Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Отопление и вентиляция Ч. 1 Отопление

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
13.74 Mб
Скачать

Рис. 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

= £

+ 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/м2ч • 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.

Рис. IV.31. Кран двойной регули­ ровки

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

циркуляцией воды
Рис. V.I. Схема водяного отопления с естественной

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.