МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ
П.А. Хаванов
ИСТОчНИКИ ТЕПЛОТЫ
АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ
ТЕПЛОСНАБжЕНИЯ
Москва 2014
Стр.2
УДК 628.8
ББК 31.38
Х12
СЕРИЯ ОСНОВАНА в 2008 ГОДУ
Рецензенты:
заслуженный деятель науки,
доктор технических наук, профессор В.И. Бодров,
заведующий кафедрой отопления и вентиляции НГАСУ;
кандидат технических наук, доцент К.И. Лушин,
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ
Хаванов, П.А.
Х12
Источники теплоты автономных систем теплоснабжения : монография
/ П.А. Хаванов ; М-во образования и науки Росс. Федерации,
Моск. гос. строит. ун-т. Москва : МГСУ, 2014. — 208 с. (Библиотека
научных разработок и проектов НИУ МГСУ).
ISBN 978-5-7264-0898-9
Освещены общие сведения о современном состоянии систем автономного
теплоснабжения жилищно-коммунальных потребителей и источниках
теплоты для этих систем. Проведен сравнительный анализ основных технических
характеристик различных типов отопительных водогрейных теплогенераторов
малой мощности, топочных устройств, особенностей условий
теплообмена в них.
Рассмотрены основные теплотехнические аспекты конструирования
автономных систем теплоснабжения малой мощности, тепловые схемы и
гидравлические режимы их работы. Приведены методы расчета и подбора
основного оборудования, проиллюстрированные примерами расчетов.
Предназначена для научных и инженерно-технических работников,
аспирантов и магистров теплотехнических специальностей вузов.
УДК 628.8
ББК 31.38
ISBN 978-5-7264-0898-9
© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2014
Стр.3
Введение
Ежегодные объемы нового жилищного строительства в России
составляют менее 2,5 % эксплуатируемого жилого фонда,
поэтому экономия энергоресурсов за 10 лет составит не более
8 %, в то же время реализация энергосберегающих мероприятий
по эксплуатируемым зданиям, источникам и системам теплоснабжения
может привести к 2-кратному снижению потребления
энергоресурсов [1], так в расчете на 1 млн м2 жилья в средней
полосе России экономия топлива составит до 25—30 тысяч
т у.т. в год.
Значительная часть населения проживает, наряду с городами,
в поселках городского и сельского типов. В малых населенных
пунктах (до 50 тыс. человек) проживает до 45 % населения
страны. При низкой, по сравнению с городами, абонентоплотностью
— до 2 потр./га, здесь значительно ниже и плотность жилого
фонда, и плотность теплопотребления: соответственно для
малоэтажной приусадебной застройки — 750–500 м2/га и 0,17–0,1
МВт/га; для зданий 3–5-этажных без приусадебных участков —
3000 – 2500 м / га и 0,45—0,32 МВт/га.
В энергетике системы теплоснабжения мощностью менее
58 МВт считаются децентрализованными. Для городов они
неэффективны и неэкономичны, а вот для малых населенных
пунктов такие системы являются крупными и, в ряде случаев, экономически
более рациональными.
Необходимо ввести четкую классификацию систем теплоснабжения,
считая основным признаком децентрализации или автономной
системы отсутствие тепловых распределительных сетей.
В этом случае под понятие автономных источников теплоты попадают
не только домовые (интегрированные со зданием), крышные,
встроенные, пристроенные котельные, но и поквартирные системы
от поквартирных теплогенераторов.
В исследовании [2] отмечалось, что эффективность и экономичность
автономных систем на газообразном топливе всегда
значительно выше, чем централизованных, а на твердом топливе,
децентрализованные системы менее эффективны из-за
проблем доставки, хранения, сжигания, золошлакоудаления
3
Стр.4
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .............................................................................................. 3
1. Общие вопросы децентрализованного теплоснабжения ............... 10
2. Классификация теплогенераторов автономных систем
теплоснабжения ........................................................................ 18
2.1. чугунные секционные котлы ............................................ 20
2.2. Стальные водогрейные котлы ........................................... 23
2.2.1. Водотрубные водогрейные котлы......................... 23
2.2.2. жаротрубные водогрейные котлы ........................ 26
2.3. Проточные настенные термоблоки ................................... 31
3. Топочные и тепловые процессы в теплогенераторах
малой мощности и особенности их конструирования ............ 43
3.1. Газообразное топливо ......................................................... 43
3.1.1. Сжигание газообразного топлива ......................... 45
3.1.2. Режимы работы атмосферных ГГУ ...................... 52
3.1.3. Технические особенности атмосферных ГГУ ...... 56
3.1.4. Теплотехническая эффективность ГГУ
термоблоков с «закрытой» топкой ...................... 57
3.1.5. Экологические показатели ГГУ ........................... 62
3.2. жидкое топливо ................................................................. 65
3.2.1. Сжигание жидкого топлива .................................. 65
3.3. Твердое топливо ................................................................. 71
3.3.1. Сжигание твердого топлива .................................. 73
3.3.2. Сжигание биомассы .............................................. 87
4. Расчет теплообмена в теплогенераторах малой мощности ............ 91
4.1. Расчет теплообмена в топке при сжигании
газообразного и жидкого топлива ..................................104
4.2. Расчет теплообмена в топке при сжигании твердого
топлива .......................................................................113
4.3. Расчет теплообмена в конвективных поверхностях
нагрева .....................................................................118
4.4. Особенности конструирования теплогенераторов
малой мощности .............................................................122
Стр.205
5. Системы теплоснабжения от автономных теплогенераторов .......130
5.1. Системы горячего водоснабжения от автономных
теплогенераторов ............................................................131
5.2 Системы отопления и ГВС от автономных теплогенераторов
.....................................................................143
5.2.1. Принципиальные тепловые схемы без использования
коллекторов малых перепадов
давления .........................................................145
5.2.2. Принципиальные тепловые схемы автономных
источников теплоснабжения с
коллекторами малых перепадов давления ..........156
5.3. Оптимизация тепловых и гидравлических режимов
работы автономных источников теплоты ..............169
5.4. Некоторые ошибки при разработке тепломеханической
части автономных источников теплоты ............180
Библиографический список ...............................................................186
Приложения ........................................................................................188
Стр.206