Исходные данные для определения теплопотерь помещением

18.Определение теплопотерь помещением. При определении теплопотерь помещениями учитываются как основные теплопотери через наружные ограждения, так и дополнительные потери тепла.Для подсчета теплопотерь отдельными помещениями и зданием в целом необходимо иметь строительные чертежи с поэтажными планами и разрезами отапливаемого здания, на которых должны быть указаны размеры и назначения помещений, а также конструкции ограждений (стен, полов, потолков, окон, дверей). Кроме того, для установления расчетной наружной температуры надо знать климатические условия местности, где возведено отапливаемое здание, а для подсчета добавочных теплопотерь — ориентацию здания по странам света и направление господствующих ветров. При отсутствии строительных размеров на чертежах, как исключение, допускается определить размеры ограждающих конструкций по масштабу.В процессе определения основных и дополнительных потерь тепла через ограждения помещений пользуются бланком, в который вписываются исходные и фактические данные о теплопотерях. Форма такого бланка расчета с примером определения теплопотерь приведена в табл. III.2. В расчетных бланках обычно приняты следующие сокращенные обозначения ограждений: наружные стены — Н. С.; внутренние стены — В. С; окна с двойными рамами — Д. О; окна с одинарными рамами — 0.0; двойная дверь — Д. Д; пол — Пл; потолок — Пт.Теплопотери подсчитывают в следующем порядке:а) выясняют расчетные температуры наружного воздуха и внутреннего воздуха в помещении;б) в бланк заносят наименование каждого помещения, расчетную внутреннюю температуру, обозначение наружных ограждений, их размеры, ориентировку по странам света, добавки потерь тепла в процентах и разность температур по каждому ограждению отдельно; в)по справочникам, а при необходимости путем расчета определяют коэффициенты теплопередачи ограждающих конструкций и записывают их в соответствующие графы бланков.Теплопотери подсчитывают отдельно для каждого помещения и для здания в целом. Перед заполнением расчетного бланка все помещения на планах каждого этажа здания нумеруют, причем на каждом этаже применяется своя порядковая нумерация. Нумерацию помещений рекомендуется начинать с угловых комнат (для первого этажа с № 101, для второго —с № 201, для третьего — с № 301 и т. д.). Теплопотери лестничной клетки определяются не по отдельным этажам, а сразу по всей ее высоте. Лестничные клетки нумеруют отдельно, обозначая их римскими цифрами или буквами.

19.Добавочные теплопотери. 1.Добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света, относящаяся к потерям тепла всеми вертикаль- ними ограждениями и вертикальными проекциями наклонных ограждении зданий. Для ограждений, ориентированных на север, северо-восток, восток и северо-запад—10%. Для ограждений, ориентированных на юго-восток и запад — 5 % разработке типовых проектов добавочные теплопотери на ориентацию ограждений следует принимать в размере 8 %.2.Добавка па врывание холодного воздуха через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при открывании их па короткие периоды времени; при i этажах принимается: 60/ % —при тройных дверях с двумя тамбурами между ними; 80/ % —при двойных дверях с тамбуром между ними и 65/ % — при одинарной двери. Эта добавка относится к теплопотерям дверей и учитывает потребность в расходе тепла на подогрев врывающегося через открытые двери наружного воздуха.Перечисленные добавки не учитываются, если двери являются летними или запасными.В промышленных зданиях врывание холодного воздуха через ворота при открывании их в общей сложности не более чем на 15 мин в смену учитывается тем, что теплопотери через ворота утраиваются. При большом времени открытия ворот врывание холодного воздуха должно локализоваться путем устройства специальных воздушных завес или тамбуров.3. Добавка к потерям тепла через наружные стены, двери и окна общественных зданий и вспомогательных помещений промышленных зданий и сооружений при наличии в этих помещениях двух или более наружных стен выражается величиной 5 %.

20.Определение тепловой мощности системы отопления. Система отопления для выполнения возложенной на неё задачи должна обладать определённой тепловой мощностью. Расчётная тепловая мощность системы выявляется в результате составления теплового баланса в обогреваемых помещениях при температуре наружного воздуха tн.р, называемой расчётной, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tн.5 и определяемой для конкретного района строительства по нормам [3]. Расчётная тепловая мощность в течение отопительного сезона используется частично в зависимости от изменения теплопотерь помещений при текущем значении температуры наружного воздуха tн и только при tн.р - полностью.Изменение текущей теплопотребности на отопление имеет место в течение всего отопительного сезона, поэтому теплоперенос к отопительным приборам должен изменяться в широких пределах. Этого можно достичь путём изменения температуры и (или) количества перемещающегося в системе отопления теплоносителя. Этот процесс называют эксплуатационным регулированием.Система отопления предназначена для создания в помещениях здания температурной обстановки, соответствующей комфортной для человека или отвечающей требованиям технологического процесса.Выделяемая человеческим организмом теплота должна быть отдана окружающей среде так и в таком количестве, чтобы человек, находящийся в процессе выполнения какого-либо вида деятельности, не испытывал при этом ощущения холода или перегрева. Наряду с затратами на испарение с поверхности кожи и легких, теплота отдаётся с поверхности тела посредством конвекции и излучения. Интенсивность теплоотдачи конвекцией в основном определяется температурой и подвижностью окружающего воздуха, а посредством лучеиспускания (радиации) - температурой поверхностей ограждений, обращённых внутрь помещения.Температурная обстановка в помещении зависит от тепловой мощности системы отопления, а также от расположения обогревающих устройств, теплофизических свойств наружных и внутренних ограждений, интенсивности других источников поступления и потерь теплоты. В холодное время года помещение в основном теряет теплоту через наружные ограждения и, в какой-то мере, через внутренние ограждения, отделяющие данное помещение от смежных, имеющих более низкую температуру воздуха. Кроме того, теплота расходуется на нагревание наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности ограждений естественным путем или в процессе работы системы вентиляции, а также материалов, транспортных средств, изделий, одежды, которые холодными попадают в помещение снаружи.В установившемся (стационарном) режиме потери равны поступлениям теплоты. Теплота поступает в помещение от людей, технологического и бытового оборудования, источников искусственного освещения, от нагретых материалов, изделий, в результате воздействия на здание солнечной радиации. В производственных помещениях могут осуществляться технологические процессы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаги, химические реакции и пр.).Учёт всех перечисленных составляющих потерь и поступления теплоты необходим при сведении теплового баланса помещений здания и определении дефицита или избытка теплоты. Наличие дефицита теплоты dQ указывает на необходимость устройства в помещении отопления. Избыток теплоты обычно ассимилируется системой вентиляции. Для определения расчётной тепловой мощности системы отопления Qот составляет баланс расходов теплоты для расчётных условий холодного периода года в виде Qот = dQ = Qогр + Qи(вент) ± Qт(быт) где Qогр - потери теплоты через наружные ограждения; Qи(вент) - расход теплоты на нагревание поступающего в помещение наружного воздуха; Qт(быт) - технологические или бытовые выделения или расход теплоты.Методики расчета отдельных составляющих теплового баланса, входящих в формулу (4.2.1), нормируются СНиП [1].Основные теплопотери через ограждения помещения Qогр определяют в зависимости от его площади, приведенного сопротивления теплопередаче ограждения и расчетной разности температуры помещения и снаружи ограждения.Площадь отдельных ограждений при подсчете потерь теплоты через них должна вычисляться с соблюдением определённых нормами [1] правил обмера.Приведенное сопротивление теплопередаче ограждения или обратная ему величена - коэффициент теплопередачи - принимаются по теплотехническому расчету в соответствии с требованиями СНиП [2] или (например, для окон, дверей) по данным организации-изготовителя.Расчётная температура помещения обычно задаётся равной расчётной температуре воздуха в помещении tв, принимаемой в зависимости от назначения помещения по СНиП, соответствующим назначению отапливаемого здания.Под расчётной температурой снаружи ограждения подразумевается температура наружного воздуха tн.р или температура воздуха более холодного помещения при расчёте потерь теплоты через внутренние ограждения.Основные теплопотери через ограждения часто оказываются меньше действительных их значений, так как при этом не учитывается влияние на процесс теплопередачи некоторых допонительных факторов (фильтрации воздуха через ограждения, воздействия облучения солнцем и излучения поверхности ограждений в сторону небосвода, возможного изменения температуры воздуха внутри помещения по высоте, врывание наружного воздуха через открываемые проёмы и пр). Определение связанных с этим дополнительных теплопотерь также нормируется СНиП [1] в виде добавок к основным теплопотерям.Расход теплоты на нагревание холодного воздуха Qи(вент), поступающего в помещения зданий в результате инфильтрации через массив стен, притворы окон, фонарей, дверей, ворот, может составлять 30…40% и более от основных теплопотерь. Количество наружного воздуха зависит от конструктивно-планировочного решения здания, направления и скорости ветра, температуры наружного и внутреннего воздуха, герметичности конструкций, длины и вида притворов открывающихся проёмов. Методика расчёта величины Qи(вент), также нормируемая СНиП [1], сводится, прежде всего, к расчёту суммарного расхода инфильтрующегося воздуха через отдельные ограждающие конструкции помещения, который зависит от вида и характера неплотностей в наружных ограждениях, определяющие значения их сопротивления воздухопроницанию. Их фактические значения принимаются согласно СНиП [2] или по данным организации-изготовителя конструкции ограждения.Кроме рассмотренных выше теплопотерь в общественных и административно-бытовых зданиях зимой, когда работает система отопления, возможны как теплопоступления, так и дополнительные затраты теплоты Qт. Эта составляющая теплового баланса обычно учитывается при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Если в помещении не предусмотрены подобные системы, то указанные дополнительные источники должны быть учтены при определении расчётной мощности системы отопления. При проектировании системы отопления жилого здания согласно СНиП учет дополнительных (бытовых) теплопоступлений в комнатах и кухне нормируется величиной не менее Qбыт=10 Вт на 1 м2 площади квартиры, которая вычитается из расчётных теплопотерь этих помещений.При окончательном определении расчётной тепловой мощности системы отопления согласно СНиП [1] учитываются также ряд факторов, связанных с тепловой эффективностью применяемых в системе отопительных приборов. Показателем, оценивающим это свойство, является отопительный эффект прибора, который показывает отношение количества фактически затрачиваемой прибором теплоты для создания в помещении заданных условий теплового комфорта к расчётным потерям теплоты помещением. Согласно СНиП [1] суммарная величина дополнительных теплопотерь должна быть не более 7% расчётной тепловой мощности системы отопления.Для теплотехнической оценки объёмно-планировочных и конструктивных решений, а также для ориентировочного расчёта теплопотерь здания пользуются показателем - удельная тепловая характеристика здания q, Вт/(м3·°С), которая при известных теплопотерях здания равна q = Qзд / (V(tв - tн.р)), где Qзд - расчётные теплопотери всеми помещениями здания, Вт; V - объём отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3; (tв - tн.р) - расчётная разность температуры для основных (наиболее представительных) помещений здания,°C.Величина q определяет средние теплопотери 1 м3 здания, отнесённые к разности температуры 1°C. Ей удобно пользоваться для теплотехнической оценки возможных конструктивно-планировочных решений здания. Величину q обычно приводят в перечне основных характеристик проекта его отопления.Иногда значение удельной тепловой характеристики используют для приблизительного подсчёта теплопотерь здания. Однако необходимо отметить, что применение величины q для определения расчётной отопительной нагрузки приводит к значительным погрешностям в расчёте. Объясняется это тем, что значения удельной тепловой характеристики, приводимые в справочной литературе, учитывают только основные теплопотери здания, между тем как отопительная нагрузка имеет более сложную структуру, описанную выше.Расчёт тепловых нагрузок на системы отопления по укрупнённым показателям используют только для ориентировочных подсчётов и при определении потребности в теплоте района, города, т. е. при проектировании централизованного теплоснабжения.

21.Удельная тепловая характеристика здания. Для теплотехнической оценки объемно-планировочных и конструктивных решений и для ориентировочного рас­чета теплопотерь здания пользуются показателем — удель­ная тепловая характеристика здания q, которая, при изве­стных теплопотерях здания, равна q = Qзд / [V (tв- tн)] (2.3.1)где Qзд — расчетные теплопотери через наружные ограждения всеми помещениями здания, Вт; V — объем отапливаемого здания по внешнему обмеру, м3, tв - tн — расчетная разность температуры для наиболее характерных помещений здания.Величина q, Вт/(м3 °С), определяет средние теплопотери 1 м3 здания, отнесенные к расчетной разности температуры 1°С. Ее можно определить заранее:q = q0 bt (2.3.2)

22.Влияние объемно-планировочных решений зданий на микроклимат и тепловой баланс помещений. К факторам, влияющим на удельную характеристику (тепловую) здания, а, следовательно, и на тепловую мощность отопления, относятся объем здания, степень остекления, этажность здания, площади наружных ограждений и вид их теплозащиты. Кроме того, qуд зависит от формы здания и района строительства.Здания малого объема, узкие, сложной конфигурации, с увеличенным периметром обладают повышенной тепловой характеристикой. Уменьшенные тепловые потери, а следовательно, и тепловую мощность системы отопления имеют здания, форма которых близка к кубу. Наименьшие теплопотери имеют шарообразные сооружения того же объема, как имеющие минимальную площадь наружной поверхности. Влияние района строительства на величину qуд проявляется через изменение теплозащитных свойств наружных ограждений. Так, в северных районах при относительном уменьшении коэффициентов теплопередачи ограждений qуд меньше, чем в южных.При разработке архитектурной композиции здания любого назначения инженер-проектировщик обязан правильно оценивать степень остекления здания с технико-экономических позиций, учитывать, что с увеличением остекления наружных ограждений резко возрастает qуд т.к. термическое сопротивление остекленных проемов в 3 раза меньше такового наружных стен. В летние месяцы чрезмерная степень остекления является причиной ухудшения микроклиматапомещения: перегрева воздуха, отклонения влажности от нормы, что сказывается на самочувствии и работоспособности человека. qуд - величина непостоянная, может изменяться для разных этапов строительной практики в связи с возможностью получения высокоэффективных и дешевых утеплителей для наружных ограждений. Внедрение их в практику строительства может привести к повышению теплозащитных качеств ограждений и к уменьшению тепловой мощности системы отопленияТеплозатраты на отопление и вентиляции зданий различного назначения при отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме зданий рекомендуется СНиП 2.04.07-86 определять по следующим формулам:а)- максимальный тепловой поток, Вт, на отопление жилых и общественных зданийQ’оmax = qo × F×(1+k1) (4.6)б) максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию зданийQ’о max = qo × F×k1×k2 (4.7)где qo - укрупненный показатель максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м обшей площади; F - общая площадь жилых зданий; k1 и k2 - коэффициенты, учитывающие тепловой поток на отопление и вентиляцию общественных зданий соответственно (величина k1 принимается равной 0.25, величина k2 принимается равной для зданий общественной постройки 0.6).С учетом бесполезных потерь теплоты, связанных с теплопередачей через стенки теплопроводов, проложенных в неотапливаемых помещениях, и с размещением отопительных приборов и труб у наружных ограждений, фактическая тепловая мощность систем отопления составитQс.о = (1…1,15)×Qс.о (4.8)Теплозатраты на вентиляцию жилых зданий, не имеющих специальной приточной вентиляции, не превышают 5…10% затрат на отопление и учитываются в значении удельной тепловой характеристики здания qуд.Теплозатраты на вентиляцию производственных и коммунальных предприятий составляют значительную долю суммарных теплозатрат объекта. Теплозатраты на вентиляцию принимают по проектам местных систем вентиляции или по типовым проектам зданий, а для действующих установок - по эксплуатационным данным.

23.Требования к системам отопления. Система отопления должна обеспечивать расчетную (требуемую по нормам) температуру воздуха в помещениях. Требуемая температура внутреннего воздуха поддерживается подачей теплоты системами отопления, а также бытовыми тепловыделениями. Суммарное поступление теплоты должно возмещать ее расход через ограждающие конструкции зданий; на нагревание наружного воздуха, поступающего через двери, неплотности в ограждающих конструкциях, в том числе за счет инфильтрации.Система отопления здания должна обеспечивать: равномерное нагревание воздуха помещений в течение отопительного периода; противопожарную безопасность; возможность регулирования.Максимальное давление в системе отопления не должно превышать: при установке радиаторов — 0,6 МПа, при установке конвекторов— 1,0 МПа, что определяется механической прочностью установленных приборов. Система отопления должна быть герметична во всем диапазоне давлений.

24.Центральные и местные системы отопления. Системы отопления по расположению основных элементов подразделяются на местные и центральные.В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три основных элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение. Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива.Примером местной системы является газовоздушный отопительный агрегат, применяемый, в частности, для отопления производственных помещений большого объема. Тепловая энергия, получаемая при сжигании газообразного топлива в горелке, передается в поверхностном теплообменнике теплоносителю - воздуху, нагнетаемому вентилятором. Горячий воздух по теплопроводам (каналам) выпускается в помещение после очистки в фильтре. Охлаждающиеся продукты сгорания газа удаляются через дымоход в атмосферу.В местной системе отопления с использованием электрической энергии теплопередача может осуществляться с помощью жидкого или газообразного теплоносителя либо без него непосредственно от разогретого твердого элемента.Центральными называются системы, предназначенные для отопления группы помещений из единого теплового центра. В тепловом центре находятся теплогенераторы (котлы) или теплообменники. Они могут размещаться непосредственно в обогреваемом здании (в котельной или местном тепловом пункте) либо вне здания - в центральном тепловом пункте (ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной) или ТЭЦ.Теплопроводы центральных систем подразделяют на магистрали (подающие, по которым подается теплоноситель, и обратные, по которым отводится охладившийся теплоноситель), стояки (вертикальные трубы или каналы) и ветви (горизонтальные трубы или каналы), связывающие магистрали с подводками к отопительным приборам (с ответвлениями к помещениям при теплоносителе воздухе).Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплогенераторы, теплообменники и отопительные приборы системы здесь также разделены: теплоноситель (например, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным (с температурой,) и внутренним (внутри здания, с температурой? t1) теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и, охладившись, возвращается на тепловую станцию.В современных системах теплоснабжения зданий от ТЭЦ или крупных тепловых станций используются два теплоносителя. Первичный высокотемпературный теплоноситель перемещается от ТЭЦ или тепловой станции по городским распределительным теплопроводам к ЦТП или непосредственно к местным тепловым пунктам зданий и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообменниках (или смешения с первичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и внутренним теплопроводам к отопительным приборам обогреваемых помещений зданий и затем возвращается в ЦТП или местный тепловой пункт.Первичным теплоносителем обычно служит вода, реже пар или газообразные продукты сгорания топлива. Если, например, первичная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая центральная система отопления именуется водоводяной. Аналогично могут существовать водовоздушная, пароводяная, паровоздушная, газовоздушная и другие системы центрального отопления.По виду основного (вторичного) теплоносителя местные и центральные системы отопления принято называть системами водяного, парового, воздушного или газового отопления.

25.Теплоносители для систем отопления. Вода со своей способностью накапливать при нагревании и отдавать при остывании большое количество тепла является прекрасным теплоносителем. Она обладает хорошей текучестью и потому легко циркулирует по системе отопления. Кроме того, вода всегда под рукой, и если необходимо добавить ее в систему отопления, проблем не возникает. Немаловажно и то, что речь идет об экологически чистом веществе. Следовательно, возможная протечка не вызовет "экологической катастрофы" в масштабах отдельно взятого дома. Но! Все эти достоинства нивелируются одним существенным недостатком - возможностью замерзания воды в системе и, как следствие, выводом последней из строя (дом с выключенной, но заполненной системой отопления зимой не оставишь). Еще одним недостатком можно считать необходимость изменения химического состава воды перед использованием для отопления (например, из-за повышенной концентрации железа, кислорода, солей жесткости и т. д. - подробнее см. статью в N 1 нашего журнала за этот год). Кроме того, как ее ни готовь, все равно возникает коррозия всех металлических частей системы отопления.Антифриз (от англ. freeze - "замерзать", с приставкой "анти", означающей противоположность) - это не жидкость определенного химического состава, а собирательное понятие, обозначающее любые низкозамерзающие жидкости, применяемые для охлаждения двигателей внутреннего сгорания и различных установок (в том числе систем отопления), работающих при температурах ниже 0°С.

26.Водяные систем отопления. К настоящему времени сложились два основных типа индивидуальных жилых зданий: усадьбы для круглогодичного проживания жильцов и дома (дачи) для проживания только в летний период. С технологической точки зрения требования к усадьбам и летним домам заметно различаются. Поскольку в летних домах проживают в основном в летний период, разность температур помещения и наружного воздуха относительно невелика. Поэтому наружные стены домиков обычно имеют небольшое термическое сопротивление теплопередаче от воздуха внутреннего помещения к наружному. Как правило, стены летних садовых домиков изготавливают из облегченных конструкций. И в этих домиках отопление, как правило, отсутствует.Необходимость создания комфортных условий в летнем садовом домике и в зимнее время обязывает хозяев использовать различные варианты отопления, причем в качестве теплогенераторов используются в основном печи на твердом топливе. Кроме печей и каминов могут быть рекомендованы также электронагреватели (ТЕНы, рефлекторы, электрокамины и т.д.). В этих случаях не следует использовать водяные системы отопления, поскольку при отрицательных температурах нужно сливать воду из системы, а затем вновь заполнять ее водой - занятие, связанное с определенными неудобствами, Избежать их можно, если использовать в качестве теплоносителя незамерзающую жидкость - антифриз. Однако следует считаться с тем, что антифриз достаточно дорог и токсичен.Что касается теплоснабжения усадебных и дачных домиков с круглогодичным проживанием жильцов, то их устройства дол лены обеспечивать весь комплекс удобств, предоставляемых городским жителям: отопление, горячее водоснабжение, возможность приготовления пищи. В то же время основные теллопотребляющие элементы домов - системы отопления и горячего водоснабжения - имеют некоторые особенности в сравнении с системами отопления и горячего водоснабжения городских жилых зданий. Они состоят в следующем:1) поскольку дома усадебного типа имеют небольшой объем и соответственно небольшие теллопотери, их обычно подсоединяют к наружным теплосетям, обслуживаемым групповой или индивидуальной котельной с температурой теплоносителя не более 95°С. Присоединение квартирных систем отопления к теплосети в этом случае молено производить без подмешивающих устройств в виде элеваторов;2) ввиду того, что усадебные дома имеют один-два этажа, в них, как правило, целесообразно применять наиболее простую однотрубную систему отопления;3) из-за отсутствия регуляторов для небольших расходов сетевой воды для присоединения к теплосети систем горячего водоснабжения следует использовать емкостные водонагреватели, в которых вода теплосети нагревает местную воду через поверхность размещенного в нем змеевика (бойлерные котлы).Для отопления малоэтажных здании в настоящее время применяют печное, водяное, электрическое и воздушное отопление.Наиболее совершенно электрическое отопление, удобством регулирования тепловой нагрузки, отсутствием громоздких отопительных приборов, высокой гигиеничностью. Единственный, но часто решающий недостаток электрического отопления - его дороговизна. Стоимость единицы отпущенного тепла при электрическом отоплении в несколько раз выше, чем при выработке тепла в печах или котлах.

Наибольшее распространение получили водяные и воздушные системы отопления. При оценке теплотехнических свойств теплоносителей решающими показателями являются весовая и объемная тепловая емкость и температура. С точки зрения количества тепла, содержащегося в единице объема, вода имеет огромные преимущества по сравнению с водой. Например, при обычных для систем отопления температурах воды 80°С и воздуха 70°С объемная теплоемкость составляет: воды(Cv = РСg = 975x1 = 975 ккал), воздуха(Cv =0.25 ккал); т.е. теплоемкость воды больше чем теплоемкость воздуха почти в 4000 раз. Соответственно объемный расход ее, необходимый для отопления одного и того же помещения в тысячи раз меньше расхода воздуха, в силу этого требуется гораздо меньшее сечение соединительных коммуникаций, транспортирующих разогретый теплоноситель в отапливаемое помещение. Большие объемы нагретого воздуха затрудняют его транспортировку и распределение по отапливаемым помещениям. Из-за значительных диаметров разделительных воздуховодов вентилятор для передачи нагретого воздуха необходимо располагать вблизи отапливаемого жилого помещения, что связано с проникновением в помещение шума от работающего вентилятора.Вместе с тем воздух как теплоноситель имеет ряд преимуществ по сравнению с водой.Во-первых, он передает тепло в помещение непосредственно, т.е. без установки отопительных приборов. Проникающая способность воздуха велика, за счет высокой конвенционной способности осуществляется эффективное отопление помещения.Во-вторых, не требуется устройств канализации теплоносителя (воздуха).Достоинства воздушного отопления оценены человеком давно. Известно, что отопление горячими газами было первым способом искусственного отопления жилища. Простой и древний способ отопления путем сжигания топлива внутри помещения соседствовал с центральными установками водяного и воздушного отопления. Так, в г. Эфесе, основанном в X веке до н.э. па территории современной Турции, для отопления помещений уже в то время использовалась система трубок, в которые подавалась горячая вода из котлов, находящихся в подвалах домов. В Хакасии и многих других местах нашей страны применялось напольное отопление с использованием теплоты продуктов сгорания централизованно-сжигаемого топлива. Система воздушного отопления, созданная в Италии, подробно описана еще Витрувием (конец I века до н.э.). Наружный воздух нагревался в подпольных каналах, предварительно-прогретых горячими газами, и поступал в отапливаемые помещения. По такому нее принципу отапливались помещения замков в Германии в средние века.На развитие отопительной техники оказывал влияние вид применяемого топлива. В течении многих столетий использовалось твердое топливо (дрова, уголь) и отопительные установки приспосабливались к его сгоранию. Известны многочисленные конструкции очагов и жаровен, каминов и особенно печей, получивших широкое распространение в России. Отопительные печи для сжигания твердого топлива часто применяют и сейчас.С открытием новых видов топлива (природный газ, нефть) создаются отопительные установки и тепловые станции для их сжигания с нагреванием промежуточной среды, переносящей теплоту в помещения.В современных системах воздушного отопления малоэтажных зданий воздух нагревают обычно в калориферах-теплообменниках, печах, в которых тепло передается воздуху через стенку продуктами сгорания топлива или электрическими нагревателями. Нагретая изнутри металлическая (или кирпичная) поверхность калорифера (печи) охлаждается снаружи, отдавая тепло воздуху. Теплоотдача воздуху тем выше, чем больше поверхность теплообмена, поэтому искусственно увеличивают поверхность теплообмена или увеличивают скорость движения воздуха, соприкасающегося с поверхностью теплообменника.

Плотность воздуха при средней температуре 4-70°С примерно в тысячу раз меньше чем воды, поэтому его нагревающая способность (коэффициент теплопередачи) значительно (в 30-50 раз) меньше, чем этот показатель для воды. Таким образом в огневоздушных калориферах (теплообменниках) существует опасность перегрева разделяющей стенки теплообменника. Чтобы исключить это негативное явление, применяют принудительное движение воздушной среды в теплообменнике с помощью вентиляторов. Промышленностью, к сожалению, выпускается мало вентиляторов с низкой производительностью и поэтому в большинстве случаев применяются огневоздушные калориферы и теплообменники, в которых используется, так называемая естественная тяга, возникающая при его нагреве. Недостатком калориферов с естественной тягой является незначительная величина возникающего напора воздуха. Это ограничивает протяженность распределительных воздуховодов и создает трудности в распределении нагретого воздуха по помещениям.Указанный недостаток калориферов с естественной тягой не является определяющим. Главная причина того, что воздушное отопление еще мало распространено в малоэтажных зданиях, состоит в недостаточном выпуске дешевых и малопроизводительных вентиляторов, а также в создаваемом ими шуме. Кроме того, конструкции разработанных к настоящему времени калориферов предусмотрены только для сжигания сетевого газа или жидкого топлива. Поэтому наибольшее распространение для отопления малоэтажных зданий получило печное и водяное отопления. Причем движение воды в водяных системах можно осуществить, без применения насосов, используя естественный напор, возникающий в следствии охлаждения воды в нагревательных приборах.Принцип действия и устройство системы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя.Принципиальная схема системы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя показана на рис. 1.1. Вода от котла к приборам теплообменника и обратно двигается под действием гидростатического напора, возникающего благодаря различной плотности охлажденной и нагретой жидкости (теплоносителя).В системах водяного отопления наибольшая температура горячей воды обычно равна 95°С, а охлажденной - 70°С. Если пренебречь охлаждением воды в трубах, то можно считать, что в нагревательный прибор вода поступает с температурой 95°С, а уходит из него с температурой 70°С. При этом условии определим сначала для верхнего, а затем для нижнего нагревательного прибора циркуляционное давление, под влиянием которого происходит через них движение воды. Проведем на рис. 1.1а пунктирные горизонтальные линии через центры нагревательных приборов и котла. Допустим, что эти линии являются границей между водой с температурой 95°С и водой с температурой 70°C. Очевидно, что на участке ВГДЛЕ температура воды будет одинакова и равна 95°С, следовательно, здесь не может возникнуть сила, которая заставила бы воду циркулировать. Одинакова и равна 70°С; температура на участке АКИЗ, поэтому и тут не может быть создана необходимая сила. Остается раcсмотреть остальные два участка - АВ и ЕЗ. На участке АВ температура воды равна 95°С, а на участке ЕЗ она составляет 70°С. При таком соотношении температур налицо необходимое условие для возникновения циркуляционного давления - вследствие разности весов воды на участке ЕЗ и АВ и создается; циркуляция в кольце АБВГДЛЕЖЗИК. Сказанное относится к верхнему нагревательному прибору.Для прибора, расположенного в нижнем этаже и включенного в кольцо АБВГДЛМЖЗИК, циркуляционное давление будет создаваться разностью весов столба воды ЖЗ и столба АБ, так как на участке БГДМЖ температура одинакова и равна 95°С, а на участке АЕИЗ температура тоже одинакова и равна 70°С. Но высота столбов воды АВ и ЕЗ соответственно больше высоты столбов воды АБ и ЖЗ. Следовательно, и разница в весе столбов АВ и ЕЗ будет больше разницы в весе столбов АБ и ЖЗ, отсюда циркуляционное давление для прибора второго этажа больше, чем для прибора первого этажа.Этим объясняется следующее часто наблюдающееся явление: в системах водяного отопления нагревательные приборы верхних этажей прогреваются лучше, чем приборы нижних этажей.Из приведенных выше рассуждений вытекает, что в двухтрубных системах отопления нагревательные приборы, расположенные на одном уровне с котлом или ниже его, работать не будут или же будут очень слабо прогреваться. Для указанных систем практикой установлено наименьшее расстояние между центром нагревательных приборов нижнего этажа и центром котла в 3 метра. В связи с этим котельные для систем отопления должны иметь достаточное заглубление. Указанного недостатка лишены однотрубные системы отопления. В этом случае гидростатический напор, заставляющий циркулировать воду в системе, будет образовываться из-за охлаждения воды в трубопроводах, подводящих нагретую воду к нагревательным приборам, а также отводящих охлажденную воду от приборов к котлу.Это охлаждение полезно, во-первых, для создания гидростатического напора, а во-вторых, для дополнительного, обогрева помещения, поэтому указанные трубопроводы прокладывают открыто и не изолируют. Напротив, охлаждение воды в главном стояке (подъемном трубопроводе) вредно, ибо приводит к снижению температуры и увеличению плотности и, как следствие, к уменьшению гидростатического напора. В связи с этим подъемный стояк от котла необходимо тщательно теплоизолировать.Количество тепла, отдаваемого помещению нагревательными приборами, зависит от количества поступающей в прибор воды и ее температуры. В свою очередь, количество воды, которое может быть пропущено через трубопровод к прибору, зависит от циркуляционного давления, заставляющего воду двигаться по трубе. Чем больше циркуляционное давление, тем меньше может быть диаметр трубы для пропуска определенного количества воды и наоборот чем меньше циркуляционное давление, тем больше должен быть диаметр трубы.Но для нормального действия системы отопления требуется еще одно условие: чтобы циркуляционное давление было достаточным для преодоления всех сопротивлений, которые встречает движущаяся в этой системе вода. Известно, что вода при своем движении в системе отопления встречает сопротивления, вызываемые трением воды о стенки труб, а кроме них, еще и местные сопротивления, к которым относятся отводы, тройники, крестовины, краны, нагревательные приборы и котлы.Сопротивление вследствие трения зависит от диаметра и длины трубопровода, а также от скорости движения воды (если скорость увеличится в два раза, то сопротивление - в четыре раза, т.е. в квадратичной зависимости). Чем меньше диаметр и больше длина трубопровода и чем выше скорость воды, тем больше сопротивление создается на пути воды и наоборот. В схеме отопления, изображенной на рис. 1.1а имеется два кольца: одно, проходящее через ближайший к котлу стояк, и другое, которое проходит через дальний стояк. Так как первое кольцо короче второго, то при одинаковой в обеих кольцах тепловой нагрузке и одинаковых диаметров труб будет проходить по короткому кольцу больше воды, чем требуется по расчету, ж в результате по длинному кольцу будет проходить меньше воды, чем следует по расчету. Чтобы этого избежать необходимо для дальнего стояка применять трубы большего диаметра, чем для ближайшего стояка, и таким образом уравнять сопротивления в обеих кольцах. При большей длине труб сопротивление возрастает, с увеличением диаметра труб оно падает.Величина местного сопротивления зависит, во-первых, от скорости воды, следовательно, и от изменения сечения, вызывающего изменение этой скорости (например, в кранах, нагревательных приборах, котлах и т.д.), во-вторых, от изменения направления, по которому движется вода, и изменения количества воды (например, в отводах, тройниках, крестовинах, вентилях).По принципу действия система отопления с нижней разводкой не отличается от системы с верхней разводкой. И тут, и там циркуляция создается потому, что горячая вода, как более легкая, вытесняется обратной водой вверх по стоякам; остывая в нагревательных приборах, эта вода опускается вниз через обратные стояки и снова поступает в котел.В системах с естественным побуждением в зданиях небольшой этажности величина циркуляционного давления невелика, и поэтому в них нельзя допускать больших скоростей движения воды в трубах; следовательно, диаметры труб должны быть большими. Система может оказаться экономически невыгодной. Поэтому применение систем с естественной циркуляцией допускается лишь для небольших зданий.Перечислим недостатки систем отопления с естественной циркуляцией воды:сокращен радиус действия (до 30м по горизонтали) из-за небольшого циркуляционного давления;повышена стоимость (до 5-7% стоимости здания), в связи с применением труб большого диаметра;увеличены расход металла и затраты труда на монтаж системы;замедлено включение системы в действие;повышены опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях.Вместе с тем, отметим преимущества системы с естественной циркуляцией воды, определяющие в отдельных случаях ее выбор:относительная простота устройства и эксплуатации;независимость действия от снабжения электрической энергией;отсутствие насоса, а соответственно шума и вибраций;сравнительная долговечность (при правильной эксплуатации система может действовать 35-40 лет и более без капитального ремонта);саморегулирование, обусловливающее ровную температуру помещений. В системе при изменении температуры и плотности воды изменяется и расход вследствие возрастания или уменьшения естественного циркуляционного давления. Одновременное изменение температуры и расхода воды обеспечивает теплопередачу приборов, необходимую для поддержания заданной температуры помещений, т.е. придает системе тепловую устойчивость. Устройство систем водяного отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя.В системах водяного отопления с естественной циркуляцией циркуляционные давления измеряются всего лишь десятками миллиметров водяного столба. Столь малые давления не позволяют устраивать данные системы в зданиях,.имеющих большую протяженность, кроме того,они требуют применения труб значительных диаметров, что ведет к большому расходу металла.

Циркуляционный насос включает, как правило, обратную магистраль системы отопления для увеличения срока службы деталей, взаимодействующих с горячей водой. На рис. 1.2 изображены системы отопления с искусственной циркуляцией. Расширительный бак подсоединяют не к подающей, а к обратной магистрали.В системах отопления целесообразно применять специальные циркуляционные насосы перемещающие значительное количество воды и развивающие сравнительно небольшие давления. Это малошумные горизонтальные лопастные насосы центробежного типа, соединенные в единый блок с электродвигателями и закрепляемые непосредственно на трубах (без фундамента), например насосы типа ЦНИПС (рис. 1.3) или ЦВЦ (рис. 1.4).Применение насосных: систем отопления позволяет существенно увеличить протяженность, трубопровода и уменьшить металлоемкость системы отопления за счет уменьшения диаметров разводящих трубе проводов. Кроме того, с установкой циркуляционного насоса появляется возможность применения новых схемных решений системы отопления, например, отказ от верхней разводки трубопроводов. Однако применение насосных систем отопления возможно только при условии надежного электроснабжения.При отсутствии теплогенераторов на твердом топливе с топками длительного горения могут найти применение системы водяного отопления с баком аккумулятором и циркуляционным насосом типа ЦВЦ (рис. 1.5) такая система позволяет значительно сократить эксплуатационные затраты по обслуживанию генератора теплоты.Принцип подобной системы отопления состоит в том, что тепловую мощность теплогенератора выбирают в 3 раза больше, чем теплопотери отапливаемого дом, за счет чего появляется возможность не только обеспечивать компенсацию теплопотерь дома, но и аккумулировать теплоту в специальном баке, которы начинает работать по прекращении эксплуатации теплогенератора. Объем бака-аккумулятора подбирают таким образом, чтобы время его разрядки составляло не менее 8 часов (при работе теплогенераторов два раза в сутки по 4 часа). Для эффективной работы системы бак-аккумулятор тщательно теплоизолирован с целью исключении потерь теплоты.Конструктивные схемы систем водяного отопления.Конструктивно системы водяного отопления (как с естественным, так и с искусственным побуждением) подразделяют:по шесту прокладки подающей магистрали - на системы с верхней и нижней разводкой;по способу присоединения нагревательных приборов к подающим стоякам - на однотрубные и двухтрубные;по расположению стояков - на системы с вертикальными и горизонтальными стояками;по схеме прокладки магистрали - на системы с тупиковой схемой и с попутным движением воды в магистралях.Однотрубные и двухтрубные системы отопления

.Однотрубные системы водяного отопления не имеют обратных стояков, и вода, охлажденная в нагревательных приборах, возвращается в подающие стояки.В однотрубных системах в нижние нагревательные приборы поступает смесь горячей воды и воды, охлажденной в верхних приборах. Так как температура этой смеси ниже температуры воды б приборах верхних этажей, то поверхность нагрева нижних приборов должна быть несколько увеличена.

В однотрубных системах вода циркулирует в нагревательных приборах и стояках, которые их питают, вследствие разности температур воды в тех и других. Однотрубные системы можно устраивать по двум схемам. При схеме радиаторы поступает из стояка только часть воды, остальная вода направляется по стояку к нижерасположенным радиаторам, Количество воды для каждого нагревательного прибора можно регулировать кранами, установленными у приборов.

Поиск по сайту: