книги / Отопление и вентиляция Ч. 1 Отопление
.pdfРис. 1V.26. |
Теплоотдача |
(ориенти |
Рис. IV.27. Поправочные коэффициенты |
к теплоотдаче отопитель |
|
ровочная) |
1 |
м2 поверхности бе |
ных панелей |
|
|
тонных отопительных |
панелей с |
а — при односторонней теплоотдаче: б — при |
двусторонней тсплоотдач |
||
двусторонней |
теплоотдачей ( к бе |
|
|
||
тона — 1,1 |
ккал/м • н • град) |
|
|
Рис. IV.28. |
Поправочный коэффициент |
k 2 к теплоотдаче |
ото |
Рис. IV.29. |
Схема |
теплоотдачи |
||
пительной |
панели (при диаметре |
труб |
нагревательного |
эле |
подоконной |
отопительной |
панели |
|
|
мента 15 мм) |
|
|
1 — бетонная |
отопительная |
панель; |
||
а — при односторонней теплоотдаче; |
б — при двухсторонней теплоот |
2 — тепловая |
изоляция; |
3 — слои ог |
||||
|
даче |
|
|
|
раждения за панелью |
|
Ттыл — средняя температура тыльной поверхности панели
в *С. |
|
|
|
|
|
|
Если <7Тыл< 15% общей теплоотдачи панели, то |
тть1Л опреде |
|||||
ляют по формуле |
|
|
|
|
|
|
*тЫЛ~ |
(ср+2 Г— |
, |
|
( IV . 17) |
||
где tKр — средняя температура |
воды |
в |
трубах |
панели |
в °С; |
|
тпов— средняя температура |
на лицевой поверхности |
пане |
||||
ли в °С. |
|
|
|
|
|
|
Формулой (IV. 16) можно |
пользоваться |
в том |
случае, |
когда |
дополнительные потери тепла не превышают половины основных теплопотерь. Дополнительными теплопотерями называют раз ность между qn;„ и основными теплопотерями через участок стены площадью Ршл в м%-
Прп установке панели в наружной стене, чтобы избежать до полнительных теплопотерь, за тыльной поверхностью панели размещают тепловую изоляцию. Термическое сопротивление изо
ляции R„э |
находят из выражения |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Ro |
41 |
= £ |
-т + Ru + |
Ян,. |
|
(IV. 18) |
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
Пример |
IV.4*. Рассчитать |
подоконную отопительную |
панель для |
сле |
|||||
дующих условий: |
|
|
|
|
|
|
|
||
теплопотери отапливаемого помещения 600 ккал/ч; |
|
45 льи; |
|
||||||
размеры |
панели: длина |
1,3 м, высота 0,75 м, толщина |
|
||||||
диаметр труб нагревательного элемента (змеевика) 15 мм\ |
|
|
|||||||
количество воды, циркулирующей через панель, 100 кг/ч\ |
|
|
|||||||
расчетная температура |
внутреннего |
воздуха 18° С; |
|
|
|
||||
расчетная температура наружного воздуха минус 30* С; |
|
|
|
||||||
средняя температура воды 83° С; |
|
|
|
|
|
||||
коэффициент теплопередачи |
наружной стены 0,9 ккал/м2• ч • град; |
|
|||||||
с тыльной стороны панели предусмотрена укладка тепловой изоляции в |
|||||||||
целях избежания дополнительных теплопотерь; |
|
|
|
|
|||||
панель монолитно размещается в бетонной наружной стене; |
|
||||||||
Ясх = 1,1 |
ккал/м • ч • град. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. |
1. Полезная теплоотдача тыльной поверхности панели |
|
|||||||
|
|
<7ТЬ11 = 0,9* 1,3-0,75 (18 + 30) = 42ага:ал/ч. |
|
|
|||||
2. |
Необходимая теплоотдача лицевой поверхности панели |
|
|
||||||
|
|
7п = 600 — 42 = |
558 ккал/ч. |
|
|
|
|
||
3. |
Задаемся значениями коэффициентов к\ и k2. |
|
|
|
|
||||
По графику (см. рис. IV.27,а), задаваясь отношением |
шет |
=0,3, припи |
|||||||
маем среднее значение /zi = l,15. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Æ2=1.08 |
(при |
||||
По графику (см. рис. IV.28) принимаем среднее значение |
|||||||||
67= 100 кг/ч). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* Временные указания |
по |
применению систем |
отопления |
бетонными |
отопительными панелями. Госстройиздат, 1963.
4. |
Определяем ориентировочную теплоотдачу с |
I м2 лицевой поверхности |
||
панели |
[из формулы |
(IV.13)]: |
558 |
|
|
Яп |
и л |
|
|
|
Ят |
= 461 |
ккал/ч-. |
|
|
Fn kx k2 |
|||
|
1,3-0,75-1,15-1,08 |
|
5.По графику рис. 1V.25 находим ориентировочное расстояние межд
трубами змеевика (при / Ср — *в=65° и ^' = 461 ккал/ч - м2) $=130 мм. Конструируем панель (рис. IV.30), принимая 5=120 иые=0,12 м.
6. Расчетная поверхность панели:
УО
|
|
t |
|
|
|
|
|
-*ч' |
^ |
г. |
___________% I------------------------1 |
||||||
. V |
' |
V |
4 |
УУУ//УУ/. '/УУ-1 |
||||
t |
l " |
■у |
ш |
|
~ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tv |
|
|
|
|
|
|
У У У У У уУ /у. |
||
^ , |
i |
/ / / / / / / ■ . |
Ш |
//Щ |
& |
|||
|
|
|
||||||
1 1 |
|
|
|
f î |
|
щ |
р |
|
- ^ |
|
|
1300 |
----------- ► — |
||||
§ |
|
|
|
Рис. IV.30. Расчетная схема ото пительной панели
Еп = 1,25-0,72+ 0.03-0,
=0,907 м*.
7.Длина труб змеевика: /ср= 1,07-4 = 4,28 м\
3,14-0,12-5 |
о пл |
|
/кр = 1,19 -2 -1 - |
---------= 3 ,3 2 и,; |
|
Л>бщ — 'ср "Ь ^кр = |
4,28 + |
3,32 = |
=7,6 л .
8.Уточняем коэффициенты k\ (по графику рис. IV.27, а) и к2 (по гра фику рис. 1V.28):
'кр |
3,32 |
0,44; |
kv = 1,25; |
|
|
= |
|||
'общ |
•7,6 |
|
|
|
ko = 1,075 при G = |
100кг/ч |
и s = 120 лл . |
||
9. Определяем уточненную |
теплоотдачу |
с |
лицевой поверхности панели: |
|
при /Ср — /■ =65* и 5=120 мм <7' = 475 ккал/ч -.и2, а со всей лицевой поверхно |
||||
сти 475 • 0,907 - 1,25 - 1,075 = 580 ккал/ч. |
|
|
|
|
10. Общая теплоотдача панели |
|
|
|
|
580 + 42 = |
622 ккал/ч. |
Полученные результаты не нуждаются в корректировке, выбранные на основании ориентировочных величин, размеры змеевика могут быть приняты как окончательные. Если подсчитанная теплоотдача панели отличается от теплопотерь помещения более чем на +10 млн —5%, необходимо изменить размеры змеевика или всей панели и вновь рассчитать теплоотдачу.
§ 15. Регулирование теплоотдачи нагревательных приборов
Поверхность нагревательных приборов определяют из усло вия возмещения ими теплопотерь здания при расчетной наруж ной температуре. Однако расчетная наружная температура бы вает только в течение нескольких суток за весь отопительный период. Большую часть отопительного периода температура на ружного воздуха бывает выше расчетной, в'связи с чем теплопотери здания в течение продолжительного времени будут мень ше расчетных. В соответствии с действительными потерями теп ла необходимо регулировать теплоотдачу приборов.
Регулирование теплоотдачи приборов может быть качествен ным (только для приборов водяного отопления) и количествен ным. Качественное регулирование производят, изменяя темпера туру теплоносителя в тепловом центре, откуда теплоноситель подается в нагревательные приборы. Такое регулирование назы вают центральным. При количественном регулировании умень шают количество теплоносителя (воды или пара), поступающего в прибор. Количественное регули рование может быть централь ным, т. е. производиться из теп лового центра, но может быть и местным, когда оно осуществля ется кранами или вентилями у нагревательных приборов.
Качественное регулирование водяных систем отопления легко осуществить путем увеличения или уменьшения температуры во ды, подаваемой из теплового центра в нагревательные при боры.
Для систем парового отопле ния качественное регулирование не применяют, так как при изме нениях давления пара темпера тура его изменяется незначитель но и теплоотдача приборов прак тически ие изменяется. Наряду с
этим при понижении давления пара он будет поступать в систе му в недостаточном количестве, что вызовет непрогрев ряда при боров.
Поэтому в системах парового отопления центральное регу лирование может быть только количественным; в процессе та кого регулирования изменяют количество подаваемого в систему пара либо подают пар в приборы с перерывами. В паровых си стемах широко применяют также местную регулировку нагрева тельных приборов.
Температура помещений зависит не только от температуры наружного воздуха, но и от ряда местных условий, например от выделения тепла людьми и источниками освещения, от воздей ствия ветра и т. п. Поэтому в системах водяного отопления кро ме центрального качественного регулирования приходится про изводить и местную регулировку теплоотдачи приборов. Наряду с этим как в водяных, так и в .паровых системах отопления регулирующая арматура у приборов необходима также для монтажной регулировки системы в период ее пуска и на ладки.
Местную регулировку теплоотдачи приборов водяного отоп
ления с максимальной температурой воды до |
100° С производят |
||||||||
кранами двойной регулировки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одна из конструкций такого крана |
показана |
на |
рис. IV.31. |
||||||
В корпусе крана находится цилиндрический |
стакан |
1 с двумя |
|||||||
прямоугольными прорезями 2. К верхней |
части |
стакана |
при |
||||||
креплен шпиндель 3 |
с нарезкой, который может |
вращаться |
|||||||
|
|
в крышке корпуса. На крышке |
|||||||
|
|
корпуса при помощи контргай |
|||||||
|
|
ки 4 укреплена |
розетка 5, |
име |
|||||
|
|
ющая |
вырез, |
|
равный четверти |
||||
|
|
окружности (90°). На верхний |
|||||||
|
|
конец |
шпинделя |
надевается |
|||||
|
|
ручка 6, |
закрепляемая винтом. |
||||||
|
|
Вращая |
ручку, |
а следователь |
|||||
|
|
но, и шпиндель, стакан подни |
|||||||
|
|
мают или опускают. При пере |
|||||||
|
|
мещении |
стакана |
прорези ус |
|||||
|
|
танавливаются |
на |
различной |
|||||
|
|
высоте, перекрывая в той или |
|||||||
|
|
иной |
степени |
проходное отвер |
|||||
Рис. IV.32. Вентиль с косым шпинде |
стие |
крана |
в |
горизонтальной |
|||||
плоскости. |
|
|
|
|
|
||||
лем |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Добившись таким образом, |
|||||||
|
|
чтобы через |
|
кран |
проходило |
нужное количество воды, закрепляют розетку. На этом первая регулировка, которая производится монтажниками, считается законченной.
Вторая регулировка осуществляется поворотом ручки в пре делах выреза розетки, т. е. в пределах четверти окружности, при этом проходное отверстие крана может быть перекрыто в боль шей или меньшей степени в вертикальной плоскости.
Вторую (местную) регулировку производят лица, пользую
щиеся помещением. |
полностью |
закрытые краны двой |
Следует отметить, что |
||
ной регулировки обычно |
пропускают |
некоторое количество |
воды. |
|
|
Краны двойной регулировки, как правило, устанавливают на подающих подводках к приборам. Однако в некоторых случаях, когда прибор расположен близко к стояку и соединен с ним об ратной подводкой большого диаметра, что чаще всего встреча ется при однотрубной системе, возможна циркуляция воды меж ду прибором и стояком через обратную подводку при закрытом кране на подающей подводке. В этом случае в обратной подвод ке по верхней ее части теплая вода направляется в прибор, а во да, охлажденная в приборе, возвращается в стояк по нижней части подводки. Такая местная циркуляция воды не может пол ностью прогреть прибор, но он все же нагревается и поверхность
его полностью не остывает. В таких случаях следует ставить ре гулирующий кран на обратной подводке.
В действительности предпочитают устанавливать краны на подающих подводках, что объясняется большей доступностью кранов и удобством пользования ими.
Отопительные радиаторы, наиболее часто применяемые в си стемах водяного отопления, обладают малой чувствительностью к регулировке, вследствие чего уменьшение циркуляции воды
через радиатор регулирующим краном и даже полное прекра щение циркуляции отражается на комнатной температуре со значительным запозданием. Поэтому в действительности темпе ратуру комнаты часто понижают ие с помощью крана у радиа тора, а открыванием форточки.
В водяных системах отопления с температурой воды более 100° С и в паровых системах в качестве запорно-регулирующей арматуры у приборов устанавливают вентили с косым или с пря мым шпинделем.
Вентиль с косым шпинделем изображен на рис. IV.32. Внутри корпуса 1 вентиля имеется седло с круглым отверстием. Регули рующим и запорным органом является золотник 2, который при
креплен к нижнему концу шпинделя <3; на верхний конец шпин деля насажен маховик 4. Шпиндель имеет нарезку и может пе
ремещаться вниз или вверх вместе с золотником, вращаясь в крышке 5 корпуса.
При вращении маховика по часовой стрелке шпиндель опу скается, золотник приближается к седлу и уменьшает или пол ностью закрывает проход для теплоносителя. При обратном вра щении маховика золотник поднимается и проход в вентиле уве личивается.
Вентиль с прямым шпинделем, показанный на рис. IV.33, действует так же.
Вентили, устанавливаемые на трубопроводах горячей воды с температурой до 180° С и на паропроводах низкого давления (до 0,7 ати), должны иметь уплотнения золотника из эбонита
или термостойкой листовой резины. Вентили для пара высокого давления должны иметь притертые металлические золотники.
В паровых системах низкого давления вентили устанавлива ют только на паровых подводках к приборам. В паровых системах высокого давления вентили устанавливают на паровой и конденсационной подводках каждого прибора. При установке вентиля только на паровой подводке прибор выключить нельзя, так как при закрытом вентиле пар будет поступать в прибор из конденсационной магистрали.
Г л а в а V
ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ
Вода — прочное химическое соединение, в условиях водяного отопления она не подвергается разложению. При температурах воды, которые применяются в отопительных системах, сталь и чугун водой не окисляются. В связи с этим заполненные водой нагревательные приборы и трубопроводы коррозии или разъеда* шпо не подвергаются.
Однако это свойство воды, в которой не растворено воздуха и других газов. Вода, как известно, обладает свойством раство рять в себе газы и выделять их при нагревании. В 1 л речной воды содержится обычно около 50 см3 растворенных газов, со стоящих примерно из 2 0 см3 азота, 2 0 см3 углекислого газа и 10 см3 кислорода. При нагревании воды растворенные в ней га
зы выделяются в виде пузырьков. В кипяченой воде все раство ренные газы удалены почти полностью.
Выделяющиеся из воды газы оказывают сильное разъедаю щее действие на стальные стенки оборудования, в котором на гревают воду. Поэтому смена воды в отопительной системе и до бавки в нее свежей воды оказывают вредное влияние на стенки котлов.
Если систему отопления наполнить водой и оставить непрогретой, то кислород, находящийся в газах, которые растворены в воде, постепенно будет разъедать стальные поверхности тру бопроводов. В связи с этим система отопления, заполненная хо лодной водой, должна быть быстро прогрета.
При нагревании воды от 0 до 4° С объем ее уменьшается. При температуре более 4°С коэффициент расширения воды увеличи-
вается с повышением ее температуры. В пределах температур ных колебаний от 40 до 90° С, которые происходят в системах отопления значительную часть отопительного периода, коэффи циент расширения воды изменяется более или менее равномерно. При дальнейшем повышении температуры воды коэффициент ее расширения возрастает быстрее.
Поэтому при определении давлений, создаваемых расшире нием воды в водяных системах отопления (так называемых есте ственных давлений), следует принимать во внимание не только разность температур воды в стояках, но необходимо знать также их температуры. При повышении температуры воды в подающем трубопроводе и сохранении постоянного перепада температур давление увеличивается.
При понижении температуры воды от 4 до 0°С она расши ряется; при дальнейшем понижении температуры вода замерзает.
Превращаясь в лед, вода расширяется примерно на Vio своего объема, поэтому образующийся в системе лед может разорвать стенки труб и нагревательных приборов. Образование ледяных пробок чаще всего начинается в трубах небольшого диаметра, внутри которых вода быстро промерзает на всю толщу. При низ кой температуре окружающего воздуха и бездействующем отоп
лении в результате образования ледяных |
пробок в |
подводках |
к приборам часто лопаются стенки приборов. |
являются |
|
Замерзание воды и повреждение труб и |
приборов |
большим недостатком воды как. теплоносителя в системах отоп ления. Поэтому при проектировании, монтаже и эксплуатации водяных систем отопления для предохранения их от замерзания должны предусматриваться специальные мероприятия V
§16. Схема и принцип действия водяного отопления
сестественной циркуляцией
Принципиальная схема системы водяного отопления с естест венной циркуляцией воды показана на рис. V.I. Система состоит из водогрейного котла 1, нагревательного прибора 2, подающего трубопровода 3, обратного трубопровода 4 и расширительного
сосуда 5.
Горячая вода из котла направляется по noflàEonieMy трубо проводу в нагревательный прибор, где происходит ее охлажде ние. Вода, остывшая в приборе, возвращается в котел по обрат ному трубопроводу.
Вдействующей системе отопления такая циркуляция воды происходит непрерывно.
Всистеме отопления объем воды при нагревании увеличива
ется, поэтому во избежание повышения давления и возможных
1 В. В. |
Б е л о у с о в . Пуск и наладка центральных систем отопления. |
Стройиздат, |
1966. |
Ю
при этом аварий (разрыв котлов, трубопроводов и т. п.) в самой высокой точке системы устанавливают расширительный сосуд, при помощи которого система сообщается с атмосферой.
Этот сосуд должен вмещать весь прирост объема воды, по лучившийся при ее нагревании.
В системах с естественной циркуляцией расширительные со суды служат также для отвода воздуха из систем, поэтому их присоединяют к подающим магистралям.
Для удаления из системы возду ха и для выпуска из нее воды тру бопроводы прокладывают с укло нами.
Направление уклонов труб на рис. V.1 показано стрелками. В этой системе движение воды по подаю щим и обратным трубопроводам происходит только благодаря раз ности давлений столбов нагретой и охлажденной воды. Нагретая в кот ле вода расширяется, становится легче и поднимается вверх по трубо проводу 3, а на смену ей в котел
снизу поступает охлажденная вода из трубопровода 4. Циркуляция во
ды происходит непрерывно вслед ствие разных температур ее, а сле довательно, и объемных весов в по дающих и обратных трубопроводах.
Для определения величины циркуляционного давления, воз никающего в системе, допускаем, что вода, нагреваемая в котле, охлаждается только в нагревательном приборе.
Рассматривая давления, действующие на сечение I—I обрат
ного трубопровода (см. рис. V. 1), можно убедиться, что с правой стороны на это сечение давит столб охлажденной, а следователь но, более тяжелой воды; с левой стороны сечение испытывает давление столба нагретой, более легкой воды. Под влиянием раз ности этих давлений в системе и возникает циркуляция воды.
В правом и левом столбах воды имеются участки с одинако вой температурой, которые не могут создавать разности давле ний; к ним относятся участки высотой h\ и /г5. Таким образом,
разность давлений в сечении I—I создается |
только участками |
|
столбов воды высотой Л2, h3 и h4. |
|
|
Давление на сечение I—/ с правой стороны |
|
|
|
^ у обр + /гзУобР + ^ - ^ бР2+-Угор |
, |
где Уобр — вес 1 |
м3 охлажденной воды в кг; |
|
уГ0|(— вес 1 |
м3 воды, нагретой в котле, в кг. |