Системы отопления и водоснабжения

Системы отопления. В современном пассажирском вагоне система отопления обеспечивает на протяжении всего отопитель­ного сезона температурный режим, соответствующий санитарно-гигиеническим требованиям. Из всех известных систем отопления в пассажирских вагонах нашли наибольшее применение системы водяного и электрического отопления. Для вагонов серийного производства применена индивидуальная гравитационная водя­ная система низкого давления. Главные преимущества такой системы — способность обеспечивать довольно высокую стабиль­ность и равномерность температур воздуха внутри вагона по всей его длине. По способу нагрева воды наиболее употребительны в настоящее время те системы, в которых вода подогревается с ис­пользованием твердого топлива или электрических элементов.

Рис. 112. Схема работы водяного отопления низкого давления

В простейшей системе отопления (рис. 112) вода, нагретая в котле 1, попадает в расширитель 2, служащий резервуаром за­паса воды для пополнения ее убыли в системе отопления вслед­ствие испарения и утечек. Расширитель необходим также для раз­мещения избытка воды, образующегося в результате увеличения ее объема при нагревании. Объем расширителя обычно принимают равным 5—10% объема воды, содержащейся в отопительной си­стеме. Сеть отопительной установки состоит из верхних разводя­щих труб 3, выходящих из расширителя, стояков 4 и обогрева­тельных труб 5, соединенных с водяной рубашкой котла в его низшей точке. Отличительная черта этой системы состоит в том, что вода в расширителе сообщается с атмосферой и всегда имеет температуру ниже 100° С. Вследствие разности температур воды в котле и в охлаждаемых стояках, а следовательно, и ее плотности происходит естественная (гравитационная) циркуляция воды в тру­бах (показано стрелками). В такой системе можно изменять коли­чество отдаваемого тепла только повышением или понижением температуры нагрева воды в самом котле, что является недостат­ком.

Более совершенно регулирование температуры изменением скорости циркуляции воды при помощи насоса. Система водяного отопления современных пассажирских вагонов имеет более слож­ное устройство и предназначена не только для восполнения потерь тепла через ограждения кузова, но и для подогрева в течение ото­пительного сезона воздуха, принудительно подаваемого в вагон вентиляционной установкой. При зимнем режиме ее используют также для нужд системы горячего водоснабжения и других целей.

Система водяного отопления некупейного вагона со спальными местами (рис. 113) оборудована совмещенным с расширителем котлом объемом 350 л, двумя ветвями разводящих и отопитель-

Рис. 113. Схема водяного отопления некупейного вагона:

/ — пластинчатый калорифер; 2 — расширитель; 3 — воздушные краны разводящих труб; 4 — нагревательные батареи в туалетах; 5 — верхние разводящие трубы; 6 — нижние трубы; 7 — котел; 5 — труба для подачи воды; 9 — электрический насос; 10 — краны для слива воды; // — пробка для слива воды из котла; 12 — грязевик; 13 — коробка для запаса воды; 14 — ручной насос

ных труб на 500 л воды, грязевиком для сбора механических примесей в воде, трубами для налива и слива, выведенными под вагон, коробкой для запаса воды, ручным и электрическим насо­сами для питания котла водой и усиления ее циркуляции, кало­рифером для подогрева вентиляционного воздуха, приборами контроля уровня и температуры воды в котле, арматурой для вы­полнения операций по обслуживанию системы и переключения ее в разные режимы работы.

Вертикальный котел с водяной рубашкой состоит из наружного кожуха, внутри которого расположена топочная камера. В ниж­ней части камеры имеются колосниковая решетка и зольник. Выше топочной камеры расположена дымовая труба, конусная часть которой имеет три поперечные жаровые трубы, увеличиваю­щие поверхность нагрева котла. Все пространство между наруж­ным кожухом и топочной камерой с дымовой трубой заполнено водой. Котел этого типа имеет поверхность нагрева 3, 03 м², пло­щадь колосниковой решетки 0, 19 м², объем топочного простран­ства 0, 082 м³ и теплопроизводительиость до 35 кВт (30 000 ккал/ч). Система обеспечивает внутри вагона температуру 20° С при наруж­ной —35° С и имеет основной и промежуточные режимы работы. Если температура воздуха снаружи вагона ниже 0, а внутри ва­гона ниже 18° С, то применяют основной режим, при котором вклю­чают обогревательные трубы и подогрев вентиляционного воздуха. Промежуточные режимы работы устанавливают, отключая обе

Рис. 114. Схема водяного отопления купейного вагона:

/ — коробка для запаса воды; 2 — плита; 3 — водонагреватель; 4 — калорифер; 5 — дистанционный термометр контроля температуры воды в котле; 6 — расшири­тель; 7 — воздушные краны; 8 — вентиль для спуска воды; 9 — пробка грязевика; 10 — обратный клапан; // — электрический насос; 12 — котел; 13 — гидрометр; 14 — дроссельная заслонка; 15 — вентиль для спуска воды из системы; 16 и 17 — краны для отбора пробы воды; 18 — дистанционный термометр водонагревателя;

19 — ручной насос

или одну ветвь отопительных труб. Если естественная циркуляция оказывается недостаточной, то ее можно усилить при помощи на­сосов с ручным или электрическим приводом.

При убыли воды в системе ее пополняют (при помощи ручного насоса) из коробки для запаса воды емкостью 50 л, установлен­ной в котельном отделении и сообщающейся с системой водо­снабжения. Систему заполняют водой только снизу вагона через наливную трубу. Предусмотрен слив воды из всей системы, а также раздельно из каждой ветви отопительных труб, из котла и кало­рифера.

Другая система водяного отопления купейных вагонов с кузо­вами без хребтовых балок (рис. 114) имеет расширитель, не совме­щенный с котлом, а расположенный отдельно от него. В котельном отделении этого вагона также установлен водонагреватель. В те­чение отопительного сезона в него поступает вода, подогретая в котле, а в остальное время года воду в нем подогревают от плиты, предназначенной для нужд персонала, обслуживающего вагон. Допускаемый и предельный уровни воды в котле определяют по установленному на нем гидрометру. Остальное обустройство и режимы работы системы водяного отопления такие же, как в опи­санной системе для некупейного вагона.

В последние годы наблюдается все большее стремление исполь­зовать электрическую энергию для отопления пассажирских ваго­нов, так как такие системы имеют технико-экономические преи­мущества. Электрическое отопление имеет меньшую массу, облег­чает труд проводников, исключает доставку и хранение топлива,

he требует громоздкого оборудования, позволяет авТоматизйро* вать все процессы и обеспечить в вагоне устойчивый температур­ный режим. Системы отопления, в которых в качестве источника тепла использованы электрические элементы, делят на две группы: электрические системы отопления, состоящие только из электро­нагревательных приборов, непосредственно подогревающих вну­тренний и поступающий в вагон наружный воздух; комбинирован­ные системы отопления, представляющие собой совокупность раз­личных отопительных систем и способов нагрева теплоносителей. К последним относятся следующие комбинации водяной и элек­трических систем: водяная система с комбинированным нагревом воды в котле твердым топливом и при помощи электрических эле­ментов; водяная система с электрическим подогревом вентиля­ционного воздуха и т. п.

Электрическая система отопления одного вагона имеет мощ­ность около 40 кВт. Ее практически нельзя применить для пас­сажирских вагонов автономным электроснабжением от подвагон­ного генератора. Такой системой можно оборудовать вагоны, элек­трическое питание которых осуществлено централизованно от ва­гона-электростанции или от контактной сети через электровоз. В первом случае применяют созданные КВЗ вагоны-электростан­ции мощностью 600 кВт, вырабатывающие трехфазный перемен­ный ток напряжением 400 В и частотой 50 Гц. Для таких поездов созданы пассажирские вагоны с электрической системой отопле­ния (рис. 115), состоящей из двух групп электропечей общей мощностью 18—20 кВт и двухсекционного электрокалорифера примерно такой же мощности. Электропечи, расположенные вдоль каждой боковой стены, состоят из трубчатых нагревательных эле­ментов напряжением 220 В.

Во втором случае помещения вагона открытого типа с местами для сидения отапливаются электрическими печами, а подаваемый в вагон воздух обогревается электрическим двухсекционным кало­рифером, каждая секция которого имеет мощность 11 кВт при напряжении 3000 В (рис. 116). Электрические печи мощностью

Рис. 115. Схема сезловых цепей электри­ческого отопления вагона с централизо­ванным питанием от магистрали напряже­нием 380/220 В: / — магистраль напряжением 383/220 В:

2 — главный выключатель магистрали;

3 — распределительные шины вагона; 4 —
выключатели электрокалорифера; 5 н
9 — контакторы автоматического включе­
ния соответственно секций электрокало­
рифера и групп электропечей; в — сек­
ции электрокалорифера; 7 — заземление
на корпус вагона; 8 — группы элек­
тропечей; 10 — выключатели электропечей

Рис. 116. Схема силовых цепей электриче­ского отопления вагона с централизо­ванным питанием от магистрали напряже­нней 3000 В:

/ __ магистраль напряжением 3000 Б;

2 — общий выключатель; 3 — предохра­нитель; 4 — главный контактор; 5 — реле перегрузки электропечей и электрокало­рифера; 6 — контакторы; 7 — электро­печи; 8 — секции электрокалорифера; 9 — заземление на корпус вагона

по 0, 445 кВт объединены в три группы (две по 20 и одна из пяти печей). Печи включены по пять после­довательно и обслуживают определенные помещения вагона. Все группы элек­тропечей и секции калори­фера работают независимо один от другого в автома­тическом режиме и вклю­чаются от импульсов ртутно-контактных термо­метров. Концы однопро-водной магистрали закан­чиваются высоковольтны­ми междувагонными соеди­нениями. Металлический ящик с коммутационным и защитным оборудованием подвешен к раме под ваго­ном и имеет ввод от основ­ной магистрали. В трех его секциях соответственно размещены высоковольт­ный разъединитель, высо­ковольтный предохрани­тель и два защитных реле (перегрузки и напряже­ния). Отдельно располо­жены шесть высоковольт­ных контакторов с дуго-гасящими устройствами

Рис. 117. Котел отопления с комбинированным нагре­вом воды:

/ — трубчатые электронагреватели высокого напряже­ния; 2 — изоляторы цепей питания электронагревателей высокого напряжения; 3 — электронагреватели низкого напряжения; 4 — защитный конус; 5 — кольцо из гети-накса

(для групп отопления и секций, а также главный), служащих для включения и отключения электронагревательных приборов от источника питания.

Примером сочетания водяного отопления с комбинированным способом подогрева воды может служить купейный вагон постройки ГДР, оборудованный установкой для кондиционирования воз­духа. Подобные системы созданы также КВЗ и ЛВЗ. На рис. 117 показан котел водяного отопления, вода в котором нагревается при сжигании твердого топлива или при помощи электрических элементов. Для этой цели использован типовой котел, который дополнительно оборудован трубчатыми электронагревателями вы­сокого и низкого напряжения. При эксплуатации вагона на элек­трифицированных участках железных дорог включают группу из 24 нагревательных элементов, получающих питание от сети высокого напряжения (3000 В). Этот котел работает с максималь­ной теплопроизводительностью, равной 40 кВт (35 000 ккал/ч). Если вагон эксплуатируют на неэлектрифицированном участке, то для нагрева воды в котле в этом случае предусмотрено три элек­тронагревателя низкого напряжения, питание которых осуще­ствлено от подвагонного генератора. Теплопроизводительность котла при этом равна 6, 5 кВт (5700 ккал/ч).

Все трубчатые электронагреватели заземлены. На котел при­варен конусный зонт, обрамленный гетинаксом. Зонт защищает электронагреватели и места присоединения питающих проводов от попадания на них воды и грязи. В электрической схеме преду­смотрена блокировка, размыкающая цепи питания, если открыть дверь в перегородке котельного отделения или поднять над топ­кой защитный клапан, прикрывающий выводы электронагрева­телей. Предусмотрены также термостаты в разводящих трубах и датчики, автоматически отключающие электронагреватели со­ответственно при температуре воды свыше 95° и снижении уровня воды в котле ниже допустимого.

В сочетании со всеми системами отопления можно применять электрическое калориферное отопление, используемое как вспо­могательное для подогрева помещений вагона в переходные пе­риоды времени, когда температура наружного воздуха составляет 5—15° С.

Система водоснабжения. Специфика условий эксплуатации подвижного состава на железных дорогах СССР и задачи улучше­ния комфорта современного пассажирского вагона определили основные требования к его водоснабжению. Практика эксплуата­ции цельнометаллических пассажирских вагонов первого выпуска с пневматической системой водоснабжения от подвагонного резер­вуара для воды, показала непригодность такой системы для кли­матических условий СССР и подтвердила целесообразность приме­нения самотечной системы водоснабжения.

Система водоснабжения должна обеспечивать холодной и горя­чей водой санитарные узлы вагона, пополнять убыль воды в си-

стеме отопления в промежутке между заправками котла и снаб­жать вагон охлажденной кипяченой питьевой водой. Можно выде­лить две основные группы систем водоснабжения: к первой группе относят системы всех типов пассажирских вагонов отечественного производства, а ко второй — вагонов постройки ГДР для СССР. Системы водоснабжения вагонов (рис. 118 и 119), независимо к ка­кой конструктивной группе они принадлежат, имеют одинаковый принцип действия. Они состоят из сообщающихся баков для хо­лодной воды (большого и малого), которые расположены по кон­цам вагона над потолками туалетных помещений; бака для горя­чей воды, помещенного со стороны котельного отделения; кипя­тильника непрерывного действия, имеющегося в смежном с ко­тельной шкафу; установки для охлаждения питьевой воды, раз­мещенной в служебном помещении: контрольной и измерительной арматуры для определения уровня и температуры воды.

Минимальное требуемое количество воды на вагон рассчиты­вают, исходя из среднего расхода на одного пассажира в сутки, принимаемого равным 20 л. Из общего количества выделяют часть воды (до 25%) для горячего водоснабжения. Оптимальный запас воды в вагоне устанавливают в соответствии с его категорией и конструктивными возможностями. Так, общая емкость системы водоснабжения некупейного вагона составляет 1000 л, а в купей­ном вагоне только запас холодной воды равен 1050 л. Большие баки для воды располагают с некотловой стороны вагона, причем в некупейных вагонах отечественного производства устанавли­вают один бак емкостью 850 л, а в купейных вагонах постройки ГДР — два общей емкостью ~900 л. С технологической и эксплуа­тационной точек зрения применение двух баков нерационально, тем более что раздельно их не используют.

Баки снабжены волнорезами, люками для очистки и трубами для налива и слива воды. Нижние концы труб имеют головки (од­нотипные с тормозными) для присоединения шлангов. Для исклю­чения замерзания этих труб на них внутри вагона установлены вентили, а снаружи — электрообогреватели. Малый бак емкостью 80 л (на купейном вагоне 50 л) соединен с атмосферой через рас­ширитель котла отопления и не снабжен трубами для налива и слива воды. Конденсат, образующийся снаружи баков вследствие их отпотевания при заправке, собирается в поддоны, установлен­ные под каждым баком, и сливается под вагон.

Санузлы снабжаются горячей водой из бака емкостью 45 л, внутри которого помещен змеевик, нагреваемый от котла отопле­ния, а летом от плиты, установленной в котельной. В купейном вагоне вода нагревается в бойлере, змеевик которого соединен только с котлом отопления. В летнее время бойлер нагревается непосредственно от плиты котельного помещения, которую топят твердым топливом.

Кипятильник непрерывного действия примечателен тем, что поступающая из водосборной камеры вода выходит из него только

Рис. 118. Система водоснабжения отечественного некупейного вагона со спальными

местами: ₍„

/ — нагреватель для слива воды; 2 —" вентиль для заполнения запасного бака си­стемы отопления; 3 — кран для слива воды; 4 — бак емкостью 80 л; 5 — поддон; 6 — расширительный бак; 7 — вентили для отключения системы горячего водоснаб­жения от плиты для подогрева воды; «—плита для подогрева воды; 9 — ручной насос; 10 — кипятильник; // — бак для горячей воды; 12 — унитаз; 13 — умываль­ник; 14 — мойка; 15 — водоохладитель; 16 — бак для кипяченой воды; 17 — бак

емкостью 850 л

кипяченой, а процесс пополнения кипятильника происходит не­прерывно. Это достигнуто разделением пространства в кипятиль­нике на отдельные отсеки для сырой и кипяченой воды и выбран­ным заведомо меньшим объемом над уровнем сырой воды в конус­ной трубе, чем это требуется для размещения увеличившейся

в объеме воды, доведенной до кипения. Воду в кипятильнике можно нагревать, сжигая в топке древесный уголь или исполь­зуя электронагреватель.

Пассажирские вагоны современной постройки имеют помещен­ные в шкафы установки для охлаждения питьевой воды (рис. 120). Установка состоит из бака емкостью 40 л для кипя­ченой воды, перекачиваемой ручным насосом из кипятильника, бака для охлаждения воды, охладителя питьевой воды и ниши с водоразборным краном. Холодильная компрессионная установка, в системе которой в качестве хладагента применен хладон-12, работает в автоматическом режиме: при понижении температуры воды до 8° С и при повышении до 13° С соответственно отключается или включается электродвигатель.

Система снабжения холодной и горячей водой вагонов-ресто­ранов состоит из двух самостоятельных частей, одна из которых обслуживает котельную, умывальное и душевое помещения, а вто­рая — кухню и раздаточное отделение. В первой части системы холодная вода находится в баке емкостью 130 л, а горячая вода поступает в бак емкостью 78 л из водонагревателя, установлен­ного в котельном отделении. Вторая часть системы имеет бак ем­костью 800 л для холодной воды, установленный со стороны кухни. Для горячей воды предусмотрен бак емкостью 200 л со змеевиком, вода в котором нагревается при помощи устройства, состоящего из расширителя и водонагревателя, вмонтированного в плиту кухни.

В системах водоснабжения багажных и почтовых вагонов име­ется один бак для холодной воды емкостью 300 л, который распо-

Рис. 119. Система водоснабжения купейного вагона постройки ГДР:

/ — баки для холодной воды; 2 — трубы для налива воды; 3 — соеди­нительная труба баков для воды; 4 — бойлер; 5 — нагревательный змеевик бойлера; 6 — трубопровод и вентиль шланга для мытья туа­летов; 7 — трубопровод промывки унитаза горячей водой; 8 — умы­вальник; 9 — термометр бойлера; 10 — бак для питьевой воды; // — охладитель питьевой воды; 12 — мойка; 13 — кипятильник; 14 — трубопровод для возврата горячей воды; 15 — трубопровод горячей воды; 16 — контрольные трубы уровня воды; 17 — вестовая труба; 18 — унитаз

Рис. 120. Схема установки для охлаждения питьевой ьоды: / — ииша раздачи воды; 2 — водоразборный кран; 3 — труба для подачи воздуха; 4 — бак дли кипяченой воды; 5 — соеди­нительная труба; 6 — бак для охлажденной воды; 7 — тер­мостат; 8 — испаритель; 9 — автоматический регулирующий вентиль; 10 — кран для слива воды; // — фильтр; 12 — за­порный вентиль; 13 — ресивер; 14 — электродвигатель; 15 —

нагнетательный вентиль; 16 — всасывающий вентиль; компрессор; IS — холодильный агрегат; IS — конденсатор; 20 — вентилятор

Рис. 121. Узел дефлектора системы А. М. Чеснокова:

/ — дефлектор; 2 — труба; 3 — клапан; 4 — коиусиый патрубок; 5 — рукоятка

А. М. Чесноковым. Этот дефлек­тор (рис. 121) в несколько изме­ненном исполнении устанавли­вают на всех строящихся в на­стоящее время пассажирских вагонах.

Пассажирские вагоны всех типов оборудованы системой приточно-вытяжной вентиля­ции, принудительно подающей в вагон воздух, предварительно очищенный от пыли, а в зимнее время и подогретый. Загрязнен­ный воздух удаляется из вагона через дефлекторы, установлен­ные в пассажирских и бытовых помещениях вагона. Система приточно-вытяжной вентиляции

(рис. 122) размещена между крышей и потолком вагона и состоит из вентиляционных решеток для забора наружного воздуха, филь­тров, вентиляционного агрегата, диффузора, воздухоподогревателя

ложен над потолком коридора у служебного помещения. Душ и умывальник снабжаются горячей водой от расширителя котла, а унитаз — от возвратной трубы сети отопления. Почтовые вагоны, кроме этого, оборудованы электрическим водонагревателем емко­стью 25 л.