книги / Отопление и вентиляция. Отопление-1

где G — количество конденсата, проходящего через конденсатоотводчик, кг/ч; t\, t2— температура выбрасываемого конденсата соот­ ветственно при давлении р\ в конденсационном горшке и при дав­ лении Р2 — в конденсатопроводе за горшком.

Объемную массу эмульсии уем находят по формуле

где ую уп — объемные массы конденсата и пара при давлении р2г кг/м3.

Диаметры так называемых двухфазных конденсатопроводов оп­ ределяют так же, как и диаметры напорных с пересчетом по фор­ муле

^см--К с ’

где dK— диаметр конденсатбпровода, определяемый по таблицам для расчета напорных конденсатопроводов (или с допустимой точ­ ностью по таблицам расчета трубопроводов водяного отопления); |а— поправочный коэффициент, принимаемый по специальной таб­ лице [22] и определяемый по формуле

где уем — объемная масса эмульсии, кг/м3.

ГЛАВА VI

ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Лучистое отопление конструктивно отличается от обычного кон­ вективного тем, что вместо радиаторов применяют массивные ото­ пительные панели, являющиеся частями конструктивных элементов здания: его стенами, полом и потолком. Бетонные панели имеют хорошо развитую поверхность нагрева, но сравнительно невысокую температуру зеркала излучения (25—50° С).

Принципиальное отличие лучистого отопления от конвективного состоит в том, что при конвективном отоплении средняя темпера­ тура внутренних поверхностей ограждений всегда ниже температу­ ры воздуха помещения. При лучистом же отоплении средняя тем­ пература (так называемая радиационная) поверхностей всех ог­ раждений помещения, включая и отопительные панели T R , как правило, выше температуры U воздуха помещения; т. е. TR> ^ b, что является критерием, определяющим наличие лучистого отопления в помещении.

§30. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ

ИГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИХ

Вотечественной практике применяют системы лучистого отопле­ ния местные и центральные. Местные системы — такие, когда поме­ щения отапливают высокотемпературными (более 100° С) прибора­ ми-излучателями. К ним можно отнести инфракрасные излучате­

ментов в потолке (70—80% тепла поступает в помещение за счет лучистой составляющей теплообмена). В случае вертикального рас­ положения плоских теплоотдающих поверхностей панелей лучис­ тая составляющая уменьшается, оставаясь, однако, в большинстве случаев доминирующей. В системах е нагретым полом конвекция преобладает над излучением. Поэтому расчеты систем лучистого и панельного отопления являются в значительной степени общими.

Гигиеническая характеристика систем лучистого отопления. В отличие от обычных (радиаторных, конвективных) систем панель­ но-лучистое отопление создает в помещении несколько иной микро­ климат, так как у панелей отсутствуют взаимооблучающие элемен­ ты (радиаторы) и все лучистое тепло поступает в помещение.

Анализ реакции человеческого организма на соотношение тем­ ператур воздуха tB и средней радиационной температуры помеще­ ния TR-показал, что ощущение комфорта у человека появляется при более низкой температуре комнатного воздуха. Так, если TR< * B, что характерно для конвективного отопления, приятное ощущение начинается с температуры tB= 19° С; при что характерно для панельно-лучистого отопления, такое ощущение начинается с тем­ пературы ^В=16,5°С. При панельно-лучистом отоплении темпера­ тура внутренней поверхности наружной стены менее подвержена влиянию наружного воздуха, чем при конвективном (радиаторном) отоплении. Благодаря этому самочувствие людей, находящихся в помещении, улучшается, поскольку парализуется неприятное воз­ действие холодной стены, особенно при низких наружных темпера­ турах.

§ 31. ТЕПЛООБМЕН В ПОМЕЩЕНИИ ПРИ ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОМ ОТОПЛЕНИИ

Количество тепла, передаваемого излучением между двумя произвольно расположенными поверхностями, определяют по формуле

•F 1 F а

где (2л — количество лучистого тепла, передаваемого от одной по-

Интеграл этого уравнения называют угловым коэффициентом излучения ср (фактор формы); он показывает долю тепла, прихо­ дящуюся на поверхность F2 из всего количества тепла, излучаемого элементом dF\.

Для упрощения уравнения (VI. 1) лучистого теплообмена вводят так называемый температурный фактор Ъ

где U и ti — температуры поверхностей, участвующих в теплообме­ не; Т\ и Гг — температуры тех же поверхностей, К.

Тогда уравнение лучистого теплообмена в ккал/м2-ч получит вид

где ф — угловой коэффициент излучения; b — температурный фак­ тор; с — приведенный коэффициент излучения, с= (с\С2)/со.

При тепловом излучении происходит двойное превращение энер­ гии: тепловой в лучистую и лучистой в тепловую.

§ 32. МЕТОДЫ РАСЧЕТА СИСТЕМ ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ

Теплопотери помещения Q должны быть равны теплоотдаче ото­ пительных панелей Qn, т. е.

где QH.C, QB.C, QOK, Qnon и Qn0T— теплопотери соответственно стена­ ми наружными и внутренними, окнами, полом и потолком.

Теплопередача от отопительной панели складывается из излу­ чения и конвекции:

Q „ = К — *ср.огр) + “ к^п (tu - О . (VI.6)

где ал и ак — коэффициенты теплоперехода путем излучения и кон­ векции; FR — поверхность панели, м2; т Ср.огр — средняя температура

ными ограждениями определяется уравнением В. Н. Богословского

« о ^ н ( V - t a) = a f n0 ( t „ - t B) + a KF „ ( t „ - т в) , ( V I . 7 )

где K0' — неполный коэффициент теплопередачи наружного ограж­ дения; тв и тп — средние температуры внутренней поверхности на­ ружных ограждений и панелей; ал и ак — коэффициент теплообме­ на излучением и конвекцией; FHи Fn — поверхность наружных ог­ раждений (стены, окна )и панели; tB— температура воздуха поме­ щения.

В уравнении (VI.7) средний неполный коэффициент теплопере­ дачи (без сопротивления теплообмену у внутренней поверхности) определяют по формуле

в которой R — термическое сопротивление материальных слоев ог­ раждений; RB— сопротивление у наружной поверхности; Ф — коэф­ фициент полной облученности наружных ограждений, вычисляемый по формуле

Ф ==tPn—11 ŸII—н>

где фп-н — коэффициент прямой облученности с панели на наруж­

ные ограждения; фп- н — коэффициент косвенной облученности с панели на те же наружные ограждения отражением от поверхности внутренних ограждений (рис. VI.3).

Коэффициент полной облученности Ф определяется по формуле

Коэффициенты облученности определяют по формулам и гра­ фикам.

По в т о р о м у м е т о д у теплообмен отопительной панели с поверхностями ограждений определяют по следующему уравнению теплового баланса:

Здесь, кроме известных уже обозначений, /сэ' — неполный экви­ валентный коэффициент теплопередачи; F0— внутренняя поверх­ ность ограждения; F0— — необо-

Наружная О т о п и т е л ь н а я греваемая поверхность ограждений; величина тср—средняя температу­

ра внутренней поверхности условно­ го ограждения, не обогреваемого теплоносителем площадью F0— Fn.

Неполный эквивалентный коэф­ фициент теплопередачи определяет­ ся выражением

Эквивалентный коэффициент теплопередачи вводят для помеще­ ния, геометрически равного и теплотехнически эквивалентного дан­ ному, в котором вся внутренняя поверхность F0 составляется из двух частей: поверхности отопительной панели Fu и поверхности, не обогреваемой теплоносителем, т. е. F0—Fn.

Это дает возможность выполнить расчеты теплообмена без вы­ числения коэффициентов облученности для панели и всех осталь­ ных поверхностей.

Коэффициент кэ определяют по фоомуле

где к и F — коэффициенты теплопередачи и площади реальных по­ верхностей помещения; наружных стен (индекс н. с), окон (ок), внутренних стен (в. с.), пола (пл.), потолка (пт.); р — коэффици­ ент, учитывающий дополнительные потери тепла (при обычном

расчете теплопотерь) ; я ь /г2 и п3 — коэффициенты, вводимые на разность температур tB— tH при обычном расчете теплопотерь.

Среднюю температуру тСр определяют по формуле

Тогда теплопотери помещения через наружные ограждения со­ ставят

§ 33. РАСЧЕТНЫЕ ВНУТРЕННИЕ ТЕПЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ПРИ ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОМ ОТОПЛЕНИИ

Системы панельно-лучистого отопления должны удовлетворять определенным параметрам микроклимата. С этой целью делают со­ ответствующую проверку теплового комфорта в помещении.

Радиационную температуру t& и температуру внутреннего воз­ духа /в определяют по формуле

^ = 1 ,5 7 ^ — 0,57^,

где тп — температура поверхности панели.

Для большинства помещений жилых и общественных зданий комфортные сочетания tB и ÎR могут отклоняться от средних значе­ ний на ± 1,5°

К радиационному нагреву в Организме человека наиболее чув­ ствительна поверхность его головы. Радиационный баланс должен быть таким, чтобы любая элементарная площадка на поверхности головы человека теряла излучением не менее 10 ккал/м2*ч. Когда отопительные панели расположены в стенах, за расчетное принима­ ют положение человека на расстояние 1 м от нагретой поверхности (второе условие комфортности).

Предельно допустимую температуру тп поверхности потолочной

где фч-п — коэффициент облученности с поверхности тела человека на панель, для значений ф>0,2 определяемый из выражения

где у — расстояние от поверхности панели до головы стоящего че­ ловека, м (при стеновой панели у принимают равным 1 м).

Размер панели определяют из формулы

i - Y K -

Наблюдения показали, что поверхности панелей не должны быть нагреты излишне, но вместе с тем температура внутренних поверх­ ностей ограждений должна быть относительно высокой.

Пример. В помещении требуется устроить потолочное панельнолучистое отопление. Определить площадь отопительной панели для помещения размерами в плане 3X6 м. Поверхность наружных ог­ раждений стен 9 м2, площадь окна— 1,7 м2, площадь всех поверх­ ностей — 90 м2.

Температура внутреннего воздуха ^В=17°С. Коэффициенты теп­

= 6,8 ккал/м2-ч • град, определяем предварительно площадь Fn ото­ пительной бетонной панели по формуле

“6 , 8 ( 3 0 - 1 7 ) '

2.Выполняем расчет лучисто-конвективного теплообмена в по­ мещении. Определяем эквивалентный коэффициент теплопереда­ чи. Принимаем коэффициент на дополнительные потери на верти­ кальные наружные ограждения по СНиПу р= 1,16 по формуле

= сПр6Ф. По [11] сПр= 4,5; 6 = /(тСр)>* 6=1,04.

Коэффициент облученности можно принять Ф =!,0 при рассмот­ рении теплообмена между человеком и внутренними поверхностя­ ми, как теплообмен между двумя поверхностями, т. е. при решении задачи методом неполного эквивалентного коэффициента. Тогда

ал= 4 ,5-1,04-1 = 4,68 ккал/м2-ч-град.

Находим допустимую температуру потолочной отопительной па­ нели

т„= 1 9 ,2 + ^ = 3 3 ,6 ° С.

Так как 33,6°>30°, второе условие комфортности будет удов­ летворено.

Следовательно, условия теплового комфорта при действии па­ нельно-лучистого отопления в помещении соблюдаются.

Теплоносители панельно-лучистого отопления. Основным тепло­ носителем является вода, обладающая рядом преимуществ: воз­ можностью качественного регулирования; разогревать панели мож­ но при невысокой температуре воды и медленно, что препятствует возникновению трещин.

В потолочных системах змеевики можно укладывать почти без уклона, что не допустимо при паре. При теплоносителе-воде внут­ ренняя коррозия может быть ничтожно малой. Пар, не обладающий перечисленными преимуществами, для этой дели почти не приме­ няют.

Воздух характеризуется положительно .как теплоноситель, од­ нако для него требуются каналы значительных размеров. Кроме того, необходимо тщательно наблюдать за герметизацией систем, нто практически осуществлять весьма сложно.

Электронагрев -имеет один -существенный недостаток — он до­ роже других видов отопления в районах с высоким тарифом -на электроэнергию.

§ 34. КОНСТРУКЦИИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ И ИХ РАСЧЕТ

Нагревательные элементы отопительных панелей. Для теплоно- сителя-воды используют стальные трубы бесшовные и сварные, обычно диаметром 15 и 20 мм. Преимущества таких труб: проч­ ность, простота и надежность сварных соединений. Линейный ко­ эффициент их расширения близок к коэффициенту расширения бе­ тона (в определенном диапазоне температур).

Следует иметь в -виду, что при заделке греющих труб -в бетон теплосъем с их поверхности возрастает то сравнению с теплоотда­ чей труб, расположенных открыто, вследствие увеличения внедгней теплоотдающей поверхности.

Пределом увеличения толщины стенки является ее критический диаметр, значение которого находим из формулы

rfKp 2Х. ан,

в которой Я — коэффициент теплопроводности материала, наноси­ мого на трубу; аи — коэффициент теплоотдачи.

Найдем dKр для бетонной трубы при Х= 1 -и ссц= 12

rfKP= (2 .1): 12=0,17 м.