Проектирование отопления зданий
Содержание материала
- Проектирование отопления зданий
- Тепловой режим здания. Зимний воздушно-тепловой режим
- Расчетная зимняя температура наружного воздуха
- Расчетная зимняя температура наружного воздуха (продолж.)
- Воздухопроницаемость ограничений. Влагопроницаемость строительных конструкций
- Летний воздушно-тепловой режим помещения
- Тепловой баланс помещения
- Потери теплоты
- Потери теплоты (продолж.)
- Удельная тепловая характеристика здания
- Удельная тепловая характеристика здания (продолж.)
- Раздел 2. Системы отопления зданий
- Теплоносители. Классификация систем отопления
- Классификация систем отопления (продолж.)
- Виды и типы отопительных приборов
- Виды и типы отопительных приборов (продолж.)
- Выбор, размещение, присоединение отопительных приборов
- Основные принципы теплотехнического расчета отопительных приборов
- Системы водяного отопления
- Системы водяного отопления (продолж.)
- Все страницы
1. Микроклимат помещения.
Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи.
В соответствии с ГОСТом микроклимат помещения – это состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемые показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха.
Основное требование к микроклимату – поддержание благоприятных условий для людей находящихся в помещении.
Основные микроклиматические параметры:
1. Температура внутреннего воздуха
2 . Влажность внутреннего воздуха %
3. Подвижность внутреннего воздуха
Основные нормативные требования к микроклимату помещений содержатся:
1. Для промышленных зданий параметры внутреннего воздуха нормируются:
а) Гостом 12.1. 005.88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»;
б) СаНПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»;
в) СНиП 2.04.05.-91* «Отопление, вентиляция и кондиционеры»;
г) ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».
Различные сочетания микроклиматических параметров определяют два условия комфортности:
Оптимальные или комфортные – это такие сочетания , при которых человек не испытывает напряжения в системе терморегуляции.
Например:
Допустимые – это такие сочетания , при которых человек испытывает некоторый дискомфорт, который не наносит вреда система терморегуляции человека.
Требуемый микроклимат в помещении создается следующие системами инженерного оборудования зданий:
1. Отопления.
2. Вентиляции.
3. Кондиционирования.
Системы отопления служат для создания в помещениях в холодный период года необходимых температур воздуха, соответствует нормативным.
То есть создают тепловой режим помещения.
Системы вентиляции – служат для удаления из помещений загрязненного и подачи в них чистого воздуха.
То есть создают воздушный режим помещения.
Системы кондиционирования – служат для обеспечения в помещениях заданной температуры, влажности и подвижности воздуха.
2. Тепловой режим здания.
Тепловым режимом здания называется совокупность факторов и процессов, которые под влиянием внешних, внутренних воздействий и принятых инженерных устройств формируют тепловую обстановку в его помещениях.
Различают:
1) Зимний воздушно-тепловой режим.
2) Летний воздушно-тепловой режим.
2.1. Зимний воздушно-тепловой режим.
На зимний воздушно-тепловой режим помещения оказывают влияния следующие факторы:
1. Расчетные зимние параметры наружного воздуха:
а) температура наружного воздуха ;
в) продолжительность отопительного периода.
2. Теплозащитные свойства ограждений:
а) сопротивление теплопередаче ;
б) теплоустойчивость (тепловая инерция Д).
3. Воздухо и влагопроницаемость ограждений.
1 Расчетные параметры наружного воздуха.
Устанавливаются на основании данных метеорологических наблюдений в различных географических пунктах (приведены в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»).
Согласно СНиП 2.04.05-91 климат холодного и теплого периодов года для различных географических пунктов характеризуется двумя расчетными параметрами: А и Б
1) А - принимаются для расчета системы вентиляции.
2) Б - принимаются для расчета системы отопления.
Расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года принимается по параметрам Б (СНиП 2.04.05-91) и равна температуре наиболее холодной пятидневки.
а) При выборе расчетных наружных характеристик для холодного периода года необходимо исходить из следующих предпосылок:
1) Расчетные параметры климата должны быть общими для расчета всех составляющих теплового режима (теплозащита ограждения, потери теплоты и т.д.), так как они отражают единый процесс теплообмена в помещении.
2) Они должны определяться с учетом коэффициента обеспеченности и быть достаточными для расчета нестационарной теплопередачи через ограждения, характерной для расчетных условий.
Обеспеченность устанавливает, как часто или насколько продолжительны могут быть отклонения внутренних условий от заданных расчетных. (например:)
Обеспеченность условий характеризуется коэффициентом обеспеченности. показывает в долях единицы или процентах число случае, когда недопустимо отклонение от расчетных условий. (Например: из 100 зим только в 8 в период наибольших зимних похолоданий могут быть отклонения условий в помещение от расчетных).
В СНиП приняты следующие значения расчетной наружной температуры для каждого географического пункта:
1) - средняя температура наиболее холодных суток при и ;
2) - средняя температура наиболее холодной пятидневки при
Эти температуры определены по 8 и соответственно 2 суровым зимам последних 50 лет.
Выбор расчетной температуры по нормам зависит от тепловой инерции ограждения по табл.
Расчетная зимняя температура наружного воздуха
до 1,5 |
1,5<D<4 |
4<D<7 |
D>7 |
|
б) расчетная скорость ветра по СНиП принимается равной максимальной скорости из средних скоростей ветра по румбам за январь.
в) В нормах начало отопительного периода для всех зданий принято одинаково .
- продолжительность отопительного периода для различных географических пунктов приведена в СНиП.
2. Особенностью зимнего воздушно-теплового режима помещений является большой перепад температур внутреннего и наружного воздуха, т.е. < .
Вследствие этого помещение теряет какое-то количество тепла через ограждение.
Переход теплоты из помещения к наружной среде через ограждение.
Переход теплоты из помещения к наружной среде через ограждение является сложным процессом теплопередачи.
Внутренняя поверхность наружного ограждения обменивается теплотой с помещением.
Термическое сопротивление на внутренней поверхности равно:
где, - коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности ограждения принимается по
СНиП строительная теплотехника.
Наружная поверхность отдает теплоту наружному воздуху, окружающим поверхностям, небосводу.
Термическое сопротивление на наружной поверхности ограждения:
В условиях установившегося теплового режима количество теплоты, прошедшее через внутреннюю поверхность ограждения, равно количеству теплоты, проходящему через толщу ограждения и количеству теплоты, отданному наружной поверхностью, т.е.
Тепловой поток последовательно преодолевает термические сопротивления на внутренней поверхности , толщи ограждения и наружной поверхности , поэтому сопротивление теплопередаче ограждения равно: сумме термических сопротивлений
где - термическое сопротивление первого слоя
ограждения, зависит от материала ограничения
и его толщины.
- коэффициент теплопроводности материала
ограждения, Вт/м0С. СНиП II-3-79**
Материал ограждения характеризуется коэффициентом теплопроводности и коэффициентом .
Если ограждение многоступенчатое, и состоит из нескольких плоских слоев, расположенных направленного теплового потока, то термическое сопротивление ограждения равно сумме:
где = сумме термических сопротивлений отдельных слоев ограждения.
Если в ограждении присутствует плоская воздушная прослойка, то она должна быть также учтена в сумме со своим термическим сопротивлением (СНиП II-3-79**), тогда
Для неоднородной оградительной конструкции:
Коэффициент теплопередачи ограждения – величина обратная его сопротивлению теплопередаче, он равен
Сопротивление теплопередаче наружных ограждений отапливаемых зданий должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче
определяется с учетом санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к помещениям зданий, и д.б. оптимальным с технико-экономической точки зрения.
- является минимально-допустимым сопротивлением теплопередаче, удовлетворяющим в зимних условиях санитарно-гигиенических требованиям, и определяется по формуле для наружных ограждений, кроме заполнений проемов.
где - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху СНиП II-3-79**;
- расчетная температура внутреннего воздуха,
- расчетная зимняя температура наружного воздуха принимаем в соответствии со СНиП 2.01.01-82 «Климатология» с учетом тепловой инерции D ограждающих конструкций берется по СНиП II-3-79*.
- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой ограждающей конструкции. СНиП II-3-79**.
Из условия энергосбережение определяется по таблице 1б [СНиП II-3-79**] в зависимости от ГСО.П.=
Для наружных дверей (кроме балконных), ворот
Тепловая инерция «D» определяется по формуле:
где, - сопротивление теплопередаче отдельных
слоев ограждающей конструкции. .
- коэффициенты теплоусвоенности материала
слоев ограждений
- показывает способность поверхности стенки
площадью 1 м2 усваивать тепловой поток
мощностью 1 Вт при температурном перепаде
1оС.
- зависит от продолжительности отопления и физических свойств материала.
3. Воздухопроницаемость ограничений
При разности давлений воздуха вследствие разности температуры с одной и с другой стороны ограждения через него может проникать воздух от большего давления к меньшему. Это явление называется фильтрацией.
Если фильтрация происходит в направлении от наружного воздуха в помещение, то она называется инфильтрацией.
Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью.
Воздухопроницаемость ограждения конструкции оценивается по величине сопротивления воздухопроницанию. .
где - толщина слоя ограждения, м
- коэффициент воздухопроницаемости материала
характеризует количество воздуха в
кг, который проходит через 1м2 ограждения за 1 час
при разности давлений 1 Па.
Воздухопроницаемость строительных материалов и конструкций существенно различна. Коэффициенты стекла, пластмасс, прослоек = 0.
Кирпичные стены со сплошной штукатуркой на наружной поверхности тоже достаточно воздухонепроницаемы.
При наличии мельчайших трещин в плотном материале возрастает во много раз, а стыков между отдельными элементами ограждающих конструкций во много раз больше материалов из которых выполнены эти элементы.
Сопротивление должно быть не менее требуемого по СНиП II-3-79** , .
Сопротивление воздухопроницаемости многослойной конструкции определяют по формуле:
где - сопротивление воздухопроницаемости
отдельных слоев ограждающих
конструкций.
Влагопроницаемость строительных конструкций (ограждений)
Влажность строительных материалов увеличивает их теплопроводность, что существенно теплопроводность их теплозащитные качества ограждений.
Влажный строительный материал неприемлем с гигиенической точки зрения. Кроме того, влажностный режим ограждения оказывает существенное влияние на долговечность ограждения.
Влага бывает:
- строительная (технологическая);
- грунтовая (проникновенная вследствие капиллярного всасывания);
- атмосферная (дожди, осадки);
- эксплуатационная;
- гигроскопическая;
- конденсационная.
От всех видов влаги можно и должно избавиться кроме конденсационной.
На образование конденсационной влаги оказывает существенное влияние теплотехнический режим ограждения.
2.2. Летний воздушно-тепловой режим помещения
Для летнего периода определяющими параметрами климата являются:
1) интенсивность солнечной радиации;
2) температура наружного воздуха.
За расчетную температуру наружного воздуха в летний период принимают температуру наиболее жарких летних суток.
Особенностью расчета летнего теплового режима зданий является - определение теплопоступлений от солнечной радиации.
Для поддержания в помещениях в летний период определенного микроклимата используют средства тепло и солнцезащиты (Это солнцезащитные стекла, вентилируемые ограждения, затеняющие приспособления)
Помещения охлаждают:
1. путем проветривания;
2. функционирования общеобменной система вентиляции;
3. с помощью система кондиционирования.
Для определения расчетной мощности система вентиляции и кондиционирования воздуха составляется тепловой баланс помещения.
Его можно представить следующим образом:
где - теплопоступления через наружное ограждение;
- теплопоступления с воздухом система
вентиляции и кондиционирования;
- теплопоступления с технологическими и
бытовыми тепловыделениями.
3. Тепловой баланс помещения
Температурная обстановка в помещении зависит:
1) от тепловой мощности система отопления;
2) от расположения обогревающих устройств;
3) теплозащитных свойств наружных ограждений;
4) интенсивности других источников потерь и поступлений теплоты.
В холодное время года помещение теряет теплоту:
2) - расходуется (отдается) на нагрев наружного воздуха, который проникает через неплотность ограждений - ;
3) на нагрев материалов, транспортных средств, изделий, одежды, которые поступают холодными в помещения -
В то же время теплота поступает в помещение:
1) от технологического оборудования ;
2) от источников искусственного освещения ;
4) через оконные проемы солнечной радиации ;
6) от технологических процессов, связанных с выделением
В установившемся режиме теплопотери равны теплопоступлениям.
Сведением всех составляющих поступлений и расхода теплоты в тепловом балансе помещения определяется дефицит или избыток теплоты.
Дефицит теплоты - указывает на необходимость устройства в помещении система отопления (т.е. ).
Избыток теплоты обычно ассимилируется система вентиляции. ().
Тепловая мощность системы отопления определяется разностью величин теплопотерь и теплопоступлений.
Стены и стеновые проемы
h>4м
4. Потери теплоты через ограждающие конструкции
Потери теплоты через ограждающие конструкции разделяются условно на:
1. основные
2. добавочные
1 Основные потери теплоты
Следует определять суммируя теплопотери отдельных ограждающих конструкций.
Определяется по формуле:
где - коэффициент теплопередачи ограждения
конструкции. , ;
- площадь ограждающих конструкций;
- температура внутреннего воздуха в помещении
- расчетная зимняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки.
2 Добавочные потери теплоты
Потери теплоты могут значительно возрасти за счет изменения температуры по высоте, врывания холодного воздуха через открываемые проемы и т.д.
Эти дополнительные потери обычно учитывают добавками к основным теплопотерям.
1) Добавка на ориентацию по сторонам горизонта (0,08 – для тепловых проектов (СНиП 2.04.05-91)
2) Для угловых помещений дополнительно
а) , если одно из ограждений обращено на с, в,
с-в, и с-з б) - в остальных случаях.
Потери теплоты на нагрев наружного воздуха при инфильтрации через наружные ограждения
Потери тепла на подогрев воздуха, проникающего в помещение путем инфильтрации через окна в балконные двери рассчитывается:
где - коэффициент, учитывающий влияние встречного
теплового потока. Для окон и балконных дверей с
раздельными переплетами 0,8. Со спаренными
переплетами 1.
- расчетная площадь окон и балконных дверей, м2
- удельная масса воздуха, поступающего в
помещения путем инфильтрации через 1 м2 окон
и балконных дверей, кг/м2ч
- теплоемкость воздуха С=1 кДж/кг0К
где - сопротивление воздухопроницанию окон Па
м2ч/кг, СНиП П-3-79**, ,
- разность давлений воздуха на наружной и
внутренней поверхностях ограждающих
конструкций, Па
где - высота здания от поверхности земли до верха
карниза вытяжной шахты, м (должна быть выше
0,5 м конька крыши)
- расстояние от поверхности земли до центра окон и
балконных дверей рассматриваемого этажа, м
- плотность наружного воздуха при температуре , кг/м3
- плотность воздуха при , кг/м3
- расчетная скорость ветра, м/с по параметрам Б
(СНиП 2.04.05-91, приложение 8)
- аэродинамические коэффициенты
наветренной и заветренной поверхностей
,
- коэффициент, учитывающий изменения скоростного
напора в зависимости от высоты здания и типа
местности. Для городских территорий с
препятствиями более 10м при высоте здания над
поверхностью земли до 10м (СНиП 2.01.07-
- 85, приложение 4)
где - определяемая плотность наружного воздуха
и соответствующая ей температура в
оК
0,08 – при первой наружной стене |
кроме жилых |
0,13 – для угловых помещений |
для всех жилых 0,13
Через наружные двери необорудованные тепловыми завесами , - высота от поверхности земли до верха вытяжной шахты.
5. Удельная тепловая характеристика здания
Для оценки технических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет теплопотерь ограждениями здание заканчивают определением
Удельной тепловой характеристики здания
где - максимальный тепловой поток на отопления
здания,
- строительный объем здания по наружному
обмеру,
- средняя температура в отапливаемых
помещениях
- средняя температура в отапливаемых
помещениях
Величина численно равна теплопотерям 1м3 здания в при разности внутреннего и наружного воздуха в 10С.
Удельная тепловая характеристика здания зависит:
- от объема здания;
- конструктивно-планировочного решения (этажность, степень остекления, назначение помещений, климатические условия).
Рассчитанную по формуле сравнивают со средними показателями для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин. Иначе возрастают первоначальные затраты и эксплуатационные расходы на отопление.
По можно ориентировочно определить теплопотери для предлагаемого к строительству здания.
Теплозатраты на отопление здания при отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме здания рекомендуется СНиП 2.04.05-91 определять по формуле:
где - укрупненный показатель максимального
теплового потока
- коэффициент, учитывающий максимальный
тепловой поток
При расчете мощности отопительной установки в тепловой баланс помещения вводят явные (излучением и конвекцией) тепловыделения людей , учитывая интенсивность выполненной работы и теплозащитные свойства одежды. Явную теплоотдачу взрослым человеком (мужчиной) , Вт (ккал/ч), определяют по формуле:
где - коэффициент учета интенсивности работы, равный
1,0 для легкой работы, 1,07 для работы средней
тяжести и 1,15 для тяжелой работы;
- коэффициент учета теплозащитных свойств
одежды, равный 1,0 для легкой одежды, 0,65
для обычной одежды и 0,40 для утепленной
одежды;
и - температура, 0С, и скорость движения
воздуха в помещении, м/с
Теплопоступления в помещение от нагретого оборудования определяют по данным технологического проекта и вычисляют теплоотдачу от нагретой поверхности , если заданы площадь , м2, и температура поверхности , 0С, оборудования и коммуникаций:
где - общий (полный) коэффициент лучисто-конвективного теплообмена на нагретой поверхности, Вт/(м2×К).
При искусственном освещении и работающем электрическом производственном оборудовании тепловыделения , Вт (ккал/ч), составляют:
где - общий коэффициент, учитывающий фактическое
использование мощности (), загрузку
и одновременность работы
нескольких приборов или
оборудования и долю перехода электрической
энергии в тепловую, которая поступает в
помещение (принимают от 0,15 до 0,95 по проекту
технологии); при светильниках в помещении
, светильниках, встроенных в перекрытие
помещения, ;
- мощность осветительных приборов или силового
оборудования, Вт.
Бытовые тепловыделения , Вт (ккал/ч), в жилых квартирах вычисляют по формуле:
где - теплопоступления на 1 м2 площади пола, Вт/м2
[ккал/(ч×м2)]; принимают по данным главы СНиП
2.04.05-86;
- площадь пола жилой комнаты или кухни, м2.
Теплопоступления от нагретых материалов и изделий, а также от горячих газов, выпускаемых в помещений, определяют по формуле:
Теплопоступления от солнечной радиации при расчете мощности отопительных установок включают в тепловой баланс в исключительных случаях.
Раздел 2. Системы отопления зданий
1. Общие сведения о системе отопления. Требования, предъявляемые к системе отопления. Теплоносители система отопления.
Система отопления это:
комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи тепла в обогреваемые помещения. Система отопления состоит из:
1. Генератора тепла (1).
2. Теплопроводов (2).
3. Отопительных (3).
Генератор тепла служит для получения теплоты и передачи ее теплоносителю.
Генераторами тепла могут служить:
1. Котельные установки на ТЭС, КЭС.
2. Печи.
Теплопроводы – для транспортировки теплоносителя от генератора тепла к отопительным приборам. Теплопроводы системы отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (лежаки) к приборам.
Отопительные приборы – служат для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемых помещений.
Основные требования, предъявляемые к системе отопления:
1. Санитарно-гигиенические – обеспечение СНиПами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне.
2. Экономические – обеспечение минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию системы (возможность унифицирования узлов, деталей).
3. Строительные – обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и конструктивным решениям. Увязка размещения отопительных приборов со строительными конструкциями.
4. Монтажные – обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов, при минимальном количестве типоразмеров.
5. Эксплуатационные – простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность, бесшумность действия.
6. Эстетические – минимальная площадь, сочетаемость с архитектурными решениями.
Все перечисленные требования важны, и их необходимо учитывать при выборе и проектировании системы отопления.
Но наиболее важными требованиями все же остаются санитарно-гигиенические требования.
Теплоносители системы отопления.
Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты.
Наиболее широко в системе отопления используют: воду, водяной пар, воздух, отвечающие всем перечисленным требованиям.
Свойства теплоносителей (4,187 кДж/кг)
Вода – обладает высокой теплоемкостью, большой плотностью (950 кг/м3), несжимаема, при нагревании расширяется с Р t.
Пар – малая плотность, высокая подвижность, с Р t.
Воздух - ¯ плотность и теплоемкость, подвижность.
Классификация систем отопления
Системы отопления различаются по трем основным классификационным признакам:
Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений (зданий) из одного теплового пункта, расположенного вне отапливаемых помещений (зданий) (котельная, ТЭЦ).
В таких системах теплота вырабатывается за пределами помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельное помещение здания.
Например: система отопления здания с собственной местной котельной.
Центральными могут быть:
система парового отопления;
система водяного отопления;
система воздушного отопления.
Местными называют такие системы отопления, где все три основных конструктивных элемента (генератор, теплопроводы, О.П.). Системы отопления объединены в одном устройстве, установленном непосредственно в отапливаемом помещении.
Например: местная система отопления – отопительная печь, где теплогенератором является топка,
теплопроводы – газоходы
отопительная печь – стенки печи.
К местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, воздушно-отопительными агрегатами.
III По способу циркуляции теплоносителя
Система с естественной циркуляцией – циркуляция теплоносителя осуществляется за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя
Система с искусственной циркуляцией – где циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционных насосов.
Центральные паровые системы отопления имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара (т.е. насосов нет в паровых системах с искусственной циркуляцией).
По виду теплоносителя центральные на:
- водяные (для жилья, школ, домов отд., больниц и т.д.);
- паровые (для жилья, школ, домов отд., больниц, спортивных сооружений, бассейнов, залов);
- воздушные (спортивные сооружения, бассейны, залы);
- комбинированные (паро-воздушные).
Водяные |
|
преимущества |
недостатки |
а) обеспечивает равномерность нагрева помещения |
расход металла |
б) невысокая температура поверхностей отопительных приборов |
опасность размораживания приборов отопления |
г) бесшумная |
|
Паровые |
|
преимущества |
недостатки |
а) теплоотдача отопительных приборов |
температура на поверхности труб > 1000С |
б) площадь поверхности приборов, расход металла |
невозможность центрального качественного регулирования |
в) меньшая опасность замораживания |
сложная эксплуатация ¯ долговечность (коррозия, шум, гидр. удары) |
г) быстрый нагрев помещений. |
|
Воздушные |
|
преимущества |
недостатки |
а) нет отопительных приборов, так как с системой вентиляции. |
большие сечения каналов (воздуховодов) в случае отклонения помещение быстро остывают. |
б) быстрый прогрев помещений |
|
в) возможность центрального регулирования. |
Виды и типы отопительных приборов
Отопительный прибор – это элемент системы отопления, служащий для передачи тепла от теплоносителя к воздуху отапливаемого помещения.
Классификация
1. Регистры из гладких труб.
представляют собой пучок труб, расположенный в 2 ряда и объединенный с двух сторон 2 трубами – коллекторами, снабженных штуцерами для подачи и отвода теплоносителя.
Применяют регистры из гладких труб в помещениях, где предъявляются повышенные санитарно-технические и гигиенические требования, а также в производственных зданиях, повышенной степенью пожароопасности, где недопустимо большое скопление пыли. Приборы гигиеничны, легко очищаются от пыли и грязи. Но не экономичны, металлоемки. Расчетная поверхность нагрева 1м гладкой трубы.
при Æ 40 мм 0,244 экм
Æ 50 мм 0,3 экм
ЭКМ – это эквивалентный квадратный метр – это поверхность прибора с теплоотдачей 435х1,163 Вт при разности температур теплоносителя и воздуха помещения , расходе воды 17,4 кг/ч и подаче теплоносителя по схеме «сверху вниз».
2. Чугунные радиаторы.
Блок чугунных радиаторов состоит из секций отлитых из чугуна соединенных между собой ниппелями.
Они бывают 1-2 и много канальными. В России в основном 2-х канальные радиаторы.
По монтажной высоте радиаторы подразделяют на высокие 1000 мм, средние – 500 мм и низкие 300 мм.
Наиболее распространены средние радиаторы типоразмеров
МС-140 |
|
МС-90 |
рассчитаны на избыточное давление до 0,9 МПа |
М-90 |
У радиаторов М-140-АО имеется межколонное оребрение, что увеличивает их теплоотдачу, но снижает эстетические и гигиенические требования.
Чугунные радиаторы имеют ряд преимуществ.
Это:
1. Коррозионностойкость.
2. Отлаженность технологии изготовления.
3. Простота изменения мощности прибора путем изменения количества секций.
4. Большая.
Недостатками этих типов ОП являются:
1. Большой расход металла.
2. Трудоемкость изготовления и монтажа.
3. Их производство приводит к загрязнению окружающей среды.
3. Ребристые трубы.
Представляют собой отлитую из чугуна трубу с круглыми ребрами.
Ребра увеличивают поверхность прибора и снижают температуру поверхности.
Ребристые трубы применяют, в основном, на промышленных предприятиях.
Достоинства:
1. Дешевые нагревательные приборы.
2. Большая поверхность нагрева.
Недостатки:
1. Не удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям (трудно очищаются от пыли).
4. Стальные штампованные радиаторы.
Представляют собой два шпатлеванных стальных места, соединенных между собой контактной сваркой.
Различают:
колончатые радиаторы РСВ 1
и змеевиковые радиаторы РСГ 2.
Колончатые радиаторы: образуют ряд параллельных каналов, объединенных между собой сверху и снизу горизонтальными коллекторами.
Змеевиковые радиаторы образуют ряд горизонтальных каналов для прохода теплоносителя.
Стальные пластиничные радиаторы изготавливаются однорядными и двухрядными.
Двухрядные изготавливаются тех же типоразмеров, что и однорядные, но состоят из двух пластин.
Достоинства:
1. Маленькая масса прибора.
2. Дешевле чугунных на 20-30%.
3. Меньше затраты на транспортирование и монтаж.
4. Удобны в монтаже и отвечают сан.-гигиеническим требованиям.
Недостатки:
1. Небольшая теплоотдача.
2. Требуется специальная обработка теплофикационной воды, так как обычная вода корродирует с металлом.
Нашли широкое применение в жилье в общественных зданиях. В связи с удорожанием металла выпуск ограничен. В стоимость.
5. Конвекторы.
Представляют собой ряд стальных труб, по которым перемещается теплоноситель и насаженных на них стальных пластин оребрения.
Конвекторы бывают с кожухом или без кожуха.
Их изготавливают различных типов:
Например:
Конвекторы «Комфорт». Их подразделяют на 3 типа: настенные (навешиваются на стену h=210 м), островные (устанавливаются на полу) и лестничные (встраиваются в строительные конструкцию).
«Аккорд», «Север», КВ «Универсал», «Ритм».
Конвекторы изготавливают концевые и проходные.
Конвекторы применяют для отопления зданий различного назначения.
Используют в основном в средней полосе России.
Неметаллические отопительные приборы
6. Керамические и фарфоровые радиаторы.
Представляют собой панель, вылитую из фарфора или керамики с вертикальными или горизонтальными каналами.
Применяют такие радиаторы в помещениях, предъявляющих повышенные санитарно-гигиенические требования к отопительным приборам.
Применяются такие приборы очень редко.
Они очень дороги, процесс изготовления трудоемок, недолговечны, подвержены механическому воздействию.
Очень сложно осуществить подключение этих радиаторов к металлическим трубопроводам.
7. Бетонные отопительные панели.
Представляют собой бетонные плиты с заделанными в них змеевиками из труб. Толщина 40-50 мм.
Они бывают: подоконные и перегородочные.
Отопительные панели могут быть приставными и встроенными в конструкцию стен и перегородок. Бетонные панели отвечают самым строгим санитарно-гигиеническим требованиям, архитектурно-строительным требованиям.
Недостатки: трудность ремонта, большая тепловая инерция, усложняющая регулирование теплоотдачи, увеличение теплопотерь через дополнительно обогреваемые наружные конструкции зданий.
Применяют преимущественно в лечебных учреждениях в операционных и в родильных домах в детских комнатах.
Т.О. сантехнические отопительные приборы должны удовлетворят теплотехническим, санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям.
Теплотехническая оценка отопительных приборов определяется его коэффициентом теплоотдаче.
Санитарно-гигиеническая оценка - характеризуется конструктивным решением прибора, облегчающим содержание его в чистоте. Температура внешней поверхности прибора должна удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям. Во избежание интенсивного пригорания пыли эта температура не должна превышать для помещений жилых и общественных зданий 950С, для лечебных и детских учреждений 850С.
Эстетическая оценка – отопительный прибор не должен портить внутреннего вида помещения, не должен занимать много места.
3. Выбор и размещение отопительных приборов. Присоединение отопительных приборов к теплопроводам.
Вид отопительных приборов надо выбирать в соответствии с характером и назначением отапливаемых зданий, сооружений и помещений.
При этом нужно учитывать тип с.о., вид и параметры теплоносителя, технико-экономические соображения.
Рекомендации по выбору отопительных приборов содержатся в СНиП 2.04.05-91 приложение 11.
Отопительные приборы следует располагать у наружных стен, преимущественно под окнами. При таком размещении движение теплого воздуха от нагревательного прибора препятствует образованию ниспадающих холодных потоков от окон и холодных поверхностей стен. Если под окнами разместить приборы нельзя, допускается установка их у наружных или внутренних стен.
л.к.
В зданиях до 4-х этажей отопительные приборы в л.к. следует устанавливать только на первом этаже у входа. Во избежание замерзания воды в трубопроводах устанавливать отопительные приборы в тамбурах, имеющих наружные двери, а также у входных одинарных дверей не разрешается.
л.к. многоэтажных зданий рекомендуется отапливать с помощью конвекторов, которые следует размещать в нижней части л.к.. В л.к. следует устанавливать отопительные приборы так, чтобы они не выступали из плоскости стен.
В жилых помещениях отопительные приборы устанавливают в нишах или полунишах.
В лечебных учреждениях – открыто у стен или под окном.
Когда применяют с.о. с вертикальной разводкой трубопроводы, рекомендуется предусматривать прогрев углов помещения, размещая в них стояки систем.
К стоякам, обслуживающим приборы л.к. нельзя присоединять приборы других помещений.
Теплоотдача отопительных приборов во многом зависит от принятой схемы присоединения отопительных приборов к трубопроводам и схемы питания отопительных приборов теплоносителем.
Схемы присоединения отопительных приборов к трубопроводам.
1 Односторонняя подводка
По схеме питания отопительного прибора односторонняя подводка бывает:
а) сверху вниз одно, двухсторонняя с верх. пан. коэффициент теплоотдачи;
б) снизу вверх в односторонней с нижн. развод.
Достоинства:
Односторонняя подводка имеет лучший вид и требует меньшего расхода металла.
Недостатки:
Если количество секций велика, до 20 секций более удаленные от стояка секции плохо прогреваются.
Схему сверху вниз применяют в двух и двухсторонней системы отопления с верхней разводкой коэффициент теплоотдачи.
2. Разносторонняя подводка.
По схеме питания отопительного прибора бывает:
а) сверху - вниз
б) снизу – вверх
в) снизу – вниз в горизонтальных односторонних системах.
Разносторонняя подводка применяется при количестве секций в приборе 20 и более.
3. На сцепке.
Присоединение приборов на сцепке позволяет ¯ число стояков. Такое присоединение допускается в пределах одного помещения, или в случаях, когда присоединенный прибор находится на кухне, в коридоре, сан. узле или другом вспомогательном помещении.
Соединять на сцепке можно не более двух приборов. Приборы, соединенные «на сцепке» в теплотехнических и гидравлических расчетах рассматриваются как один прибор.
4. Основные принципы теплотехнического расчета отопительных приборов (практика).
После выбора вида нагревательных приборов, определения мест их установки и способа присоединения к трубопроводам системы отопления выполняют теплотехнический расчет отопительных приборов.
Теплотехнический расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающий необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение.
Для поддержания в отапливаемом помещении нужной температуры надо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, равнялось теплопотерям помещения.
Т.е. тепловая мощность прибора (его расчетная теплоотдача) определяется теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении.
где, - теплопотребность помещения (т.е.) теплопотери,
Вт;
- поправочный коэффициент, учитывающий долю
теплоотдачи трубопроводы полезную для
поддержания заданной температуры воздуха в
помещении;
- при открытой прокладке трубопровода =0,9
- при скрытой прокладке трубопровода = 0,5
- теплоотдача трубопроводов, Вт.
где, - теплоотдача 1 м горизонтально и вертикально
проложенных труб, Вт/м;
- длина вертикальных и горизонтальных
трубопроводов, проложенных в пределах
помещения, м.
Теплоотдача (тепловая мощность прибора) д.б. пропорциональна его площади нагревательной поверхности, т.е.
Отсюда, площадь нагревательной поверхности прибора, м2
где, - поверхностная плотность теплового потока
прибора, Вт/м2.
Для теплоносителя пар:
Для теплоносителя вода:
где, - коэффициент теплопередачи прибора, зависит от
вида теплоносителя и разности температур
определяется экспериментальным путем и для
каждого вида прибора имеет свое значение.
- коэффициент, учитывающий изменение
теплоотдачи в зависимости от принятого
способа установки прибора (у стены в нише,
, под подоконником , у стены
с экраном и т.д.)
- коэффициент, учитывающий снижение
температуры воды относительно расчетного
значения вследствие остывания в
трубопроводах.
Поверхность нагрева прибора удобнее вычислять в ЭКМ по формуле:
для водяной системы
где, - теплоотдача 1 экм прибора, принимается по
таблице, в зависимости от , Вт/экм
или рассчитывается по формуле:
для паровых систем
- коэффициент, зависящий от схемы подачи воды в приборы.
Температурный напор рассчитывается:
в двух трубных системах отопления:
т.к. температурный перепад в каждом приборе в двухтрубных системах отопления одинаков и равен:
где, - температура воздуха в помещении
- температура на входе в прибор
- температура на выходе из прибора
в однотрубных системах отопления:
ведется расчет при const перепаде в стояках и при var, когда учитываются теплопотери трубопровода по длине.
где, - коэффициент затекания, L =
G –
и определяется по формуле:
где, - суммарная теплоотдача нагревательных приборов до расч. (×)
- количество воды, проходящее через стояк.
Количество секций в приборе рассчитывается:
где, - тепловая нагрузка стояка.
Система водяного отопления благодаря высоким санитарно-гигиеническим качествам, надежности, долговечности получили в России наиболее широкое применение в гражданских и производственных зданиях.
Преимущества системы водяного отопления:
1. Обеспечивает равномерность температуры помещения.
2. Ограничивает верхний предел температуры поверхности отопительного прибора, что исключает пригорание на них пыли.
3. Простота центрального и местного регулирования теплоотдачи отопительных приборов.
4. Бесшумно действует.
5. Долговечна.
6. Простота обслуживания и ремонта.
Недостатки системы водяного отопления:
1. Значительный расход металла.
2. Опасность замораживания воды с разрушением оборудования.
3. Значительное гидростатическое давление в системе, обусловленное ее высотой и большой массовой плотностью.
Системы водяного отопления классифицируются по ряду классификационных признаков:
I По способу создания циркуляции гравитационные системы отопления.
Область применения гравитационной системы отопления – ограничена. Ее используют для отопления жилых квартир, обособленных зданий, в основном малоэтажных (это индивидуальные коттеджи).
Недостатки:
В малоэтажных зданиях
а) небольшое циркуляционное давление отсюда сокращенный радиус действия до 20 м по горизонтали.
б) ¯ Þ необходимость применения труб большого диаметра, отсюда расход металла ¯ затраты труда на монтаж системы.
в) опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.
Достоинства:
а) относительная простота устройства и эксплуатации.
б) независимость действия от снабжения электроэнергией.
в) отсутствие шума и вибрацией от насосов.
г) долговечность (35-45 лет при правильной эксплуатации)
Особенности конструкции гравитационной системы водяного отопления.
1. Гравитационная система водяного отопления устраивается, как правило, с верхним расположением подавающей магистрали, т.е. с верхней разводкой.
2. Расширительный бак присоединяется непосредственно к гладкому стояку системы отопления для непрерывного удаления воздуха.
3. Подавающая магистраль прокладывается с увеличенным уклоном до 0,005 против направления движения воды.
4. Приборы присоединяются к теплопроводам по схеме «сверху-вниз» с целью коэффициент теплопередачи приборов.
5. Однотрубные стояки устраняются с з.у. у приборов для ¯ потерь давления придвижении воды через отопительные приборы.
Наиболее распространенная и надежная схема гравитационной системы водяного отопления с верхней разводкой.
Гравитационная система водяного отопления бывают как однотрубная, так и двухтрубная.
с нижней разводкой магистралей
с верхней разводкой магистралей
Располагаемое давление в гравитационной системе водяного отопления рассчитывается по формуле:
где, - высота от середины котла до центра охлаждения
воды в приборе.
- дополнительное давление от охлаждения воды в
трубопроводах системы отопления с верхней
разводкой. Величина зависит от
горизонтального расстояния между главным
стоком и стояком, через отопительные приборы
которого проходит расчетное кольцо, и от числа
этажей в здании.
Гравитационные системы водяного отопления бывают:
1. Двухтрубные вертикальные с верхней разводкой.
2. Двухтрубные вертикальные с нижней разводкой.
3. Однотрубные с верхней разводкой с замыкающими участками.
4. Однотрубная горизонтальная с верхней разводкой.
5. Однотрубная с верхней разводкой с проточными отопительными приборами.
II. Насосные системы водяного отопления (с принудит, искусств., цирк) НСВО.
Насосные системы водяного отопления нашли широкое применение в жилых, общественных и промышленных зданиях. У нас в Энергетике применяются насосные системы водяного отопления. В насосных системах водяного отопления устанавливается насос на обратной магистрали перед котлом.
В насосной системе водяного отопления удаляется не через расширительный бак, а через воздухосборники или воздушные краны, устанавливаемые в верхней точке под магистрали. Расширительный бак присоединяется к обратной магистрали перед насосом для обеспечения лучшего распределения давления, создаваемого насосом в системе.
Располагаемое давление, которое обеспечивает циркуляцию воды в насосной системе водяного отопления с верхней разводкой определяется по формуле:
где, - давление, создаваемое насосом, кГ/м
III По направлению объединения отопительных приборов (как однотрубные так и двухтрубные).
Системы отопления бывают:
а) вертикальные – в которых последовательно присоединяются к общему вертикальному стояку – теплопроводу отопительного прибора, расположенные на разных этажах.
б) горизонтальные – к общей горизонтальной ветви присоединяются приборы, находящиеся на одном этаже.
IV. По месту расположения подающих и обратных магистралей.
Системы отопления бывают:
а) с верхним расположением подающих магистралей – по чердаку или под потолком верхнего этажа, а обратные магистрали – по подвалу, над полом восьмого этажа.
б) с нижним расположением магистралей - подающие и обратные магистрали расположены в подвале, или над полом 1 этажа.
V. По схеме включения отопительных приборов в стояк (ветвь).
Двухтрубные системы водяного отопления -
В двухтрубных системах водяного отопления – теплоноситель поступает в отопительные приборы по одним (подающим) стоякам, а охлажденная вода отводится по другим (обратным) стоякам. Т.е. приборы присоединены по теплоносителю параллельно.
Однотрубные системы водяного отопления –
В однотрубных системах водяного отопления горячая вода подается в прибор и отводится из прибора по одному трубопроводу, т.е. приборы соединены по теплоносителю – последовательно.
VI. По направлению движения воды в подающих и обратных магистралях.
Тупиковые – когда горячая вода и охлажденная вода в магистралях двигается в противоположных направлениях.
С попутным движением - когда направление движения воды в подающих и обратных магистралях совпадают.
Система с попутным движением воды устраиваются только насосные.