Отопление пассажирских вагонов с использованием теплоносителя

Система отопления в подвижном составе поезда необходима для поддержания температурного режима. Теплоносители для выгонов необходимы для соблюдения санитарных норм, которые устанавливают температуру внутри вагона 20±2°С в независимости от температуры наружного воздуха и скорости движения до 160 км/ч.

Какой теплоноситель выбрать для отопления пассажирских вагонов

Сегодня в системах отопления нашли широкое применение теплоносители на основе этилен- и пропиленгликоля. Применение этиленгликоля в непосредственной близости к человеку зарекомендовало себя с опасной стороны, ввиду его токсичности и вреда для здоровья при вдыхании паров

Для систем отопления в подвижных составах поездов лучше всего подходят теплоносители на основе пропиленгликоля, так как данный вид сырья экологичен и не оказывает токсическое влияние на организм человека и безопасен для окружающей среды.

Теплоносители на основе пропиленгликоля (ПГ) обладают следующими свойствами:

• легко растворимы в воде;
• имеют низкую температуру замерзания;
• экологически безопасны;
• имеют низкую воспламеняемость

Компания «SVA» производит теплоносители на основе ПГ с маркировкой «ЭКО». Данная продукция пригодна для использования в системах отопления подвижного пассажирского состава. Температура кристаллизации подбирается исходя и условий применения продукта и устанавливается заказчиком. Наше предприятие изготавливает теплоносители на основе качественного сырья, контроль которого ведёт аккредитованная испытательная лаборатория.

Любую необходимую информацию о теплоносителях можно узнать на нашем сайте или позвонив менеджерам компании. На производстве работает аккредитованная испытательная лаборатория, которая контролирует качество выпускаемой продукции согласно ГОСТ 28084-89 и международному стандарту ГОСТ 33341-2015.

Удобное расположение производственной площадки делает доступным доставку автомобильным и железнодорожным транспортом.

Жидкость для отопления вагонов

Системы отопления пассажирских вагонов с использованием в качестве теплоносителя воды имеют один существенный недостаток, связанный со значительным изменением плотности при фазовом переходе из жидкого в твёрдое состояние, происходящем при довольно высоком температурном уровне (273 К). Результатом этого являлись довольно частые в эксплуатации случаи размораживания системы, особенно подпольной трубы и других элементов.

Аварийные ситуации, нарушение инструкций приводило к необходимости замены лопнувших труб и элементов системы отопления, а вид этих ремонтов не относится к дешёвым и простым. Поэтому всегда возникал вопрос об использовании в системах отопления пассажирских вагонов незамерзающего низкотемпературного теплоносителя. Успешное использование в автомобилях для охлаждения двигателей низкотемпературных жидкостей на основе этиленгликоля способствовало постановке работ по оценке возможности применения таких же или подобных жидкостей в качестве теплоносителей в системах отопления пассажирских вагонов.

В конце прошлого века ВНИИЖТ-ом при участии ВНИИВ-а и ВНИИЖГ был проведен комплекс работ, охватывающий весь спектр проблемы, начиная от баз снабжения, экипировки, особенностей эксплуатации, утилизации. Первоначально был сделан выбор на использование в качестве теплоносителя этиленгликолевых тосолов марок А 40 М и А 65 М. В лабораторных условиях были определены низшие допустимые пределы концентраций этиленгликоля в водных растворах по температуре замерзания и механическому воздействию на элементы систем отопления пассажирских вагонов. На опытных вагонах были проведены теплотехнические испытания систем отопления с низкотемпературными теплоносителями во всём диапазоне тепловых нагрузок, проведены эксперименты по «холодному» пуску системы при температурах наружного воздуха и внутри вагона минус 25 «С. В испытаниях было установлено, что некоторые физические особенности ТОСОЛ’ов (плотность, теплоёмкость, вязкость) практически не оказали влияния на работу системы отопления вагона в качественном и количественном отношении, а реализация «холодных» пусков системы является важным эксплуатационным преимуществом систем с незамерзающим теплоносителем. Естественно, что никаких повреждений системы отопления выявлено не было после длительной выдержки вагона без обогрева при температурах наружного воздуха до минус 25 «С. Не было выявлено утечек тосола по всем соединениям системы (вагон был взят для испытаний после выполнения КР-1). В итоге разработан проект модернизации систем отопления пассажирских вагонов под использование в качестве теплоносителя низкотемпературных незамерзающих жидкостей марки А 40 М и А 65 М, а также поступивших на рынок новых марок ОЖ-Лена 40 и ОЖ-Лена 65, также на основе этиленгликоля, но отличающихся более широким «букетом» стабилизирующих, антикоррозионных и других добавок. Главным содержанием проекта было полное гидравлическое отделение систем отопления от систем холодного и горячего водоснабжения вагонов. Особое внимание было уделено исключению попадания теплоносителя в систему водоснабжения через бойлер, конструкция которого допускала смешение жидкостей в результате размораживания греющей трубы при постановке вагона в отстой с нарушением инструкции по сливу воды из системы. Обследование партии вагонов эксплуатируемого парка показало, что более 30 % из них имеют приобретённый дефект обогревающей трубы и котловая вода могла легко смешиваться с питьевой.

В финале работа не была рекомендована к внедрению по категорическому запрету ВНИИЖГ и ГлавСанУпр’а, с мотивацией, что этиленгликоль вещество ядовитое, полностью нельзя исключить вероятность контакта с пассажирами, а при возможных крушениях произойдёт заражение местности.

Продолжение работ по использованию низкотемпературных незамерзающих теплоносителей в системах отопления пассажирских вагонов было связано с появлением на рынке солевых антифризов марок ACOЛ-K, ACOJI-KE, Арктика-45, производимых предприятиями Химпрома в Ро-шальске, Ярославле, Череповце, специализированными фирмами, такими как ТОО «Экодор», ТОО «Юпитер», «Агрохимбезопасность» и другими. Антифризы указанных марок представляют собой водные растворы минеральных солей на пределе насыщения с различными стабилизирующими, антикоррозионными и другими химическими добавками, изготовляемые по специальной технологии, с температурой замерзания от минус 30 °С до минус 50 °С. Солевые антифризы являются экологически чистыми жидкостями, по степени воздействия на человека относятся к веществам малоопасным — 4 класс по ГОСТ 12.1.007, при попадании антифризов на кожу необходимо и достаточно смыть их водой. Антифризы не горючи, пожаровзрывобезопасны, плотность их в зависимости от марок колеблется от 1,3 т/м3 до 1,45 т/м3 при 20 °С. ВНИИЖТ’ом были проведены всесторонние испытания образцов антифризов на лабораторных стендах, в климатической камере, в системе отопления экспериментального вагона. Основные недостатки опытных антифризов заключались в нестабильности жидкости, проявлявшейся в поверхностной кристаллизации солей на стенках сосудов и образовании плавающих агломератов, а также в высокой коррозионной агрессии к алюминию, олову и их сплавам, некоторым сортам резины. После внесения разработчиками определенных корректив в производство, опытные антифризы были опробованы в системе отопления экспериментального вагона ВНИИЖТ. В испытаниях была получена воспроизводимость теплотехнических характеристик системы при работе на антифризе ACOЛ-K и достигнута возможность холодных пусков при отрицательных температурах наружного воздуха. Уменьшение объема теплоносителя и увеличение его плотности в небольших пределах являлись следствием испарения воды и компенсировались её добавками в систему. При этом использовалась дистиллированная вода. Отмечены недостатки: небольшие протечки по резьбовым и фланцевым соединениям, высокая агрессия по отношению к окрашенным поверхностям системы при попадании на них антифриза. Выявлены положительные свойства: специальные вставки в систему из старых отопительных труб вагонов с явными отложениями накипи очистились от них почти до металлического блеска, внутри новых стандартных труб следов коррозии обнаружено не было.

Испытания антифризов были продолжены в системах отопления двух пассажирских вагонов, модернизированных по проекту M1499 Новороссийским ВРЗ с использованием специальных смазок для резьбовых соединений, предложенных разработчиком. Испытания проводились в зимний период в условиях эксплуатации, с пассажирами, на северных направлениях от Москвы и обратно. В систему отопления вагонов был заправлен антифриз марки ACOЛ-KE, имеющий температуру замерзания минус 30 °С.

В пунктах оборота и перестоя вагоны отапливались. Наблюдения показали, что системы отопления функционировали нормально, плотность антифризов оставалась практически на одном уровне при небольшом добавлении воды из системы водоснабжения. К концу сезона опытная эксплуатация была прекращена из-за несанкционированного слива антифриза из систем.

По нормативным требованиям пассажирские вагоны должны устойчиво эксплуатироваться при наружных температурах от минус 40 °С до плюс 40 °С. Поэтому антифризы должны иметь температуру замерзания не выше минус 50 «С с запасом для обеспечения надёжности. Поставленная пред разработчиками задача, была решена ими созданием антифризов марок ACOЛ-K и Арктика с температурой замерзания минус 50 «С. Однако эти сорта солевых антифризов отличались нестабильностью, характеризующейся обратными процессами кристаллизации, образованием агломератов, особенно в условиях хранения, температура замерзания жидкой фазы при этом повышалась.

Последний известный эксперимент с использованием солевых антифризов был проведен на скоростных вагонах модели 61-4170, система отопления которых была спроектирована ОАО «ТВЗ» с участием ГОСНИИВ. Отличительная особенность системы состоит в применении электрокотла с высоковольтным обогревом теплоносителя без резервного (угольного или жидкостного) обогрева с использованием в качестве теплоносителя антифриза с температурой замерзания не ниже минус 40 «С. Проведенные испытания вагонов, в системах отопления которых использовался ACOЛ-К, показали неудовлетворительную работу жидкостных калориферов, выражавшуюся в значительных колебаниях температур приточного воздуха и неравномерности теплоотдачи теплоотдающих труб по длине вагона на режимах с естественной циркуляцией теплоносителя, которые являются основными для вагонов производства ОАО «ТВЗ». В резервных бочках, служащих для пополнения системы, наблюдалось образование плавающих солевых «глыб». В местах трубных соединений наблюдались подтёки антифриза, разъедавшие окрашенную поверхность. В результате АСОЛ-К был слит, системы вагонов были промыты, заправлены водой. Вагоны 61-4170 эксплуатировались на полигоне С.-Петербург — Москва в составах скоростных поездов. Но поиск подходящего низкотемпературного теплоносителя продолжался постоянно. Рассматривается использование теплоносителей на основе более дорогого, но экологически чистого пропиленгликоля, такого как, например, «Пекассл-50», выпускаемый в Германии, с температурой замерзания минус 50 «С. Есть предложения и отечественных производителей пропиленгликолевых антифризов.

Интересен факт эксплуатации пассажирских вагонов ВЛАБ-РИЦ с использованием в системе отопления теплоносителя «Фрикофен», на основе этиленгликоля производства Германии. В 90-х годах МПС закупил партию таких вагонов специально для поездов Москва-Берлин, система отопления которых оборудована высоковольтным электрокотлом без резервного обогрева от альтернативного источника и, соответственно, рассчитана на использование «Фрикофена» — аналог отечественного тосола марки А 40 М. Иначе, как позицией двойных стандартов, это назвать трудно. Вагоны находятся в эксплуатации до сих пор. Однозначного решения по использованию антифризов в системах отопления пассажирских вагонов пока нет, но есть реальные преимущества их использования по сравнению с водой, заключающиеся в следующем.

• Защищенность системы от механических разрушений и коррозии.

• Стабильность теплотехнических качеств отопительных приборов в процессе эксплуатации.

• Возможность холодных пусков системы при отрицательных температурах окружающего воздуха.

• Экономия энергии при неотапливаемых отстоях.

Последний тезис подтверждается расчётами, выполненными на ЭВМ с использованием дифференциальных уравнений [19], отражающих процессы остывания и нагрева вагонов с системой отопления с антифризом.

Характеристики циклического и постоянного режимов отопления

вагонов в перестое tв — температура воздуха внутри вагона; Этп, Этц — энергия, расходуемая на обогрев вагона, соответственно при постоянном и циклическом режимах отопления в перестрое

Отопление пассажирских вагонов

Назначение отопления и виды систем отопления вагонов

Система отопления служит для поддержания внутри вагона нормального температурного режима. Независимо от температуры наружного воздуха, температура внутри вагона должна быть 20±2 О С (при наружной температуре воздуха до -40 О С и скорости движения до 160 км/ч). Кроме того , система отопления должна подогревать воздух, подаваемый вентиляционной установкой, обеспечивать подогрев воды в системе горячего водоснабжения, а вагонах последних лет выпуска обеспечивать обогрев головок водоналивных труб.

Приборы отопления любой системы должны быть безопасны в пожарном отношении, просты в обслуживании и надежны в работе.

В зависимости от способа получения тепла для обогрева вагонов системы отопления подразделяются на:

1. Водяная система отопления в нее входят: котел; трубы; батареи – все заполнено водой. Подогрев воды в котле происходит при помощи сжигания твердого топлива;

2. Комбинированная система отопления в нее входят: котел; трубы; батареи – все заполнено водой. Подогрев воды в котле происходит при помощи сжигания твердого топлива или от электричества. В основание котла вмонтированы электронагревательные элементы – тэны 24 шт;

3. Электрическая система отопления в нее входят электропечи установленные у пола (под сиденьями и вдоль стен) и электрокалориферы установленные в воздуховоде системы вентиляции;

4. Смешанная система отопления в нее входят комбинированная система отопления и электрическая система отопления.

Устройство водяной системы отопления

Водяная система отопления состоит из: Котел имеющий три части: основание (наружная рубашка); средняя часть (огневая камера); дымовытяжная труба. Пространство между наружной рубашкой, огневой камерой и дымовытяжной трубой заполнено водой. В котел вмещается ≈ 355 литров воды. На котле имеется топка с дверцей , внутри которой имеется колосниковая решетка , состоящая из двух половинок.

Расширитель . Котлы бывают совмещенными с расширителем и отдельно от расширителя (соединен с котлом патрубком). От расширителя отходят трубы на малую сторону (коридорная сторона) отопления и на большую сторону отопления (купейная сторона). Трубы проходят между крышей и потолком до противоположного конца вагона, там спускаются, вниз образуя стояки , в верхних точках стояков находятся краны для выпуска воздуха из системы отопления , трубы проходят вдоль боковых стен, у пола, и присоединяются к нижней части котла.

На трубах отопления имеются батареи; краны для слива воды из системы отопления; грязевики-отстойники – предназначены для сбора окалины, ржавчины, мути, которая может быть в трубах; вентили для перекрытия труб отопления — находятся у расширителя и в основании котла. В некоторых вагонах в туалетах установлены радиаторы – дополнительные батареи.

В котельном отделении имеется запасной бак из которого пополняется система отопления водой. На котле установлен ручной насос – предназначенный для пополнения системы отопления водой, а у тех систем, где нет циркуляционного насоса, и для усиления циркуляции воды в системе отопления воды.

Циркуляционный насос установлен на трубах отопления с малой стороны и предназначен для усиления циркуляции воды в системе отопления. У тех систем, где имеются циркуляционные насосы на трубах с большой и малой стороны у основания котла установлены дроссельные заслонки (типа пробкового крана) – предназначенные для перекрытия труб отопления перед включением циркуляционного насоса.

На котлах установлены термометры : ртутные; дистанционные – предназначены для измерения температуры воды в котле. Обычно устанавливается два термометра: один показывает температуру воды в котле; второй температуру в воздуховоде системы вентиляции в зимний период. Имеются гидрометры показывающие уровень воды в котле, устанавливаются на котле.

В туалетах с нерабочей и рабочей стороны имеются краны разбора горячей воды для технических нужд (мытья полов, отогревания труб умывальных чаш, фановых труб унитазов и т.д.).

Пополнение системы отопления водой и усиление циркуляции воды в системе отопления вагона

Для пополнения системы отопления водой необходимо:

1. Проверить, чтобы вентиль под запасным баком был закрыт;

2. Открыть кран на трубе от системы холодного водоснабжения;

3. Открыть вентиль от запасного бака;

4. Открыть вентиль выше ручного насоса;

5. Движением рукоятки ручного насоса пополнить систему отопления водой, до тех пор пока из сигнальной (контрольной) трубы не польется вода;

6. Закрыть кран на трубе от системы холодного водоснабжения;

7. Закрыть вентиль выше ручного насоса;

8. Закрыть вентиль от запасного бака.

Циркуляция воды в системе отопления при помощи ручного насоса:

Малая сторона отопления:

1. Проверить, чтобы вентиль от запасного бака был закрыт;

2. Закрыть вентиль на главной трубе с малой стороны отопления у котла;

3. Открыть вентиль на тонкой трубе (обратке) на малую сторону;

4. Открыть вентиль выше ручного насоса;

5. Открыть кран для выпуска воздуха с малой стороны отопления;

6. При помощи ручного насоса произвести циркуляцию воды по трубам малой стороны отопления, до тех пор пока стояк и трубы не станут горячими, а из крана для выпуска воздуха польется горячая вода.

7. Закрыть кран для выпуска воздуха с малой стороны отопления;

8. Закрыть вентиль выше ручного насоса;

9. Закрыть вентиль на тонкой трубе (обратке) на малую сторону;

10. Открыть вентиль на главной трубе с малой стороны отопления у котла.

Большая сторона отопления при помощи ручного насоса циркулируется так же как и малая сторона отопления, только все краны и вентили с большой стороны отопления.

Циркуляция воды в системе отопления при помощи циркуляционного насоса:

1. Проверить, чтобы были открыты два вентиля циркуляционного насоса;

2. Закрыть дроссельные заслонки;

3. Включить циркуляционный насос;

4. После выключения циркуляционного насоса открыть дроссельные заслонки для естественной циркуляции воды, краны циркуляционного насоса можно оставить открытыми, открыть краны для выпуска воздуха.

В случае неисправности циркуляционного насоса, модно произвести циркуляцию системы отопления ручным насосом:

Малая сторона отопления:

1. Закрыть главный вентиль на главной трубе с большой стороны отопления у котла;

2. Закрыть дроссельные заслонки;

3. Открыть вентиль на тонкой трубе обратки;

4. Открыть вентиль выше ручного насоса;

5. Открыть кран для выпуска воздуха с малой стороны;

6. После циркуляции закрыть кран для выпуска воздуха с малой стороны;

7. Закрыть вентиль выше ручного насоса;

8. Закрыть вентиль на тонкой трубе обратки;

9. Открыть дроссельные заслонки;

10. Открыть главный вентиль на главной трубе с большой стороны отопления у котла.

Причины нарушения циркуляции воды в системе отопления вагона и способы их устранения

1. Воздушные пробки в системе отопления – проциркулировать систему отопления и удалить воздушные пробки;

2. Недостаточно воды в системе отопления – пополнить систему отопления водой;

3. Закрыты или не полностью открыты вентили у расширителя или в котле, на главной трубе отопления – проверить положение вентилей, при необходимости открыть их полностью;

4. Частичное замерзание труб отопления (большая сторона отопления труба в полу тамбура) – необходимо обнаружить замерзшее место трубы, отогреть горячей водой, усилить горение топлива в котле;

5. Засорение труб отопления или основания котла – доложить ЛНП и ПЭМ, сделать запись в журнале ремонта на промывку системы отопления.

Заправка системы отопления водой

При плюсовой температуре:

1. Вентили на главных трубах отопления, у расширителя и котла, должны быть открыты полностью;

2. Открыть краны для выпуска воздуха с большой и малой стороны отопления;

3. Присоединить кран от водоразборной колонки к наливной трубе системы отопления;

4. Заполнить систему отопления водой, до тех пор, пока из кранов для выпуска воздуха и сигнальной трубы расширителя не польется вода – в напор;

5. Необходимо закрыть краны для выпуска воздуха.

При низкой температуре наружного воздуха существуют два способа заправки системы отопления водой:

Первый : вагон ставят в теплое помещение и выдерживают там не менее суток, для того, чтобы нагрелись металлические части и заполняют систему отопления водой как при плюсовой температуре;

Второй: Можно заправить на улице, для этого необходимо :

1. Вентили на главных трубах отопления, у расширителя и котла, перекрыть;

2. Проверить два вентиля на тонкой трубе обратки – закрыты;

3. Вентиль выше ручного насоса – закрыт;

4. Перед началом заправки котла водой, его можно растопить, чтобы нагрелись внутренние стенки котла, и заправить котел и расширитель водой – пока из сигнальной трубы расширителя не польется вода;

5. Необходимо нагреть воду в котле до 90-95 О С, потом заполнить малую сторону отопления водой, для этого:

5.1 Открыть вентили у расширителя и котла;

5.2 Открыть кран для выпуска воздуха с малой стороны;

6. Закрываем кран для выпуска воздуха на малой стороне. Греем воду в котле – прогреваем малую сторону. Потом заполняем большую сторону, для этого:

6.1 Открыть вентиль у расширителя и котла на большую сторону отопления;

6.2 Открыть кран для выпуска воздуха с большой стороны.

Растопка котла

Перед растопкой котла необходимо обратить внимание на:

— то, что система отопления полностью заполнена водой;

— положение вентилей на главных трубах отопления у расширителя и котла – должны быть полностью открыты;

— исправность ручного насоса – работает с нагрузкой;

— отсутствие течи воды из труб отопления;

— наличие топлива (угля) – должно быть в достаточном количестве;

— наличие инвентаря в котельном отделении – ведро, совок, шуровка, пика (лом);

— чистоту и порядок в котельном отделении – не должно быть посторонних предметов: веник, тряпка, бумага, дрова;

— наличие и исправность колосниковых решеток.

НЕ РАСТАПЛИВАТЬ КОТЕЛ ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИМИСЯ ЖИДКОСТЯМИ.