книги / Отопление и вентиляция. Отопление

меняются настолько значительно, что нормальное само­ чувствие человека нарушается.

Комфортные условия для людей, живущих в области уме­ ренного климата (в районах широт 40—65°), нормально одетых и находящихся в покое, можно охарактеризовать следующим образом:

температура окружающего воздуха---- 1-18°---- 1- 20°; относительная влажность воздуха — 40 — 60% (30 — 70)%; скорость движения воздуха — не более 0,2 м/сек.

Если человек занимается физическим трудом, количество расходуемой им энергии возрастает, под влиянием чего уве­ личивается и количество вырабатываемого организмом тепла. В этом случае нормальное самочувствие человека обеспечи­ вается при более низких температурах.

Для предохранения людей от излишних потерь тепла пользуются одеждой с лучшими теплозащитными свойствами, либо искусственно повышают температуру воздуха в месте его нахождения, т. е. отапливают помещение, в котором люди находятся.

Около 10% тепла, вырабатываемого организмом человека, отдается им в результате естественного обмена веществ. Отдача же остальных 90% тепла происходит следующими путями:

а) лучеиспусканием организма; б) под воздействием конвекции окружающего воздуха;

в) путем испарения влаги (нота) с поверхности кожи и легких.

Количество тепла, отдаваемого каждым из перечисленных видов теплопотерь, различно, и изменение доли каждого из них по-разному отражается на состоянии организма и само­

чувствии человека.

Температура тела человека в нормальном состоянии почти

тура внутри помещения будет поддерживаться на постоянном уровне, более высоком, чем температура наружного воздуха, то в наружных ограждениях возникает поток тепла, направ-

11

ленный из помещения наружу. При этом температура вну­ тренних поверхностей ограждений будет ниже температуры воздуха внутри помещения, так как тепло может переходить только от среды более нагретой к менее нагретой.

Таким образом, человек, находящийся в помещении, всегда окружен воздухом, имеющим определенную температуру, и поверхностями ограждений, имеющими другие температуры, зависящие от теплотехнических качеств материалов, из кото­ рых изготовлены эти ограждения.

Величина теплоотдачи человека путем конвекции зависит от температуры воздуха помещения. Теплоотдача вследствие испарения зависит от этой температуры и от относительной

рачности воздуха, зависит только от температуры внутренних поверхностей ограждений т„. Так как значения т„ на поверх­ ностях ограждений одного и того же помещения различны, то для учета их общего влияния в настоящее время введено понятие о средней температуре поверхностей ограждения, которую в зарубежной практике принято называть радиа­ ционной температурой Tr :

/в)

где ”св — температура внутренней поверхности наружного ограждения;

f a — внутренняя поверхность ограждения, м2. Установлено, что человек, находящийся в покое, будет

Вполне естественно, что между значениями tR и tB, обус­ ловливающими нормальное самочувствие, имеется определен­ ная связь. Чем выше значение tB, тем ниже можно принять значение *cR без нарушения теплоотдачи человеческого тела.

12

радиационной температуры. Первая достигается отоплением, а вторая — как отоплением, так и выбором конструкции на­ ружных ограждений. Если строительные конструкции заданы и не подлежат изменению, можно поставить интересный вопрос: одинаков ли расход тепла, необходимого для созда­ ния в помещении комфортных условий, при различных видах отопления?

При сопоставлении двух видов отопления — воздушного (чисто конвективного) и лучистого (отопление обычными радиаторными батареями является промежуточным видом

13

отопления, работающим как за счет лучеиспускания, так и за счет конвекции) — ряд наших специалистов пришел к выводу, что существенной разницы в расходе тепла при указанных видах отопления при установившемся тепловом режиме нет.

По мнению автора, это положение можно обосновать следующими рассуждениями. Отопление предназначено для создания в помещении таких условий, при кото­ рых теплоотдача челове­ ческого тела оставалась бы неизменной и поддер­ живалась на определен­ ном уровне путем выде­

о; ления системой отопле­ ния количества тепла, равного Q2. Очевидно,

что Qi + Q2 — (?з(ряс. II). Количество тепла, вы-- деляемого человеком, зависит от условий вос­ приятия этого тепла окружающей средой, ко­

Рис. и. торые в свою очередь зависят от работы ото­

пления, т. е. от величи­ ны Q2. Одинаковые же условия восприятия тепла поме­ щением, в котором находится человек, могут быть лишь при одинаковых условиях потери тепла этим помещением, так как количество воспринимаемого тепла при стационарном

не существенна.

Температура воздуха в помещении не обязательно должна быть все время неизменной. Некоторое колебание ее во времени порядка ± 2° не может считаться вредным. Что ка­

14

сается колебания температуры по площади, то оно тоже не должно превышать указанного выше предела.

Изменение температуры по высоте помещения, особенно в пределах рабочей зоны (2 м от пола), влияет на само­ чувствие человека, и тем сильнее, чем больше температура слоя воздуха, находящегося непосредственно над полом, отличается от температуры основной массы воздуха, запол­ няющего помещение. Очень большое значение при этом

дений, с которой ноги человека постоянно и непосредственно соприкасаются. Чувство комфорта зависит от быстроты пе­ рехода тепла от подошвы ног к поверхности пола. За эталон пола, обеспечивающий отсутствие неприятного ощущения холода, может быть принят деревянный пол с неокрашенной поверхностью.

Недостатком некоторых видов отопления, в частности парового, является вызываемое ими ощущение сухости воздуха.

Ощущение сухости возникает вследствие раздражения верхних дыхательных путей пригорающей пылью, которая оседает на поверхности нагревательных приборов. Наблюде­ ния показали, что разложение органической пыли начинается при температуре порядка + 70°. Поэтому желательно, чтобы температура поверхности нагревательных приборов не пре­ вышала эту величину. Температура нагревательных приборов выше 70° допустима лишь в течение небольшого числа дней в году.

Для поддержания температуры воздуха на заданном уровне система отопления должна выделять в помещение опреде­ ленное количество тепла. Для этого необходимо получить тепло и передать его данному помещению. Вследствие этого система отопления должна состоять из следующих трех основных элементов: 1) устройства для получения тепла (генератора тепла), 2) устройства для транспортирования тепла от места получения его до отапливаемого помещения (теплопроводов) и 3) устройства, обеспечивающего передачу помещению подведенного к нему тепла (нагревательных при­ боров).

Системы отопления, в которых все три элемента объеди­

Системы, в которых помещения отапливаются от цен­ трального генератора, удаленного от этих помещений, назы­ ваются ц е н т р а л ь н ы м и .

15

К местным системам относят системы печного, газового и электрического отопления. Однако при последних двух системах обязательно транспортирование химической (газ) или электрической энергии извне по трубам или проводам. Устройство для транспортирования является в данном случае новым элементом системы — электропроводом.

те п л о н о с и т е л е м .

Взависимости от вида применяемого теплоносителя сис­ темы отопления можно подразделить на три группы: системы

бам возвращается в котел для повторного нагревания.

Если движение воды по трубопроводам происходит только за счет разности объемных весов охлажденной и горячей

куляция воды осуществляется за счет механической энергии,

д е н и е м .

Системы водяного отопления, сообщающиеся с атмосфе­ рой, относятся к системам низкого давления в отличие от систем высокого давления, не сообщающихся с атмосферой, минимальное давление в которых значительно выше атмо­ сферного.

Паровое отопление отличается по своему устройству от водяного в основном только тем, что вместо воды к нагре­ вательным приборам подается пар, который в них охлаж­ дается и конденсируется. Образовавшийся конденсат воз­ вращается для использования в котлы (самотеком или перекачивается насосом). Система парового отопления будет работать и в том случае, если конденсат в котлы не возвра­ щается. Однако такая эксплуатация вследствие непроизво­

нии пара выше 0,7 ати).

16

Вода как теплоноситель характеризуется большой тепло­ емкостью и большим объемным весом, что позволяет пере­ давать большое количество тепла в малом объеме теплоно­ сителя и при относительно низкой температуре последнего. Поэтому бесполезные потери даже при транспортировании тепла на большие расстояния сравнительно малы. По той же причине температура нагревательных приборов приближается к наиболее желательным е гигиенической точки зрения. Однако большой объемный вес воды вызывает значительную

чество тепла с малой затратой энергии на его передвижение. Однако при давлении выше атмосферного температура по­ верхностей нагревательных приборов превышает предел, допускаемый гигиеной, а кроме того увеличиваются бес­ полезные потери тепла в теплопроводах.

Воздух по физическим свойствам близок к продуктам сгорания. Ввиду того что температура воздуха при воздуш­ ном отоплении по гигиеническим соображениям не может быть принята очень высокой (не выше 60°, нормально 35—40е), транспортирование его производится без больших потерь тепла. Однако количество теплоносителя в силу его малой теплоемкости получается значительным и поэтому расход энергии на его перемещение больше, чем пара или воды.

Из всех рассмотренных видов теплоносителя продукты сгорания наиболее опасны в пожарном отношении. Другие виды теплоносителя опасны только в том случае, когда тем­ пература их выше температуры возгорания строительных конструкций, соприкасающихся с элементами отопления.

2*

Глав а /

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ОТАПЛИВАЕМЫМИ ПОМЕЩЕНИЯМИ

§ 1. НАРУЖНЫЕ И ВНУТРЕННИЕ РАСЧЕТНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

Как известно, температура наружного воздуха является величиной переменной и подвержена во времени значитель­ ным колебаниям. В холодный период года, когда наружная температура ниже внутренней температуры помещений, в наружных ограждениях здания возникает тепловой поток, направленный наружу.

Для поддержания в помещениях более или менее стабиль­ ной температуры необходимо непрерывно компенсировать отоплением количество теряемого тепла. Поэтому для расче­ та отопления необходимо прежде всего знать, какое же мак­ симальное количество тепла должна выделять система отоп­ ления. Определить эту величину трудно, так как наружные ограждения здания обладают различного рода тепловой инер­ цией, и потому тепловой поток, проходящий через них, обычно бывает нестационарным.

Стационарным, т. е. не изменяющимся во времени, поток бывает редко — в тех случаях, когда температура наружного воздуха остается неизменной в течение очень длительного времени. Хотя в настоящее время имеются достаточно хоро­ шо разработанные способы расчета нестационарного тепло­ вого режима, они в достаточной мере сложны и трудоемки. Поэтому для ускорения и упрощения проектирования тепло­ вой поток условно принимают за стационарный. Действитель­ но, если известно количество тепла, теряемое наружными ограждениями в единицу времени при данных нестационар­ ных условиях, то можно всегда подыскать такие*стационарные условия (например, наружную температуру), которым будет соответствовать равновеликое количество теряемого тепла.

Так как тепловая инерция наружных ограждений при пони­ жении наружной температуры несколько уменьшает возра­

20