Газовое отопление

Газовое отопление

ГАЗОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ помещений применяется значительно реже, чем другие виды отопления - печное, водяное, паровое или воздушное. Это объясняется высокой стоимостью светильного газа сравнительно с другими видами топлива. Так, например, одна Cal, получаемая при отоплении каменным углем, обходится в 5—6 раз дешевле, чем при газовом отоплении, и не только у нас, в Союзе, но и за границей. Тем не менее, в некоторых случаях газ оправдывает себя, несмотря на дороговизну.

Выгодные стороны газового отопления: незначительные первоначальные затраты, весьма простая установка, отсутствие необходимости иметь запасы топлива, отсутствие золы, чистота, простой уход, легкость регулирования, постоянная готовность к действию и более высокий КПД сравнительно с другими системами отопления. Невыгодные стороны газового отопления (кроме дороговизны топлива): поверхности теплоотдачи в приборах газового отопления нагреваются до высоких температур, превышающих санитарные нормы, благодаря чему происходит пригорание и разложение органической пыли и порча воздуха помещения; в связи с расположением выводных каналов для продуктов горения устанавливают приборы для газового отопления у внутренних стен, а не под окнами, благодаря чему от окон получаются токи холодного воздуха; теплоемкость приборов очень незначительна - они очень быстро нагреваются и очень быстро остывают. Эти особенности определяют область применения газового отопления: оно применимо, когда требуется не постоянное отопление, а временное, или когда помещение д. б. быстро нагрето на короткое время; оно удобно также как вспомогательное отопление в дополнение к обычной системе центрального отопления в виде отдельных приборов газового отопления. Далее, возможно применение газа - в виде ли отдельных отопительных приборов или в виде топлива под котлами центрального отопления, - для отопления коммунальных зданий в тех случаях, когда у города имеется газовый завод с очень дешевым газом и без достаточного сбыта. Наконец, газовое отопление может оказаться даже выгоднее там, где газ является побочным продуктом (доменный газ, газ коксовальных печей на металлургических заводах или каменноугольных копях).

Газовое отопление помещений. Теплоотдача приборов газового отопления совершается путем лучеиспускания и путем нагревания воздуха, соприкасающегося с металлическими поверхностями нагрева, но некоторые приборы бывают рассчитаны преимущественно на тот или другой способ теплоотдачи. Примером аппарата с комбинированной теплоотдачей может служить изображенный на фиг. 1 (размеры в мм) газовый радиатор «Прометей».

Газовый радиатор «Прометей»

Он состоит из чугунных элементов, под которыми расположены огни газовой горелки; за газовой горелкой имеется волнистый полированный металлический лист, служащий для отражения лучистой теплоты. Продукты горения проходят через элементы печи, нагревая их, и отводятся в дымовой канал в стене. Конденсируемая из продуктов горения вода собирается в отростке у отводящего патрубка и спускается через пробку. Вместо отражательного полированного листа, в нижней части печи в некоторых конструкциях помещаются особые «тела накала» (Gluhkorper) из огнеупорных материалов, нагреваемые непосредственно газовым пламенем и излучающие значительное количество тепла (около 40%) в нижнюю часть обогреваемого помещения. Продукты горения поступают в ряд труб в верхней части прибора, непосредственно нагревающих соприкасающийся с ними воздух; эти трубы были бы более нагреты, если бы не было значительной теплоотдачи в нижней части через лучеиспускание.

Печь с телами накала

На фиг. 2 (размеры в мм) изображена печь с телами накала: А - тела накала, Б - задняя шамотовая стенка, В - железные овальные трубы, нагревающиеся продуктами горения и отдающие тепло воздуху.

Газ применяется также и в комнатных кафельных печах, обычно в виде вспомогательной топки. На фиг. 3 представлен вертикальный разрез кафельной печи, которая имеет угольную топку для нормальной работы и вспомогательную газовую с телами накала - для отопления в переходное время или для усиления отопления в сильные морозы.

Вертикальный разрез кафельной печи

Для устранения чрезмерного и неравномерного нагрева поверхностей профессор Юнкерс сконструировал газовую печь, «Газиатор», элементы которой имеют двойные стенки (фиг. 4).

Газовая печь «Газиатор», элементы которой имеют двойные стенки

Продукты горения, идущие от горелки А, накаливают внутреннюю изогнутую трубу В; между стенками этих труб и внешним кожухом Б имеется слой воздуха, который служит передатчиком тепла от В к Б. Поверхность Б значительно больше поверхности В; поэтому температура кожуха значительно ниже температуры внутренней трубы.

Диаграмма распределения температуры на поверхности трубы, непосредственно нагреваемой продуктами горения

Фиг. 5 представляет диаграмму распределения температуры на поверхности трубы, непосредственно нагреваемой продуктами горения, а фиг. 6 - при нагреве через слой воздуха; фиг. 7 дает диаграмму КПД газиатора Юнкерса при разных нагрузках.

Gazovoe otoplenie 6

Все газовые печи д. б. снабжены приспособлениями для прерывания тяги во избежание обратной тяги в отводных каналах, например при порывах ветра.

Диаграмма КПД газиатора Юнкерса при разных нагрузках

В газиаторе Юнкерса также существует такой прерыватель (фиг. 4, Е), через который направляется обратный ток продуктов горения, чем и предотвращается затухание газового пламени.

Расчет приборов газового отопления. В существующих типах газовых печей с прямым (без воздушной прослойки) нагревом теплоотдача на 1 м2 колеблется между 3500 и 4000 Саl/ч. При этом температура теплоотдающей поверхности по соседству с пламенем горелки превышает 400°; по санитарным же нормам она не должна превосходить 100°, так как выше этой температуры начинается разложение органических составных частей пыли и порча воздуха в помещении. Чем выше температура поверхности приборов отопления, тем энергичнее происходит разложение и тем сильнее порча воздуха. На Конгрессе по отоплению и вентиляции в Берлине в 1924 г. профессор Штрахе высказал положение, что теплоотдача газовых печей не должна превосходить 2000 Cal/ч. на 1 м2 их поверхности. Следует заметить, что и при такой пониженной теплоотдаче температура теплоотдающей поверхности все еще значительно превышает санитарные нормы. Газиаторы Юнкерса отдают с 1 м2 поверхности 1570 Cal/ч.; при этом температура поверхности уже относительно близка к санитарным нормам и во всяком случае значительно ниже и равномернее, чем в приборах с прямым нагреванием, как это видно из фиг. 5 и 6. На основании приведенных данных расчет поверхности теплоотдачи приборов газового отопления можно вести, принимая средние расчетные теплоотдачи К на 1 м2: для помещений с пониженными санитарным требованиями К = 3500 Cal/ч., для помещений с несколько более высокими санитарными требованиями К = 2000 Cal/ч. Для газиаторов Юнкерса К = 1500 Cal/ч. Если обозначить расчетную теплопотерю помещения через W Cal/ч., то теплоотдающая поверхность F определяется F = W/K. Расход газа, при теплопроизводительной способности 1 м3 газа q и КПД прибора η, составляет Q = W/(qη) м3/ч. Принимая теплопроизводительную способность газа городских газовых заводов около 4000—5000 Cal и коэффициент полезного действия приборов ~0,75, получаем Q ≈ W/(0,75∙4000) м3/ч.

Газовые кухонные приборы. Применение газа для варки пищи получило весьма широкое распространение. Здесь высокая стоимость газа, как топлива, компенсируется тем, что коэффициент полезного действия газовых приборов в несколько раз превышает КПД обычного кухонного очага - плиты. Большим преимуществом газовых кухонь является также возможность пользоваться ими в любой момент, простота обращения с ними и чистота. Основным прибором газовой кухни является газовая горелка. Для удобства обращения применяются низкие горелки, монтированные в низких чугунных или штампованных подставках разной формы и на разное число горелок. Устройство горелки видно из фиг. 8.

Основным прибором газовой кухни является газовая горелка

Газ подводится в (а) и через маленькое отверстие поступает в широкую трубку (б); т. к. газ поступает под некоторым давлением (давление в газовой сети), то струя его присасывает воздух из регулируемого отверстия, имеющегося в трубке (б), и т. о. получается смесь газа с воздухом, настолько бедная последним, что она не является гремучей смесью; эта смесь выходит из коронки горелки через ряд отверстий (в, в) и сгорает бледным, несветящимся и некоптящим пламенем, непосредственно нагревающим поставленный над горелкой сосуд. Горелки часто устроены так, что вместо полного пламени получается уменьшенное пламя, которое может служить для поддержания температуры уже готовой пищи. Это пламя питается отдельным притоком газа, для каковой цели общий кран в горелке делается трехходовым; при повороте крана газ поступает в трубку (г) и в ниппель (д), из которого тонкой струей выходит в коронку горелки, смешивается с воздухом и дает небольшое пламя при малом расходе газа. Кроме открытых горелок для обыкновенной варки, применяются также газовые духовые шкафы с трубками внутри, по длине которых имеются отверстия для газа. Эти шкафы устанавливаются или отдельно или монтируются вместе с открытыми горелками в виде газовой плиты (фиг. 9).

Открытая горелка в виде газовой плиты

Газовые духовые шкафы обычно снабжаются термометрами. Газовые кухонные очаги бывают всевозможных размеров - от небольших плит на одно семейство до больших ресторанных плит. В последнее время газовые устройства стали применять также для печения хлеба и кондитерских изделий в больших булочных и кондитерских. Благодаря сосредоточению пламени на нагреваемом сосуде передача тепла в газовых горелках является более совершенной, чем в дровяных и угольных кухонных очагах. По исследованиям, произведенным К. Бунте в Газовом институте в Карлсруе, хорошая кухонная газовая горелка при нагревании кастрюли с водой дает КПД около 63—64%, тогда как кухонные плиты для твердого топлива дают лишь 5—15%. Поэтому даже при относительно дорогом газе применение его для кухонных приборов вполне оправдывается или оказывается даже более выгодным.

Ванные водогрейные приборы. Аппараты, для приготовления горячей воды делаются обычно в виде стенного прибора, в котором газовое пламя нагревает протекающую над ним воду (фиг. 10).

Ванный водогрейный прибор

Подогревание происходит непрерывно: холодная вода, входящая в подогреватель, вытекает из него нагретой, причем степень нагрева зависит от соотношения между количеством протекающей в единицу времени воды и количеством сжигаемого газа. КПД ванных газовых водогрейных аппаратов около 85%. Т. к. дровяные и каменноугольные колонки для нагревания воды дают КПД около 50%, то с ними, при существующих ценах на газ, газовые водогрейные приборы конкурировать не могут. Тем не менее, последние пользуются большим распространением вследствие удобства пользования и быстроты получения нагретой воды (особенно при потребности в малых количествах) благодаря подогреванию текущей струи.

Газовые утюги (фиг. 11) снабжены двойным дном, внутри которого находится газовая горелка. При помощи рычага у ручки утюга остывшая сторона дна может быть повернута вверх для нагрева, а горячая - вниз для утюжения.

Газовый утюг

Безопасность газового отопления. Городской (с добавлением водяного газа) светильный газ содержит до 25% СО, которая является сильным ядом; вредное действие СО на организм человека сказывается уже при содержании 0,1—0,2 мг ее в 1 л воздуха. Наблюдались как единичные, так и массовые случаи отравления газами в связи с пользованием приборами газового отопления и освещения. Отравление может иметь место только при неисправности устройства - при утечках газа в газовой сети или в газовых приборах; в меньшей степени, при неполном сгорании. Если приборы действуют вполне исправно и сгорание у них полное, то окись углерода и другие составные части газа, окисляясь до конца, дают безвредные для здоровья соединения. Исключение составляют сернистые соединения, которые дают ядовитый сернистый газ SО2; но сернистые соединения нормально в светильном газе содержатся в ничтожных количествах.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.