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! |
Мы поможем в написании ваших работ!