10343
.pdf
20
Рис. 2.2. Обмер наружных ограждений помещений
21
В типовых проектах эти добавки принимаются в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 при двух и более стенах в помещении (кроме жилых), а
во всех жилых помещениях – 0,13.
Добавка на врывание холодного воздуха через наружные двери (не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами) при их кратковременном открывании при высоте здания Н, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья вентиляционной шахты принимается: для тройных дверей с двумя тамбурами между ними в размере i = 0,2Н, для двойных дверей с тамбурами между ними – 0,27Н, для двойных дверей без тамбура – 0,34Н, для одинарных дверей – 0,22Н. Для наружных ворот при отсутствии тамбура и воздушно-тепловых завес добавка равна 3, при наличии тамбура у ворот – 1.
Нормами предусматривается добавка к теплопотерям на высоту для помещений высотой более 4 м, равная 0,02 на каждый метр высоты стен сверх 4
м, но не более 0,15. Эта добавка учитывает увеличение теплопотерь в верхней части помещения, так как температура воздуха возрастает с высотой. Позднее это требование было исключено из норм. Теперь в высоких помещениях необходимо делать специальный расчет распределения температуры по высоте,
в соответствии с которым и определяются теплопотери через стены и покрытия.
В лестничных клетках изменение температуры по высоте не учитывается.
Рис. 2.3. Схема распределения добавок к основным теплопотерям на ориентацию наружных ограждений по странам света (сторонам горизонта)
22
2.3. Учет потерь теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха и источников поступления теплоты в помещение
В жилых и общественных зданиях только с вытяжной вентиляцией (без компенсации подогретым притоком воздуха) расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха определяется по формуле:
Qвент = 0,28 Lвент ρн с(tв – tн). (2.4)
Для жилых зданий удельный расход воздуха нормируется в размере
Lвент = 3 м3/ч на 1 м2 площади жилых помещений и кухни. В общественных зданиях он должен определяться расчетом воздухообмена в помещениях.
Теплоемкость наружного воздуха принимается равной с = 1 кДж/(кг °С).
При проектировании систем отопления жилого здания величина нормируемых (бытовых) теплопоступлений в жилые комнаты и кухни составляет не менее Qбыт = 10 Вт на 1 м2 их площади.
2.4. Удельная тепловая характеристика здания и расчет теплопотребности на отопление по укрупненным показателям
Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и
конструктивных решений, а также для ориентировочного расчета теплопотерь здания пользуются показателем – удельная тепловая характеристика здания q,
Вт/(м3 °С), которая при известных теплопотерях здания равна
q = Qзд /(V(tп – tн)), |
(2.5) |
где Qзд – расчетные теплопотери через наружные ограждения всеми помещениями здания, Вт;
V – объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3;
(tп – tн) – расчетная разность температуры для основных (наиболее представительных) помещений здания, °С.
Величина q определяет средние теплопотери 1 м3 здания, отнесенные к
разности температуры 1 оС. Ее можно определить заранее: |
|
q = qо t, |
(2.6) |
23
где qо – эталонная удельная тепловая характеристика, соответствующая разности температуры tо = 18 – (-30) = 48оС, Вт/(м3 °С);
t – температурный коэффициент, учитывающий отклонение фактической
разности температуры от tо. |
|
Температурный коэффициент t равен: |
|
t = 0,54 + 22 /(tп – tн). |
(2.7) |
Формула (2.7) соответствует значениям коэффициента t, которые обычно приводятся в справочной литературе.
Характеристикой q удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания. Ее величину
обычно приводят в перечне основных характеристик проекта.
Расчет тепловых нагрузок на системы отопления по укрупненным показателям используют только для ориентировочных подсчетов и при определении потребности в теплоте района, города, т.е. при проектировании
централизованного теплоснабжения.
Если принять, как это имеет место для жилых зданий, что теплопотери на
нагревание инфильтрующегося наружного воздуха приблизительно
компенсируются тепловыми и технологическими теплопоступлениями, а также исходить из предельно допустимых дополнительных потерь в системе отопления, то установочная тепловая мощность системы по укрупненным показателям может быть принята равной:
Qот = 1,07qV(tп – tн), |
(2.8) |
если согласно СНиП [2] дополнительные теплопотери принять равными 7 %. |
|
Значение удельной тепловой характеристики используют для |
|
приблизительного подсчета теплопотерь здания: |
|
Qзд = qо t V(tп – tн), |
(2.9) |
Расход теплоты в произвольный момент отопительного |
сезона |
определяется, исходя из предположения незначительного различия теплового баланса зданий, продолжительности отопительного периода Zо.п и средней
24
температуры отопительного периода tо.п. Тогда годовая потребность в теплоте,
Вт ч, для отопления здания в этом случае: |
|
Qот.г = q (tв – tо.п)24 Zо.пV . |
(2.10) |
3. ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Отопительные приборы – это элементы систем отопления, предназна-
ченные для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемые помещения.
Теплопотребность помещения Qп должна компенсироваться теплоотдачей
отопительного прибора Qпр и нагретых труб Qтр: |
|
Qп = Qпр + Qтр. |
(3.1) |
Эта суммарная теплоотдача в помещение называется тепловой нагрузкой
отопительного прибора.
От теплоносителя в помещение должен передаваться тепловой поток Qт,
превышающий расчетную теплопотребность Qп на величину дополнительных теплопотерь Qдоп, обусловленных нагреванием ограждающей конструкции в
месте установки отопительного прибора: |
|
Qт = Qп + Qдоп. |
(3.2) |
Площадь нагревательной поверхности Апр, м2, рассчитывают в соответствии с требуемой теплоотдачей прибора. В прибор должно поступать определенное количество теплоносителя G, кг/с (кг/ч), называемое расходом
теплоносителя. Расход воды определяется по формуле:
Gвод = Qт /с (tвх – tвых). |
(3.3) |
Расход теплоносителя насыщенного пара, |
при котором теплота в |
отопительном приборе выделяется при фазовом превращении (конденсации) пара,
равно:
Gпар = Qт /r. |
(3.4) |
К отопительным приборам как к |
оборудованию, устанавливаемому |
непосредственно в обогреваемых помещениях, предъявляются следующие требования, дополняющие и уточняющие требования к системам отопления:
25
санитарно-гигиенические; экономические; архитектурно-строительные;
производственно-монтажные; эксплуатационные.
3.1. Классификация отопительных приборов
Радиаторы. Радиатором называется конвективно-радиационный отопи-
тельный прибор, состоящий из отдельных колончатых элементов (рис. 3.1) или из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы (рис. 3.2).
Секции радиаторов изготавливаются из серого чугуна, стали или алюминия
(толщина стенки 2…4 мм) и могут компоноваться в приборы различной площади путем соединения на резьбовых ниппелях с прокладками из термостойкой резины или паронита. Наиболее распространены двухколончатые радиаторы средней высоты (hм = 500 мм).
Чугунные секционные радиаторы отличаются значительной тепловой мощностью. В то же время они металлоемки, производство их трудоемко,
монтаж затруднен из-за большой массы, очистка от пыли неудобна, внешний вид не привлекателен.
Плоские радиаторы выполняются из стальных листов толщиной 1,4…1,5
мм. Панельный радиатор может состоять из одного, двух и трех параллельных блоков. Стальные панельные радиаторы отличаются от чугунных меньшей массой (в 2,5…3 раза), легко очищаются от пыли, их монтаж облегчен,
производство механизировано. Стальные радиаторы должны выполняться из коррозионностойкой холоднокатаной листовой стали. При изготовлении из обычной стали срок службы резко сокращается из-за интенсивной внутренней коррозии.
26
Рис. 3.1. Двухколончатая секция радиатора: hп – полная высота; hм – монтажная высота; в - строительная глубина; – длина
27
Рис. 3.2. Конструкция стального панельного радиатора: а – каналы колончатой формы; б – каналы регистровой формы; в – каналы змеевиковой формы
Плоские блоки радиаторов делают также из тяжелого бетона (бетонные отопительные панели), применяя нагревательные элементы из металлических труб. Их располагают в наружных ограждающих конструкциях (совмещенные панели) или приставляют к ним (приставные панели). Из-за трудности ремонта,
усложнения регулирования теплоотдачи, больших потерь через наружные конструкции зданий в настоящее время они применяются ограниченно.
Гладкотрубным называется отопительный прибор, состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, змеевиковой (рис. 3.3, а) или регистровой (рис. 3.3, б) формы. Они свариваются из труб Dу 32…100 мм.
Гладкотрубные приборы характеризуются высокими значениями коэффициента теплопередачи. Их применяют в тех случаях, когда не могут быть использованы отопительные приборы других видов.
Конвектор состоит из двух элементов: трубчато-ребристого нагревателя и кожуха (рис. 3.4). Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению теплопередаче благодаря увеличению подвижности воздуха у поверхности нагревателя.
Рис. 3.3. Соединение труб в гладкотрубных отопительных приборах: а – змеевиковая форма; б – регистровая форма; 1 – нитки; 2 – колонка; 3 – калачи; 4 - заглушка
28
Рис. 3.4. Конструкции конвекторов: а – с кожухом; б – без кожуха; 1 – канал для теплоносителя; 2 – оребрение; 3 – кожух; 4 – решетка; 5 – воздушный клапан
Нагреватели наиболее распространенных конвекторов – с кожухом из двух или четырех труб Dу 20 мм, на которые насажены прямоугольные ребра с шагом 6 мм. Эти конвекторы снабжены воздушным клапаном для регулирования теплоотдачи.
Конвекторы без кожуха обычно устанавливаются в два яруса или ряда для получения необходимой площади нагревательной поверхности.
Ребристые трубы представляют собой фланцевую чугунную трубу,
наружная поверхность которой покрыта совместно отлитыми тонкими ребрами.
Размещение вертикального отопительного прибора в помещении возможно как у наружной, так и у внутренней стены (рис. 3.5). Размещение приборов у внутренних стен допустимо лишь в южных районах России, т.к. оно сопровождается неблагоприятным для здоровья людей движением воздуха с пониженной температурой у пола помещений. В средней полосе и северных районах России целесообразно устанавливать отопительные приборы вдоль наружных стен и особенно под окнами, что повышает тепловой комфорт помещения. В лестничных клетках целесообразно располагать отопительные приборы в нижней их части рядом с входными дверями.
29
Рис. 3.5. Размещение отопительных приборов в плане: а – под окнами; б – у внутренних стен
3.2. Коэффициент теплопередачи отопительных приборов
Коэффициент теплопередачи прибора kпр, Вт/(м2 оС) численно равен величине, обратной сопротивлению теплопередаче Rпр от теплоносителя через стенку прибора в помещение:
kпр = 1/Rпр. |
(3.5) |
Величина Rпр слагается из сопротивления теплообмену Rв на внутренней поверхности стенки прибора, термического сопротивления стенки Rст и
сопротивления теплообмену Rн на внешней поверхности прибора: |
|
Rпр = Rв + Rст + Rн. |
(3.6) |
Процесс теплопереноса от теплоносителя в помещение осуществляется: от
теплоносителя к стенке прибора – конвекцией и теплопроводностью; через стенку – только теплопроводностью; от стенки в помещение – конвекцией,
радиацией и теплопроводностью. Так как Rн » Rв, то для увеличения теплового потока необходимо развивать внешнюю поверхность отопительного прибора.
Это выполняется созданием специальных выступов, приливов и оребрения, что делает практически невозможным определение величины kпр аналитическим путем.
Поэтому коэффициент теплопередачи каждого вновь разрабатываемого отопительного прибора устанавливают опытным путем. Рассмотрим основные и второстепенные факторы, определяющие величину kпр.
Основными факторами являются: вид и конструктивные особенности;
температурный напор при эксплуатации прибора. Вид прибора позволяет