Файл: Ударственный университет транспорта а. Б. Невзорова теплогазоснабжение, отопление и вентиляция.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 115
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
68 действия, таки периодического.
Печи-каменки постоянного (длительного) действия – печи, имеющие минимальную толщину стенок и минимальный объем каменной засыпки. Температура камней достигает 300−350 С. При использовании газообразного или жидкого топлива она регулируется количеством поступаемого топлива, а при применении электричества – за счет изменения силы тока. Такие печи обязательно должны быть оснащены автоматикой, отключающей или уменьшающей питание при повышении температуры выше нормы. Преимущество этих печей в том, что камни отделены от дымовых газов железной плитой. Печи отопительные – печи, которые служат только для отопления помещения. Печи отопительно-варочные – печи, используемые как для отопления помещений, таки для приготовления пищи, выпечки хлеба, те. печи комбинированного действия. Печи специального назначения – печи, предназначенные для выполнения специальных функций банные печи-каменки, сушилки для одежды и обуви, печи для подогрева строительных материалов, отопления гаражей, теплиц и т.д. Классификация отопительных печей Конструктивное исполнение печей чрезвычайно разнообразно. На конструкцию оказывают влияние вид используемого топлива и технология возведения печей. Отличаются основные материалы массива, толщина его стенок, форма печей в плане и их высота схемы движения дымовых газов внутри печей и способы их отвода в атмосферу. Отопительные печи рассчитаны на различную периодичность топок в течение суток, которая зависит от теплоемкости печи. Бывают нетеплоемкие печи (срок остывания 1−2 часа) и теплоемкие печи, требующие от 1−2 дои более топок в сутки.
Нетеплоемкие печи применяют, как правило, для временных зданий и сооружений, а также зданий с кратковременным пребыванием людей. Теплоемкие печи используют для отопления жилых и общественных зданий, тепловая аккумуляция таких печей должна компенсировать теплопотери помещения в срок остывания печи. Таким образом, печи большой теплоемкости потребуется
69 протапливать при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления 2 раза в сутки, печи средней теплоемкости – 3 раза, печи малой теплоемкости – топить с незначительными перерывами. По температуре теплоотдающей поверхности в соответствии с предъявляемыми требованиями различают печи умеренного прогрева(толстостенные печи с толщиной стенок 120 мм и более, нагревающиеся в отдельных местах до температуры 90 С повышенного прогрева(тонкостенные печи с толщиной стенок газохода до 70 мм, температура поверхности которых в отдельных точках доходит до 110–120 С высокого прогрева(печи, температура поверхности которых не ограничена.
Посхеме движения дымовых газов сдвижением газов по каналам, соединенным последовательно движением газов по каналам, соединенным параллельно со свободным движением газов – бесканальные (колпаковые); движением газов по комбинированной системе каналов с нижним прогревом (с подтопочным дымооборотом); движением газов по каналам, соединенным последовательно вокруг тепловоздушных камер. По материалу массива и отделке внешней поверхностипечи бывают (в порядке убывания теплоемкости кирпичные изразцовые кирпичные оштукатуренные бетонные из жаростойких блоков кирпичные в металлических футлярах стальные с внутренней футеровкой из огнеупорного кирпича чугунные без футеровки. По форме в плане печи выполняют прямоугольными, квадратными, круглыми, угловыми (треугольными.
Поспособу отвода дымовых газов различают печи с удалением газов через внутристенные каналы, через насадные и коренные дымовые трубы. Внутристенные домовые каналы устраивают в кирпичной кладке стен зданий. Печи соединяют с каналами горизонтальными металлическими патрубками длиной не более 400
70 мм. Насадные трубы возводят непосредственно над печами. Коренные трубы сооружают относительно редко на самостоятельных фундаментах. При устройстве печного отопления не допускается отвод дымовых газов в вентиляционные каналы, а также установка вентиляционных решеток на дымовых каналах. В Беларуси и России большое распространение, особенно в сельских районах, получила так называемая русская печь. Она проста по конструкции и используется для отопления помещений, приготовления пищи, выпечки хлеба и др. При массовом строительстве обычно используют типовые печи, заранее разработанные для сжигания определенного вида топлива, причем печи могут быть рассчитаны на периодическую топку, на непрерывное или затяжное горение. Конструкции таких печей имеют теплотехнические характеристики, полученные на основе лабораторных испытаний. На быстроту нагрева в первую очередь влияет количество сжигаемых дров, те. величина топки. Вторым условием является минимальная толщина стенок печи. Теплоемкость зависит от толщины стенок или массивности печи, а также материала печи. Так, например, финские печи
“Туликиви”, сделанные из уникального камня талькокарбоната, накапливают примерно в 2,5 раза больше теплоты, чем кирпичные, а для увеличения теплоемкости кирпичных печей используют изразцы. Минимальные габариты. Теплоотдача в первую очередь зависит от площади зеркала печи. Усредненном печи нагревает
15 м воздуха. Для увеличения нагреваемой поверхности возможно использование внутренних конвекционных каналов. Металлические вставки увеличивают теплоотдачу в период топки. Надежность Разрушение кладки происходит в основном в местах соприкосновения материалов с разными коэффициентами расширения, например, места соприкосновения металла с кирпичной кладкой являются напряженными и снижают надежность печи. Во избежание подобных проблем при кладке печи важно следить за температурными зазорами (1 м металла расширяется относительно кирпича на 2 см, 1 м шамотного кирпича
71
– около 0,5 см. Не менее важно грамотно перевязывать кирпичи вкладке.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 24
Колпаковые печи – наиболее современная система. Внутри колпака для равномерного нагрева стенок устанавливают насадку – выложенные на ребро кирпичи крест накрест. Экономичность печи зависит от полноты сгорания топлива. Если коротко, то для полного сгорания топлива необходимо выдержать высоту топким) или увеличить ее длину. Современные топки оборудуются системой вторичного воздуха, который подается в верхнюю зону факела и позволяет дожигать трудногорючие фракции топлива. Противопожарные мероприятия. Основное требование пожарной профилактики чтобы нагреваемые поверхности печей и дымооборотов не соприкасались со сгораемыми частями здания, а деревянные или другие легковозгораемые части зданий должны находиться на достаточном расстоянии от горячих частей печи и дымооборотов или быть хорошо изолированными.
Соблюдение правил строительства печей, каминов и бань, а также правил пожарной безопасности способствует созданию благоприятных условий для жизни людей, обеспечивает безопасность очагов открытого огня в любой сезон, позволяет использовать их с полной нагрузкой в соответствии с назначением того или иного сооружения.
3.8.2 Инфракрасное отопление При инфракрасном отоплении обогрев помещения происходит, главным образом, за счет лучистого теплообмена между источниками тепла – лучистыми обогревателями и поверхностями строительных конструкций, различных объектов, находящихся в обслуживаемой зоне. Попадая на поверхность ограждений и предметов, излучение частично поглощается и частично отражается ими. При отражении имеет место так называемое вторичное излучение. В настоящее время выпускаются различные приборы инфракрасного отопления, которые обеспечивают рациональный и экономный обогрев помещений в самых различных условиях [23, Ошибка Недопустимый объект гиперссылки.]. Инфракрасные (ИК) обогреватели – это отопительные приборы в
72 виде греющих ламп или панелей, формирующих пучок тепловых инфракрасных лучей, практически невзаимодействующих с воздухом. Качество обогрева помещения зависит от температуры нагревателя и качества дефлектора излучателя. Все ИК обогреватели можно разделить на 2 основных вида электрические и инфракрасные газовые обогреватели, используемые в нежилых помещениях. В свою очередь, электрические ИК обогреватели, также делятся на несколько видов по типу нагревательного элемента керамические, тэновые, карбоновые. Газовые обогреватели подразделяются на темные (или иначе, трубчатые) и светлые ИК обогреватели. При нагревании посредством инфракрасного излучения источником энергии служит инфракрасный излучатель, в конструкцию которого входит сам излучатель (нагретое тело) и рефлектор-отражатель. Роль излучателя может играть специальная инфракрасная лампа кварцевая вакуумная лампа трубчатой формы с нагревателем из углерода и металлическим корпусом, тепловой электрический нагреватель (ТЭН), газовая инжекционная горелка с трубкой внутри или отопительная фольга. В зависимости от температуры нагрева излучателя ИК обогреватели делятся на коротковолновые – 0,77−15 мкм, средневолновые – 15−100 мкм, длинноволновые – 100−340 мкм. Они же светлые (с температурой излучения выше 700 Си темные (с температурой излучения ниже 600 С. Отличительным признаком светлых и темных систем является наличие открытого пламени на выходе. Если таковое присутствует, системы лучистого обогрева называются светлыми, а в противном случае – темными. По функциональной направленности инфракрасные обогреватели можно разделить на потолочные обогреватели для офисных и жилых помещений (температура 100–120 Си обогреватели для комнат с высотой потолка более 3,5 метров (температура нагрева более
200 С. Автоматика, которой оснащены нагреватели, позволяет с высокой точностью регулировать и поддерживать заданную температуру нагрева помещения.
73 Каждый обогреватель защищен от перегрева специальным термовыключателем. Гарантию пожаробезопасности нагревателя обеспечивает высококачественный изолятор, вмонтированный между нагревательным модулем и корпусом. ИК обогреватели в напольной и настенной модификациях оснащены всеми преимуществами излучающих отопителей, одновременно выполняя функцию электроконвектора. Среди основных характеристик электрических ИК обогревателей выделяют напряжение питания, потребляемую мощность, массу и габариты. Современные системы инфракрасного газового отопления – это обогреватели высокой эффективности, КПД которых составляет
85–92 %. В состав газового ИК обогревателя входит одна или несколько горелок, разогревающие специальную поверхность до температуры в 300–700 С. Нагретая поверхность создает направленный тепловой поток. Стоит отметить, что газовые отопители более экономичны по сравнению с электрическими. Однако при их работе сжигается кислород и меняется влажность воздуха в помещении, а продукты сгорания вредны для человека и требуют дополнительного отвода. Основная сфера применения инфракрасного (лучистого) отопления – это помещения большой высоты (с высокими потолками, открытые и полуоткрытые площадки различного назначения, которые трудно (а иногда и невозможно) качественно обогреть традиционным конвективным способом
– заводские и фабричные цеха, складские помещения, мастерские, СТО, гаражи, ангары авиа- и автомобильной техники, спортивные объекты, торговые павильоны, торговые центры, пожарные и спасательные части
– судоверфи, строительные и погрузочно-разгрузочные площадки, строительные объекты (для быстрого размораживания строительных смесей, ведения внутренних работ внутри возведенной коробки здания при отсутствии отопления создает тепловой комфорт, ускоряет высыхание обработанных поверхностей при штукатурно- малярных работах, открытые и полуоткрытые площадки кафе
74
– помещения с животными животноводческие фермы, лаборатории, зоопарки, теплицы. Газовые ИК обогреватели наиболее эффективны при расположении на высоте от 8 дом. Возможно их использование и при высоте потолков дом (рисунок 15). Они создают поток лучистой энергии в диапазоне длин волн, слабо поглощаемых воздухом, направленный сверху вниз на людей и оборудование. Теплопередача от нагревателей к людям осуществляется непосредственно с помощью инфракрасных лучей (длина волн 4 мкм
– 1 мм электромагнитного спектра. Энергия инфракрасных лучей аккумулируется холодными поверхностями пола и других предметов, находящихся подними, которые, в свою очередь, отдают накопленное ими тепло воздуху в помещении (конвективный обогрев. Формирующийся при этом микроклимат в рабочей зоне в большинстве случаев благоприятен для человека, так как теплота, поступающая излучением от трубчатых инфракрасных нагревателей, подобна природному солнечному воздействию. Многочисленными исследованиями установлено, что воздействие инфракрасного облучения в определенном режиме благоприятно сказывается на здоровье человека. У трубчатых инфракрасных нагревателей при температуре излучающей поверхности 550–180 С длина волны составляет 6–12 микрон. Эти лучи проникают в организм, вызывая его максимальный прогрев и являются наиболее оптимальными. Установлено, что продолжительное интенсивное облучение человека инфракрасными лучами может ухудшить его самочувствие (головные боли, нарушение сна, понижение работоспособности, а также снизить его иммунобиологическую реактивность. Поэтому для случаев использования инфракрасного Рисунок 15 – Система газового лучистого отопления с инфракрасным обогревателем) Инфракрасный обогреватель
75 отопления производственных помещений интенсивность облучения в отечественной и зарубежной практике нормируется. Инфракрасные системы обогрева способны обеспечить нормируемые температурные условия только на действующих производственных участках независимо от общей температурной обстановки в цехе, поэтому их применение дает ощутимую экономию энергии. При необходимости можно обогревать отдельные участки помещения. Это достигается за счёт:
− возможности зонального обогрева
− отсутствия трубной разводки для жидкостного контура
− управления температурным режимом в зависимости от температуры наружного воздуха
− снижения температуры в помещениях в нерабочее время. Системы лучистого газового отопления ограниченно применяются в ряде химических производств, взрывоопасных производствах, при технологических процессах с высоким содержанием пыли и иных взвешенных частиц в воздухе. Электрические инфракрасные обогреватели бывают различных видов и конструкций (рисунок 16). Принцип работы электрических инфракрасных обогревателей при подаче электропитания разогреваются электроды горелки запускаются топливный насос и вентилятор, формирующий топливовоздушную смесь поступившая к горелке смесь паров топлива и воздуха воспламеняется, излучая ИК лучи. Среди основных характеристик электрических ИК обогревателей выделяют потребляемую мощность (от 0,7 до 4 кВт, напряжение питания (220 и 380 В, массу (от 4 до 25 кг) и габариты (от
99016440 до 171141070 мм.
3.8.3 Электрическое отопление При электрическом отоплении (ЭО) получение теплоты связано с преобразованием электрической энергии в тепловую. На современном этапе развития отопительной техники и технологий
ЭО стало пожаробезопасным, не сжигает кислород, не изменяет влажность в помещении, имеет соответствующий класс защиты от поражения током, работает бесшумно и не выделяет никаких вредных веществ. Электромагнитные поля от этого оборудования
76 Рисунок 16 – Примеры электрических ИК обогревателей находятся на фоновом уровне и значительно меньше многих бытовых электроприборов. Системы ЭО подразделяются на местные, когда электроэнергия преобразуется в тепловую в обогреваемых помещениях или в непосредственной близости от них, и центральные с электрокотлами. По степени использования электроэнергии для отопления различают системы с полным покрытием отопительной нагрузки и частичным ее покрытием (комбинированное отопление) в качестве как фоновой (базисной, таки догревающей частей системы [20]. Системы ЭО могут работать по свободному и вынужденному графикам. Достоинства системы ЭО: высокие гигиенические показатели малый расход металла простой монтаж при небольших капитальных вложениях быстрая управляемость и автоматизация. Недостатки высокая температура греющих элементов повышенная пожароопасность ограниченный уровень выработки электроэнергии высокая отпускная стоимость электроэнергии. Целесообразность применения электрического отопления в конкретном случае определяется путем сравнения технико-экономических показателей различных вариантов отопления здания. Электрические отопительные приборы с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую подразделяют на радиационные инфракрасные, конвективные и радиационно-конвективные. При температуре греющей поверхности ниже 70 Сих относят к низкотемпературным, выше 100 С – к высокотемпературным.
Электроотопительные приборы могут быть
− стационарными и переносными (напольными, настольными, настенными, потолочными
77
− безынерционными и с аккумуляцией теплоты
− нерегулируемыми и со ступенчатым, бесступенчатыми автоматическим регулированием
− в зависимости от конструкции – электрокалориферы, электроконвекторы, электротепловентиляторы, электрические печи, подвесные панели (рисунок 17), греющие обои, панели или полы с греющим кабелем. Рисунок 17 – Электрические подвесные панели лучистого отопления Система теплый пол рисунок
18) состоит из нагревательного кабеля, уложенного в бетонную стяжку пола, и электронного термостата, подключающего кабель к питающей электросети в соответствии с заданной программой работы, поддерживая тем самым необходимый температурный режим в помещении. Переход к электроотоплению позволяет отказаться от сложных и дорогих теплотрасс, исключаются протечки, замерзания, периодические ремонтно-профилактические работы. Рисунок 18– Конструкция системы напольного ЭО:
1 – напольное покрытие (плитка
2 – плиточный клей 3 – слой бетона
30–40 мм 4 – монтажная лента
5 – старый пол 6 – датчик температуры в гофрированной трубке
7 – нагревательный кабель Рисунок 17 – Электрические подвесные панели лучистого отопления
78 ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
4
.1 Тепловой баланс помещения
епловой режим помещения здания в зависимости от его назначения может быть переменным или постоянным. Постоянный тепловой режим должен поддерживаться круглосуточно в течение всего отопительного периода для жилых, производственных, административных учреждений с непрерывным режимом работы, в детских и лечебных учреждениях, гостиницах, санаториях и т.д. Отопительная нагрузка определяется исходя из теплового баланса, составленного отдельно для каждого помещения, и должна компенсировать потери теплоты (−Q) через ограждающие конструкции на нагревание инфильтрационного воздуха затратами тепла для обеспечения вентиляции помещения, а также на нагрев материалов, транспортных средств, изделий и др, которые холодными попадают с улицы в помещение. В установившемся режиме теплопотери равны теплопоступлениям. Поступление теплоты (+Q) в помещение учитывается от источников искусственного освещения, нагретых материалов и изделий в результате прямого попадания через оконные проемы солнечных лучей, от людей, технологического оборудования. В помещении могут быть технологические процессы, связанные с выделением тепла (конденсация влаги, химические реакции и пр. Отопление следует проектировать для обеспечения в помещениях расчетной температуры воздуха t
в
Учет всех источников поступления и потерь теплоты необходим при сведении тепловых балансов помещений здания. Потребность в отоплении появляется в момент времени, когда тепловой баланс помещения становится отрицательным, п
0, те. когда теплопотери помещений преобладают над теплопоступлениями в Т
4
79 них. Дефицит теплоты п указывает на необходимость устройств в помещении отопления, а избыток теплоты обычно устраняется вентиляцией. Для определения тепловой мощности системы отопления составляют баланс часовых расходов теплоты для расчетного зимнего периода
от = п = Q
огр
+ Q
вент
Q
т-б
, (35) где Q
огр
– потери теплоты через наружные ограждения
Q
вент
– расход теплоты на нагрев воздуха, поступающего в помещение
Q
т-б
– технологические и бытовые выделения или расходы теплоты. Тепловой баланс составляется для стационарных условий, когда возникает дефицит теплоты при заданном коэффициенте обеспеченности.
4
.2 Определение площади ограждений Как при ручном, таки при компьютерном расчете теплопотерь при заполнении исходных данных (таблица 11) важно правильно определить площади ограждений (наружные стены, полы, потолки, окна, двери. Расчетная площадь ограждающих конструкций F определяется по правилам обмера. При этом необходимо предварительно вычертить планы и разрез здания в масштабе 1:100. Толщина наружных ограждений должна быть вычерчена в масштабе в соответствии с теплотехническим расчетом. Принимают следующие линейные размеры ограждений
− площадь световых проемов и дверей – по заданию
− площадь потолков и полов – по размерам между осями внутренних стен и от внутренней поверхности наружных стен
− высоту стен первого этажа по размеру от уровня чистого пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа
− высоту стен промежуточного этажа – по размеру между уровнями чистых полов данного и вышележащего этажей
− высоту стен верхнего этажа – от уровня пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия
− длину наружных стен угловых помещений – по внешнему периметру от линии пересечения наружных стен до осей внутренних
80 стен, неугловых помещений – между осями внутренних стен длину внутренних стен – между осями. Для лестничных клеток теплопотери вычисляются по всей высоте без деления на этажи. Линейные размеры ограждающих конструкций следует определять с точностью дома площадь − с точностью до 0,1 м
2
После конструирования ограждений при условии о R
тр производят расчет теплопотерь всех помещений здания.
4.3 Потери теплоты через ограждающие конструкции помещений Для определения теплопотерь отдельными помещениями изданием в целом необходимо иметь следующие исходные данные планы этажей и характерные разрезы по зданию со всеми строительными размерами выкопировку из генерального плана с обозначением стран света и розы ветров назначение каждого помещения место постройки здания (название населенного пункта конструкции всех наружных ограждений, обоснованные теплотехническим расчетом. Все отапливаемые помещения здания на планах следует обозначать порядковыми номерами (начиная си далее – помещения подвала си далее – помещения первого этажа си далее – второго этажа и т. д. Помещения нумеруют слева направо, причем лестничные клетки обозначают отдельно буквами или римскими цифрами и независимо от этажности здания рассматривают как одно помещение. Расчетные основные и добавочные потери теплоты помещения определяются суммой потерь теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений
â
í
î
(
)
(1
),
F t
t n
Q
R
−
=
+
(36) где F – поверхность ограждениям в, н – расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха, С
n – коэффициент учета положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (таблица 10) [11];
о – общее сопротивление теплопередачи конструкции ограждения
– добавочные теплопотери.
81 Рисунок 19 – Поправка на ориентацию ограждений в отношении стран света Значения расчетных внутренних температур в для отдельных помещений жилых, общественных и производственных зданий приведены в таблице 11 [1, 2]. Таблица 1 0 – Расчетная температура внутреннего воздуха Помещение в, С Жилая комната, кухня
18 Угловая комната
20 Совмещенный санузел
25 Лестничная клетка, коридор
16 Добавочные теплопотери через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь
1
– ориентацию наружных ограждений по сторонам света рисунок 19): на север, восток, северо-восток, северо- запад – 0,1; на запад и юго-восток – 0,05; на юг и юго-запад – 0;
2
– в угловых помещениях дополнительно по 0,05 на каждую стену и окно
3
– проникание в помещение холодного воздуха при открывании наружных дверей при высоте здания h. Для учета затраты теплоты на его нагревание вводят надбавки к теплопотерям наружных дверей при одинарных дверях –
0,22h, при двойных дверях без тамбура – 0,34h, при двойных дверях с тамбуром между ними – 0,27h. Добавочные потери теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха и учитываются добавками к основным потерям или определяются специальным расчетом [3, приложение К. Для систематизации расчеты теплопотерь ведут на бланке таблица 12). Наименования помещений и ограждений сокращают кухня – К жилая комната – ЖК; лестничная клетка – ЛК и т.д.; наружная стена – НС, пол – Пл, потолок – Пт, окно – О наружная дверь
– ДН и т.д.
Теплопотери лестничной клетки определяют как одного помещения по всей ее высоте. Для упрощения вычислений удобнее из площади стен площадь окон и дверей не вычитать, но коэффициенты теплопередачи о и д
82 принимать уменьшенными на величину нс для стен. В сводной таблице 11 приводятся суммарные теплопотери ограждениями по помещениями общие теплопотери по всему зданию. Таблица 11 – Ведомость расчета теплопотерь помещений здания Исходные данные Расчетные данные Номер помещения и назначение Наименование ограждения Размеры Пл ощ адь
, м
2
Ор ие нтац ия ограждения Сопротивление тепл опере дач, (м
2
·С
)/Вт
Вну тр енн яя температура в, Разность температур в –
н Коэффициент Основные тепл опо тер и, Вт
Добавочные теплопотери в долях Расчетные тепл опо тер и ограждений,
Вт
Р
ас четные тепл опо тер и помещения Вт
n
В результате получаются потери тепла по каждому помещению, суммирование которых дает общие потери Q всего здания, которые и определяют тепловую мощность системы отопления.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 24
4.4 Удельная тепловая характеристика здания
Расчёт тепловых нагрузок на системы отопления по укрупнённым показателям используют только для ориентировочных подсчётов и при определении потребности в теплоте района, города, те. при проектировании централизованного теплоснабжения. Удельной тепловой характеристикой q удобно пользоваться для теплотехнической оценки здания [4]. Величина q определяет средние теплопотери 1 м здания, отнесённые к разности температуры 1 °C. Ею удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно- планировочных решений здания. Величину q обычно приводят в
83 перечне основных характеристик проекта его отопления. По укрупненным показателям можно определить теплопотери для здания в целом, а также ориентировочную мощность котельной или центрального теплового пункта (ЦТП) на группу зданий, что удобно на ранних стадиях проектирования, например при получении технических условий. Для выполнения рабочих чертежей отопления зданий пользоваться укрупненными показателя некорректно. Значение q
зд зависит в основном от отношения площади наружных ограждения к объему здания и теплозащиты ограждений, а также от назначения, этажности, формы, степени остекления здания и района постройки. Согласно приложению В
[4] удельную тепловую характеристику здания q
зд
, Вт/(м
2
С), определяют по формуле
ñò
î ê
ï î ê
1 ï î ë
2 ï î ë
1 2
ë
ñò
î ê
ï î ê
1 ï î ë
2 ï î ë
1
,
F
F
F
F
F
q
n
n
F
R
R
R
R
R
=
+
+
+
+
(37) где от
– отапливаемая площадь здания (суммарная площадь пола этажей зданиям сток F
пок
, F
1 пол F
2 пол – площадь наружных ограждающих конструкций отапливаемых помещений здания соответственно стен, заполнений световых проемов, покрытия (чердачного перекрытия, пола первого этажа, пола над проездами, м ст, R, R
пок
, R
1 пол R
2 пол – сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций отапливаемых помещений здания соответственно стен, заполнений световых проемов, покрытия чердачного и подвального перекрытий
n
1
, n
2
– коэффициенты, учитывающие положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху соответственно покрытия чердачного перекрытия, пола первого этажа [11]. Рекомендуемые значения удельной тепловой характеристики для жилых зданий приведены таблице В, например, для здания средней этажности (3–5 этажей) с наружными стенами из мелкоштучных материалов q
зд
= 0,57 Вт/(м
2
С).
84 Если фактическое значение q
зд отличается от нормативного не более чем на 10–15 %, то здание отвечает теплотехническим требованиям. В случае большего превышения сравниваемых значений необходимо объяснить возможную причину и наметить меры повышения тепловой характеристики здания.
4.5 Удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий Энергоемкость зданий и сооружений складывается из единовременных расходов топливно-энергетических ресурсов затраты на производство и транспорт материалов и конструкций, на выполнение строительно-монтажных работ) и эксплуатационных расходов (затраты на отопление, вентиляцию, освещение и др. Поэтому ориентиром в энергосбережении для зданий современного строительства могут служить удельные показатели расчетного расхода тепловой энергии на отопление q
А,
Втч/(м
2
°Ссут), и вентиляцию зданий q
V
, Втч/(м
3
°Ссут) [1]:
3 10
s
A
bu
Q
q
A D
=
; (38)
3 10
s
V
bu
Q
q
V D
=
, (39) где Q
s
− суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, кВтч;
A
bu
− отапливаемая площадь зданиям, определяемая по внутреннему периметру наружных вертикальных ограждающих конструкций
V
bu
− отапливаемый объем зданиям количество градусо-суток отопительного периода, °Ссут;
D = (п – t
н.от.п
)Z
от
,
п – средневзвешенная по объему здания расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях, С
t
н.от.п
– средняя температура наружного воздуха (см. таблицу 1);
от – продолжительность отопительного периода, сут (см. таблицу 1). При проектировании теплозащитные свойства зданий и
85 сооружений, от которых будут в дальнейшем зависеть эксплуатационные расходы, должны определяться по нормативным значениям удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию на единицу общей площади (приложение В. ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
5.1 Требования, предъявляемые к отопительным приборам
топительные приборы (ОП) являются основным элементом системы отопления и предназначены для передачи теплоты помещению от теплоносителя. Ко всем отопительным приборам независимо от вида, мощности и месторасположения предъявляют следующие требования) санитарно-гигиенические:
– ограничение по максимальной температуре наружной поверхности (корпуса
– наименьшая площадь горизонтальной поверхности
– доступность отопительного прибора и ограждающих поверхностей вокруг него для очистки от пыли
2) экономические
– оптимальная стоимость прибора и работ по его монтажу и эксплуатации
– наименьший расход металла
3) архитектурно-строительные:
– эстетичный внешний вид
– оптимальные габаритные размеры О
5
86 4) производственно-монтажные:
– наименьшие трудозатраты при монтаже, регулировке, наладке, отчасти обусловленные максимальной механизацией работ
– достаточная механическая прочность отопительных приборов
5) эксплуатационные
– теплоустойчивость отопительного прибора
– наличие возможности регулировать его теплоотдачу
– полная водонепроницаемость в заданных пределах гидростатического давления
6) теплотехнические
– отопительные приборы должны обеспечивать наибольшую плотность удельного теплового потока, приходящегося на единицу площади
– коэффициент теплопередачи ОП должен быть не менее
9–16 Вт/(м
2
К);
7) экологические
– минимальный уровень выбросов вредных веществ при производстве, эксплуатации, а также установке отопительных приборов.
5.2 Классификация отопительных приборов В отопительных приборах присутствуют все три вида переноса теплоты, нов зависимости от конструктивного исполнения доля (вклад) того или иного способа в общую теплоотдачу очень отличается. Все отопительные приборы по преобладающему способу теплоотдачи делятся натри группы радиационные, передающие излучением не менее 50 % общего теплового потока потолочные отопительные панели и излучатели
− конвективно-радиационные, передающие конвекцией от 50 до
75 % общего теплового потока радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели
− конвективные, передающие конвекцией не менее 75 % общего теплового потока конвекторы и ребристые трубы. В эти три группы входят отопительные приборы пяти основных видов радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы эти три вида приборов имеют гладкую внешнюю поверхность, конвекторы, ребристые трубы (имеют ребристую поверхность. К
87 приборам с ребристой внешней поверхностью относятся также калориферы, применяемые для нагревания воздуха в системах воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. ОП, применяемые в системах центрального отопления, подразделяются
− пом ат ер и а луна приборы металлические (чугунные, стальные, алюминиевые, биметаллические, малометаллические (комбинированные) и неметаллические (керамические, бетонные и др в комбинированных приборах используют теплопроводный материал бетон, керамику, в который заделывают стальные или чугунные греющие элементы панельные радиаторы.
Оребрённые металлические трубы помещают в неметаллический кожух
(конвекторы); к неметаллическим приборам относят бетонные панельные радиаторы, потолочные и напольные панели с заделанными металлическими или пластмассовыми греющими трубами или с пустотами без труба также керамические, пластмассовые и другие радиаторы
− внешней поверхности на гладкие (радиаторы и панели, ребристые (конвекторы, ребристые трубы высоте на высокие (высотой более 650 мм, средние (400–
650 мм, низкие (200–400 мм) и плинтусные (до 200 мм вкл.);
− глубине (толщине) – малой (до 120 мм вкл.), средней (более
120 до 200 мм) и большой глубины (более 200 мм
− величине тепловой инерции малой и большой инерции. К приборам малой тепловой инерции относят приборы, имеющие небольшую массу материала и вмещаемой воды. Такие приборы с греющими трубами малого диаметра (например, конвекторы) быстро изменяют теплоотдачу при регулировании количества подаваемого теплоносителя. Приборами, обладающими большой тепловой инерцией, считают массивные приборы, вмещающие значительное количество воды (например, чугунные радиаторы. Такие приборы изменяют теплоотдачу сравнительно медленно. Независимо от типа ОП при его выборе необходимо обращать внимание на два параметра тепловая мощность ОП и давление в системе отопления, которое он может выдержать. Для предварительной оценки тепловой мощности ОП можно
88 принять, что для обогрева 10 м площади хорошо утепленного помещения при высоте потолков дом достаточно 1 кВт [44]. Это без учета остекления, толщины ограждающих конструкций и других факторов. Поэтому для окончательного выбора необходимо провести теплотехнические расчеты ОП. Рабочее давление ОП говорит о томна какое давление в системе он рассчитан. Этот параметр особенно важен при установке в многоэтажных городских домах с централизованным теплоснабжением, так как в этом случае давление в системе отопления зависит от давления в тепловых сетях и значительно выше, чем в домах с индивидуальным отоплением.
5.3 Характеристика отопительных приборов Рассмотрим основные виды ОП, широко используемых при строительстве и реконструкции систем отопления в современных жилых, общественных и промышленных зданиях Беларуси, а также их отличительные особенности, достоинства и недостатки. Радиатором принято называть конвективно-радиационный ОП, состоящий либо из отдельных колончатых элементов – секций с каналами круглой или элипсообразной формы, либо из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы. Радиаторы по своей конструкции имеют относительно большой объем и с постоянным количеством горячего теплоносителя. За счет этого они отдают теплоту преимущественно в виде излучения каминный эффекта также конвективным способом (за счет циркуляции нагретого воздуха. Секции радиаторов изготавливаются из серого чугуна, стали или алюминия и могут компоноваться в приборы различной площади путём их соединения на резьбовых ниппелях. Несколько секций в сборе называют секционным радиатором Чугунные радиаторы (рисунок 20) имеют более чем летнюю историю. Чугунные секционные отопительные радиаторы предназначены для систем отопления жилых, общественных и производственных зданий повышенной этажности с температурой теплоносителя до 130 Св том числе ив паровых системах отопления) и рабочим избыточным давлением до 0,9 МПа (9 кгс/см²). Секции радиатора изготовлены из серого чугуна СЧ с пластинчатым графитом, ниппели − из ковкого чугуна ферритного класса КЧ30-6Ф. Радиаторы выпускаются малой (300 мм) и средней
89
(500 мм) высоты, могут компоноваться сантехническими службами в приборы различной площади и с необходимым количеством секций. Радиатор состоит из отдельных чугунных секций, собранных на ниппелях с помощью каучуковых прокладок из термостойкой высококачественной резины, что повысило надежность и долговечность радиаторов в отношении герметичности. Радиатор комплектуется четырьмя пробками двумя глухими с левой резьбой и двумя проходными с правой резьбой и резьбовыми отверстиями в них. Эти приборы обладают большим внутренним объемом, значительной тепловой инерцией, стойкостью против коррозии и долговечностью, компоновочными преимуществами при неплохих теплотехнических показателях и компактностью. Минский завод отопительного оборудования выпускает следующие типы чугунных радиаторов МС-140М и БЗ-140-300 – традиционные двухканальные и трехканальные радиаторы малой и средней высоты 2К60П – двухканальные секционные радиаторы современного дизайна 1К60П – новые одноканальные радиаторы и другие типоразмеры, которые имеет улучшенный внешний вид. Особенностью радиаторов этого типа является их высокая инерционность, те. они долго нагреваются, но и долго остывают. Рисунок 20 – Чугунный нагревательный прибор 2КП-90500:
500 монтажная высота 578 – полная высота
60 – длина секции 90 – строительная глубина
90 Преимущества чугунных радиаторов длительная эксплуатация радиаторов (до 30 лет, обеспеченная долговечностью и высокой коррозийной стойкостью чугуна набором определенного количества секций можно приспособить радиатор к конкретным условиями достичь, таким образом, оптимальной тепловой мощности радиатора увеличенное сечение водных каналов обеспечивает более длительную эксплуатацию при отложении накипи простой монтаж радиаторы могут быть подвешены на стене с помощью кронштейнов или настойках, прикрепленных к полу простой и дешевый ремонт возможность замены вышедшей из строя секции вместо целого радиатора (
http://www. radiator.by/radiators.html). Стальные панельные радиаторы (рисунок 21) состоят из двух отштампованных листов, образующих горизонтальные коллекторы, соединенные вертикальными колонками. Змеевик можно выполнить из стальной трубы и приварить к одному профилированному стальному листу такой прибор называют листотрубным. Радиаторы стальные панельные различными производителями могут выпускаться с боковым подключением либо с универсальным подключением (нижнее и боковое. В том случае, если речь идет о системах с универсальным подключением следует отметить, что они снабжаются встроенным термоклапаном ручного управления, при этом существует возможность установки автоматического контроля автоматической термоголовки). Большое разнообразие длин (от 400 до 3000 мм, высот (300, 500,
600, 700 мм) и типов (10, 11, 20, 21, 22, 30, 33) позволяет проектировать рациональные и эстетичные отопительные системы с учетом разнообразия современных архитектурных и строительных решений зданий.
91 Рисунок 21 – Стальной панельный радиатора – разрез б – типоразмеры в г – примеры) Стальные панельные радиаторы отличаются от чугунных секционных меньшей массой и тепловой инерцией. Описываемые радиаторы имеют повышенный коэффициент теплопередачи, легко очищаются от пыли. Их внешний вид удовлетворяет архитектурно- строительным требованиям, особенно в зданиях из крупных строительных элементов. Конструкция приборов позволяет механизировать их производство с автоматизацией процессов, сократить затраты труда при монтаже. В настоящее время в Беларуси организовано производство стальных панельных радиаторов «Лидея». Их изготавливают из двух штампованных зеркально симметричных листов из высококачественной холоднокатаной стали толщиной 1,2 мм в соответствии с EN10131. По периметру листы свариваются роликовым швом, а между вертикальными водоканалами – точечной сваркой. Шаг вертикальных водоканалов составляет 33,3 мм.
Конвектора из стального листа толщиной 0,4 мм в соответствии с а)
б) в) г)
92
EN10131 привариваются к панелям с тыльной стороны непосредственно к наружным стенкам вертикальных водоканалов точечной сваркой. Стальные панельные радиаторы предназначены для применения в автономных системах водяного отопления жилых, административных и общественных зданий. Для повышения эксплуатационной надежности стальные панельные радиаторы рекомендуется использовать в системах отопления только с независимой схемой подсоединения, оборудованных, в частности, закрытыми расширительными сосудами. Данный тип радиаторов применяется в однотрубных и двухтрубных системах отопления с горизонтальными вертикальным размещением трубопроводов, объединяющих отопительные приборы. Радиаторы могут применяться как в насосных или элеваторных, таки в гравитационных системах отопления. В процессе эксплуатации прибора рекомендуется регулярно очищать поверхность панелей и внутреннюю часть конвектора от пыли и других загрязнений. Допускается применение радиаторов в системах отопления, заполненных низкозамерзающим теплоносителем. Алюминиевые радиаторы отопления (рисунок 22) предназначены как для однотрубных, таки для двухтрубных водяных систем отопления помещений. Эти радиаторы отличаются высокой отдачей тепла и экономичностью в эксплуатации. Отличаются современным дизайном. Алюминиевые радиаторы изготавливаются методом литья под давлением, благодаря чему можно получать радиаторы отопления разной формы. Длина алюминиевого радиатора и его мощность набираются из отдельных секций, что позволяет достаточно точно подобрать требуемые параметры для отопления конкретного помещения. Рабочее давление алюминиевых радиаторов различных производителей существенно отличается. Можно выделить два типа Рисунок 22 – Алюминиевый радиатор
93 алюминиевых секционных радиаторов стандартный европейский тип, рассчитанный на рабочее давление примерно 0,6 МПа (6 атм, для применения в коттеджах и других автономных системах отопления. И усиленный радиатор с рабочим давлением не менее
1,2 МПа. Наиболее проблемным местом алюминиевых радиаторов является выделение водорода при контакте алюминия с водой. В случае неисправности автоматического воздухоотводчика это может привести к разрушению радиатора. При использовании таких радиаторов надо обратить внимание на химический состав теплоносителя в системе отопления фактор теплоносителя должен находиться в пределах 7−8 единиц. Коррозия, разрушающая алюминиевые радиаторы, усиливается при наличии в системе отопления гальванических пар алюминия с другими металлами. Поэтому при проектировании и монтаже системы отопления необходимо учитывать требования и рекомендации по установке и эксплуатации этих радиаторов. Плоские блоки радиаторов делают также из тяжелого бетона бетонные отопительные панели, применяя нагревательные элементы из металлических или пластмассовых труб. Бетонные панели располагают в наружных ограждающих конструкциях помещений (совмещённые панели) или приставляют к ним приставные панели. Бетонные панели, особенно совмещённого типа, отвечают санитарно-гигиеническим и архитектурно- строительным требованиям. К недостаткам совмещённых панелей относятся трудность ремонта, большая тепловая инерция, усложняющая регулирование теплоотдачи, увеличение теплопотерь через дополнительно прогреваемые наружные конструкции зданий. Поэтому в настоящее время они применяются ограниченно.
1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 24
Конвекторы (от лат. convectio) − образование восходящего потока воздуха вблизи нагретой поверхности. Когда в конвектор поступает теплоноситель, находящийся непосредственно под прибором, воздух нагревается и устремляется вверх, к потолку. Затем он движется к противоположной стене и, постепенно охлаждаясь, опускается. Таким образом, конвектор создает циркуляцию, обеспечивающую интенсивное перемешивание воздушных слоев и
94 прогрев всех без исключения участков помещения (рисунок 23). Сточки зрения теплофизики конвекторы – оптимальный вариант для помещений с большими окнами приборы эффективно противостоят потокам холодного воздуха, которые опускаются с поверхности стекол к полу. В настоящее время выпускают следующие типы конвекторов в зависимости от источников тепла электрические, газовые, водяные. В зависимости от материалов, используемых при производстве агрегатов, выделяют конвекторы отопления стальные, алюминиевые, медные, чугунные. Традиционные модели конвекторов состоят из двух элементов – ребристого нагревателя (одной или нескольких металлических труб, на которых с интервалом в пять-десять миллиметров закреплены десятки тонких прямоугольных пластин) и кожуха. Последний декорирует нагреватель и повышает его теплоотдачу. Конструктивно кожух (высота от 7 до 150 см) представляет собой прямоугольный коробили панель с боковыми стенками. Снизу он полностью открыта сверху проделаны отверстия для выхода воздуха или установлена декоративная решетка рисунок 24).
Конвекторы бывают проходными (подключаются к системе отопления с двух сторон) и концевыми (оба питающих трубопровода расположены справа или слева от прибора, кроме того, существуют модели с нижней (скрытой) подводкой теплоносителя. Холодный воздух Теплый воздух
Конвектор Рисунок 23 – Схема работы конвектора Теплоноситель
95 По способу монтажа конвекторы подразделяют на напольные, настенные и внутрипольные (рисунок 25), а по высоте кожуха – на приборы в низком и высоком кожухе.
Конвекторы различных производителей имеют следующие основные технические характеристики количество рядов теплообменника
4−6 шт содержание воды (л) – 0,74−1,87; расход воды (л/ч) –
92–171; мощность нагрева (кВт) – 1,08–1,99; вес (кг) – 14–21. Они достаточно компактны и имеют очень низкую инерционность и малый внутренний объем.
Внутрипольный конвектор 1 (см. рисунок 25) устанавливается в конструкцию пола 2. Сфера применения этих приборов не ограничивается размещением в жилых помещениях под окнами 3, которые могут достигать уровня пола. Также они успешно размещаются в холлах и фойе, концертных залах, у витрин магазина, в офисах и т.п., оставаясь невидимыми для находящихся рядом людей. На поверхности пола остается только декоративная защитная решетка 4. В соответствии с требованиями дизайна и условий эксплуатации для таких конвекторов имеется возможность выбора материала
1
2
3
4 Рисунок 25– Внутрипольный конвектор Рисунок 24 – Внешний вид конвектора