Хозяйственно-бытовые печи и очаги

Бесплатная доставка камина при 100% оплате товара

КАЛОРИФЕРЫ И ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫЕ ПЕЧИ И ОЧАГИ

ОГНЕВЫЕ КАЛОРИФЕРЫ

Под огневыми калориферами разумеются тепловые генераторы, устанавливаемые в подвальных и нижних этажах здания и служащие источниками теплоснабжения вентиляционных или воздушно-отопительных систем здания.

В зависимости от материала, из которого выполняются калориферы, и от их массивности, по аналогии с печами различают калориферы большой, средней и малой теплоемкости. Калориферы большой теплоемкости представляют собой массивные кирпичные устройства, способные за одну топку в сутки аккумулировать все количество тепла, необходимое _Зля отопления помещения в течение полных суток. Калориферы средней теплоемкости вследствие своей меньшей массивности способны аккумулировать количество тепла, достаточное для отопления помещения в течение 12—15 час. в сутки. Калориферы малой теплоемкости представляют собой металлические (чугунные или железные) печи большой теплоотдачи с сильно разветвленной внутренней и наружной поверхностью нагрева, но почти не имеющие массива, который мог бы аккумулировать сколько-нибудь значительное количество тепла; такие калориферы должны топиться в течение всего периода отопления помещения или с весьма небольшими перерывами (2—3 часа). Таким образом, можно сказать, что огневые калориферы представляют собой те же печи большой, средней и малой теплоемкости, но имеющие ввиду их значительно большей тепломощности сильно развитую внутреннюю инаружную поверхность нагрева и большой аккумулирующий массив.

Калориферы большой теплоемкости применяются для отопления жилых и общественных зданий с постоянным или длительным пребыванием людей; калориферы малой теплоемкости допускаются для отопления нежилых зданий и помещений с кратковременным пребыванием людей или для производственных целей. Ввиду того что установка массивных кирпичных калориферов отнимает много места в помещении, в настоящее время они применяются редко, главным образом в тех случаях, где по каким-либо причинам нельзя произвести установку котлов для получения теплоносителя в виде пара или горячей воды. Еще реже находят себе применение калориферы средней теплоемкости.

Схема устройства воздушного отопления с огневым калорифером и общее расположение отдельных деталей его при пользовании комнатным воздухом (воздушное отопление с рециркуляцией) показаны на рис. 78. Здесь АА — отапливаемые помещения, Б — нагревательный прибор — калорифер, устанавливаемый в специальной камере в подвальном или нижнем этаже.

Камера калорифера соединяется с отапливаемыми помещение при помощи каналов двух родов: обратных (рециркуляционных)б, б по которым комнатный воздух, забираемый из зоны отапливаемой комнаты, опускается в нижнюю часть калориферной камеры, и жаровых в, е, по которым нагретый воздух из верхней зоны камеры вводится в отапливаемые помещение.Таким образом, происходит постоянная циркуляция комнатного воздуха через камеру калорифера; такая система носит название рециркуляционной.

На рис. 79 показана воздушная система отопления при пользоовании наружным воздухом; в этом случае холодный воздух поступает в нижнюю часть камеры калорифера по воздухоприемному каналу А; проходя через калорифер Б, воздух согревается и затем разводится по отапливаемым помещениям жаровыми каналами е, е; отдавший свое тепло комнатный воздух по вытяжным каналам а, а удаляется из помещения наружу. В этом случае происходит постоянное обновление воздуха помещения путем подвода свежего наружного воздуха, а следовательно одновременно с отоплением производится и вентиляция помещения; такая система носит название прямоточной.

Не останавливаясь на рассмотрении устройства и расчета системы воздушного отопления (что относится к специальным курсам отопления), ограничимся описанием устройства огневых калориферов.

Калориферы большой теплоемкости наиболее распространены в виде кирпичных калориферов системы проф. Лукашевича, один из которых изображен на рис. 80. Калорифер имеет топливник шахтного типа, предназначенный в основном для сжигания дров, но который может быть легко переоборудован для сжигания угля и антрацита. Ии топливника дымовые газы поднимаются одним жаровым каналом вверх и поступают и один, два ж три распределительных канала, из которых опускаются вниз по целом ряду опускных параллельных каналов, располагаемых в соответствии с числом верхних распределительных каналов в один, два или три продольных ряда.

Собравшись в нижних сборных каналах, газы уходят в дымовую трубу. Путь, проходимый газами от топливника до дымовой трубы, остается постоянной длины, по какому бы опускному каналу они не шли, а потому и прогревание калорифера получается равномерным.

Дли очистки калорифера от золы и сажи, оседающей главным образом в нижнем сборном канале, устраиваются прочистные дверцы.

Передней своей стороной, в которой расположена топливная дверца, топливник калорифера выходит в подвальное помещение, откуда и происходит его обслуживание. Для придания калориферу большей компактности парные опускные каналы вытягиваются не в одну линию, а с изломом и своей хвостовой приближаются к топливнику. Нередко дымовую трубу устанавливают в один ряд с топливником, и таким образом управление дымовой задвижкой становится возможным из того же подвального помещения, из которого производится и топка калорифера. Теплоотдающими поверхностями калорифера являются боковые стенки топливника и боковые стенки каждого из каналов, так как между ними имеются продухи, омываемые воздухом, а также перекрыша калорифера. Иногда для использования нижней поверхности сборных дымоходов они укладываются в шанцах, что еще более увеличивает поверхность нагревания калорифера.

Стенки топливника выполняются в 1 ½ кирпича с футеровкой внутри огнеупорным или гжельским кирпичом в ½ кирпича. Вертикальные дымообороты складываются нз кирпича на ребро и заключаются в железные футляры, чем достигается их прочность и устраняется опасность проникания дыма в камерукалорифера в случав образования в стенках колодцев трещин.

Подвод наружного свежего воздуха осуществляется через канал Н, снабженный в месте его выхода наружу заборной шахтой с воздухоприемным отверстием. Обратный рециркуляционный воздух из помещения опускается в камеру по каналам ц, ц, а подогретый воздух уходит по каналам г, г. Каждый из перечисленных каналов снабжен задвижками или клапанами, которые позволяют регулировать работу калорифера, превращая его либо в чисто отопительное устройство, либо в нечто вентиляционное, либо с частичной рециркуляцией воздуха. Так как наиболее прогреваемая часть калорифера — разводящий канал находится в верхней части его массива, то и весь калорифер в целом имеет преимущественно верхний прогрев; но здесь это обстоятельство в противоположность отопительным печам является весьма желательным, так как при наличии его создается противоточное движение воздуха и дымовых газов, что содействует повышению температуры нагреваемого воздуха.

Увлажнение воздуха, подаваемого в помещение, особенно желательное в холодное время года, когда абсолютная влажность забираемого наружного воздуха бывает весьма ничтожна, производится путем испарения воды с открытой поверхностью ее в плоском сосуде, устанавливаемом над топливником калорифера невдалеке от жаровых окон. Благодаря расчлененности калорифера Лукашевича на отдельные сравнительно мелкие, элементы — колодцы, представляется широкая возможность менять его общую поверхность нагрева, увеличивая или уменьшая число колодцев. Соответственно должны изменяться и размеры топливника.

Калориферы средней теплоемкости как весьма редко применяемые, практического значения не имеют и потому их описание не приводится.

Огневые калориферы малой теплоемкости подобно отопительным печам малой теплоемкости выполняются либо с чисто металлическими стенками и футеровкой только с части топливника, либо с кирпичным топливником и чисто металлическими поверхностями дымооборотов. Последним придают форму коробок или гладкостей их или ребристых труб.

На рис. 81 представлена схема устройства такого трубчатого металлического калорифера, снабженного вентилятором для| | лучшего обдувания его воздухом и увеличения теплосъема.

Трубы укладываются в шахтном порядке и внутри них вентилятором прогоняется воздух; снаружи трубы омываются топочными газами. Коэффициент теплоперехода от газов к воздуху может быть определен по данным проф. Хоттингера.

Коэффициент теплоперехода от газов к воздуха

Трубчатые калориферы нашли одно время в прошлом столетии широкое применение у нас в России и по имени изобретателя этой системы калориферов Амосова получили название амосовских калориферов, а система отопления „амосовской".

На рис. 82 приведена система металлического трубчатого калорифера в изготовлении немецкой фирмы Е. Кеlling. Здесь I — кирпичный топливник в железном футляре; 2 и 3 — подъемный и распределительные каналы также в футляре; 4 4— система гладкостенных труб — дымоходов, представляющих поверхность нагрева калорифера; Д - отвод дымовых газов в дымовую трубу,

На рис. 83 представлен коробовый калорифер, состоящий из чугунных плит, снабженных ребрами; нижняя часть его в том месте, где расположен топливник, обделана огнеупорны кирпичом. Арочки С служат для отражения тепла сверху на топливо

Внутри калорифера подвешены горизонтальные чугунные плиты Е, которые исполняют то же назначение, что и насадка в жаровых каналах кирпичных печей; G — дымовая труба, К - стенки камеры; нижние плиты снабжены одиночными, верхние двойными ребрами; S —стенка, выделяющая топочную дверцу изобъема калориферной камеры; L— дверь в эту последнюю.

Калориферы малой теплоемкости, остывающие немедленно после окончания топки, требуют беспрерывной топки и рассчитываются на максимальную часовую теплопотребность помещения по формуле, где величина теплоотдачи К может быть определена с учетом имеющих место средних температур газов и воздуха или более приближенно— на основании данных, приведенных в разделе „Печи малой теплоемкости.

а) Расчет калориферов большой теплоемкости. Исходными данными для расчета калориферов большой теплоемкости являются, так же как и для отопительных печей, максимальные теплопотери помещений, подлежащих обогреванию. Полученная величина с коэффициентом к = 0,60 может бытьgздесь принята, как требуемая часовая теплоотдача калорифера Некоторое уменьшение ковфнцнрнта кпротив его значения для печей большой теплоемкости объясняете* тем, что прж воздушном отоплении не только массив калорифера, но и стенки камеры поглощают тепло и отлают его окружающему воздуху. На основании этого точное определение величины массива калорифера представляется затруднительным. Калориферы большой теплоемкости при их двухкратной суточной топке увеличивают теоплоотдачу примерно на 70% сравнительно с нормальной теплоотдачей при топке 1 раз в сутки.

Между тем принятие за расчетную величину, позволяет заметно уменьшить объем массива калорифера и в то же время приблизить его к условиям повседневной его работы, а не к условиям работы в течение тех немногих пиковых дней, а отсюда расчетная наружная температура будет равна 28,8 —18=10,8°, что принятое с обратным знаком приблизительно отвечает средней январской температуре, принимаемой за расчетную температуру для приточной вентиляции жилых и общественных зданий.

При расчете калорифера следует различать случаи, когда обслуясиваемая им воздушная система является чисто отопительной или когда она одновременно совмещается с системой приточной вентиляции.

В атом последнем случае допускается не учитывать при определении тепловой мощности калорифера тепловую нагрузку от вентиляции при условии пользования вентиляцией в течение не свыше б—6 час. в сутки, считая, что расход тепла на нагревание наружного воздуха может быть пополнен усиленной теплоотдачей нагревательных поверхностей калорифера в часы, соответствующие второй половине топки и следующие за ними по ее окончании. Как известно, теплоотдача нагревательных поверхностей печей большой теплоемкости, а следовательно и массивных калориферов в этот период времени повышается примерно на 50°/₀ против средней расчетной для суток. Таким образом, регулирование может идти за счет режима эксплуатации калорифера.

Начиная топку калорифера примерно за 2 часа до включения приточной вентиляции и оканчивая ее не позже как за 2 часа до окончания ее действия и соответственно удлиняя время топки в дни пользования приточной вентиляцией, можно покрыть расход тепла на вентиляцию, если он не превышает 50% от потерь тепла на отопление, не увеличивая поверхности нагрева калорифера. При расходах тепла на вентиляцию более 50% и при отсутствии добавочных источников тепловыделения в вентилируемых помещениях следует к определенной ранее расчетной величине прибавить излишки тепла, получаемые сверх указанных 50%.

При непрерывном действии вентиляции расход тепла на нагревание наружного воздуха следует целиком прибавлять к расходам тепла на отопление.

В приведенной формуле не учтены непроизводительные потери тепла в воздуховодах, а также расход тепла на естественную вытяжную вентиляцию. Для этих статей расхода тепла вводится коэффициент.

Для случаи временного пользования приточной вентиляцией, если расход тепла не превышает.

При постоянном действии вентиляции добавка на непроизводительные расходы тепла и на естественную вентиляцию может быть уменьшена до 60%, и тогда расчет калорифера может быть произведен.

Определив расчетную тепломощность калорифера, переходят к определению размеров топливника, поверхности нагрева и остальных составных частей калорифера. Порядок производства расчетов остается тот же, что и для печей большой теплоемкости. Меняются только некоторые нормативные величины, принимаемые в расчет, а именно к коэффициент теплоотдачи от стенок калорифера к омывающему его к воздуху и напряжения колосниковой решетки и топочного пространства.

При определении величины коэффициента теплоотдачи калорифера проф. Чаплин предлагает применять К= 240 ккал/час, исходя из опытных данных и пользуясь следующими рассуждениями:

Теплоотдача нагревательных поверхностей теплоемкого калорифера находится в зависимости от его массивности. Чем больше масса по отношению к поверхности, тем лучше сохраняется температура массива, тем выше средняя температура его поверхности и тем больше его теплоотдача.

Если на 1 м² поверхности нагрева калорифера приходится 0,15 м* массива, то при одной топке в сутки можно принять теплоотдачу 1 м* калорифера в 1 час равной 240 ккал. На каждые 0,01 м² разницы в массивности калорифера при сохранении той же толщины стенок прибавляется или убавляется около10ккал по отношению к 240. При постоянном действии вентиляции средняя температура воздуха в камере ниже, чем при рециркуляционном воздушном отоплении, благодаря чему увеличивается теплоотдача нагревательной поверхности и величина F может быть принята равной 0,8 F.Отличительной особенностью при определении поверхности нагрева калорифера по сравнению с такой же поверхностью массивных печей служит то, что в калориферах принимается в расчет и горизонтальная поверхность их перекрытий, как активно участвующая в передаче тепла циркулирующему воздуху.

Ввиду того что топливник калориферов являются более мощными, чем топливники комнатных печей, а самый процесс тонки их более длительным и отличающимся большим постоянством, возможно величины напряжения колосниковой решетки и топочного пространства принять на 20—26°/₀ более таковых же для печей (см. табл. 2). Для дров и угля эти величины применительно к топливникам калориферов составят – 250 и 100 кг/м2 час соответственно.

При определении величины массива калорифера по приблизительному расчету и получаемым в практике данным можно принять, что 1 .к³ массива калорифера аккумулирует во время топки 1 раз в сутки 30 000 ккал, кроме того 20°/₀ этого количества тепла, т. е. 6 000 ккал аккумулируют стенки камеры и стейки жаровых каналов. Таким образом на 1 м³ массива можно принимать 36 000 ккал, аккумулированных во время топки и выделенных в течение суток действия калорифера.

Некоторое несоответствие полученного объема топливника и его поверхности нагрева с расчетными данными не представляется абсолютно недопустимым, так как отражается лишь на колебаниях по времени температуры отапливаемых помещений, а не средней ее величины за сутки. Во всем остальном метод расчета главных частей кирпичного калорифера ничем не отличается от расчета частей печей большой теплоемкости.

б) Устройство калориферов. Кладка кирпичных калориферов ведется с соблюдением тех же правил, что и кладка комнатных печей большой теплоемкости. Тщательное выполнение правил кладки кирпичных печей здесь особенно важно потому, что калориферы нагреваются гораздо сильнее печей, и все неполадки с ними отражаются весьма заметно на составе воздуха (возможность его загрязнения дымовыми газами). Фундаменты устраиваются обычно бутовые на цементном растворе и связываются с фундаментами стен здания. Устройство шанцев под калориферами не может быть рекомендовано потому, что они, не принося существенной пользы, обычно забиваются пылью, чем ухудшают санитарное состояние всего устройства.

Стенки топливника делаются в ½ кирпича, из них внутренняя футеровка выполняется в ^¼ кирпича огнеупорного. При больших размерах подъемного канала внутри него по стенкам делается насадка на кирпича для увеличения размеров наиболее активной тепловоспринимающей внутренней поверхности калорифера в его аккумулируйщей поверхности.

Наружные части топливника и подъемного канала штукатурятся; каналы — верхний разводящий, опускные и нижний сборный заключаются в железные футляры. Толщина стенок опускных каналов и нижнего сборного делается в ^г/₄ кирпича; в последнем устраиваются прочистные отверстия с дверцами.

Камера, в которой устраивается калорифер, должна иметь стены и потолок несгораемые, нетеплопроводные, чтобы по возможности уменьшить потери тепла в окружающую среду. Между стенкой камеры и калорифером оставляется проход шириной не менее 50—60 см, необходимый для производства осмотра или ремонта. Для входа в камеру в одной из стенок устраивается железная дверь, снабженная с внутренней стороны железной коробкой, заполненной нетеплопроводными материалами (асбест, трепел и т. п.). Дверь должна плотно прикрываться во избежание проникания через неплотности и щели холодного наружного воздуха, не всегда при этом чистого.

При устройстве перекрытия над калорифером не следует забывать о том, что в случае недостаточного его утепления может обнаружиться чрезмерный переход тепла в расположенное над ним помещение; ввиду этого рекомендуется снабжать калориферную камеру собственным несгораемым перекрытием с теплоизоляционной засыпкой.

Расстояние от верха калорифера до потолка камеры должно быть не менее 0,5—0,6 м.

Пример расчета калорифера большой теплоемкости

Задание. Требуется запроектировать калорифер большой теплоемкости для отопления и вентиляции здания паровозного депо. Максимальный часовой расход тепла на отопление и вентиляцию составляет 180000 ккал/час.

Вентиляция должна работать наравне с отоплением полные сутки. Расчетная наружная температура отопления— 30°.

Сопротивление системы воздуховодов 50 мм вод. ст.

Топливо — антрацит, 7 000 ккал/кг (рис. 84).

Ввиду того что сопротивление системы воздуховодов составляет = 50 мм вод.ст.,т.е. значительно превосходит тепловой напор, который может быть создан калорифером, принимаем к установке систему воздушного отопления с побудительной циркуляцией воздуха при помощи вентилятора. Это обстоятельство скажется и на коэффициенте съема тепла с калорифера.