых труб должны быть вертикальными. Для присоединения к печам каналов стеновых труб и смещения их в сторону устраивают наклонные участки уводы под углом не менее 60° к горизонту. Длина горизонтальной проекции увода должна составлять не более 1 м. На всем протяжении увода должно быть сохранено сечение канала, принятое для его вертикальной части (размеры сечения измеряются перпендикулярно оси канала). Внутренние стенки канала должны быть гладкими; кладка уводов уступами (напуском кирпича) не допускается.

Дымовые трубы выводят над крышей на высоту, устанавливаемую в зависимости от их положения по отношению к коньку крыши:

если труба выходит через конек крыши или находится в пределах 1,5 м от него, она должна быть выведена над ним не менее чем на 0,5 м;

при расположении трубы в пределах 1,5—3 м от конька ее верх должен находиться не ниже уровня конька и не менее чем на 0,5 м над поверхностью кровли (возле трубы);

при расстоянии между трубой и коньком более 3 м верх трубы должен находиться не ниже уровня прямой линии, проведенной от конька под углом 10° к горизонту, и не менее чем на 0,5 м над поверхностью кровли.

Между стенами (перегородками) здания и расположенными возле них пристенными печами, очагами и дымовыми трубами должны быть оставлены воздушные открытые или закрытые с. 151 отступки, в пределах которых запрещается оставление сгораемых элементов зданий (частей перекрытия, пола и пр.).

Наименьшие допускаемые расстояния в сантиметрах от внутренней поверхности печей или труб до сгораемых стен и перегородок должны составлять для печей с толщиной стенок 70 мм и более — 30 см для незащищенных от возгорания конструкций и 25 см — для защищенных, а для дымовых труб 38 см для незащищенных конструкций и 25 см — для защищенных.

Печи второго этажа деревянных зданий следует располагать непосредственно над печью нижнего этажа и опирать на нижнюю печь или междуэтажное перекрытие.

Каждую печь присоединяют к отдельному дымоходу. Не допускается присоединение к одному дымоходу двух и более печей без устройства в дымоходе специальных наклонных рассечек высотой 0,7—1 м. Дымоходы в виде отдельно стоящих столбов с внутренними каналами называются коренными трубами, а дымоходы, выложенные внутри капитальных (каменных) стен, — дымовыми каналами. Дымоходы, устроенные непосредственно над печами, называются насадными трубами. В некоторых случаях допускаются отводы (или уводы) дымовых каналов в сторону на 1 м под углом не менее 60° к горизонтали. При этом сечение их должно быть таким же, как в вертикальной части.

В одноэтажных деревянных зданиях применяются преимущественно печи с насадными трубами и лишь в исключительных случаях допускаются печи с отводом дыма в коренные трубы.