Нормируемые расстояния между элементами зданий и оборудования 3 страница

Окончание табл. 10.1

 

Помещения	Система отопления (отопительные приборы, теплоноситель, предельная температура теплоносителя или теплоотдающей поверхности)
8. Тепловые пункты	Водяное и паровое с радиаторами и гладкими трубами при температуре теплоносителя: воды 150°С, пара 130°С
9. Отдельные помещения и рабочие места в не­отапливаемых и отапли­ваемых помещениях с температурой воздуха ни­же нормируемой (кроме помещений категорий А, Б и В)	Газовое и электрическое, в том числе с высокотемпературными излучателями

Примечания: 1. Для помещений, указанных в п. 1 (кроме жилых) и п. 5, допускается применять однотрубные системы водяного отопления с температу­рой теплоносителя воды до 130 °С при использовании в качестве отопительных приборов конвекторов с кожухом при скрытой прокладке или изоляции участ­ков, стояков и подводок с теплоносителем, имеющим температуру выше 105 °С для помещений, указанных в п. 1, и выше 115 "С для помещений, указанных в п. 5, а также при соединении трубопроводов в пределах обслуживаемых помещений на сварке.

2. Температуру воздуха при расчете систем воздушного отопления, совме­щенного с приточной вентиляцией или кондиционированием, следует прини­мать не менее чем на 20 % ниже температуры самовоспламенения газов, аэрозо­лей и пыли, выделяющихся в помещении, °С.

10.4. Потери тепла отапливаемыми помещениями

К статьям поступления тепла относится тепло, выделяемое людьми, солнечной радиацией, освещением, нагретыми обору­дованием и изделиями, получаемое в результате перехода других видов энергии в тепловую. Расходными статьями тепла являются его потери через ограждающие конструкции и с изделиями, в результате инфильтрации через неплотности в ограждениях, от­крытые проемы, на нагрев холодных изделий, испарения и т.п.

В большинстве помещений тепловые условия близки к стацио­нарным. Поэтому при расчете теплового баланса следует исходить из того, что все ограждения и оборудование в помещении нахо­дятся в состоянии теплового равновесия. Это означает, что их тем­пература остается неизменной во времени и количество получае­мого ими тепла равно количеству теряемого.

Разность теплового поступления Вт, и расхода (потерь)

Вт, определяет теплоизбыток (недостаток) в помеще-

нии, который ассимилируется (компенсируется) вентиляцион­ным воздухом:

В связи с тем что в помещение поступает лучистое и конвек­тивное тепло, картина теплообмена получается довольно слож­ная. В помещении возможен сложный технологический режим по­дачи нагретых или холодных материалов изделий во времени, когда требуется определение теплопоступлений во времени от отдель­ных изделий (материалов) и составление графиков изменения во времени теплопоступлений в помещение.

В результате тепловыделений температура в помещении даже в теплое время года может быть выше температуры наружного воз­духа. Теплопотери через наружные ограждения, обусловленные этой разностью температур, являются одной из составляющих тепло­вого баланса помещения. Теплопотери через ограждения могут быть получены пересчетом теплопотерь пропорционально отношению расчетных разностей температур внутреннего и наружного возду­ха. В тепловом балансе помещения должны учитываться и затраты тепла на инфильтрацию наружного воздуха.

Часто при оценке теплового баланса помещения (здания) ис­пользуют укрупненные, среднестатистические показатели. Напри­мер, можно определить теплоизбытки в помещении путем состав­ления теплового баланса помещения:

где — теплонапряженность, Вт/м³; — объем помещения, м³.

Для более точного расчета теплового режима помещения, в целях обеспечения регулирования систем кондиционирования и заданных параметров микроклимата для жилых зданий необходим анализ нестационарного теплового режима помещения с учетом его теплоустойчивости. При этом учитывается влияние всех фак­торов и процессов теплообмена в помещении.

Установлено, что в зданиях с легкими конструкциями и боль­шими остекленными поверхностями переменные теплопоступле-ния через ограждения превышают 25 %. Если эта переменная со­ставляющая находится в пределах 25... 60 % общих теплопоступле­ний, то можно ограничиться приближенным расчетом нестацио­нарного теплового режима с приведением всех изменяющихся теплопоступлений к гармоническим без разделения их на лучис­тые и конвективные.

Последовательность расчета теплового режима помещения ре­комендуется следующая:

• выбор расчетных внутренних условий и их обеспеченности;

• определение расчетных характеристик наружного климата с учетом коэффициента обеспеченности;

• определение возмущающих воздействий (тепловыделений че-рез наружные ограждения, от технологического оборудования, бытовых поступлений);

• расчет теплоустойчивости помещения;

• определение регулирующих воздействий (систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха).

Ограждающие конструкции помещений помимо прочностных и конструктивных требований должны удовлетворять и теплотех­ническим требованиям, характеризующимся сопротивлением теп­лопередаче и теплоустойчивостью. Следует учитывать, что с умень­шением сопротивления теплопередаче возрастают тепловые поте­ри. Под теплоустойчивостью ограждений понимают их свойство сохранять относительное постоянство температуры на поверхно­сти, обращенной в помещение, при периодических колебаниях потока тепла через конструкции, вызываемых изменениями тем­пературы наружного или внутреннего воздуха.

Потеря тепла ограждениями определяется исходя из условия стабильного теплового состояния. При изменении наружной тем­пературы или резком колебании теплоотдачи (например, при печ­ном и другом отоплении внутри помещения) будет изменяться температура ограждения, в том числе его внутренней поверхности.

Свойство помещения сохранять внутреннюю температуру с минимальным отклонением в ту или иную сторону от расчетной при периодических колебаниях теплопоступления называется теп­лоустойчивостью помещения. Суточные колебания температуры внутреннего воздуха в зимнее время не должны превышать ± 1,5 "С при центральном отоплении, ±3 °С при печном.

Требуемое сопротивление теплопередаче остекленных ограж- ■] дений (окон, балконных дверей и др.) указано в соответствую­щих СНиП.

Проверка ограждений на теплоустойчивость в летнее время состоит в определении амплитуды колебания температуры внут­ренней поверхности ограждений. которая не должна превы­шать допускаемую.

где — среднемесячная температура наружного воздуха в самом жарком месяце года (июль),

После оценки конструкций ограждений на их соответствие теп­лотехническим требованиям приступают к расчету тепловых по­терь ограждениями помещения. На основании действующих нор­мативных указаний определяют расчетную поверхность F, и², ог­раждений и их линейные размеры.

При этом поверхность окон, дверей и фонарей измеряется по наименьшим размерам строительных проемов в свету. Поверхно­сти потолков и полов над подвалами или подпольями измеряют между осями внутренних.стен и от внутренней поверхности на­ружных стен до осей внутренних стен.

Высоту стен первого этажа при наличии пола на лагах прини­мают от нижнего уровня подготовки для пола первого этажа до уровня чистого пола второго этажа. Высоту стен промежуточного этажа принимают в виде разницы отметок уровней чистого пола данного и вышележащего этажей, а высоту стен верхнего этажа — от уровня чистого пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Длину наружных стен неугловых помещений измеряют между осями внутренних стен, а в угловых помещениях — от внешних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен.

Потери тепла неутепленными полами рассматриваются как потери через ограждение с бесконечно толстой стенкой. При этом поверхность пола делят на зоны, т. е. полосы пола шириной 2 м, параллельные линии наружной стены.

Потери тепла неутепленными полами определяются по фор­муле

где — коэффициент теплопередачи пола, Вт/м²- °С; — пло­щадь зон, м²; — расчетные соответственно внутренняя и наружная температуры воздуха окружающей среды, °С; — ко­эффициент сопротивления теплопередаче пола, м²°С/Вт.

Теплопотери через подземную часть наружных стен отапливае­мых подвальных помещений определяются так же, как и через неотапливаемые полы, лежащие на грунте.

Потери тепла через утепленные полы определяют аналогично неутепленным с той разницей, что при этом учитывают сопро­тивление теплопередаче материала, утепляющего пол:

где — сопротивление теплопередаче соответственно

утепленного и неутепленного полов, м²-°С/Вт; — толщина утепляющего слоя, м; — коэффициент теплопроводности

утепляющего слоя, Вт/м²-°С.

Кроме основных теплопотерь учитываются также дополнитель­ные потери, добавляемые к основным (в процентах от основных):

• потери тепла вертикальными наружными ограждениями (сте­ны, двери, окна), обращенными на север, восток, северо-восток и северо-запад, составляют 10 %, на юго-восток и запад — 5 %;

• потери тепла наружными стенами и окнами помещений вспо­могательных и складских зданий — 5 % (кроме жилых зданий);

• потери тепла на защищенных вертикальных и наклонных на­ружных ограждениях (их вертикальные проекции) — 5 %, а на не защищенных от ветра — 10 %;

• потери тепла на наружных дверях (нагревание поступающего холодного воздуха) принимаются в зависимости от числа этажей п в зданиях: на двойных дверях без тамбура — 100л, %; с тамбу­ром, снабженным дверью, — 80л, %; одинарную дверь без тамбу­ра — 65п, %.

В зданиях для помещений высотой более 4 м расчетное значе­ние теплопотерь всех ограждений увеличивают на 2 % на каждый метр высоты сверх 4 м (но не более 15 %). Это вызвано тем, что температура воздуха в помещениях увеличивается по высоте.

К основным потерям тепла добавляется его расход на нагрева­ние воздуха, попадающего через неплотности ограждающих кон­струкций (инфильтрация). Практически учитывают лишь количе­ство воздуха, просачивающегося через щели, образуемые притво­рами окон, фонарей, дверей и ворот. При этом принимают в рас­чет и «розу ветров», и скорость ветра. Господствующее направле­ние ветра для данной местности определяют по СНиП.

Суммарное количество воздуха, поступающего в помещение, определяется по формуле

где — количество воздуха, просачивающегося через

1 м длины щели притворов соответственно окон, фонарей, две­рей, ворот, м³; — соответственная суммарная длина щелей, м; - поправочные коэффициенты на инфильтрацию воздуха в зависимости от конструкции притвора, м^-1. Расчет потерь тепла ограждениями здания завершается опреде­лением удельной тепловой характеристики здания х, под которой понимается количество тепла, теряемого 1 м³ здания в 1 ч при разности температур внутреннего и наружного воздуха в ГС:

где к — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²- °С); — площадь зон, м²; V — объем здания по наружному обмеру, м³.

Сравнение удельной тепловой характеристики здания с извест­ными характеристиками для данного типа зданий (соответствую­щего объема и назначения) служит определенным критерием правильности выполненных расчетов. Эта характеристика являет­ся важным теплотехническим показателей проектируемого зда­ния. С уменьшением этой величины соответственно сокращаются первоначальные и эксплуатационные расходы на отопление.

Для компенсации тепловых потерь ограждениями устраивают­ся системы отопления, которые для поддержания расчетной внут­ренней температуры отдают помещению тепло, равное указан­ным теплопотерям. Помимо данных систем в компенсации тепло-потерь могут участвовать следующие источники тепла:

тепловыделения людьми (явное тепло);

выделения тепла при переходе механической энергии в тепло­вую;

отдача тепла нагревательными технологическими приборами, расположенными в помещении;

тепловыделения в результате остывания нагретых масс мате­риалов, вносимых в помещения;

тепловыделения от источников искусственного освещения;

тепловыделения при газосварочных и других работах.

Для ориентировочного расчета теплопотерь здания можно пользоваться показателем, Вт/(м³- °С), называемым удельной теп­ловой характеристикой здания:

где — теплопотери здания, Вт.

Удельная тепловая характеристика здания зависит от назначе­ния, этажности, формы здания, теплозащитных свойств наруж­ных ограждений, а также района строительства. При оптимальном теплотехническом решении здания его удельная тепловая харак­теристика в зависимости от объема находится, как правило, в следующих пределах:

до 1 тыс. м³ - 0,57 Вт/(м³- °С);

более 1 до 3 тыс. м³ — 0,51 ВтДм³- °С);

более 3 до 5 тыс. м³ — 0,46 ВтДм³- °С);

более 5 до 10 тыс. м³ — 0,43 ВтДм³ • °С).

По удельной тепловой характеристике приближенный расчет расхода тепла здания определяют по формуле

Пользоваться удельной тепловой характеристикой для подсче­та теплопотерь отдельного помещения трудно, так как у равных по объему помещений могут быть совершенно разные площади наружных ограждений и, следовательно, разные теплопотери.

10.5. Нагревательные приборы

Нагревательные приборы предназначены для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемое помещение. При этом теплота воз­духу и ограждениям помещений передается конвекцией и излуче­нием (радиацией). По преобладающей форме передачи теплоты нагревательные приборы подразделяют на радиационные, кон­вективные и конвективно-радиационные. В водяных и паровых системах отопления применяются конвективно-радиационные и конвективные приборы. Наиболее распространенные среди них радиаторы (секционные и панельные), конвекторы (с кожухом и без него), трубы ребристые, регистры гладкотрубные, панели ото­пительные, приборы динамического отопления — вентиляторные конвекторы и децентрализованные нагреватели (доводчики).

Нагревательные приборы могут быть высокие (высотой более 650 мм), средние (от 400 до 650 мм), низкие (от 200 до 400 мм) и плинтусные (высотой 200 мм и менее). По глубине в установке (с учетом расстояния от прибора до стены) они подразделяются на приборы: малой глубины (до 120 мм), средней глубины (более 120 до 200 мм), большой глубины (более 200 мм).

По тепловой инерции нагревательные приборы подразделяют­ся на малоинерционные (например, конвекторы), имеющие не­большую массу и вмещающие малое количество воды, и инерци­онные (например, чугунные радиаторы) массивные, вмещающие значительное количество воды.

Важнейшей характеристикой нагревательных приборов явля­ется номинальный тепловой поток в киловаттах, передаваемый ими от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения в нормиро­ванных условиях работы приборов.

Нагревательные приборы характеризуются также площадью эк­вивалентной поверхности нагрева в единицах экм, т.е. площадью эквивалентной поверхности нагрева, передающей тепловой поток в 506 Вт при температуре 64,5 °С и расходе горячей воды 300 кг/ч для конвекторов при движении теплоносителя по схеме «сверху вниз».

В конструкциях радиаторов основное внимание придается по­вышению теплоотдачи, что достигается устройством оребрения и каналов, организующим восходящие потоки нагреваемого в ра­диаторе теплоносителя.

Секционный радиатор представляет собой конвектив­но-радиационный прибор, состоящий из отдельных колончатых элементов-секций с каналами, обычно эллипсообразной формы. Такой прибор передает от теплоносителя в помещение радиацией около 30 % всего количества теплоты, остальное — конвекцией.

Панельный радиатор — конвективно-радиационный прибор, изготовляемый из двух штампованных профилирован -

ных, а затем сваренных между собой стальных листов толщиной 1,4... 1,5 мм. Радиаторы данной конструкции используются для систем водяного отопления зданий, подсоединенных по незави­симой схеме через бойлеры к теплопроводам систем теплоснаб­жения, а также для индивидуальных систем отопления при отсут­ствии водоразбора. Они рассчитаны на рабочее избыточное давле­ние до 0,6 МПа и максимальную температуру теплоносителя 150 °С.

Для обеспечения высокой коррозионной устойчивости при длительной эксплуатации в системах водяного отопления при про­изводстве стальных штампованных радиаторов наружная и внут­ренняя поверхности стальных пластин проходят пятикратную об­работку поверхностей: щелочную промывку, фосфатирование, электрофорезную грунтовку окунанием, покраску эпоксидным порошком и обжигание при температуре 200 °С. Окраска поверх­ностей радиаторов с качественной подготовкой и окраской внут­ренних и наружных поверхностей стальных листов с последую­щим обжигом гарантирует многолетнюю прочность поверхност­ного слоя.

Для интенсификации процессов нагрева воздуха используют устройство оребрения разделительной пластины, что увеличивает поверхность теплоотдачи к воздуху. Гофрированные ребра прива­ривают к стальной пластике до проведения пятикратной анти­коррозионной обработки поверхности. Поэтому перечисленные процессы защиты поверхности стальных радиаторов проводятся для каждого конструктивного решения при наличии оребрения наружной поверхности.

Конвектор — конвективный прибор, главной частью кото­рого служит трубчато-ребристый нагревательный элемент. Кон­векторы выпускают с кожухом — настенные и напольные, а так­же без кожуха. Все конвекторы рассчитаны на работу в системах водяного отопления с теплоносителем температурой до 150°С и рабочим избыточным давлением до 1 МПа. Конвекторы с кожу­хом более экономичны, особенно при использовании в однотруб­ных водяных системах отопления многоэтажных зданий. У настен­ных конвекторов кожух образуется его боковыми стенками, фрон­тальной панелью и стенкой, на которой крепится прибор. На­польные конвекторы оснащены кожухом коробчатого типа и опо­рами (ножками).

Конвекторы поставляются на стройку в собранном виде и их монтаж сводится к креплению теплообменника на кронштейнах, заделываемых в стену под подоконником, и соединению патруб­ков теплообменников с трубами циркуляции горячей воды в си­стеме отопления.

Поверхностью нагревательных приборов называют всю поверх­ность, находящуюся в контакте с воздухом помещения. В нагрева­тельном приборе через его стенки происходит теплообмен между

протекающем внутри прибора теплоносителем (нагретая вода, пар) и воздухом окружающей среды.

Уравнение теплового баланса нагревательного прибора имеет следующий общий вид:

где — соответственно внутренний и внешний теплообме-

ны нагревательного прибора (или теплота, получаемая прибором от теплоносителя и отдаваемая воздуху помещения).

Для поддержания в помещении требуемой температуры необ­ходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, установленными в помещении, соответствовало рас­четным теплопотерям помещения.

Расчетное количество теплоты Вт, отдаваемой прибо-

ром, пропорционально площади поверхности его нагрева м², коэффициенту теплопередачи прибора к, Вт/(м²- °С), и разности температур теплоносителя "С, в приборе и омывающего его воздуха помещения

откуда

Коэффициенты теплопередачи нагревательных приборов при­нимают по справочным данным, например, значения к, Вт/(м²- °С), при разности температур = 64,5 °С равны:

*для чугунных радиаторов типа М-140 и М-140АО — соответ­ственно 9,5 и 9,6;

» стальных штамповочных радиаторов типа МЗ-500-1 и МЗ-500-4 - 10,2;

.для МЗ-350-1 и МЗ-350-4 - 10,7.

Средняя температура теплоносителя в приборе при водяном отоплении

где — температура теплоносителя при входе в прибор, "С; — температура теплоносителя при выходе из прибора, "С.

Нагревательные приборы устанавливают только на подготов­ленной стене с нанесенными отметками от покрытия пола. Перед монтажом приборов производят их подготовку, т.е. комплекта­цию по спецификации, обвязку, проверку собранных узлов и бло­ков. Конвекторы на монтаж поставляют в полной строительной

готовности в комплекте со средствами крепления и присоединя­ют к теплопроводам системы отопления с применением соответ­ствующих кронштейнов. При монтаже нагревательных приборов необходимо обеспечить их правильную установку. Поскольку теп­ловой поток нагревательного элемента в упаковке и без кожуха составляет примерно 25...30% номинального, недостающее ко­личество теплоты во время монтажных работ обеспечивается по­средством автономных воздушных отопителей на газе, жидком топливе или электровоздухонагревателей.

Подводки к нагревательным приборам выполняются с уклоном в направлении движения теплоносителя. Уклон принимают от 5 до 10 мм на всю длину подводки. При длине подводки до 500 мм ее прокладывают без уклона. После сборки стояка и подводок тща­тельно проверяют вертикальность стояков, правильность уклонов подводок к нагревательным приборам, прочность крепления труб и радиаторов.

Основные технико-экономические требования, предъявляемые к нагревательным приборам, следующие:

• необходимо, чтобы форма и конструкция прибора соответ­ствовали требованиям технологии их массового производства;

• конструкция приборов должна быть такая, чтобы из отдель­ных элементов можно было собирать прибор с любой поверхно­стью нагрева;

. стенки прибора должны быть температуроустойчивые, паро-и водонепроницаемые;

• приборы должны быть прочными, удобными для транспор­тирования и монтажа;

• затраты металла и стоимость отопительных приборов, отне­сенная к единице полезно передаваемого тепла, должны быть наи­меньшими.

10.6. Пар как теплоноситель в системах отопления

Паровые системы отопления основаны на использовании фи­зико-технических свойств пара как теплоносителя. Если при со­хранении давления постоянным сообщать теплоту жидкости, то ее температура повышается до определенного предела — темпера­туры кипения, соответствующей данному давлению. При дальней­шем подведении тепла жидкость начинает кипеть и постепенно переходит в пар. Если при этом давление постоянно, то у жидко­сти наблюдается характерное явление: температура смеси жидко­сти и пара остается неизменной и равной температуре кипения до той поры, пока вся жидкость не перейдет в пар.

Когда частицы жидкости взвешены в паре (распределены в нем равномерно), то такую смесь называют влажным насыщенным

паром. При этом теплосодержание 1 кг пара больше теплосодер­жания 1 кг воды на величину скрытой теплоты парообразования. Нагревательные приборы отдают тепло за счет скрытой теплоты парообразования, благодаря чему пар является более ценным теп­лоносителем в системах отопления.

Вследствие значительно большего коэффициента теплопере­дачи от пара к стенке, чем от воды, коэффициенты теплопереда­чи нагревательных приборов в паровых системах отопления боль­ше на 25...30 %, чем в водяных системах. Кроме того, из-за боль­шой разности температур приборов и воздуха помещения в паро­вых системах отопления теплоотдача 1 м² нагревательного прибо­ра в итоге получается на 35...40 % больше, чем от 1 м² прибора на водяном теплоносителе.

Кроме указанного существенным преимуществом пара являет­ся его малая объемная масса. Это свойство позволяет практически не учитывать статическое давление в паровых системах высоких зданий. Вместе с тем серьезным недостатком пара-теплоносите­ля является его высокая температура (> 100 °С) и соответственно высокая температура поверхности металлических нагревательных приборов. В зависимости от давления пара-теплоносителя паровое отопление устраивают трех видов: низкого давления (0,1...0,17 МПа), высокого давления (более 0,17 МПа) и вакуумное (с дав­лением ниже атмосферного).

В энергетике постоянно приходится иметь дело с конденсаци­ей пара в жидкое состояние на охлаждаемых поверхностях тепло­обмена. Конденсация пара на этих поверхностях происходит, если температура на них меньше температуры насыщения при данном давлении. Конденсация бывает двух видов: пленочной (образуется на поверхности теплообмена в виде устойчивой пленки) и ка­пельной (происходит образование капель). При капельной кон­денсации конденсат в отличие от пленочной конденсации не сма­чивает поверхность теплообмена.

При капельной конденсации водяного пара теплоотдача может быть во много раз больше, чем при пленочной. Это объясняется тем, что пленка конденсата создает большее термическое сопро­тивление передаче тепла фазового перехода от поверхности кон­денсации к стенке. При капельной конденсации в силу разрыва пленки это сопротивление намного меньше.

При капельной конденсации по мере роста капли непрерывно сливаются, освобождая какую-то часть поверхности стенки. За счет многократного слияния и непрерывного процесса конденсации капли увеличиваются до отрывных размеров, при которых они скатываются под действием силы тяжести (или срываются движу­щимся паром, если скорость последнего велика).

Чем больше температурный напор, тем больше микронеров­ностей поверхности способны стать центрами конденсации. При

этом количество первичных капель увеличивается. Непрерывное увеличение размеров капель за счет конденсации и слияний ком­пенсируется возникновением новых (первичных) и исчезновени­ем крупных капель, достигших отрывного размера.

Приращение объема капли в единицу времени за счет конден­сации определяется следующим уравнением:

где F — поверхность капли, превращенная в пар, м²; R — радиус капли, м; W(R) — функция скорости роста капли, м/с.

При этом выделяется теплота фазового перехода. При конден­сации перегретого пара его температура у стенки постепенно сни­жается, и он конденсируется, по существу, в насыщенный пар. Теплота перегрева в этом случае отдается поверхности конденсата конвективным путем.

---

Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 13; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!