Тепловой режим здания.

Лекция 1. (2 часа) I раздел. Отопление Тема: Тепловой режим здания. 1. Микроклимат помещения. Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи. В соответствии с ГОСТом микроклимат помещения – это состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемые показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха. Основное требование к микроклимату – поддержание благоприятных условий для людей находящихся в помещении. Основные микроклиматические параметры: 1. Температура внутреннего воздуха 2 . Влажность внутреннего воздуха % 3. Подвижность внутреннего воздуха Основные нормативные требования к микроклимату помещений содержатся: 1. Для промышленных зданий параметры внутреннего воздуха нормируются: а) Гостом 12.1. 005.88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»; б) СаНПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»; в) СНиП 2.04.05.-91* «Отопление, вентиляция и кондиционеры»; г) ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». Различные сочетания микроклиматических параметров определяют два условия комфортности: Оптимальные или комфортные – это такие сочетания , при которых человек не испытывает напряжения в системе терморегуляции. Например: Допустимые – это такие сочетания , при которых человек испытывает некоторый дискомфорт, который не наносит вреда система терморегуляции человека. Требуемый микроклимат в помещении создается следующие системами инженерного оборудования зданий: 1. Отопления. 2. Вентиляции. 3. Кондиционирования. Системы отопления служат для создания в помещениях в холодный период года необходимых температур воздуха, соответствует нормативным. То есть создают тепловой режим помещения. Системы вентиляции – служат для удаления из помещений загрязненного и подачи в них чистого воздуха. То есть создают воздушный режим помещения. Системы кондиционирования – служат для обеспечения в помещениях заданной температуры, влажности и подвижности воздуха. 2. Тепловой режим здания. Тепловым режимом здания называется совокупность факторов и процессов, которые под влиянием внешних, внутренних воздействий и принятых инженерных устройств формируют тепловую обстановку в его помещениях. Различают: 1) Зимний воздушно-тепловой режим. 2) Летний воздушно-тепловой режим. 2.1. Зимний воздушно-тепловой режим. На зимний воздушно-тепловой режим помещения оказывают влияния следующие факторы: 1. Расчетные зимние параметры наружного воздуха: а) температура наружного воздуха ; б) скорость ветра ; в) продолжительность отопительного периода. 2. Теплозащитные свойства ограждений: а) сопротивление теплопередаче ; б) теплоустойчивость (тепловая инерция Д). 3. Воздухо и влагопроницаемость ограждений. 1 Расчетные параметры наружного воздуха. Устанавливаются на основании данных метеорологических наблюдений в различных географических пунктах (приведены в СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»). Согласно СНиП 2.04.05-91 климат холодного и теплого периодов года для различных географических пунктов характеризуется двумя расчетными параметрами: А и Б 1) А - принимаются для расчета системы вентиляции. 2) Б - принимаются для расчета системы отопления. Расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года принимается по параметрам Б (СНиП 2.04.05-91) и равна температуре наиболее холодной пятидневки. - (СНиП 2.04.05-91) а) При выборе расчетных наружных характеристик для холодного периода года необходимо исходить из следующих предпосылок: 1) Расчетные параметры климата должны быть общими для расчета всех составляющих теплового режима (теплозащита ограждения, потери теплоты и т.д.), так как они отражают единый процесс теплообмена в помещении. 2) Они должны определяться с учетом коэффициента обеспеченности и быть достаточными для расчета нестационарной теплопередачи через ограждения, характерной для расчетных условий. Обеспеченность устанавливает, как часто или насколько продолжительны могут быть отклонения внутренних условий от заданных расчетных. (например:) Обеспеченность условий характеризуется коэффициентом обеспеченности. показывает в долях единицы или процентах число случае, когда недопустимо отклонение от расчетных условий. (Например: из 100 зим только в 8 в период наибольших зимних похолоданий могут быть отклонения условий в помещение от расчетных). В СНиП приняты следующие значения расчетной наружной температуры для каждого географического пункта: 1) - средняя температура наиболее холодных суток при и ; 2) - средняя температура наиболее холодной пятидневки при Эти температуры определены по 8 и соответственно 2 суровым зимам последних 50 лет. Выбор расчетной температуры по нормам зависит от тепловой инерции ограждения по табл. Расчетная зимняя температура наружного воздуха до 1,5 1,5D4 4D7 D7 б) расчетная скорость ветра по СНиП принимается равной максимальной скорости из средних скоростей ветра по румбам за январь. в) В нормах начало отопительного периода для всех зданий принято одинаково . - продолжительность отопительного периода для различных географических пунктов приведена в СНиП. 2. Особенностью зимнего воздушно-теплового режима помещений является большой перепад температур внутреннего и наружного воздуха, т.е.  . Вследствие этого помещение теряет какое-то количество тепла через ограждение. Переход теплоты из помещения к наружной среде через ограждение. Переход теплоты из помещения к наружной среде через ограждение является сложным процессом теплопередачи. Внутренняя поверхность наружного ограждения обменивается теплотой с помещением. Термическое сопротивление на внутренней поверхности равно: где, - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения принимается по СНиП строительная теплотехника. Наружная поверхность отдает теплоту наружному воздуху, окружающим поверхностям, небосводу. Термическое сопротивление на наружной поверхности ограждения: В условиях установившегося теплового режима количество теплоты, прошедшее через внутреннюю поверхность ограждения, равно количеству теплоты, проходящему через толщу ограждения и количеству теплоты, отданному наружной поверхностью, т.е. Тепловой поток последовательно преодолевает термические сопротивления на внутренней поверхности , толщи ограждения и наружной поверхности , поэтому сопротивление теплопередаче ограждения равно: сумме термических сопротивлений где - термическое сопротивление первого слоя ограждения, зависит от материала ограничения и его толщины. где - толщина слоя ограждения - коэффициент теплопроводности материала ограждения, Вт/м0С. СНиП II-3-79** Материал ограждения характеризуется коэффициентом теплопроводности и коэффициентом . Если ограждение многоступенчатое, и состоит из нескольких плоских слоев, расположенных направленного теплового потока, то термическое сопротивление ограждения равно сумме: , где = сумме термических сопротивлений отдельных слоев ограждения. Если в ограждении присутствует плоская воздушная прослойка, то она должна быть также учтена в сумме со своим термическим сопротивлением (СНиП II-3-79**), тогда Для неоднородной оградительной конструкции: Коэффициент теплопередачи ограждения – величина обратная его сопротивлению теплопередаче, он равен Сопротивление теплопередаче наружных ограждений отапливаемых зданий должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче определяется с учетом санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к помещениям зданий, и д.б. оптимальным с технико-экономической точки зрения. - является минимально-допустимым сопротивлением теплопередаче, удовлетворяющим в зимних условиях санитарно-гигиенических требованиям, и определяется по формуле для наружных ограждений, кроме заполнений проемов. где - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху СНиП II-3-79**; - расчетная температура внутреннего воздуха, - расчетная зимняя температура наружного воздуха принимаем в соответствии со СНиП 2.01.01-82 «Климатология» с учетом тепловой инерции D ограждающих конструкций берется по СНиП II-3-79*. - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой ограждающей конструкции. СНиП II-3-79**. Из условия энергосбережение определяется по таблице 1б [СНиП II-3-79**] в зависимости от ГСО.П.= Для наружных дверей (кроме балконных), ворот Для окон по СНиП II-3-79*. Тепловая инерция «D» определяется по формуле: где, - сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждающей конструкции. . - коэффициенты теплоусвоенности материала слоев ограждений - показывает способность поверхности стенки площадью 1 м2 усваивать тепловой поток мощностью 1 Вт при температурном перепаде 1оС. - зависит от продолжительности отопления и физических свойств материала. 3. Воздухопроницаемость ограничений При разности давлений воздуха вследствие разности температуры с одной и с другой стороны ограждения через него может проникать воздух от большего давления к меньшему. Это явление называется фильтрацией. Если фильтрация происходит в направлении от наружного воздуха в помещение, то она называется инфильтрацией. Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. Воздухопроницаемость ограждения конструкции оценивается по величине сопротивления воздухопроницанию. . где - толщина слоя ограждения, м - коэффициент воздухопроницаемости материала характеризует количество воздуха в кг, который проходит через 1м2 ограждения за 1 час при разности давлений 1 Па. Воздухопроницаемость строительных материалов и конструкций существенно различна. Коэффициенты стекла, пластмасс, прослоек = 0. Кирпичные стены со сплошной штукатуркой на наружной поверхности тоже достаточно воздухонепроницаемы. При наличии мельчайших трещин в плотном материале возрастает во много раз, а стыков между отдельными элементами ограждающих конструкций во много раз больше материалов из которых выполнены эти элементы. Сопротивление должно быть не менее требуемого по СНиП II-3-79** , . Сопротивление воздухопроницаемости многослойной конструкции определяют по формуле: где - сопротивление воздухопроницаемости отдельных слоев ограждающих конструкций. Влагопроницаемость строительных конструкций (ограждений) Влажность строительных материалов увеличивает их теплопроводность, что существенно теплопроводность их теплозащитные качества ограждений. Влажный строительный материал неприемлем с гигиенической точки зрения. Кроме того, влажностный режим ограждения оказывает существенное влияние на долговечность ограждения. Влага бывает: - строительная (технологическая); - грунтовая (проникновенная вследствие каппилярного всасывания); - атмосферная (дожди, осадки); - эксплуатационная; - гигроскопическая; - конденсационная. От всех видов влаги можно и должно избавиться кроме конденсационной. На образование конденсационной влаги оказывает существенное влияние теплотехнический режим ограждения. Лекция 2 (2 часа) 2.2. Летний воздушно-тепловой режим помещения Для летнего периода определяющими параметрами климата являются: 1) интенсивность солнечной радиации; 2) температура наружного воздуха. За расчетную температуру наружного воздуха в летний период принимают температуру наиболее жарких летних суток. Особенностью расчета летнего теплового режима зданий является - определение теплопоступлений от солнечной радиации. Для поддержания в помещениях в летний период определенного микроклимата используют средства тепло и солнцезащиты (Это солнцезащитные стекла, вентилируемые ограждения, затеняющие приспособления) Помещения охлаждают: 1. путем проветривания; 2. функционирования общеобменной система вентиляции; 3. с помощью система кондиционирования. Для определения расчетной мощности система вентиляции и кондиционирования воздуха составляется тепловой баланс помещения. Его можно представить следующим образом: где - теплопоступления через наружное ограждение; - теплопоступления с воздухом система вентиляции и кондиционирования; - теплопоступления с технологическими и бытовыми тепловыделениями. 3. Тепловой баланс помещения Температурная обстановка в помещении зависит: 1) от тепловой мощности система отопления; 2) от расположения обогревающих устройств; 3) теплозащитных свойств наружных ограждений; 4) интенсивности других источников потерь и поступлений теплоты. В холодное время года помещение теряет теплоту: 1) из наружных ограждений - 2) - расходуется (отдается) на нагрев наружного воздуха, который проникает через неплотность ограждений - ; 3) на нагрев материалов, транспортных средств, изделий, одежды, которые поступают холодными в помещения - В то же время теплота поступает в помещение: 1) от технологического оборудования ; 2) от источников искусственного освещения ; 3) от нагретых материалов 4) через оконные проемы солнечной радиации ; 5) от людей ; 6) от технологических процессов, связанных с выделением В установившемся режиме теплопотери равны теплопоступлениям. Сведением всех составляющих поступлений и расхода теплоты в тепловом балансе помещения определяется дефицит или избыток теплоты. Дефицит теплоты - указывает на необходимость устройства в помещении система отопления (т.е. ). Избыток теплоты обычно ассимилируется система вентиляции. (). Тепловая мощность системы отопления определяется разностью величин теплопотерь и теплопоступлений. Стены и стеновые проемы h4м - температура верхней зоны без значения теплоизоляции со значением теплоизоляции 4. Потери теплоты через ограждающие конструкции Потери теплоты через ограждающие конструкции разделяются условно на: 1. основные 2. добавочные 1 Основные потери теплоты Следует определять суммируя теплопотери отдельных ограждающих конструкций. Определяется по формуле: , где - коэффициент теплопередачи ограждения конструкции. , ; - площадь ограждающих конструкций; - температура внутреннего воздуха в помещении - расчетная зимняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. 2 Добавочные потери теплоты Потери теплоты могут значительно возрасти за счет изменения температуры по высоте, врывания холодного воздуха через открываемые проемы и т.д. Эти дополнительные потери обычно учитывают добавками к основным теплопотерям. где - коэффициент добавок Величина добавок: 1) Добавка на ориентацию по сторонам горизонта (0,08 – для тепловых проектов (СНиП 2.04.05-91) , 2) Для угловых помещений дополнительно а) , если одно из ограждений обращено на с, в, с-в, и с-з б) - в остальных случаях. Потери теплоты на нагрев наружного воздуха при инфильтрации через наружные ограждения Потери тепла на подогрев воздуха, проникающего в помещение путем инфильтрации через окна в балконные двери рассчитывается: где - коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока. Для окон и балконных дверей с раздельными переплетами 0,8. Со спаренными переплетами 1. - расчетная площадь окон и балконных дверей, м2 - удельная масса воздуха, поступающего в помещения путем инфильтрации через 1 м2 окон и балконных дверей, кг/м2ч - теплоемкость воздуха С=1 кДж/кг0К Удельная масса воздуха: где - сопротивление воздухопроницанию окон Па м2ч/кг, СНиП П-3-79**, , - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па где - высота здания от поверхности земли до верха карниза вытяжной шахты, м (должна быть выше 0,5 м конька крыши) - расстояние от поверхности земли до центра окон и балконных дверей рассматриваемого этажа, м - плотность наружного воздуха при температуре , кг/м3 - плотность воздуха при , кг/м3 - расчетная скорость ветра, м/с по параметрам Б (СНиП 2.04.05-91, приложение 8) - аэродинамические коэффициенты наветренной и заветренной поверхностей , - коэффициент, учитывающий изменения скоростного напора в зависимости от высоты здания и типа местности. Для городских территорий с препятствиями более 10м при высоте здания над поверхностью земли до 10м (СНиП 2.01.07- - 85, приложение 4) используют уравнение где - определяемая плотность наружного воздуха и соответствующая ей температура в оК кг/м3 – плотность воздуха при Для типовых проектов: 0,08 – при первой наружной стене кроме жилых 0,13 – для угловых помещений для всех жилых 0,13 Через наружные двери необорудованные тепловыми завесами , - высота от поверхности земли до верха вытяжной шахты. 5 Удельная тепловая характеристика здания Для оценки технических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет теплопотерь ограждениями здание заканчивают определением Удельной тепловой характеристики здания где - максимальный тепловой поток на отопления здания, - строительный объем здания по наружному обмеру, - средняя температура в отапливаемых помещениях - средняя температура в отапливаемых помещениях Величина численно равна теплопотерям 1м3 здания в при разности внутреннего и наружного воздуха в 10С. Удельная тепловая характеристика здания зависит: • от объема здания; • конструктивно-планировочного решения (этажность, степень остекления, назначение помещений, климатические условия). Рассчитанную по формуле сравнивают со средними показателями для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин. Иначе возрастают первоначальные затраты и эксплуатационные расходы на отопление. По можно ориентировочно определить теплопотери для предлагаемого к строительству здания. Теплозатраты на отопление здания при отсутствии данных о типе застройки и наружном объеме здания рекомендуется СНиП 2.04.05-91 определять по формуле: , где - укрупненный показатель максимального теплового потока - площадь здания - коэффициент, учитывающий максимальный тепловой поток При расчете мощности отопительной установки в тепловой баланс помещения вводят явные (излучением и конвекцией) тепловыделения людей , учитывая интенсивность выполненной работы и теплозащитные свойства одежды. Явную теплоотдачу взрослым человеком (мужчиной) , Вт (ккал/ч), определяют по формуле: где - коэффициент учета интенсивности работы, равный 1,0 для легкой работы, 1,07 для работы средней тяжести и 1,15 для тяжелой работы; - коэффициент учета теплозащитных свойств одежды, равный 1,0 для легкой одежды, 0,65 для обычной одежды и 0,40 для утепленной одежды; и - температура, 0С, и скорость движения воздуха в помещении, м/с Теплопоступления в помещение от нагретого оборудования определяют по данным технологического проекта и вычисляют теплоотдачу от нагретой поверхности , если заданы площадь , м2, и температура поверхности , 0С, оборудования и коммуникаций: где - общий (полный) коэффициент лучисто-конвективного теплообмена на нагретой поверхности, Вт/(м2К). При искусственном освещении и работающем электрическом производственном оборудовании тепловыделения , Вт (ккал/ч), составляют: где - общий коэффициент, учитывающий фактическое использование мощности (), загрузку и одновременность работы нескольких приборов или оборудования и долю перехода электрической энергии в тепловую, которая поступает в помещение (принимают от 0,15 до 0,95 по проекту технологии); при светильниках в помещении , светильниках, встроенных в перекрытие помещения, ; - мощность осветительных приборов или силового оборудования, Вт. Бытовые тепловыделения , Вт (ккал/ч), в жилых квартирах вычисляют по формуле: где - теплопоступления на 1 м2 площади пола, Вт/м2 [ккал/(чм2)]; принимают по данным главы СНиП 2.04.05-86; - площадь пола жилой комнаты или кухни, м2. Теплопоступления от нагретых материалов и изделий, а также от горячих газов, выпускаемых в помещений, определяют по формуле: Теплопоступления от солнечной радиации при расчете мощности отопительных установок включают в тепловой баланс в исключительных случаях. Лекция 3 Раздел 2. Системы отопления зданий 1. Общие сведения о системе отопления. Требования, предъявляемые к системе отопления. Теплоносители система отопления. Система отопления это: комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи тепла в обогреваемые помещения. Система отопления состоит из: 1. Генератора тепла (1). 2. Теплопроводов (2). 3. Отопительных (3). Генератор тепла служит для получения теплоты и передачи ее теплоносителю. Генераторами тепла могут служить: 1. Котельные установки на ТЭС, КЭС. 2. Печи. Теплопроводы – для транспортировки теплоносителя от генератора тепла к отопительным приборам. Теплопроводы системы отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки (лежаки) к приборам. Отопительные приборы – служат для передачи тепла от теплоносителя воздуху отапливаемых помещений. Основные требования, предъявляемые к системе отопления: 1. Санитарно-гигиенические – обеспечение СНиПами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на определенном уровне. 2. Экономические – обеспечение минимальных затрат на изготовление и эксплуатацию системы (возможность унифицирования узлов, деталей). 3. Строительные – обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и конструктивным решениям. Увязка размещения отопительных приборов со строительными конструкциями. 4. Монтажные – обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов, при минимальном количестве типоразмеров. 5. Эксплуатационные – простота и удобство обслуживания, управления, ремонта, надежность, безопасность, бесшумность действия. 6. Эстетические – минимальная площадь, сочетаемость с архитектурными решениями. Все перечисленные требования важны, и их необходимо учитывать при выборе и проектировании системы отопления. Но наиболее важными требованиями все же остаются санитарно-гигиенические требования. Теплоносители системы отопления. Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты. Наиболее широко в системе отопления используют: воду, водяной пар, воздух, отвечающие всем перечисленным требованиям. Свойства теплоносителей (4,187 кДж/кг) Вода – обладает высокой теплоемкостью, большой плотностью (950 кг/м3), несжимаема, при нагревании расширяется с  Р  t. Пар – малая плотность, высокая подвижность, с  Р  t. Воздух -  плотность и теплоемкость,  подвижность. Лекция 4 Тема 1. Классификация систем отопления Системы отопления различаются по трем основным классификационным признакам: Центральными называют системы отопления, предназначенные для отопления нескольких помещений (зданий) из одного теплового пункта, расположенного вне отапливаемых помещений (зданий) (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается за пределами помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельное помещение здания. Например: система отопления здания с собственной местной котельной. Центральными могут быть: система парового отопления; система водяного отопления; система воздушного отопления. Местными называют такие системы отопления, где все три основных конструктивных элемента (генератор, теплопроводы, О.П.). Системы отопления объединены в одном устройстве, установленном непосредственно в отапливаемом помещении. Например: местная система отопления – отопительная печь, где теплогенератором является топка, теплопроводы – газоходы отопительная печь – стенки печи. К местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, воздушно-отопительными агрегатами. III По способу циркуляции теплоносителя Система с естественной циркуляцией – циркуляция теплоносителя осуществляется за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя кг/м3 кг/м3 Система с искусственной циркуляцией – где циркуляция теплоносителя осуществляется при помощи циркуляционных насосов. Центральные паровые системы отопления имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара (т.е. насосов нет в паровых системах с искусственной циркуляцией). По виду теплоносителя центральные на: - водяные (для жилья, школ, домов отд., больниц и т.д.); - паровые (для жилья, школ, домов отд., больниц, спортивных сооружений, бассейнов, залов); - воздушные (спортивные сооружения, бассейны, залы); - комбинированные (паро-воздушные). Водяные преимущества недостатки а) обеспечивает равномерность нагрева помещения расход металла б) невысокая температура поверхностей отопительных приборов опасность размораживания приборов отопления в) простота центрального регулирования г) бесшумная Паровые преимущества недостатки а) теплоотдача отопительных приборов   температура на поверхности труб  1000С б)   площадь поверхности приборов   расход металла невозможность центрального качественного регулирования в) меньшая опасность замораживания сложная эксплуатация  долговечность (коррозия, шум, гидр. удары) г) быстрый нагрев помещений. Воздушные преимущества недостатки а) нет отопительных приборов, так как с системой вентиляции. большие сечения каналов (воздуховодов) в случае отклонения помещение быстро остывают. б) быстрый прогрев помещений в) возможность центрального регулирования. Лекция 4 (2 часа) Виды и типы отопительных приборов Отопительный прибор – это элемент системы отопления, служащий для передачи тепла от теплоносителя к воздуху отапливаемого помещения. Классификация 1. Регистры из гладких труб. представляют собой пучок труб, расположенный в 2 ряда и объединенный с двух сторон 2 трубами – коллекторами, снабженных штуцерами для подачи и отвода теплоносителя. Применяют регистры из гладких труб в помещениях, где предъявляются повышенные санитарно-технические и гигиенические требования, а также в производственных зданиях, повышенной степенью пожароопасности, где недопустимо большое скопление пыли. Приборы гигиеничны, легко очищаются от пыли и грязи. Но не экономичны, металлоемки. Расчетная поверхность нагрева 1м гладкой трубы. при  40 мм 0,244 экм  50 мм 0,3 экм ЭКМ – это эквивалентный квадратный метр – это поверхность прибора с теплоотдачей 435х1,163 Вт при разности температур теплоносителя и воздуха помещения , расходе воды 17,4 кг/ч и подаче теплоносителя по схеме «сверху вниз». 2. Чугунные радиаторы. Блок чугунных радиаторов состоит из секций отлитых из чугуна соединенных между собой ниппелями. Они бывают 1-2 и много канальными. В России в основном 2-х канальные радиаторы. По монтажной высоте радиаторы подразделяют на высокие 1000 мм, средние – 500 мм и низкие 300 мм. Наиболее распространены средние радиаторы типоразмеров МС-140 МС-90 рассчитаны на избыточное давление до 0,9 МПа М-90 У радиаторов М-140-АО имеется межколонное оребрение, что увеличивает их теплоотдачу, но снижает эстетические и гигиенические требования. Чугунные радиаторы имеют ряд преимуществ. Это: 1. Коррозионностойкость. 2. Отлаженность технологии изготовления. 3. Простота изменения мощности прибора путем изменения количества секций. 4. Большая. Недостатками этих типов ОП являются: 1. Большой расход металла. 2. Трудоемкость изготовления и монтажа. 3. Их производство приводит к загрязнению окружающей среды. 3. Ребристые трубы. Представляют собой отлитую из чугуна трубу с круглыми ребрами. Ребра увеличивают поверхность прибора и снижают температуру поверхности. Ребристые трубы применяют, в основном, на промышленных предприятиях. Достоинства: 1. Дешевые нагревательные приборы. 2. Большая поверхность нагрева. Недостатки: 1. Не удовлетворяют санитарно-гигиеническим требованиям (трудно очищаются от пыли). 4. Стальные штампованные радиаторы. Представляют собой два шпатлеванных стальных места, соединенных между собой контактной сваркой. Различают: колончатые радиаторы РСВ 1 и змеевиковые радиаторы РСГ 2. Колончатые радиаторы: образуют ряд параллельных каналов, объединенных между собой сверху и снизу горизонтальными коллекторами. Змеевиковые радиаторы образуют ряд горизонтальных каналов для прохода теплоносителя. Стальные пластиничные радиаторы изготавливаются однорядными и двухрядными. Двухрядные изготавливаются тех же типоразмеров, что и однорядные, но состоят из двух пластин. Достоинства: 1. Маленькая масса прибора. 2. Дешевле чугунных на 20-30%. 3. Меньше затраты на транспортирование и монтаж. 4. Удобны в монтаже и отвечают сан.-гигиеническим требованиям. Недостатки: 1. Небольшая теплоотдача. 2. Требуется специальная обработка теплофикационной воды, так как обычная вода корродирует с металлом. Нашли широкое применение в жилье в общественных зданиях. В связи с удорожанием металла выпуск ограничен. В стоимость. 5. Конвекторы. Представляют собой ряд стальных труб, по которым перемещается теплоноситель и насаженных на них стальных пластин оребрения. Конвекторы бывают с кожухом или без кожуха. Их изготавливают различных типов: Например: Конвекторы «Комфорт». Их подразделяют на 3 типа: настенные (навешиваются на стену h=210 м), островные (устанавливаются на полу) и лестничные (встраиваются в строительные конструкцию). «Аккорд», «Север», КВ «Универсал», «Ритм». Конвекторы изготавливают концевые и проходные. Конвекторы применяют для отопления зданий различного назначения. Используют в основном в средней полосе России. Неметаллические отопительные приборы 6. Керамические и фарфоровые радиаторы. Представляют собой панель, вылитую из фарфора или керамики с вертикальными или горизонтальными каналами. Применяют такие радиаторы в помещениях, предъявляющих повышенные санитарно-гигиенические требования к отопительным приборам. Применяются такие приборы очень редко. Они очень дороги, процесс изготовления трудоемок, недолговечны, подвержены механическому воздействию. Очень сложно осуществить подключение этих радиаторов к металлическим трубопроводам. 7. Бетонные отопительные панели. Представляют собой бетонные плиты с заделанными в них змеевиками из труб. Толщина 40-50 мм. Они бывают: подоконные и перегородочные. Отопительные панели могут быть приставными и встроенными в конструкцию стен и перегородок. Бетонные панели отвечают самым строгим санитарно-гигиеническим требованиям, архитектурно-строительным требованиям. Недостатки: трудность ремонта, большая тепловая инерция, усложняющая регулирование теплоотдачи, увеличение теплопотерь через дополнительно обогреваемые наружные конструкции зданий. Применяют преимущественно в лечебных учреждениях в операционных и в родильных домах в детских комнатах. Т.О. сантехнические отопительные приборы должны удовлетворят теплотехническим, санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям. Теплотехническая оценка отопительных приборов определяется его коэффициентом теплоотдаче. Санитарно-гигиеническая оценка - характеризуется конструктивным решением прибора, облегчающим содержание его в чистоте. Температура внешней поверхности прибора должна удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям. Во избежание интенсивного пригорания пыли эта температура не должна превышать для помещений жилых и общественных зданий 950С, для лечебных и детских учреждений 850С. Эстетическая оценка – отопительный прибор не должен портить внутреннего вида помещения, не должен занимать много места. 3. Выбор и размещение отопительных приборов. Присоединение отопительных приборов к теплопроводам. Вид отопительных приборов надо выбирать в соответствии с характером и назначением отапливаемых зданий, сооружений и помещений. При этом нужно учитывать тип с.о., вид и параметры теплоносителя, технико-экономические соображения. Рекомендации по выбору отопительных приборов содержатся в СНиП 2.04.05-91 приложение 11. Отопительные приборы следует располагать у наружных стен, преимущественно под окнами. При таком размещении движение теплого воздуха от нагревательного прибора препятствует образованию ниспадающих холодных потоков от окон и холодных поверхностей стен. Если под окнами разместить приборы нельзя, допускается установка их у наружных или внутренних стен. л.к. В зданиях до 4-х этажей отопительные приборы в л.к. следует устанавливать только на первом этаже у входа. Во избежание замерзания воды в трубопроводах устанавливать отопительные приборы в тамбурах, имеющих наружные двери, а также у входных одинарных дверей не разрешается. л.к. многоэтажных зданий рекомендуется отапливать с помощью конвекторов, которые следует размещать в нижней части л.к.. В л.к. следует устанавливать отопительные приборы так, чтобы они не выступали из плоскости стен. В жилых помещениях отопительные приборы устанавливают в нишах или полунишах. В лечебных учреждениях – открыто у стен или под окном. Когда применяют с.о. с вертикальной разводкой трубопроводы, рекомендуется предусматривать прогрев углов помещения, размещая в них стояки систем. К стоякам, обслуживающим приборы л.к. нельзя присоединять приборы других помещений. Теплоотдача отопительных приборов во многом зависит от принятой схемы присоединения отопительных приборов к трубопроводам и схемы питания отопительных приборов теплоносителем. Схему присоединения отопительных приборов к трубопроводам. 1 Односторонняя подводка По схеме питания отопительного прибора односторонняя подводка бывает: а) сверху вниз одно, двухсторонняя с верх. пан.  коэффициент теплоотдачи; б) снизу вверх в односторонней с нижн. развод. Достоинства: Односторонняя подводка имеет лучший вид и требует меньшего расхода металла. Недостатки: Если количество секций велика, до 20 секций более удаленные от стояка секции плохо прогреваются. Схему сверху вниз применяют в двух и двухсторонней системы отопления с верхней разводкой  коэффициент теплоотдачи. 2. Разносторонняя подводка. По схеме питания отопительного прибора бывает: а) сверху - вниз б) снизу – вверх в) снизу – вниз в горизонтальных односторонних системах. Разносторонняя подводка применяется при количестве секций в приборе 20 и более. 3. На сцепке. Присоединение приборов на сцепке позволяет  число стояков. Такое присоединение допускается в пределах одного помещения, или в случаях, когда присоединенный прибор находится на кухне, в коридоре, сан. узле или другом вспомогательном помещении. Соединять на сцепке можно не более двух приборов. Приборы, соединенные «на сцепке» в теплотехнических и гидравлических расчетах рассматриваются как один прибор. 4. Основные принципы теплотехнического расчета отопительных приборов (практика). После выбора вида нагревательных приборов, определения мест их установки и способа присоединения к трубопроводам системы отопления выполняют теплотехнический расчет отопительных приборов. Теплотехнический расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающий необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Для поддержания в отапливаемом помещении нужной температуры надо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, равнялось теплопотерям помещения. Т.е. тепловая мощность прибора (его расчетная теплоотдача) определяется теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении. где, - теплопотребность помещения (т.е.) теплопотери, Вт; - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи трубопроводы полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении; - при открытой прокладке трубопровода =0,9 - при скрытой прокладке трубопровода = 0,5 - теплоотдача трубопроводов, Вт. определяют по формуле: где, - теплоотдача 1 м горизонтально и вертикально проложенных труб, Вт/м; - длина вертикальных и горизонтальных трубопроводов, проложенных в пределах помещения, м. Теплоотдача (тепловая мощность прибора) д.б. пропорциональна его площади нагревательной поверхности, т.е. Отсюда, площадь нагревательной поверхности прибора, м2 где, - поверхностная плотность теплового потока прибора, Вт/м2. Для теплоносителя пар: Для теплоносителя вода: где, - коэффициент теплопередачи прибора, зависит от вида теплоносителя и разности температур определяется экспериментальным путем и для каждого вида прибора имеет свое значение. - температурный напор, 0С - коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи в зависимости от принятого способа установки прибора (у стены в нише, , под подоконником , у стены с экраном и т.д.) - коэффициент, учитывающий снижение температуры воды относительно расчетного значения вследствие остывания в трубопроводах. Поверхность нагрева прибора удобнее вычислять в ЭКМ по формуле: для водяной системы , экм где, - теплоотдача 1 экм прибора, принимается по таблице, в зависимости от , Вт/экм или рассчитывается по формуле: Вт/экм для паровых систем экм , напр. коэффициент - коэффициент, зависящий от схемы подачи воды в приборы. Температурный напор рассчитывается: в двух трубных системах отопления: т.к. температурный перепад в каждом приборе в двухтрубных системах отопления одинаков и равен: где, - температура воздуха в помещении - температура на входе в прибор - температура на выходе из прибора в однотрубных системах отопления: ведется расчет при const перепаде в стояках и при var, когда учитываются теплопотери трубопровода по длине. 0С где, - коэффициент затекания, L = G – и определяется по формуле: где, - суммарная теплоотдача нагревательных приборов до расч. () - количество воды, проходящее через стояк. ; и т.д. Количество секций в приборе рассчитывается: , шт. , кг/г где, - тепловая нагрузка стояка. Лекция 5 (2 часа) Система водяного отопления благодаря высоким санитарно-гигиеническим качествам, надежности, долговечности получили в России наиболее широкое применение в гражданских и производственных зданиях. Преимущества системы водяного отопления: 1. Обеспечивает равномерность температуры помещения. 2. Ограничивает верхний предел температуры поверхности отопительного прибора, что исключает пригорание на них пыли. 3. Простота центрального и местного регулирования теплоотдачи отопительных приборов. 4. Бесшумно действует. 5. Долговечна. 6. Простота обслуживания и ремонта. Недостатки системы водяного отопления: 1. Значительный расход металла. 2. Опасность замораживания воды с разрушением оборудования. 3. Значительное гидростатическое давление в системе, обусловленное ее высотой и большой массовой плотностью. Системы водяного отопления классифицируются по ряду классификационных признаков: I По способу создания циркуляции гравитационные системы отопления. Область применения гравитационной системы отопления – ограничена. Ее используют для отопления жилых квартир, обособленных зданий, в основном малоэтажных (это индивидуальные коттеджи). Недостатки: В малоэтажных зданиях а) небольшое циркуляционное давление отсюда сокращенный радиус действия до 20 м по горизонтали. б)   необходимость применения труб большого диаметра, отсюда  расход металла  затраты труда на монтаж системы. в)  опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотапливаемых помещениях. Достоинства: а) относительная простота устройства и эксплуатации. б) независимость действия от снабжения электроэнергией. в) отсутствие шума и вибрацией от насосов. г) долговечность (35-45 лет при правильной эксплуатации) Особенности конструкции гравитационной системы водяного отопления. 1. Гравитационная система водяного отопления устраивается, как правило, с верхним расположением подавающей магистрали, т.е. с верхней разводкой. 2. Расширительный бак присоединяется непосредственно к гладкому стояку системы отопления для непрерывного удаления воздуха. 3. Подавающая магистраль прокладывается с увеличенным уклоном до 0,005 против направления движения воды. 4. Приборы присоединяются к теплопроводам по схеме «сверху-вниз» с целью  коэффициент теплопередачи приборов. 5. Однотрубные стояки устраняются с з.у. у приборов для  потерь давления придвижении воды через отопительные приборы. Наиболее распространенная и надежная схема гравитационной системы водяного отопления с верхней разводкой. Принципиальная схема гравитационной системы водяного отопления Гравитационная система водяного отопления бывают как однотрубная, так и двухтрубная. с нижней разводкой магистралей с верхней разводкой магистралей Располагаемое давление в гравитационной системе водяного отопления рассчитывается по формуле: где, - высота от середины котла до центра охлаждения воды в приборе. - удельный вес холодной воды. - удельный вес горячей воды - дополнительное давление от охлаждения воды в трубопроводах системы отопления с верхней разводкой. Величина зависит от горизонтального расстояния между главным стоком и стояком, через отопительные приборы которого проходит расчетное кольцо, и от числа этажей в здании. Гравитационные системы водяного отопления бывают: 1. Двухтрубные вертикальные с верхней разводкой. 2. Двухтрубные вертикальные с нижней разводкой. 3. Однотрубные с верхней разводкой с замыкающими участками. 4. Однотрубная горизонтальная с верхней разводкой. 5. Однотрубная с верхней разводкой с проточными отопительными приборами. II. Насосные системы водяного отопления (с принудит, искусств., цирк) НСВО. Насосные системы водяного отопления нашли широкое применение в жилых, общественных и промышленных зданиях. У нас в Энергетике применяются насосные системы водяного отопления. В насосных системах водяного отопления устанавливается насос на обратной магистрали перед котлом. Принципиальная схема насосной системы водяного отопления В насосной системе водяного отопления удаляется не через расширительный бак, а через воздухосборники или воздушные краны, устанавливаемые в верхней точке под магистрали. Расширительный бак присоединяется к обратной магистрали перед насосом для обеспечения лучшего распределения давления, создаваемого насосом в системе. Располагаемое давление, которое обеспечивает циркуляцию воды в насосной системе водяного отопления с верхней разводкой определяется по формуле: где, - давление, создаваемое насосом, кГ/м - естественное давление. III По направлению объединения отопительных приборов (как однотрубные так и двухтрубные). Системы отопления бывают: а) вертикальные – в которых последовательно присоединяются к общему вертикальному стояку – теплопроводу отопительного прибора, расположенные на разных этажах. б) горизонтальные – к общей горизонтальной ветви присоединяются приборы, находящиеся на одном этаже. IV. По месту расположения подающих и обратных магистралей. Системы отопления бывают: а) с верхним расположением подающих магистралей – по чердаку или под потолком верхнего этажа, а обратные магистрали – по подвалу, над полом восьмого этажа. б) с нижним расположением магистралей - подающие и обратные магистрали расположены в подвале, или над полом 1 этажа. II. По схеме включения отопительных приборов в стояк (ветвь). Двухтрубные системы водяного отопления - В двухтрубных системах водяного отопления – теплоноситель поступает в отопительные приборы по одним (подающим) стоякам, а охлажденная вода отводится по другим (обратным) стоякам. Т.е. приборы присоединены по теплоносителю параллельно. Однотрубные системы водяного отопления – В однотрубных системах водяного отопления горячая вода подается в прибор и отводится из прибора по одному трубопроводу, т.е. приборы соединены по теплоносителю – последовательно. V. По направлению движения воды в подающих и обратных магистралях. Тупиковые – когда горячая вода и охлажденная вода в магистралях двигается в противоположных направлениях. С попутным движением - когда направление движения воды в подающих и обратных магистралях совпадают. Система с попутным движением воды устраиваются только насосные.