Теплоснабжение и вентиляция - Гусев В.М.

Автор: Гусев В.М.

Теги: отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха в зданиях строительство вентиляция теплоснабжение инженерные системы зданий учебник для вузов

Год: 1973

Похожие

Теплоснабжение и вентиляция

Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Книга первая. Отопление и теплоснабжение

Отопление и вентиляция. Отопление

Текст

В. М. ГУСЕВ
д-р. техн, наук, проф.
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ
И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Допущено Министерством высшего и среднего
специального образования СССР в качестве учебника
для студентов специальности «Водоснабжение и канализация»
высших учебных заведений
УФИМСКИЙ ХИг*«3530Д
Техническая
&^МИС1Т|£КА
ЛЕНИНГРАД
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СТРОИИЗДАТА
J973
УДК 697(075.8)
Рецензенты: кафедра теплоснабжения и вентиляции Киевского инженерно-
строительного института; инж. Н. И. М о р о з о в.
Научный редактор — канд. техн, наук В. Р. Т А У Р И Т
Гусев В. М. Теплоснабжение и вентиляция (учебник для вузов). Л., Стройиздат
(Ленингр. отд-ние), 1973. 232 с.
В учебнике изложены основы устройства и работы, проектирования и рас-
чета, монтажа и эксплуатации систем теплоснабжения и вентиляции, отражена
специфика отопления и вентиляции водоканализационных сооружений. Приведен-
ные справочные данные отвечают характеру и объему курсового проекта по
отоплению и вентиляции, выполняемого студентами.
Учебник предназначен для студентов строительных вузов по специальности
1209 «Водоснабжение и канализация».
Табл. 67, рис. 190, список лит.: 21 иазв.
© Ленинградское отделение Стройиздата, 1973 г.
Г
3210—012
047(01)—73
191—73
ПРЕДИСЛОВИЕ
Содержание учебника отвечает действующей программе курса
«Отопление и вентиляция» (для специальности 1209 — «Водоснаб-
жение и'канализация»), утвержденной учебно-методическим Управ-
лением МВиССО СССР. Объем отдельных разделов обусловлен
их практической значимостью и степенью трудности усвоения
изучающими.
Имея в виду возможность перехода на систему единиц СИ и
наличие у читателей укоренившихся навыков в пользовании суще-
ствующими системами единиц, в книге приведена таблица пере-
вода наиболее употребительных размерностей (см. прилож. 11).
Это позволило отказаться от громоздкого дублирования всех раз-
мерностей в тексте и таблицах, приведения эмпирических формул
в двух вариантах.
Автор стремился привести в учебнике основные достижения
отечественной и зарубежной науки и техники в области устройства
теплоснабжения и вентиляции. Был учтен многолетний опыт пре-
подавания соответствующего курса для специальности 1209 на са-
нитарно-техническом факультете Ленинградского ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-строительного института.
Учебник состоит из трех частей с учетом комплекса знаний по
санитарной технике, которым должен обладать инженер-строитель
по специальности «Водоснабжение и канализация». В первой части
приведены основные и необходимые сведения по строительной теп-
лотехнике, во второй-—разбираются вопросы, связанные с устрой-
ством отопления помещений и теплоснабжением населенных мест,
в третьей — содержатся данные о системах вентиляции и конструк-
циях вентиляционного оборудования.
Учебник включает в себя примеры подбора отопительно-венти-
ляционного оборудования, вспомогательные таблицы (приложе-
ния), специфические данные по применению отопительно-вентиля-
ционных установок в водоканализационных сооружениях.
ВВЕДЕНИЕ
Метеорологические факторы воздушной среды.
Санитарно-гигиеническое значение
отопительно-вентиляционных систем
Температура, влажность и другие параметры воздушной среды
имеют важное значение для жизни и деятельности человека, для
сохранности сооружений и нормального хода технологического про-
цесса в промышленности. Поскольку естественный климат требуе-
мым условиям часто не отвечает, человек пришел к созданию
искусственных климатических условий — определенного микрокли-
мата. Так возникла необходимость в устройстве отопительных и
вентиляционных установок.
Жизнедеятельность человеческого организма (кровообращение,
пищеварение, работа) связана с выделением углекислоты, влаги
и тепла.
Сама по себе углекислота не является вредной при содержании ее в воздухе
до 3—4%. Однако предельно допустимую концентрацию СО2 принимают все же
0,1—0,2% (1—2 лг/л), так как одновременно с углекислотой воздух загрязняется
и другими газами и парами (аммиак, сероводород, различные кислоты).
Тепловыделение организма зависит от возраста, веса и интенсивности дея-
тельности человека. В спокойном состоянии взрослый отдает окружающей среде
и поверхностям 634-100 ккал/ч, при легкой работе— 1554-160, при средней (быст-
рые движения рук, тела) — 1654-350, при тяжелой (поднятие и переноска тяже-
стсй)_380—600 х^-бныпзя доля топлз упорядкз 103b) отдзбтся человеком в ре-
зультате естественного обмена веществ, большая часть (порядка 90%) — лучеис-
пусканием (поверхностям ограждений, мебели), конвекцией (окружающим слоям
воздуха) и испарением влаги. Из общей средней теплопотери находящегося в по-
кое человека (2400 ккал/ч) через кожу лучеиспусканием и конвекцией отдается
1600, на испарение влаги — 335 и на нагревание вдыхаемого воздуха 130 ккал/ч.
Для поддержания нормальной температуры (36,5° С) организму
необходим отвод лишнего тепла в окружающую среду. Нарушение
теплового баланса ухудшает самочувствие, снижает трудоспособ-
ность человека. Его организм способен к терморегуляции — под-
держанию указанного баланса, но для этого необходимы комфорт-
ные метеорологические условия. И. И. Флавицкий еще в 1884 г.
указывал, что «лишь требуемое совокупное воздействие темпера-
туры, влажности и скорости движения воздуха, а также температур
внутренних поверхностей и мебели могут обеспечить комфортность
среды. Чем выше температура окружающего воздуха, тем больше
4
влаги испаряется с поверхности
кожи, больше и затрата тепла на
испарение; при этом теплопотери
конвекцией и лучеиспусканием
уменьшаются. Еще более интен-
сивное испарение происходит, если
окружающий воздух сух. Теплоот-
дача повышается также с ускоре-
нием движения окружающего воз-
духа (усиливается конвекция); при
этом растет и испарение с кожных
покровов.
В холодное время года человек
вынужден иметь в помещениях
внутреннюю температуру воздуха
tB выше наружной tR. Процесс под-
держания такой внутренней тем-
пературы называется отопление
Рис. 1. Соотношение между внут-
ренней /в и радиационной tR тем-
пературами воздуха в помещении
1— для зимнего периода; 2 —для лет-
него
Поток тепла в наружных
ограждениях будет направлен из помещения наружу; темпера-
тура fB,n на внутренних поверхностях ограждений окажется
ниже tB. От величины /в.п, в силу лучепрозрачности воздуха, зави-
сит теплоотдача человеческого тела лучеиспусканием.
Значения tB.u на ограждающих поверхностях помещения раз-
личны. Поэтому в настоящее время введено понятие о средней
температуре поверхностей ограждения — «радиационная темпера-
тура tR»!.
J S (/в, п/в п)
Id = —-----------------
2 /в. п
(1)
где fB.n — внутренняя поверхность ограждения, м1 2.
Примерная связь между значениями tR и t,. дана на рис. 1.
Люди несколько различно реагируют на окружающие условия. На
рисунке нанесены заштрихованные области; за их пределами само-
чувствие любого человека будет дискомфортным (неудовлетвори-
тельным). Следуя нестационарности воздействий внешних факто-
ров (солнечная радиация, скорость и направление ветра) и тепло-
поступлений от внутренних источников (люди, освещение,
технологическое оборудование, горение газа), практически колеб-
лются и tR, и /в.
Суточные их изменения в пределах ±3° С оцениваются гигиенистами как
допустимые. Особенно неблагополучно влияет на человека колебание температур
в рабочей зоне помещения (2 м от пола). Большое значение имеют теплотехниче-
ские свойства пола и прежде всего его поверхности, с которой непосредственно
1 Температуру /^измеряют термометром, защищенным от воздействия лучи-
стого тепла. Для косвенного определения tR используют парные термометры
(ртутный баллон одного из них посеребрен) или глобтермометры. Глобтермо-
метр — обычный термометр, баллон которого заключен в зачерненный снаружи
меднолистовой шар (d=150 мм). За счет лучистого тепла воздух в шаре прини-
мает температуру, отличающуюся от температуры воздуха помещения.
5
соприкасается стопа ноги человека; последняя имеет множество нервных оконча-
ний, реагирующих на холод.
Сейчас доказано, что зоны комфорта зависимы и от условий
внешней среды, и от степени приспособленности к ним человека.
Советские гигиенисты поэтому считают правильным нормирование
всех основных факторов, определяющих теплоотдачу человека для
различных условий его жизни и деятельности (в рабочей зоне по-
мещения, на отдельных рабочих местах).
В табл. 1 приведены расчетные параметры рабочей зоны для
характерных периодов года.
Например, для людей, живущих в умеренном климате, нор-
мально одетых и выполняющих легкую работу, комфортные усло-
Значения метеорологических параметров воздуха
Помещения Катего- рия работы Холодный и переходный периоды года (/д < 10е С)
на рабочих местах допускаемая темпе- ратура вие рабочих мест, °C
оптимальные параметры допускаемые параметры
температура, °C относитель- ная влаж- ность, % скорость движения, м-/сек температура, °C относитель- ная влаж- ность, % скорость движения, м/сек
С избытками тепла 20 ккал/м3ч и менее Легкая 20—22 60—30 Не более 0,2 17—22 Не более 75 Не более 0,3 15-22
Средней тяжести Тяжелая 17—19 16—18 60—30 60—30 Не более 0,3 То же 15—20 13—18 То же Не более 0,5 То же 13-20 12—18
С избытками более 20 ккал1м3ч Легкая 20—22 60—30 Не более 0,2 17—24 Не более 75 Не более 0,5 15—26
Средней тяжести Тяжелая 17-19 16—18 60—30 60—30 Не более 0,3 То же 16—22 13—17 » » 15—24 12—19
Примечания: 1. Относительная влажность воздуха ф — отношение фактической
упругости Е, мм рт. ст. при той же температуре воздуха (находящегося в состоянии насы
2. — средняя температура наружного воздуха в 13 ч самого жаркого месяца.
вия зимой в помещении с небольшими теплоизбытками характери-
зуются сочетанием параметров: /в = 20ч-22°С, относительная влаж-
ность воздуха фв = 304-60% и скорость его движения ив не более
0,2 м/сек.
Воздушное пространство помещений надо рассматривать и как
среду, вдыхаемую человеком, учитывая имеющиеся в ней загрязне-
ния. Даже в жилой, но непроветренной комнате у человека воз-
никают головная боль, тошнота.
В промышленных зданиях основным источником загрязнения
воздуха являются технологические выбросы. Могут выделяться
6
ядовитые газы и пары: окись углерода, сероводород, акролеин,
аммиак, формалин, азотная кислота, хлор, окиси металлов, пары
ртути и т. п., содержание которых в воздухе допускается в крайне
небольших концентрациях (от 0,02 мг/л — для окиси углерода до
0,00001 жг/л— для паров ртути).
Окись углерода (СО), например, выделяется в гаражах (выхлопы машин),
в плавильных и литейных цехах. Вдыхаемая окись углерода соединяется с гемо-
глобином крови (вытесняя кислород) и может привести человека к смерти. Дли-
тельное пребывание в невентилируемых производственных помещениях влечет
появление у работающих профессиональных заболеваний (литейная лихорадка,
ртутная экзема и т. п.).
производственных помещений (СН 245—71)
Таблица 1
Теплый период года (/н > 10“ С)
на рабочих местах допускаемая температура вне рабочих мест, °C
оптимальные параметры допускаемые параметры
температура, °C относитель- ная влаж- ность, % скорость . движения, 1 м/сек | температура^ СС относительная влажность, % скорость движения, м/сек
22—25 60—30 0,2—0,5 Не более чем на 3е выше /}зч. но не более 28: При 28° С — до 55, при 27е — до 60, при 25е — до 70, ниже 24J — до 75 0,3—0,5 Не более чем на 3° выше 1\^ч
20—23 60—30 0,2—0,5 То же То же 0,3—0,7 То же
17—21 60—30 0,3—0,7 То же, но не более 26° При 26е С — до 65, при 253 — до 70, при 24° — до 75 0,5—1,0 »
22—25 60—30 0,2—0,5 Не более чем на 5° выше /|зч, но не более 28° При 28° С — до 55, при 26е* — до 65, при 24° и ниже — до 75 0,3-0,7 Не более чем на 5° выше
20—23 60—30 0,2—0,5 То же То же 0,5—1,0 То же
18-21 60—30 1 0,3—0,7 То же, но не более 26° » 0,5—1,0 »
упругости е, мм рт. ст. (парциальное давление воздушно-паровой смеси) к максимальной
щения).
Помимо борьбы с избыточной влагой и вредными газами и
парами важной задачей вентиляции является борьба с запыляе-
мостью воздушной среды. Пылинки раздражают слизистые обо-
лочки, проникая вместе с воздухом в легкие, ранят их и одновре-
менно вносят в организм болезнетворные бактерии. Оседая в поме-
щениях, пыль разлагается и выделяет неприятные запахи.
Целый ряд вредных газов, паров и пылевыделений может не-
благоприятно воздействовать на производственное оборудование,
на выпускаемую продукцию, на конструкции зданий. В водокана-
лизационных сооружениях скопление вредностей может вызвать
7
затхлость воды (помещения фильтров), создать опасные условия
для работы обслуживающего персонала (помещения хлораторных,
канализационные насосные станции и т. п.) и даже вызвать
взрывы.
Краткий исторический обзор развития техники
теплоснабжения и вентиляции
Отопительные (теплоснабжающие) установки —
сочетание устройств для выработки и транспорта теплоносителя,
для нагревания помещений хозяйственно-бытового и производствен-
ного назначения.
Вентиляционные установки — устройства для подачи
в помещения чистого и удаления из них (часто непосредственно от
технологического оборудования) загрязненного воздуха. Системы
вентиляции включают в себя обработку (нагревание, очистку,
иногда и охлаждение, увлажнение, осушку) приточного воздуха,
а также загрязненного, удаляемого в атмосферу.
Характерны следующие сведения из истории развития тепло-
снабжения и вентиляции:
1. В первобытном обществе костер был универсальным сред-
ством; он служил для отопления, приготовления пищи, изготовле-
ния орудий труда и обжига глиняных изделий, а через входной
проем жилище вентилировалось.
2. Позже применялись очаги из «диких» камней, а далее — гли-
нобитные печи. Те и другие топились «по-черному». Уже в средние
века печь была дополнена трубой для отвода дыма в атмосферу.
У славян такая печь стала называться «белой», или «русской»,
печью.
3. С начала XVIII века шло успешное совершенствование печей,
особенно русскими специалистами. Возникло отопление теплым
воздухом, подогретым топочными газами,— система, названная за
границей «русской системой».
4. Зачатки централизованного отопления и вентиляции отно-
сятся также к древним временам, когда появились камины, под-
польное огневое отопление, устройство в стенах дымоотводных и
вентиляционных каналов (раскопки в Крыму, на Ближнем Востоке,
в Китае, Греции). В античном Риме применялось отопление во-
дой — «термальной», из горячих источников и специально подогре-
той в простейших котлах.
5. Большое влияние на прогресс отопительно-вентиляционной
техники оказала промышленная революция. В XVIII веке в связи
с созданием паровой машины стали шире использовать пар, а по-
том и горячую воду, осуществлять центральное паровое и водяное
отопление.
6. XIX век особенно характерен развитием теории и практики
отопления и вентиляции, весьма самобытной в нашей стране. Цен-
нейший вклад внесли отечественные специалисты. Н. А. Львов
издал труд «Русская пиростатика». А. А. Саблуков изобрел первый
8
вентилятор. Начали применяться насосы и вентиляторы с электро-
двигателем. И. И. Свиязев опубликовал капитальную работу по
расчету печей, И. И. Флавицкий создал теорию о влиянии пара-
метров воздушной среды на самочувствие человека.
7. Итоги первой половины XX века свидетельствуют о значи-
тельном прогрессе централизованного теплоснабжения и вентиля-
ции. Создано автоматическое управление этой техникой, обеспечи-
вающее строгое поддержание требуемого микроклимата в помеще-
ниях,— «кондиционирование воздуха» (КВ).
В СССР переходят к сплошной теплофикации городов и про-
мышленных центров путем перевода электростанций на экономич-
ную совместную выработку электрической и тепловой энергии
и строительства теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). К 1967 г. 65%
тепла, потребляемого в городах для отопления и вентиляции, по-
ступало от ТЭЦ. Уже тогда в СССР вырабатывалось на ТЭЦ
630-108 ккал/ч (во всех остальных странах вместе взятых
83,6 • 106 ккал/ч); общая, протяженность тепловых сетей была
26- 103 км (в остальных странах — 8,1 • 103). На производство теп-
ловой энергии у нас расходуется свыше 35% всего добываемого
топлива, а дальность передачи тепла от ТЭЦ превышает 30 км.
После Великой Октябрьской Социалистической революции раз-
витие техники теплоснабжения и вентиляции шло по пути повы-
шения материальных благ советского народа. Если, например, до-
революционный выпуск радиаторов, котлов и вентиляторов принять
за 100%, то уже к 1967 г. он соответственно возрос до 670, 1200
и 1500%.
В 1922 г. изданы важнейшие постановления по «Охране труда»,
часть машин и аппаратов стали выпускать со встроенными в них
вентиляционными устройствами.
Во многих общественных и производственных помещениях
смонтированы автоматизированные установки искусственного
климата.
В историческом пятидесятилетии Советский Союз добился ве-
дущего места в области централизованного отопления, стал роди-
ной прогрессивных прямоточных водяных и паровых систем, эко-
номичного воздушного отопления сосредоточенными струями. Осу-
ществляется сплошная теплофикация населенных мест, выгодно
использующая низкосортное топливо, горючие газы и атомную
энергщо.
Интенсивные исследования привели к развитию отечественных
методов расчета отопительных, теплоснабжающих и вентиляцион-
ных систем, к созданию усовершенствованных конструкций. Пло-
дотворна роль таких выдающихся советских специалистов, как
А. К. Павловский, В. М. Чаплин, В. Д. Мачинский, А. Н. Селивер-
стов, А. А. Крауз, Б. М. Аше, Л. А. Семенов, В. В. Батурин,
П. Н. Каменев, Г. А. Максимов и др. Большую работу в рассмат-
риваемых областях ведут ученые и специалисты инженерно-строи-
тельных вузов, производственных, проектных и монтажных орга-
низаций.
9
Часть I. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА
Глава 1
ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ СТРОИТЕЛЬНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ,
КОНСТРУКЦИЮ
§ 1. Виды переноса тепла
В середине XVIII в. М. В. Ломоносовым были опубликованы
«Размышления о тепле и холоде». В них приведены мысли, являю-
щиеся вершиной научного обобщения: «теплота — вращательное
движение материи..., функция скорости движения корпускул».
Строительная теплотехника изучает все три вида передачи тепла —
теплопроводность, конвекцию и лучеиспускание.
Теплопроводность —переход тепла внутри тела или от
одного тела к другому путем соприкосновения их материальных
частиц. Количество тепла QT, проходящее через плоскую стенку при
стационарном режиме, т. е. при установившихся температурах (ста-
ционарное температурное поле), определяется по формуле Фурье:
QT = % <в-п~/нп Fz 1ккал], (Ь1)
6
где Л — коэффициент теплопроводности материала стенки,
ккал/м - ч • град-, /в.п и п — температуры ее внутренней и наруж-
ной поверхностей, °C; 6 — толщина стенки, м, F — площадь, через
которую проходит тепло, .и2; z— продолжительность процесса
теплоперехода, ч.
При условии F=l м2, /в.п—/нп=1°С, 6 = 1 м, 2=1 ч, г =
= Qr ккал/м • ч град, т. е. представляет собой количество тепла
в ккал, проходящее за 1 ч, через стенку данного материала пло-
щадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температур на ее поверх-
ностях 1° С.
Значения X, точно получаемые лишь экспериментальным путем,
лежат в широких пределах1: для металлов 25—420 ккал/м -ч-град-,
для каменной кладки 0,4—3,0; для древесины 0,15—0,4; для тепло-
изоляционных материалов 0,04—0,3. Значения X строительных ма-
териалов растут с увеличением их объемного веса, температуры и
влажности. Наименьшей теплопроводностью обладает неподвиж-
ный воздух (Х. = 0,02). Поэтому наличие воздушных пор, или умень-
шение объемного веса материалов, способствует уменьшению теп-
лопроводности.
1 См. СНиП П-А. 7-62, табл. 1.
10
Например, обычный красный кирпич на тяжелом растворе (у = 1800 кг/м3)
имеет Х = 0,7 ккал/м • ч • град, а пористый (у=1350 кг/м?)—Х=0,50 ккал/м
ч -град. Очевидно, что ие учитывая при проектировании объемный вес для раз-
новидностей одного и того же материала, можно значительно ошибиться, нера-
ционально выбрать толщину наружного ограждения.
Расчетные показатели некоторых строительных материалов и
конструктивных элементов приведены в прилож. 1.
Для приведения табличных данных к фактическим справедливо
отношение
= Тт/Уф- (1-2)
Поскольку теплопроводность воды (?. = 0,5 ккал/м • ч • град)
примерно в 25 раз больше, чем у неподвижного воздуха, вытесне-
ние воздуха водой повышает теплопроводность пористого мате-
риала. Увеличение теплопроводности таких материалов становится
еще более резким, когда материал промерзает и вода превра-
щается в лед (2v=2,0). При быстром замораживании и образова-
нии в порах строительных материалов уже не льда, а снега (?.=
= 0,34-0,4), как показали наши наблюдения, теплопроводность
материала, наоборот, несколько уменьшается. Правильный учет
влажности материалов имеет большое значение для теплотехни-
ческих расчетов сооружений как надземных, так и подземных, на-
пример водоканализационных.
Теплопроводность большинства материалов растет с увеличе-
нием их температуры. Для пересчета табличных данных (обычно
приводимых к 0°С) на фактические допустимо считать
2т. = 1+211, (1-3)
?-ф Гф + 273
Интересно и то, что К волокнистых (слоистых) материалов при
тепловом потоке вдоль волокон больше, чем при перпендикуляр-
ном. Для хвойных пород =0,15; X =0,3 [ккал/м • ч град].
Конвекция—перенос тепла внутри жидких и газообразных
сред вместе с их материальными частицами. При соприкосновении
жидкости или газа с более нагретой поверхностью ближайшие ча-
стицы нагреваются, расширяются. Единица объема среды стано-
вится менее плотной и, перемещаясь вверх, переносит полученное
тепло. Конвекция может быть усилена за счет принудительных сил
(насоса, вентилятора).
Определение количества тепла QK, участвующего в конвектив-
ном теплообмене, ведется по формуле Ньютона — Рихмана:
QK = ак (^п — 0 [ккал[, (1-4)
где ак — коэффициент теплоотдачи конвекцией, ккал/м2 -ч • град;
tn и t— температуры поверхности и среды (или наоборот), °C;
F — площадь поверхности теплоотдачи (или охлаждения), м2.
При условии Е=1 я2, \t = tn—/=1°С, 2=1 ч, ак =
= QK ккал/м2 - ч - град, т. е. представляет собой количество тепла
в ккал, отдаваемое (или воспринимаемое) конвекцией с 1 л2 по-
верхности за 1 ч при разности температур поверхности и среды
1°С.
Значения ак таковы: малоподвижный воздух 3—10, интенсивно
движущийся воздух 10—70, малоподвижная вода 300—1000, интен-
сивно движущаяся вода 1000—6000, кипящая вода 3000—18 000,
конденсирующийся пар 10 000—18 000 ккал/м2 • ч • град.
Величина ак зависит от разности температур, характера среды,
положения и степени шероховатости поверхности.
1. Для поверхностей строительных ограждений, обращенных
в помещение, ак подсчитывается по_формулам:
при A/=C15°C
ак = 3,00 + 0,08-\t [ккал/м3-ч-град]; (1-5)
при Д/>15° С
ак = т у/'Д/ [ккал/м3-ч-град]. (1-6)
По Гриффитсу и Девису, для вертикальной поверхности т= 1,7;
для горизонтальной, обращенной вверх, т=2,15; для горизонталь-
ной, обращенной вниз, т= 1,13. В случае, если горизонтальная кон-
векция отсутствует вовсе, т = 0. Практически для горизонтальных
и наклонных труб тср= 1,5.
2. Для поверхностей, обращенных в наружную среду, допу-
стима упрощенная формула:
ак = 3,75 + 3,05о [ккал/м3-ч-град], (1-7)
где v — расчетная скорость ветра для данной местности и соответ-
ствующего периода года, м/сек.
Лучеиспускание—теплообмен между поверхностями че-
рез лучепрозрачную среду. На поверхности нагретого тела обра-
зуется лучистая тепловая энергия, она распространяется в про-
странстве. Встречая непрозрачную поверхность, лучистая энергия
превращается в тепловую и нагревает облучаемое тело.
Количество тепла <?л> которое одна поверхность теряет, а дру-
гая получает,
Qn = «л (zi — Q Fz [ккал], (1-8)
где ал — коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, ккал/м2 • ч
• град; и i2 — температуры поверхностей, °C.
При условии Л—/2 = 1°С, Г=1 м2, 2=1 ч, ал = (?л [ккал/м2 • ч •
• град], т. е. представляет собой количество тепла в ккал, пере-
даваемое лучеиспусканием 1 м2 поверхности за 1 ч при разности
температур поверхностей ГС.
По формуле Стефана — Больцмана
ал = Q1P -------10^ Fx [ккал/м3-ч-град], (1-9)
4 —12
12
где СПр — приведенный коэффициент лучеиспускания, ккал/м2-ч-
(° К\1
' (100/ ’ И — абсолютные температуры поверхно-
стей, 0 к.
Значение Спр зависит от взаимного расположения, вида и соот;
ношения поверхностей лучеобмена, от расстояния между ними.
Для строительных ограждений и оборудования примерно рав-
ных площадей и параллельных
П 1 Г / 2 la KV1
Спп =----------------- ккал/м • ч — ,
пр 1/Cj+ 1/С2 —1/CSL \юо/ J
а при неравенстве площадей
(МО)
(1-И)
l/C1+f1/f2(l/c2-l/Cs)’
где -Сь G и Cs—коэффициенты лучеиспускания в ккал!м2 • ч- ( — j
материалов поверхностей и абсолютно черного тела; F2— пло-
щади поверхностей лучеобмена, м2.
Когда Fi«F2,
Спр = С1. . (1-12)
/°К\4
Для воды и снега С=4,7 ккал/м2•ч-I— ; для обоев, стекла,
(100/
мрамора, красного кирпича С=4,6; для строганой древесины, мас-
ляной окраски,, известковой штукатурки С = 4,3; для бетона С = 3,1,
алюминия С = 0,55, для абсолютно черного тела С=4,96.
§ 2. Переход тепла через плоскую стенку
Рис. 1-1. Теплоотдача через
однослойную стенку
В толще твердого тела теплопередача происходит теплопровод-
ностью; теплообмен между поверхностью и средой в основном объ-
ясняется конвекцией, между поверхностями через воздушную
среду — лучеиспусканием.
На рис. 1-1 — однородная плоская стена площадью F, толщи-
ной 6, с коэффициентом теплопроводности X. При постоянных тем-
пературах воздуха /в и /н на внутрен-
ней и наружной поверхностях такой
наружной стены будут неизменны и
их температуры tB. п и /н. п- Если /в>
>/н, то тепловой поток Q направится
изнутри наружу и возникнут: восприя-
тие тепла внутренней поверхностью
стены, переход тепла через ее толщу,
отдача тепла наружной поверхностью.
Количество тепла QB, воспринимае-
мое внутренней поверхностью, сла-
гается из своего конвективного QK. в
и лучистого <2л. в тепла (теплопровод-
ность несущественна в силу малой
13
теплопроводности воздуха). Допуская, что температура на вну-
тренних поверхностях всех ограждений помещения равна темпера-
туре /в воздушной среды,
Qb Qk. В ~b Qn. В ®К. В (4 4. п) FZ ~Ь ®Л. в (4 4- п) FZ
= («к. в + ал. в) (4 — 4. п) Fz = ав (/в — tB. п) Fz. (1-13)
Здесь ав—коэффициент (суммарный) тепловосприятия для
внутренней поверхности ограждения в ккал/м2-ч-град.
Количество тепла, проходящее через толщу ограждения,
(1-14)
о
Количество тепла QH, отдаваемое наружной поверхностью
стены, слагается из конвективного QK. н и своего лучистого Qn. н
тепла
Qh Qk. н 4 Qu. н н (4. п 4) Fz -г <%л н (4. п 4) Fz
= (ак. н + ал. н) (/н. п — /н) Fz = ан (tu. п — ta) Fz, (1-15)
где ctH—коэффициент теплоотдачи для наружной поверхности
ограждения в ккал/м- • ч • град.
Согласно СНиП П-А.7-62*:
для внутренних поверхностей стен, полов и гладких потолков
ав = 7,5 ккал/м2 ч град;
для внутренних поверхностей потолков с выступающими реб-
рами балок, при h/a = 0,2-4-0,3 (h — высота ребер, а — расстояние
между их гранями) ав = 7, при /г/а>0,3 ав = 6,5;
для поверхностей потолков с открытыми кессонами ав = 6;
для поверхностей над холодными подпольями и подвалами
ctH=5;
для наружных поверхностей чердачных перекрытий ан=Ю;
для наружных поверхностей стен и наружных покрытий ан=20.
При стационарном режиме количество тепла, воспринятое стен-
кой, равно количеству тепла, проходящему через ее толщу, и коли-
честву тепла, отдаваемому стенкой,
Qb = Qt = Qh = Q-
Следовательно,
Qb = Q = ав (4 — 4. п) Fz, или QlaBFz = tB — 4. п;
QT = Q = (4. п — 4. п) Fz, или QdfkFz = 4. п — 4. п;
QH = Q = «Н (4. П — 4) Fz, или Q/aBFz = 4. п — 4-
Складывая три последних уравнения, сокращая /в. п и /н. п, вы-
нося за скобку величины Q, F, z, имеем:
—=4—4;
\ссв л ан / Г2
Q= ——АТЛ 177Г Fz 1ккал]-
1/ав+о/л + 1/ан
14
При /в—/н=1°С, F=1 М1 2, 2=1 ч
q =---------!---------= К, [ккал!м2-ч-град], (1-17)
1 /®в + 6/X + 1 /ав
где К — коэффициент теплопередачи однослойной плоской стенки,
выражающий часовое количество тепла, проходящее через 1 м2
стенки (конкретной толщины) при разности температур сред
в 1°С.
Для стенки, состоящей из п слоев,
1 / + ^1/ ^-i + / Х2 + . . . + 6„ / + 1 / ан
Величина, обратная К, характеризует общее термическое сопро-
тивление До плоского ограждения проходу тепла:
До = 1 /Д’ [м2-ч-град!ккал].
Аналогично и величины, обратные ав и ан,— термические сопро-
тивления: восприятию Дв = 1/ав и отдаче тепла Дн=1/ан У поверх-
ностей плоского ограждения; а величина, обратная теплопровод-
ности плоского слоя, его термическое сопротивление,— Д = 6/Х.
До = 1 /ТС = Дв + Дг + Д2 + (1'19)
где Д1э Д2, Дп — термические сопротивления слоев ограждения *.
Выражение Д = д/Л — термическое сопротивление слоя мате-
риала практически неизменной структуры (Х = const). Имея в виду
уплотняемость некоторых материалов, в отдельных случаях допу-
стимо принимать
Д = 8/ЬК. (1-20)
Значения поправочного коэффициента: 6 = 1,2 для материалов, подверженных
уплотнению, деформации или усадке, когда у<400 кг/м3 (минераловатные плиты,
войлок и т. п.); 6 = 1,1 —для теплоизоляционных материалов, когда у>400 кг/м3;
6=1—для не подвергающихся уплотнению материалов (кирпич, бетой).
Несколько иначе следует подходить к термическому сопротивлению воздуш-
ного прослойка (табл. 1-1). В общей теплопередаче теплопроводность воздуха
имеет практически ничтожное значение, а конвекция и лучеиспускание — большое.
Из-за различия температур иа поверхностях конвекция возникает даже в замк-
нутом прослойке. Поэтому для снижения конвективной теплоотдачи лучше устра-
ивать взамен одного широкого ряд стесненных узких прослойков (толщиной до
20—30 мм).
Лучистая теплоотдача в прослойке зависит от величины коэффициентов
лучеиспускания его поверхностей и разности четвертых степеней их абсолютных
температур [формулы (1-9) — (1-11)]. Прослоек поэтому желательно устраивать
из материалов с малыми коэффициентами лучеиспускания (оклеивать фольгой,
окрашивать бронзой, размещать в прослойке отражающий экран из фольги).
Воздушные прослойки следует располагать во внешней, холодной, части ограж-
дения (меньше теплопереход лучеиспусканием). В горячих зонах (обмуровка
котлов, бойлеров, теплоизоляция печей, каналов, труб) воздушные прослойки
устраивать не следует.
1 Выбор материалов для теплозащитного ограждения должен учитывать эк-
сплуатационные, санитарно-технические, экономические, конструктивные и другие
требования.
15
Таблица 1-1
Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослойков Яв. п
при Д<= 10° С (с учетом теплопроводности, конвекции и лучеиспускания)
Толщина прослойка, мм /?в. п’ м2,Ч'град/ккал
для вертикальных прослойков и горизонтальных при потоке тепла снизу вверх для горизонтальных прослойков прн потоке тепла сверху вниз
лето зима лето зима
10 0,15 0,17 0,15 0,18
20 0,16 0,18 0,18 0,22
30 0,16 0,19 0,19 0,24
50 0,16 0,20 0,20 0,26
100 0,17 0,21 0,21 0,27
150 и более 0,18 0,21 0,22 0,28
Примечание. Для уточненных расчетов величины, приведенные в таблице, необ-
ходимо умножать на коэффициенты: при разности температур 83 С — 1,05; при 6° — 1,1;
при 4° — 1,15; при 2° — 1,2.
Пример 1. Определить значения 1?» и К чердачного перекрытия (рис. 1-2).
Согласно прилож. 1 имеем: листы сухой штукатурки (ус.ш=1000 кг/м3) А.с.ш =
=0,2 ккал/ч • м • град; сосновую древесину (удр = 550) А.др=0,15; гЛинопесчаную
смазку ус = 1800) Хс=0,6; топливный шлак (уш=900) Хш=0,225.
По уравнению (1-20) и данным табл. 1-2
Я01 — Яв +Яс.ш + Яв.п 4~2Ядр + Яс + Яш + Ян —
+ + п+ 2бдр +Jc+ 6^+J =
(Хв Лс. ш Адр Ас Аш
1 , 0,01 . п 1Q_ , 0,04 + 0,025 , 0,015 , 0,20 . 1
--------------р и, 1ВО -4-------------------------------------—
7,5 0,2 0,15 0,6 0,225 10
= 0,13 + 0,05 + 0,185 + 0,43 + 0,025 + 0,89 + 0,1 = 1,81 м^ч-град/ккал.
Значение Ks.u для прослойка толщиной 2Ь мм принято как среднее значение
для толщин 20 и 30 мм (табл. 1-1, летний период).
Рис. 1-2. Чердачное перекрытие
1 — листы сухой гипсовой штукатурки; 2 — воздушный про-
слоек; 3— сосновые доски (поперек волокон); 4—глино-
песчаная смазка; 5 — слой топливного шлака.
16
С учетом термического сопротив-
ления соеновых балок более точной
является величина R0.cp (среднее
значение для сечений по балкам и
между ними):
Rq2 = + fic ш + Rap + «ш +
+ «н = 1/7,5 + 0,01 /0,2 +
+ 0,25 /0,15 + 0,055 / 0,225 + 1 / 10 =
= 0,13 + 0,05 + 1,67 + 0,24 + 0,1 =
= 2,19 ж1 2 «• град /ккал.
Тогда среднеарифметическое:
п 0,27?О2+ 0,7 Roi
RoCp~' 0,2+ 0,7
_ 0,2-2,19 + 0,71,81 _
~ 0,2 + 0,7 ~
= 1,89 м2 ч-град!ккал;
ЛсР= 1/Яо.ср= 1/1,89 =
= 0,53 ккал!м2-ч-град.
Рис. 1-3. Покрытие с вентилируемым
прослойком
В отличие от замкнутого прослойка (рис. 1-2), для. постоянной просушки стен
или покрытий (бани, прачечные, бассейны и другие мокрые помещения) может
быть предусмотрен вентилируемый воздушный прослоек, сообщающийся через ре-
шетки или шахты с наружной средой (рис. 1-3)*. Значение Кер такого покрытия
приближенно определяется из выражения:
к — — *в- np V
Лер-------- Ли,
‘в — гн
К+в + Кв/и + 300-у- /н
<в. пр = -г -
ки+ Кв + 300 —
(1-21)
(1-22)
Здесь 7в.пр — средняя температура в прослойке, °C; Кв и Кп — коэффициенты
теплопередачи частей покрытия, лежащих соответственно выше и ниже вентили-
руемого прослойка (при значениях коэффициентов теплопередачи у внутренних
поверхностей прослойка ав.Пр=7,0 ккал/м2 • ч • град); д и / — толщина и длина
прослойка, ж; 300 — множитель (в системе СИ заменяется на 1260).
В практике встречаются и неоднородные конструкции (пустотелые и запол-
ненные утеплителем; сопряжения стандартных элементов ограждений, внешние и
внутренние углы последних и т. п.). Расчет их сложен и часто требует проведения
лабораторных испытаний путем моделирования сплошных сред электрическими
сопротивлениями на специальной машине — электроинтеграторе.
§ 3. Расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха.
Температуры на поверхностях ограждений
Внутренняя температура определяется назначением отапливае-
мого помещения и должна обеспечивать хорошее самочувствие
человека. При этом учитывают: условия деятельности человека,
1 Учитывая возможность распространения огня, устройство вентилируемых
прослойков согласовывают с пожарным надзором.
2 Заказ № 586
УфШйСКИЙ ХИ»М»ЧВОД
Техничеслчя
17
I 11
-268-0,23 0,00 -2,01+Ц04+0,51_
Н-25см---
ЩО&Об
III
-1,05+0,40+0,90
>0^1^6
-0,10,
IV
1,37-0,04+1,59
in
*2,47
и
чй-
W

150см
/
/
Л
/
75см
1,16,
[+0,36
-2М
1-0,45
-А
МО
-1,46
-4,69,
ЮЗ
25см
10см
О - - - - - - - -
-3,31-1,19-0,69 -2,80-0,90+0,16 -5,47 ~2,65 +0,06-6,75 -4,16 -2,00
Рис. 1-4. Варианты отклонения температур воздуха жилых помеще-
ний, отапливаемых печами или подоконными радиаторами
I — в верхнем этаже; II — в среднем; III — в нижнем; IV— в одноэтажном
здании
величину влаго- и тепловыделений, холодное облучение внутрен-
ними поверхностями наружных ограждений, опасность конденса-
ции на них влаги.
В жилых и общественных помещениях температура воздуха принимается
18° С (в лестничных клетках 16°, в кухнях 15°). В детских комнатах и больничных
помещениях 18—25°, в помещении мыльной бани 30°, в служебных комнатах 16—
18° (в зависимости от скопляемости людей), в производственных помещениях —
по санитарным нормам, с учетом условий труда и технологического процесса.
При легкой работе благоприятна температура 16° С, а при тяжелой —12°; в не-
рабочее время температура в производственных и вспомогательных помещениях,
если недопустимо их промерзание, принимается 5° С. Значения tB для жилых, об-
щественных, производственных, сельскохозяйственных и других зданий должны
приниматься в соответствии со ОНиП (см. также табл. 1 и прилож. 2)1.
За расчетную tB принимают температуру воздуха на высоте
1,5 м от пола и не ближе 1 м от наружной стены. В других точках
помещения температуры воздуха несколько отличаются от расчет-
ной. Распределение этих температур зависит от: разности темпе-
ратур (tB—tB) и перепада (tB—tB.n) у ограждений; площади на-
1 В табл. 1 приводятся два допустимых значения 1В: минимальное, созда-
ваемое отоплением, и максимальное (окна в помещении еще не открываются).
18
ружных ограждений и воздухопроницаемо-
сти последних; конфигурации и назначе-
ния помещений; местоположения и мощно-
сти отопительных устройств; интенсивности
обдувания ограждений ветром и солнечной
радиации и т. п. Следует также учитывать
периодичность воздействия климатических
факторов, режима отапливания и поступ-
ления бытового тепла (от приготовления
пищи, освещения и т. п.).
На рис. 1-4 показаны отклонения тем-
ператур от /в на центральной вертикали
жилых помещений. Сплошные линии —
средние отклонения значений, а пунктир-
ные— наибольшие и наименьшие. По гори-
зонтали отклонения меньше и обычно
Рис. 1-5. Примерная
картина воздушного по-
тока в помещении
1 — тепловыделяющее про-
изводственное оборудование
в пределах 1—1,5°С (вблизи наружных стен нередко до 4—5°С).
Максимальное падение температуры, как правило, вблизи окон-
ных проемов (до 6—8° С).
В помещениях с сосредоточенными тепловыделениями темпера-
тура под перекрытием /Пер может существенно отклоняться от тем-
пературы /н. з рабочей зоны.
4еР = 4.3 ± А/(Л-2), (1-23)
где № — градиент (перепад) температуры, приходящийся на 1 м
высоты помещения.
Градиент температуры может доходить до нескольких градусов
на 1 м, особенно в случаях местного неравенства прихода тепла
(от нагревательных приборов, технологического оборудования) и
теплопотерь. Значение градиента может быть положительным и
отрицательным. Первый (рис. 1-5) наблюдается у падающего по-
тока, например у наружной стены (/з>4); второй —у восходящей
нагретой струи, постепенно остывающей за счет примешивания бо-
лее холодного воздуха помещения (4<4).
Значение расчетной наружной температуры базируется на ста-
тистических наблюдениях, устанавливающих усредненные данные.
На юге СССР есть районы, в которых температура не падает ниже
—5° С. В Якутской АССР бывают сильнейшие морозы (—80° С)
и длительность отопительного периода составляет три четверти
года.
Ориентироваться на абсолютный минимум наружной темпера-
туры (например, для Москвы —41° С, для Ленинграда —37°С), на-
блюдаемый в течение нескольких часов, нецелесообразно. Наруж-
ные ограждения обладают большой тепловой инерцией, благодаря
которой кратковременное понижение наружной температуры не вы-
зывает заметного падения температуры ^в.п и тем более А-
Для поддержания требуемого значения tB, т. е. при расчете теп-
лопотерь помещений, за расчетную /н принимают среднюю темпе-
ратуру наиболее холодной пятидневки для данной местности
2*
19
(параметры Б по табл. 4 СНиП П-Г.7-62), которая для Москвы
—26° С, для Ленинграда —25° С (см. прилож. 3). Это значение
служит расчетным и для подбора оборудования постоянно дей-
ствующего отопления.
Иначе (см. СНиП П-А.7-62 и П-А.6-62) определяется расчет-
ная зимняя температура наружного воздуха ta для выявления тре-
буемого значения общего термического сопротивления наружных
ограждений. Выбор /н ведется с дифференцированным учетом поло-
жительной, препятствующей промерзанию, массивности огражде-
ний. Так, для «массивных» ограждений в качестве ts сохраняется
средняя температура наиболее холодной пятидневки (пара-
метры Б), для «легких» ограждений принимается более низкая на-
ружная температура — средняя для наиболее холодных суток, для
ограждений «средней массивности» — средняя из приведен-
ных выше.
Степень массивности наружных ограждений оценивается вели-
чиной D — показателем тепловой инерции (условной толщиной)
ограждения. Наружные ограждения считаются «легкими» при
£)=С4; «средней массивности», когда 4<£)^7; «массивными» —
при D>7.
В особо суровых климатических условиях сказанное требует уточнения, так
как исключительно быстро идет промерзание ограждений; необходимо ориенти-
роваться на невыгоднейший комплекс температуры и влажности наружного воз-
духа, учитывая резко увеличенную в северо-восточных и прибрежных районах
скорость ветра (дни с весьма низкой температурой наружного воздуха могут не
отвечать наиневыгоднейшей «жесткости погоды»).
При теплотехническом расчете легких ограждений (временных сооружений,
изоляции трубопроводов и оборудования) в ряде случаев необходимо считаться
даже с абсолютным минимумом температуры воздуха в данной местности.
При определении толщины наружного ограждения пользуются значением рас-
четной летней наружной температуры (в 13 ч самого жаркого месяца), когда не-
обходима защита помещения от воздействия солнечной радиации.
В теплотехнических расчетах к разности (в—/н вводят коэффи-
циент п. Последний учитывает уменьшение этой разности для
Таблица 1-2
Коэффициент п к расчетной разности температур tB —
Ограждения
Коэффи-
циент п
Наружные стены, бесчердачное покрытие и перекрытия над
проездами...................................................
Чердачные перекрытия и бесчердачные покрытия с вентилируе-
мыми продухами .............................................
Перекрытия под холодными подпольями, расположенными выше
уровня земли................................................
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами, имеющими окна
в наружных стенах...........................................
То же, при отсутствии окон..................................
1
0,9
0,75
0,6
0,4
20
Рис. 1-6. Распределение температур в однослойной стенке
Значения А. п наружных ограждений в холод-
ный период года ниже температуры воздуха
в помещении. Поэтому в угловых помещениях
с большой поверхностью наружных стен, обу-
словливающих отрицательную радиацию, ком-
фортная температура воздуха на 2—3°С выше,
чем в средних.
Представим себе плоскую однослойную (Z = const) стенку
(рис. 1-6) и на расстоянии х выделим элементарный слой тол-
щиной dx.
Из условия стационарности, когда равны часовые количества тепла, прохо-
дящие через толщу стены Q и через элементарный слой Qz [формула (1-1)] ,
можно написать
о \ dx )
Знак минус указывает, что градиент (приращение) температуры в направ-
лении теплового потока отрицателен.
После сокращения имеем
-dt = fl~t2 dx.
б ______
В пределах толщины стенки от 0 до х температура изменяется от ti до tx.
— dt = - *2 f dx, или —tx + A = —----------— x;
t, 6 о 6
(1.24)
о
Уравнение (1-24) первой степени. Оно определяет изменение температуры
в однородном плоском слое ПО прямой наклонной линии ti—t2.
При условии того же стационарного режима рассмотрим, на-
пример, трехслойную стенку (рис. 1-7). Когда К=1 лг2; z=l ч,
Qb = Qi = <2ii = Qiii = Фн — Q-
Из уравнений (1-1), (1-4), (1-7) имеем
= — (А — ta п) = осн (4 п — /н).
3
Отсюда
/п___А — А. п А. п — А А-—А А — .А. п А. п — А
1/сЬв ^i/^i б2/^2 бз/Л3 1/ан
ИЛИ . ... . -
А А- п А. п — А А — А А ~ А. п , А. п A / i .огр
Яв Я2 Яз Ян
21
Из уравнения (1-25) видно, что па-
дение температуры в слоях и у поверх-
ностей ограждения . пропорционально
соответствующим термическим сопро-
тивлениям. На рис. 1-7 показано харак-
терное распределение температур: в тол-
ще слоев — прямые линии; у поверхно-
стей ограждения — кривые (восприятие
и отдача тепла определяются конвек-
Рис. 1-7. Распределение цией и лучеиспусканием, описываемыми
температур в трехслойной уравнениями выше, чем первой сте-
стенке пени).
Желательно сокращение в наружном
ограждении зоны отрицательных температур (где влага превра-
щается в лед и возникают трещины при его расширении). Умень-
шении этой зоны достигается расположением теплозащитного,
слоя с внешней стороны ограждения (крутой пунктир на рис. 1-7).
Для определения температуры в любой точке ограждения, например t2,
сложим (и приравняем) по правилу производной пропорции как все числители и
н знаменатели уравнения (1-25), так и числители и знаменатели его первых трех
равенств:
?В - ^В. П + 1в. П - ^14* - ^2 4~ ^2 - ^Н. П 4~ 6t. П __
Rb 4- Ri 4- R2 + Rs 4- Rh
__ ?В ---- ^B. П 4~ 1в. П - ^14* t2
Rb + Ri + R2
После сокращения и упрощения
is is is i2
Rb + Hr
в
отсюда
/ 2 \ 4 4
f2 = ;B-(RB + y R)^-
\ в / Ro
Для вычисления температуры на внутренней поверхности лю-
бого слоя ограждения
/ л—1 \ f f
tn = tB-яв + £ЯРМ2-- О-26) '
\ В /
Температура на внутренней поверхности наружного, ограждения
4 __ / ______ р (^в
П D | »
\ Ко /
а на наружной
/ п \ / — {
4.п= 4- Яв+£Я
\ в /
(1-27)
(1-28)
22
Пример 2. Определить температуру на внутренней поверхности наружной
стены здания фильтров водопроводной станции, расположенной в г. Кирове.
Стена сложена из красного кирпича (бк=0,66 м; ук=1700 кг/м3) на легком рас-
творе и изнутри покрыта известковой штукатуркой (дш=0,02 м; уш = 1600 кг/м3)
мокрым способом, ?В = 12°С; ZH=—31° С (см. прилож. 3), %к=0,65, а > ш=
=0,6 ккал/ч • м • град (СНиП П-А. 7-62, § 1, табл. 1); RB=0,133, a RH=
=0,05 м? ч- град/ккал (СНиП П-А 7-62, § 3, табл. 5 и 6).
Из выражений (1-19) и (1-27)
Ro = 0,13 + 0,66/0,65 + 0,02/0,6 = 0,05 = 1,23 м2-ч-град/ккал;
tB. п = 12 — 0,13 12 + 31 = 7,45° С.
1,23
§ 4. Передача тепла через криволинейную и цилиндрическую
стенки
Такие ограждения широко встречаются в водопроводно-кана-
лизационных сооружениях.
Пусть дана криволинейная стенка одинаковой толщины д, поверхности кото-
рой Fs и FB имеют температуры /в.п и /н.п (рис. 1-8). Количество тепла, прохо-
дящее через любую изотермическую поверхность выделенного участка стенки,
должно быть одно и то же. Дли некоторой поверхности Fx по формуле Фурье
dx
где dt — изменение температуры в элементарном слое толщиной dx.
Площадь Fx зависит от х, поэтому
Q = -X —
dx
f (х).
Рис. 1-8. Теплопередача через кри-
волинейную стенку
Рис. 1-9. Теплопередача через
цилиндрическую стенку
23
Отделяя переменные н интегрируя,
Q — = —% dt-,
б
Г dx
JfW
о
;н. п
dt — —% (/н. п — /в п);
*в. п
^в. п —
б
J dx/f (х)
о
(1-29)
Известно, что
Q = ав^в (^в ^в. и)
Q
/в. П --- tg
«в/7.
Q - a»Fg {tg, n /н)>
Q
a»Fg.
^н. п
Q X -в п ~ ‘н-п
и
и
Подстановка значений /в.п и tB.B в равенство (1-29) приводит к выражению
Q _ tg tg - Q (l/ClgFg l/&BFg)
в
1Д J dx/f (х)
о
а решение его относительно Q дает выражение
___
(1-30)
Q= i ! «
—+ V f W + н
«BFB % J
Если известна F=f{x), то интеграл может быть взят, и выражение для Q
будет представлено в форме, удобной для практических расчетов.
Для часто встречающейся цилиндрической трубы (рис. 1-9), отнеся количество
тепла к 1 м ее длины, имеем
FB = nd; FH = лО; Fx = f (x) = л {2x + d) и 6 =
Интеграл, входящий в знаменатель выражения (1-30),
б
Г dx
D—d
2
о
1 Г. /„D-d
— In 2 —----
2л I \ 2
dx
л (2x + d)
D—d
2
d (2х + d)
2х+ d
о
d') — In (0 + d)l = — (In D — In d) = — In — .
I 2л 2л d
Подставляя в выражение (1-30) значения FB, Fa и интеграла,
получим
/в tH
Q =--------------Is—0?--------------[ккал/м ч].
l/aBnd + 1/2л% In D/d + l/aHnD
(1-31)
Если принять, что tR—tB=l°C, то
1
Kn [ккал/м-4-град],
l/aBnd + 1/2л% In D/d + l/aHnD p
(1-32)
о
24
а выражение (1-31) примет вид
Q = Kp(^B-M-
Множитель Кр называется коэффициентом теплопе-
редачи цилиндрической трубы (количество тепла, пере-
даваемое в 1 ч через 1 м. длины трубы от одной среды к другой при
разности их температур в ГС).
Величина, обратная Кр,
1/Кр= l/ccBnd+ l/2«XlnD/d+ 1/анлО = R0,p (1-33)
называется общим термическим сопротивлением
однослойной трубы.
По аналогии с формулой (1-19) она слагается из сопротивле-
ний тепловосприятию /?вр= 1/авш/, теплоотдаче /?Нр= l/aRnD и слоя
стенки 7?p = l/2jtXlnZ)/d. Теплопотеря для многослойной цилиндри-
ческой трубы (рис. 1-10), таким образом, будет:
\___________________________________________
1/авлО + 1/2лХг In djd + 1/2лХ21п dj/dj + 1/2лХ.31п D/dj + 1/анлО
(1-34)
Имея в виду уравнение (1-26), можно написать:
-- ^2_________ __ ^В ---
Rb, р + R1, р + Кг, р Ro, р
или
t2= 4-(Яв.р + Я1.р +Яа.р)^~-
Ко, р
Для вычисления температуры на внутренней поверхности лю-
бого слоя цилиндрической
трубы
= 4 -
?В --
Ro,p
(1-35)
Поскольку термическое
сопротивление цилиндриче-
ского слоя описывается
уравнением не первой сте-
пени (/?i,p = l/2jtXi Indi/di-t),
изменение температуры
в слое происходит по кри-
вой линии. На рис. 1-10
Рис. 1-10. Теплопотери и распределение
температур для многослойной цилиндриче-
ской трубы
показана соответствующая
«веревочная кривая» tB, /в.п,
ti, ti, tn- п, ts.
25
Пример 3. По стальному трубопроводу (/=300 м, dBH = 100 мм, дСт=5 мм,
Хст = 50 ккал/м ч град), изолированному минеральной ватой (6м.в=50 мм, Хм в =
=0,06) и имеющему цементную армированную затирку (бц.3=Ю мм, Хц.3=1,4)
транспортируется вода с температурой 80° С. Снаружи трубопровод омывается
воздухом с температурой — 20° С. Коэффциенты тепловосприятия (от воды к тру-
бопроводу) ав = 500 ккал/м2 ч град, а теплоотдачи (от трубопровода к воздуху)
аа=20.
Рассчитать теплопотерю трубопроводом и температуру иа его внешней по’
верхности.
По формуле (1-34) имеем
Q =_________________________80 - (-20)_________________________
1 , 1 , 0,11 , 1 . 0,21 ,
-------------------------]g -2 1g L.
500-3,14-0,10 2-3,14-50 0,10-2-3,14-0,06-0,11
+______ig—+_______________!_____
2-3,14-1,4 0,21 20-3,14-0,23
__________________________100___________________________
~ 0,0064 + 0,0032-0,041 + 2,67-0,279 + 0,11-0,395 + 0,070 ~
100 .
=------= 114 ккал/м-ч.
0,8649
Общая потеря трубопроводом будет
SQ = 114-300 = 34 200 ккал/ч.
Искомая температура на внешней поверхности изолированной трубы по фор-
муле (1-35)
ta п = 80 — (0,8649 — 0,070) = —12° С.
0,8649
Трубопроводы имеют и запорно-регулирующую > арматуру, и
фланцевые соединения. Для приближенной оценки их теплопотерь
удобны табл. 1-3 и 1-4.
Таблица 1-3 Таблица 1-4
Длина 1э изолированной трубы, теплопотери которой эквивалентна теплопотери задвижки, вентиля и т. п. К учету теплопотерь фланцев и длин остающихся при них неизолированных участков труб
Средний темпера- турный перепад, /в—/н, СС /э, м Диаметр трубы, мм Длина неизолиро- ванной трубы, эквивалентная двум фланцам, м Общая длина неизолированной трубы, остающей- ся у фланцев, jk
50 3 50 0,45 0,15
100 5 100 0,50 0,20
200 7 200-300 0,55 0,25
300 10 400 0,60 0,25
26
При выборе материала изоляции следует отдавать предпочте-
ние тому, накладка которого на трубу обуславливает меньшее уве-
личение внешней поверхности изолированной трубы. В этом слу-
чае при одинаковых значениях X изоляции теплопотери трубы бу-
дет снижена.
Расчет теплопотерь подземных прокладок труб и каналов су-
щественно отличен от приведенного выше, в § 4. Так, теплопотери
трубы, проложенной в грунте, могут определяться по выражению
<2 = х(/-/н)/ф, (1-36)
где X — коэффициент теплопроводности грунта, ккал/м-ч град-,
t — температура поверхности трубы (средняя температура переме-
щаемой среды), °C; —расчетная температура наружного воз-
духа, °C; I — длина трубы, л; Ф — так называемый формфактор,
зависящий от внешнего радиуса г трубы и от глубины заложе-
ния Н (от оси трубы до внешней поверхности грунта).
Н . .
При — < 4
ф
2л
, 2Н
In —
(1-37)
(1-38)
Формулы (1-36) — (1-38) применимы и в приближенном расчете
теплопотерь подземными каналами, если взамен г трубы подста-
вить значение эквивалентного для канала радиуса
гэкв = Р/2л,
(1-39)
где Р — внешний периметр подземного канала.
Нередко при прокладке подземных теплопроводов и наземных
сооружений приходится определять температуру в определенной
точке грунта (например, А). Для этих случаев
1п ] / z;+. (Я J-
iA=tn + (i-Q---------- х2±(Н- у)2 [°C], (1-40)
2п
где х и у—горизонтальное и вертикальное расстояния в м не-
которой точки А, исчисляемые от оси координат (место пересече-
ния вертикальной оси трубы с внешней поверхностью грунта).
27
Глава 2
ОСНОВЫ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА
СТРОИТЕЛЬНЫХ ОГРАЖДЕНИИ
§ 5. Отсыревание ограждений. Конденсация влаги
на поверхности и в толще ограждения
Тесно связан с теплотехническим режимом ограждений про-
цесс конденсации влаги из воздуха помещения. При значительном
падении /в.п (на внутренних поверхностях наружных ограждений)
из окружающего воздуха может конденсироваться водяной пар
в виде капель. «Точка росы» — температура начала конденсации
влаги /т.р.
При стационарном режиме количества тепла, воспринятые внут-
ренней поверхностью ограждения и проходящие через него, равны
К (4 — 4) = «в (4 — 4: п) и К = ав (/в.~*в:п).
\ *В - *н /
Для устранения конденсации необходимо, чтобы /в.п была
всегда выше /т. р или
— t-т. р
К<ав
(2-1)
Воздух всегда содержит водяной пар. Влажный воздух при
определенной температуре становится насыщенным. В зависимости
от значения относительной влажности воздуха фв помещения под-
разделяются на сухие (фв до 50%), с нормальной влажностью
(фвдо60%), влажные( <рв до 75%) и мокрые (фв>75%). Упру-
гость водяных паров ев резко возра-
стает с увеличением температуры
воздуха (рис. 2-1). Определение тем-
пературы «точки росы» ведется на
основе значений Ев и фв.
Пример 4. Найти «точку росы», если
/в = 18° С и фв=65%.
Из графика (рис. 2-1) максимальная уп-
ругость водяных паров, насыщающих воздух
при 18° С, составляет 15 мм рт. ст. Фактиче-
ская упругость ев = 15,0-0,65=9,75 мм рт. ст.
Из того же графика находим, что при этой
упругости воздух будет иметь полное насы-
щение прн температуре 11,8° С. Последняя и
является температурой «точки росы» /т.р.
Рис. 2-1. Зависимость макси-
мальной упругости водяных -
паров Е от температуры воз-
душно-паровой смеси
Для борьбы с конденсацией влаги
на внутренних поверхностях наруж-
ных ограждений *, помимо уменьше-
1 В банях, прачечных, «мокрых» производственных помещениях (например,
некоторые водоканализационные сооружения) такая конденсация допускается.
28
ния коэффициента теплопередачи К. и вентиляции помещений, по-
лезны непосредственная обдувка или обогрев этих поверхностей
(витринные вентиляторы, нагревательные приборы у окон, под
фонарями т. д.).
Выражение (2-1) не учитывает повышения £в.п за счет тепла,
образующегося у внутренней поверхности при конденсации на ней
влаги. Это, однако, способствует устранению значительного пони-
жения температуры /в.п в углах .зданий, у наружных карнизов,
колонн, в стыках («тепловых мостах»), т. е. на участках, имеющих
увеличенные внешние поверхности Fa по сравнению с тепловоспри-
нимающими внутренними £в.
В зимнее время, когда ев>ен, водяной пар, диффундируя через
наружные ограждения, может встретить слои ограждения, темпе-
ратура которых будет ниже «точки росы». Возникает конденсация
влаги, уже в толще ограждения.
Между законами диффузии газов и паров и законами тепло-
проводности имеется аналогия. Руководствуясь этим, по формуле
Фурье (1-1) количество водяного пара G, которое проходит без
конденсации через плоскую однородную стенку,
G = (ев - ен) Fz, (2-2)
где р — коэффициент паропроницания материала стенки, г!м-ч-
мм рт. ст.-, би F — толщина и площадь стены соответственно, м
и м2; ев и ев — упругости водяного пара у внутренней и наружной
поверхностей ограждения, мм рт. ст.\ z — продолжительность диф-
фузии пара, ч.
Коэффициент р характеризует количество водяного пара в г,
которое диффундирует в течение 1 ч через 1 м2 плоской стенки
данного материала толщиной 1 м при разности упругостей водя-
ного пара на поверхностях стенки 1 мм рт. ст.
Значение р дано в прилож. 1. Металлы, стекло — паронепрони-
цаемы (р = 0); для рубероида р = 0,00018. Наибольшими коэффи-
циентами обладают минеральная и стеклянная вата — 0,065 и воз-
дух— 0,0814-0,135 г/м-ч-мм рт. ст., в зависимости от его подвиж-
ности.
При диффузии водяного пара через слой материала последний
оказывает сопротивление паропроницанию Rn
[м2-ч-мм pm. cm./г]. (2-3)
Общее сопротивление ограждения паропроницанию Ro. п равно
Ro. п — RB. п + Rin + R2. п + • • • + RH. п* (2-4)
Значения сопротивлений паропроницанию у внутренней поверх-
ности ограждения RB.n=0,2; у наружной поверхности RH.n = 0,2,
а при наличии ветра 0,1 м2-ч-мм рт. ст.1г, т. е. весьма невелики.
Выявление наличия или отсутствия конденсации влаги
в ограждении ведется обычно по графоаналитическому методу
К- Ф. Фокина. Вычислив температуры на всех поверхностях слоев
29
ограждения, по графику (рис. 2-1) находятся соответствующие им
значения Е и вычисляются фактические упругости е;
(fl—1 \ _
Яв. п + 2 V) -5-——[мм рт. ст.], (2-5)
в / Ко п
п—1
где — сумма сопротивлений паропроницанию для (п—1)
В
слоев ограждения, считая от его внутренней поверхности.
На рис. 2-2 — характерные варианты расположения линий е и
Е в однослойном ограждении. Схема а говорит об отсутствии кон-
денсации влаги в толще ограждения (всегда e<zE), схема б —
о конденсации в толще, так как в отдельных сечениях упругость
е0. к (пунктирная линия) выше максимальной упругости Е.
Зона конденсации умещается между Точками А и Б, получае-
мыми касательными, проведенными к кривой Е из точек ев.я и ен.п-
Действительная (уже с учетом конденсации) линия упругости
представляет собой участок прямой ев.п — А, кривую А — Би пря-
мую Б — енп.
Если изменения t, е в толще однородного ограждения проис-
ходят по прямым [уравнения (1-26) и (2-5) первой степени],
то изменение максимальной упругости Е в зависимости от темпе-
ратуры характеризуется кривой линией (рис. 2-1); для каждого
слоя она строится не менее чем по трем точкам.
Для уменьшения конденсации влаги в толще многослойных
ограждений более плотные (более теплопроводные) слои с малым
значением ц следует располагать у внутренней поверхности ограж-
дения. Температура в средней части ограждения будет более вы-
сокой, повысятся и значения Е. Ближе к влажной среде следует
располагать и пароизоляционные слои (прилож. 4): битум, рубе-
роид, цементную затирку, торкрет, керамические плитки.
Пример 5. Кирпичная стена (рис. 2-3) толщиной в один кирпич (ук =
= 1800 кг/м3) утеплена с внутренней стороны пеносиликатом толщиной 10 см.
Произвести расчет на конденсацию влаги в толще стены, если: /В = 18°С; <рв =
= 60%; ев=9,29 мм рт. ст.; tH = 15° С; <рн=80%; ен = 1 мм рт. ст.
Примем для пеносиликата объемным весом 500 kcIm- (после экстраполяции
данных прилож. 1) ?.п.с = 0,15 ккал/ч ч град; цп.с=0,0305 г/м-ч-мм. рт. ст.;
для кирпичной кладки ?.к = 0,70 ккал/м -ч-град, цк = 0,014 г/м-ч-мм. рт. ст.;
Ro = 0,13 4- 0,10/0,15 4- 0,25/0,70 4- 0,05 = 1,19 ч-м2-град/ккал;
Ro.n = Яв.п+ Яп.с+ Rk 4- йн.п = 0,2 + 0,10/0,0305 4-0,25/0,014 + 0,1 =
= 0,2 + 3,28 + 17,9 + 0,1 = 21,48 м2-чмм рт. ст./г.
Значения действительной упругости [уравнение (2-5)] водяного пара, которые
были бы при отсутствии конденсации влаги в толще стены,
g 9Q __ 10
ев п 9,29 — 0,2 —11— = 9,21 мм рт. ст.;
21,48
е0. к = 9,29 —(0,2 + 3,28) 9’^ 1,0 =7,95 мм рт. ст.;
9 29 _ 10
ен п = 9,29 — (0,2 + 3,28 + 17,9) —1:— = 1,04 мм рт. ст.
21,48
30
На рис. 2-3 проведены линии t (в масштабе температур), а так-
же е (пунктиром) для случая отсутствия конденсации в толще
и Е (обе последние в своем масштабе упругостей). Линия е пере-
секает кривую Е, что указывает на наличие конденсации в толще.
Для построения действительной линии падения упругости водяного пара е
при наличии конденсации влаги в стене проводим из точек ев.п
ные к линии Е. Лежащая между точками касания «зона
конденсации» имеет толщину 10 см и располагается
частично в пеносиликате — 2 см и частично в кирпич-
ной стене — 8 см. Согласно формуле (2-2) количество
водяного пара, проходящего через сухую зону пеноси-
ликата,
о 21 __4 54
Gi = 0,0305—------= 1,79 г/м2-ч,
0,08
а проходящего через сухую зону кирпичной стенки
О2 = 0,014 2’55<7?’04 = °-12 г/мг-ч.
и
касатель-
вн.П
0,17
Таким образом, количество влаги, конденсирую-
щейся в стене, будет G!—62=1,79—0,12=1,67 г/м2 ч,
а за весь холодный период года составит уже несколько
килограммов на каждый квадратный метр ограждения.
Выявленная значительная конденсация
влаги в толще резко снизит теплоизоляцион-
ные свойства стены, поэтому она не жела-
Рис. 2-2. Варианты расположения линий Диев одно-
слойном ограждении ->
Рис. 2-3. Зона конденсации в стене,
утепленной пеносиликатом изнутри
Рис. 2-4. Расположение лнннй t,
Диев стене с пеносиликатом
снаружи
31
тельна. Правильнее будет более плотный слой (кирпич) располо-
жить изнутри, а менее плотный и менее теплопроводный (пеноси-
ликат) — с внешней стороны ограждения. Тогда при тех же пара-
метрах внутреннего и наружного воздуха возможность конденса-
ции в толще стены будет исключена (рис. 2-4).
Избежать конденсации в толще удается далеко не всегда.
Часто приходится ориентироваться на естественную просушку ог-
раждения в теплое время года. Просушка наиболее эффективна
в ограждениях нижних этажей, в которые даже при безветрии
поступает большое количество свежего (сухого) воздуха, а также
в ограждениях, непосредственно обдуваемых ветром или облучае-
мых солнцем. Для неблагоприятных случаев целесообразно про-
ветривание помещений или специальная вентиляция.
§ 6. Воздухопроницаемость ограждений
Воздухопроницание (фильтрация) считается сквозным, если
при прохождении воздуха через ограждение воздухосодержание
его не меняется. Сквозное воздухопроницание делится на ин-
фильтрацию (воздушный поток направлен снаружи в помеще-
ние) и на обратную ей эксфильтрацию.
Причиной, вызывающей воздухопроницаемость ограждений,
служит разность давлений воздуха. В каждом здании создается
своя картина распределения давлений, определяющаяся сложной
зависимостью от разности (tB — tn), направления и скорости дви-
жения ветра, формы здания и вида его конструкций, степени вза-
имоизоляции этажей и лестничных клеток.
Сопротивление RH воздухопроницанию (инфильтрации) отдель-
ных слоев ограждения определяется из-выражения
RB — 6/i [м2-ч-мм вод. ст./кг], (2-6)
где б — толщина слоя, м; i — коэффициент воздухопроницаемости,
кг/м-ч-мм вод. ст.
Коэффициент i — часовое количество воздуха в кг, проходящее
через 1 м2 материала толщиной 1 м при разности давлений на его
поверхностях 1 мм вод. ст. Значение RH дано в Прилож. 5.
Общее сопротивление воздухопроницанию многослойного ог-
раждения
Ro. и = RB1 + RH2 + • • • + Вяп- (2-7)
Количество воздуха, инфильтрирующегося через ограждение,
G = [кг/м3-ч], (2-8)
Ro. и
где ДР — разность давлений на поверхностях ограждения, мм
вод. ст. (или кгс/м2).
Расход тепла на нагревание инфильтрирующегося воздуха оп-
ределяется из выражения
Q = Gc (tB — tB) [ккал/м9 -ч],
32
где с — весовая теплоемкость (с = 0,24), ккал/кг-град воздуха;
tB, tn — расчетные температуры внутреннего и наружного воз-
духа, °C.
Таблица 2-1
Приближенное количество наружного воздуха, инфильтрирующегося
через 1 м притвора (G, кг/ч-.и)
Расположение притвора, вид переплета G при скорости ветра, м.}сек
ДО 1 2 3 4 5
Одинарные окна и фонари в деревянных переплетах 5,6 9,1 11,2 12,6 17,5
То же, в металлических переплетах .... 2,5 3,9 4,8 5,5 7,7
Двойные окна и фонари в деревянных пе- реплетах 2,8 4,6 5,6 6,3 8,7
То же, в металлических переплетах .... Двери и ворота 1,25 2,0 2,5 2,8 3,9
11,2 18,2 22,4 25,2 35,0
Через массивные и плотные стеновые конструкции (кирпичные,
шлакобетонные и т. п.), как и через толщу подземных сооруже-
ний, инфильтрация крайне мала и в расчетах не учитывается. Под
действием ветра наружный воздух проникает в здания через ог-
раждения, расположенные в основном лишь с наветренной сто-
роны.
В жилых и общественных зданиях с тщательно уплотненными
притворами наружных двойных окон и дверей инфильтрацию че-
рез световые и входные проемы можно не учитывать. Однако
в зданиях водоканализационного хозяйства и промышленного на-
значения инфильтрация через притворы (контуры открываемого
проема) существенна и определяется в зависимости от средней
скорости ветра, господствующего в данной местности в течение
трех наиболее холодных месяцев (см. СНиП П-А.6-62, табл. 5;
прилож. 3 учебника).
Пример 6. Определить количество наружного воздуха, инфильтрирующегося
через притворы двойного окна в деревянных переплетах, расположенного с на-
ветреной части здания в г. Барнауле. Суммарная длина притворов 7 м.
Из СНиП П-А. 6-62 средняя скорость ветра за три наиболее холодных ме-
сяца — 3,2 м/сек.
Согласно табл. 2-1 количество воздуха, инфильтрирующегося через 1 Л при-
твора, будет
5,6 + (6,3 — 5,6) 0,2 = 5,74 кг/м-ч,
а через притворы окна
. 5,74-7,0 = 40,0 кг/ч.
Для жилых и коммунально-общественных'"многоэтажных зда-
ний к теплопотерям соответствующих помещений может приме-
няться приближенная надбавка согласно табл. 2-2.
Для производственных помещений приближенная надбавка на
инфильтрацию через притворы окон, фонарей, дверей и ворот
33
Таблица 2-2
Надбавки на подогрев инфильтрирующегося воздуха в процентах
от общих теплопотерь помещения
Рассчитываемый этаж
Число
этажей
в здании
3 5 — — —
4 10 5 —- — — — —
5 10 10 5 — — — — —
6 15 10 5 5 — — — —
7 20 15 10 5 — — 5 —
8 20 15 10 10 5 — — 5
с закрытыми полотнищами: 25% —при двойных притворах и
40% —при одинарных.
§ 7. Теплоустойчивость ограждений
В силу периодического изменения воздействия ветра, солнеч-
ной радиации температура наружного воздуха колеблется. Как
следствие этого изменяются температуры ограждений и воздуха
в помещениях. Колебания температур в толще и на поверхностях
ограждений могут происходить и в силу периодического изменения
температуры внутреннего воздуха. Подход к задачам теплоустой-
чивости ограждений в известной мере общий: распространение
температурных колебаний оценивают по закону затухания сину-
соиды.
Существенно колебание /в из-за неравномерной подачи тепла
отопительными устройствами, особенно теплоемкими печами, когда
короткая топка чередуется
с продолжительным остыванием печи.
Значительны колебания tB при паро-
вом отоплении, работающем с переры-
вами. В этих условиях особо ощутимы
температурные колебания на внутрен-
Рис. 2-5. Колебания тем-
ператур в однослойном ог-
раждении
3 4
Рис. 2-6. Варианты расположения слоя
резких колебаний в многослойном ог-
раждении
34
ней поверхности и в прилегающих к ней слоях наружного ограж-
дения (рис. 2-5).
О. Е. Власов рационально выделил часть ограждения с наи-
большими температурными колебаниями и назвал ее «слоем рез-
ких колебаний». В последнем, толщиной бр.к, располагается около
*/в длины всей температурной волны, а на его поверхности, обра-
щенной внутрь ограждения, амплитуда температурных колебаний
(рис. 2-3) равна половине амплитуды колебания температуры на
внутренней поверхности ограждения. Под теплоустойчи-
востью ограждения как раз и понимают способность его умень-
шать амплитуду колебания At.
Амплитуда Aq колебания теплового потока, поступающего в ог-
раждение в результате периодической работы отопительного уст-
ройства, может быть выражена в долях от среднечасового расхода
тепла q
Aq = Mq {ккал!м2-ч], (2-9)
где М — коэффициент неравномерности работы отопи-
тельного устройства, зависящий от длительности перерыва между
топками, от теплоемкости отопительного устройства (табл. 2-3).
Т а б л и ц а 2-3
Значения коэффициента М
Отопительные устройства и режим их работы М
Водяное отопление............................................
Паровое отопление:
топка 18 ч, перерыв 6 ч..................................
топка 12 ч, перерыв 12 ч.................................
топка 6 ч, перерыв 6 ч...................................
топка 3 ч, перерыв 3 ч...................................
Печное отопление.............................................
0,1
1,12
1,52
1,03
0,76
0,10—1,5
Величина, связывающая Ад и AtBn,— коэффициент теп-
лоусвоен и я внутренней поверхностью ограждения
SB = —[ккал! м2 - ч- град], (2-10)
где SB — доля теплопотока Aq, которая за час усваивается 1 м2
внутренней поверхности ограждения при изменении ее темпера-
туры на 1°С.
Когда слой резких колебаний умещается в первом, обращен-
ном в помещение слое ограждения, или когда ограждение одно-
родно, этот коэффициент равен коэффициенту теплоусвоения
материала слоя SM и подсчитывается по выражению
SB = SM р/"2л^~ = 2,5 [ккал/м2-ч-град], (2-11)
где z — период колебания теплопотока, ч.
35
В случаях, когда слой резких колебаний будет захватывать два слоя много-
слойного ограждения (рис. 2-6, а), следует пользоваться выражением
/?,3* S9
SB =------------ \ккал/м2 ч град ], (2-12)
1 4- R]S2
где St и 32— коэффициенты теплоусвоения материалов слоев 1 и 2, ккал/м2-
• ч град\ Ri — термическое сопротивление слоя 1, м2 • ч • град/ккал.
Если, например, граница слоя резких колебаний находится в слое 4, то опре-
деление Sb следующее: вначале подсчитывают коэффициенты Зь 32, З3, 34 мате-
риалов слоев 1—4 по выражению (2-11) и, предварительно определив термические
сопротивления отдельных слоев (7?i, Rs, Rs), вычисляют коэффициент теплоусвое-
ния S" на поверхности слоя 3, обращенной к помещению (рис. 2-6, б),
s„ = ^з5з + 34
1 + ^3S4 ‘
Далее вычисляют коэффициент теплоусвоения 3' на поверхности слоя 2,
обращенной к помещению,
S' _ ^2^2 +5
и, наконец, находят коэффициент теплоусвоения SB внутренней поверхности ог-
раждения
/?,з?4-з'
Зв =------------ [ккал/м2 ч град ].
1 + RtS'
Пример 7. Определить амплитуду колебания Д/в на внутренней по-
верхности деревянной наружной стены из брусьев толщиной 15 см (с=
=0,6 ккал/кг-град; у=550 кг/м2-, Х=0,15 ккал/м-ч-град) при двухразовой
< топке за сутки.
Пусть для печи Л4=0,8; /в = +20°С; /н=—20° С:
Ro = 1/7,5 + 0,15/0,15 + 1/20 = 1,18 м2-ч-град/ккал.
Теплопоток через стену при стационарном режиме
q = (fa _ t№)/Ra = (20 + 20)/1,18 = 33,8 ккал/л2-ч;
о е _ 0,15-0,6-550 _ , , ,
SB = Зм = 2,5-------—-----= 5,1 ккал/м2-ч-град;
_ qM = 33,8 0,8 г зог,
SB 5,1
Среднее (для стационарного режима) значение температуры на внутренней
поверхности ограждения (1-27)
п = /в _ /?в = 20 - 0,13 -° + 2°- = 15,6° С.
Ro 1,18
При перерывах в топке теплоемкой печи минимальное значение /в.п будет,
следовательно, доходить до 15,6—5,3=10,3° С.
Суждение о толщине слоя резких колебаний или числе темпера-
турных волн в ограждении уточняется по степени его массивно-
сти D.
Для однородной стенки
D = #SM. (2-13)
36
Для многослойного ограждения
D = R1S1 + Я2$2 + • • • + RnSn. (2-14)
Исследования показали, что если £) = 8,5, то в ограждении рас-
полагается около одной температурной волны; при £><8,5 — не-
полная волна; при £>>8,5 — больше одной волны. Понятие о сте-
пени массивности ограждения D уточняет суждение о толщине бр.к
слоя резких колебаний.
Для однослойного ограждения
D = Rv. к Su = 6р. К/Хр. к • SM = 1;
6р.к = Ч.к/5м. (2-15)
При многослойном ограждении и когда 6рк включает несколько
слоев, используется выражение:
D = ЯЛ + R2S2 + . . . + RnSn = 1. (2-16)
§ 8. Теплоустойчивость помещений
Из-за периодичности подачи тепла помещению в первую оче-
редь возникают колебания температуры внутреннего воздуха. Пре-
дельная величина AtB амплитуды этого колебания: при печном
отоплении — не более ±3,0° С (при одноразовой топке в сутки) или
±2,5°С (двухразовая); при водяном отоплении — не более ±1,5°С.
Если амплитуду теплового потока Aq, поглощаемого при нагре-
вании помещения внутренней поверхностью ограждения, отнести
к одному градусу амплитуды колебаний температуры воздуха в по-
мещении, то по аналогии для SB возникает понятие о коэффи-
циенте теплопоглощения В:
В = Aq/AtB [ккал/м2-ч-град]; (2-17)
. Теплопоглощение всей поверхностью ограждения будет равно
произведению BF (ккал/ч-град), а теплопоглощение всеми ограж-
дениями определяется как
ZBF = ВЛ + B2F2 + . . . +BnFn. (2-19)
Зависимость AtB от способности ограждений помещения погло-
щать (или отдавать) тепло при неравномерной работе отопитель-
ного устройства дана Л. В. Семеновым в виде
Л. = ^-MQ [°C], (2-20)
zb 2 BF '
где Q — средняя теплоотдача отопительного устройства или тепло-
потери помещения при стационарном расчетном режиме, ккал/ч.
37
Таблица 2-4
Значения коэффициента В, ккал/м2 ч-град (при значениях г = 24 и 12 ч)
Характеристика ограждения ^24 В12
Деревянная стена неоштукатуренная 2,5 3,1
» » с обеих сторон оштукатуренная 2,8 3,6
Кирпичная стена изнутри оштукатуренная 3,8 4,5
Стена из шлакобетона изнутри оштукатуренная 3,7 4,3
Деревянный пол на лагах 2,1 2,6
Перегородка деревянная оштукатуренная 2,8 3,6
Паркетный пол 1,8 2,4
Асфальтовый нли бетонный пол 3,4 3,9
Деревянный оштукатуренный потолок 2,8 3,6
Перекрытие из бетонных плнт оштукатуренное 3,1 3,7
Одинарное окно 4,5 5,5
Двойное окно . . 2,1 2,6
Дверь дощатая 2,5 3,1
Пример 8. Определить-Л в жилом помещении 102 (рис. 4-1). Ширина
внутренней поверхности кирпичной стены 3,5 м; высота — 2,8 м. Ширина внут-
ренних поверхностей поперечных стен и деревянной перегородки 4,0 м. Внутрен-
ние площади двойного окна н дощатой двери по 3,0 лг2. Пол паркетный, потолок
деревянный оштукатуренный- Отопление печное (А4=0,5 при двухразовой топке
в сутки). Расчетные теплопотерн помещения прн /В = 18°С и ta = —30°С состав-
ляют Q=1200 ккал/ч.
Значения В12 принимаются по данным табл. 2-4. Вычисление теплопоглоще-
ння всеми ограждениями ведется по форме, приведенной в табл. 2-5. Поверхность
стен принимается за вычетом площади окон и дверей.
Величина
== 0,7.0,5.1200 =z1)76<2)5oc>
'в ‘
239,4
т. е. допустима.
Таблица 2-5
Подсчет теплопоглощеиия
Наименование ограждения Размеры внутрен- них поверхностей ограждения, м F, м3 ^12> ккал!м?'Ч'град ккал/ч’Зрад
Кирпичные наружные и внутренние стены . . • Деревянная перегородка Потолок Пол Окно Дверь (3,5X2,8X2) + + (4,0X2,8)—3,0 (4,0X2,8) —3,0 4,0X2,8 4,0X2,8 27,9 8,2 11,2 П,2 3,0 3,0 4,5 3,6 3,6 2,4 2,6 3,1 125,6 29,5 40,3 26,9 7,8 9,3
2 Si2Fb = 239,4
38
Глава 3
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ВЫБОР ТОЛЩИНЫ ОГРАЖДЕНИИ
§ 9. Требуемое общее термическое сопротивление ограждений
Требуемое (минимальное) общее сопротивление теплопередачи
7?ор1 наружных ограждений должно обеспечивать непревышение
тех значений разности температур у внутренней поверхности на-
ружных ограждений Д/н=/в — /в.п, которые отвечают назначению
помещения (табл. 3-1). Этим исключается излишнее холодное об-
лучение от внутренних поверхностей и опасность конденсации
на них влаги.
Таблица 3-1
Нормируемые величины Д1Н = (tB —fB. п), °C
Помещения
Для
наружных стен
Для чердачных
перекрытий
Жилые, детские и больничные (повышен-
ные гигиенические требования) . . . .
Учебные, административные, клубные,
ожидальные, производственные с нор-
мальным температурно-влажностным
режимом .............................
Производственные <рв < 50%, <рв — 50 ч-
=60% и <рв = 61=75%..................
То же, со значительными тепловыделени-
ями и фв < 45%.......................
Мокрые (бани, душевые, производствен-
ные, помещения водоканализационного
хозяйства и т. п.), в которых допуска-
ется конденсация влаги на стенах; по-
мещения, где со стен смывается пыль .
7
10; 8; (f8-/T.p)
12
5,5
8; Л (tB — tT, р)
12
7 tp—if. p
Примечания: 1. Прн облучении внутренних поверхностей помещения Д/н ие нор-
мируется.
2. Для полов помещений с длительным пребыванием людей Д/и = 2,5° С.
3. Для остальных случаев см. СНиП П-А. 7-62*.
Для ограждений, непосредственно не омываемых наружным воз-
духом (чердачные перекрытия и т. п.), /?оР должно включать в себя
коэффициент п (табл. 3-1). Таким образом,
ртР = р^±п. (3-1)
Пример 9. Кирпичная стена сложена на теплом растворе (бк=52 см~,
Ук = 1800 кг/м3', Хк = 0,7 ккал/м-ч град', SK24=8,3 ккал/л2-ч-град) и имеет с внут-
ренней стороны листовую сухую штукатурку на относе 30 мм (6С Ш=2 см\
Yc.m = 1000 кг/м3-, Хс.ш =0,2 ккал/м-ч-град-, 5с.ш24=3,4 ккал/м2-ч-град).
Установить возможность применения стены для жилого дома (/В = 18°С)
в г. Пензе. Расчетные наружные температуры (см. прилож. 3) для Пензы:
1 Подробно об сказано в СНиП П-А. 7-62.*
39
средняя самой холодной пятидневки —28° С, средняя самых холодных суток
—33° С.,
Для воздушного прослойка (6вп=30 мм) Рвп=0,19 м2-ч-град/ккал (из
табл. 1-1): согласно формуле (2-12) SBn=0 (незначительны значения ув н Лв)-
Ro = Rb + Rc. ш + Rb. п Ч~ Rk Ч~ Rh = 1/7,5 -f- 0,02/0,2 -f- 0,19 +
+ 0,52/0,70 + 1/20 = 0,13 + 0,10 + 0,19 + 0,74 + 0,05 = 1,20 м2 ч град/ккал.
Степень массивности наружного ограждения
7? = Дс.ш Sc.m24 + Rb.u *$в.п24 + /?к.24 = 0,1 *3,5 + 0,19 + 0,74-8,3 ~
= 0,35 + 6,15 = 6,50.
Полученное значение D лежит в пределах 4,1+7,0 (см. § 7), поэтому при-
нятую стену следует отвести к ограждениям средней массивности.
Расчетная зимняя температура для такой стены
2
Стена приемлема, поскольку требуемое Д/Н = 6°С (табл. 3-1) и величина Rr^
меньше фактически имеющегося
7?оР = 0,13 I** + ~• 1,0 = 1,05 < 1,20 м2-ч-град! ккал.
§ 10. Экономический выбор толщины наружного ограждения
Необходимо применять конструкции, обладающие прочностью,
долговечностью и требуемыми сопротивлениями теплопередаче,
воздухопроницанию и паропроницанию. Выбранная конструкция
должна приближаться к оптимальной, выявляемой при сопоставле-
нии эксплуатационных затрат по сооружению наружного ограж-
дения и затрат на покрытие теплопотерь через последнее (расход
на топливо).
На рис. 3-1: Аг— годовые расходы, связанные с сооружением
ограждения (амортизация, текущий ремонт, процент на вложен-
ный капитал, налоги и т. п.); — годовые затраты на топливо;
А — суммарные годовые эксплуатационные затраты (A=Ai-|-A2)
в рублях на 1 .я2 ограждения.
Минимуму А отвечает оптимальное значение /?о"т наружного
ограждения или оптимальная
Рис. 3-1. Годовые расходы по ог-
раждению
толщина допт основного, изменяемого
по толщине слоя материала (на-
пример, кирпичной кладки оштука-
туренной наружной стены), в зави-
симости от стоимости строительных
материалов и топлива, расчетной
разности /в—/н, продолжительности
отопительного периода и т. д.
Пусть 1 м3 материала в ограждении
стоит В рублей. Сюда входит стоимость
материала и рабочей силы с накладными
расходами. Тогда стоимость 1 м2 огражде-
ния толщиной б, м будет Вд, руб/м2.
40
Для отнесения этой стоимости к одному году срока службы ограждения
должна быть учтена сумма Р годовых процентов (на амортизацию ограждении,
на затраченный капитал, на текущий ремонт и налоги). Тогда
А2 = О,О1РВ6 [руб/м2-год].
Эта зависимость первой степени выражена на рнс. 3-1 наклонной прямой
с учетом изменения толщины б, основного слоя (стоимостью В,)
А2 = 0,01 Р 2 Вб + 0,01 PBfit.
Годовые расходы на отопление определяются годовой потерей тепла через
ограждение. Ведя расчет также применительно к 1 м2 последнего, стоимость
тепла, расходуемого за отопительный период,
Д ^н. с. о
п —— [руб./м2-год],
Яо юоо
где /н.с.о — средняя наружная температура отопительного периода °C и его про-
должительность п в ч для данной местности; b — стоимость 1000 ккал (топлива,
обслуживания отопительной системы, ее амортизации и ремонта), руб.
Величина Яо есть функция от б, Дв, Ян, которые сами зависят от целого
ряда факторов. Иначе говоря, величина At должна быть представлена в виде
кривой — функции от б. На рнс. 3-1 изображена итоговая кривая А, построенная
по точкам, ординаты которой для каждого значения равны сумме значений
^1+^2-
Отделяя в величине Ro постоянные величины М н переменные (для слоя
толщиной б;), имеем
Ro=/ (6J = rb + V4- + «н= м + ; б<=Ro*. - мк(.
i if
Окончательно
A = 0,01 P 2 Вб + O.OlPBfPoXf — O.OIPBMX, -f- -B~ *H C O n — . (3.2)
Яо 1000
Для нахождения Ro, при котором А минимально, требуется взять производ-
ную правой части уравнения (3-2) (промежуточная переменная Ro, а независи-
мая— б<), приравнять ее нулю, найти корни последнего уравнения. После этого
взять вторую производную и подставить в нее найденные корни. Если при этом
вторая производная будет больше нуля, то выявится минимум функции, т. е.
искомый минимум значения А, а следовательно, н отвечающие минимуму вели-
чины 7?опт или бопт.
Первая производная, поскольку первый н третий члены уравнения (3-2) по-
стоянны, будет
dA dRp _ q Qipff ______(^в ^н- с. о) nb 1 dR0
dRo d6z ’ 1 1 1000 д2 d6f ‘
Приравнивая нулю, имеем
Ro = 1 / (Zb —^и.с.о) пЬ (3_3)
Г ЮРВЛ
Вторая производная
А __ g (/в — /н. с. о) nb > о
dR2o Z?3-1000
Следовательно, выражение (3-3) — минимум годовых эксплуатационных рас-
ходов, а сама найденная величина Ro является оптимальной.
41
Оптимальное значение при этом
б?пт = r к _= 1/"+уА+л к. (3-4)
Анализ выражения (3-3) свидетельствует, что для местностей
с жестким климатом, когда значительна разность (/в—(и. с. о) и
величина п, а также когда дешев строительный материал (мало/?),
наружные ограждения должны быть более массивными. Большей
массивностью ограждения должны обладать и при высокой стой-'
мости получения тепла, а также при длительном сроке окупаемости
ограждений (Р — в знаменателе).
Пример 10. Определить иаивыгоднейшую толщину кирпичной кладки
(Хк=0,7 ккал/м • ч - град) оштукатуренной изнутри (6Шт=2 см; ХШт=0,6) наруж-
ной стены жилого здания в районе г. Москвы.
Принимаем следующие данные (по прилож. 2 и 3) : fB = 18°C; /и.с.о=—3,7° С;
л=212 дней (или 5088 ч). Стоимость 1000 ккал тепла 0,5 коп. (условия тепло-
фикации).
Величина Р=4%; оиа состоит из процентов на амортизацию — 1,0% (срок
службы здания порядка 70—100 лет), на затраченный капитал 2,0%, на ремонт
и налоги 1,0%; В =18 руб.
Тогда по выражению (3-4)
fiOnT = 1 (18 + 3,7) 5088-0, W_ 0,7 (о, 13 + + 0,05^ = 0,46 м,
V 10-4,0-18-100 \ 0,6 )
т. е. толщина стены—два кирпича.
Глава 4
ТЕПЛОПОТЕРИ ПОМЕЩЕНИЙ. УКРУПНЕННЫЙ РАСЧЕТ
ТЕПЛОПОТЕРЬ ЗДАНИЙ
§ 11. Определение теплопотерь помещений
Потери тепла Q через ограждения [учитываются, когда (tB —
— ^н)>5°С] определяют из выражения
Q = Д’ (/в — Q nF = *в~*я nF [ккал/ч], (4-1)
Ro
где п — коэффициент (см. табл. 1-2).
Значения К. для стандартных ограждений таковы: сплошная
деревянная одинарная дверь Д=4,0 ккал/mz-ч-град; то же, двой-
ная— 2,0; балконная двойная дверь с остеклением — 2,5; окно с де-
ревянным одинарным переплетом — 5,0; то же, с двойным — 2,5;
магазинная витрина — 4,0.
Площади F ограждений определяются по их размерам /н.с, /о,
/д, h (для наружных стен, пола, потолка, окон, дверей и высот
помещения), показанным на рис. 4-1. Увеличением длины стен,
захватывающих наружный угол, компенсируется их добавочная
теплопотеря (большая теплоотдающая поверхность и малая теп-
42
Рис. 4-1. Определение размеров теп-
лоотдающих поверхностей помещений
Рис. 4-3. Поправки на
географическую ориента-
цию ограждений
Рис. 4-2. Теплопотери через полы и подземные участки на-
ружных стен
ловоспринимающая). Расчет теплопотерь через полы на грунте,
на лагах и через подземные части стен отличается от рассмотрен-
ного. Эти теплопотери зависят от расстояния расчетного участка
от Наружной среды, от вида и влажности грунта и т. п. Если
полы будут неутепленными (отсутствует слой с Х<1,0), то их
теплопотери QH.n, по В. Д. Мачинскому, приближенно подсчиты-
ваются (рис. 4-2) по зонам (двухметровые полосы, параллельные
наружным стенам):
Qh. п = (А> — 4) 2 [ккалМ' (4’2)
Здесь /(н.п — условный коэффициент теплопередачи зоны пола,
ккал)м2-ч-град-, /?н.п=1/Лн.п— условное сопротивление теплопере-
даче; F— площадь соответствующей зоны пола, м2.
Средние значения 7?н.п принимают: для первой зоны, располо-
женной на расстоянии до 2 м от наружной стены, 2,5; для вто-
рой (на расстоянии от 2 до 4 xt) — 5,0; для третьей (на расстоя-
нии от 4 до 6 м) — 10 и для остальной площади—16,6 м2-ч-
• град! ккал.
43
Пример расчета
Ограждение
а
S
к
<и
&
<и
S
о
д
ч
о
101
Жилая
комната
а
к
о
s
размеры, м
н. с.
н. с.
д. о.
д. д.
п. л.
В
Ю
Ю
В
5,05X3,70
6,55X3,70
1,50X1,80X2
1,50x2,00
4,50X6,05
18,7
24,2
5,4
3,0
27,2
1,1
1,1
2,5—1,0
2,0—1,0
0,7
40
40
40
40
40
Примечание. Теплопотери через перегородку и внутреннюю стену не учитываются
Термическое сопротивление утепленных слоев (Х< 1,0)
яу.п=Ян.п+.УгА (4-з)
где ду.с и Ху.с — толщина (м) и коэффициент теплопроводности
(ккал) м-ч-град) утепляющего слоя (Лу.с<1).
Теплопотери через полы по лагам рассчитываются по таким же
зонам, но условное их сопротивление теплопередаче
/?л = 1/0,85/?у.п = 1,18 /?у.п. (4-4)
Здесь в качестве утепляющих слоев принимают и воздушный про-
слоек (/?в.п~23), и настил пола по лагам.
Поверхность пола первой зопы, примыкающей к наружному
углу, из-за увеличенной ее теплопотери учитывается дважды (пе-
рекрестная штриховка на рис. 4-2, а), подземные же части на-
ружных стен (рис. 4-2, б) рассматриваются как продолжение
(развертка) пола от отметки земли.
При расчете теплопотерь через ограждения следует учитывать:
1) ориентацию ограждения по странам света; 2). обдувание его вет-
ром; 3) проникновение в помещение холодного воздуха при откры-
вании наружных дверей, ворот; 4) увеличенное число наружных
стен; 5) возможность роста /в по высоте помещения; 6) инфильтра-
цию.
Интенсивность солнечной радиации зависит от географической
ориентации ограждений.. Поэтому к расчетным теплопотерям че-
рез стены, окна, двери и вертикальные проекции наклонных покры-
тий и световых проемов применяются надбавки в процентах
(рис. 4-3). . . -
44
Таблица 4-1
теплопотерь
ав-1й)<5°с.
ч Теплоотдача наружной поверхности ограждения возрастает со
скоростью ветра. Для местностей, в которых расчетная скорость
ветра (средняя за январь, см. прилож. 3) менее 5 м/сек, надбавка
5% Для ограждений, защищенных от ветра, и 10% — для неза-
щищенных . (защищенное, когда прикрывающее его строение выше
верха ограждения больше, чем на Vs расстояния между ними).
Для местностей со скоростями ветра больше 5 или 10 м/сек над-
бавки увеличиваются соответственно в два или три раза. Еще
большие надбавки принимаются для районов Крайнего Севера.
При наличии в помещении двух и более наружных стен (увели-
ченное холодное облучение и обдуваемость) надбавка к теплопо-
терям наружных стен и окон 5%.
При типовом проектировании добавочные теплопотери на ге-
ографическую ориентацию и ветер—16% от теплопотерь верти-
кальных и наклонных ограждений.
При открывании наружных дверей в помещения врывается хо-
лодный воздух. На его нагревание вводят надбавки к теплопоте-
рям наружных дверей. Для лестничных клеток надбавки растут
с числом лэ этажей в здании и составляют:
а) при одинарных дверях без тамбура 65пэ%;
б) при двойных дверях без тамбура 100пэ %;
в) то же, с тамбуром 80 пэ %. ;
В промышленных помещениях надбавка на врывание воздуха
через двери или ворота (без тамбура или шлюза), если они от-
крыты менее 15 мин в час, равна 300%. Для общественных зда-
ний частое открывание дверей корректируется в 400—500%. Вры-
вание воздуха через проемы, открываемые в помещениях более
чем на 15 мин в час, рассчитывается особо (см. § 32).
45
Для общественных помещений высотой больше 4 м надбавка
равна 2% на каждый метр высоты стены свыше 4 м, но не более
25%. Для промышленных помещений выявляют распределение
температур по высоте, в соответствии с которым определяют теп-
лопотери через стены,окна и перекрытия.
Для систематизации расчеты теплопотерь помещений ведут на
бланке (см. табл. 4-1 и пример 11). Нумерацию помещений пер-
вого этажа начинают с номера 101, второго — с 201 и т. д. Тепло-
потери лестничной клетки определяют как одного помещения (по
всей ее высоте). Наименование ограждений сокращают: двойные
окна д.о.; одинарные окна о.о; двойные двери д.д. и т. д. Для упро-
щения вычислений удобнее из площади стен площадь окон и две-
рей не вычитать, но величину коэффициентов Ко, Кд принимать
уменьшенной на величину Ко (для стен). Величина суммарных
теплопотерь помещения при этом не меняется.
Пример 11. Рассчитать теплопотери служебного помещения 101 (рис. 4-1),
ориентированного торцом на восток и расположенного над подвалом, ие имею-
щим окон. Комната граничит с другими помещениями, для которых /в = 16° Со-
здание пятиэтажное в г. Минске, не защищенное от ветра.
Для стены в два кирпича с внутренней штукатуркой Кн.с = 1,1 ккал/м2-
ч град, для пола — 0,7, для двойных дверей (без тамбура) — 2,0 и для окна —
2,7. Внутренние размеры помещения в плане 4,5 X 6,0 м, высота 2,7 м, толщина
стен 0,5 м, перегородки 0,10 м, перекрытия 0,6 м. Внешние (наименьшие) размеры
окна 1,5Х 1,8 м, двери — 1,5X2,0 м.
Коэффициенты п для наружных стен и окон (табл. 1-2) равны 1,0; для пола
над неотапливаемым подвалом, не имеющим окон, п=0,4. Согласно прилож. 2
и 3, для наружных стен и окон расчетная разность —tn = 18— (—22) =40° С.
Все расчеты сведены в табл. 4-1.
Пример 12. Рассчитать теплопотери через пол на грунте, утепленный дере-
вянными торцами (6=10 см\ А,=0,15 ккал/м • ч • град). Пол расположен в поме-
щении насосов (рис. 4-1, пом. 102), имеющем внутренние габариты в плане 4,5
(глубина) на 5 м. Расчетные температуры: /В = 16°С (см. прилож. 2) и/н=—22° С.
Из выражения (4-3):
для первой полосы пола 7?у.п = 2,5+0,1/0,15=3,17;
для второй — Т?у.п2 =5,0+0,67=5,67 м2 ч•град/ккал;
для третьей (остальная площадь насосной)— 7?у.п = 10,0 + 0,67= 10,67.
Теплопотери через пол
<?пл = (16 + 22) (5-2/3,17 + 5-2/5,67 + 5 0,5/10,67) =
= 38 (3,15 + 1,76 + 0,23) = 195 ккал!ч.
§ 12. Определение теплопотерь зданий и помещений
по укрупненным измерителям
Часто возникает необходимость выявления ориентировочных
затрат тепла на отопление здания; такие данные служат основа-
нием для теплотехнической его оценки, для проектирования ко-
тельной и предварительного заказа основного санитарно-техниче-
ского оборудования и топлива.
Ориентируясь на предложенную В. М. Чаплиным удельную
тепловую характеристику q0 (ккал/м3- ч-град), представляющую
собой часовой расход тепла на отопление 1 м3 здания при расчет-
46
ной разности температур ГС, теплопотери здания определяют по
формуле
SQ = <7о (4 — /н) [ккал/ч], (4-5)
где V — отапливаемая кубатура здания по наружному обмеру, л3;
tB— tB — расчетная разность температур при характерной для
большинства помещений tB, ° С.
Для ориентировочного подсчета теплопотерь отдельных поме-
щений достаточно применить к значениям q0 (прилож. 6) следую-
щие коэффициенты: 1,1; 0,8; 1,3 — для средних помещений (ниж-
них, средних и верхних этажей); 1,9; 1,5; 2,2 — для угловых поме-
щений (нижних, средних и верхних этажей); 0,9; 1,5 — для средних
и угловых помещений одноэтажных зданий; 1,2—2,0 — для лест-
ничных клеток.
Часть II. ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ
Глава 5
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
§ 13. Местное и централизованное отопление, теплоснабжение.
Теплоносители
Системы отопления состоят из трех основных элементов: гене-
ратора для получения тепла; теплопроводов или каналов для транс-
порта от места выработки к отапливаемому помещению; нагрева-
тельных приборов для передачи тепла последнему.
Системы, в которых тепло получается и используется в едином
помещении,— местные. К ним относятся печное и отчасти газо-
вое и электрическое отопления. Системы, отапливающие несколько
помещений от общего генератора,— центральные. В их числе
домовые системы (генератор — котельная в отапливаемом здании)
и районные (отапливающие группу зданий от районной котельной).
В Советском Союзе большое значение приобрело централизо-
ванное теплоснабжение городов и промышленных районов от тепло-
электроцентрали (ТЭЦ). Если у электростанций, вырабатывающих
только электроэнергию, тепловой к. п. д. не более 0,35, то у ТЭЦ
при совместной выработке электроэнергии и тепла (в виде пара
или перегретой воды) к. п. д. более 0,8. Затраты топлива за счет
теплофикационного цикла в 2—3 раза меньше, чем при обычном
центральном отоплении.
Централизация теплоснабжения обеспечивает: снижение рас-
хода топлива (автоматизация, повышение к. п. д. котельных); воз-
можность рационально сжигать низкосортное твердое топливо и
более эффективное, газовое, атомное и др.; оздоровление воздуш-
ного бассейна и санитарного состояния городов (сокращение и очи-
стка выбросов, вынос ТЭЦ из населенного пункта); снижение по-'
жаро- и взрывоопасности в городах; повышение качества тепло-
снабжения. Преимущества перекрывают отрицательные стороны
централизованного теплоснабжения (сооружение и эксплуатация
протяженных тепловых сетей; значительные капитальные вложе-
ния на ТЭЦ).
Местное отопление и централизованные отопительные системы
подразделяются по виду теплоносителя. Например, центральные си-
стемы обычно делятся на водяные, паровые и воздушные. Водяные
гигиеничнее паровых (меньшая температура нагревательных при-
боров) и потому получили наибольшее распространение в помеще-
ниях с длительным пребыванием людей (жилые, больничные, обще-
ственные здания). Паровые и воздушные системы в основном при-
48
меняются в промышленных сооружениях. Воздушное отопление
из-за использования достаточно дальнобойных струй нагретого
воздуха наиболее часто устраивают в помещениях значительного
объема, в том числе и в зданиях общественного назначения.
Нередко применяют комбинированные системы отопления с про-
межуточным теплообменником. Тепло, полученное при сгорании
топлива, передается первичному теплоносителю, который в тепло-
обменнике отдает его другому теплоносителю (например, более
гигиеничному), последний — самому отапливаемому помещению.
Так, воздушное отопление можно называть огневоздушным, во-
довоздушным, паровоздушным или даже электровоздушным, если
воздух, подаваемый в помещение, нагревается в теплообменнике
благодаря соприкосновению с поверхностями, обогреваемыми то-
почными газами, горячей водой, паром или электроэнергией.
Продукты сгорания (топочные газы), обладая небольшой
теплоемкостью (около 0,26 ккал)кг • град) и удельной массой (ме-
нее 0,8 ка/л«3), при высокой температуре (свыше 150° С) все же
передают значительные количества тепла. Однако большие попут-
ные потери тепла, давления и пожарная опасность ограничивают
радиус действия такой отопительной системы, требуют сближения
генератора тепла с нагревательным прибором (отопительные
печи).
Воздух по физическим свойствам близок к продуктам сгора-
ния. Но поскольку температура выпускаемого в помещения воздуха
из соображений гигиены не выше 70° С, транспорт его обуслов-
ливает небольшие потери тепла. Количество же воздуха в силу
малой его теплоемкости (0,24 ккал/кг-град), а также потери
давления при перемещении даже больше, чем для продуктов сго-
рания.
Вода характеризуется значительными теплоемкостью
(~ 1,0 ккал'кг- град) и удельной массой (порядка 1000 кг/м3). Это
позволяет передавать много тепла в малом объеме теплоносителя.
Пар отдает тепло нагревательным приборам за счет конденса-
ции. Выделение скрытой теплоты парообразования (около 500 ккал
на 1 кг пара) и малая удельная масса пара (менее 1,0 кг{м3)
обеспечивают передачу больших количеств тепла с малой затратой
энергии. К сожалению, температура нагревательных приборов ока-
зывается высокой.
При теплофикации вода как теплоноситель имеет существенные
преимущества по сравнению с паром: 1) возможность транспорти-
рования на большие расстояния без значительных теплопотерь,
осуществимо дальнее теплоснабжение от загородных ТЭЦ; 2) цен-
трализованное регулирование отпуска тепла путем удобного изме-
нения температуры греющей воды.
Сейчас в СССР только в районах с сравнительно небольшой
плотностью тепловых нагрузок централизованное теплоснабжение
осуществляется от районных котельных с паровыми или водогрей-
ными котлами, а местные системы теплоснабжения применяются
лишь для отдельно стоящих зданий.
3
Заказ № 586
49
§ 14. Виды топлива. Определение расхода топлива
В отопительных генераторах широко используется твердое топ-
ливо. Для топки печей основным топливом еще являются дрова,
применяются также специальные брикеты, уголь, торф, солома,
лузга и горючие газы, в отопительных котельных — обычно уголь
и торф. В последние годы в СССР котельные переводятся на снаб-
жение газом. В состав топлива обычно входят углерод (Ср), водо-
род (Н₽), кислород (Qp), азот (Np), летучая сера (5ЛР), зола (Ар)
и вода (Wp).
Горючими элементами топлива являются углерод, водород и ле-
тучая сера. Азот в горении не участвует. Зола — негорючая часть
топлива. Зола и влага — посторонние примеси (внешний балласт
топлива). Азот и кислород — внутренний балласт топлива. Неже-
лательно присутствие в топливе серы. В результате соединения ее
окисла с водой образуется серная кислота H2SO4, разъедающая
стальные элементы котлов, загрязняющая наружный воздух.
При полном сгорании углерода образуется углекислый газ
(С+О2 = СО2) и выделяется от 1 кг углерода 7854 ккал, при непол-
ном сгорании — угарный газ (2С+О2=2СО),и вследствие нехватки
подводимого кислорода от той же порции углерода выделяется
лишь 2367 ккал. Количество тепла, которое при сжигании может
дать 1 кг топлива,называется низшей рабочей теплотвор-
ной способностью топлива Qp (ккал/кг). Сообразно
с формулой Д. И. Менделеева приближенно
Qh = 81СР + 300Нр — 26 (Ор — SJ) — 6 (9НР — W”)1- (5-1)
Худшим является топливо, которое распадается в порошкова-
тый песок или образует много спекающегося шлака. Нежелательно
излишне влажное топливо (большие расходы на транспорт и мень-
шая QHp, отсыревание дымовых каналов и ухудшение тяги).
Большое значение имеет рациональность конструкции топливника в печах
и топок в котлах (достаточный объем топочного пространства, хорошая очища-
емость колосников). Топки с ручными колосниковыми решетками применяются
в малых котельных. Периодическая подача топлива вручную ведет к неравно-
мерной подаче воздуха в топку и переменной толщине слоя топлива, к потерям
тепла с уходящими газами. Механические решетки обеспечивают относительно
равномерную подачу топлива. Это нормализует процесс горения и облегчает ре-
гулировку топки. Наиболее совершенны топки с цепными решетками, находящи-
мися в постоянном движении к зольнику бункера.
Значительные потери происходят с отходящими газами, уда-
ляемыми в атмосферу при сравнительно высокой температуре
(около 150°С), обусловленной неравномерностью сжигания топ-
лива и необходимостью предупредить в каналах конденсацию
влаги из отходящих газов. Существенны потери от химической не-
полноты сгорания, провала части несгоревшего топлива в зольник.
Общие потери— 15—30% теплотворной способности топлива.
1 При определении Qp (табл. 5-1 и 5-2) взамен буквенных обозначений под-
ставлять процентное содержание отдельных элементов в 1 кг топлива.
50
Часовой расход топлива §т, сжигаемого в генераторе,
(5-2)
где Q — тепломощность генератора, ккал/ч\ т] — к. п. д. генера-
тора.
Таблица 5-1
Характеристика твердого топлива
Вид топлива Теплотворность топ- лива QP, ккал/кг Масса 1 л3 топлива VT. кг/м3 Температура горе- ния, °C Оптимальная тол- щина слоя топлива 1 h , см 1 Объем воздуха для i сжигания 1 кг топ- лива (при 0° С и 760 мм рт. cm), м3 Максимальная вы- сота штабеля, ис- ключающая само- возгорание, м
Дрова влажностью 25% . 3000 400 1000 25—35 10 4
» » 50% . 1800 540 809 35—55 11 4
Торфяные брикеты .... 4000 250 1000 25 11 4
Бурый уголь 5000 750 1100 9—20 12 1,5
Каменный уголь 6500 850 1200 10—20 17 2
Сланцы 2700 600 1000 15—20 12 2
Антрацит 7300 1000 1300 15—25 10 Без
ограниче-
НИЯ
Таблица 5-2
Характеристика жидких и газовых топлив
Вид топлива
Теплотворная
способность QP,
ккал/кг
Мазут................................................
Искусственные газы:
доменный ............................................
генераторный.....................................
коксовый.........................................
нефтяной ........................................
Природные газы: дашавский, саратовский...............
Жидкий газ...........................................
9500—10 500
900—1000
2000—4000
4000—4500
11 000
8500
22 000—29 000
Примечание. С?Р газов приведена в ккал/кг прн 0° С и 760 мм рт. ст.
Годовой расход топлива на отопление.
<А.о
_ St (Ч — Ч. с. о)' 24ft
~ (/в —?н) 1000
(5-3)
где tB — внутренняя температура большинства помещений здания,
°C; ta и tH. с. о — наружные температуры для расчета отопления и
з*
51
средняя отопительного периода для данной местности, °C; п — про-
должительность отопительного периода в днях (прилож. 3); 1000 —
множитель для исчисления в т.
Расход тепла QT. в на вентиляцию (подогрев приточного воз-
духа)
Qt.b = 7в (4 — 4.в) V [ккал/ч], (5-4)
где qB — удельная тепловая нагрузка на вентиляцию, ккал/ч • м3 град
(прилож. 6); V — отопительная (внешняя) кубатура здания, jw3;
/н. в — расчетная зимняя наружная температура для вентиляции, °C
(прилож. 3) *.
Годовой расход топлива на вентиляцию
GT в = ?в (Zb ~/н-с-о) V'24fnp [г], (5-5)
QPrplOOO
где ф — коэффициент, учитывающий неполноту времени работы
вентиляционной установки за отапливаемый период (для жилых
зданий ф=0,55-=-0,75; для общественных — 0,44-0,65; для промыш-
ленных— определяется по фактической длительности рабочего вре-
мени предприятия).
Глава 6
ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
§15. Общая характеристика печного отопления
Отопительные печи довольно просты в устройстве, позволяют
сжигать многие виды топлива, забирая для этого воздух из поме-
щений и организуя в последних воздухообмен. Тепловой к. п. д. но-
вейших печей доходит до 0,85.
Недостатками печного отопления являются: большая неоавно-
мерность температуры воздуха в помещении во времени; необхо-
димость периодической чистки печей от золы и шлаков; значитель-
ная полезная площадь, отнимаемая печами и топливом; опасность
отравления окисью углерода и пожароопасность.
Печное отопление сейчас допускается только в зданиях не выше
двух этажей, главным образом пригородного характера, к которым
нет централизованной подачи теплоносителя.
Существенно значение температуры внешних поверхностей печи.
Уже при />70° С может пригорать пыль. Однако, если вертикаль-
ные поверхности гладкие (изразцовые), то на них допустима тем-
пература более 90° С (в детских и лечебных зданиях до 90°). Вы-
1 Для помещений, в которых имеются особо вредные химические выделения
или из которых постоянно удаляется воздух от вентилируемого оборудования,
значение tB в принимается равным расчетной наружной зимней температуре, так
называемый параметр Б (СНиП П-Г. 7-62).
62
Рис. 6-1. Схема движения то-
• почных газов в отопительных
печах
сокая, более 120° С и доходящая у отдельных печей до 500—700°,
температура этих поверхностей допускается лишь во временных
сооружениях и с периодическим пребыванием людей.
Печи делятся по их теплоемкости, по схеме движения газа и
способу отведения его в атмосферу, по виду топливника, по форме
в плане (прямоугольные, круглые), по способу и материалам из-
готовления.
Теплоемкие печи должны иметь объем нагреваемого массива
не менее 0,2 м\ а стенки топливника печи не тоньше 6 см (осталь-
ные не менее 4 см).
Нетеплоемкие печи требуют непрерывной топки (или с неболь-
шими перерывами). В теплоемких топливо сжигают один или два
раза в сутки, продолжительностью по 1,5—2 ч. Тепловая аккумуля-
ция теплоемких печей при их остывании должна компенсировать
теплопотери помещений в перерывах между топками. При этом ко-
лебания tB не должны превышать 3,0—2,5° С соответственно при
одноразовой и двухразовой топках.
Теплоемкие печи устраивают кирпичные и блочные (из бетон-
ных, керамиковых и других элементов), снаружи оштукатуренные
или покрытые изразцами, металлическими гладкими или гоф-
рированными кожухами.
По движению газов печи делятся на однооборотные (рис.6-1,а);
двухоборотные (рис. 6-1,6); многооборотные с последовательным
движением газов (рис.6-1,в); многооборотные с параллельным дви-
жением (рис. 6-1,а), колпаковые (рис. 6-1,д) с естественным дви-
жением газа по принципу «газового фонтана». Для увеличения
теплоемкости колпаковые обычно заполняются кладкой — насад-
кой. Применяют печи и с усиленным прогревом нижней зоны
(рис. 6-1, е).
Многооборотные печи с последовательным движением охлаж-
дающегося газа требуют значительной тяги, имеют неодинаковые
температуры поверхностей. Схемы, представленные на рис. 6-1, а,
г, д, обусловливают излишне высокую температуру верхней зоны
печи. Печи с наиболее полезным нижним обогревом (рис. 6-1, е)
требуют топливник с пустотами.
По способу отведения дыма в атмосферу различают печи с ды-
моотводящими каналами из кирпича или стандартных блоков как
в виде самостоятельных коренных стояков (участки кирпичной
кладки с дымоходами), так и каналов в толще каменных стен.
Устраиваемая над печью насадная труба может отводить дым
53
в атмосферу непосредственно. В деревянных зданиях печи с насад-
ными трубами особенно удобны (отпадают коренные стояки).
В запрещенных сейчас для сооружения топливниках с глухим
подом удовлетворительного горения дров, а тем более угля, торфа
и брикетов осуществить нельзя. Условия сжигания топлива значи-
тельно улучшатся, если воздух для горения подвести под колосни-
ковую решетку по особому каналу — поддувалу — равномерно
к топливу.
§ 16. Основные конструкции печей. Их установка
На рис. 6-2 показана сравнительно простая умеренного
прогрева (на поверхностях до 90°С) оштукатуренная снаружи
двухоборотная печь, среднечасовой теплоотдачи 2640 ккал/ч при
двухразовой топке. Печь работает на дровах, торфе, каменном угле.
Топливйик — из огнеупорного кирпича (перекрестная штриховка).
В дополнение к загрузочной и поддувальной имеется и третья
дверца — прочистная (между чистками заложенная кирпичом).
Печь снабжена двумя шиберами: один для регулирования тяги,
другой для плотного перекрытия насадной трубы. Коэффициент не-
равномерности теплоотдачи печи во времени Л1 = 0,20.
Этот коэффициент определяется экспериментально и зависит
от активного массива печи (масса материалов печи, аккумулирую-
щая тепло):
_ Рмакс Qmhh (6*1)
~ 2<?ср
где Фмакс, Qmhh и QCp — соответственно максимальная (после окон-
чания топки), минимальная (перед началом) и средняя теплоот-
дачи печи, ккал/ч.
Характер изменения теплоотдачи печи примерно аналогичен изменению ее
температурного поля; он отражает необходимость некоторого отрезка времени
для прогреваемости кладки. Нарастание средней температуры последней идет
быстрее, чем на поверхности печи.
Прогрессивны печи «повышенного прогрева» Л. А. Се-
менова, А. В. Хлудова, Н. Н. Репина, изготовляемые как из кир-
пича в легком металлическом каркасе с листовой облицовкой
(сталь, асбофанера) или глазурованными плитками, так и из раз-
личных блоков или изразцов. Температура на их внешних поверх-
ностях доходит до 120° С. Такое повышение температур для этих
печей признается допустимым, так как обеспечивает значительное
уменьшение их габаритов.
Печь (рис. 6-2) имеет топливник «в е р х не го го р е н ия», в ко-
тором сжигание всего загруженного топлива, почти одновременно
охватываемого пламенем, происходит сравнительно быстро. Печам
«верхнего горения», умеренного и особенно повышенного прогрева
свойственна значительная неравномерность отапливания помеще-
ний. Последняя смягчается при затяжном (удлиненном) сгорании
топлива (уменьшение подачи воздуха, направление его к нижним
слоям топлива).
Б4
Ряды 9,11,13
-*|5 Ряд 25
Рис. 6-2. Теплоемкая толстостенная печь умеренного прогрева

Рис. 6-3. Печь непрерывного («затяжного») горения
На рис. 6-3 — печь повышенного прогрева (Qcp = 2400ккал/ч),
нижнего (непрерывного) горения топлива, загру-
жаемого в шахтную топку. Регулирование подачи воздуха осу-
ществляется прикрытием поддувальной дверцы. Средняя дверца
шуровочная, верхняя — загрузочная. Зазор в верхней части внут-
ренней стенки топливника служит для удаления водяных паров,
выделяющихся при подсушке топлива.
Нетеплоемкие печи изготовляют из листовой стали или чу-
гуна; последний предпочтителен (отсутствие коррозии и тепло-
вой деформации). Для снижения температуры на внешних по-
верхностях и большей теплоаккумуляции некоторые нетеплоем-
кие печи имеют изнутри футеровку из кирпича или огнеупорных
плиток, а для увеличения теплоотдачи — наружные ребра. Не-
теплоемкие печи обычно состоят из топливника и поддувала, не
имея внутренних дымоходов. Температура отводимых газов высока,
снижен также к. п. д. печи. Для повышения последнего устраивают
в помещении протяженные дымоотводные трубы из кровельной
стали.
На практике применяются и комбинированные печи, одновре-
менно для отопления и хозяйственно-бытовых целей: кухонные
.плиты (с обогревательными щитками — группой каналов и без них;
с духовыми шкафами или водогрейными бачками), универсальные
«русские печи», банные печи «каменки» и др.
Печи и кухонные плиты массой до 750 кг устанавливают непо-
средственно на балках перекрытий; под печи большей массы необ-
ходимы специальные основания с глубиной фундамента 0,5 м. Печи
второго этажа могут размещаться и непосредственно на печах пер-
вого этажа; толщина стенок последних при этом не менее 7г кир-
пича. Газы от нижней печи пропускаются по каналу, оставляемому
в кладке верхней печи. Чаще применяют обособленную установку
верхних печей на металлических консолях, кирпичных сводиках,
железобетонных плитах.
Кладка печей ведется вымоченным красным кирпичом на глино-
песчаном растворе (1:1) со швами толщиной ди 5 мм. Внутренние
стенки топливников (на угле)—из огнеупорного кирпича на огне-
упорной глине с шамотом (1 : 1), швы — до 3 мм. В силу различия
температурных деформаций красный кирпич и огнеупорный не пе-
ревязываются. Обычный состав штукатурки печи 0,2 части асбеста,
12 ч. извести, 2 ч. песка и 1 ч. цемента. При металлическом фут-
ляре— окраска огнеупорным лаком.
Насадные дымоотводящие трубы (рис. 6-2) и отдельно стоящие
коренные стояки сооружают при отсутствии каналов в стенах.
Печи соединяются с каналами во внутренних каменных стенах
горизонтальными перекидными патрубками по двум металличе-
ским уголкам. Рукава длиной не более 2 м, с дверцей для про-
чистки. Минимальная толщина стенок вертикальных каналов
7г кирпича, а горизонтальных — 74 кирпича. Целесообразно разме-
щение рядом с дымовыми и вентиляционных каналов; подогрев
воздуха усиливает тягу в последних. Сечения дымовых каналов не
56
менее 1/гХ1/2 к.— при печах с теплоотдачей до 3000 ккал!ч;
7гХ3/< к.— от 3000 до 4500 и 7гХ1 к.— от 4500 до 6000 (при двух
топках в сутки).
Важно соблюдение противопожарных мероприятий (СНиП
П-А. 5-62 и П-Г. 7-62). Там, где печи близки к сгораемым частям
здания, необходимо оставлять «отступки» (свободное или соответ-
ствующим образом закрытое воздушное пространство) и «раз-
делки» (заполняют несгораемыми материалами — кирпичом, асбе-
стом и т. п.). У вентиляционных каналов разделки не обязательны,
но отведение дыма в вентиляционные каналы не допускается.
При устройстве нетеплоемких печей необходим относ металли-
ческих труб (рукавов) от сгораемых конструкций на 700 мм и бо-
лее, а от защищенных от возгорания — на 500 мм\ устанавливают
металлические печи на ножках высотой не менее 200 мм\ защита
пола от возгорания — лист стали или асбеста по войлоку, смочен-
ному в глине. Наименьшие расстояния от сгораемых конструкций
даны в табл. 6-1.
Таблица 6-1
Наименьшие расстояния от сгораемых конструкций, см
Типы отопительных печей Конструк- ция, не за- щищенная от возгорания Конструк- ция, защи- щенная от возгорания1
Печи теплоемкие 38 25
Кухонные плиты столовых, общежитий, нетеплоем-
кие печи 51 38
1 При открытой отступив сгораемая стена или перегородка обивается войлоком, пропи-
танным в глине, и листом стали (или оштукатуривается), при закрытой — облицовывается
кирпичом на ребро по войлоку.
С целью лучшего обогрева помещений интересна установка пе-
чей у мест большего охлаждения (входные двери, наружные стены
и т. п.). Однако для уменьшения разноса пыли, незагромождения
светлой площади у окон печи обычно размещают у внутренних стен,
по возможности вынося топку в коридор. Печи у наружных стен
осуществляют лишь в глубоких залах.
Печи целесообразно группировать (экономия дымовых труб,
лучший вид здания). Следует сокращать число коренных стояков,
присоединяя к ним перекидные рукава. Желательно уменьшать
число печей, отапливая одной печью два, даже три помещения,
избегая, однако, обогрева основных помещений «вторым» теплом
(открыванием дверей).
§ 17. Подбор отопительных печей
Расчетную теплоотдачу печей с периодической топкой опреде-
ляют исходя из топки два раза в сутки, принимая за tE среднюю
наружную температуру самой холодной пятидневки (как для
57
центрального отопления); для печей «затяжного горения» — с коэф-
фициентом, учитывающим перерывы в работе печи на время чистки
и загрузки топлива.
Для случаев, когда отсутствует точная лабораторная характе-
ристика печи, ее среднечасовая теплоотдача
Q = <7iA + <72/2 + <7з/з [ккал/ч], (6-2)
где <7ь <72, <7з — средняя теплоотдача в ккал!м2-ч с поверхности от-
крыто расположенных стенок (табл. 6-2) и обращенных в отступки,
в камеру1; fi, fa, fa — соответствующие теплоотдающие поверх-
ности, м2.
Для приближенного определения <72, <73 к значениям <71 вводится
поправочный множитель (табл. 6-3).
Т а б л и ц а 6-2
Средняя часовая теплоотдача открытых боковых поверхностей теплоемких
печей
Тип печи qlt кка при топк два раза л[м*-ч в сутки один раз
Печи, оштукатуренная и в металлическом футляре, массой до 1000 кг Изразцовая н остальные массой более 1000 кг 500 550 350 400
Т а б л и ц а 6-3
Поправочные множители к значениям qt
Наименование поверхности печи Размеры и конструкция отступок, камер и перекрытий Поправоч- ный множи- тель
Поверхность, обращен- Ширина 13 см и более; открытые с обе- 1,00
ная в отступкн, в нх сторон, а также закрытые с боков
воздушные камеры и открытые снизу н сверху Шириной от 7 до 13 см, открытые с обе- 0,75
нх сторон Закрытые (вверху и внизу решетки) 0,50
Покрытия (своды) При толщине 14 см н менее 0,75
» » свыше 14 см (до 21 см) 0,50
Чтобы амплитуда AtB колебания температуры воздуха в поме-
щении не превышала допустимую, значение коэффициента нерав-
номерности М печи следует проверять по условию
М < Ммакс = 4,3а<7ср. тп , (6-3)
1 Камера — внутреннее прогретое воздушное пространство печи, не сообщаю-
щееся с топочными газами.
58
где z/cp. тп — среднее теплопоглощение всеми внутренними поверх-
ностями помещения, приходящееся на 1 м2 площади полаГп; а — ко-
эффициент (при одноразовой топке он равен 1,0; при двухразо-
вой 0,7).
Для небольших помещений (Гп<11 -и2) допустимо принимать
?ср. тп=50 ккал/м2-ч— при деревянных оштукатуренных и камен-
ных стенах; для больших помещений (Гп>25 -и2) в тех же слу-
чаях — 65 и 85 ккал/м2 -ч.
В нетеплоемких печах с непрерывной топкой теплоотдающая
поверхность
F = A[^]; (6-4)
где q — среднечасовая теплоотдача нетеплоемкой печи, ккал/ч-м2
(табл. 6-4).
Таблица 6-4
Значения среднечасовой теплоотдачи нетеплоемких печей
с открытых поверхностей
Тип печи или поверхности При топке
углем дровами
Металлические: гладкие 3000 2200
с наружными ребрами 4400 3300
» » и внутренними ребрами 6600 5000
Футерованные металлические с изразцовыми, кирпичными или шамотными стенками (V4 кирпича) 1000 800
Печные трубы 1000 800
Примечания: 1. При определении поверхности оребреииой печи ребра не учиты-
ваются. 2. Для поверхности, обращенной вниз, вводится коэффициент 0,5.
Глава 7
ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
§ 18. Трубопроводы. Запорно-регулировочная арматура
Применяются стальные трубы водогазопроводные (газовые) по
ГОСТ 3262—62, бесшовные по ГОСТ 8734—54 и электросварные
по ГОСТ 10704—63. Трубы диаметром до 2" (условным диаметром
dy=50 мм) обычно неоцинкованные (черные) по ГОСТ 3262—62,
а трубы большего диаметра — тонкостенные, бесшовные и электро-
сварные— по ГОСТ 8734—58 и ГОСТ 10704—63. Сортамент и дан-
ные о них есть в справочниках. Сварные трубы выдерживают дав-
ление 20 кгс/см2— обыкновенные и облегченные и 30 кгс/см2—
усиленные.
Резьбовые толстостенные трубы применяются условных диамет-
ров— от ]/г до 2'/г"; тонкостенные — внутренним диаметром от 70
до 1400 мм и бесшовные — больших диаметров.
59
Отопительные трубопроводы имеют цилиндрическую резьбу. Ко-
нусная, дающая более плотное, но и труднее разбираемое соедине-
ние, широкого распространения у нас не нашла. Трубы диаметром
до 2" соединяют с помощью фасонных частей из ковкого чугуна
(муфт, тройников, крестовин и т. п.), а большего диаметра — на
стальных фланцах (разборное соединение) или впритык, на сварке.
Для уплотнения резьбовых соединений при теплоносителе до,
95° С используется льняная прядь в суриковой замазке или специ-
альная паста; при паре или перегретой воде — асбестовый шнур,
промазанный в графите. Прокладками между фланцами при
t<95° С обычно служат тряпичный картон, проваренный в олифе,
и паронит, промазанный в графитовом порошке,— при паре или
перегретой воде.
Для уменьшения потерь тепла в неотапливаемом подвале, в под-
польных каналах, на чердаке трубопроводы и арматуру изолируют.
В качестве теплоизоляции (6=404-60 мм) используют различные
мастики, минеральную вату и т. п. (Л==40,1 ккал/м-ч-град).
Мастичная изоляция — смесь асбеста или других волокнистых
материалов с вяжущими веществами — наносится на горячую трубу
густой массой, затворенной на воде. Изоляция из диатомита, пено-
стекла, пенобетона, минеральной ваты изготовляется в виде сег-
ментов, скорлуп, плит и матов, накладываемых на поверхность
с последующим нанесением защитного слоя (рис. 7-1).
Засыпная изоляция размещается в пространстве между трубой
и стенкой канала или футляра. Основные засыпки: при /<100° С—
инфузорная земля, очесы шерстяного и бумажного производства;
при более высоких температурах — асбест, асбозурит и др.
Тепловой эффект изоляции оценивается ее к. п. д.
(7-1)
где Q и Qh3 — теплопотери неизолированной и изолированной труб,
отнесенные к 1 м длины.
К. п. д. изоляции находится в пределах 0,6—0,8 при толщине
слоя 40—60 мм (мастичная изоляция) на трубах диаметром до
150 мм.
Прокладка отопительных трубопроводов нередко открытая. Для
помещений с отделкой повышенного качества — скрытая: в стено-
вых бороздах глубиной свыше 65 мм или в подпольных каналах.
Размеры каналов зависят от числа и диаметра труб, их ширина
400—600 мм (больше при 2 трубах по горизонтали); высота зависит
от уклона труб, она лежит в пределах 300—600 мм (больше при
2 трубах по вертикали).
Трубы должны свободно перемещаться при изменении тем-
пературы теплоносителя. К стенам и перекрытиям они крепятся
с помощью крючьев, хомутов, кронштейнов, подвесок, дюбелей
(рис. 7-2), под пристрелку — строительно-монтажным пистолетом
(СМП). Крепления для горизонтальных участков устанавливают
60
на расстояниях: для неизолированных труб диаметром до 50 мм—
2,54-5 м, 0 70—100 мм — 6 м, 0125—150 мм — 74-8 м; для изоли-
рованных труб диаметром до 50 мм—1,54-3 м, 0 70—100 мм —
44-4,5 м, 0 125—150 мм — 54-6 м.
Стояки крепятся через 3 м (не более одного крепления на
этаж); в жилых и общественных зданиях при высоте этажа до
4 м— одно крепление на этаж, при горизонтальной прокладке труб
расстояние между креплениями не более 2 м; при высоте этажа
более 4 м расстояние между креплениями не более 3 м. В местах
прохода через ограждения трубы заключаются в металлические
гильзы (температурное перемещение труб идет без повреждения
стены, перегородки, перекрытия).
В качестве запорно-регулировочных устройств при горячей воде
/<100° С применяют пробочные, трехходовые и другие краны, дрос-
сель-клапаны, вентили (с прямой и косой осью), а также (при
dy^2") задвижки (рис. 7-3); при перегретой воде и паре — только
вентили. В этом случае прижимные части пришлифовываются. При
воде /<100° С ограни-
чиваются прокладкой
в вентиле фибры или
клингерита.
Регулирование рас-
хода теплоносителя
производят обычно по
принципу двойного ре-
гулирования: пусково-
го — монтажного (сле-
Рис. 7-1. Тепловая изо-
ляция стальной трубы
/ — минеральная вата; 2 —
крафт-бумага; 3 — сетка из
проволоки; 4 — проволочная
затяжка; 5 — асбестоцемент-
ная корка; б — антикорро-
зионное покрытие
Рис. 7-2. Средства креп-
ления трубопроводов ->
а — крючок; б — хомут
61
Рис. 7-3. Виды запорно-регулировочной арматуры для трубопроводов
а —пробочный кран: 1—корпус, 2 —конусная пробка, 3 — натяжная гайка, 4— шайба;
б — трехходовой кран: 1 — ограничитель хода; а —кран двойной регулировки: / — открытый
с торца цнлнндр, 2 —вырезы в цилиндре, 3— ось, 4 — рукоять, 5—розетка; г — дроссель-
ный кран: / — корпус, 2— ось, 3—маховик, 4 — стопор для фиксирования положения круг-
лого диска в проходном сеченнн крана, 5 — сальниковая гайка; б —задвижка: / — корпус,
2 — параллельные днскн для плотного пришлифованного прнмыкання к латунным кольцам,
запрессованным в корпус, 3—ось, 4 — маховик
сарем) и потребительского — эксплуатационного (населением). На
рис. 7-3, в — двухходовой кран двойной регулировки у нагреватель-
ных приборов. Вращением оси слесарь-наладчик фиксирует откры-
тое положение вырезов в цилиндре на определенной высоте для
пропуска устанавливаемого на участке количества воды (первая —
пусковая, или монтажная, регулировка). При второй — потреби-
тельской регулировке, поворачивая рукоять крана (двухпозиционно
в крайних пределах — «открыто», «закрыто»), изменяют проходное
сечение выреза, оставленного первой регулировкой.
У паровых нагревательных приборов устанавливают не один
(как при водяном отоплении), а два устройства: на паропроводе —
регулирующий подачу пара паровой вентиль, лучше двойной регу-
лировки, на конденсатопроводе — также паровой вентиль (давле-
62'
Рис. 7-4. Автоматический терморегулятор прямого
действия
/ ~ термобаллон; 2 — настроечное устройство; 3 — сильфон
Рис. 7-5. Схема автоматического регулятора косвен-
ного действия
/ — термореле; 2 — клапан; 3—трансформатор; 4 — сильфон
ние выше 0,7 ати) или тройник с пробкой (давление ниже 0,7 ати).
Задача арматуры на конденсатопроводе — обеспечить конденсацию
пара в приборе.
Более совершенной (главным образом для экономии тепла), но
более сложной и дорогой является автоматическая арматура, чаще
работающая по тому же двухпозиционному принципу («открыто»,
«закрыто»). Дополнительными деталями для автоматической
63
арматуры являются датчик, получающий импульс от температуры
воздуха в помещении, а также устройства для передачи импульса
к исполнительной части.
На рис. 7-4 — регулятор прямого действия. Он состоит из
термобаллона, заполненного легко расширяющейся жидкостью, на-
строечного устройства (точность 0,5° С) и сильфона (полая гоф-
рированная коробка). При повышении температуры в помещении
объем жидкости в термобаллоне увеличивается; сильфон и связан-
ная с ним ось клапана, перемещаясь вниз, закрывают проходное
сечение клапана на трубопроводе к нагревательному прибору.
Схема электрического регулятора косвенного действия
приведена на рис. 7-5. Терморегулятор состоит из термореле (два
разнородных металла), клапана и трансформатора, понижающего
напряжение до 6—8 в для безопасности и меньшего пригорания
контактов. Управление клапаном осуществляется сильфоном с легко
расширяющейся жидкостью (спирт и т. п.). При понижении tB
биметаллическая пластинка изгибается вправо и, замыкая реле,
создает электрическую цепь. Нагреваются обмотки сильфона, в по-
следнем увеличивается давление паров жидкости, сильфон расши-
ряется и открывает проход воды через клапан.
/
§19. Нагревательные приборы
Задача этих приборов — передача тепла помещению от тепло-
носителя. К ним предъявляются свои гигиенические, технико-эко-
номические, архитектурно-строительные и эксплуатационные тре-
бования. Гигиеническим требованиям отвечают приборы, обла-
дающие гладкой скругленной формой (меньше оседает пыль),
доступные для очистки; архитектурно-строительным — те, которые
хорошо отвечают отделке и конструкции помещения.
Приборы, теплоотдача которых в основном происходит конвек-
цией, относятся к конвекторам, а приборы, передающие суще-
ственную долю тепла лучеиспусканием (свыше 25%),— к радиа-
торам.
Для удобства сравнивания нагревательных приборов введено
понятие об эквивалентном квадратном метре — экм,
под которым понимается площадь внешней поверхности прибора,
отдающая 435 ккал!ч при разности средней температуры воды
в приборе и воздуха в помещении
= 4Р - 4 = - 4 = 18 = 64,5°С,
отвечающей наиболее общим условиям водяного отопления.
Характерным для теплотехнической оценки является «коэффи-
циент пересчета» — отношение теплоотдачи 1 м2 того или иного
прибора к теплоотдаче 1 экм его поверхности при одинаковых &tm
(64,5° С) и условиях подачи воды в прибор.
Основными технико-экономическими показателями нагреватель-
ных приборов являются относящиеся к 1 экм: масса прибора (чу-
64
Рис. 7-6. Приборы из гладких труб
а — змеевикового типа; б — регистр
Рис. 7-8. Сборка радиаторных секций
/ — секция; 2 — ниппель; 3 — радиаторный
ключ
гуна, стали), кг; строительная ширина (по фронту прибора), мм;
емкость, л; себестоимость, руб. Важно и снижение суммарной теп-
лоемкости (прибора и находящегося в нем теплоносителя), умень-
шающее инерционность регулирования теплоотдачи.
Чаще нагревательные приборы изготовляются из серого чугуна.
Однако его хрупкость обусловливает значительную толщину стенки
(б=4ч-6 мм). Общая масса таких приборов доходит до 754-80%
от массы металла, расходуемого на систему в целом.
Первыми для центрального отопления были приборы из гладких
труб (рис. 7-6). Они обладают высокой теплоотдачей, но и значи-
тельными габаритами по фронту (собираются чаще на сварке).
65
Благодаря хорошей обтираемости сейчас они устанавливаются
главным образом в нижней зоне запыляемых помещений (дерево-
обделочные цеха, шлифовальные и т. п.), а также применяются для
отопления теплиц, оранжерей, витрин и световых фонарей. Тепло-
отдача Гладких труб несколько уменьшается с увеличением диа-
метра и числа их рядов (по вертикали). Для одиночной трубы
dy^25 мм коэффициент пересчета 1,79 экм!м2; dy>32—1,57 экм/м2.
В конце XIX века были созданы чугунные секционные радиа-
торы. Оли называются «пристенными», если устанавливаются с за-
зором (20—30 мм) от стены; при отсутствии зазора — «панель-
ными». Из отдельных секций удобно собирать прибор с теплоот-
дающей поверхностью, близкой к расчетной.
Широко применяют двухканальные радиаторы, например М-140
(рис. 7-7). Каждая его секция состоит из двух вертикальных ко-
лонок эллиптического сечения. Секция имеет размеры: полная вы-
сота Лп = 582 мм, монтажная Лм (между осями ниппельных отвер-
стий)— 500 мм; ширина а = 96 мм; глубина 6=140 мм; толщина
стенки 6 = 6 мм (табл. 7-1).
Аналогичную конструкцию, но при несколько иных размерах,
имеют и другие чугунные колонные радиаторы (табл. 7-1), предна-
значенные главным образом для жилых и общественных зданий и
выдерживающие давление до 6 кгс/см2. Их секции (рис. 7-8) сое-
диняют друг с другом на ниппелях, имеющих правую и левую
резьбу, с помощью радиаторного ключа, расплющенная часть ко-
торого упирается в приливы ниппеля.
Таблица 7-1
Техническая характеристика одиночных нагревательных приборов
Наименование прибора Поверхность нагрева секции (панели) Коэффициент пересче- та т с .иа на экм Строительные размеры, мм Масса одной секции (панели), кг
высота ширина, а глубина Ь
ввнитш монтажная
s- экм
Радиаторы: 500
М-140 0,254 0,310 1,22 582 96 140 7,60
НМ-150 0,254 0.310 1,22 585 500 96 150 7,52
Польза № 6 0,460 0,492 1,07 1090 1000 80 185 17,50
РД-90 0,203 0,275 1,35 582 500 96 90 6,96
РД-26 0,205 0,275 1,34 582 500 100 90 6,87
B-85A 0,176 0,240 1,36 593 500 88 87 5,45
Двухлистовые стальные панели.1 0,83 1,3 564 518 25 7,5
МЗ-500-1 0,64 500
МЗ-500-2 0,96 1,25 1,3 564 500 766 25 11,0
МЗ-500-’З 1,20 1,56 1,3 564 500 952 25 13,8
МЗ-500-4 1,60 2,08 1,3 564 500 1260 25 18,8
МЗ-500-5 1,92 2,40 1,25 564 500 1510 25 22,6
МЗ-350-1 0,425 0,60 1,4 406 350 518 25 5,97
M3-350-2 0,637 0,89 1.4 406 350 766 25 8,65
M3-350-3 0.797 1,12 1,4 406 350 952 25 10,8
МЗ-350-4 1,062 1,49 1,4 406 350 1262 25 14,4
МЗ-350-5 1,275 1,78 1,4 406 350 1510 25 17,3
66
Таблица 7-2
Техническая характеристика одиночных чугунных труб с круглыми ребрами
Длина, м Поверхность нагрева Коэффициент пересчета т с м3 на экм Масса одной трубы, кг
ЭКМ
0,5 1 0,69 0,69 18,8
0,75 1,5 1,03 0,69 28,2
1 2 1,37 0,69 37,5
1,5 3 2,07 0,69 56,5
2 4 2,76 0,69 75,2
Очень просты в изготовлении стальные панели из штампованных
листов толщиной 1,25—1,5 мм (рис. 7-9). По исследованиям автора,
применение двухлистовых панелей обеспечивает увеличение доли
лучистой теплоотдачи до 50 %- и снижает расход металла по срав-
нению с чугунными радиаторами в 4—6 раз. При обработанной
Проушины Зля крепления
Рис. 7-9. Стальная двухлистовая панель М3 с шов-
ной сваркой по контуру и точечной (шаг 54 мм) —
между колонками для циркулирующей воды
Рнс. 7-10. Стальная однолистовая панель
1 — лист; 2—змеевик
67
теплофикационной воде корродирую-
щее действие ее незначительно. Ком-
пактные стальные панели рекоменду-
ются для водяных теплофикационных
систем.
Целесообразно применение и однолисто-
вых панелей (рис. 7-10). Для единственного
вертикального стального листа исключен не-
посредственный контакт е теплоносителем,
циркулирующим по змеевику. Привариваемый
к нему лист служит как1 для существенного
увеличения поверхности нагрева прибора, так
и для декоративного укрытия змеевика (или
регистра). Однолистовая панель вполне при-
годна для необработанной воды и пара.
М. Н. Татаровым совместно с автором был
исследован ряд конструкций (рис. 7-11), обе-
спечивающих существенную интенсификацию
теплоотдачи трубопроводов.
Промышленностью уже давно вы-
пускаются чугунные трубы с круг-
лыми ребрами и фланцами (рис. 7-12)
для несложного фланцевого присоеди-
нения к трубопроводам. Теплоотдача
таких труб происходит конвекцией
(95%) и незначительно (5%) излуче-
нием. Другим недостатком их является
ухудшенная прогреваемость ребер,
трудность очистки от пыли. Ребри-
стые трубы, обладающие большой по-
Рнс. 7-11. Стальные листы, прикрепляемые
к трубопроводам с помощью хомутиков на
болтах
/ — профилированный стальной лист; 2 —хомутик;
3— труба; 4 —болт с гайкой
Рис. 7-12. Чугунная труба с круглыми реб-
рами
68
верхностью нагрева, используются лишь для отопления помещений
с повышенной влажностью (бани, прачечные и т. п.), с кратковре-
менным пребыванием людей, а также в производственных поме-
щениях с незначительным выделением пыли, при высокотемпера-
турном теплоносителе (^>100°С).
Приборы из ребристых и гладких труб из-за малой лучистой
теплоотдачи называются конвекторами. На рис. 7-13 — откры-
тый конвектор плинтусного типа «КП» (К. Я. Кравцова и Н. Е. Па-
щенко). Применение в нем коробчатого оребрения из листовой
стали (6 = 0,8ч-1,0 мм) позволяет резко увеличить поверхность на-
грева (табл. 7-3), получить прибор значительной общей теплоотдачи
и небольшой массы.
Таблица 7-3
Поверхность нагрева открытого одиночного конвектора КП, экм
Диаметр трубы, мм Длина конвектора, м
0,75 1,00 1,25 1,50 1,75
15 0,34 0,46 0,60 0,75 0,86
20 0,43 0,57 0,72 0,89 1,04
Здесь необходимо отметить рост теплоотдачи нагревательных
приборов Qnp с увеличением скорости обдувающего их воздуха:
v, м!сек
0,2
0,5
1,0
2,0
Qnp- %
о
57
140
270
Такое повышение происходит за счет усиления естественной
тяги с увеличением высоты канала. Реализация этого положения
привела к созданию конвекторов в сравнительно высоких кожухах
(рис. 7-14, табл. 7-4).
Таблица 7-4
Характеристика конвектора «Комфорт»
Диаметр трубы, мм Шаг пластин, мм Поверхность нагрева в экм при длине конвектора, м Высота, мм Глубина, мм
0,71 1,11 1,51 кожуха полная
15 7,5 0,76 1,27 1,70 215 275 62
15 7,5 0,985 1,64 2,30 215 315 124
15 5,0 1,24 2,06 2,87 215 315 124
20 7,5 1,53 2,55 3,57 215 315 124
69
Рис. 7-14. Конвектор «Комфорт»
в кожухе
Рнс. 7-15. Чугунный конвек-
тор «Украина-2» с эллип-
тическими ребрами
Рис. 7-16. Бетонная подоконная панель Ленпроекта
I — воздухозаборный клапан; 2 — приточный щит; 3—бетонная панель; 4 — регу-
лировочный кран
Своеобразен конвектор «Украина-2» (рис. 7-15). Он может быть
установлен в кожухе и без него. В последнем случае теплоотдача
регулируется (в пределах 30%) поворотом клапана — козырька.
Длина стандартного элемента конвектора 0,4 м, поверхность его
нагрева 0,21 экм.
Для отопления крупнопанельных зданий применяют бетонные
строительные панели со встроенными в них нагревательными эле-
ментами из чугуна, алюминия и стальных труб. Такие панели об-
ладают значительным лучеиспусканием. Общая теплоотдача труб,
замоноличенных в бетонный массив, повышается за счет увеличе-
ния его внешней теплоотдающей поверхности. Бетонные панели
обычно хорошо вписываются в интерьер помещения, обусловли-
вают снижение расхода металла при устройстве системы отопле-
ния по сравнению с чугунными радиаторами. К недостаткам отно-
сятся: сложность ремонта, значительная масса и тепловая инерция,
замедляющие остывание и прогревание панели.
В жилищном и коммунальном строительстве подоконные бетон-
ные панели используются как для отопления, так и одновременно
для местного нагревания наружного воздуха, вентилирующего по-
мещения (рис. 7-16). Панели предусматриваются с односторонней
теплоотдачей (прислоненные наглухо к ограждению) и с более вы-
годной двусторонней (в перегородках). Интересны расположенные
по периметру наружных стен невысокие бетонные панели (плин-
тусы) для детских учреждений, а в лестничных клетках — горизон-
тальные, встроенные в площадки между маршами.
При А/т = 64,5°С теплоотдача бетонных панелей характери-
зуется следующими коэффициентами пересчета: для подоконной
панели (с вентиляцией) — 1,15 экм1м2, перегородочной— 1,0 и плин-
тусной— 0,95. Для снижения теплопотерь через наружную стену за
панелью необходима изоляция с 7?0=24-2,5 м2 • ч- град!ккал.
Рекомендуемые типы приборов для различных помещений, отап-
ливаемых водяной или паровой системой, приведены в табл. 7-5.
Теплоотдача прибора ощутимо зависит от его типа, разности
А/т, расхода теплоносителя, схемы его подачи в прибор, способа
установки последнего и т. д. Поправочный коэффициент рь учиты-
вающий зависимость теплоотдачи приборов от A/m-, находят из
уравнения
= (И)
где Мт, i — фактическая разность температур воды в приборе и
окружающего воздуха, °C.
Для радиаторов п = 3, для гладких и ребристых труб п—4.
Теплоотдача радиаторов значительно растет с увеличением рас-
хода греющей воды. Поправочный коэффициент р2: при параллель-
ном соединении приборов (расход воды на 1 м2 поверхности радиа-
тора менее 35 кг/ч) р2=1; при последовательном — р2 = 1,14-1,2
(высшее значение для больших групп последовательно соединенных
71
Таблица 7-5
Данные к выбору нагревательных приборов и предельные средине
температуры теплоносителя
Наименование помещений, зданий Тип приборов
Жилые, общественно-административные, лечебные, учебные, общественного пита- ния, спортивные, бассейны, вокзалы, аэропорты Радиаторы, и панели конвекторы 95
Детские ясли и сады Радиаторы и панели 85
Больницы и родильные дома Панели 85
Музеи, картинные галереи, читальные залы, книгохранилища Радиаторы и панели 95
Бани, прачечные, душевые павильоны 150
Производственные помещения, в которых нет выделения пыли Радиаторы, трубы, и панели ребристые конвекторы 130
Производственные помещения с выделе- нием невзрывоопасиой, негорючей или неорганической пыли, негорючих и не поддерживающих горение газов и паров Радиаторы и панели 110
Вспомогательные и административно-кон- торские помещения Радиаторы торы и коивек- 95
Бытовые помещения Радиаторы трубы и ребристые 150
приборов: расход более 35 кг/ч); при теплоносителе— паре 02= 1,04
(большие скорости теплоносителя).
В радиаторах и регистрах теплоотдача больше с открытой по-
верхности крайних секций. Поэтому к табличным значениям при-
меняется поправочный коэффициент Рз:
Число секций в радиаторе р3
до 5...........................1,05
10—20............................0,95
более 20.........................0,90
При расположении гладких или различных ребристых труб
в несколько горизонтальных рядов по вертикали для верхних
снижается (смывающий их воздух уже нагрет при соприкосновении
с нижними). При двухрядной установке Рз = 0,95; при трех рядах и
более рз = 0,85. Теплоотдача стальных панелей уменьшается при
сдвоенной (взаимное облучение) или строенной установке (про-
зоры 3—4 см) с относом от стены; поправочный коэффициент со-
ответственно Рз = 0,9 и 0,75.
Теплоотдача радиаторов и регистров ощутимо зависит от схемы
циркуляции в них воды, от способа подачи и отвода воды от этих
приборов и учитывается коэффициентом Р4. Допустимо 04 прибли-
72
женно принимать (по отношению к табличным данным) в зави-
симости от подачи греющей воды:
Подача воды
сверху — вниз...................1,0
снизу — вниз....................0,9
снизу — вверх...................0,8
По сравнению с неокрашенными светлая окраска приборов
уменьшает теплоотдачу лишь на 1—2%, но алюминиевое или медное
покрытие — на 25%; увеличение теплоотдачи (на 3—5%) обеспе-
чивается при окраске в темные тона. Тыльную поверхность прибора
следует окрашивать краской малой лучеиспускательной способ-
ности, предусматривать на стене лист альфоля или теплоизоляцию.
Нагревательные приборы нередко устанавливаются в нишах,
которые шире прибора на 300 мм, выше на 100—150 мм, глубже
на 130 или 250 мм соответственно при открытой или скрытой про-
кладке труб.
В помещениях с высококачественной отделкой приборы уста-
навливают в укрытиях. Однако уже наличие свеса подоконной
доски ухудшает теплоотдачу прибора на 2—5%. Укрытие жела-
тельно предусматривать с нижними и верхними отверстиями для
циркуляции воздуха у прибора (поправочный коэффициент
$5 = 0,90).
Теплоноситель, перемещаясь по трубопроводам даже при открытой и неизо-
лированной прокладке, теряет не более 5—8% тепла, отдаваемого системе в це-
лом. В приближенных расчетах теплоотдачей труб можно пренебречь, так как
при этом не учитывается и соответствующее снижение температуры приборов.
Поверхность нагрева нагревательных приборов определяется по
выражению
F = QnP/Q [жм], (7-3)
где Qnp — расчетная тепловая нагрузка на прибор, ккал!ч-, Q — теп-
лоотдача 1 экм прибора при конкретных условиях, ккал!ч.
Если учитывать различные поправки, то
3 = 435^.^, ₽2, рз, ₽4, ₽5 .. ., (7-4)
Ь4,о
где 435 — теплоотдача 1 экм при Д/т=64,5°С, ккал)ч-, \tm,i — фак-
тическая средняя разность температур воды в приборе и окружаю-
щего воздуха, °C; рь р2, ₽з, ₽5 — поправочные коэффициенты,
рассмотренные выше.
Количество секций устанавливаемого типа в приборе
п = Ж, (7-5)
где fc — поверхность одной секции, экм (см. табл. 7-1—7-4).
В системах водяного отопления за расчетную среднюю темпера-
туру поверхности нагревательного прибора принимается
4Р.пр = 1/2 (^г + 4). (7-6)
73
где tF и t0 — расчетная температура горячей и охлажденной воды
в приборе, °C.
В системах парового отопления /Ср. пр выбирают в зависимости
от давления пара. При давлении пара Р<0,7 ати /Ср.Пр=100°С;
при Р>0,7 ати /Ср. пр = /Пара при конкретном давлении.
Пример 13. Определить число элементов радиатора М-140.
Расчетная теплопотери помещения дежурного насосной станции (/В = 18°С)
1000 ккал/ч. Температура воды /Г=95°С и /о=70°С, а ее количество, протекаю-
щее через радиатор,— до 35 кг/ч-м1- (коэффициент р2=1). Схема присоединения
радиатора к трубопроводам «сверху — вниз» (04 = 1). Радиатор установлен от-
95 — 70
крыто (р5=1). В нашем случае Л/т1-=------——18 = 64,5° С. Следовательно,
01 = 1 [см. формулу (7-3)].
Еще не имея точных данных, задаемся приближенным числом секций в ра-
диаторе порядка 5—10 (теплоотдача секции 125—150 ккал/ч)- Тогда по формуле
(7-4)
Q = 435 64’5.1.1.1.1.1 = 435 ккал!ч с 1 экм.
64,5
Необходимая поверхность радиатора
г 1000 'о
F =----------------------------= 2,3 экм.
435
Число секций в радиаторе типа М-140 (табл. 7-1)
2 3
п = = 7,4 (округленно 7).
Принятое значение 03=1 правильно, так как оно отвечает рассчитанному
числу секций (в пределах 5—10).
Следует подчеркнуть целесообразность размещения нагрева-
тельных приборов под окнами, у наружных дверей (внутри за там-
буром). В южных районах (малое падение /в у окон) допустима
установка приборов у внутренних стен. Во избежание конденса-
ции влаги на верхнем остеклении под ним также желательна уста-
новка части нагревательных приборов (до 30%). Для большего
постоянства tB по высоте лестничной клетки в ее нижней зоне по-
верхность приборов увеличивают за счет верхних , этажей
(табл. 7-6).
Таблица 7-6
Распределение тепловой нагрузки в лестничных клетках, %
Общее число этажей Рассматриваемый этаж
1 3 4 5 6 7
3 100
3; 4 100 — — — — — —
5(6) 50 25 (20) 15 10(15) — — —
7 45 :20 15 10 10 — —
8; 9 45 ;25 15 — 10 5 —
10 40 25 15 — 10 — 10
74
Глава 8
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
§ 20. Водяное отопление
Колба (рис. 8-1) заполнена водой до уровня I—I, открыта
сверху и нагревается снизу. Увеличение объема при нагревании
повышает уровень воды до отметки //—II. Нагревшиеся частицы
поднимаются; место их занимают холодные (тяжелые), притекаю-
щие снизу из правой части колбы. Возникает гравитационная цир-
куляция под действием разности плотностей холодной и горячей
воды. Если бы в колбе поместить побудитель — насос, то циркуля-
ция усилилась бы. Нагревание воды сопровождается выделением
из нее воздушных пузырьков. Если бы они не удалялись в атмос-
феру через открытую часть колбы, то, всплывая, создавали бы
вверху воздушную пробку, тормозящую циркуляцию. В стальной
колбе наличие воздуха повлекло бы и образование водной окиси
железа — ржавчины (ржавчина стесняет сечения трубопроводов
и снижает их долговечность).
Колба с водой — модель водяной системы отопления: спирто-
вая горелка — котельная, круговая часть колбы — коммуникация
труб и нагревательных приборов. Открытая часть системы отопле-
ния (удаление воздуха и компенсация прироста воды) выполняется
в виде сосуда, называемого расширительным.
Системы водяного отопления классифицируются: по способу
побуждения циркуляции (гравитационные или насосные); по схеме
разводки трубопроводов в помещениях (вертикальные или гори-
зонтальные) ; по способу транспорта тепло-
носителя (двухтрубные или однотрубные);
по схеме присоединения нагревательных
Таблица 8-1
Зависимость плотности
воды от температуры
Рис. 8-1. Колба — модель
гравитационной водяной си-
стемы отопления
V, кг/м3
150 917
140 926
130 935
120 943
ПО 951
100 957
95 962
90 965
85 969
80 972
75 975
70 978
65 980
75
Рис. 8-3. Схема гравита-
ционной двухтрубной си-
стемы отопления
1 — кран двойной регулиров-
ки или вентиль; 2 —пробоч-
ный кран или задвижка для
регулирования или отключе-
ния отдельных частей си-
стемы; 3 и 4— тройники с вы-
вертываемой пробкой; 5 —
участок трубопровода с вен-
тилем или задвижкой для на-
полнения системы из водо-
провода; 6 — то же, для опо-
рожнения системы
с атмосферой, обеспечивают их быстрое опорожнение и лучшее
удаление загрязнений (окалины, литейной земли и т. п.).
На рис. 8-4 — двухтрубная вертикальная система с нижней про-
кладкой магистралей. Правая часть с воздухопроводом (dy=
= 15 мм)—под потолком верхнего этажа. Из воздухопровода
воздух по мере накопления выдавливается в атмосферу через рас-
ширительный сосуд. Воздушный затвор исключает ненужную цир-
куляцию воды по воздухопроводу. В левой, более простой для
монтажа части использованы воздуховыпускные шурупы (рис. 8-5).
Местное обезвоздушивание путем частичного вывинчивания шу-
рупов производится при наполнении системы. В дальнейшем, при
охлаждении воды в радиаторах и повышении при этом ее способ-
ности поглощать воздух, к местному обезвоздушиванию практи-
чески не прибегают.
Основное достоинство двухтрубной системы — поступление воды
с наивысшей температурой tT к каждому нагревательному прибору
(минимальные поверхности нагрева), однако при двухтрубной си-
стеме значителен расход
труб и фасонных частей.
На рис. 8-6 — схема
более простой при мон-
таже однотрубной систе-
мы с условно введенными
в нее различными этаже-
узлами стояков. Все три
стояка левой части при-
соединены по попутной
(предложенной В. М. Чап-
линым) схеме прокладки
магистралей (см. стрел-
ки), создающей примерно
одинаковые по протяжен-
ности и сопротивлению
циркуляционные кольца
Рис. 8-4. Схема двухтрубной системы отопле-
ния с нижней прокладкой магистралей
1 — воздухопроводы; 2 — воздушный затвор; 3 — воз-
духовыпускные шурупы
77
Рис. 8-5. Радиа-
торная пробка
с воздуховыпуск-
ным шурупом
через любой стояк, что улучшает регулировку
расходов воды в них. При тупиковой схеме
(рис. 8-3 и 8-4) менее протяженны циркуляцион-
ные кольца через стояки, ближайшие к котель-
ной. При большом числе стояков с неодинако-
выми кольцами, присоединенных по тупиковой
схеме, регулировка расходов в рих усложняется.
В однотрубной системе вода с наивысшей
температурой /г поступает лишь в верхние этаже-
узлы левой, вертикальной, части системы
(рис. 8-6) или в первые приборы горизонтальных
веток правой части. Для стояков: ?г>^>6>; для
горизонтальных веток: /r>^i>fe>4>!/o. Верх-
ний этаже-узел стояка 1 (Ст. 1 на рис. 8-6) имеет один, служащий
продолжением стояка, соосный трубный обходной участок (или
замыкающий участок-—з. у.). В зависимости ют соотношения диа-
метров труб стояка, з. у. и подводки к приборам узла в каждый
прибор затекает соответствующая доля воды бпр от расхода
в стояке бст, подводимого к этаже-узлу.
бпр = аб£Т [ка/ч], (8-2)
где а — коэффициент затекания воды в прибор.
а = бпр/бст. (8-3)
Для верхнего этаже-узла стояка 1 а=0,154-0,4. В нижнем
этаже-узле стояка 1 (предложение И. Н. Куранова) движению
воды через смещенные з. у. создается большее сопротивление,
Рис. 8-6. Варианты компоновки схемы насосно-водяной однотрубной системы
1 — запорно-регулировочный кран; 2 — кран двойной регулировки; 3 — воздуховыпускиой
шуруп; 4 — трехходовой кран; 5 — межсекцнонный регулятор; 6 — короткозамыкающий
участок (к, з. у.); 7 — циркуляционный насос
78
меньше воды проходит по з. у. и больше через приборы. В стояке 2
(предложение П. Л. Давидсона и Л. Д. Пивника) с помощью
трехходовых кранов (рис. 7-3, б) добиваются большего прикры-
тия з. у., направляя основную массу греющей воды в приборы.
Схемы стояков 2 и 3 по сравнению со стояком 1 обусловливают
повышение /Ср.пр и, следовательно, снижение массы приборов (до
отвечающей двухтрубной схеме). Наиболее экономичны этаже-
узлы стояка 3. В верхнем этаже-узле (по предложению автора)
существенно упрощен монтаж за счет отказа от замыкающих
участков. Роль з. у. передана крайним радиаторным секциям
(рис. 8-7). Достаточность их обходного сечения делает независи-
мым регулирование соседних радиаторов. Регулятором является
межсекционный дроссель-клапан ДГИ.
В однотрубных этаже-узлах с различными обходными труб-
ными участками и с обходными
дается «остаточная» прогрева-
емость приборов даже при за-
крытии проходного сечения ре-
гулятора. Доля такой «оста-
точной» теплоотдачи (15—
45%) снижается с увеличе-
нием числа секций в радиаторе.
Ее существование объясняется
теплоотдачей обходного труб-
ного з. у. или крайней радиа-
торной секции и неперекрывае-
радиаторными секциями наблю-
2
Рис. 8-7. Межсекционный радиатор-
ный дроссель-клапан двойной регу-
лировки
Г —клапан с поворачиваемым диском; 2 —
радиаторный ниппель с кольцом
Рис. 8-8. Гравитационные давления в стояках однотрубной
системы
79
мой встречной циркуляцией в верхнем или нижнем ниппельном
ряде радиатора1.
Весьма интересно, что устройство однотрубных стояков (у от-
коса окна) с односторонним расположением приборов (нижний
узел стояка 2 на рис. 8-6) более выгодно, чем с двусторонним2.
Сопоставление (табл. 8-2) характерных стояков 1—3 (рис. 8-6)
нуждается в сравнении возникающих в них гравитационных дав-
лений (рис. 8-8). Разность гравитационных давлений, действую-
щих в кольце через стояк 3 (площадь заштрихованных прямо-
угольников), является действующим гравитационным давлением
Рст.з = hjjj (?' — Тг) + hvi(yo — у') [кгс!м2\. (8-4)
Т а б л и ц а 8-2
Экономические показатели стояков
(за 100% приняты расходы для стояка с обходными секциями)
Наименование стояка с двусторонним расположением нагревательных приборов Количе- ство этажей Стоимость Масса
общая % рабочей силы, % радиато- ров, кг (%) труб, кг (%)
Двухтрубный 2 113 121 260(100) 30 (140)
4 114 121 460(100) 66 (143)
6 115 122 660(100) 109 (143)
8 116 122 880(100) 168 (140)
10 118 123 1060(100) 235 (143)
Однотрубный с соосными 2 115 101 290(111) 24(112)
3. у. 4 114 102 510(111) 50(108)
6 113 104 730(111) 80 (106)
8 113 104 980(111) 125(105)
10 114 109 1180(111) 175(106)
иднотруиный с трехходо- о 109 113 260 (100) 24 (112)
выми кранами 4 ПО 113 460 (1’66) 57(117)
6 112 114 660(100) 89(118)
8 114 115 880(100) 142 (118)
10 114 116 1060(100) 200(121)
Однотрубный с обходными 2 100 100 260(100) 21 (100)
радиаторными секциями 4 100 100 460(100) 46(100)
6 100 100 660 (100) 76(100)
8 100 100 880 (100) 120(100)
10 100 100 1060(100) 165(100)
1 «Остаточная» теплоотдача не имеет практического значения в помещениях
угловых, первого и верхнего этажей, в одноэтажных н точечных высотных зда-
ниях и других, имеющих значительные теплопотери.
2 В. М. Гусеви Ф. И. Вольфсон. Экономичность одностороннего рас-
положения радиаторов у стояков. Бюллетень Ленпроекта, № 1, 1959.
80
Суммирование гравитационных давлений от охлаждения воды
в каждом приборе объясняется передачей этих давлений в единое
для них циркуляционное кольцо. Такое же гравитационное давле-
ние в стояке 2 (рис. 8-6) Г
В стояке 1 (рис. 8-8) четыре пути (кольца) циркуляции через
тот или иной прибор или их з. у. Часть гравитационного давления
(зачерненные треугольники) тратится на циркуляцию в малых
полукольцах через приборы а—I—б, а также в—II—г\ часть рас-
ходуется по прямому пути через два з. у. Давление в малом полу-
кольце верхнего прибора
Pl^^2~ —Тг) ^кгс1м^< (8'5)
нижнего
Рц = ^- (у2 — у')[кгс!м2}, (8-6)
где ЛПр — высота прибора, м.
Гравитационное давление, передающееся на стояк 1 (прикла-
дывается к стояку в точках биг),
= М/-тг) + *„(т»-т'): (8-7>
Рс,„, < г так как Лш " hiv > кп-
В правой части рис. 8-6 — система с поэтажной разводкой над
междуэтажным перекрытием. Верхняя ветка — однотрубная с го-
ризонтальными, постоянно действующими з. у.; нижняя — такая же,
но с последовательным соединением радиаторов. Устройство гори-
зонтальных систем (для 4-, 5-этажных зданий) позволяет значи-
тельно сократить длину изолированных магистралей (по чердаку и
подвалу), пробивку перекрытий, общие затраты труб и фасонных
Таблица 8-3
Расход металла на устройство трубопроводов водяного отопления
для 1 м3 здания, кг
Элементы системы Система
вертикаль- ная с верхней разводкой, двухтрубная вертикаль- ная с нижней разводкой, двухтрубная вертикальная с верхней разводкой, однотрубная с прямыми 3. у. с поэтажными ветками и по- следователь- ным соедине- нием радиато- ров
Магистрали по чердаку и подвалу 0,18 0,17 0,19 0,07
Стояки и подводка к ра- диаторам 0,27 0,25 0,19 0,11
При расчетном режиме их з. у. перекрыты.
4
Заказ Хг 586
81
частей, особенно при устройстве веток с групповым регулирова-
нием (по типу нижней, см. табл. 8-3).
Располагаемое давление в кольце через нижнюю ветку
(рис. 8-6)
Рв = Ан (У1 — Тг) + Ан (У2 — Vi) + Ан (у3 — у2) + Лн (уо—у3) =
= Ан(То—7г) 1кгс/м2]. (8-8)
В верхней ветке часть давления расходуется в малых полуколь-
цах через приборы, остальная — используется в кольце, включаю-
щем горизонтальную ветку и все з. у.
Давление, расходуемое в любом малом полукольце,
Л-=(^- + Ап°дв) (yt —Vz-i) [«гс/ж2], (8-9)
где йпр и йподв — строительная высота прибора и разность отме-
ток осей присоединения прибора и ветки, м; у, и у;-1 — плотности
воды, покидающей прибор и входящей в него, кг/м3.
Располагаемое давление в кольце через верхнюю ветку
рв = Ав (у,- — уг) + Лв (у2 — ft) + йв (у3 — у2) + йв (уо — уз) =
= АВ (уо — уг) [кгс/ти2]. (8-10)
Расчет поверхности нагрева приборов однотрубной системы
производится с учетом расхода воды через прибор.
буч бучС (Аич ^кон) \ккал!ч ], (8*11)
где Qy, и буч — расчетная теплоотдача и расход воды для рас-
сматриваемого участка; с — теплоемкость воды (приближенно
с = 1,0 ккал/кг-град)-, ta34 и. tK0B— температура воды в начале
и в конце участка, °C.
Отсюда
Оуч= -„ Qy4\ г (8-12)
с Онач — ‘кон/
Пример 15. Определить расход воды, подаваемой к стояку 2 (рис. 8-6),
если теплоотдача верхних приборов стояка по 1500 ккал/ч, а нижнего —
2000 ккал/ч. Здание жилое; /Г=95“С, <о=70° С.
г 1500-2 + 2000 __п .
буча =--------1-----= 200 кг/ч.
У 1 (95 — 70)
Такой расход будет во всех участках стояка 2, за исключением подводок
к верхним радиаторам. Расходы в последних определяются в зависимости от
коэффициентов затекания по уравнению (8-3). Для верхнего этаже-узла стояка 2
и этаже-узлов стояка 3 а=0,5 (в приборы затекает по 50% воды стояка).
Для этаже-узлов с соосным, постоянно действующим з. у.
(стояк 1 на рис. 8-6) значение а целесообразно принимать по
рис. 8-9 в зависимости от диаметров узла (dCt, d3.y, йподв) и этаж-
ности здания.
Пример 16. Определить расход воды через любой верхний прибор с тепло-
отдачей 2000 ккал/ч стояка 1 (рнс. 8-6), если йст = ^э.у = 1"; ^подв=3,4". Здание
двухэтажное, а общий расход в стояке 400 кг/ч.
82
Из графика (пунктир на рис. 8-9) видно, что суммарный коэффициент зате-
кания (в оба прибора) аСум=0,50. Тогда для одного из них в узле
Опр = «прСст. «пр = -СС^ум Gnp = 0,25-400 = 100 кг/ч.
Поскольку через оба прибора перемещается 100 • 2=200 кг/ч, то по з. у. про-
ходит тоже 200 кг/ч.
Пример 17. Определить расход воды G'y4 в нижней горизонтальной ветке
(правая часть рис. 8-6), если теплоотдача каждого прибора 1000 к.кал]ч. Здание
детского учреждения; /Г=85°С, /<>=65ОС. По уравнению (8-12)
1000-4 ,
-----------= 200 кг/ч.
1 (85 — 65)
g;4
Значения а для приборов верхней ветки с постоянно действующими з. у.
приближенно можно считать: а) 0,5—0,4 — при одинаковых диаметрах ветки,
з. у. и подводки к приборам; б) 0,6—0,5, когда диаметр з. у. на один калибр
меньше остальных (большие значения для начальных приборов по ходу воды).
Знание тепловых нагрузок и расходов воды в участках позволяет опреде-
лить и все необходимые температуры воды, поскольку «падение температур на
участке пропорционально отданному теплу». Это отвечает уравнению (8-11), от-
куда
I — i ^уч
‘кон — ‘нач-—----. .
GyqCj
Пример 18- Для условий примеров 15 и 17 определить температуры t’
в стояке и в иижней горизонтальной ветке 2 (рис. 8-6).
1^ = 80° С;
200-1
/=85—^2 = 75= С.
200-1
Пример 19. Для условий примеров 15, 17 и 18 определить расчетные сред-
ние температуры отдельных приборов (рис. 8-6).
1) Для третьего прибора нижней горизонтальной ветки [см. уравнение (8-13),
пример 17]
(8-13)
t' = 95
/ср. пр з — 85
1000+ 1000 + 0.5-Ю00, = 85 _ 12 5 в 72 5О с
200-1
1000\
Здесь (1000 + 1000 Ч—— j — количество тепла, отданное этажной веткой (от
начала до середины третьего прибора).
. 2) Для нижнего прибора стояка 2 (примеры 15 и 18)
/с = f - °’5<?Н-ПР. = Г —= 80-----------------1000 = 75ОС
^Н. ПрС ан. пр^ст^ 1-200*1
3) Для одного из верхних приборов стояка 1 (пример 16), если fr=95°C,
0,5Qa.np 0,5-2000
*сп. в. по — -г — 1 — — ——————— — Уи 1(_) — ои >-»•
aB.nPGCTc 0,25-400-1
Возможны системы, в которых котел расположен на одном
уровне с нагревательными приборами. Гравитационное давление
, возникает лишь за счет охлаждения воды в трубах, а циркуляция
может быть неустойчивой (неточность расчета, переохлаждение
нижних точек системы или уменьшение теплоотдачи верхних).
4*
83
1

a
50 100 200 300 350
07\
06-
6'
-&z
100 200 300 400 500 600 700
065
0,95

i|£
a

08
w
1J)
Vflt

i^ioai
I V I
t- ^4
2 09 4
<Р.-1"*Г*э#

100 200 300 900 500 700
Ofi
k4,4z -li#
*sfcr
=^^=4,
07
$\3fri/r%____________________
Sy
..100 300 500 700 900 1100
UflrE"-
\w
1,67
«
§
I
§
ЙГ1|
/J
ffi
g4f*W»
qp 100 200 500 700 900 1101
0E.'JOTI
fyW Щ62

2
ТЦг
42
-1 —1--------т—
100 300 500 700 900 1100..
4?
15
a
7 W
“сьтг

50 100 200 300 350 .. ш joo 500 700 900 11004
107 ЖПК372 7

6
05t—
09-5 _
100 200 300 400 500 600^700
a
Ш 4т
§ а^з/^зьц
09
| 0,7
ir^^ai
Ост.,тг ~
1,50
— 2,05
— 2,17
^2,33
5>
jr- ir—\08 ..0
1ПП vnn inn /,nn Cnn СЛП
- 7w Zvv */UV -TOV Juv vvu
a
6-
Sy
ОСЪ~Ц----
p __ i/rt *$UV(-
055-
’t12 050—
nns_________________
e-
090
035
030
025
o^o-f^oti
015^----2-
8 -
g g4w
100 300 500 700 900
100 300 500 700 900 1100
4 5^------^77^4»
al
1^"1"—.^0
.< 5,
• Чпп ^f 100 300 500 700 900 1100,..
~5&
090
1^&35
065
lassCTI
~кг

-----------I-------9,02
-----030
' 6,12
Sy
092
092 nhQ
ОЯ 035
092 gjg_
g №v-4’,
a
6
no 200 300 400 5vh
1 nr
— 7,0
7,5
0,25
Рис 8-9. Значения a и £y для этаже-узлов однотрубных стояков с со-
осным постоянно действующим з. у.
Рис. 8-10. Схема с последовательным соединением на-
гревательных приборов из гладких (или ребристых)
труб
/ — котел; 2 — греющие трубы; 3 — расширительный сосуд; 4 —
тройник (с пробкой) для опорожнения системы; 5 — обводка
двери; 6 — запорно-регулировочный кран
Рис. 8-11. Схема отопления с естественной цирку-
ляцией воды, с высоко расположенным котлом
Для гравитационного водяного отопления зданий (или квар-
тир) при незаглубленном котле более целесообразна система, при-
веденная на рис. 8-10. Для малоэтажных зданий выгодна одно-
трубная система по рис. 8-11. Располагаемое гравитационное дав-
ление Р — заштрихованная площадь. Приближенно
Р = h (у'<’> — уг) [кгс/м21. (8-14)
Для бесперебойной работы такой системы целесообразно иметь
«остаточную» теплоотдачу верхних радиаторов.
Стремление уменьшить диаметры труб привело к широкому
применению водяного отопления с насосной циркуляцией. В этих
системах используется любая из рассмотренных схем. Побудите-
лем служат одноступенчатые пропеллерные насосы типаЦНИИПС,
ПРОН, центробежные ЦНШ и др. Небольшим системам отвечают
85
Рис. 8-12. Насос типа ЦНИИПС
1 — пропеллер; 2 — корпус насоса; 3 —
электродвигатель
Рис. 8-14. Схема обвязки трубопрово- Рис. 8-13. Характеристики насо-
дов центробежных циркуляционных на- сов ЦНИИПС (п=1450 об/мин,
сосов , </=105 мм)
осевые (пропеллерные) насосы ЦНИИПС (рис. 8-12), подбирае-
мые, как и другие, по технической характеристике, приведенной
на рис. 8-13.
Для перемещения значительных количеств воды применяют
центробежные насосы. Насосы (один резервный) присоединяются
к сборному трубопроводу охлажденной воды (рис. 8-14). Чтобы
определить давление, устанавливают манометр. При выключенном
насосе он показывает фактическую высоту стояния воды в системе.
Падение давления по манометру указывает на неплотности в си-
стеме, утечку воды. При действующем насосе попеременное закры-
тие проходного сечения вентиля или задвижки в точках А или Б
позволяет измерить давление в трубах — подающей воду в си-
стему (в котлы) и обратной. Разность этих показаний дает давле-
ние, развиваемое насосом (или потери давления в системе). Цир-
куляционные насосы снабжаются обводной линией, открываемой
при их остановке. Во избежание вибрации и шума насосы уста-
навливают на эластичных подкладках; еще лучше специальные
амортизаторы. Проходы: между насосами — не менее 0,75 м, пе-
ред ними — 1,5 м.
86
Количество воды, перемещаемое в системе,
Ge= (U^ 1<2)Qc [кг/ч], (8-15)
С (tr — i0)
где Qc — расчетная тепловая нагрузка системы (теплопотери зда-
ния); 1,1—-1,2 — коэффициент, учитывающий бесполезные потери
тепла (последнее значение — для отдельно стоящей котельной).
Мощность электродвигателя для насоса
N _-----aGcPc----[шт ],
3600г]нт]р. п-102
где Рс — давление, развиваемое насосом, м вод. ст.\ т]н и т]р.п —
к. п. д. насоса (по его характеристике) и ременной передачи (0,95);
102 — электромеханический эквивалент, кгм/квт-, а — коэффициент
запаса (2,0 — для мощностей до 1,0 кет, 1,3 — при больших мощ-
ностях) .
Расходуемая мощность на работу электронасоса
-^-[квт], (8-16)
Чэ. дв
где т]э дв — к. п. д. электродвигателя (по каталогу), обычно
0,9—0,95.
Скорости движения воды в трубах с гравитационной циркуля-
цией невелики (до 0,3 м/сек)-, в насосных системах: 0,5—0,7 м/сек
в стояках и горизонтальных ветках и до 1 м/сек в главном стояке
и магистралях. Располагаемое насосное давление для систем
с ^г<100°С обычно 1 м вод. ст. (макс. 2 м вод. ст.). Задаваясь
скоростью, по фактической тепловой нагрузке (или расходу воды
на участке) можно приближенно подобрать диаметр трубопровода.
При детальном и более точном расчете диаметрами труб за-
даются так, чтобы располагаемое давление Рс отвечало с неболь-
шим запасом потерям давления при движении воды в трубопрово-
дах (сумме потерь от трения в прямых трубах Ртр и в местных
сопротивлениях Рм. с)
Рс = Ртр + Ри.с [кгс/-и21- (8-17)
Принципиально методика расчета трубопроводов центрального
отопления не зависит от вида теплоносителя.
Потеря давления на преодоление сопротивлений трения опре-
деляется по формуле Дарси:
= = (8-18)
d 2g
где X—безразмерный коэффициент трения; d— диаметр трубо-
провода, м; I—длина трубопровода (расчетного участка), м;
v — скорость движения перемещаемой среды (воды, пара), м/сек-,
у — плотность теплоносителя, кг/м3-, g — ускорение силы тяжести,
м/сек1-, Р — удельная потеря давления от трения на 1 м трубы,
кгс/м1 • м.
87
Как известно нз гидравлики, сопротивление трения зависит от режимов дви-
жения жидкости, области которых разграничиваются соответствующими пре-
дельными значениями числа Рейнольдса:
где v — кинематическая вязкость жидкости, кР/сек.
Исследования автора показали, что: 1) в трубах водяного отопления встре-
чаются все гидравлические режимы; 2) наибольшее различие последних присуще
двухтрубным системам и однотрубным с постоянно действующим з. у.; 3) в ото-
пительных магистралях относительно высокое значение Re указывает на суще-
ствование в них переходного и даже устойчивого турбулентного режима.
Для суждения об имеющемся режиме в отопительных трубах удобно сопо-
ставление расходов в них с предельными, отвечающими предельным значениям
Re (табл. 8-4).
Таблица 8-4
Приближенные значения предельных расходов воды бПред> кг/ч
dy, дюймы G1 пред ГП пред GHI пред
v2 до 40 12—15 390—540
3/4 4—57 15—35 540—1000
1 57—73 35—60 1000—1700
% 73—97 60—80 1700—3000
Е/з 97—110 80—110 3000—4000
2 110—140 110—180 4000—5000
2Va 140—180 180—300 5000—8000
Примечание, б^ред отвечает предельному расходу при ламинарном режиме; G пред~
то же, при режиме гладкого трения; — то же, при переходном режиме (начало устой-
чивого турбулентного течения).
В местных сопротивлениях, в которых возникает изменение ско-
рости и направления (структуры) движения жидкости, потеря дав-
ления определяется по формуле Вейсбаха:
^м.с = У^У = 21кгС/л1а1, (8-19)
где £ — безразмерный коэффициент местного сопротивления
(к.м.с.), определяемый обычно опытным путем. Приближенные
значения к. м. с. даны в прилож. 7.
Для упрощения расчетов используют таблицы и номограммы.
Номограмма (рис. 8-15) связывает количество и скорость воды,
протекающей в трубе, диаметр, удельную потерю R (кгс/мР-м) и
дает готовое значение динамического давления:
Pv = — у [кгс/л2].
2g
В водяном отоплении потери на трение и местные сопротивле-
ния примерно равны. Если для циркуляционного кольца распола-
гаемое давление (гравитационное или сумма гравитационного
88
%
ч
Ле
50
«О
30
20
10
О
6
5
4
3
2
1
Ив.
0,6
0,5
№
0,3
OP
0,1
ора
0,07
60000
50000
чоооо
30000
20000
10000
9000
ВООО
7000
100000
90000
00000
70000
6000
5000
Рис. 8-15. Номограмма для расчета диаметров трубопроводов водяного
отопления
Рис. 8-16. Планы жилого дома с указа
1x2 — котлы для отопленкя; 3 — котел
и насосного) Рс кгс/м2 и общая длина трубопроводов S/ м, сред-
нее значение удельного сопротивления на трение
^сР = -~т£ (8-20)
2i I
Чтобы выполнить расчет трубопроводов, на поэтажных планах
здания показывают нагревательные приборы, стояки и подводки
к приборам; нумеруют стояки и помещения, указывают теплопо-
тери последних. На соответствующих планах наносятся горячая
90
&
г)
нием системы водяного отопления
для горячего водоснабжения
и обратная магистрали- (в подвале и подполье — по стенам здания,
на чердаке — на расстоянии 1 м от них).
На аксонометрической схеме приводятся: тепловые нагрузки
приборов; длины, тепловые нагрузки и номера расчетных участков
трубопровода; запорно-регулировочная арматура (у приборов, на
стояках, этажных ветках, магистралях, у котлов и насосов).
Пример 20. Запроектировать схему и рассчитать диаметры труб гравита-
ционной системы водяного отопления для двухэтажного жилого дома с местной
котельной, расположенной в подвале: котлов — два.
91
Теплопотери помещений и номера последних приведены на планах
(рис. 8-16, а и б). Теплопотери санузлов н внутренних коридоров суммированы
с теплопотерями смежных помещений, имеющих наружные стены. Поскольку
тепловыделения котельного оборудования (котлов, труб, арматуры и т. п.) ком-
пенсируют теплопотери котельной, нагревательные приборы в ней не устанавли-
ваются. Пусть *не требуется отапливать и остальные помещения подвала
(рис. 8-16, а). В отапливаемых помещениях первого н второго этажей предусмот-
рены гладкие двухколонные чугунные радиаторы строительной высотой 500 мм,
расчетная предельная температура которых 95° С (табл. 7-5).
Учитывая наличие чердака и подвала, для здания проектируется система
с разводящей магистралью по чердаку (рис. 8-16, г), со сборной — в подвале.
Как правило, отапливаемые помещения имеют по одному окну, под которым
устанавливается радиатор. Чтобы обеспечить регулировку теплоотдачи, у каж-
дого из них предусматривается индивидуальный регулятор. В лестничных клет-
ках, имеющих по нескольку радиаторов, регулировка не индивидуальная, а в це-
лом для стояка (стояки по прямоточной бескрановой схеме). Вполне достаточно
здесь использование пробочных кранов, устанавливаемых, как и на всех стояках,
в верхней и нижней частях стояка (до и после тройников с пробкой). В лестнич-
ных клетках радиаторы запроектированы только на первом этаже.
Размещение стояков продиктовано как местоположением радиаторов (под
окнами, у входных дверей), так и целесообразностью прокладки самостоятельных
стояков в лестничных клетках (чаще остальных отключаемых на ремонт) и в на-
ружных, сильно охлаждающихся углах здания.
Хотя однотрубная схема стояков выгоднее, чем двухтрубная, однако из ме-
тодических соображений условно в левой половине здания намечена двухтрубная,
а в правой —однотрубная система (рис. 8-17).
Весьма важным является правильный выбор числа и расположения отдель-
ных веток со стояками, увязанный с местоположением котельной (или тепло-
фикационного ввода) и с располагаемым давлением теплоносителя. Желательно
располагать ветки пофасадно, обеспечивая гибкое регулирование отопления с уче-
том солнечной радиации и ветра1.
В нашем случае выделены четыре пофасадные ветки, симметричные по отно-
шению к котельной. Устройство одной или двух более протяженных веток было
бы менее удачным. Из-за наличия сравнительно небольшого гравитационного
давления в протяженных ветках пришлось бы применить трубы значительных
диаметров, а при ремонте выключать отопление сразу во многих помещениях.
Ниже приведены расчеты диаметров трубопроводов.
Двухтрубная система
. Например, рассчитываем наиболее протяженное и неблагоприятно располо-
женное кольцо через левый нижний радиатор стояка 1. В этом приборе возни-
кает наименьшее гравитационное давление, а расход воды даже несколько
больше (большая тепловая нагрузка), чем в правом.
Поскольку для жилого здания перепад температур в системе
\t = tr—to = 95—70 = 25° С,
располагаемое гравитационное давление в кольце [табл. 8-1 и формула (8-1)]
Pi = h (То — ?г) = (1,25 +2,0) (978 — 962) = 52 кге/м*.
Из выражения (8-20)
D 0,5?i 0,5-52 ... . .
=------- =------= 0,39 кге м?-м.
р SZ 67,2
Кольцо состоит из 17 расчетных участков, длина которых приведена в
табл. 8-5.
1 При наличии в здании помещений с отличным от остальных режимом
пользования отоплением желательно их обслуживать самостоятельно отключае-
мыми и регулируемыми ветками. Удобны для этого горизонтальные ветки.
92
Рис. 8-17. Аксонометрическая схема части системы отопления жилого дома
Расчет диаметров трубопроводов двухтрубной
№ участ- ков Q, ккал/ч G, кг/ч d, дюймы о, м/сек pv кгс/м* st 1, м
I 30530 1211 2*/я 0,095 0,45 3,75 J.5
II 61 059 2422 21/у 0,18 1,6 1 11,5
III 27849 1114 21/у 0,092 0,42 1,5 6
IV 13732 549 Р/а 0,1 0,5 3,5 2
V 10708 428 1*/8 0,12 0,7 2 5
VI 6 359 254 Р/л 0,073 0,3 1,5 3
VII 3529 141 1 0,08 0,32 5 9
VIII 1701 68 3/л 0,06 0,18 2 3
IX . 961 38 Va 0,055 0,15 8,5 1,5
IX' 961 38 Vs’ 0,055 0,15 5,0 1,5
vir 3 529 141 1 0,08 0,32 3,5 7
vr 6 359 254 Р/л 0,073 0,3 1,5 2,5
V' 10708 428 Р/2 0,12 0,7 1,5 4,5
IV' 13 732 549 Р/2 0,1 0,5 5 2,5
III' 27849 1114 21/а 0,092 0,42 3 5
II' 61 059 2422 з*/« 0,10 0,5 1,5 0,5
г 30530 1211 2*4 0,095 0,45 2,25 1,2
-
Примечания: 1. Тепловая нагрузка для второго ннжнего радиатора еще меньше —
щается объединением участков с одинаковыми расходами воды (участки I н V, II и 1Г, III
Ориентируясь в расчетной таблице (или номограмме рис. 8-15) на /?Ср=
=0,39 кгс/мг-м., находит расчетное количество тепла для рассматриваемого
участка (или ближайшее значение) и определяют отвечающие ему диаметр dy4,
скорость воды t/уч и динамическое давление Р„. Сумма значений к. м. с. для
каждого участка выявляется из аксонометрической схемы (рис. 8-17) и прилож. 7.
Все расчетные величины заносятся в стандартный бланк (табл. 8-5).
Рассмотрим, например, участок IX с радиатором, имеющим тепловую на-
961
грузку Qy4=961 ккал/ч. Количество воды Gv4 =------------=38 кг/ч; на иомо-
у 1(95 — 70)
грамме наклонные линии, выражающие значение /?Уч=/?ср=0,39 кгс/лР-м
и Gy4=38 кг/ч, пересекаются в точке, которая расположена даже за пределами
практически минимального для труб водяного отопления диаметра ’/2 . Прини-
маем в расчете этот диаметр и находим, что при и Gy4=38 кг/ч ис-
комые расчетные значения будут: Яуч=0,3 кгс/иР-м, оуч = 0,055 м1сек, а соот-
ветствующее /\=0,15 кгс/м?-. Поскольку /уч = 1,5 м, то потери на трение на
участке Ртр=/?Уч /уч = 1,5 • 0,3=0,45 кгс/мК
Далее, переходя к определению потерь PM.c=z, из прилож. 7 находим, что
для участка IX Sg=8,5 (тройник при повороте струи 5=1,5; огиб обратного
стояка, т. е. два отвода, 5=2 -0,5= 1,0; два отвода трубы в углу помещения и
отступ к проходной футорке радиатора 5=1,0’ кран двойной регулировки 5=4:
радиатор 5=2,0/2= 1,0)*. Таким образом, величина /’m.c=2i?Po=8,5-0,15=
1 Вторая половина значении к. м. с. для радиатора отнесена к участку IX'.
Для него 25=5,0 (радиатор 5=2,0/2= 1,0; отступ 5=0,5; отвод 5=0,5; кресто-
вина при повороте 5=3,0).
94
Таблица 8-5
системы (кольцо через нижний радиатор стояка /)
J R. кгс/м^-м Рм. с г’ кгс/м? RI + г Примечание (виды м. с. на участке)
0,24 0,7 0,23 0,35 0,55 0,3 0,5 0,3 0,3 0,3 0,5 0,3 0,55 0,35 0,23 0,35 0,24 0,36 7,35 1,38 0,70 2,75 0,90 4,50 0,9 0,45 0,45 3,50 0,75 2,47 0,88 1,35 0,18 0,29 1,69 3,20 0,63 1,75 1,40 0,45 1,60 0,36 1,28 0,75 1,12 0,45 1,05 2,50 1,26 0,75 1,01 2,04 8,95 2,01 2,45 4,15 1,35 6,10 1,26 1,73 1,20 4,62 1,20 3,52 3,38 2,61 0,93 1,30 2 отв.; 1 задв., полкотла, 1 тр-к проход- ной; 2 отв. 1 тр-к на ответвлении 1 проб, кран; 1 тр-к на ответвлении 2 отв.; 1 тр-к проходной 1 тр-к проходной; 1 отв. 2 отв.; 1 проб, кран; 1 тр-к проходной 1 тр-к проходной; 2 отв. 1 тр-к отв.; 4 отв.; 1 per. кран; пол- радиатора полрадиатора; 1 крест, повор.; отступ; отвод 1 отв.; 1 проб, кран; 1 тр-к проходной 1 тр-к проходной; 1 отв. 1 отв.; 1 тр-к проходной 1 тр-к слиян.; 1 проб, кран 1 тр-к слиян. 1 тр-к отв. 1 отв.; 1 задв.; полкотла
2 (Rl -f-z) = 48,8 < 52 кгм/м?
Невязка составляет Д Р = ——-100 = 6,15% < 10%.
52
740 ккал/ч, поэтому него подводка принимается d = i/in. 2. Практически расчет сильно упро-
п ПР ит д.)«
— 1,28 кгс/м^ а общая потеря на участке (на трение н на местные сопротивле-
ния) будет
+ Рм С = 0.45 + 1,28 = 1,73 кгс!м*.
При подборе диаметров труб, обслуживающих верхний радиатор стояка 1,
необходимо учесть значительное гравитационное давление, возникающее в нем,
р{ = (4,25 + 2,0) (978 — 962) = 100 > 52 кгс1м*.
Поскольку давления в начальной (а) и конечной (б) точках увязываемых
параллельно соединенных полуколец (а — радиатор А — б) и (а — радиатор
Б — б) должны быть одинаковы, в увязочном расчете необходимо выдержать
условие:
(Rl + z)y4 х = 2 (Rl г)уч VHI, IX, IX' "Ь О®® 52) кгс!м?.
Если на участке X не удастся использовать наличное давление (иметь тре-
буемые потери давления), то избыток его придется гасить регулировочным кра-
ном у верхнего радиатора А (первая, или монтажная, регулировка).
При подборе диаметра трубы прямоточного лестничного стояка 3 необхо-
димо учитывать давление в нем
Рз = (0,9 + 2,0) (978 — 962) = 46,4 кгс/м2.
Поскольку, опять-таки, давления в начальной н конечной точках увязывае-
мых параллельно соединенных полуколец должны быть одинаковы, условием для
увязочного расчета должно быть
(RI+ г)уч. Xi г)уч. Vi, VII, УШ, lx, IX', vir. vr+ (46,4 — 52) кгс]м?.
95
В расчете потери давления в стояке 3 будут представлены лишь одним участ-
4349
ком с постоянным расходом G=------------ =174 кг/ч и к. м. с. согласно
1 (95 — 70)
прилож. 7 2£=15,5 (2 тройника ответвления, 9 отводов, 2 радиатора, 2 пробоч-
ных крана диаметром VZ')*-
На основе выполнения соответствующих увязочных расчетов определяются и
диаметры всех остальных участков ветки со стояками 1—3.
Однотрубная система
Произведем, как характерный, гидравлический расчет наиболее протяжен-
ного кольца через котельную и дальний от нее стояк 8. Учтем, что участки
с наибольшими расходами (I, Г; II, II'; III, III') являются общими и для одно-
трубной, н для двухтрубной веток. Потеря давления и диаметры этих участков
уже определены (табл. 8-5).
Располагаемое гравитационное давление Р8 в кольце через однотрубный
стояк 8 подсчитывается по выражению (8-10) и отвечает графику, приведенному
на рис. 8-8 для однотрубного стояка с постоянно действующим соосным з. у.
Согласно выражениям (8-12) и (8-13)
1868 + 1743
1 (95 — 70)
144
кг/ч;
f = 95 — -1 *-69 = 95 — 13 = 82° С.
1144
Тогда по выражению (8-7) и сообразно с данными табл. 8-1
Р8 = (4 + 2,0) (970 — 962) + (1 + 2,0) (978 — 970) = 72 кгс/м?.
Таким образом, для преодоления потерь давления на участках XII, XIII, XIV,
XV (включая здесь и сборные участки трубопровода с одинаковыми расходами
воды) может быть израсходовано (см. табл. 8-5):
Р8 - 2 (Rl + г)уч I, I'; II. II'; III, III' = 72 - (2>04 + 1,3 + 8,95 + 0,93 +
+ 2,01 + 2,61) = 72 — 17,84 = 54,16 кгс/м?.
Последующий расчет представлен в табл. 8-6. При этом для этаже-узлов
стояка 8 приняты суммарные значения 2£у согласно правой вертикальной шкале
Расчет диаметров трубо
№ участ- ков % Q, ккал!ч G. кг/ч d, дюймы vf м/сек pv- кгс/м- S £ 1, м
XII, XII' 14117 565 IVa 0,14 1,о 8,5 9
XIII, хпг 10 745 430 1V« 0,14 1,0 3,5 12
XIV, XIV' 6 442 259 1 0,14 1,0 3,0 4
XV, XV' 3 612 144 1 0,07 0,24 9,53 17
2 (P/ + Z)y4 XII—XII'; XIII—ХИГ; XIV—XIV'; XV—XV'
1 Сопротивление тройников с пробкой, устанавливаемых на стояках, не
учитывается, так как в ннх отсутствует изменение расхода воды. Диаметр стояка
принят 3lt" из-за несколько увеличенного сопротивления последовательно соеди-
ненных радиаторов.
96
графиков, приведенных на рис. 8-9. Так, конструируя сам стояк, его з. у. и под-
водки соответственно из труб диаметрами 1ХЗ/4ХЗ/4", имеем:
для верхнего этаже-узла с односторонним расположением радиатора
Су =1,28;
для нижнего с двусторонним расположением — Су = 0,75.
Подобным образом (пример 20) ведется расчет трубопроводов
и насосных систем водяного отопления, в которых располагаемое
давление
Р = Ргр + Рнас, (8-21)
где РГр — гравитационное давление, действующее в рассматривае-
мой системе, определяемое в зависимости от вида системы; Рнас —
принудительное давление, создаваемое местным насосом (обычно
1000—2000 кгс/м?}, или наличное от теплоцентра.
В практике нередко приходится пересчитывать диаметры от-
дельных участков при изменении расхода воды, например с Gj до
G2. В этом случае допустимо применять выражение
А=1/(8-22)
«2 Г ^2
При гравитационной циркуляции расширительный сосуд при-
соединяется непосредственно к главному стояку; уклон магистра-
лей— по течению воды, величиной ( = 0,005 м/м (для подводок
к приборам — 0,01-+0,02). Когда скорости воды в магистралях
невелики, всплывание воздушных скоплений к расширительному
сосуду обеспечивается даже навстречу потоку воды.
При насосной циркуляции присоединение расширительного со-
суда чаще осуществляется к обратной линии, до насоса. В этом
случае система оказывается под положительным (нагнетательным)
давлением насоса. Переход от положительного давления к отрица-
Таблица 8-6
проводов однотрубной системы
R, кгс/м?-м RI, кгс/м? Z, кгс/м? RI -г Z, кгс/м? Примечание (виды м. с. на участке)
0,90 . 1,00 1,2 0,40 8,10 12,00 4,80 6,80 8,5 3,50 3,00 2,33 16,6 15,50 7,80 9,13 1 тр-к к отв.; 1 тр-к слнян.; 2 проб, крана 2 тр-ка проходных; 3 отв. 2 тр-ка проходных; 2 отв. 2 тр-ка проходных; 2 проб, крана; 3 отв.; 2 этаже-узла (25=1,28 + + 0,75 = 2,03)
= 49,3 кгс/м2 < Р8 = 54,16 кгс/м2.
тельному (рис. 8-18) происходит в нейтральной точке (н. т.), на-
ходящейся под неизменным давлением столба воды в расшири-
тельным сосуде, безразлично к тому, работает насос или нет.
97
Рис. 8-18. Распреде-
ление давлений цир-
куляционного насо-
са в системе при при-
соединении расшири-
тельного сосуда к
сборной магистрали
1 — расширительный со-
суд; 2 — насос; 3 — ко-
тел
Рис. 8-19. Распределение давлений цирку-
ляционного насоса (сплошная линия) и
гидростатического (пунктир) при присоеди-
нении расширительного сосуда непосред-
ственно к главному стояку
1 — расширительный сосуд; 2 — насос; 3 — котел
Отвод воздушных скоплений из верхних магистралей, прокладывае-
мых с подъемом по течению воды, увлекающей эти скопления
(скорость воды до 1,0 м/сек и более), осуществляется к специаль-
ным воздухосборникам и воздухоотводчикам — вантузам (рис. 8-20).
Те и другие устанавливают в концах верхних магистралей (в точке
а, см. рис^ 8-18).
В насосной системе может быть присоединение расширитель-
ного сосуда и непосредственно к главному стояку. Вскипание воды
можно исключить. Действительно, помимо насосного давления (за-
штрихованная площадь на рис. 8-19) существует (см. пунктир)
и положительное гидростатическое (под уровнем воды в расшири-
тельном сосуде), намного превышающее разряжение, создаваемое
циркуляционным насосом.
Наиболее опасна точка п, испытывающая небольшое гидроста-
тическое давление. Однако для предотвращения вскипания в ней
воды легко выдерживается условие:
h' > 2 (Rl + г) + 200, (8-23)
где (Rl+z) —потеря давления в магистрали т— п.
Несложное присоединение сосуда (без воздухосборника и ван-
тузов) по рис. 8-19 допускает прокладку верхней магистрали
с подъемом к нему и в насосной системе. Обезвоздушивание через
расширительный сосуд при больших скоростях воды в магистралях
будет надежным, если периодически выключать насос. Способ-
ствует отделению воздушных скоплений и присоединение сосуда
к главному стояку по последовательной схеме рис. 8-20, б.
98
Рис. 8-20. Варианты присоединения расширительного сосуда
а — к обратной магистрали; б — последовательное, непосредственно
к главному стояку; / — расширительный сосуд; 2— расширительная
труба; 3 — циркуляционная; 4 — сигнальная в котельную (нли тепло-
центр); 5 —переливная (в канализацию); 6 — воздухосборник; 7 —
вантуз
Рис. 8-21. Вантуз конструкции ВНИИГС
а — общий внд; б —- пружинный клапан; 1 — корпус; 2 —
поплавок; 3— пружина; 4— отверстие в клапане
На рис. 8-21 показан вантуз. Если в пространстве между кор-
пусом и поплавком собирается воздух, поплавок опускается, сжи-
мается пружина и для воздуха открывается выход в атмосферу.
После этого уровень воды поднимается, поплавок всплывает
и отверстие в клапане прикрывается.
Как видно из рис. 8-20, а, вантуз присоединяется к системе
отопления после воздухосборника. Последний устанавливается для
сбора и удаления воздушных скоплений при ремонте вантуза.
Устройство горизонтальных воздухосборников (увеличение диа-
метра магистрали) нецелесообразно. Возникающие парные вихри
(рис. 8-22, а) препятствуют отведению воздушных скоплений.
99
Рис. 8-22. Примыкание воз-
духосборника к магистрали
а — нецелесообразная схема;
б — желательная
Более желательна схема (рис. 8-22,6), обеспечивающая естествен-
ное всплывание скоплений, как бы катящихся по верхней образую-
щей магистрали.
Расширительный сосуд изготовляют из листовой стали (60Т^ 3 мм) со съем-
ной крышкой на болтах для его очистки; устанавливают на чердаке или вверху
лестничной клетки. Снаружи сосуд покрывают мастичной теплоизоляцией, реже
помещают в отепленной будке. Для гарантии от замерзания воды его снабжают
циркуляционной трубой (рис. 8*20). Сосуд имеет присоединительные штуцеры:
для расширительной трубы, сигнальной (контрольной), переливной. .
Сигнальная труба отведена к раковине в котельной и присоединена к сосуду
на Уз его высоты. Истечение в раковину воды из установленного на сигнальной
трубе вентиля служит контролем достаточности наполнения системы. По пере-
ливной трубе осуществляется слив излишней воды (и удаление воздуха) из си-
стемы при ее заполнении. Диаметры труб: расширительной 20—25 мм, сигнальной
15—20, переливной 32—50, при емкости расширительного сосуда Vc = ЮОч-4000 л.
Из условия, что полезный объем (высота h по рис. 8-20) расши-
рительного сосуда Vc равен максимальному приросту объема воды
в системе Усист при нагревании (А/=/г—/в = 95—20=75°С),
можно получить
Vc = 0,0006-75УСИСТ = 0,045Усист, (8-24)
где 0,0006 — коэффициент объемного расширения воды.
Значение УСист находится из табл. 8-7 в зависимости от емкости
оборудования системы.
Пример 21. Определить емкость расширительного сосуда для насосной си-
стемы водяного отопления административного здания (7Г=95°С; Л>=70°С)
с теплопотерей 200 000 ккал/ч, оборудованной чугунными секционными котлами
и радиаторами М-140.
В нашем случае согласно табл. 8-7
у = 200 000 (3 + 10 + 8) = 4200 л;
1000
. Ус = 0,045-4200 = 189 л = 0,189 м?.
Принимаем цилиндрический расширительный сосуд диаметром 0,7 м. Его по-
лезная высота
Добавляем к ней расстояние от днища сосуда до верха циркуляционной трубы
(~0,1 м) и от низа переливной трубы до крышки сосуда (~0,1 м), полная вы-
сота расширительного сосуда получится 0,7 м.
100
Таблица 8-7
Емкость отопительного оборудовании, л (на 1000 ккал/ч тепломощиости
системы)
Вид оборудования Перепад в^истеме,
95—70 130—70
Котлы:
чугунные секционные 3 —
стальные емкостные Радиаторы: 30 —
старых типов 25 19
новых » 10 7,5 •
Ребристые трубы чугунные 6,5 5
Конвекторы Панели: 0,5 0,35
стальные 2 1,5
бетонные Трубопроводы: 2 1,5
гравитационных систем 16 —
насосных систем 8 6
наружных теплосетей 0,02 0,05
§ 21. Паровое отопление
Если при постоянном давлении сообщать теплоту жидкости, то ее температура
до известного предела (температуры кипения) будет повышаться. При дальнейшем
подведении тепла жидкость переходит в пар. Когда частицы жидкости сравни-
тельно равномерно распределяются в паре, то его называют «влажным насыщен-
ным паром». Если исключить непосредственный контакт воды и пара и продол-
жать сообщение теплоты пару, то он переходит сначала в состояние «сухого на-
сыщенного пара», а затем в состояние «перегретого пара». Его температура выше
температуры сухого насыщенного пара при том же давлении.
В местных системах применяют или сухой насыщенный или
влажный насыщенный пар. При этом в нагревательных приборах
обеспечивается конденсация влаги, выделяющей скрытую теплоту
парообразования. В наружных же паропроводах, чтобы исключить
ненужную попутную конденсацию пара, стремятся использовать
перегретый пар.
Насыщенный пар имеет те же температуру и давление, что и
вода, из которой он получен. Температура зависит от давления,
под которым они находятся (табл. 8-8). Теплосодержание 1 кг
такого пара (/п, ккал!кг) больше теплосодержания 1 кг жидкости
(/ж, ккал/кг) на величину г «скрытой теплоты парообразования»
г = (/„ - /ж)- (8-25)
Количество тепла, которое отдается нагревательному прибору
сухим насыщенным паром,
q — [г + св (4 — 4)1 G [ккал/кг], (8-26)
где св — теплоемкость воды, ккал!кг-град\ tH— температура пара
в состоянии насыщения, зависящая от давления в приборе, °C;
101
Физические характеристики насыщенного пара
00
об
СО
Ef
S
ч
хо
СО
н
iK — конечная температура конденсата
(воды), вытекающего из прибора, °C;
G — количество пара, подаваемого в
прибор, кг/ч.
В СССР обычно применяют паро-
вые системы отопления низкого давле-
ния (давление Рк насыщенного пара
в котле до 0,7 ати) и высокого. Пер-
вые в соответствии со СНиП П-Г.7-62
допускаются для различных спортив-
ных и зрелищных сооружений (гимна-
стических залов, бассейнов, кино, клу-
бов, театров), ресторанов, столовых, бу-
фетов, магазинов, административно-
конторских и бытовых помещений,
конструкторских бюро и т. п. Вторые
(Рк>0,7 ати) рекомендуется приме-
нять в основном для отопления произ-
водственных помещений, в которых
технологический процесс связан с вы-
делением невзрывоопасной и негорю-
чей неорганической пыли, негорючих
и не поддерживающих горение газов.
На рис. 8-23 — принципиальная схе-
ма замкнутой системы парового ото-
пления низкого давления. Вода в кот-
ле / нагревается до кипения (сооб-
щается теплота, при давлении, напри-
мер, 0,7 ати, 114,7 ккал/кг). Дальней-
шее нагревание превращает воду в пар
(сообщается теплота парообразова-
ния 530,0 ккал!кг), который с тепло-
содержанием 644,7 ккал/кг поступает
по паропроводу 2 в нагревательный
прибор 3. Охлаждаясь в последнем,
пар конденсируется, отдает свою теп-
лоту парообразования, передаваемую
через стенки прибора в отапливаемое
помещение. Образовавшийся в при-
боре конденсат (с теплосодержанием
114,7 ккал/кг) стекает по конде'нса-
топроводу 4 обратно в котел для по-
вторного превращения в пар.
Вентиль 5 служит для регулирова-
ния подачи пара к нагревательному
прибору. Ввинчивая пробку 6 у трой-
ника, можно визуально контролиро-
вать поддержание режима, при кото-
ром пар будет полностью конденсиро-
102
Рис. 8-23. Простейшая схе-
ма замкнутой системы па-
рового отопления
Рис. 8-24. Конструкция парозапирателя
ваться в приборе. Этим будет исключен и прорыв пара в конден-
сационную линию и возникающий из-за этого шум (гидравличе-
ские удары). В системах высокого давления (Р>0,7 ати) тройник
с пробкой заменяется пришлифованным паровым вентилем. По-
скольку до пуска система была заполнена воздухом, пар может
полностью заполнить прибор, только вытеснив из него воздух че-
рез специальную трубку, снабженную вентилем 7. Последний
перекрывается после окончания «продувки».
Для автоматического предотвращения выпуска пара в атмосферу взамен
вентиля 7 устанавливается парозапиратель (рис. 8-24). При поступлении пара
гофрированная коробка (сильфон) 1, заполненная расширяющейся от нагревания
жидкостью (спирт), растягивается, и прикрепленный к ней конусный золотник 3
закрывает отверстие 2 для прохода пара. Наоборот, при омывании коробки ох-
лаждающим воздухом она сжимается, поднимает золотник 3 и открывает от-
верстие 2.
Конденсатопроводы обычно монтируют с уклоном 0,005, обеспе-
чивающим самотечное движение конденсата. Конденсатопроводы,
работающие неполным сечением, условно называют «сухими»,
а полным — «мокрым и». Уклон паропроводов во избежание
шума желательно осуществлять по течению пара, попутно с кон-
денсатом, образующимся при охлаждении паропровода.
При отсутствии пара конденсат (рис. 8-23) будет распола-
гаться в котле и «мокром» конденсатопроводе на уровне Z\. При
давлении пара Рк конденсат поднимается в конденсатопроводе на
высоту Н—Рк. Для удаления воздуха из «сухого» конденсатопро-
вода необходимо, чтобы точка п была выше отметки г2 хотя бы
на 200 мм.
Чтобы давление па’ра в системе не повышалось за котлом выше
допустимого (линия 8 на рис. 8-23), предусматривают сообщае-
мый с атмосферой автоматически действующий предохранительный
гидравлический затвор: петлю — при низком давлении и редукци-
онный (грузовой) клапан — при высоком.
ЮЗ
Рис. 8-25. Схема
предохранительно г о
гидравлического за-
твора у паровых
котлов низкого дав-
ления
Схема затвора дана на рис. 8-25. Затвор
состоит из коллектора 1 и бачка 2, соединен-
ных трубами 3 и 4. Труба 3 в бачке 2 вверху
имеет полуотвод. Коллектор подключен к во-
допроводной линии 6. Водопроводный кран 7
установлен на уровне I—I, располагающемся
на середине высоты между уровнями II—II
и III—III.
При остановке работы котла вода находит-
ся на уровне I—I (уровень Zi на рис. 8-23).
При повышении давления в котле уровень
воды в трубе 8 понизится, а в трубах 3 и 4
повысится. Разница этих уровней будет отве-
чать рабочему давлению пара в котле. Если
давление станет выше допустимого, то вода из
трубы 8 давлением пара будет выброшена
в бачок 2. При этом первой опорожнится
труба 4 (более короткая, чем труба 3), пар
из котла получит свободный выход в атмо-
сферу (через трубу 4, бачок 2, трубу 5). При
понижении давления пара вода из бачка 2
через трубу 3 вновь заполнит трубу 4, а раз-
ность уровней в трубе 8 и трубах 3 и 4 уста-
новится в соответствии с давлением пара в котле. Труба 5 выво-
дится в безопасное место, например на крышу котельной.
Продольный разрез грузового клапана показан на рис. 8-26.
Пар высокого давления проходит через отверстие 3 золотника 4.
Положение последнего регулируется рычагом с грузами 5 и на-
тяжной пружиной. При повышении давления пара выше допусти-
мого поршень 6 поднимается, а золотник, опускаясь, уменьшает
сечение 3, обеспечивая снижение поступления пара в систему и
давления в ней. Отверстия 1 и 2 — для присоединения манометров.
На рис. 8-27 — пружинный редукционный клапан (одновре-
irnrtTTr, о о гтлгч тт° » \
ivicnnv оаниршмп ncnihviDy. ^пн/пспИс даолспИп оЗ рсдуКТОриМ ирО-
исходит вследствие пропуска пара с большой скоростью под зо-
лотник через небольшое кольцевое отверстие 1. Необходимое сни-
жение давления обеспечивается соответствующим натяжением
пружины. Клапан может поддерживать постоянство давления
в отопительной системе независимо от давления до себя. Если дав-
ление после редуктора увеличится, золотник опустится, кольцевое
стверстие уменьшится.
Ручное запирание последнего осуществляется с помощью верх-
него вентиля 2 с удлиненной осью.
Схемы паровых систем (низкого и высокого давления) в основ-
ном аналогичны водяным. Обычно используют двухтрубную схему:
по паропроводам подается пар к нагревательным приборам, по
конденсатопроводам отводится конденсат. По способу возврата
конденсата в котел различают системы парового отопления с са-
мотечным поступлением конденсата (замкнутые системы) и
104
Рис. 8-26. Грузовой предохранительный клапан
Рис. 8-28. Схема замкнутой системы
парового отопления низкого давле-
ния с самотечным поступлением кон-
денсата в котел и с нижними паро-
вой и конденсатной магистралями
J — паровые вентили; 2 — тройники с проб-
кой; 3 —водяной затвор; 4 — линия к пре-
дохранительному
твору;
вентиль
гидравлическому
5 —котёл; 6 — сухопарник;
для выпуска воздуха при
ковой продувке системы
за-
7 —
пус-
Рис. 8-29. Варианты разомкнутой паровой системы
а — горизонтальная однотрубная; б — вертикальная двухтрубная с промежу-
точной магистралью; 1 — предохранительный гидравлический затвор; 2 —
конденсатный бак; 3 —воздушная труба; 4 — конденсационный горшок с об-
ходной петлей; 5 — насос для перекачки конденсата в котел; I—V— расчет-
ные участки паропроводов: VI— VIII — то же, кондеисатопроводов
с перекачкой конденсата в котел из конденсатного бака, где он
предварительно собирается (разомкнутые системы).
Вследствие более высокой температуры теплоносителя нагрева-
тельные приборы при паре низкого и тем более высокого давления
меиее гигиеничны, чем при воде с температурой /<100° С, зато
расход их на 30—40% меньше. Малая масса и большое теплосо-
держание пара обеспечивают снижение тепловой инерции паро-
вого отопления, быстрый натоп и остывание помещений. Это каче-
ство особенно ценно для периодического отапливания.
Не требует дополнительных пояснений схема с верхней паро-
вой магистралью (рис. 8-23). При нижней же прокладке магистра-
лей (рис. 8-28), желая сохранить уклон по пути движения пара,
в точке О предусматривают отведение попутно образовавшегося
конденсата при помощи водяного затвора. Высота последнего,
чтобы исключить прорыв пара в конденсационную магистраль,
должна быть больше давления пара в точке О.
В отличие от представленного на рис. 8-23, зеркало испарения
(уровень Zi) размещается не в самом котле, а в специальном сухо-
парнике, расположенном над котлом. Последний неполностью' за-
полнен нагреваемой водой.
Рис. 8-28, а иллюстрирует «цепочечную» схему для стояков и
подводок; рис. 8-29, б — «столбовую», требующую меньшего числа
отверстий в перекрытиях. Схема по рис. 8-29,6 предусматривает
прокладку паровой магистрали под потолком одного из этажей,
несколько сокращающую затраты труб на хтояки. Такая про-
кладка из эстетических соображений допустима лишь в производ-
ственных помещениях.
Применяются и горизонтальные паровые системы с поэтаж-
ными ветками как двухтрубными, так и наиболее простыми одно-
трубными (рис. 8-29, а). Последние при паре не требуют установки
воздуховыпускных шурупов на нагревательных приборах. Воздух,
будучи тяжелее пара, удаляется совместно с конденсатом по тру-
бопроводу ветки. Гидравлических ударов совместное (попутное)
течение не вызывает.
Любая (верхняя или нижняя) горизонтальная ветка рассчиты-
вается как один расчетный участок с расходом пара
G =
где Qnp — суммарная тепловая нагрузка для ветки, ккал/ч-, гСр —
скрытая теплота парообразования при среднем давлении пара
В ветке.
Отечественный опыт свидетельствует о возможности использо-
вания и паровых однотрубных вертикальных схем с верхней про-
кладкой паровой магистрали. За рубежом применяют однотрубные
системы со встречным течением пара и конденсата в стояках. По-
следние, однако, значительных диаметров (табл. 8-9) и рассчиты-
ваются на небольшие скорости пара.
При незначительном возвышении нагревательных приборов
над котлом, а также в случаях применения пара высокого давле-
106
Т а (/л и ц а 8-9
Максимальные скорости бесшумного течения пара в трубах, м/сек
Диаметр трубы» дюймы Попутное движение пара и кон- денсата Встречное движение пара и кон- денсата
в горизонталь- ных участках в вертикальных участках в горизонталь- ных участках в вертикальных участках
1/2 20 25 2—2,5 4
3/4 30 40 2,5—3 5
1 40 50 4 6
1 1/4 45 55 5 7
1 1/2 50 60 6 8
2 и более 60 и более 70 и более 8 10
ния используют паровые системы по «разомкнутой» схеме,
т. е. со сбором конденсата в бак и периодической перекачкой
в котел (рис. 8-29).
Объем V бака рассчитывается на сбор конденсата в течение
т=14-2 ч.
V =-&— [л13], (8-27)
1000г
где Q — тепломощность котельной, ккал/ч-, г — теплота испарения,
ккал/кг.
Насос для перекачки конденсата, во избежание вскипания-при
всасывании конденсата, устанавливают не выше уровня конденсата
в баке. Давление насоса должно быть
Р > 2 (Я/ + 2)б.?к + Рк + (Z2 - Zj) 7к + 1000, (8-28)
где 2(7?/+з)б4-к — потери давления на участке от бака до котла
(определяемые так же, как и для труб водяного отопления),
кгс/м2-, Рк — расчетное давление пара в котле, кгс/м2-, z2 и Z\—
разность отметок уровней конденсата на оси сухопарника и наи-
низшего в баке, м; ук— объемная масса конденсата, кг/м3;
1000 кгс/м2 — запас.
Для устранения прорыва пара из системы в конденсатный бак
служат парозапирающие устройства: гидравлические затворы
(рис. 8-28), если их высота hi приемлема в конкретных условиях:
дроссель-шайбы; конденсационные горшки или парозапиратели,
например термического действия (рис. 8-24) или поплавкового
типа (рис. 8-30).
Производительность конденсационных горшков типа КГ
1504-2850 кг/ч конденсата, d= 154-50 мм. Конденсат поступает
через приемный штуцер корпуса 1. При подъеме уровня конден-
сата в горшке поплавок 2 всплывает вместе со стержнем 3, снаб-
женным золотником 4. Последним закрывается отверстие в отвод-
ной канал 6. Дальнейшее поступление конденсата вызывает
переливание его внутрь поплавка, который, становясь тяжелым,
107
Рис. 8-30. Конденсационный горшок поплав-
кового типа
опускается и открывает
отверстие над золотником.
После выдавливания конден-
сата паром поплавок всплы-
вает, закрывая отверстие в
канал 6. Вентиль 5 — для вы-
пуска воздуха и пропуска
больших количеств конден-
сата при пуске системы. На
случай ремонта горшка уст-
раивается обходная петля
(рис. 8-29). При прекраще-
нии отопления вывинчива-
нием пробки 7 обеспечи-
вается спуск воды из горшка
(предупреждается замора-
живание).
Подбор конденсационных
горшков производят в зави-
симости от диаметра d (рис. 8-30) проходного отверстия горшка:
d = I/ -----G [лш], (8-29)
V 32,4/Pi — Р2 v '
где G — удвоенное (для запаса) количество конденсата, стекаю-
щего из системы или ее части, л/ч; Рх и Рг — давление до и после
горшка, ати.
Давление Р{ принимается равным 95% от давления пара перед
обслуживаемым нагревательным устройством (бойлер и т. п.). Для
части или всей отопительной системы за Pt принимают 70% на-
чального давления.
Давление Р2 находят из выражения:
Р2 = [Дук + 2 (^ + 2)1 •104 lamu], (8-30)
где /7 — высота возможного подъема конденсата за горшком, м\
ук — плотность конденсата, кг!м3-, S(2?Z+z)—потери давления на
участке конденсата за горшком, кгс)м2.
Дроссель-шайба — стальной диск с круглым отверстием, края
которого обычно скошены под углом (45°) навстречу потоку. Такие
шайбы предусматриваются при сравнительно незначительных (до
35%) колебаниях в расходе пара. Ввиду большого удельного
объема пара (величина, обратная удельной массе) по сравнению
с таковым для конденсата пропускная способность шайбы для
пара много меньше, чем для конденсата.
При обозначениях, принятых в выражении (8-29), диаметр от-
верстия подпорных шайб в паропроводе
4 = 0,211ZG2 [мм], (8-31)
Г *1 — *2
108
а при установке в конденсатопроводе
d = 1,331/ ------------- [мм], (8-32)
“ V (Р1~Р2)УэЫ
где уЭм — удельная масса пароводяной эмульсии, величина которой
существенно убывает с ростом AP = Pi—Рг- Она лежит в пределах
10—150 кг)м3 и дана в справочниках.
Подбор диаметров паропроводов низкого давления аналогичен
подбору диаметров труб водяного отопления и обычно сводится
к выявлению требуемого давления пара Рк в котле для покрытия
потерь давления на трение Ртр и в местных сопротивлениях Рм. с.
Давление Рк тратится от котла до нагревательного прибора. Со-
противление последнего оценивается не коэффициентом местного
сопротивления, а величиной РПр=150 кгс]м2, т. е. избыточным дав-
лением пара у входа в нагревательный прибор.
р. -Рпр = % (Р^> + Ры. с) = S W + г). (8-33)
Давление Рк должно отвечать созданию в паропроводах целе-
сообразных скоростей (табл. 8-9) и отвечать допустимой по мест-
ным условиям высоте расположения точки п (рис. 8-23).
При насосной перекачке конденсата максимальное давление
в котле диктуется высотой h предохранительной петли-—при низ-
ком давлении пара — или положением груза в клапане — при вы-
соком давлении.
Подбор диаметров паропроводов начинают для наиболее про-
тяженного пути — от котла до самого удаленного прибора. На
местные сопротивления в паровых системах тратится около 35%
располагаемого давления (в наружных сетях еще меньше), по-
этому
7?ср = °'65Ig-K~PnP). (8-34)
S I
При выборе диаметров пользуются нижней частью номограммы
(рис. 8-31), составленной для средних плотностей пара, применяе-
мого в системах низкого давления. Расчеты автора показывают,
что номограмма приемлема и для приближенного подбора диамет-
ров паропроводов высокого давления, особенно внутренних систем,
в которых мало изменяется плотность пара.
Диаметры самотечных конденсатопроводов подбирают в за-
висимости от уклона труб, количества конденсата (или тепловой
нагрузки), степени заполнения труб конденсатом. Используется
верхняя часть номограммы (рис. 8-31).
Пример 22. Подобрать диаметры паропроводов правой части системы низ-
кого давления (рис. 8-29, б) от котла до правого нижиего прибора (участки
I—V) и конденсатопроводов для участков VI—VIII. Теплоотдача каждого нагре-
вательного прибора 3000 ккал/ч.
Длины участков приведены в табл. 8-10. Давление пара в котле — 700, а пе-
ред прибором — 150 кгс/м?-.
D 0,65 (700 - 150) „
kcd =-----5--------— — 13,0 кгс/м2-м.
Р 27,5
109
Рис. 8-31. Номограмма для подбора диаметров паропроводов и само-
течных конденсатопроводов в системах низкого давления
На номограмме (рис. 8-31), например для участка V, линия тепловой на-
грузки 3000 ккал/ч пересекается с линией /?=13,0 кгс/м2-м между диаметрами
труб 1/2 и 3/4". Принимаем ближайший к точке пересечения диаметр 1/2", при
котором R =12 кгс/^2- м и о=13,5 м/сек, а по дополнительной шкале (справа)
Ря=6,5 кгс/м2. Сумма коэффициентов местного сопротивления на участке S£=
= 18,5 (косой вентиль С=16; два отвода у прибора £=1,0; тройник ответвления
£=1,5).
550 — 512,75 . Q то/
Невязка составляет -------------100 яг 6,8 < 10%.
550
Т а б л и ц а 8-10
Подбор диаметров паропроводов низкого давления
№ участ- ков Q. ккал/ч 1, м d, дюймы с/, м/сек 1 а? "а Q, д W 2 II. U S О. RI + г
V 3 000 1,5 1/2 13,5 6 12 18,5 9 111 120
IV 6 000 3 3/4 14 6,6 9 1,5 2,7 9,75 36,75
III 12 000 7 1 18 11,5 10,5 2 73,5 23 96,5
и 24 000 14 11/* 20 13 9 4,5 126 58,5 124,5
1 48 000 2 Р/2 30 30 15 3 30 45 75
2/ = 27,5 м, 2 (RI + г) = 512,75 кгс/м2 < (700 — 150 =
= 550 кгс/м2).
Примечание. На участке I н II предусмотрены косые вентили, а на участке V —
прямой.
ПО
Используя верхнюю часть номограммы для горизонтального сухого самотеч-
ного конденсатопровода н имея в виду, что минимальным диаметром для него
может быть принят d=3/4" (из-за сильного ржавления и зарастания сечения
конденсатопроводов), получим для участка VI (Q=3000 ккал/ч) d=3/b"-, для
участка VII (<2=12 000 ккал/ч) d=3/4"-, для участка VIII (Q=24 000 ккал/ч)
d=l".
Для детального расчета паропроводов высокого давления
удобно пользоваться специальной номограммой (рис. 8-32). При
ее составлении плотность пара условно принята равной единице.
Поэтому по номограмме находят не фактические, а условные зна-
чения скорости пара (пуСл, м!сек) и удельной потери давления на
трение (/?Усл, кгс/м?-м). Для определения же действительных зна-
чений v п R найденные из номограммы условные величины делят
на фактическое среднее значение плотности у пара в рассматри-
ваемом участке:
» = Тусл/т; (8-35)
R = Яусл/у- (8-36)
На различных участках паропроводов высокого давления плот-
ность пара может изменяться в существенных пределах. Нельзя
принимать усредненное значение плотности для всей сети паропро-
водов, как это было сделано для водяного или парового отопле-
ния низкого давления. Усреднение величины у при точном расчете
необходимо для каждого участка, а не в целом для сети парового
отопления.
Пользуясь номограммой (рис. 8-32), потери давления на мест-
ные сопротивления можно определять через эквивалентные им по-
тери на трение. Для нахождения длины трубопровода, в котором
потеря на трение равнялась бы потерям на местное сопротивление
при £=1, в соответствии с уравнениями (8-18) и (8-19) можно
написать
Х/зкп . v= 1
d 2g 2g
или после сокращения
U = (8-37)
A
Значение /Экв находят по номограмме, соединяя прямой линией
значение принятого диаметра трубы с реперной точкой О.
Например для трубы диаметром 1 1/2" получим по номограмме /ЭКв = 1,5 м.
Это значит, что потеря давления на трение н трубе диаметром 1 1/2" и длиной
1= 1,5 м равна потерям на местное сопротивление при £=1.
П р им е р 23. Рассчитать полукольцо для ветки парового отопления, обслу-
живающей одноэтажный зал насосной, если начальное давление сухого насыщен-
ного пара Рн = 1,5 ати. Расчетная тепловая нагрузка нагревательных приборов —
ребристых труб, а также длина н расход пара на участках даны на рис. 8-33.
' Учитывая небольшой радиус действия системы, принимаем ориентировочно,
что конечное давление пара перед приборами Рк = 1 ати (2 ата), а потери в сети,
считая от вентиля на вводе до нагревательного прибора,
Ри — Рк — 1,5 — 1 ~ 0,5 ати (5000 кгс/м2).
111
Ryai,кгс/м2м Vycn, м/сек L)kS> M О,кг/ч d, мм (дюйм)
HI 1 | I 1_! 1 1 1111 11 d d 1 1 1 11 i и 1 1 1 I |_J 1 1 1 1 d 1 1 ill 1 1 i 1 i 1 i i I 1 1 1 | 1 1 1 1 _l1 i li ill d I i i I 1 n 1 J -100 -10 -1,5 -1 * 0 Ns 4» 4> c-n •'МСоСсэс^ <§ c2 § c2 I I 1 i i l l iiiiliiid 1 | I 1 1 1 I 1 1 1 1 1 i 1 i 1 1 1_1 i i 1 1 1 i i idinil 1 | 1 1 _i 1 i 1 1 1 I 1 1 1 I 1111 , -100 -10 30- 201 10- 5- 4 - 3-, 2\ i3~~- 6,5~ -25 -15 -10 -2,5 -1 15000- 9000- 7000- 50001 3000- 1500 9 900 ] 700 j 500 9 300 - 150 4 90 = 70 = 50 - 30- 15 d 9 .= 7 т 5 - 3 - 20000 - 10000 9800 0000 9000 2000 -1000 000 600 WO 200 -100 80 60 90 -20 -10 8 6 9 7 250- 200- 150- 100- 90- 90- 70- 60- 50- 95~ 90- 35- 30 - 25- -273/7 -295/7 -219/6 -199/5 - 159/4 - 133/9 -127/9 -119/9 -106/9 - 89/3,25 - 75l3„ -21/2" -2" - 11/2" -11/9” - 1"
0,1- -0,1 1- -1 15 i 1 J Z -1 20- - 3/9"
Рис. 8-32. Номограмма для расчета паропроводов высокого давления
При Рк = 1 скрытая теплота парообразова-
ния г=526,6 ккал/кг (табл. 8-8). Общая на-
грузка на ветку системы
G = 2 Q/r = 58 000/52,6 = ПО кг/ч.
Аналогично находим количество пар!а, про-
ходящего по каждому участку.
Среднее значение удельной потери на трение
„ 0,65 (Рн — Рк) 0,65-5000
Rcp = = =
= 80 кгс/м2-м.
По найденной Рср н по нагрузке каждого
участка определяем по номограмме (рис. 8-32)
диаметры участков, заполняя табл. 8-11.
Так, например, для участка 1 расход па-
ра G = 19 кз/ч. Конечное давление пара перед
прибором Рк — 1 ати. Соединяя по номограмме
прямой линией точки, соответствующие вели-
чинам РСр=80 и G=19, видим, что при этих
данных диаметр паропровода должен быть
больше Vs".
При d=1/2" и G=19 кз/ч скорость пара
получается' чрезмерно большой ('оУсл = 28
м/сек). Поэтому принимаем d=3//' и находим,
что при G = 19 «з/ч (и уУсл = 1 кг/м3) РуСл =
= 18 кгс/м2-м и пУсл = 14,5 м/сек. Соединяя
далее точку d—3/,," с реперной точкой на но-
мограмме, имеем /ЭКв=0,6 м.
Для определения средней плотности пара
Yep необходимо знать среднее давление на
участке
Рср = (Рв + Рк)/2.
С достаточной точностью вместо уср мож-
но принять плотность пара в конце участка
при Рк = 1 ати, т. е. ук=1,Н. Очевидно, что
Yk<Ycp> поэтому вычисленные по ук потери
давления на участке будут больше фактиче-
ских (некоторый запас).
По уравнениям (8-35) и (8-36) фактиче-
ские значения
v = иусл1у = 14,5/1,11 = 13 м/сек-,
R = Яусл/т = 18/1,11 = 16,3 кге/м2.
Сумма коэффициентов местных сопротив-
лений на участке 1 (до вентиля за правой ре-
бристой трубой): вентиль прямой -Д" — £=
= 10,0; два отвода узких — £=3,0; тройник иа
ответвлении — £=1,5; отступ (от стены) —
£=0,5; тройник на проход — £=1,0; тогда
2£=16,0.
Напоминаем, что сопротивление самого на-
гревательного прибора не учитывается (перед
прибором оставлено свободное давление пара
Рк = 1 ати).
Определяем приведенную длину участка
/др = / “Ь /экв = 1 0,6- 16 — 10,6 М.
Потеря давления на участке
ДР = 16,3-10,6 = 173 .кге/м2.
ДР = 5568 кге/м2
5
Заказ № 586
113
Рис. 8-33. Схема ветки паровой системы высокого давления
В числителе показан расход пара, в знаменателе — длина участка
Давление в начале участка 1 (и в конце участка 2)
Рн = Рк+ ЬР = 10 000 + 173 = 10 173 кгс/м?.
Общая потеря давления от вентиля на вводе до вентиля за ребристой трубой
ДР=5568 кгс/м?-, т. е. оказалась лишь несколько большей предварительно при-
нятого давления. Поэтому, отказываясь от пересчета сети, лишь отметим, что
свободное давление перед расчетным прибором будет не 10 000 кгс/м\
а (15 000—5568) =9438 кгс/м?-.
Расчет диаметров конденсатопроводов, обслуживающих рассмотренное полу-
кольцо высокого давления (участки 5—8), производится по номограмме
(рис. 8-15) уже как для труб водяного отопления, работающих полным сечением.
Для этого случая за минимальный диаметр конденсатопровода можно принимать
трубы d=\/2". Расчет сведен в табл. 8-12, в которой расход пара на участках
вычислен с запасом при значении г=525 ккал/кг, отвечающим давлению пара
перед последним прибором на ветке (Рк =0,9438 ати).
Т а б л и ц а 8-12
Расчет диаметров конденсатопроводов паровой системы высокого давления
№ уч 't- ков Q, ккал/ч .<?, кг/ч d, дюймы v, м/сек - X О. S 3J3 н 3 ^7 С? аг N RI + z
5 10 000 19 1/2 0,03 0,01 20,5 1 0,13 0,13 0,21 0,34
6 18 000 34 1/2 0,055 0,15 2,5 2,5 0,26 0,65 0,38 1,03
7 38 000 72 1/2 0,14 1,0 1,0 13 2,40 31,2 1,00 32,20
8 58 000 110 1/2 0,16 1,3 16,0 7 4,00 28,0 20,80 48,80
Примечание. Общая потеря давления коидеисациоиной линии 2 (RI + z)j 7,3 =
= 82,37 кгс/м*.
При сравнении с водяными системами подчеркивается эконо-
мия средств и металла на устройство парового отопления (25% —
при низком давлении, 50%—при высоком), но недостатком яв-
ляется практическая невозможность плавного регулирования теп-
лоотдачи приборов изменением давления пара. Регулирование осу-
ществляют пропусками в подаче пара в систему. Это ведет к зна-
чительным колебаниям tB. Существенным недостатком является и
недолговечность корродируемых самотечных конденсатопроводов.
114
§ 22. Система водяного отопления с промежуточным
теплообменником. Системы с перегретой водой
Теплообменником называется устройство, позволяющее переда-
вать тепло от одного теплоносителя к другому. Теплоносителями
могут служить и водяной пар, и перегретая вода, дымовые и го-
рючие газы. В отоплении и горячем водоснабжении обычно исполь-
зуют теплообменники, в которых тепло от греющего теплоносителя
к нагреваемому передается через разделяющую их стенку — по-
верхность нагрева.
В зависимости от направления движения теплоносителей такие
теплообменники подразделяются на противоточные (рис. 8-34, а),
прямоточные (рис. 8-34, б) и с перекрестным потоком (рис. 8-34, в).
Их поверхность нагрева определяют из выражения:
F = —
k& /ср
где Q — расчетная величина теплообмена, ккал!ч-, k — коэффициент
теплопередачи, ккал/м2-ч •град\ &tcv — средняя разность темпера-
тур для всей поверхности нагрева, град.
Учитывая значительную неодинаковость разностей температур для различных
участков поверхности теплообменника, нередко используют более точную лога-
рифмическую разность температур
(8-38)
__ Аймаке — Абиин
In (Д<макс/Л/
мин)
(8-39)
где А/макс и А/мин — максимальная и минимальная разности температур тепло-
носителей, явствующие из рис. 8-35 и зависящие от схемы теплообменника, на-
чальных и конечных температур теплоносителей и их так называемых водяных
эквивалентов и WV W—Gc— произведение расхода теплоносителя на его
теплоемкость.
Для прямоточного теплообменника
для противоточного
(8-40)
(8-41)
Коэффициент теплопередачи нагревателя может быть опреде-
лен по упрощенной формуле:
К =----------------------- [ккал/м2 ч град], (8-42)
1/ав + 6i/^i+ 62Дг + 1/«н
где ав — коэффициент тепловосприятия от греющей среды к стен-
кам трубок, ккал)ч • м2 • град-, ан — коэффициент теплоотдачи от
5*
115
Рис. 8-35. Изменение температур теп-
лообменивающихся теплоносителей
а — прямоток; б — противоток
Рис. 8-36. Схема пароводяного отопления
1 — паровой котел с сухопарником; 2 — ем-
костный теплообменник (паровой водонагре-
ватель); 3 — отопительные радиаторы
поверхности трубок к нагреваемой среде, ккал/ч- м2 • град-, 61 — тол-
щина стенок трубок, м; ai — коэффициент теплопроводности сте-
нок трубок, ккал/ч • м • град; д2— толщина слоя накипи, м
(обычно 0,0005 м); Х2— коэффициент теплопроводности накипи
(2 ккал/ч м • град).
В детальном расчете:
при турбулентном движении вдоль трубок
0,8
ав = ан (1400 + 18/ — 0,035/2) — ; (8-43)
d0,2
при свободной конвекции воды у пучка труб
ан = 90 + 1О/0,75 pGv; (8-44)
при омывании паром того же пучка
„ _ 4230 + 50/ + 0,2/2
“н -------L---"J—LJL . (8-45)
(mdA/)0'25
116
Здесь t — средняя температура воды, град-, /п — средняя температура пара,
град-, v — скорость воды, м/сек т — число рядов горизонтальных труб в пучке;
d — диаметр трубки, м; At — разность температур для теплообменивающихся
сред, град.
Пароводяные системы устраивают в случаях, когда в помеще-
ниях требуется водяное отопление, а котельная оборудована паро-
выми котлами, например для технологического процесса. На
рис. 8-36 — однотрубная вертикальная система пароводяного ото-
пления. Пар из котла поступает к трубчатому водонагревателю,
расположенному внутри емкого резервуара. Такие теплообмен-
ники имеют различные трубчатые поверхности (0,5—4,7 м2) и ем-
кости (0,4—4,0 At3), аккумулируют много тепла, а потому допу-
скают перерывы в подаче пара. Малое сопротивление емкостных
теплообменников (£=2,0) обусловливает применение их в отопи-
тельных системах и системах горячего водоснабжения даже с гра-
витационной циркуляцией. Коэффициент теплопередачи k 'для
стального трубчатого пароводонагревателя 600 ккал/м2 • ч •град,
для водоводяного — 250; то же, для латунного — 700.
Более компактными- и наиболее широко применяемыми для
отопления являются скоростные теплообменники (рис. 8-37). В по-
добных аппаратах в случае пароводяных систем вода переме-
щается в трубках малого диаметра со скоростью до 2,5 м/сек-,
в мёжтрубном пространстве — обогревающий воду пар. Ввиду тур-
булентного режима у обеих сред коэффициент теплопередачи в не-
сколько раз больше (до 5000—6000 ккал/м2 • ч • град), чем в емкост-
цом бойлере1.
Сопротивление трубчатого водонагревателя:
для потока через пучок труб
Ртр = 0,51 о2рп {кгс/м2)-, (8-46)
для потока через межтрубное пространство
Г.,1Р= (8-47)
где оТр и пм. тр — скорости воды в трубках и в межтрубном про-
странстве, м/сек-, и —число секций водонагревателя.
Большое сопротивление проходу нагреваемой воды в скорост-
ном теплообменнике (до нескольких м вод. ст.) предопределяет
их применение только в системах с принудительной циркуляцией
воды.
Системы пароводяного и независимого водоводяного отопления
могут быть использованы в высотных зданиях, устройство в кото-
рых единой системы водяного отопления исключает передачу в на-
ружную теплосеть большого гидростатического давления местной
системы.
Часто устраивают и открытые системы водоводяного отопления,
т. е. организуют непосредственное смешение перегретой воды
1 Еще большая теплопередача в бойлерах со спиральными ходами для тепло-
обменивающихся сред (конструкция П. Д. Громова, Д. А. Степанова и В. М. Гу-
сева),
117
а)
Рис. 8-37. Секционный водоводяной подогреватель
1 — вход первичной воды (от ТЭЦ); 2 — линзовый компен-
сатор; 3 — концевой патрубок; 4 — выход вторичной воды
(к абоненту); 5 — соединительные'Патрубки; 6 — калач; 7 —
вход вторичной воды (из водопровода); 8 —выход первич-
ной воды (на ТЭЦ)
схем водоводяного отопления с непосредствен-
ным присоединением к теплосети
/ — термометр; 2 —задвижка; 3 —насос; 4 ~ воздухосборник с вантузом:
5 — теплопроводы наружной водяной теплосети; 6 — водоструйный элеватор
Рис. 8-39. Схема водоструйного элева-
тора
/ — рабочее сопло; 2 — камера всасывания;
3 — смесительный конус; 4 — диффузор
(/Г>1ОО°С) теплосети с водой местной системы отопления. На
рис. 8-38 даны принципиальные варианты таких систем. Системы
с естественной циркуляцией присоединяют к теплосети по схеме
8-38, а. Примешивание воды из теплосети осуществляется прикры-
тием сечения задвижки на перемычке т — п сообразно с показа-
ниями термометра. На рис. 8-38,6 — схема присоединения насосной
системы. Установка насоса предусматривается при недостаточной
для циркуляции разнице давлений в падающей и обратной маги-
стралях теплосети. На рис. 8-38, в — предложенная В. М-. Чапли-
ным широко применяемая схема с водоструйным элеватором.
Элеватор (рис. 8-39) состоит из рабочего сопла небольшого
диаметра, через которое под значительным давлением поступает
перегретая вода из теплосети. Последняя эжектирует (подсасы-
вает) в камере охлажденную воду из обратной магистрали мест-
ной системы отопления. В конусе происходит смешение той и дру-
гой воды до температуры /3 (рис. 8-38, в), допускаемой в местной
системе. Благодаря диффузору за счет постепенного падения в нем
скорости движения смеси в струе падает динамическое давление.
Это приводит к повышению статического давления, используемого
для усиления циркуляции в местной системе. Снизив подсос ох-
лажденной воды (прикрытием сечения задвижки на перемычке),
можно повысить и давление, и температуру подаваемой в систему
воды.
Важнейшей характеристикой элеватора является коэффициент
подмешивания
а = Gi/Ga. (8-48)
Из теплового баланса
(Gx + G2) ct3 = GiC^ + GaC^ (8-49)
путем несложных преобразований можно получить
а=Л = (8-50)
^2 С
Диаметр выпускного отверстия сопла (горловины) элеватора
G015
drop-=8,5-|^ 1мм], (8-51)
где G3 — общий расход воды в местной системе, т/ч; Рс — расчет-
ная потеря давления в ней, м вод. ст.
Диаметр входного раструба сопла
dc= (8-52)
1 + а
Необходимое давление перед элеватором
Р = 1,4 (1 + а)2 [м вод-ст. 1. (8-53)
119
При подборе элеватора на основе приведенных эмпирических
формул используют справочные данные и в том числе приводимые
в табл. 8-13.
Пр и м е р 24. Подобрать элеватор для водяного отопления здания фильтров
и осветлителей с лабораторными помещениями. Расчетные теплопотери здания
(с учетом охлаждения за счет открытого зеркала воды в фильтрах и холодных
поверхностей оборудования) Qc'=300 000 ккал/ч. Пусть расчетные температуры
воды в теплосети Л = 150 и Z2=70°C; в местной системе Z3=105 и /2=70° С. Потери
давления в системе отопления 1000 кгс/м1-. Имеем:
1) Коэффициент смешения „
Л — /, 150 — 105
2) Расход воды:
из теплосети
Ga =
в-местной системе
а = —---------
^2
105 — 70
<2с
300 000 п_-п .
------------== 3750 кг/ч;
с (ti — /2) 1 (150 — 70)
Ос
300 ООО ' о_„ ,
------------= 8570 кг/ч;
охлажденной из местной системы
Gi = G3 — G2 = 8570 -- 3750 = 4820 кг/ч.
3) Размеры горловины и сопла ,
. о е "У8,57 „г j drop 25 . Л
“гоп = 8,5-------= 25 мм; + = —=----------------= Ю мм.
₽ 1 1+а 1 + 1,3
4) Необходимое давление перед элеватором
Р = 1,4 (1 + а)2 = 1,4 (1 + 1,3^* = 7,4 м вод. ст.
По табл. 8-13 принимаем элеватор № 3 с требуемой горловиной drop=25 лои.
Таблица 8-13
Размеры кованых элеваторов Цевтроэиергостроя, мм
№ элеваторов ^гор d L l. h
1 15 30 30 355 70 100
2 20 35 50 425 93 110
3 25 40 65 550 104 130
4 30 49 76 600 125 130
5 35 49 76 625 125 150
6 45 60 95 720 130 175
Уменьшением коэффициента смешения обусловливается воз-
можность передачи в местные системы значительных давлений,
имеющихся в наружной теплосети. Это также вызывает увеличе-
ние расчетного перепада температур воды в системе, а следова-
тельно, уменьшение количества перемещаемой в ней воды и суще-
ственную экономию на трубопроводах. Повышение же средней
120
Рис. 8-40.' Варианты схем с П-образными стояками
1 — радиатор; 2 — трехходовой кран; 3 — межсекционный дроссель-клапан двой-
ной регулировки; 4—пробочный кран или вентиль; 5 и 6 — крестовины нли
тройники с пробкой; 7— воздушный шуруп; 8 — змеевик нли панель со змееви-
ком; 9 — воздушный кран; 10 — пробочный кран или вентиль (открывается при
опорожнении ветки)
температуры воды приводит к уменьшению расхода нагреватель-
них приборов.
Для ряда тупиковых систем, например со сравнительно неболь-
шим гидравлическим сопротивлением их стояков, увязка давлений
в параллельных кольцах весьма затруднена. Более выгодны, осо-
бенно для бесчердачных зданий, системы с П-образными стояками
(рис. 8-40).
Предусматривается последовательное присоединение к маги-
страли двух стояков с восходящим и падающим потоком воды
(рис. 8-40, а и б) или даже целого ряда таких пар стояков1
(рис. 8-40, в) при условии: кран или вентиль 10 закрыт. Первая
схема — с двумя нижними магистралями, вторая и третья допу-
скают прокладку лишь одной магистрали (в подвале, в подполье
или даже над полом 1-го этажа). Схемы (рис. 8-40, а и б) отве-
чают случаям обычного располагаемого давления (1000—
2000 кгс/м2). Интересно, что схема по рис. 8-40,в дает возмож-
ность экономично использовать большие располагаемые давления,
особенно при безэлеваторном вводе, и несложно обеспечивает на-
длежащую увязку давлений в параллельных ветках.
Вода, подаваемая в радиаторы снизу (стояки с восходящим
потоком), поднимается в центре их секционных колонок; к наруж-
ным же поверхностям нагрева прилегают падающие охлажденные
потоки («фонтанная циркуляция»). При непосредственной подаче
перегретой воды в приборы можно подобрать ее температуру и ко-
личество так, чтобы температура на поверхностях не превышала
гигиенические нормы.
1 Авт. свидетельство В. М. Гусева на изобретение системы № 136878, 1961 г.
121
Гравитационное давление Prp, действующее в парных стояках
систем по рис. 8-40, должно учитывать все точки охлаждения
(приборы) в стояках
5 htQt [кгс/м2], (8-54)
мстС {—I
где Ау— среднее изменение плотности воды на 1°С (приближенно
0,6); GCt, с — расход (кг/ч) и теплоемкость воды в стояке,
ккал/кг • град-, hi — высота в м расположения точки охлаждения
(середины прибора) над центром котла или элеватора; Qi — рас-
четная теплоотдача прибора, ккал/ч.
Исключительно просто рассчитывается система по третьей
схеме. Ветка с группой парных стояков представляет собой один
расчетный участок, поскольку кран 10 открывается лишь при опо-
рожнении ветки. Рационально уменьшение числа увязываемых ко-
лец или веток до 2, 4, 6.
Подбор диаметров стояков системы (рис. 8-40,6) с постоянно
действующим горизонтальным замыкающим участком1 должен
производиться из условия баланса давлений
W + = Р,г + 2(81+ г)гор.з.у. (8-55)
Таблица 8-14
Значения к. м. с £у этаже-узлов стояка при одностороннем расположении
радиаторов
^ПОДВ’ дюймы Е^подв’ м GCT, кг/ч Прибавки
100 200 зсо 400 на утки на трех- ходовые краны
1/2 3,0 2,0 1,0 17,4 15,0 14,1 17,4 14,6 11,8 17,4 14,3 11,6 16,9 14,2 11,6 1,6 3,5
3/4 3,0 2,0 1,0 13,7 11,6 9,5 12,3 11,0 9,2 12,5 10,8 8,9 12,3 10,5 8,8 1,4 1,5
1 3,0 2,0 1,0 11,2 9,5 7,8 10,3 8,7 7,8 9,8 8,4 7,0 9,7 8,3 7,0 1,2 0,8
3,0 2,0 1,0 9,7 8,4 7,2 8,7 7,6 6,5 8,8 7,2 6,1 8,0 7.0 6,0 1,2 —
1 См. В. М. Гусев, IO. С. К р ы ж a it о в с к и и. Временные указания по при-
менению системы отопления с единой магистралью и параллельным присоедине-
нием П-образных однотрубных стояков. Изд. ЛИСИ, 1966.
122
где Ргр — гравитационное давление й этом стояке, подсчитываемое
из выражения (8-54).
При перегретой воде (и большом располагаемом давлении) си-
стемы по схеме б (рис. 8-40) менее экономичны, чем системы по
схеме в. Однако первые из-за сравнительно небольших потерь дав-
ления обеспечивают применение П-образных стояков с единой
нижней магистралью даже в зданиях значительной этажности, но
при располагаемом давлении лишь в 1—2 м вод. ст. Следует от-
метить, что с применением в точках тип регулируемых тройников
с лопаткой (рис. 8-41) существенно увеличивается количество
воды, затекающей в П-образные стояки, а расход нагревательных
приборов уменьшается.
Для упрощения расчета П-образных стояков предлагаются таб-
лицы 8-14 и 8-15 экспериментальных значений к. м. с. прямоточ-
ных этаже-узлов этих стояков с обходной радиаторной секцией или
с обходным трубным участком и трехходовым краном.
Таблица 8-15
Значения к.м.с. £у этаже-узлов стояка при двустороннем расположении
радиаторов
цст. дюймы ^подв’ дю ймы W GCT, кг/ч Прибавки
на утки на трех- ходовые краны
100 200 300 400 500 600
1/2 1/2 3,0 2,0 1,0 7,8 6,? 6,3 6,1 5,7 5,3 5,6 5,2 4,8 5,3 5,0 4,7 — — 0,4 0,9
3/4 1/2 3,0 2,0 1,0 17,5 14,9 12,3 16,5 13,9 11,3 15,5 13,2 10,9 14,6 12,6 10,6 — — 0,4 0,4
3/4 3/4 3,0 2,0 1,0 6,9 6,2 5,3 6,1 5,5 4,9 5,4 5,0 4,6 5,1 4,7 4,3 4,8 4,4 4,0 — 0,4 0,4
1 3/4 3,0 2,0 1,0 — 13,1 11,7 10,8 12,5 11,2 9,9 11,8 10,5 9,2 11,5 10,8 9,1 11,3 10,1 8,9 1,1 1,1
1 1 3,0 2,0 1,0 — 5,7 5,2 4,7 5,6 4,5 4,0 4.4 4,0 3,6 4,1 3,7 3,3 3,8 3,5 3,2 0,3 0,2
1*/4 3/4 3,0 2.0 1,0 — 35,6 31,0 26,4 34,8 30,3 25,8 33,3 29,0 24,7 32,5 28,4 24,3 31,2 29,8 23,9 0,9 0,6
Примечание. Значения к. м. с. этаже-узлов в табл. 8-14 и 8-15 приведены для под-
водки «на прямую» и для радиаторов с обходной секцией. При наличии на подводках уток
или устройств обходной трубной ветки с трехходовым краном применяются прибавки, ука-
занные в таблицах.
123
Рис. 8-41. Установка регулируемых
тройников на единой магистрали
с П-образными стояками
д —схема для тройника в точке т (см.
рис. 8-40); б — то же, в точке п; в — кон-
струкция регулируемого тройника: 1, 2
и 4 — стандартные газовые муфты; контр-
гайка и тройник; 3 — плавно поднимае-
мая и опускаемая лопатка
Рнс. 8-42. Схема опрокидывания
циркуляции в этаже-стояках с па-
раллельным присоединением прибо-
ров и нижней подачей к иим грею-
щей воды
а — двустороннее расположение радиато-
ров; б —* одностороннее расположение; в —
г крестовин а с рассечкой
4
Рис. 8-43. Схема расположения переключателя для системы
с переменным направлением движения воды (система П.
Н. Д. В.)
а — на вводе от теплосети; б — при местной котельной; 1 — четыреххо-
довой переключатель; 2— система отопления; 3 — грязевик; 4 — эле-
ватор; 5 —водомер; 6 — водогрейный котел; 7 — циркуляционный на-
сос; 8 _ расширительный сосуд; 9~ обратный клапан
Эксперименты автора выявили не-
устойчивость циркуляции при нижней по-
даче теплоносителя к параллельно присо-
единенным радиаторам. Обнаружено
опрокидывание циркуляции в полукольце
через прибор с большой нагрузкой
(рис. 8-42, а), в котором больше отрица-
тельное гравитационное , давление, .на-
правленное навстречу потоку. Мерой
нормализации явилось применение
в „ точке п крестовины с вертикальной
рассечкой (рис. 8-42, в).
Подобное нарушение циркуляции
имеет место и в приборе с односторон-
ним, но параллельным присоединением
к стояку (рис. 8-42, б). И здесь целесо-
образно применение рассечки в трой-
нике п. Используя в точках п стандарт-
ные тройники без рассечек, для снижения
роли отрицательного гравитационного
давления следует увеличивать принуди-
тельное насосное давление подаваемой
воды. Такое увеличение обусловливает
Рис. 8-44. Характерный фрагмент бифилярной си-
стемы-
1 — нагревательный элемент; 2 — монтажный стык двух
нагревательных элементов; 3 —муфта с пробкой для
спуска воды; 4 — запорный вентиль; 5 —кран для вы-
пуска воздуха и промывки шайбы; 6 — дроссельная
шайба в корпусе
повышение расхода воды в стояке до величины не меньше указан-
ной в табл. 8-16, обеспечивающей нормальную циркуляцию
в этаже-узле.
В этаже-узлах с односторонним последовательным присоедине-
нием приборов с обходной секцией нормальная циркуляция в под-
водках надежно сохраняется при нижней подаче любого количе-
ства греющей воды к стояку.
Таблица 8-16
Минимальный расход воды в стояке при нижней подаче ее к этаже-узлу
с постоянно действующим з. у. (по материалам ВНИИГСа)
Диаметр труб, мм Минимальный расход воды в стояке, кг/ч
стояка замыкающего участка ПОДВОДКИ
15 15 20 280
20 15 20 ' 285-
25 15 20 290
125
Для однотрубных систем характерна неодинаковость средних
температур нагревательных приборов. Даже при равных тепловых
нагрузках на приборы их поверхности нагрева весьма различны.
Это обстоятельство затрудняет расчет однотрубных систем и стан-
дартизацию комплектации приборов на заводе.
Мерой, обеспечивающей постоянство для приборов однотрубных систем,
является организация в их трубах движения греющей воды попеременно во
взаимно противоположных направлениях. Такое изменение циркуляции осущест-
вляется поворотом на 90° сердечника четырехходового переключателя (рис. 8-43).
Переключение автоматизируется исполнительным механизмом ПР-1 и реле времени
ВС-10, выпускаемыми отечественными заводами. Исследования В. Д. Тенисберга
(в ЛИСИ под руководством автора, 1969 г.) показали, что превышение макси-
мально допустимых колебаний (в (до 1,5° С) можно ожидать только в случаях
значительных перерывов между переключениями (через 24 ч и более).
Покомнатная одинаковость общей расчетной средней температуры для при-
боров достигается и в бифилярной (двухнитевой) системе. Эта система, однако,
требует устройства двух стояков для каждого прибора (рис. 8-44), состоящего
из двух самостоятельных половин: одна питается горячей водой Л-,(, другая —
охлажденной t0,i. Для каждого.прибора справедливо условие:
zr, i + С, i Zr. i-f-1 + Zo, i+1 , fa cc.
----- =----------'—- 2— const. (8-56)
Для здания co стеновыми греющими панелями (рис. 8-44), массивность кото-
рых практически делает ничтожными возможности индивидуальной или комнат-
ной регулировки теплоотдачи приборов, увеличенная протяженность (перерасход)
трубопроводов, однако, может рассматриваться как некоторая поверхность наг
грева.
§ 23. Лучисто-панельное отопление
В системах лучистого отопления, как и в панельных, обогрева-
ются внутренние поверхности строительных ограждений. Их обо-
грев достигается заделкой в ограждения труб или каналов с теп-
лоносителем или обдуванием ограждений нагретым воздухом.
Если обогревающие поверхности расположены в верхней зоне по-
мещения (потолок, карниз), отопление называется лучистым.
Тепло передается помещению главным образом излучением и
лишь часть (менее 25%) конвекцией. Конвективная теплоотдача
превалирует при нагревании пола.
Если греющие поверхности стеновые, то отопление называется
панельным. Доля лучеиспускания растет с увеличением высоты
расположения панели. Для потолочной, стеновой и напольной си-
стем отопления ввиду общности конструктивной схемы обогрева
дано единое наименование — л у ч и сто - п а н е л ь н ое отопление.
Использовав идею В. М. Чаплина, В. А. Яхимович еще в 1907—1911 гг. обо-
рудовал лучисто-панельным отоплением свыше 20 зданий; трубы, обогреваемые
водой или паром, заделывались в толщу стен и потолков, полов или колонн. Па-
тент на этот вид отопления В. А. Яхимович получил в Англии (1907 г.) раньше
английского инженера Баркера (1925 г.), которого считают за рубежом осново-
положником лучистого отопления.
Лучисто-панельное отопление используется в СССР чаще в со-
оружениях из крупных панельных или монолитных элементов.
Сообразно СНиП П-Г.7-62 отопительные напольные бетонные па-
126
Рис. 8-45. Размещение нагревателей лучисто-панельного отопления
1 — в полу; 2 — в наружной стене; 3 — в перегородке; 4 — в перекрытии
нели (рис. 8-45) рекомендовано применять в помещениях детских
учреждений, в бассейнах и вестибюлях; потолочные — в операци-
онных, родовых и наркозных лечебных помещениях.
При конвективном отоплении tcp на внутренней поверхности на-
ружных стен обычно 11—13°, у двойных окон даже 4—6°, когда
воздух в помещении имеет температуру 18—20° С. Человек, нахо-
дящийся в покое, при этом теряет лучеиспусканием вдвое больше,
чем конвекцией.
При лучисто-панельном отоплении температуры внутренних
поверхностей всех ограждений, мебели существенно повышены.
Поэтому тепловой комфорт людей обеспечивается даже при тем-
пературах воздуха tB несколько меньших (на 2°С), чем при кон-
вективном отоплении (табл. 8-17).
Показателем комфорта считается температура
/к = °-5(/в + (8-57)
Обычно tK принимается на Г С ниже расчётной /в.
Теплоносителем для бетонных панелей является преимущественно горячая
вода (Л = 115° С, чаще /Г = 95°С), при которой коррозия стальных труб меньше,
чем при паре. Для уменьшения корродирования трубопроводов, часто замоноли-
ченных в строительных конструкциях, особое внимание должно обращаться на
обезвоздушивание трубопроводов (повышение скорости воды, химическая ее об-
работка, подъем трубопроводов к воздухосборникам), на надежность опорожне-
ния и наполнения нагревателей (рис. 8-46). •
Нагретый воздух как теплоноситель для панельно-лучистых си-
стем не опасен течью, упрощает монтаж и ремонт системы. Однако
его использование требует герметичности каналов, проложенных
в строительных конструкциях. Интересен широко применяемый во
127
Таблица 1
Допустимые средние температуры воздуха и поверхностей
при лучисто-паиельиом отоплении, °C
Наименование помещений Температура воздуха помещений £в при отоплении Температура поверхностей ограждения ‘я
конвек- тивном лучистом
Вестибюли, коридоры, лестничные клетки, магазины и т. п 12—16 8—14 13—17,5
Жилые и общественные помещения 18—20 16—18 21,0
Ванные, лечебные ^операционные и др.) . . 22—26 20-24 22—23,5
Франции выпуск греющего воздуха, стелющегося под потолком.
Он делает потолок как бы лучистым экраном.
Эл^ктронагрев бетонных панелей (сердечниками с навитым на них проводни-
ком) может осуществляться без особых затруднений. Еще проще применение
покрытия внутренних поверхностей помещений токопроводящей резиной (/ =
=40° С). Однако электронагрев обходитси довольно дорого в районах с высоким
тарифом на электроэнергию.
Горючий газ все больше используется в местных очаговых лучистых плитах,
которые, располагаясь в верхних зонах помещений, обогревают большие цехи,
операционные больниц, открытые террасы, кафе и т. п. -
На рис. 8-47 и 8-48 — варианты характерных, принятых у нас
конструкций нагревательных элементов лучисто-панельного ото-
пления.
При заделке панелей в наружные стены внешняя теплоизоля-
ция обязательна. Диаметры труб водяных нагревателей обычно 7г
и 3/4", шаг между трубами 80—120 мм; расстояние от трубы до на-
ружной поверхности бетонной панели чаще всего 13—20 мм. В ме-
стах установки запорно-регулировочной арматуры делают лючки
с дверцей.
Основными достоинствами лучисто-панельного отопления яв-
ляются: хороший внешний вид помещения из-за отсутствия види-
мых пылящихся труб; снижение холодного облучения с наружных
поверхностей, особо сказывающееся в больничных, ванных и дру-
гих помещениях; возможность охлаждения помещений летом пу-
тем подачи в трубы панелей водопроводной воды или специального
хладоагента.
Главные недостатки: некоторый перегрев головы и груди че-
ловека; значительные капитальные затраты на устройство (рас-
ход прокатного металла — труб); замедленный темп регулирова-
ния ta (тепловая инерция бетонных панелей); рассыхание древе-
сины пола, мебели; сложность ремонта труб, замоноличенных
в бетон.
128
Рис. 8-46. Присоединение змеевиков
потолочных лучистых панелей к сто-
якам водяного отопления
/ и 2 — подающий и обратный стояки:
3 — змеевики; 4— воздухосборник
v-Линалецм на мастике
-Цементная стяжка
-Пергамин 1слой
-Метлахская плитка 15мм
-Цементная стяжка 25мм
- РиЪероио 2 слоя на битуме
-бетон 4-2000кг/м, 80мм
-Сборный железобетонный настил
-Метлахская плитка 15мм
-Цементная стяжка 25мм
-бетонт =2000 кг/м3, 50мм
-Пергамин 1слой
- Оргалит 30мм fe-
Рис. 8-47. Трубопроводы змеевиков
с греющей водой в перекрытиях об-
щественных и больничных зданий
а — для основных помещений; б — для
санузлов и ванных комнат; в — для вес-
тибюлей
Рис. 8-48. Бетонная плинтусная панель
/ — бетон марки 150—200; 2 — концы труб для при-
соединения к стояку; 3— тепловая изоляция; 4 — уровень
чистого пола
Рис. 8-49. Зависимость средней температуры поверхно-
сти панели от диаметра и шага труб (d=3/4") и от
средней температуры воды в нагревателе ?ср.в
Необходимая площадь fa лучистых панелей находится из вы-
ражения
/п = , (8-58)
tn - ta. п
где /п и /в. п — температуры теплоотдающей поверхности панели
(до 60° С) и внутренней поверхности ограждения без установки
панели; SfB — площадь всех ограждений, м2; t°R, —радиацион-
ные температуры помещения: вычисляемая по формуле (1) и от-
вечающая расчетной tn при конвективном отоплении; отвечающая
комфортной температуре воздуха при лучистом отоплении, выяв-
ляется с помощью графика (рис. 1).
Если известны температура внешней поверхности панели, диа-
метр и шаг труб нагревателя, необходимую'температуру теплоно-
сителя приближенно можно находить по графикам, аналогичным
представленному на рис. 8-49.
Пример 25. Определить площадь лучистой потолочной панели для поме-
щения (одноэтажного здания) площадью 4X5,5=22 м2, высотой 4 л; окно — раз-
мерами 2X2,5=5 л2. Расчетные температуры: гв=20'’ С; in=—30° С.
Площадь всех ограждений, обращенных в помещение, 120 м2. Температуры
на внутренних поверхностях наружных стен, внутренних стен, окон, пола и по-
толка, подсчитанные для конвективного отопления по формуле (1-27), пусть
соответственно будут: 14,4; 17; 2,8; 18 и 20° С (а площади — 11; 60; 22 и 25 л2).
По формуле (1) имеем
0 _ И,0-14,4 + 60,0-17 + 5,0-2,8 + 22,0-18 + 25,0-20 = 17 4о с
R ~ 120
Задаваясь, например, температурой воздуха в помещении при лучистом ото-
плении /Д =17°С (/£<М, по рис. 1 находим, что =19,5° С.
Ориентируясь на среднюю температуру воды в нагревателе <ср.в=80°С, при
шаге труб <4=314" — 130 мм, по графику (рис. 8-49) находим среднюю температуру
внешней поверхности лучистой панели —58° С.
Необходимая общая поверхность панели
, 19,5 — 17,4 |ОП г г г
’--------120 = 6,5 м2.
58-19,5
130
§ 24. Местное электрическое и газовое отопление
Электрический ток, проходя по проводнику, преодолевает его
сопротивление. При этом часть электрической энергии переходит
в тепло; одновременно падает и напряжение тока. Переход элек-
трической энергии в тепловую характеризуется соотношением:
1 квт-ч = 860 ккал или 1 вт-ч = 0,86 ккал.
Мощность W (вт), передаваемая электрическим током,— произ-
ведение силы тока I (а) на напряжение U (в) на концах про-
водника.
IU = W. (8-59)
Отсюда
Q = 0,867/7 [ккал/ч]. (8-60)
При заданном напряжении сила тока, необходимая для вы-
деления Q,
[а]. (8-61)
0,86/7
Для практических расчетов используют следующие выражения:
а) диаметр проводника
d = ’’ jZ 11Уk/ct [мм]; (8-62)
6) длина проводника
I = Uf/Ict [м 1, (8-63)
где f — поперечное сечение проводника, мм2; k — вспомогательная
величина, зависящая от температуры проводника.
Рекомендуется принимать /=100° С и
k = 13,Зе°’00336/ — (10,46 — 0,0208/), (8-64)
где е — основание натуральных логарифмов (е = 2,78); ct — удель-
ное сопротивление проводника, ом/мм2-м.
В таблицах значения а приведены для / = 20° С. При иных тем-
пературах
ct/c20 = 1 +ас (/-20), (8-65)
где ас — температурный коэффициент электрического сопротивле-
ния проводника (для нихрома с2о= 1,1 и ас = 0,00025 ом/мм2• град;
для никелина — 0,41 и 0,000067).
Пример 26. Определить диаметр и длину проволоки из нихрома для тепло-
отдачи 525 ккал/ч. Для проводника /=100° С, 0=127 в.
Из выражения (8-61)
Вспомогательная величина
k = 13,3-2,78 °’0033®'100 — (10,46 — 0,0208-100) = 10,24.
Для нихрома
Cjoo = hl И + 0,00025 (100 - 20)] = 1,122 ом/мм*-м.
131
Рис. 8-50. Простейшие электрические
нагревательные приборы
а — рефлектор; б — конвектор в перфориро-
ванном кожухе
' Рис. 8-51. Штампованная двухлисто-
вая отопительная панель РБЭ-1
I—электронагреватель; 2— стальная па-
нель, залитая маслом; 3 — терморегуля-
тор, автоматически срабатывающий в слу-
чае перегрева панели
Отсюда по- формуле (8-62) искомая величина диаметра проволоки
1,36 Г 4,8
| 36 . »
1,6 = 1,4 лл;
поперечное сечение
f = 0,785-1,42 = 1,55 мм2;
необходимая общая длина
127-1,55
4,8-1,122
36,5
м.
Электрические нагревательные приборы делят на работающие
по принципу лучеиспускания и по принципу конвекции. Характер-
ным Для приборов первого типа является рефлектор (рис. 8-50,а).
На рис. 8-50, б дан внешний вид конвектора, в котором спирали
накаливания помещены внутри перфорированного кожуха (навиты
на изолированные асбестом сердечники). На рис. 8-51 показана
стальная панель мощностью 500 вт, работающая на напряжении
как 220, так и 127 в; температура поверхности не более 80° С.
Существенный недостаток электрического отопления — сравни-
тельно высокая температура открытых спиралей (выше 100°С),
опасная в гигиеническом и пожарном отношениях. Положитель-
ными же их качествами являются: компактность и переносность;
облегчение прокладки энергетических коммуникаций; отсутствие
продуктов сгорания.
В ряде случаев электрическое отопление является особо рацио-
нальным (автобусы, самолеты, электропоезда и т. п.). В арктиче-
ских районах от двигателя внутреннего сгорания (а иногда от вет-
ряка) приводится в движение электрогенератор, а выработанная
последним энергия идет на отопление.
132
Говоря о газовом отоплении, следует отметить, что, как и
электроэнергию, газ можно «подавать на значительные расстояния,
обеспечивая полное его сгорание и почти не загрязняя воздушный
бассейн населенных мест.
Применяют природные газы (из недр земли) и искусственные,
вырабатываемые из твердого и жидкого топлива, в том числе и
жидкий газ — смесь пропана СзН8 и бутана С4Ню — транспорти-
руемый в баллонах и цистернах. Горючие газы ядовиты и взрыво-
опасны, горят, однако, без дыма. Конечные продукты сгорания —
углекислота, азот, водяные пары.
Забор природного газа осуществляется в газовой скважине.
Добытый газ собирается в газосборную сеть и подается в «голов-
ной регуляторный пункт», где проходит вторичную очистку от при-
месей (первая у скважины), а также одоризацию. Последняя при-
дает газу резкий запах (добавление меркаптана), помогающий
опознавать места утечек.
Подача газа от источника до газораспределительных станций (ГРС) и далее
к потребителям осуществляется по подземным газопроводам: а) низкого давле-
ния — до 0,2 кгс/см1 для искусственного газа, до 0,03 — для природного и 0,0035—
0,04 — для сжиженного (до 0,05 кгс/см? при установке у потребителей индиви-
дуальных или групповых регуляторов давления); б) среднего давления — 0,054-
4-3 кгс/см?-, в) высокого давления — 34-6 кгс/см1-, г) высокого давления
64-12 кгс/см1 — для подачи газа к крупным потребителям (районы, города и про-
мышленные предприятия). Газопроводы, входящие в городскую газовую сеть,
делятся на распределительные газопроводы н дворовые вводы. В случае присое-
динения потребителей к газопроводам среднего и высокого давления обязательна
установка регуляторов, обеспечивающих нормальную работу горелок и предохра-
нительного устройства. Регуляторы и предохранительные устройства могут раз-
мещаться в отдельно стоящей будке или пристройке к зданию, а для осушенного
газа (природного) — снаружи здания в металлическом шкафу. В котельных,
коммунально-бытовых и промышленных зданиях, присоединяемых к газопроводу
среднего давления, регулятор разрешается устанавливать в помещении, имеющем
вентиляцию, естественное и искусственное освещение.
Подача газа из газопроводов высокого и среднего давления
в городские сети выполняется через сетевые газорегуляторные
пункты (ГРП), основное назначение которых — обеспечить задан-
ное давление газа на выходе в сеть, независимо от колебаний
в расходе газа.
Расстояния между газопроводами и различными сооружениями
приведены в табл. 8-18.
В целях регулирования потоков газа и отключения участков на
случай ремонта и аварий на газопроводах устанавливают за-
движки или пробочные краны. Сами газопроводы монтируют из
стальных труб на сварке, а у арматуры — на резьбовых или флан-
цевых соединениях. Для защиты от коррозии перед укладкой
в грунт газопроводы покрывают битумной мастикой, крафт-бум'а-
гой (предохранение изоляции от оплавления на солнце и механи-
ческих повреждений). Все газопроводы должны иметь уклон
не менее 0,0015 для удаления конденсата. Задвижки устанавли-
вают в колодцах или устраивают от них бесколодезные выводы
133
Таблица 8-18
Минимальные расстояния между подземными газопроводами и сооружениями, м
Газопровод Здания и сооружения до обреза фундамента Железнодорожные пути (до край- него рельса) Трамвайные пути (до крайнего рельса) Водопровод (до стенки трубы) Канализация, водосток (до стен- ки трубы) Тепловая сеть (до наружной стен- ки канала) Силовые кабели до 35 кет Телефонные кабели Деревья (до ствола) Воздушные линии электропередачи (от фундамента опоры) при мощ- ности, кет
1 1 бронированные в каналах До 1 | 1—35 более 35
Низкого давления (не 0,05 кгс/см2) ...... более 2 3 2 1 1 2 1 1 1 1,5 1 5 10
Среднего давления (0,05—3 кгс/см2) 4 4 2 1 1,5 2 1 1 1,5 1,5 1 5 10
Высокого давления (3—6 кгс/см2) 7 7 3 1,5 2 2 1 1 2 1,5 1 5 10
» давления (6—12 кгс/см2) 10 10 3 2 5 4 2 1 3 1,5 1 5 10
Примечания: 1. Расстояние от газопровода до стенки колодцев и камер подземных сооружений не менее 0,3 м. Эти участки газопро-
водов выполняют из бесшовных труб, без сварных стыков. 2. Расстояния от газопроводов до опор воздушных линий связи, контактной сети
трамвая, троллейбуса и электрифицированных железных дорог принимают такими же, как до опор линии электропередачи. 3. Прокладка газо-
проводов в одной траншее или канале с водопроводом, канализацией, теплопроводом не допускается; исключение — проходные тоннели, обору-
дованные постоянно действующей вентиляцией. 4. Совмещение газопроводов в общем коллекторе или траишее с силовыми и осветительными
кабелями не допускается. 5. Подземные газопроводы прокладывают на глубине 1,1—1,2 м
удлиненных штоков (менее доступно для ремонта, но просто и без-
опасно).
Ввод — участок газопровода от наружной распределительной
части до запорного устройства дворовой сети или здания. Если ку-
хонные и ванные помещения примыкают к лестничной клетке, то
в ней и устраивается ввод (рис. 8-52). При крупноблочном строи-
тельстве газовые стояки нередко прокладывают в санитарно-техни-
ческих кабинах или заделывают в монолитные панели. Газопро-
воды в лестничной клетке и внутри квартир прокладывают от-
крыто.
Потерю давления на трение RI в прямых газопроводах опреде-
ляют приблизительно так же, как и при расчете систем отопления
(см. § 20, 21). При этом удельная потеря давления R определя-
ется в зависимости от' действительного гидравлического режима
газа в трубопроводе (подробно см. СНиП П-Г.8-62, П-Г.11-62 и
П-Г.12-62).
Потери давления в местных сопротивлениях обычно учитывают
увеличением расчетной длины газопроводов на 5—10%.
В литературе [11, 12] имеются таблицы и номограммы для гид-
равлического расчета газопроводов, но диаметры мелких газопод-
водящих труб принимаются без расчета, стандартными. Например,
d=l/2" для горелки плиты, духового шкафа, емкостного водопо-
догревателя ванны, малой лабораторной горелки.
Стальные баллоны с жидким газом высокого давления (до
20 ати) устанавливают в специальных шкафах (рис. 8-53) сна-
ружи здания, вблизи от газовых нагревательных приборов. Балло-
нов, как правило, два (один — резервный). Баллон (обычно емко-
стью 50 л) обеспечивает одну кухонную горелку в течение 30 ч.
Для газоснабжения здания или квартала устанавливается не-
сколько шкафов или цистерна с жидким газом. Группы шкафов
снабжаются редуктором, понижающим давление сжиженного
газа до 250—300 кгс/м2. Цистерны (емкостью до 10 т) обычно рас-
считывают на месячную потребность, снабжают предохранитель-
ными кранами и уровнемерами.
Расход газа на бытовые и коммунально-бытовые цели в течение года непо-
стоянен (больше зимой). В промышленности технологическое помесячное колеба-
ние расходов невелико. Наоборот, для отопления, вентиляции и охлаждения коле-
бание значительно. На отопление и вентиляцию газ расходуется в основном
только в отопительный период. Расход газа на коммунально-бытовые цели и тех-
нологию принимают по нормам для соответствующих предприятий.
По максимальному суточному расходу выбирают источники га-
зоснабжения, дальние газопроводы и газгольдеры (аккумуляторы
газа, поглощающие и отдающие в сеть его избытки). На макси-
мальный часовой расход рассчитывают городские сети и регуля-
торные станции.
Расчетный часовой расход газа Q, нл«3/ч на хозяйственно-быто-
вые и коммунальные нужды определяется как
QM = WroS1 (8-66)
135
QQSOOl' 006-008
Рис. 8-52. Варианты вводов газопро-
вода
/—•стальная гильза; 2— футляр для наруж-
ной части газопровода; 3 — битумное запол-
нение
Рис. 8-53. Установка газовых
баллонов во дворе у стены
здания
1 — баллон; 2 — редуктор; 3 — газо-
провод; 4 — металлический шкаф;
5 — бетонная площадка
Рис. 8-54. Трубчатая горелка
духового шкафа кухонной
плиты
1 — рукоять; 2 — горелка; 3 — вы-
ход газовоздушной смеси; 4 —диф-
фузор; 5 — регулятор первичного
воздуха; 5 —форсунка
Рис. 8-55. Конфорочная го-
релка
/ — смесительная камера; 2— фор-
сунка; 3 — газораспределительный
колпачок
где km — коэффициент (0,00048—0,00037) годового максимума, пе-
рехода от годового расхода к максимальному часовому (СНиП
П-Г.13-62); фгод — годовой расход газа, тыс. ккал. ''
В том случае, когда известны число и тип газовых приборов,
расчетный часовой расход газа
Qp.4 = S^o<7o (8-67)
i=i
где k0 — коэффициент одновременности (табл. 2 СНиП IIT.11-62),
qi — расход газа прибором, нм3/ч.
Расход газа для отопительных печей и котлов подсчитывается
по формуле (5-2) в зависимости от теплопроизводительности печи
или котла, к. п. д. этих устройств (например, водогрейная плита —
0,55; водонагреватель — 0,8; печь или котел — 0,75).
Для сжигания газа необходимо подать к нему достаточное ко-
личество воздуха. Этому отвечают трубчатые и конфорочные го-
релки. Первые (рис. 8-54) представляют собой трубу с отвер-
стиями d=2-4-3 мм, выходя из которых газовое пламя обогре-
вает стенки камеры. Вторые (рис. 8-55) предназначены для горе-
ния газа непосредственно под нагреваемой поверхностью. Эти го-
релки инжекционные, прскольку струя газа подсасывает воздух
(первичный) и образует газовоздушную смесь. Сгорание ее с до-
полнительной порцией воздуха (вторичного, уже присасываемого
к пламени) обеспечивает дальнейшее повышение температуры и
большую полноту сгорания газа.
Когда расходуются значительные количества сжигаемого газа
(котлы, коммунальные и промышленные печи и т. п.), применяют
горелки, к которым и газ, и воздух подводятся по самостоятель-
ным трубопроводам (давление газа 50—150 кгс/м1, воздуха 50—
300 кгс/м1'); компонуется многоструйная газовая горелка.
На рис. 8-56 —газовая плита на четыре конфорки. Двухконфо-
рочные плиты устанавливают в кухнях объемом до 10 м3. Расстоя-
ние от плиты до каменной стены 10 см, до деревянной — 25 см.
На рис. 8-57 — газовый водонагреватель ванны, устанавливае-
мый на расстоянии 3 см от стены. При навеске его на деревянную
стену или перегородку последние изолируются асбестом (6 = 3 мм)
и кровельной сталью. Отвод продуктов сгорания •— по каналам
в капитальных стенах с учетом противопожарных требований. Ми-
нимальный объем ванного помещения 12 м3. Под дверью должна
быть щель не менее 3 см или жалюзийная решетка площадью
0,02 м1 для притока воздуха к горелкам.
На рис. 8-58 — конструкция отопительного газиатора (тепло-
мощность 2000 ккал/ч, к. п. д. 0,8). Забор воздуха на горение,
так же как и омывающего теплообменник, производится из отап-
ливаемого помещения. Продукты горения выбрасываются в газо-
ход. Другие конструкции предусматривают поступления в отапли-
ваемое помещение продуктов горения и не требуют газоотводных
каналов.
137
777/77777/7777777/7777777,.
129
Рис. 8-56. Установка газовой плиты
Рис. 8-57. Водонагрева-
тель для ванны КГИ-56
/ — вход газа; 2 — газовый
кран; 3 — выход горячей
воды; 4 — соединительная
трубка горячей воды; 5 —
регулятор давления газа;
6 — маховик сопла горелки;
7 — змеевик горячей воды;
8 — змеевик холодной воды;
9 — пластина термобаллона;
10 — запальник; 11 — соеди-
нительная трубка холодной
воды; 12 — рукоятка запаль-
ника; 13 — рукоятка газо-
вого крана; 14 — водяной
вентиль; 15 — вход холодной
воды
Рис. 8-58. Газиатор Мос-
<- газпроекта
1 — горелка; 2 — теплооб-
менник; 3 — кожух; 4 — ре-
шетки; 5 — газоотводной
патрубок
Рис. 8-59. Газовый двойной нагреватель
/ — чугунные крышки; 2 — газовые трубы d=20 27 мм- 3 — керамические
дырчатые плитки инфракрасного излучения; 4 —рефлектор
В последнее время все большее распространение получают па-
нели с горелками инфракрасного излучения (рис. 8-59). Образую-
щаяся в закрытой камере газовоздушная смесь поступает в рас-
пределительную коробку, проходит через дырчатую керамическую
насадку и сгорает у ее наружной поверхности, которая раскаля-
ется до 900—1000° С и становится источником интенсивного инфра-
красного излучения.
Газ широко используется в котельных. Устраиваются или га-
зовые котлы специальных конструкций [11, 12], или газовые го-
релки под чугунными секциями котла. Газовые котельные отли-
чаются от котельных на твердом топливе отсутствием склада
топлива и золоудаления. Особое внимание должно обращаться
на выполнение требований техники безопасности при эксплуата-
ции газового оборудования, на его автоматику (СНиП П-Г.8-66 и
СНиП П-Г.11-66),
Эксплуатацией газовых устройств в зданиях ведает эксплуата-
ционная служба газового хозяйства города, а на коммунальных и
промышленных предприятиях — специальный персонал под кон-
тролем городских газовых инспекций. Наблюдающие за эксплуа-
тацией должны: инструктировать работников домохозяйств, пред-
приятий и население о правильном и безопасном пользовании га-
зовыми приборами; регулярно осматривать газовые устройства и
устранять утечки газа, очищать газопроводы и удалять влагу; не
допускать промерзания газопроводов и ликвидировать ледяные
пробки; поддерживать в исправности запорные, регулирующие и
счетные устройства.
Газопроводы следует ремонтировать после отключения домо-
вой сети от магистрали (в противогазах со шлангами). Сварку
вскрытых наружных газопроводов производят при давлении газа
не менее 100—200 кгс/мг, чтобы устранить образование взрыво-
опасной смеси.
Помещения, где ведется ремонт газового хозяйства, необхо-
димо тщательно проветривать. В них запрещается курить, зажи-
гать огонь, включать электрические лампы. Инструменты должны
быть из металлов, не дающих искр при ударах. Особое внимание
следует обращать на наличие тяги в вентиляционных каналах.
§ 25. Основы воздушного отопления
При воздушном отоплении теплоноситель — воздух — нагре-
вают до температуры, более высокой, чем воздух в помещении.
Нагретый воздух подается в последнее, смешивается с внутрен-
ним воздухом и отдает ему то количество тепла, которое возме-
щает теплопотери помещения.
Воздушные системы подразделяются на централизован-
ные с подачей нагретого воздуха из общего центра (камеры)
по разветвленной сети кайалов к нескольким помещениям и де-
централизованные с подачей воздуха местными отопитель-
ными агрегатами (рис. 8-60, а). По способу перемещения воздуха
139
Рис. 8-60. Схемы воздушного отопления
а — децентрализованное с отопительным агрегатом в самом отапливаемом помеще-
нии; б — г — центральное с общим центром (камерой); / — калорифер; 2—вентиля-
тор с электродвигателем; 3 — камера; 4— канал для рециркуляционного воздуха;
5 — канал для подачи нагретого воздуха; 6 — канал для удаления воздуха из по-
мещения в атмосферу; 7 — шахта или канал для забора свежего наружного воз-
духа^ 8 — шахта сборная вытяжная; 9 — вытяжное отверстие; 10 — отверстие для
приточного воздуха.
различают: гравитационные системы с циркуляцией его за
счет разности плотностей воздуха, поступающего к общему центру
(камере), нагретого, направляемого в отапливаемые помещения;
механическим побуждением за счет дополнительного
давления вентилятора.
Системы воздушного отопления могут быть отопитель-
ными и отопительно-вентиляционными. В отопитель-
ных (полностью рециркуляционных) обращается только воздух
помещения и осуществляется только отапливание последнего
(рис. 8-60,а и б); в отопительно-вентиляционных используется
нагреваемый свежий воздух (рис. 8-60, виг), достигается и
отапливание, и вентиляция помещения. Нередко количество пода-
ваемого наружного воздуха составляет лишь долю от общего
(рис. 8-60,в), перемещаемого в системе (система с частичной ре-
циркуляцией) .
Системы воздушного отопления с полной рециркуляцией могут
быть применены в помещениях, не загрязненных вредными веще-
ствами, а с частичной рециркуляцией — когда количество приточ-
ного свежего воздуха компенсирует лишь объем воздуха, расхо-
дуемого в помещении (на технологические цели, местные вентиля-
ционные отсосы и т. п.). Рециркуляция не допускается в жилых,
а также в производственных помещениях, в воздушной среде ко-
торых содержатся ядовитые вещества, микроорганизмы, неприят-
ные запахи.
Агрегаты, как правило, размещаются на стенах и колоннах или
на полу в самом отапливаемом помещении. Камеры могут распо-
лагаться вне отапливаемого помещения (например, в подвале)
или внутри него. Поскольку воздушное отопление сейчас большей
частью устраивается с принудительным движением воздуха, ос-
новное санитарно-техническое оборудование камер и агрегатов
обычно состоит не только из калорифера (нагревание воздуха), но
и вентилятора.
140
Количество тепла, вносимое нагретым воздухом (при полной
его рециркуляции) в помещение, компенсирует теплопотери Qo
последнего
Qo = Vc (/пр — /в) [ккал/ч], (8-68)
где V— количество воздуха, л«3/ч; с — его объемная теплоемкость
(с = 0,31 ккал/м3-г рад)-, /пр и 4 — температуры приточного воз-
духа и расчетная в помещении, °C.
Отсюда, зная Qo, с, и выбирая соответствующее значение 4р,
—Д’------- из/ч]. (8-69)
с (^пр - ^в)
При воздушном отоплении, работающем только на свежем воз-
духе, затраты тепла на его нагревание
Qi — Vе (^пр — 4) {ккал/ч], (8-70)
где 4 — расчетная наружная температура для центрального отоп-
ления, °C.
Затраты тепла при системах с частичной рециркуляцией
Q2 = Qo + (4р - 4)> (8-71)
где Кн — объем свежего воздуха, подмешиваемого к рециркули-
руемому из помещения, л3/ч.
Максимальная температура воздуха, подаваемого на высоте до
3,5 м от пола, назначается до 45° С, а на большей высоте — до
70°С. Температура 4р связана со значением С*— температуры
удаляемого воздуха.
tnp=tyx + Qo/Vc. (8-72)
Преимуществами воздушного отопления, по сравнению с рас-
смотренными ранее, являются: исключение многочисленных мест-
ных нагревательных приборов; уменьшение расхода металла
(труб, соединительных частей и арматуры); быстрое повышение
температуры воздуха в отапливаемых помещениях. Сооружение
такого отопления удобно в зданиях из крупноразмерных панелей
с пустотами для каналов.
Однако осуществление воздушного отопления в жилых, сани-
тарных, больничных и тому подобных зданиях нежелательно из-за
распространения инфекции, запахов, шума, звуков и в силу труд-
ности регулировки подачи тепла (воздуха) по многим отдельным
помещениям. Устройство воздушного отопления экономично и не-
сложно для небольших индивидуальных домов и отдельных
больших помещений. Подача нагретого воздуха с правильно на-
значенными скоростью и температурой обеспечивает достаточно
равномерное распределение температур воздуха в основном
141
Рис. 8-61. Характерные схемы рас-
пределения воздуха
а — агрегаты на стенах в шахматном по-
рядке; б — то же, друг против друга; в —
агрегаты на колоннах
в помещениях значительного
объема и глубины. Поэтому воз-
душное отопление нашло широ-
кое применение в механических
цехах, сборочных, складах и т. п.
Отечественная техника и нау-
ка занимают ведущее место в раз-
витии воздушного отопления. Так,
на основе исследований А. Н. Аб-
рамовича, В. В. Батурина,
В. Н. Бахарева, В. Н. Гобза,
И. А. Шепелева и других удается
обеспечить дальнобойную сосре-
доточенную подачу воздуха. Его
факел может охватывать значи-
тельные площади помещений.
При выпуске в верхнюю зону воздуха со скоростью 8—12 м/сек,
и /пр=70°С различие в нижней зоне помещения только 1,5—2,5°,
а подвижность воздуха — всего лишь до 0,5 м/сек.
^Отметку такого выпуска над полом рекомендуется принимать
3,5—6 м в помещениях высотой до 8 м\ 5—7 м — в более высо-
ких. На рис. 8-61—характерные схемы распределения воздуха
в помещениях. Назначают одну струю на ширину' помещения,
трехкратную его высоте. Струя обслуживает помещение длиной
I = 4,8 УТа, (8-73)
где Fa — площадь сечения помещения нормально к оси струи, м2.
Диаметр воздуховыпускного патрубка
d = —^-=-[M}, (8-74)
2000 V Fn
где V — производительность патрубка, м3/ч.
Отопительные агрегаты предпочтительнее располагать у внут-
ренних стен, подавая нагретый воздух к холодным наружным.
При этом для исключения холодного дутья приемлемо условие
Ац>>*н.3 + 2усР- (8-75)
где /н.з — температура нижней (рабочей) зоны, °C; пСр— средняя
скорость выпуска воздуха, лЦсек.
§ 26. Выбор, монтаж, приемка, испытания, эксплуатация
центральных систем отопления
Выбор системы заключается в достижении наибольшего соот-
ветствия: гигиеническим условиям пребывания людей в помеще-
ниях и технологии; требованиям эксплуатации (несложная схема,
надежность действия, простота обслуживания, ремонта и регули-
рования, пожарная безопасность, возможная полнота использова-
ния наличного давления); архитектурно-строительным особенно-
142
стям здания (строительные конструкции, наличие подвала и чер-
дака, отделка помещений и т. д.); требованиям экономики (умень-
шение трудоемкости монтажа и материальных затрат, расширение
возможностей для индустриальной заготовки элементов системы
и т. д.).
Подробные данные по выбору (рекомендуемых и допускае-
мых) центральных и местных систем отопления имеются в СНиП
П-Г.7-62, табл. 9.
Сейчас на объекте ведется главным образом сборка систем из
узлов и деталей, изготовленных на заводах или в заготовитель-
ных мастерских. На этих предприятиях — новейшее станочное обо-
рудование, конвейеризация поточной технологии, используются
многие прогрессивные предложения сантехников — новаторов. Раз-
вернутая в СССР индустриализация монтажа улучшает его каче-
ство, повышает производительность труда и сокращает монтаж-
ные сроки.
Предварительная заготовка предъявляет высокие требования
к точности общестроительных и монтажных работ. Допускаемые
отклонения в размерах: до ±10 мм — между осями оконных про-
емов и отверстий для труб; ±15 мм — для отметок перекрытий;
±20 мм — для расстояний между перегородками.
Комплексное проектирование требует указания в архитектур-
но-строительных чертежах отверстий в строительных конструк-
циях, каналов и ниш. Параллельное ведение монтажа всех видов
санитарно-технического оборудования и самих строительных ра-
бот должно быть увязано со степенью готовности отдельных объ-
ектов или этажей. Производитель работ или инженер, ведущий
технический надзор за строительством, монтажом или эксплуа-
тацией зданий, должен иметь основные представления о требо-
ваниях к качеству отопительных систем.
Трубопроводы должны прокладываться на расстоянии 1—2 см
от поверхности штукатурки и закрепляться разъемными хому-
тами, концы которых заделываются цементным или алебастро-
вым раствором в каменные стены, а к деревянным — крепятся
шурупами. В местах прохода труб через стены и перекрытия преду-
сматриваются проходные гильзы из кровельной стали или обрез-
ков труб (зазор 1—1,5 мм) для перемещения трубы при темпера-
турном удлинении. На чердаке трубы укладываются на кирпичные
столбики или подвешиваются проволокой к стропилам.
Нагревательные приборы до установки опрессовываются гид-
равлическим давлением, равным рабочему (эксплуатационному)
плюс 2 ати. Приборы навешиваются на кронштейны, укрепленные
в каменных стенах на цементном растворе; при деревянных стенах
они крепятся к перегородкам сквозными болтами. При стандарт-
ной длине подводок допускается некоторое смещение оси прибора
и окна. Трубы должны иметь плавные (без вмятин) погибы.
После окончания монтажа отопительная система подвергается
гидравлическому испытанию. Давление принимается также на
2 ати выше эксплуатационного., но не менее 4 ати, и должно под-
143
Температура наружного Воздуха, °C
Рис. 8-62. Вариант графика центрального ре-
гулирования
1 — температура подаваемой сетевой воды; 2 — тем-
пература воды, поступающей в системы централь-
ного отопления; 3 — температура обратной воды из
систем отопления; 4—расход воды на отопление;
А — отопительный период; Б — период работы на
цели горячего, водоснабжения; В — переходный пе-
риод, вызванный обеспечением работы горячего во-
доснабжения
держиваться в системе
в течение 5 мин. Перед
сдачей в эксплуатацию
проводят тепловое испы-
тание системы на пра-
вильность прогрева «на
ощупь» всех нагрева-
тельных приборов. Недо-
статочный прогрев при-
боров обычно ликвиди-
руется удалением воздуха
(исправлением уклона),
реже засора, а также ре-
гулировкой отдельных
участков системы. При
положительных результа-
тах испытания состав-
ляется акт предваритель-
ной приемки системы в
эксплуатацию с указани-
ем недоделок и де-
фектов.
Окончательная прием-
ка производится в усло-
виях текущей эксплуата-
ции системы. В приемку
входят: ознакомление с
технической документа-
цией (проект, расчетно-
пояснительная записка,
акты гидравлического ис-
пытания системы и пред-
варительной ее приемки) и осмотр системы (соответствие про-
СЛ1у, lipvi pCDdCIVlULID lipnUUpUttJ.
Средний срок службы системы водяного отопления 40—50 лет,
парового — от 25 до 35 лет. Мелкий ремонт ведется систематиче-
ски, крупный планируется на лето. До начала отопительного се-
зона система промывается водой и подвергается пробной топке
для выяснения дефектов, подлежащих устранению. При остановке
на лето система промывается и во избежание коррозии (окисле-
ния стали) заполняется водой.
Система отопления нуждается в постоянной эксплуатационной
регулировке, проводимой в зависимости от изменения наружных
климатических условий. В системах с местной котельной такая
регулировка производите^ кочегаром; в системе, присоединяемой
к городской теплосети, регулирование осуществляется персоналом
теплосети на вводе в здание в районной котельной или на ТЭЦ.
При этом могут осуществляться три метода регулирования водя-
ного отопления: количественный (изменением расхода теплоноси-
144
теля), качественный (изменением его температуры) и количест-
венно-качественный, смешанный (рис. 8-62).
При гравитационной циркуляции с повышением /н снижается
tr, уменьшается М в системе. Это приводит и к уменьшению дей-
ствующего гравитационного давления, что вызывает снижение
расхода воды, перемещаемой в системе. Последняя работает по
количественно-качественному графику. В однотрубной системе не-
обходимость изменения расхода воды при изменении /н диктуется
главным образом неодинаковостью значений коэффициентов теп-
лопередачи k у последовательно включенных нагревательных при-
боров, имеющих различную /Ср. Обычно регулирование водяного
отопления ведется по оптимальному графику (предложение
Е. А. Белинкого), который составляют так, чтобы ни в одном отап-
ливаемом помещении /в не была ниже нормируемой.
Центральное плавное регулирование, возможное в широких
пределах для водяного отопления, при обычном паровом (см. § 21)
практически неосуществимо (используется регулирование пропус-
ками).
Глава 9
ОБОРУДОВАНИЕ И СХЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
§ 27. Котельные
Устраиваются как водогрейные, так и паровые котельные. По
теплопотреблению различаются отопительные, производственные,
производственно-отопительные, пиковые и энергетические котель-
ные; по обслуживаемому району — индивидуальные, домовые,
групповые, квартальные и районные.
И домовые и групповые котельные состоят из котлов (не ме-
нее двух), питательного и тяго-дутьевого устройств. Квартальные
и районные котельные большей производительности включают и
экономайзеры (для отбора тепла от отходящих дымовых газов),
а также водоподготовительное, топливоснабжающее, золоуда-
ляющее и другие устройства. В котельных теплоснабжения нагре-
вается вода или производится пар (до 20 ати и'200°С). Основное
оборудование теплоцентрали — энергетические котлы высокого
давления (130—240 ати).
В домовых котельных устраивают небольшие котлы для отоп-
ления и вентиляции, иногда и для горячего водоснабжения. Совме-
щение с горячим водоснабжением требует систематической обра-
ботки восполняемой воды, чтобы исключить коррозию оборудова-
ния, засорение его накипью и забивание шламом.
На рис; 9-1—схема. небольшой домовой котельной. Насос 2
из сборной обратной трубы 6 направляет воду в котел 1, откуда,
нагревшись до требуемой температуры, она подается в магистраль
отопления 7. Утечка воды из системы восполняется в точке пг из
6 Заказ № 586
145
Рис. 9-1. Схема простейшей
котельной
Рис. 9-2. Схема крупной отопи-
тельной котельной, с водогрейным
котлом
бака-аккумулятора 5. Водопроводная вода 4 направляется в котел
горячего водоснабжения 3, где нагревается до температуры 60—
70° С, поступает в бак-аккумулятор и далее в сеть горячего водо-
снабжения 8. Способствуя удалению в атмосферу кислорода и уг-
лекислоты, бак снижает коррозионную активность воды.
Схема крупной котельной дана на рис. 9-2. Обратная вода из
теплосети 10, пройдя грязевик 9, поступает к сетевому насосу 2
и направляется в водогрейный котел 1; уже подогретой в котле,
она идет в подающую магистраль теплосети 11. Вода, компенси-
рующая утечки и водоразбор для горячего водоснабжения, из во-
допровода 3 через подогреватель 4 поступает в фильтр 5. После
умягчения в фильтре направляется в деаэратор 7, повысив свою
температуру в подогревателе 6. После деаэратора эта добавочная
вода подается в обратную магистраль теплосети подпиточным на-
сосом 8.
Умягчение добавочной воды -(удаление солей жесткости и от-
деление взвеси) предотвращает образование накипи. Деаэрация
воды служит для удаления из нее растворенных газов, корроди-
рующих систему: инертных, азота, особенно углекислоты и кисло-
рода.
Паровые котлы удобны для удовлетворения смешанных отопи-
тельно-производственных нагрузок в виде пара и горячей воды
(рис. 9-3). Из парового'котла 1 отопительно-производственной ко-
тельной пар отпускается только для технологических нужд 13
(обратная конденсационная линия 14), а для целей отопления,
Рнс. 9-3. Схема отопитель-
но-производственной ко-
тельной с паровыми кот-
лами
146
вентиляции и горячего водоснаб-
жения в пароводяных подогрева-
телях 2 нагревается вода, цирку-
лирующая в водяных сетях теп-
лоснабжения 15 и 16. Конденсат
из водоподогревателей и от паро-
вых потребителей собирается
в бак 3 и из него насосом 4 на-
правляется в котлы. Подпитка
сетей осуществляется насосом 6
и регулятором 7 в обратную
трубу между грязевиком 8 и се-
тевым насосом 5. Вода из водо-
Рис. 9-4. Схема установки
экономайзера

провода 9 проходит подогрева-
тель 10, фильтр 11 и деаэратор 12. Подогреватель 10, охлаждая
деаэрированную при 100° С воду до 60—70°, подогревает водопро-
водную воду соответственно на 30—40° для обеспечения оптималь-
ных условий работы фильтра 11.
Оборудрвание крупных котельных дополняется водоподготовкой. При боль-
шой жесткости воды она фильтруется (пропуск через катиоиитовые вещества,
обменивающие катионы кальция и магния на катионы натрия и водорода). Са-
нитарно-бактериологическая очистка достигается подогревом подпиточной воды
до 70—100° С. Деаэрация воды (котельной и сетей) осуществляется в термиче-
ских деаэраторах, где отвод корродирующих газов из воды производится в ре-
зультате нагревания ее паром.
К числу теплообменных аппаратов, применяемых в котельных,
относятся: экономайзеры (рис. 9-4); воздухоподогреватели, необ-
ходимые для повышения температуры воздуха, подаваемого
в топку при влажном топливе; пароводяные и водоводяные нагре-
ватели. Если экономайзеры изготовляются из чугунных, устойчи-
вых против коррозии ребристых труб, в которых течет подогре-
ваемая вода, то воздухоподогреватели — обычно из гладких сталь-
ных труб.
Котлы выпускаются большой и малой теплоемкости. Пер-
вые— обычно стальные цилиндрические резервуары; громоздкие,
но с большим запасом горячей воды, нередко используемой для
горячего водоснабжения (в банях, прачечных и т. п.). Компактны
широко применяемые котлы малой теплоемкости, чаще всего чу-
гунные секционные, не подвергающиеся коррозии.
Различают котлы низкого и высокого давления. К последним
(только из стали)- причисляют котлы с давлением пара выше
0,7 ати и водогрейные с температурой воды более 115° С. Котель-
ные высокого давления по правилам котлонадзора располагаются
в отдельно стоящих зданиях; при низком давлении котлы могут
быть установлены в подвальных помещениях.
На рис. 9-5 — цилиндрический котел, состоящий из стального клепаного или
сварного барабана, внутри которого крепятся одна или две жаровые трубы. Если
котел паровой, он на 3/< заполняется водой, а на (верхнее пространство) —
паром. Над барабаном — паросборник; его основная задача — отделение пара.
6*
147
/ 2 J 4
5,
6 7 8
9
Рис. 9-5. Одножаротрубный котел
1— корпус; 2— жаровая труба; 3 — штуцер питательного вентиля; 4 — уро-
вень воды; 5 — штуцер парового вентиля; 6 — люк; 7 — сухопарник; 8 — штуцер
для присоединения предохранительного клапана; 9 — заднее днище; 10— об-
муровка котла; //—лаз; 12 — шибер; 13 —порог; 14 — колосник; /5 — прия-
мок; 16— штуцер для спуска воды; /7 — дверка топки
Во избежание взрыва передача тепла от топочных газов к паровому пространству
недопустима.
Одножаротрубные котлы могут иметь поверхность нагрева до 70 м2, двух-
жаротрубные — до 140; их давление до 13 ати. Если поверхность нагрева одножаро-
трубного котла 30,3 и 40,6 то его размеры (dX^XZ) —соответственно 3,4Х2,5х
Х5,4 и 3,4X2,5x6,7, а для двухжаротрубного поверхностью 100 м2—3,9Х2,5Х
Х12,0 м.
Для небольших отопительных установок служат чугунные сек-
ционные котлы теплопроизводительностью 5000—30 000 ккал/ч.
На рис. 9-6 — такой котел ВНИИСТО-Мч. Его секции собираются
на ниппелях. Отвод газов — в верхней части котла (по стрелке).
Поступление воды из системы — через нижний отвод тыльной сек-
ции; подача нагретой — через верхний отвод, с фронта котла. При
выработке пара над котлом устанавливается горизонтальный ци-
линдрический барабан — сухопарник. Последний присоединяется
к котлу с помощью двух верхних двойных отводов. В пространстве
между чугунными секциями размещается «внутренняя топка».
Поверхность нагрева чугунных котлов колеблется в пределах
0,5—100 лх2, а теплосъем — от 7 до 10 тыс. ккал/м^-ч. Чугунные
котлы в основном «радиационные». Основная поверхность нагрева
воспринимает лучистое тепло от горящего топлива и раскаленных
газов.
На рис. 9-7 — один из новейших шатровых чугунных секцион-
ных котлов. Основные данные о котлах даны в прилож. 8.
Котлы при интенсивной подаче воздуха на горение (от вентиля-
тора) существенно увеличивают теплопроизводительность. В чу-
гунных котлах с «внутренней топкой» дутье, однако, не рекоменду-
ется: опасны трещины секций (при малом топочном пространстве
на них может повлиять высокотемпературный газовый факел).
Внешние топки, обычно сложенные из огнеупорного кирпича, рас-
полагаются с фронта котла, дают возможность сжигать любое
148
Рис. 9-6. Малометражный котел ВНИИСТО-Мч
Рис. 9-7. Чугунный секционный котел «Универсал-6»
для твердого топлива
1 — средняя шатровая секция; 2 — крайняя секция; 3—-колос-
никовая решетка; 4 — ниппельное отверстие нижнее; 5 — то же,
рерхиее; 6 — боковой газоход; 7 — изоляционная мастика
топливо даже при интенсивном дутье. При антраците во внешней
топке — неподвижные колосники (площадь прозоров 20%); при
буром угле или торфе.— колосники уже поворотные (площадь
прозоров — 10—12%).
В небольших установках тяга создается дымовой трубой, бла-
годаря чему воздух, поступающий в топку, и дымовые газы про-
ходят через котлоагрегат. В крупных установках на газоходе до-
полнительно предусматривают дымососы-вентиляторы, устанавли-
ваемые до трубы.
Отдельно стоящие трубы в местных котельных сооружаются
лишь при отсутствии каналов в стенах и как временные, до при-
соединения системы к теплоцентрали. В последнем случае целесо-
образны легко демонтируемые стальные трубы, для устойчивости
снабжаемые растяжками.
Широкое применение в крупных котельных получили сейчас
барабанные и прямоточные котлы. Барабанные в основном состоят
из большого числа параллельных стальных труб, ввальцованиых
в горизонтальные цилиндрические барабаны. Прямоточные котлы,
наоборот,— из длинных трубчатых змеевиков; отсутствие бара-
банов упрощает их конструкцию. Прямоточные водогрейные
котлы служат для теплоснабжения; их производительность до
100 Гигакал/ч с нагревом воды до 150° С.
Поверхность нагрева котлов определяется по выражению
Fk==<1’1^1’2)Q [жа], (94)
Я
где 1,14-1,2 — коэффициент, учитывающий бесполезные потери
тепла трубопроводами, котлами и пр.; Q — расчетная тепловая
нагрузка на котельную, ккал)ч\ q— часовой съем тепла с 1 м2
поверхности нагрева котла, ккал (по табл. 9-1).
Таблица 9-1
Средний съем тепла q с поверхности нагрева, ккал!мг-ч
1 Котлы Сжигаемое топливо
бурый уголь торф антрацит жидкое и газообразное топливо
Чугунные с внутренними топ- ками 2 000—3 000 3 000—5 000 6 000—7 000 7 000—8 000
То же, с внешними топками . . 7 000—9 000 8 000—10 000 10 000—12 000 10 000—13 000
Малометражные котлы ВНИИСТО можно устанавливать не-
посредственно на пол котельной, остальные — только на фунда-
менты. При высоких грунтовых водах газоходы не заглубляют
в грунт. Площадь сечения горизонтального газохода (борова) про-
порциональна обслуживаемой поверхности нагрева котлов
f = 0,0055FK [л2]. (9-2)
150
Площадь внутристенных дымовых каналов и труб небольших
котельных
(9-3)
у h
где а — коэффициент, равный 0,03,— для внутренних каналов и
отдельно стоящих кирпичных труб; 0,04 — для отдельно стоящих
(сильно охлаждающихся) металлических труб; h — высота от ко-
лосниковой решетки до устья трубы (устье не менее чем на 1 м
выше крышн здания), м.
Для больших котельных (более 500 000 ккал/ч) определение
сечений дымовых труб и газоходов ведется с учетом сопротивле-
ния тягового тракта.
Местная котельная — комплекс помещений: котельный зал,
склад топлива, санузел с душем, умывальником и унитазом. Же-
лательна и мастерская — комната кочегара1 *.
Хотя бы одна из стен котельного зала должна иметь естественное освещение
И приток наружного воздуха (на горение топлива и вентиляцию) через откры-
ваемые проемы. Местная котельная должна иметь собственный выход с там-
буром во двор (наружные лестницы или выделенные марши лестничной клетки)
и бункеры для загрузки топлива. В мелких котельных их насосные и теплообмен-
ники могут размещаться в основном котельном зале. При расходе топлива более
5 r/ч его подают ленточными транспортерами (наклонные эстакады), при расходе
более 40 т/ч сооружают бункерные галереи. При расчетной tn не ниже +5° С
допускаются котельные Открытого типа.
Удобство обслуживания требует ширины проходов между кот-
лами 0,7—1,0 м, а у стен—1,04-1,5 м. Для экономии площади
котлы спаривают. Расстояние перед фронтом котлов ВНИИСТО-
Мч—• 1,54-2,2 м, для котлов «Универсал» — 34-3,5 м, а за котлами
соответственно — 0,4 и 1,5 м. Котлы устанавливают вдоль единой
фронтальной линии. Высота котельного зала на 1 м выше высоты
котлов, но не менее 3 м. Перекрытия над местной котельной не-
сгораемые и газонепроницаемые. Полы бетонные, а в бытовых по-
мещениях дощатые.
Рис. 9-8 — планировка местной котельной с чугунными секцион-
ными котлами: двумя водогрейными и одним паровым с гори-
зонтальным цилиндрическим сухопарником; на рис. 9-9 —то же,
но для отдельно стоящей котельной. Для возмещения расхода воз-
духа, забираемого на дутье, в верхней зоне котельной установлены
жалюзи.
Зная часовой расход топлива qT (кг/ч) для котельной, опреде-
ляют необходимую площадь для хранения твердого топлива
= 600^ [л(2ь (9 4)
Ут^т
где 600 — продолжительность работы котельной, обеспечиваемая
топливом, хранящимся на складе, ч; ут н йт — плотность в кг/м3
и допускаемая высота в м для топлива (см. табл. 5-1).
1 Приемы планировки крупных котельных даны в специальной литературе.
Нормы проектирования котельных—см. СН 350—66, СНиП П-Г. 9-65.
151
Рис. 9*8. Планировка местной отопительной котельной
7 — водогрейный котел; 2 —паровой; 3 — верстак; 4—бункер;
5 — дымовой и вытяжной каналы; 6 — склад топлива; 7 — ко-
тельный зал; 8 — помещение насосной; 9 — вытяжные каналы
из санузла н душевой
Рис. 9-9. Отдельно стоящая котельная
7 —котел «Универсал-6» водогрейный; 2 —то же, паровой; 3— газоходы от котлов; 4 —
сборный газоход; 5 —отдельно стоящая труба; 6 — неподвижные жалюзи
Рис. 9-10. Тепловая схема коммунальной ТЭЦ
Площадь складского помещения назначается с добавлением
площади проходов. При отдельно стоящих котельных допускается
хранение топлива под навесом, открыто; снаружи размещают зо-
лоуловители, дутьевые устройства, химводоочистку и т. п.
§ 28. Сведения о КЭС и ТЭЦ
Устраиваются два типа тепловых электростанций: конденсаци-
онные (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Первые вырабаты-
вают только электроэнергию, вторые — и электроэнергию, и тепло
для централизованного теплоснабжения. По начальному давлению
пара ТЭЦ делятся на среднего, высокого, повышенного и сверх-
высокого давления (35, 90, 130, 240 ати). На рис. 9-10 — схема
коммунальной ТЭЦ.
Пар высокого давления из котла поступает в теплофикацион-
ную турбину 2. Отработавший пар направляют в подогреватель 11,
где он нагревает воду тепловых сетей до требуемой температуры.
Из подогревателя вода поступает в тепловую сеть 13 непосредст-
венно или после догрева в пиковом котле 12. Охладившись в сис-
темах потребителей тепла, сетевая вода по теплопроводу 8 воз-
вращается на ТЭЦ для нового подогрева. Она проходит грязевик
9, сетевой насос 10, основной подогреватель 11, пиковый котел 12
и вновь поступает в систему теплоснабжения. При входе на ТЭЦ
сетевая вода пополняется добавочной водой из водоподготовки 14
подпиточным насосом 15 через регулятор давления 16. Перемычка
с терморегулятором 18 служит для регулирования температуры
воды за подогревателем 11. Из последнего конденсат пара насо-
сом 17 подается в главный деаэратор ТЭЦ, включенный в систему
регенерации 6. Неиспользованный в отборе пар проходит во вто-
рую часть турбины 2 с электрогенератором 3, где расширяется
до 0,03—0,05 ати, и поступает в конденсатор 4 (с охлаждающей
водой из водопровода 19). Здесь отработавший пар конденсиру-
ется в жидкость и насосом 5 подается в систему регенерации 6
для подогрева, дегазации и пополнения химически очищенной
в водоподготовке 7 водой.
Тепловые балансы КЭС и ТЭЦ приведены в табл. 9-2.
Таблица 9-2
Примерные балансы тепла для КЭС я ТЭЦ, %
Статьи расхода тепла
Потери в котельной.....................................
Потерн в трубопроводах.................................
Потери в турбогенераторе...............................
Потери в конденсаторе турбины..........................
Тепло, превращенное в электроэнергию...................
Тепло, отданное теплоснабжению.........................
КЭС ТЭЦ
15
1,5
3,5
40
40
0
15
1,5
3,5
0
33
47
Примечание. Полный к. п. д. для КЭС — 40%', для ТЭЦ — 80%.
153
§ 29. Схемы и оборудование централизованного теплоснабжения
Устраиваются водяные, паровые и смешанные сис-
темы теплоснабжения. Как правило, теплосети прокладываются
двухтрубными. Вторая труба — для возврата охлажденной воды
(при паре — для конденсата).
Сооружают «закрытые» и «открытые» системы теплоснабже-
ния. В закрытых системах теплообмен между сетевым и местным
теплоносителями происходит через разделяющую стенку водона-
гревателя, давление в теплосети не зависит от давления в местной
системе или от ее высоты; вся сетевая вода возвращается на ТЭЦ.
В открытых системах часть воды расходуется на горячее водо-
снабжение (непосредственный водозабор).
Теплосети делятся на районные и общие. Первые обслужи-
вают определенный район. Их недостаток — невозможность гиб-
кого покрытия тепловых нагрузок за счет соседних ТЭЦ или ис-
пользования промышленных тепловых отходов. В общих сетях —
большие возможности (работа всех источников тепла на единую
сеть).
Тепловая сеть — чаще двухступенчатая (рис. 9-11) с магист-
ральными и распределительными трубопроводами. Первая сту-
пень (магистральная) отделена от второй (распределительной)
подогревателями. В магистральных трубопроводах выгодно при-
менять теплоносители высоких температур (180, 200°С), а в рас-
пределительных— более низких (по местным условиям).
Конфигурация сетей лучевая—а и кольцевая — б (рис. 9-12).
Хотя кольцевая система обычно протяженнее и дороже лучевой,
однако она более надежна в аварийных ситуациях.
Протяженность теплосетей значительна; важным является рас-
пределение в них давлений (рис. 9-13). Линии г — е, а — ж пока-
зывают падение давлений в подающей и обратной магистралях,
график — статические и динамические давления, передаваемые по
теплосети в системы абонентов. Весь отрезок а —г — давление,
развиваемое насосами, е — ж — свободное давление на вводе наи-
ний г — е, а — ж к точкам 1—3 характеризуют гидравлические со-
противления в местных системах.
Ерли к тепловым сетям все абоненты присоединены через элеваторы, то в се-
тях статическое давление определяется самой высокой отметкой уровня воды
в местных системах. При перегретой воде это давление включает в себя и давле-
ние паров перегретой воды. Графики строят, чтобы контролировать давление
у абонентов (6 ати — предел прочности приборов), наличие в системах с пере-
гретой водой давления не меньше чем давление парообразования.
Сейчас широко'применяется теплоснабжение с вводами в квар-
тальные тепловые пункты. От них теплоноситель подается к теп-
лоцентрам (абонентским вводам) отдельных зданий. Вводы раз-
мещаются в отдельном помещении (примерно 3,0X6,0 м, высотой
не менее 1,8 л с проходами у оборудования не менее 1,0 м)
в первом или подвальном этажах здания. Манометры, термомет-
154
Рис. 9-11. Двухступенчатая схема
теплоснабжения
/ — ТЭЦ; 2 — районная котельная; 3 —
подогревательно - распределительные
станции; 4 — потребители тепла; 5 —
насосные; 6 — магистрали; 7 — распре-
делительные трубопроводы
Рис. 9-12. Конфигурация тепло-
вых сетей
Рис. 9-13. График давлений в водяных тепловых сетях
/ — план тепловой сети; П — профиль; 1J1 — линии статиче-
ского давления; ^/—3—абоненты; А—В — точки ответвления
к абонентам, вертикальные отрезки от точек 1—3 — высоты
местных систем
ры, предохранительные устройства и расходомеры должны обес-
печить учет расходуемого тепла и контроль, эксплуатационную
подрегулировку системы абонента (изменением параметров, вре-
менным отключением абонентов — пропусками).
На рис. 9-14 и 9-15 —схемы вводов.
Теплопроводы прокладывают под землей на глубине 0,5—
1,0 м (рис. 9-16). На производственных площадках или вне горо-
дов и поселков допустима воздушная прокладка на эстакадах и
мачтах, по стенам каменных зданий, на надземных опорах (1,0—
1,5 м от земли).
155
Рис. 9-14. Схема парового ввода
1— пар на технологические нужды; 2 —пар на вентиляцию; 3 —пар
на отопление; 4 — закрытый конденсационный бак; 5 — гидрозатвор; 6 —
насос для перекачки конденсата; 7 — предохранительные клапаны; 8 —
редукционный клапан; 9— обратный клапан; 10— конденсатоотводчнк;
// — водоотделитель; /2 —паромер; /3 —водомер; 14 — пар низкого дав-
ления; 15 — воздушная трубка (обратный клапан за конденсатоотвод-
чнком не показан)
Рис. 9-15. Схема водяного ввода
/ — подающая магистраль тепловой сети; 2—обратная магистраль;
3 —подающая магистраль в систему отопления; 4—обратная маги-
страль; 5 — задвижка; 6 — грязевик; 7 — спускная из грязевика;
в—манометры: 9 — термометры: 10 — ручной насос: 11—элеватор:
/2 — водопровод; /3 —раковина; 14 — водомер; 15 — обратный
клапан
Красная линия
Рис. 9-16, Пример укладки подземных сетей
/ — газопровод; 2 и 3 — водопровод; 4 — канализация; 5 — водосток; 6 — теплосеть
Рис. 9-17. Варианты подземной прокладки теплопроводов
а —сборный железобетонный непроходной канал; б —- беска-
нальная прокладка; в — проходной канал: / — труба; 2 — теп-
лоизоляция; 3 —внешняя штукатурка; 4 — бетонные подкладки;
5 — плиты и стенкн каналов; 6— гравий; 7 — дренажная труба;
8 — грунт (песок); 9 — металлический каркас; 10 — подготовка
основания
Рис. 9-18. Ниша для подземной прокладки П-образного ком-
пенсатора
а — план пиши; б — схемы положения компенсатора до н после пус-
ка теплоносителя
Сальник
Рис. 9-19. Устройство сальникового
компенсатора
Рис. 9-20. План камеры теплосети
Подземная прокладка (рис. 9-17) бывает канальная (в непро-
ходных и реже проходных каналах из отдельных типовых бло-
ков) и бесканальная, более простая; она на 30—35% дешевле
канальной. Для бесканальной применяют литые конструкции (за-
ливка пенобетоном) и сборно-блочные из набивных или литых
блоков.
- Теплопроводы изолируют (подающие трубы обязательно). При
высоких грунтовых водах вдоль трассы устраивается дренаж. Ук-
лон дна каналов и верхней плиты не менее 0,002. Гидроизоляция
дна и стенок каналов — до верхнего уровня грунтовых вод. Тепло-
изоляция бесканальной прокладки дополняется внешним гидро-
изоляционным слоем, например двумя слоями борулина; во влаж-
ных местах гидроизоляцию усиливают (рубероид, битум и т. д.).
На трассе предусматривают задвижки для отключения отдель-
ных участков, компенсаторы температурных удлинений (Д~ 1,2 мм
на 1 м трубы) как П-образные (рис. 9-18), так и более компакт-
ные сальниковые (рис. 9-19) —для городских участков; реже при-
меняют гофрированные или волнистые отрезки труб. Для прокладки
трубопроводов к зданиям (места ответвлений) и установки запор-
ной арматуры предусматривают железобетонные сборные камеры
/
Рис. 9-21. Неподвижная опора для теплопровода в канале
158
(рис. 9-20) высотой 1,8—2 м; размеры
в плаце— по оборудованию. Камеры име-
ют приямок для стока и откачки воды,
один или два люка.
Как несущие конструкции, обеспечива-
ющие организованное перемещение труб,
применяются опоры: для воздушной про-
кладки — подвесные, а для подземной —
скользящие (труба свободно перемещается
на опоре) и неподвижные (рис. 9-21).
Компенсаторы должны устраиваться
между неподвижными опорами на протя-
женных прямых участках (более 25 м).
При установке они растягиваются, а в на-
гретом состоянии могут сжаться на вели-
чину 2Z/4 (рис. 9-18, б). Высота h вылета
по отношению к ширине а компенсатора
берется в отношении 3/2. Общее удлинение
А/ участка трубопровода
А/= а (/—/н) / Щ, (9-5)
где I — длина участка, м\ t и /н— соот-
ветственно расчетная температура среды
в трубе и температура окружающего воз-
духа, °C; а — коэффициент линейного рас-
ширения металла трубы (для стали —
0,000012 м/м град).
Рис. 9-22. Регулятор рас-
хода
/ — клапан; 2 —пружина;
3 — сильфон
Трасса должна быть минимальной протяженности, вызывать
возможно меньшую разборку дорожных покрытий, учитывать рас-
положение канализации, водопровода, электрических и телефон-
ных кабелей, газопроводов и т. д. Следует использовать подвалы
и технические подполья зданий. Это удешевляет прокладку, обес-
печивает осмотр оборудования.
Согласно СНиП IIT. 10-62, средняя величина R, приходящаяся
на 1 м прямого водовода, принимается: 2—3 кгс/м2-м — для тран-
зитных магистралей, до 8 — для распределительных' по фактиче-
скому располагаемому давлению — для ответвлений к зданиям (не
более 30 кгс/м2>м). Скорость теплоносителя принимается до
50 м/сек в паропроводах и 3 м/сек — в водоводах.
Методика расчета сетей такая же, как и для внутренних систем центрального
отопления. Формулы, связывающие R, диаметр d трубы и расход теплоноси-
теля G, таковы:
для водяных сетей 1^5^ IO10 d5’25T
для паровых £ =0^5. G2 г (9-7) 10Ю а5,25у V >
где у — плотность теплоносителя, кг/.и3.
159
Полная потеря давления приближенно равна потери давления
в прямолинейных трубах с коэффициентом (1,2—1,3) на местные
потери.
Работа централизованного теплоснабжения тесно связана с пе-
ременными факторами (изменением теплопоступлений, водоразбо-
ром и т. п.), и высокое качество ее обеспечивают, лишь применяя
автоматику, регулирующую температуру, расход и давления теп-
лоносителя.
Так, регулятор (рис. 9-22) «после себя» (РР) обеспечивает постоянство рас-
хода воды через местную отопительную систему. Клапан 1 находится под седлом,
и пружина 2 оттягивает его вверх. От давления со стороны входа сетевой воды
клапан разгружен сильфоном 3. Со стороны выхода воды клапан нагружен дав-
лением перед местной системой, а на сильфои снизу воздействует давление за
системой. Таким образом, пружина уравновешивает силу, пропорциональную гид-
равлическому сопротивлению системы. Устанавливая соответствующее натя-
жение пружины, можно обепечить требуемое сопротивление системы, а следова-
тельно, определенный пропуск через нее греющей воды.
Другой, устанавливаемый на вводе, регулятор подпора «до себя» предусмат-
ривается для поддержания минимума давления в обратной трубе, защищает
местную систему от опорожнения. Конструкция этого регулятора во многом анало-
гична предыдущей. Клапан находится уже снизу, изменен и подвод к нему сете-
вой воды.
Часть III ВЕНТИЛЯЦИЯ
Глава 10
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
§ 30. Воздух, его свойства. Диаграмма 1 -d
Атмосферный воздух — смесь азота (75,6% по массе), кисло-
рода (33,1 %) и водяных паров — в ничтожных количествах содер-
жит инертные газы (гелий, неон, криптон и др.).
Современные города сильно загрязнены пылью и газами от за-
водов и фабрик, выхлопами автомобилей. Содержание этих вред-
ностей в миллиграммах относят к 1 м3 воздуха (мг/м3).
Охрана воздушного бассейна стала проблемой современности.
Мельчайшие частицы пыли адсорбируют (сгущают) водяной пар.
Уменьшается прозрачность воздуха, возникают туманы, вредно
отражающиеся на организме человека.
В гражданских и промышленных зданиях воздух должен быть
достаточно нагрет и чист, умеренно влажен. Поддержать пара-
метры внутреннего воздуха на требуемом уровне, удалить из по-
мещения загрязненный воздух и подать чистый — задача венти-
ляции. Большое значение имеет правильный учет тепловлажност-
ного состояния воздуха.
Водяной пар может находиться в воздухе и в перегретом, и
в насыщенном состояниях. Атмосферный воздух (всегда влаж-
ный) допустимо считать смесью газов, на которую распространя-
ются законы Дальтона и Клайперона.
По Дальтону сумма парциальных давлений всех газов, состав-
ляющих смесь, равна полному (барометрическому) давлению
смеси
в = р, + р2+ ... = (ю-1)
1
По Клайперону произведение давления на объем для 1 кг лю-
бого газа есть величина постоянная:
РЛ= RJi, (Ю-2)
где Pi — абсолютное давление, кгс/.и2; Vi — удельный объем, т. е.
объем в м3, занимаемый 1 кг газа при давлении Pi и абсолютной
температуре Л, 0 К; Ri — газовая постоянная (для сухой части
воздуха — 29,27; для водяного пара — 47).
Влажный воздух состоит из водяного пара (молекулярная
масса цп=18) и сухого воздуха (молекулярная масса цс.в=29).
В = Рс.вДРп. (Ю-З)
161
Плотность у (кг/м3) — величина, обратная удельному объему.
При атмосферном давлении 760 мм рт. ст. (760-13,6= 10333кгс/м2)
из уравнения Клайперона для сухого воздуха следует
•в — 333 __ 353 /10-41
Усв RC.BT 29,277 Г '
Содержание влаги в воздухе крайне мало:
Ь = Тс. в - 0,0129 (10-5)
Так как Ра обычно не превышает 500 кгс/м2, то Yb=Yc.b-
Количество водяного пара, приходящееся на 1 кг сухой части
влажного воздуха, называется влагосодержанием воздуха х;
Тп Рс. вРп . 29,27 Рп _______________ Q R93 ?п
Те. в 7?ПРС. в 47 Рс. в В Рп
(10-6)
В вентиляционных расчетах удобнее пользоваться влагосодер-
жанием
d = 1000х = 623 -Р-П—. (10-7)
В---Рп
Для этих же расчетов можно принимать постоянными весо-
вые теплоемкости и сухого воздуха, и пара:
сс.в=0,24 ккал/кг-град-, сп=0,46 ккал/кг град.
Теплосодержание сухого воздуха при температуре t
lc.B = cc.Bt (ккал/кг). (10-8)
Теплосодержание перегретого пара для практических расчетов
можно принять
In = cnt + г, (10-9)
где г — скрытая теплота парообразования, при 0°С составляющая
595,3 ккал/кг.
Тогда теплосодержание влажного воздуха, отнесенное к су-
хой его части,
/в = 4. в + Л = 0,24/ 4- (595,3 + 0,46/) d/1000. (10-10)
Графическая зависимость I, /, <p, d, Ра наглядно отображается
на I—d-диаграмме, предложенной в 1918 г. Л. К. Рамзиным.
Сейчас I—d-диаграмма (рис. 10-1) широко применяется при рас-
четах тепловлажностных процессов.
Для удобства пользования она строится в косоугольных коор-
динатах. По оси ординат отложено теплосодержание воздуха I,
по осн абсцисс (под 135° к оси ординат)—влагосодержание d
(то и другое по отношению к сухой части). На диаграмме имеются
линии / и ср — постоянных температур и относительных влажно-
стей воздуха. Нижняя вспомогательная горизонтальная шкала
влагосодержания d связана с упругостью водяных паров Рп (на
162
Рис. 10-1. /—d-диаграмма тепловлажностиого состояния воздуха
правой вертикали диаграммы). Линия <р=100% отвечает состоя-
нию насыщения воздуха. Ниже — область тумана, перенасыщен-
ного воздуха.
Диаграмма I — d выражает состояние воздуха в виде одной
точки, определяемой двумя параметрами. По найденной точке на-
ходятся остальные параметры.
Пример 27. <в=20°С, <р=30%. Определить точку, изображающую данное
состояние воздуха и значения остальных параметров. На пересечении изотермы
<=20°С с линией <р=ЗО°/о находится точка А (рис. 10-1), изображающая искомое
состояние: 7=7,5 ккал/кг, <7=4,5 г/кг=0,0045 кг/кг и Рп=5,5 мм рт. ст.
По диаграмме 7—d просто находят температуры точки росы <т.р=<яас и мок-
рого термометра <мт (<тр — температура воздуха, насыщенного водяными
163
Рис. 10-2. Нахождение значе-
ний <т.р и <м.т для воздуха,
состояние которого на I—d-
диаграмме отвечает точке А
парами при данном влагосодержанни). Для
нахождения <т.р на диаграмме (рис. 10-2)
следует продолжить линию d—const вниз до
пересечения с кривой насыщения. Проходящая
через эту точку изотерма будет отвечать tT.p.
Значение <м.т соответствует температуре воз-
духа, насыщенного водяными парами при дан-
ном теплосодержании. Следовательно, значе-
нию <м.т на диаграмме отвечает изотерма,
проходящая через точку пересечения линии
Z=const с кривой насыщения (<р=100%).
Диаграмма I—d упрощает нахож-
дение параметров смеси двух коли-
честв воздуха неодинаковых состояний.
Например, пусть воздух состояния hd\
в количестве Gi смешивается с возду-
хом состояния /2d2 в количестве G2.
Влагосодержание и теплосодержание
получаемой смеси соответственно
будет:
^см (Gi + G2) = dfii + d2G2,
/« (G1 + G2) = /А + i2g2.
Эти выражения приводят к равенству
dj ^СМ G1 /сМ
dcu di G2 Zcm —
(10-11)
Отсюда видно, что абсцисса точки dctt делит отрезок dz — di
в отношении, обратно пропорциональном смешиваемым количест-
вам воздуха; в таком же соотношении делит отрезок /2—Л и ор-
дината точки /см. Если точки, соответствующие параметрам обоих
смешивающихся количеств, соединить на диаграмме прямой, то
координаты точки смеси на этой прямой, делящей ее на два от-
резка, оказываются обратно пропорциональными смешивающимся
количествам.
Пример 28. Воздух в количестве 100 кг состояния <i=30°C: di = 10 г/кг
смешивается с 50 кг воздуха состояния <2 = 10° С; d2=7 г/кг. Определить пара-
метры смеси.
Находим на диаграмме точки, соответствующие этим состояниям. Соединив
обе точки прямой (рис. 10-1) и разделив отрезок в отношении Gi/Ga=2/1, от-
ложив одну треть полной его длины от точки с параметрами ti dlt найдем точку,
характеризующую параметры смеси:
<см = 23,5° С; dCM =9,1 г!кг.
Просто отображаются на диаграмме / — d процессы, связан-
ные с переходом воздушно-паровой смеси из одного состояния
в другое (при нагревании, увлажнении, охлаждении или осушке).
Если параметры начального состояния воздуха hdi, а конеч-
ного /2г/2, то отношение
12-1г __ М
(d2 — dJl/lOOO Adl/1000
(10.12)
164
представит собой угловой коэффи-
циент линии процесса, характери-
зующий изменение состояния возду-
ха на диаграмме (множитель
1/1000 вводится при d, исчисляемом
в кг/кг).
В то же время
I = <ЖЛ.
где Q и 6ВД — выделенные в поме-
щение тепло (явное и скрытое) и
влага.
Четыре характерных построения
на I—d-диаграмме отображены на
рис. 10-3.
1. Воздух состояния Adi нагре-
вается при постоянном влагосодер-
жании (di — d2). В этом случае зна-
чение углового коэффициента gi па-
раллельно линии d — const. Выраже-
ние для углового коэффициента
Рис. 10-3. Характерные случаи об-
работки воздуха
t _ /2 — 11
dz — di
1000
Это говорит о том, что процесс сухого нагревания при d=const
графически изображается вертикальным лучом, проведенным из
начальной точки 1 через точку 2.
2. Воздух состояния Zidi поглощает одновременно и тепло,
и влагу. Если конечное состояние характеризуется параметрами /з,
d3, то направление луча искомого процесса изобразится отноше-
нием
В2 =
7з-/1.>0,
<4 *— di
1000
что соответствует направлению луча между точками 1—3.
3. Воздух поглощает влагу при неизменном теплосодержании
(адиабатический процесс): /4=/i = const. Здесь угловой коэффици-
ент выразится отношением
Вз 1=2
/4-/1
= 0.
1000
Процесс протекает по лучу /=const.
165
4. Воздух отдает тепло (охлаждается) при неизменном влаго-
содержании di = ds = const. Как и в первом случае, луч процесса
параллелен линии d=const, но так как ДсЛ, то
^ = 7^ =
ds —
1000
Процесс характеризуется лучом от точки 1 по вертикали вниз.
§31. Вредности. Определение воздухообменов
Вид и количество вредных выделений в помещении определя-
ются деятельностью человека, технологическим процессом. В жи-
лых и общественных помещениях основные вредности — углекис-
лый газ, влаго- и теплоизбытки; в производственных, помимо
влаго- и теплоизбытков, могут быть пыль и различные газы. Ме-
теорологические условия в помещениях должны отвечать санитар-
ным нормам (СН 245—71).
Теплопоступления. Помимо тепловыделений с поверхно-
стей труб и арматуры (см. §18 и 19), могут быть теплопоступле-
ния от людей, солнечной радиации, искусственного освещения,
электродвигателей и станков, остывающих в помещении материа-
лов, с поверхностей технологического оборудования.
1. Тепловыделения людьми определяются интенсивностью и ус-
ловиями их Труда и зависят от параметров окружающей среды.
Эти тепловыделения (табл. 10-1) состоят из явного «ощутимого»
тепла (сухая теплоотдача тела) и «скрытого» тепла (при испаре-
нии влаги с поверхности кожи и дыханием). При объеме помеще-
ния более 50 л3 на одного человека тепловыделение людьми не
учитывается.
Таблица 10-1
Тепловыделения человеком, ккал/ч
Характер работы Тепловыделения
явные скрытые
Тяжелая .... 150 150
Средней тяжести 125 100
Легкая 100 75
Умственный труд 70 55
Состояние покоя 60 40
2. Теплопоступления от солнечной радиации учитывают при на-
ружной температуре 10° С и выше:
для остекленных проемов
Q. = qoPoAo\ (Ю-13)
166
для покрытий 2
Qn = ЯпГпКп, (10-14) ;
и
где <?о и <7п—величины радиации я
(табл. 10-2 и 10-3), Fo и Fn — поверх- *
ности остекления и покрытия, л2; п
Дп— коэффициент теплопередачи н
покрытия, ккал/м2-ч-град; Ао — ко-
эффициент, учитывающий вид остек-
ления (для двойного /10 = 1,15; оди-
нарного— 1,45).
Примечания: 1. Солнечная радиа-
ция через массивные стены, а также через
остекленные поверхности, обращенные на
север, не учитывается. 2. Коэффициент
теплопередачи покрытия должен быть не
менее 0,8 ккал/м? ' ч град. 3. Расчетные ве-
личины Qo уменьшаются: при забелке
окон — до 60%, при матовом стекле —
до 40%, при сильном загрязнении стекол —
до 80%.
Борьба с солнечным облучением
сводится к озеленению участков,
покрытию наружных ограждений
светлой краской, забеливанию окон,
устройству у них ставен, жалюзи,
а иногда и к охлаждению огражде-
ний водой (водяные резервуары с
неподвижной или проточной водой
над покрытиями, расположение над
последними орошаемых пористых
материалов, распыливание воды
и т. п.).
3. Теплопоступления от искус-
ственного освещения
<2=2^-860, (10-15)
где LN— потребляемая мощность
одновременно включаемых светиль-
ников, квт/ч; 860 — теплоэлектриче-
ский эквивалент, ккал/квт.
4. Тепловыделения от электро-
двигателей или станков рассчитыва-
ют по формуле:
ф = 2#'-860ф1ф2ф3ф4, (10-16)
где LN'—суммарная расходуемая
мощность электродвигателей или
станков, к.вт/ч; ф4 — средний к. п. д.
XEBhAlTS Х1ЧНЧ1ГВ13О g оо СО ОО 80 70
и запад 55-65° U3 О оо О о ОО СО
* о и о са иэ 1 U3 О СМ СО о из CD TJ*
* Ч о w 55-65° из о CM СО 170 150
Юго-вос I юго-за ио ПО 140 о из *ФСМ

ио из о оо по 100
1 65° из о ОО 170 150
Юг 45-55° из о CM CD о из СО тГ
ио С*Э по 140 о о со см
Е <и ме-
Характеристика поверхности Окна с двойным остеклением и деревянными пе{ S ' 3 . си . 0J Ч • Е (V <и • Е ' S . 3 S • X • О) 5* • S . ч ч . со н . <р 3 S о 3 СП 1) * о со 3 (V S 5 си ч X О) н о S 3 S л ч СО X К н СР CQ S 3 S о а) К о S со S о е X • со н • СР ч X е 3 аГ = с 5 CQ S л 5 (р 5 г « S Ч <Р 5* ь [°-
167
Таблица 10-3
Значения q„, ккал/м2-ч
Вид покрытия Широта
35° 45° 65° 55°
Бесчердачное 20 18 15 12
С чердаком 5 5 5 5
электродвигателей; ф2—коэффициент использования (0,5—0,8);
фз—коэффициент одновременности работы (0,5—1,0); ф4—коэф-
фициент (0,1—1,0), характеризующий долю перехода механиче-
ской энергии в тепловую.
Практически при работе механического и электротехнического
оборудования: без специального охлаждения — ф1ф2фзф4=0,25; при
использования охлаждающей среды — ф1ф2фзф4 = 0,10.
Пример 29. В насосной водопроводной станции установлены два насоса,
каждый с электродвигателем 24 кет. Расчетные теплопотери насосной —
3200 ккал/ч.
Определить теплопоступление в насосную прн работе электродвигателя н рас-
четную тепловую нагрузку для подбора отопительного оборудования насосной.
Принимаем: ф1=0,95; ф2=0,9; фз=0,5 (один насос резервный). В насосной
станции трение воды о стенки насоса и труб переходит в тепло, передаваемое
перемещаемой воде. Поскольку основная часть водопроводной сети находится
за пределами насосного помещения, в последнее практически передается неболь-
шая часть тепла, характеризуемая коэффициентом Чг4=0,1.
Теплопоступление (по выражению 10-16)
Q = 24-2-860-0,95 0,9 0,5-0,1 = 1770 ккал/ч.
Тепловая нагрузка на отопление будет 3200—1770=1430 ккал/ч.
5. Тепловыделения от остывающего в помещении материала
(или металла) определяются из выражения:
Q=G [c«(fi~fi)+r + cTB [ккал/чУ (10-17)
Z2 —21
где G— масса материала, кг\ tit // и t2 — температуры: начальная
жидкого материала, температура плавления и конечная остывшего
материала, °C; г — скрытая теплота плавления материала, ккал/кг-,
и ств— массовые теплоемкости жидкого вещества и твердого,
ккал/кг-град-, z2 и Zi— конечный и начальный отсчеты времени.
Средняя (за период остывания) величина тепловыделения:
жидким материалом
(ю-is)
z2 — Z1
твердым
Gtb = GCt*(<17^. (Ю-19)
z2 — Z1
168
Примечание. По выражениям (10-17) — (10-19) подсчитывают и охлажде-
ние помещений при въезде в них холодного подвижного состава и при поступ-
лении холодных материалов и оборудования. Эти выражения используют также
при расчетах по таянию льда и снега.
6. Теплопоступления от нагретых поверхностей
Q = («к + «л) (4 - 4) (10-20)
где ак и ал — коэффициенты теплоотдачи конвекцией и лучеиспу-
сканием, ккал/град', ta и /в— температуры на поверхности и
в помещении, °C; Fn — греющая поверхность, м2.
Пример 30. Фильтры очистной водопроводной станции имеют температуру
/п=5°С и площадь зеркала воды Fn=100 л«2. Рассчитать охлаждение помещения
фильтров через поверхность зеркала воды при поддержании /В = 12°С.
Поскольку &t=ts—?п = 12—5=7° С,
ак = 3,00 + 0,08-7 = 3,56 ккал/-ч-град.
Принимая значения коэффициентов лучеиспускания (см. § 1) для неподвиж-
ной воды 4,7 ккал/м2 • • Для внутренней штукатурки 4,3, имеем
а =___________1_________Г(285/100)* — (278/100)*! _
Л 1/4,7+1/4,3 — 1/4,96 L 7 ]“
= 4,7 ккал/м2-ч-град.
Окончательно искомое охлаждение
Q = (3,56 + 4,7) (12 — 5) -100 = 6500 ккал/ч.
Тепловыделение через открытые загрузочные отверстия различ-
ных промышленных термических печей в основном определяется
лучеиспусканием и приближенно может подсчитываться по выра-
жению
Q = 0,06 (Т/100/ z, (10-21)
где Т — абсолютная температура газов в печи; z — продолжитель-
ность открытия отверстия, мин.
Примечания: 1. При наличии у отверстий загрузочных дверей прини-
мается вдвое меньшее тепловыделение. 2. Суммарное тепловыделение пламенных
печей прн выпуске продуктов горения в помещение принимается в размере 100%
от тепла сожженного топлива. 3. Тепловыделение от кузнечных горнов при од-
ном огне— 15 000 ккал/ч, при двух-—30 000. 4. При устройстве над печами,
ваннами, горнами н другим оборудованием вытяжного укрытия учитывается
только лучистое тепловыделение с их боковых поверхностей.
Таблица 10-4
Количество влаги ц, г/ч, выделяемое человеком
Характер работы /в. °с
15 20 25 30 35
Тяжелая 185 240 300 355 415
Средней тяжести НО 140 185 230 280
Легкая • 55 75 115 150 200
Состояние покоя 40 45 50 80 115
169
Благовы деления людьми характеризуются данными
табл. 10-4 и определяются как
G = ng[a/«], (10-22)
где п — число людей в помещении; g — выделяемая человеком
влага, г/ч?
В токарно-механических цехах влага испаряется при охлажде-
нии резцов эмульсией. Влаговыделение принято считать
G = 0,152V [кг/ч], (10-23)
где N — мощность металлорежущих станков, кет.
Значительное количество влаги поступает во многие производ-
ственные помещения и помещения особого назначения (текстиль-
ные, кожевенные, пищевые цехи, бани, бассейны, прачечные).
Количество влаги G, испаряющееся с открытых поверхностей
воды при обычном барометрическом давлении, составляет
G = (а + 0,0174V) (Ряв. Рв) F [кг/ч], (10-24)
где а — фактор гравитационной подвижности окружающего воз-
духа (табл. 10-5); v — скорость этой подвижности, м/сек; Р“п и
Рв — давления насыщающих водяных паров при температуре воды
и воздуха помещения, мм рт. ст.; F — площадь зеркала испарения,
м2.
Таблица 10-5
Фактор подвижности а
Температура воды, °C до 30 40 50 60 70 80 100
а 0,022 0,028 0,033 0,037 0,041 0,046 0,060
Поступление жидкой влаги через заглубленные в грунт ограж-
дения, например водоканализационных сооружений, как правило,
не допускается (применяют гидроизоляцию). Однако эти огражде-
ния все же могут пропускать водяной пар в количестве
Ря —Р
Gn = ----5- F [г/ч], (10-25)
Ro. п
где Р“п—давление насыщающих паров в грунте при соответст-
вующей его температуре, мм рт. ст.; Рв и F— как в формуле
(10-24); Ро.п — общее сопротивление подземного ограждения па-
ропроницанию, мм рт. ст.-м2-ч/г.
Г а з о - и паровыделения. Выделение углекислоты чело-
веком дано в табл. 10-6.
Количество газа или пара, выделяющееся через неплотности
оборудования и трубопроводов,
G = ka'Vl/^- [кг/ч], (Ю-26)
170
Таблица 10-6
Выделение СО2 человеком
Характер работы
Выделение
СО2, е/ч
Умственная (взрослые люди)...........
Физическая легкая....................
То же, тяжелая......... ...........
Дети в движении......................
35
45
70
20
где V — внутренний объем оборудования или трубы, содержащих
газ, ле3; р, — молекулярная масса; Т — абсолютная температура
газа, °К; k — коэффициент (1,1—1,2), характеризующий износ
оборудования; а' — коэффициент, зависящий от давления газа
(табл. 10-7).
Таблица 10-7
При расчете испарения различных веществ, входящих в состав
лаков и красок, используется выражение
G = -^- F[z]4] (Ю-27)
100
где gm — расход жидкого лака или краски, q — содержа-
ние летучих растворителей в лаке или краске, выделяющихся при
высыхании, %; F — площадь поверхности покрытия, м2.
Широко применяются и укрупненные данные. Например, при-
нимают, что в литейных на 1 т мелкого чугунного литья выделя-
ется до 100000 ккал тепла и 1,8 кг СО, а в газосварочной мастер-
ской — 200 г той же СО на 1 кг сожженного ацетилена.
При количественной оценке производительности вентиляции ис-
пользуется понятие кратности воздухообмена (п), под которой
понимается отношение объема вентиляционного воздуха V, м3/ч
к внутреннему объему вентилируемого помещения УПом, м3.
± и = ——— . (10-28)
V пом
Кратности притока присвоен знак ( + ), а вытяжки —знак (—).
Зная кратность (см. прилож. 2), определяют воздухообмен
V= + nVmu. (10-29)
171
Для жилых, общественных и вспомогательных помещений
предприятий воздухообмен диктуется СНиП П-Г. 7-62 и другими,
предназначенными для проектирования соответствующих помеще-
ний, зданий. Многообразие технологических условий и вредностей
часто не позволяет нормировать кратность воздухообмена произ-
водственных помещений; в этом случае воздухообмен рассчиты-
вается.
1. О п р е д е л е н и е воздухообмена для удаления
избыточного тепла.
где Q — явные теплоизбытки в помещении (разность тепловыделе-
ний и теплопотерь), ккал/ч-, и (пр—температура уходящего
(в месте вытяжки из помещения) и приточного воздуха, °C; 0,24—
массовая теплоемкость воздуха, ккал/кг • град.
При удалении воздуха из верхней зоны помещения /ух опреде-
ляется с учетом градиента температуры А/ [см. формулу 1-23].
2. Определение воздухообмена при борьбе
с в л а г о в ы делениям и.
Gb = ^l [кг/ч]>
(10-31)

где бвл — количество водяных паров, выделяющихся в помещении,
г/ч; d2 и dt — влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения
и приточного (г на I кг сухого воздуха).
Нормами не предусматривается допустимое влагосодержание
воздуха, а дается относительная влажность и температура в поме-
щении (см. табл. 1), по которым и определяется d2.
3. Определение воздухообмена при одновре-
менном поступлении в помещение тепла и вла-
ги. Целесообразно использование /—d-диаграммы. Выявив тепло-
и влагоизбытки, находят угловой коэффициент луча процесса £,
представляющий собой соотношение выделенных в помещение
тепла и влаги. Луч процесса будет характеризовать изменение со-
стояния воздуха, поглощающего и тепло, и влагу.
Пример 31. Рассчитать воздухообмен в зале вместимостью 1000 чел.
с учетом поступления тепла и влаги. Пусть теплопотери зала— 10 000 ккал/ч
Кв=20° С).
Согласно табл. 10-1 поступление явного тепла (конвекцией и лучеиспуска-
нием), идущего на повышение температуры помещения,
= 1000 -60 = 60 000 ккал/ч.
Количество скрытого тепла (на испарение пота), повышающего теплосодер-
жание воздуха, но почти не влияющего на его температуру,
Qc = 1000-40 = 40 000 ккал/ч.
Теплоизбытки в зале
60 000 + 40,000 — 10,000 = 90 000 ккал/ч.
172
Влаговыделения в помещении (табл. 10-4)
бвл = 1000-45 = 45 000 г/ч.
Значение углового коэффициента
_ 90 000
~~ 45 000 0,001
2000 ккал/кг.
Отношение показывает, что приточный воздух, повышая свое влагосодержа-
иие иа 1 кг, увеличивает теплосодержание на 2000 ккал.
Пусть за расчетные параметры в иижней зоне зала будут приняты /в=20°С;
<Рв=0,65 (7В = 10,8 ккал/кг-, dB = 9,8 г/кг), тогда на диаграмме I — d (рис. 10-1)
этому будет отвечать точка В. Поскольку изменение состояния воздуха происхо-
дит по направлению £=2000 ккал/кг, через точку В проводим линию, парал-
лельную линии углового масштаба 2000. Если принять, например, температуру
приточного воздуха 15° С, остальные параметры, отвечающие точке Г, будут:
/пР=8,6 ккал/кг, dnp=8,7 г/кг (фРп=82%).
Отсюда необходимый воздухообмен
G = __g._ = Ал =_9_о.оо£_= .45 000 = 40Э00кг/ч
/в — /пр 4 — dnp 10,8 — 8,6 9,8 — 8,7
или, поскольку при /пр=15°С упР=353/(273+15) = 1,22 кг/м3,
V = 40 900/1,22 = 33 600 м3/ч.
4. Определение воздухообмена при борьбе
с вредными газами, парами и пылью. Содержание
газов, паров и пыли в помещении не должно превышать предельно
допустимые концентрации. Предельно допустимой концентрацией
называется содержание в воздухе помещения такого количества
вредных выделений, которое не вызывает неблагоприятного воз-
действия на организм человека.
Предельно допустимые концентрации СО2 в воздухе помеще-
ний, л/м3:
при постоянном пребывании людей (жилые комнаты) 1
» периодическом пребывании (учреждения).......1,25
» кратковременном пребывании (например, кино-
театры) ......................................2
детские учреждения н больницы..................0,7
Предельно допустимые содержания других газов и пыли сле-
дует принимать по санитарным нормам (СН 245—71).
Содержание СО2 в наружном воздухе больших городов 0,5 л/м3,
а небольших — 0,4 л/ж3.
Воздухообмен при борьбе с газами
V= Gr [м3/ч], (10-32)
•^1 — *
где Gr— количество газа, выделившегося в помещение, жг/ч; Xi и
Х2 — предельно допустимая концентрация (ПДК) газа и концен-
трация газа в наружном воздухе, мг/м3 (г/м3).
Последняя формула может оказаться пригодной и при расчете
воздухообмена при борьбе с пылью; при этом соответствующие ве-
личины будут относиться к выделению и концентрациям пыли.
Следует, однако, учитывать, что пыль не растворяется в воздухе,
173
а переносится им. Больше того, концентрация пыли в отдельных
зонах может и возрасти с увеличением воздухообмена. Пыль, осев-
шая в помещении, может быть взмучена воздушным потоком.
Борьбу с пылью, как и с другими вредными выделениями, сле-
дует вести, главным образом герметизируя оборудование и укры-
тия. Требуемый объем отсосов от пылящего или газовыделяющего
оборудования приводится в нормах для проектирования и в дан-
ных технологов. Новые санитарные нормы СН 245—71 (см. также
прилож. 9) приводят значения ПДК различных вредных веществ
в рабочей зоне помещений и в атмосферном воздухе.
При одновременном выделении в помещении вредных веществ,
тепла и влаги за расчетный объем приточного воздуха следует
принимать наибольший из полученных в расчетах для каждого
вида производственных выделений. При этом, подбирая вентиля-
ционное оборудование, следует ориентироваться на его требуемую
наибольшую производительность, выявляемую при сопоставлении
данных, полученных для зимнего периода, переходного (/я=10°С,
но наружные проемы в нижней зоне еще не открываются) и лет-
него.
Балансируя воздухообмен (по притоку и по вытяжке) в про-
мышленном здании, следует компенсировать расходы воздуха: иду-
щего на горение топлива, подсасываемого в дымоотводные уст-
ройства, удаляемого от укрытий технологического оборудования;
уходящего через вентиляционные фонари и шахты и т. д. Суммар-
ное количество приточного свежего воздуха обычно должно соот-
ветствовать суммарному количеству удаляемого из здания воз-
духа. При загазованности наружной среды или соседних помеще-
ний приток в здание или в более чистые его помещения должен
превалировать над вытяжкой.
§ 32. Виды и характеристики вентиляционных систем
Создание необходимого воздухообмена в помещении, отвечаю-
щего санитарно-гигиеническим требованиям и условиям техноло-
гии,— основная задача вентиляционных систем.
По способу перемещения воздуха последние делятся на гра-
витационные, работающие за счет разности плотностей на-
ружного и внутреннего воздуха, и с механическим побуж-
дением. Обе системы могут использовать и давление ветра.
В связи с незначительностью располагаемого давления радиус
действия гравитационных систем невелик. Гравитационные системы
сравнительно просты в устройстве, но их работа определяется не-
устойчивыми факторами: температурами воздуха, направлением и
силой ветра. Особенно это относится к неорганизованной вентиля-
ции через неплотности в ограждениях и в меньшей степени к орга-
низованной — по каналам, шахтам и через открываемые наружные
проемы окон, фонарей, ворот (аэрация).
Вентиляционные системы делятся на приточные и вытяж-
н ы е. Первые нагнетают чистый воздух в помещения, вторые уда-
174
ляют загрязненный в атмосферу. Иногда устраивают только одну
систему, например: только вытяжную — в курительной, санузле
(возмещение вытяжки достигается подсосом наружного воздуха
через неплотности или из соседних помещений) или только при-
точную— кабина крановщика в цехе с химическими вредностями.
Чаще всего устраивают и ту и другую системы, т. е. приточно-вы-
тяжную вентиляцию.
Система может быть общеобменной, местной, лока-
лизирующей, аварийной и смешанной. Первая венти-
лирует весь объем помещения, вторая — только отдельные его зоны
(у рабочих мест); третья — уносит вредности производственных
установок (зонты над кузнечными горнами, отсосы у химических
шкафов и т. п.). При периодичном поступлении ядовитых или
взрывоопасных веществ устраивают аварийную вентиляцию. Сме-
шанные системы — комбинация общеобменной вентиляции с мест-
ной или с локализующей.
Системы, автоматически поддерживающие в помещениях посто-
янные метеорологические условия, называют системами кон-
диционирования (condition — условие). Обычно кондицио-
нирование воздуха (КВ) устраивается в помещениях с большим
скоплением людей или при тяжелых условиях работы, или там,
где оно обязательно по требованиям технологии.
В жилых и общественных зданиях предусматривается общеоб-
менная вентиляция. В помещениях, где выделение тепла и влаги
обусловливает естественный подъем воздуха, вытяжку делают из
верхней зоны. Приточный воздух целесообразно подавать так,
Чтобы он доходил до людей возможно более чистым и свежим, не
нарушая комфортных условий. _____
На рис. 10-4 представлены схемы движения воздуха вентили-
руемых помещений. В смысле устранения застойных зон наиболее
удачна схема а с равномерным притоком по высоте помещения.
Хорошее поступление притока в рабочую зону обеспечивается и
в схемах б и е. Изменения температуры и скорости приточного
Рис. 10-4. Схемы перемещения воздуха вентилируемых помещений
175
Зрительно зал Сцена
Рис. 10-5. Примеры общеобменной вен-
тиляции
Рис. 10-6. Спектры всасывания
а — открытый торец патрубка; б — отверстие
в стене
Рис. 10-7. Вертикальные поля относительных скоростей приточного факела
воздуха, а также тепловыделений в помещении перестраивают
схему движения воздушных масс.
Схема на рис. 10-5, а характеризует целесообразный в гигиени-
ческом отношении выпуск приточного воздуха в нижнюю зону по-
мещения с небольшой скоростью (до 0,4 м/сек), через значитель-
ное число отверстий. Эта схема, однако, требует большего подо-
грева забираемого снаружи приточного воздуха, нежели при
подаче в верхнюю зону зала (рис. 10-5,6). В последнем случае при-
точный воздух достигает людей подогретым восходящими от них
потоками, но одновременно и загрязненным углекислотой, водя-
ными парами и т. п. Схема рис. 10-5, в проста при устройстве, од-
нако характерна воздушными потоками вдоль стен, ощущаемыми
человеком.
Установлено, что затухание скоростей воздуха по мере удале-
ния от всасывающих отверстий (рис. 10-6) происходит быстро и
интенсивно. Наоборот, падение скорости приточного факела идет
медленно (рис. 10-7). Поле скоростей приточного факела меняется
по мере удаления от отверстия, но эффект торможения струи до-
стигается далеко не сразу.
С учетом аэродинамических характеристик вытяжного спектра
и приточного факела проектируют местные отсосы и местный при-
176
Рис. 10-8. Характер-
ные местные отсосы
Рис. 10-9. Воздушные
души В. В. Батурина
на заливочной пло-
щадке в литейной
ток. Часто применяют вытяжные шкафы (рис. 10-8,а), зонты, осо-
бенно выгодные при восхождении нагретых струй (рис. 10-8,6).
Если по технологическим требованиям источник вредностей не мо-
жет быть укрыт (ванны и т. и.), устраивают бортовые отсосы со
значительной скоростью всасывания у края ванны (рис. 10-8, г
и д — однобортовые и двухбортовые), передувку, значительно
снижающую объем отсоса, но требующую организации притока
(рис. 10-8, ж). При неравномерном выделении значительных объемов
вредностей целесообразно устройство емкой ширмы (рис. 10-8, в).
Местный приток осуществляется механическим путем (воз-
душные души, оазисы — огражденные пространства с оздо-
ровляющим притоком, воздушные завесы, воздушные бу-
феры). Воздушный душ — сосредоточенная струя, охлаждающее
действие которой основано на различии температур потока воз-
духа и тела человека, а также на существенной скорости его обте-
кания. Воздушный душ (рис. 10-9) особенно эффективен при воз-
действии на человека лучистого тепла (от раскаленного металла,
печей и т. п.). Воздушные души с успехом применяют и одновре-
менно с местными отсосами у рабочих мест. В СН245—71 (табл. 6)
приведены данные о требуемых температуре и скорости иД
1Х/г7 Заказ № 586 1 77
воздуха при душировании в зависимости от /н и величины теплового
облучения в цехе. Например, при /н^10°С, легкой работе и облу-
чении в пределах 300—600 ккал/м2-ч ^д=224-23° С, а цд=0,54-
4-0,7 м/сек. При /Н>Ю°С, тяжелой работе и том же облучении
^д=20ч-22°С; а уд= 1,04-2,0 м/сек.
Производительность местных отсосов определяется физико-хи-
мическими свойствами и параметрами вредностей и воздушных
сред, конструкцией самого отсоса. Объем воздуха, извлекаемого из
зонтов (колпаков) и вытяжных шкафов,
V = 3600Fo [м3/ч1, (10-33)
где F — площадь расчетного сечения (основания зонта или откры-
того отверстия шкафа), м2; v — средняя скорость воздуха в отвер-
стии, м/сек.
При неядовитых (нетоксичных) вредностях допустимо прини-
мать ц=0,154-0,25 м/сек-, при ядовитых и при четырех, трех, двух
или одной открытых сторонах зонта минимальное значение скоро-
стей соответственно: ц=1,05; 0,9; 0,75; 0,5 м/сек. Значение v =
= 1,5 м/сек выбирается при особо ядовитых вредностях (пары свин-
ца, горячей ртути; цианистые соединения; лаки и их растворители;
дисперсная пыль металлов). При работе с радиоактивными веще-
ствами скорость принимается 2 м/сек.
Объем воздуха, удаляемого бортовыми отсосами, рассчитыва-
ется из условия: создать скорость всасывания не менее 0,2 м/сек
в наиболее удаленной от борта точке. При окислах азота, парах
серной кислоты практически эта скорость — 0,25 м/сек\ при парах
едкой щелочи, фосфорной кислоты или хромового ангидрида — 0,3;
если работают с азотной кислотой — 0,4. Объем отсоса меньше при
наличии у ванн глубоких боковых стенок, при невысокой темпера-
туре раствора в ванне, а также при однобортовом отсосе, по срав-
нению с двухбортовым; в среднем объем отсоса составляет 1500—
5000 м3/ч на 1 ж2 горизонтальной проекции ванны. При ширине
щели в бортовом отсосе 40—100 мм скорость в ней будет 11 —
15 м/сек.
При устройстве у ванны передувки объем воздуха, удаляемого
с противоположной стороны через бортовой отсос, примерно
в шесть раз больше объема притока.
Объем передувки определяется из выражения
Упер = 390А62/ 1м3М, (10-34)
где Ь и I — ширина и длина ванны, м; k — опытный коэффициент
(при температуре в ванне 95—20° С он равен 1—0,5).
Объем отсасываемого воздуха от кожухов шлифовальных, за-
точных и полировальных кругов определяют из выражения
Укож== Vd [м3/ч1, (10-35)
где d — диаметр круга, мм-, У — объем отсоса, приходящийся на
1 мм круга, м3/ч.
178
При заточных и
шлифовальных кругах
V— 1,64-2,0 при диа-
метрах круга от 600 до
250 мм, при войлочных
и полировальных —
V = 4, а при матерча-
тых— V=6 м3/ч.
Производительность
воздушного душа с ши-
риной на рабочем ме-
сте 1—1,2 м опреде-
ляется по выражению
Рис. 10-10. Характерные типы
трубков
приточных па-
(10-33), но только F— площадь живого сечения душирующего
патрубка диаметром D, а V-—скорость в его сечении. Последняя
находится из соотношения
Vr х
— = а —
V £)
(10-36)
где vx — скорость воздушного потока, принимаемая в зависимости
от требуемых условий у рабочего места, на расстоянии х, м от
патрубка.
При x/D = 3; 4; 5; 6; 7 значение коэффициента а будет соответ-
ственно: 0,2; 0,12; 0,08; 0,06; 0,045.
Схемы обычных приточных патрубков показаны на рис. 10-10.
По сравнению с примитивным торцевым выпуском (рис. 10-10, а)
трехдиффузорный насадок охватывает большую площадь цеха. Па-
трубок В. В. Батурина (рис. 10-10, е) создает направленную струю;
патрубок Г. А. Максимова (рис. 10-10, д), полочные патрубки
(рис. 10-10,8) и указанные на рис. 10-10, г исключают дутье под
воздухораспределительным устройством или вблизи него. Эта за-
дача решается и воздухораспределителем ВНИИГС — под рас-
ширенным торцом вертикального воздуховода предусмотрен отра-
жательный придвигаемый диск с отверстием (рис. 10-10,8). Сетча-
тый воздухораспределитель с диафрагмами (рис. 10-10, з), часто
в виде тумбочек над подпольными каналами, применяется в про-
изводственных помещениях для подачи в нижнюю зону приточ-
ного воздуха с небольшими скоростями (0,5—2,0 м/сек). Поток,
стелющийся вдоль ограждений помещения, создается насадками
типа показанных на рис. 10-10, ж.
Выпуск приточного воздуха в верхнюю зону помещений осуще-
ствляется непосредственно из воздуховодов через отверстия или
щели. Обычно желательны равномерность выпуска воздуха по
длине воздуховода и перпендикулярность струй к его оси. Этим
требованиям отвечают воздуховоды (конусные) с уменьшающимся
поперечным сечением; перфорированные воздуховоды, плафоны,
распределители1 или подшивные перфорированные потолки; возду-
1 Исследования и расчет таких перфорированных воздухораспределителей
выполнены М. И. Гримитлиным в ЛИОТе.
179
ховыпускные решетки с плавными рас-
сечками и направляющими; различные
конструкции выпусков с вращающими
их элементами (анемостат В. В. Лов-
цова, воздухораспределитель. Н. С. Зер-
цалова и А. А. Рымкевича) и т. п.
В целях заданного распределения рас-
ходов воздуха в разветвленных возду-
ховодах целесообразно применение регу-
лируемых тройников, сконструированных
и исследованных в ЛИСИ В. Р. Тау-
ритом (под руководством автора).
Воздушные завесы уменьшают вры-
вание холодных (или загрязненных) то-
Рис. 10-11. Воздушная завеса
у наружных ворот
ков через дверные проемы и ворота.
Завесы устраиваются с нужней, а при ширине проемов менее
3—4 м и задержках в воротах транспорта — с боковой односто-
ронней (рис. 10—11) или двусторонней подачей воздуха со зна-
чительной скоростью (12-^16 м!сек). Воздушными завесами прак-
тически подается от 2500 до 10 000 м3/ч воздуха на 1 м ширины
открытого проема. Расчет воздушных завес сложен и ведется
с учетом многих факторов: габаритов проема и здания, вида за-
весы, величины разрежения в проеме под действием разности
температур сред и ветрового давления.
В отличие от завесы воздушный буфер создается сетчатым воз-
духораспределителем, устанавливаемым у внутренних дверей
входных тамбуров (универмаги, театры и т. п.). Основная его
цель — лишь подогрев ворвавшегося в тамбур наружного воздуха.
Вентилирование помещений значительно облегчается автомати-
зацией и герметизацией технологического оборудования, пневма-
тическим транспортированием отходов, гидрообеспыливанием (ув-
лажнением в пылящих производствах). Когда удаляемый воздух
содержит особо вредные или пахучие примеси, пыль, приходится
гггчо тттэ n rtTT'T'd TTi.TTWiz4 н/лпо ^гч'гтгхг О1.т1лп арктта sioiwnrr» TIHQ-
духа или выводить его в верхние слои атмосферы, устраивать вы-
сокие шахты или выпускать с большой скоростью (факельный
выброс). Местоположение и оформление выпусков должно сооб-
разовываться с господствующим направлением ветра и устранять
выпадение вредностей в населенных местах или вблизи воздухоза-
борных устройств.
При внутренней кубатуре на одного человека более 40 м3 в по-
мещениях, имеющих окна, фонари, при отсутствии вредных и не-
приятно пахнущих веществ ограничиваются проветриванием. Если
в помещениях имеются теплоизбытки и поступление холодного на-
ружного воздуха не будет вызывать переохлаждения людей, обра-
зования тумана и конденсата на ограждениях, следует ориентиро-
ваться на аэрацию.
Механическая приточная и вытяжная вентиляция устраива-
ется в тех случаях, когда невозможно применить аэрацию (нали-
180
чие газов, паров и других вредностей в наружном воздухе, т. е. не-
обходимость его обработки; отсутствие аэрационных проемов или
невозможность установки вытяжных шахт; значительные местные
выделения ядовитых, взрывоопасных веществ).
Весьма часто устраивают смешанные системы: для теплого пе-
риода— аэрацию, для холодного — искусственную, с механиче-
ским побуждением приточную вентиляцию и естественную вытяжку
через шахты или фонари *. При незначительных выделениях вред-
ностей выгодно применение сосредоточенной горизонтальной по-
дачи приточного воздуха со значительной скоростью (зрительные
залы, ангары, механосборочные цеха). При этом достигается эко-
номия металла до 80% по сравнению с разветвленной приточной
системой.
§ 33. Вентиляция водопроводных и канализационных сооружений
Общеобменная вентиляция обычно устраивается в специфиче-
ских помещениях систем водоснабжения и канализации. В неза-
глубленных в грунт насосных, как правило, с относительно неболь-
шим тепловыделением от электродвигателей, осуществляется при-
точно-вытяжная гравитационная вентиляция. Вытяжка — через
шахты над кровлей или через верхние пояса окон; приток — в лет-
ний или переходный (весна и осень) периоды — через нижние
пояса окон. Зимой, когда тепловыделения меньше теплопотерь че-
рез наружные ограждения, ограничиваются периодическим провет-
риванием через форточки или специально подогревают приточный
воздух до температуры, несколько превышающей расчетную по-
мещения. В этом случае одновременно с вентиляцией будет до-
стигаться и эффект воздушного отопления.
В заглубленных в грунт насосных станциях теплопотери уже
менее значительны и, наоборот, имеется относительно большое из-
быточное тепло. Устраивается вытяжная шахта (или несколько).
Подача наружного (зимой подогреваемого) приточного воздуха
осуществляется через вертикальные каналы в нижнюю зону.
В залах фильтров и осветлителей может иметь место влаго-
выделение с открытого зеркала воды (если парциальное давление
на поверхности больше такового в воздушной среде помещения).
Кроме того, в этих помещениях, помимо охлаждения через на-
ружные ограждения, имеется и охлаждение с поверхностей водо-
проводного оборудования (стенок фильтров, их водяных зеркал,
трубопроводов, арматуры и т. п.). Сообразно этому устраивается
вентиляция с механическим побуждением, совмещенная с воздуш-
ным отоплением. В нерабочие часы, когда вентиляция не требу-
ется, с целью отопления можно переходить на полную рецирку-
ляцию воздуха. Подачу притока рекомендуется осуществлять на
1 Подробные новейшие рекомендации по проектированию систем вентиля-
ции даны в СН 245—71.
181
расстоянии 3,5—4,0 м от пола; удаление — через шахту, из верхней
зоны помещения.
В помещении хлораторной, где основной вредностью является
хлор, устраивается механическая приточно-вытяжная вентиляция.
Загрязненный воздух удаляется из нижней зоны помещения (хлор
тяжелее воздуха); свежий приточный подается на отметке около
1,0 м от пола. Вентиляционное оборудование из-за агрессивности
хлора следует выполнять из некорродируемых материалов. Анало-
гична схема вентиляции и для аммонизаторной.
Машинное отделение канализационных станций чаще всего
располагается в одном здании с камерой решеток. Принципы уст-
ройства отопления и вентиляции — те же, что и для насосных во-
допроводных станций. В камере рещеток (грабельное отделение)
основной вредностью является сероводород. Принимается приточ-
но-вытяжная общеобменная вентиляция с механическим побужде-
нием. Удаление загрязненного воздуха одновременно из нижней
зоны (вблизи у решеток) и из верхней. Приточный воздух реко-
мендуется круглогодично подавать в нижнюю (рабочую) зону на
отметке 1,0 м от пола, подогревая его лишь в холодное время.
Глава 11
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ВОЗДУХА
§ 34. Аэрация промышленных зданий. Аэрационные фрамуги
и фонари
Рассмотрим вертикальную плоскость, проведенную через два
оконных проема здания (рис. 11-1). Пусть tB = const; ts = const;
ун>ув. Это предопределяет поступление в помещение на-
ружного холодного воздуха через нижнее отверстие и удаление на-
гревшегося (более легкого) через верхнее. Возникающее давление
на уровне нижнего отверстия
Pi = hi (Тн — Тв) [кгс/м2],
а на уровне верхнего
= А2 (ун — ув) [кгс/м2],
где hi и /г2— вертикальные расстояния от середины отверстия до
уровня А—А—зоны нулевых давлений (нейтральная зона).
С другой стороны,
р,= ™ ,Р,=А,
2g 2 2g
где Vi и v2 — средние скорости в отверстиях, м/сек.
182
Рис. 11-1. Гравитацион-
ные давления при /в>^н
Рис. 11-2. Картина воз-
душных потоков при об-
дувании ветром (а) и
распределение давле-
ний (б)
Подставляя значения для Л и Р2 в предыдущие выражения,
получим
И1 И2
МТн — Тв) = — Тн И MYh — Yb) = ~ Тв-
2g 2g
Решая эти уравнения с введением опытного коэффициента ц —
= 0,65 (поджатия воздушного потока в отверстиях), имеем
V1 = 0,65|/~2g^ /~?в) [м/сек]; (11-1)
v2 = 0,651/ 2gh* (Vh ~ Vb) [м/сек]. (11-2)
\ Тв
Если ранее был выявлен воздухообмен (ЕПр и ЕВыт)> необходи-
мые площади проемов будут:
нижнего (для притока)
Л =-------------/р [-и2], (11-3)
0,65-3600 |/ 2ghl ~ 'Ув).
верхнего (для вытяжки)
Е2 =-----------/ыт Ln2]. (11-4)
0,65-3600 1/ 2gh2 <Vh ~ Тв^-
I/ тв
Рис. 11-3. Схемы аэрации для однопро-
летного промышленного здания
Рис. 11-4. Вариант схемы аэрации
трехпролетного корпуса
183
Рис. 11-5. Незадуваемый фонарь
конструкции МИОТ
1 — ветрозащитный щит (остекленный);
2 —крыша фонаря; 3~ горловина;
4 — вертикальная стенка; 5 — щит,
предотвращающий попадание дождя
через горловину в цех; 6 — щнт от-
верстия для выхода воздуха; 7 —от-
верстие в боковой плоскости
Зная требуемые воздухообмены, можно варьировать с величи-
нами Fi и F2, задаваясь положением зоны нулевых давлений.
Влияние ветра поясняется картиной распределения его струй и
аэродинамических давлений (рис. 11-2). На наветренных поверх-
ностях зданий устанавливаются положительные давления ( + ), на
заветренных — отрицательные (—); последние обычно преобла-
дают и на боковых стенах. Величина ветрового давления
V
PB=+k' -5-ун [кгс!м2\,
(П-5)
где k' — аэродинамический коэффициент давления (по экспери-
ментальным продувкам моделей зданий в аэродинамической тру-
бе); пв — расчетная скорость ветра, величина и направление кото-
рой должны отвечать Значению k', м/сек.
При решении аэрации с учетом воздействия и теплового и вет-
рового давления пришлось бы учитывать их сумму. Сами выведен-
ные уравнения поэтому служат для приближенного выявления
аэрационных проемов. Ве-
тер, переменный по направ-
лению и скорости, сейчас
учитывается лишь при вы-
боре местоположения и
конструкций открываемых
окон, фонарей, шахт и т. п.
Приточные отверстия
обычно располагают в на-
ружных стенах и откры-
вают в теплый период в
нижней зоне (рис. 11-3,а);
зимой (рис. 11-3, б) —
в верхней (для догрева на-
ружного воздуха, прежде
чем он достигнет рабочих
мест).
Удалять загрязненный
воздух следует только с
заветренной стороны (рис.
11-4); с обеих сторон фона-
рей— только при устройстве
их незадуваемыми, с ветро-
бойными щитами (рис. 11-5).
Рис. 11-6. Открывание фрамуг
а — простейшее устройство для открывания окон;
б — групповой привод; в—механизм с элект-
родвигателем; / — цепь; 2 — зубчатое колесо;
3 — зубчатая рейка; 4 — тяга
184
Достаточно просто обеспечивается поступление воздуха и его
удаление через отверстия окон и фонарей, снабженных створными
переплетами с ручным или электромеханическим приводом
(рис. 11-6). При электродвигателе мощностью 1 кет механизм об-
служивает примерно 100 м2 площади проемов.
§ 35. Гравитационные системы вентиляции. Дефлекторы.
Расчет сечений каналов
Естественная вентиляция устраивается при небольших воздухо-
обменах главным образом в жилых и административных зданиях,
в бытовых пристройках производственных цехов. Обычно это вы-
тяжные системы (рис. 11-7) с возмещением притока за счет не-
плотностей в ограждениях и через форточки, очень редко — приточ-
но-вытяжные системы. Гравитационные системы дешевы при устрой-
стве (0,075—0,2 руб. на 1 м3 здания) и эксплуатации (около 0,02
руб. в год на 1 м3 здания). Однако они имеют существенный не-
достаток: их работа зависит от наружной температуры и поступле-
ния неорганизованного притока.
Располагаемое давление Р4 для вытяжных каналов первого
этажа (рис. 11-7) — разность весов столба воздуха высотой hi
Р1=Мти—Тв): (П-6)
для вытяжных каналов н-го этажа
Pn = hn(yB—тв), (11-7)
где ун и ув — разность плотностей в кг/м3 наружного и внутрен-
него воздуха (для гравитационной канальной системы принима-
ется fH=5°C).
Вентиляционные каналы предусматриваются в капитальных
стенах, реже делаются приставными из шлакогипсовых (рис. 11-8)
или шлакобетонных плит, из штукатурки по сетке, или из листо-
вой Стали. При индустриальном строительстве используются бетон-
ные блоки и панели (рис. 11-9) с группами вентиляционных ка-
налов.
Круглые воздуховоды (экономичные по затратам материала)
применяют в производственных помещениях. Если в транспорти-
руемом воздухе имеются химически агрессивные пары или газы,
воздуховоды изготовляются из керамики, нержавеющей стали,
винипласта. При устройстве каналов обязательны противопожар-
ные мероприятия: разделки, изоляция каналов от воздушных про-
слоек перекрытий.
Вентиляционные отверстия оформляются решетками (рис. 11-10)
с поворотными лопатками для регулирования воздушного потока.
Кроме решеток, отверстия могут быть затянуты сеткой или снаб-
жены шиберами из листовой стали.
Вместо деревянных вытяжных шахт сейчас широко применяют
стандартные бетонные. Над шахтами часто устанавливают насад-
ки—дефлекторы, исключающие опрокидывание циркуляции при
185
| Рис. 11-7. Гравитационная вытяж
ная система с каналами
Рис. 11-9. Вентиляционные каналы
в зданиях из крупиосборных эле-
ментов
а — двухрядная сплошная вентиляционная
панель; б — ее размещение (в плане);
в — общий вид аналогичной панели; 1 —
риски оси вентиляционного канала; 2—
сварная сетка из арматуры диаметром
4 мм
SJ
0900

Рис. 11-8. Вентиляционные каналы
а —в кирпичных стенах; б —из плит у каменных стен; в —
каналы у дощатых перегородок; г — подшивка гнпсошлаковых
панелей у каменных и деревянных конструкций; д — сборный
вытяжной канал на чердаке
ветре. Наиболее простой дефлектор — зонт из кровельной стали.
Специальный же дефлектор использует энергию ветра для созда-
ния разрежения в вытяжном канале, повышает его воздухопроиз-
водительность. Наибольшее распространение сейчас имеют круг-
лые, квадратные, восьмигранные дефлекторы ЦАГИ (рис. 11-11)
или ВЦНИИОТ.
Приближенно диаметр патрубка дефлектора
d = 0,0188 1/"~ [сж], (1Ь8)
г П
где V — производительность дефлектора, мР/ч-, vn — скорость в-па-
трубке, м!сек.
Скорость vn при учете только давления за счет скорости ветра
цв (без учета разности плотностей воздуха)
v =1/. (П-9)
п у 2 £ + 0,021/d
где 2£— сумма к. м.с. вытяжной шахты (при прямой шахте: де-
флектор £=1,2 и вход в шахту £=0,5); I — длина патрубка или
шахты, м.
Формулы (11-8) и (11-9) не учитывают всей сложности явле-
ний, определяющих естественный воздухообмен. Помимо гравита-
ционного давления, сказываются и внутренняя планировка поме-
щений, воздухопроницаемость наружных и внутренних ограждений
здания, ветровое давление на здание.
По исследованиям В. Е. Константиновой [17], для зданий по-
вышенной этажности располагаемое естественное давление для вы-
тяжных систем
/’расп = Рп ± АР [кгс/ж2], (11-10)
где Рп — гравитационное давление, подсчитываемое по формуле
(11-7); АР — перепад давлений наружного и внутреннего воздуха
на уровне середины соответствующего окна, кгс/м2 (табл. 11-1).
В высотных зданиях необходимость экономии полезной пло-
щади требует объединения вентиляционных каналов (рис. 11-12).
Общим принципом естественной вентиляции является всемерное
снижение сопротивления сборного канала с шахтой и увеличение
сопротивления ответвлений из помещений (снижение роли неоди-
наковости гравитационных давлений по этажам). Для этой цели
в жалюзийных решетках применяют даже стесняющие вкладыши
и эжектирующее примыкание ответвлений к сборному каналу
(рис. 11-13).
Методика определения сечения каналов вентиляции аналогична
применяемой для труб центрального отопления. Вначале наме-
чается местоположение каналов и шахт на планах здания, вычер-
чивается аксонометрическая схема каналов — воздуховодов. На
ней наносятся номера участков, расчетные объемы воздуха. Нако-
нец, заполняется блатТк расчета воздуховодов (табл. 11-12). Потеря
187
I-
О_________O'
|0ii®GSS
и ши шиш шиш ши
ЯППШШШПШПЕПШПП] 7
ш шпшп» "
шииие
ЯППШИПИЕИПИПИВ
ШПШШПШЕШЕШВПП!
ЯПШиШРШПШРШРШВ -
SUB ШИШ НИ 0
о---- О
Рис. 11-11. Схема
дефлектора ЦАГИ
1 — патрубок, соеди-
няемый с шахтой;
2 — диффузор; 3 —
зонт (от дождя);
4 — внешний ци-
линдр дефлектора
7 j
JS \ \ X.W
Рис. 11-10. Подвиж-
ные жалюзи
1 — отверстие в решетке;
2 — подвижные полосы
(жалюзи); 3 — рамка из
уголков
Рис. 11-12. Схема вентиляционных
каналов 16-этажного жилого дома
а —с перепуском через два этажа;
б — то же, через три; в — то же, че-
рез четыре; г — то же, через пять (ко-
сые каналы)
Рис. 11-15. Планы второго этажа
н чердака школы
Рис. 11-13. Типы
ответвлений к сбор-
ному вертикаль-
ному каналу
давления на трение в прямых каналах и в местных сопротивле-
ниях не должна превышать располагаемого гравитационного дав-
ления (невязка до 10%).
При расчете каналов удобна номограмма (рис. 11-14) для
гладких круглых воздуховодов. Удельная потеря на трение для
каналов с шероховатой поверхностью больше, чем для глад-
ких (примерно в 2 раза — для каналов из шлакобетонных
плит, в 3—5 раз-—для кирпичных, в 10—15 раз — для каналов из
189
Таблица 11 -1
Величины ДР при притоке, равном вытяжке, кгс/м?
Этаж здания ДР при этажности здания
9 10 11 12 13 14 15 16
I 0,45 0,25 0,55' 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8
II 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,7
III 0,2 0,5 0,25 0,3 0,35 0,4 0,5 0,6
IV 0,1 0,1 0,15 0,2 0,25 0,35 0,4 0,5
V 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4
VI —0,05 —0,05 0 0 0,05 0,1 0,15 0,25
VII —0,15 —0,1 —0,05 0 0,05 0,05 0,05 0,1
VIII —0,3 —0,25 —0,2 —0,15 —0,1 0 . '0 0
IX —0,4 —0,35 —0,3 —0,3 —0,25 —0,2 —0,15 —0,1
X —0,5 —0,45 —0,4 —0,35 —0,3 —0,25 —0,2
XI —0,7 —0,6. —0,5 —0,4 —0,35 —0,3
XII —0,8 —0,75 —0,65 —0,55 —0,45
XIII —0,9 —0,8 —0,7 —0,6
XIV —1 —0,9 —0,75
XV —1,1 —0,95
XVI —1,2
оштукатуренной сетки). Чтобы пользоваться номограммой при рас-
чете прямоугольных каналов, предварительно определяется диаметр
эквивалентного по потерям на трение круглого воздуховода (при
той же скорости воздуха, что и в прямоугольном канале):

2аЬ
а + b
(H-И)
где а и Ь — размеры сторон прямоугольного канала, м.
Местные вентиляционные сопротивления существенно зависят
от соотношения основных размеров тройников, крестовин, расхо-
дов Делимых или смешиваемых потоков. Некоторые сведения по
к. м. с. даны в прилож. 10. В разветвленной гравитационной системе
доля местных потерь меняется весьма широко (25—95%), поэтому
ощутимо изменяются и скорости воздуха в каналах (0,5—1,5.и/сек).
Пример 32. Требуется определить размеры каналов вытяжной системы
вентиляции В-2 двухэтажного здания школы, представленного на рис, 11-15
и 11-16.
Пусть объемы извлекаемого воздуха из неодинаковых помещений 200 и
120 м?/ч, а из остальных — по 100 м?/ч\ /В = 16°С; /й=5°С. Расчет начинаем
с наиболее протяженного и нагруженного канала, обслуживающего помеще-
ние 102, включающего участки 1, 2, 3, 4, 5.
Располагаемое для этой ветки гравитационное давление
353-------353—\ = 7 _ = кгс/л12
273 + 5 273 + 16/
Участок 1. Принимаем сечение канала кратным размерам кирпича, напри-
мер 260x260 мм, и находим скорость воздуха в канале
120
Pi = 9,0
г. ~ 1:------- = 0,5 м/сек.
3600 0,26 0,26
190
Таблица 11-2
Расчет вытяжных прямоугольных воздуховодов гравитационной системы В-2
№ участков V, мя1ч /, м а X Ь, мм 1, № V, м/сек ММ R', кгс1м^-м R'l кгс[м‘2 PV’ кгс;м2 р м.с кес-м'2 р уч
1 120 6,2 0,26 X 0,26 0,076 0.,5 260 0,01 0,062 0,015 4,5 0,069 0,13
2 240 4,0 0,3 X 0,4 0,12 0,55 340 0,006 0,024 0,018 0,7 0,013 0,04
3 340 0,2 0,3 X 0,4 0,12 0,79 340 0,11 — 0,04 0,7 0,028 0,03
4 440 1,5 0,3 X 0,4 0,12 1,0 340 0,014 0,020 — —- — 0,02
5 340 4,0 0,4 X 0,6 0,24 1,0 500 0,011 0,044 0,065 2,0 0,130 0,17
= = 0,15 кгс/м2 2Р = = 0,24 кгс/м2 0,39 кгс/м2
л ил__л qq
Невязка составляет Д =—!--------------100 = 2,5% < 10%.
0,4
Рис. 1,1-16. Аксонометриче-
ская схема вытяжной гра-
витационной системы
Эквивалентный диаметр
2-260-260
260 + 260
= 260 мм.
На номограмме (рис. 11-14) при скорости »i=0,5 м/сек и d3=260 мм нахо-
дим Р1=0,003 кгс/м*-м. С учетом действительной шероховатости кирпичного ка-
нала R'i=0,003-3=0,01 кгс!м*-м.
Скоростное давление Pv находим по дополнительной шкале номограммы
справа) по скорости »i=0,5 м/сек. Pi =0,015 кгс/м*. Местные сопротивления на
участке — вход с поворотом через жалюзийную решетку, два колена 90° (ft/d=l)
и тройник на проход (пОтв/»ств = 120/120=1). Согласно прилож. 10, значения
этих местных сопротивлений соответственно: 2,0; 2-1,1 =2,2; 0,3. Для участка
в целом 2£=4,5. Вычисление потерь давления на участках дано в табл. 11-2.
Участки 2, 3, 4, 5. Горизонтальные каналы приняты из бетонных пустотных
плит, а шахта—стандартной бетонной. Поясним лишь выбор коэффициентов
местных сопротивлений. Так, на участке 2 £=0,7 (тройник на проход при
о от в/Ост в = 100/240= 0,42); на участке 3 £=0,7; на участке 4 £=0,6 (тройник на
ответвление), а на участке 5 £=2,0 (выход с поворотом без решеток).
Подбор сечений смыкаемых каналов должен увязываться с потерями давле-
ния. Так, например, поскольку для ветки через канал 7, обслуживающий поме-
щение второго этажа, располагаемое гравитационное давление
Р2 = 6,0 (1,27 — 1,22) = 0,315 кгс/м*,
возможная потеря давления в канале 7 составит
(R'l+ /> ), = (/?'/+ Р .I -(0,4-0,315) =
\ м. су? уЧ v * м. су|уч ' '
= 0,13 — 0,085 = 0,045 кгс/м*
При приближенных расчетах площадь поперечного сечения вы-
тяжных каналов гравитационных систем (минимальный габарит
каналов 100 мм)
F = -?— U2
3600»
(11-12)
где V — необходимый воздухообмен, м3/ч; v — средняя скорость
воздуха в вертикальном канале, м/сек.
Выражение (П-12) пригодно для определения габаритной пло-
щади приточных и вытяжных решеток или сеток с введением
коэффициента (1,3—1,5) на стеснение их пропускной площади.
192
Средние значения скорости воздуха в гравитационных системах
составляют: в вертикальных каналах и магистралях 0,5—2,0 лг/сек;
в сборных вытяжных шахтах 1,0—2,0; в жалюзийных решетках
и сетках: 0,2—0,5 м/сек— для притока у пола и 0,5—1,5 м/сек —
в остальных случаях. Предпочтение следует отдавать жалюзий-
ным решеткам с подвижными полосами, допускающим регулиро-
вание расхода и корректирование направления потока выпускае-
мого воздуха.
§ 36. Механическое побуждение. Вентиляторы. Агрегаты
В системах механической вентиляции для перемещения воздуха
служат вентиляторы. Различаются осевые вентиляторы (рис. 11-17)
и центробежные (рис. 11-18).
Когда колесо или лопатки вентилятора вращаются по часовой
стрелке (если смотреть со стороны привода), то он считается пра-
вого вращения; в обратном случае — левого.
Используются осевые и центробежные вентиляторы общего на-
значения (для воздуха с температурой до 180° С, не содержащего
липких веществ и пыли более 150 мг/м3)-, пылевые; специальные —
для перемещения воздуха с агрессивными газами и вентиляторы
для взрывоопасных сред.
Основная особенность осевых вентиляторов — сравнительно
большая производительность при относительно небольшом разви-
ваемом давлении (обычно до 70 кгс/м?-}. Они изготовляются с раз-
ным числом лопаток: типа ОВМ, МЦ — двух-, трех- и четырех-
лопастные; типа У-6 и У-12 — шести- и двенадцатилопастные; типа
ВО-45 — пятилопастные с диаметром крыльчатки всего 155 мм
(для жилых помещений и газифицированных кухонь). Выпуска-
ются крышные вентиляторы с вертикальной осью (рис. 11-19),
устанавливаемые над покрытиями зданий для общеобменной вы-
гяжной децентрализованной вентиляции.
Центробежные вентиляторы делятся на вентиляторы низкого
давления — до 100 кгс/м2, среднего—1004-300 и высокого —
3004-1500. Пылевые вентиляторы — это вентиляторы среднего и
Рис. 11-17. Осевой вен-
тилятор ЦАГИ серии
МЦ (размеры в % от
диаметра колеса)
1 — обечайка; 2 — лопатка;
3 — электродвигатель
Рис. 11-18. Центробеж-
ный вентилятор низкого
давления
193
Рис. 11-19. Крышные вентиляторы
а — центробежный КЦ-4-84; б — осевой ЦЗ-04; / — входной патрубок;
2—-рабочее колесо, или лопатка; 3 — электродвигатель; 4 — подшип-
ник; 5 — кожух; 6 — железобетонный стакан; 7 — предохранительная
решетка; 8 — люк; 9—самооткрывающийся клапан
Рис. 11-20. Вибропзолятор Главсантехмонтажа
1 — опорная балка; 2 — стойка; 3 — опорная подкладка; 4 —резиновые
амортизаторы (8 шт.); 5 — болты; 6 — наружные шайбы; 7 —внутрен-
ние шайбы; 8 — регулировочная гайка; 9 — болт; 10 — гайка
высокого давления, их коэффициент полезного действия доведен
до 0,8.
Важно снизить шум от работы вентиляторов. С этой целью
нормируют (табл. 11-3) значения окружных скоростей осевого
крыла или колеса центробежного вентилятора:
= [м/сек], (11-13)
где D — диаметр крыла или колеса, л»; п — скорость вращения,
об/мин.
Таблица 11-3
Предельные окружные скорости вентиляторов
Тип вентилятора Помещения
жилые клубы, театры, кино, лектории промышлен- ные бытовые
Центробежный 25 17 35—55 30
Осевой 35 25 45—50 35
Шум снижают установкой виброизоляторов (резиновых —
рис. 11—20, листовых, пружинных), мягких прорезиненных пат-
рубков для присоединения вентилятора к воздуховодам, делением
сечения воздуховодов продольными перегородками (гашение
взаимных ударов струй) и т. д.
Мощность электродвигателя вентилятора
JV =------------[кет], (11-14)
3600-102 чщ2
где а — коэффициент запаса (для электродвигателей до 0,5 кет
а=1,5; при 0,5—1,0 кет а=1,3; при 1,0—2,0 кет а=1,2; свыше
2,0 кет а=1,1); V — производительность вентилятора, м3/ч; Р —
сопротивление вентиляционной системы, кгс/м2', щ — к. п. д. венти-
лятора; т]2—к. п.д. передачи (при соединении на плоском или
клиновидном ремнях — т]2=О,9-ЬО,95; на одной оси — т}2=1)-
Расход электроэнергии
N' = Л7т]3 [кет], ’ (11-15)
где т]з — к. п.д. электродвигателя (по паспорту, приближенно—0,9).
Для каждого типа и номера вентилятора в лабораторных усло-
виях снимается аэродинамическая характеристика и строится спе-
циальный график (рис. 11-21). Зная необходимую производитель-
ность и число оборотов вентилятора, определяют развиваемое им
давление.
Значительное, по сравнению с гравитационным, давление, раз-
виваемое вентилятором, позволяет проектировать воздуховоды бо-
лее компактными. Скорости воздуха в приточных и вытяжных
195
Рис. 11-21. Характеристика центробежного венти-
лятора Ц4-70
системах механической вентиляции принимают в магистралях
7—12, в ответвлениях 5—8, а в вытяжных и заборных шахтах
4—6 м/сек.
Системы, аналогичные вентиляционным, могут служить и для
пневматического транспортирования продуктов производства (спи-
чечной соломки, зерна, хлопка) или отходов (стружек, табачной,
наждачной, древесной пыли).
В целях поддержания транспортируемых частиц во взвешенном
состоянии скорость воздуха в воздуховодах должна быть несколько
выше скорости «витания», при которой частицы могут находиться
во взвешенном состоянии в вертикальной трубе. Скорость воздуха
в трубе должна быть также достаточной для того, чтобы поднять
взвешенные частицы и увлечь их со дна воздуховода в момент
пуска системы.
Необходимое увеличение скорости воздуха зависит и от кон-
центрации смеси — отношения веса транспортируемых частиц за
единицу времени к весовой производительности вентиляции. В прак-
тических расчетах воздуховодов пневмотранспорта величина кон-
центрации смеси принимается в пределах 0,05—0,5, а скорость
воздуха по экспериментальным данным 10—20 м/сек. Задавшись
концентрацией смеси и зная количество перемещаемого материала
196
за единицу времени (по данным
технологов), легко определить по-
требное количество воздуха.
Воздуховоды, транспортирую-
щие частицы, рекомендуется вы-
полнять герметичными, чтобы не
было подсоса воздуха из поме-
щения через неплотности. Возду-
хораспределительная сеть дол-
жна иметь плавные отводы и
остроугольные тройники (с углом
не более 30°) и рассчитываться
таким образом, чтобы не было
необходимости устанавливать ре-
гулировочные устройства на пути
материала. Последнее обстоя-
тельство следует учитывать при
выборе схемы сети. Так, схема,
представленная на рис. 11-22,6,
в отличие от схемы рис. 11-22, а
Рис. 11-22. Схемы пневматического
транспорта
а — разветвленная система с циклоном
на . напорном воздуховоде; б — система
с единым сборником крупных частиц и
циклоном иа всасывающем воздуховоде
позволяет сравнительно легко
увязать сопротивления отдельных ответвлений между собой и по-
тому не требует дросселирования.
Расчет воздуховодов механической вентиляции аналогичен рас-
чету гравитационных систем. Полное давление, которое должен
развивать вентилятор, слагается из давления нагнетания и всасы-
вания (рис. 11-23).
Рп /’ве Н- ^нагн ].
(11-16)
Полное давление, создаваемое вентилятором в нагнетательном
и всасывающем воздуховодах,— алгебраическая сумма статиче-
ских РСт и динамических давлений Рд.
Влияние механических
примесей в воздухе на увели-
чение потерь давления выра-
жается формулой
Рис. 11-23. Эпюра давлений, создавае-
.мых в сети вентилятором
Р<М = р (1 + kp.) [кгс!м2], (1-17)
где Р — потери давления
в вентиляционной сети при
чистом воздухе кгс/м?-, ц—
концентрация смеси; k—опыт-
ный коэффициент, принимае-
мый 1,4, если частицы, пере-
мещаясь, прижимаются к
стенке воздуховода, и 0,4—
0,6 — при свободном движе-
нии частиц.
197
Рис. 11-24. Отопительный агрегат, подвешиваемый к
колонне
а — агрегат; б — подвеска в колонне; 1 — осевой вентиля-
тор; 2 — электродвигатель; 3 — оребренный трубчатый нагре-
ватель (калорифер); 4—металлический кожух; 5 — под-
вижные жалюзи для изменения направления потока воз-
духа
Механическое побуждение широко применяется и в местных
отопительных (рециркуляционных) и отопительно-вентиляционных
агрегатах (табл. 11-4), располагаемых непосредственно в обслу-
живаемых ими помещениях (на стенах или колоннах, на полу).
На рис. 11—24 — подвесной отопительный агрегат малой мощ-
ности треста «Сантехдеталь» (Г=2500 мР/ч-, Q=2500 ккал/ч)
с осевым вентилятором.
Таблица 11-4
Технические показатели агрегатов АПВС и АПВ
Модель агрегата 1 Производитель- ность, м* ч Теплопроизводительность Q, ккал1ч и конечная температура воздуха /к Скорость выпуска воздуха, м!сек Установочная мощ- ность, кет К S в о «3 СП О 3* о 5 о. д О 3? Л О О о Калорифер
вода = = 130“ С, 'о = 70 С 'к «3 сч сх II сО, о g S* поверхность нагрева,
АПВС 50-30 3 300 30 000 58 50 000 69 4 1 2800 1 10,85
АПВС 70-40 3 900 39 000 61 68 000 77 3 1 1410 1 18,3
АПВС 110-80 6 900 80 000 57 110 000 72 3 1,7 1420 1 29,4
АПВ 200-140 13 900 140 000 51 200 000 66 6 2,8 1420 2 83
АПВ 280-190 18 800 190 000 54 280 000 68 7 2,8 950 1 69,9
198
Глава 12
ОБРАБОТКА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА
§ 37. Очистка, дезодорация и дезинфекция воздуха
Обработка воздуха включает: очистку от пыли, уничтожение
запахов (дезодорация), обеззараживание (дезинфекция), нагрева-
ние, увлажнение, осушку и охлаждение.
Наружный воздух содержит мелкую (до 10 мк) пыль различ-
ного происхождения. Поэтому в приточных системах используются
тканевые и бумажные, наполнительные и масляные фильтры.
Нередко практикуется непосредственное пропускание воздуха через
распыляемую форсунками воду; при этом, кроме очистки, воздух
увлажняется и охлаждается.
Способ улавливания пыли сообразуется с родом пыли и кон-
центрацией ее в воздухе. Эффективность способа очистки харак-
теризуется коэффициентом очистки
Т1 = е-=-^ • 100%, (12-1)
где а и b — концентрация пыли в воздухе до и после фильтра,
мг/м3.
Классифицируют пыль так: мелкая — с размером пылинок до
100 мк, средняя — от 100 до 200 и крупная — более 1000. В зави-
симости от количества пыли, содержащейся в воздухе, различают:
малую запыленность — при содержании пыли до 50 мг/м3, сред-
нюю — до 500 и высокую — более 500. При необходимости особо
тонкой очистки воздуха от пыли разнообразных фракций предус-
матривают ступенчатую очистку.
Тканевые и бумажные (рис. 12-1) фильтры обеспечивают удов-
летворительную очистку лишь при малых скоростях воздуха, а сле-
довательно, при больших габаритах фильтра. Бумажные фильтры
обеспечивают высокий коэффициент очистки (до 90%) при приме-
нении пористого, компактно сложенного алигнина (предложение
П. А. Коузова), но требуют периодической смены фильтрующего
материала (запыленный алигнин сжигается). В этих фильтрах
используются кассеты размером 500X500 мм конструкции МИОТ.
Эффективна очистка в проходных наполнительных сухих фильт-
рах (заполнители: вата, мелкий щебень, кокс, шлак). Недостаток
фильтров — слеживание заполнителя.
Наполнительные, орошаемые водой фильтры (рис. 12-2, а) еще
более улучшают очистку, но обусловливают увлажнение воздуха,
и возникает опасность замораживания фильтра.
Масляные фильтры (рис. 12-2,6) —распространенный вид очист-
ного устройства главным образом для наружного воздуха. Смазы-
вая фильтрующую поверхность вязкими маслами (с низкой темпе-
ратурой замерзания), удается получить т| = 904-95%. Известен ряд
конструкций масляных фильтров: из дырчатых стальных листов,
199
Рис. 12-1. Проходные фильтры
а — тканевые; б — бумажные
из стандартных ячеек. Ячейки масля-
ных фильтров периодически очищают
в горячем (70—80° С) содовом рас-
творе.
Необходимая площадь фильтра
F = VIV[ж2], [12-2]
где V — производительность приточ-
ной системы, ле3/ч; Уф — пропускная
способность фильтра, ле3/л2- ч.
Для рамочных матерчатых . фильт-
ров Уф = 404-50 .м3/.м2- ч, для бумаж-
ных— 500, для орошаемых наполни-
тельных— 4000, для масляных с коль-
цами— 4000 и для кассетных —
6000 Л13/ж2 • ч. Сопротивление масля-
ных фильтров для воздуха, в зависи-
мости от пропускной характеристики,
6—16 кгс/мг.
Масляные фильтры применяются
и в виде самоочищающихся верти-
кальных панелей (рис. 12-3). Фильт-
рующая сетчатая штора (лента) перио-
дически приводится в движение элек-
тродвигателем со скоростью 20 см/мин.
В нижней части панелей расположена
масляная ванна, из которой эпизо-
дически удаляется шлам (загрязне-
ния). Пропускная способность панели
10 000 м3/м2- ч, коэффициент очистки 90—98%, начальное сопро-
тивление проходу воздуха 10 кгс/м2.
Очистка воздуха, выбрасываемого в атмосферу, имеет большое
значение и в борьбе за чистоту воздушного бассейна; она является
средством улавливания и возвращения в производство ценных про-
дуктов (мела, талька, мучной пыли, табака). Иногда очищенный
вытяжной воздух удается использовать даже в приточной венти-
ляции, сократив расходы на нагревание воздуха. К устройствам
для подобной очистки относятся: пылеосадочные камеры, инер-
ционные пылеотделители, самоочищающиеся рукавные,, а также
электростатические фильтры, в которых пыль, получившая заряд
от одного электрода, оседает на другом. Эти фильтры рентабельны
только для крупных установок: требуют больших капитальных
затрат и расхода постоянного тока 0,2 кет на 1000 лУ/ч воздуха.
Пылеосадочные камеры предусматривают осаждение частиц
пыли под действием силы тяжести в условиях резкого падения
скорости запыленного потока. Поперечное сечение камеры
(рис. 12-4, а) должно быть большим, поскольку скорость в пей до
0,5 м/сек. Более компактны полочные камеры (рис. 12-4,6) и
200
Рис. 12-2. Наполнительный и масляный фильтры
/ — наполнитель; 2—дырчатые трубы или форсунки орошения; 3 — ячейка
масляного фильтра; 4 —каркас из уголков
Рис. 12-3. Самоочищающийся сетчатый вращающийся
фильтр
'/ — электродвигатель с редуктором; 2 — труба опорожнения масля-
ной ванны; 3 — рукоять для взмучивания масляного шлама пе-
ред опорожнением
8 Заказ Ns 586
Рис. 12-4. Схемы пылеоса-
дочных камер
лабиринтные (рис. 12-4,в). Про-
пускная способность двух по-
следних камер 7ф=400л<3/л42- ч
(г] =704-85%, аэродинамическое
сопротивление 2—3 кгс/м2). Не-
достатком пылеосадочных камер
Рис. 12-5. Схема циклона является значительность их га-
баритов, особенно для тонких
пылей.ЧЭти камеры служат, как
правило, первой ступенью для очистки воздуха от сравнительно
крупных фракций.
Схема центробежного пылеотделителя — циклона — показана
на рис. 12-5.
Под влиянием центробежной силы, появляющейся при спираль-
ном движении воздуха в кольцевом пространстве 1, пыль отбрасы-
вается к внешним стенкам и в результате трения, теряя скорость,
оседает в конусе 3. Очищенный воздух через внутреннюю трубу 2
удаляется в атмосферу. Зонт 4 исключает опрокидывающее дей-
ствие ветра. Кроме больших одиночных циклонов, находят при-
менение батарейные мультициклоны, состоящие из небольших
202
В сборник пыли

Рис. 12-7. Инерционный пылеотделитель
а — общий вид; б — схема
Рис. 12-8. Рукавный
фильтр
1 — бункер; 2 — рукава; 3 —
встряхивающий механизм;
4 — люк для удаления от-
деленной пыли
Рнс. 12-9. Патрон
фильтра
1 — перфорированная
сталь; 2 — активирован-
ный уголь
8*
циклончиков d = 404-250 мм. Известны и разнообразные конструк-
ции циклонов, в которых для повышения степени очистки разбрыз-
гивают воду, создающую водяную пленку (рис. 12-6).
Инерционный пылеотделитель (конструкции Л. С. Клячко) со-
стоит из постепенно уменьшающихся в диаметре конических колец
(рис. 12-7). Пыль при ударе об их наклонные стенки отбрасывается
к центру пылеотделителя и в бункер, а при двухступенчатой
очистке — в циклон. Обеспыленный воздух выходит через щели
между кольцами. Коэффициент очистки при тяжелой пыли дости-
гает 90—95%. Инерционный пылеотделитель может работать и на
нагнетаемом воздухе, и на всасываемом.
Для возвращения в производство тонкой пыли применяются
рукавные фильтры (рис. 12-8). Запыленный воздух засасывается
из воздуховода в бункер и в матерчатые рукава, расположенные
в шкафу. Рукава вверху прикреплены к автоматическому встря-
хивающему механизму. Очищенный воздух поступает к верхнему
воздуховоду. Коэффициент очистки до 99%.
Сейчас применяют пылеуловители, в которых очистка проис-
ходит путем интенсивной промывки загрязненного воздуха водой.
Интересными являются «пенные пылеуловители» оригинальной оте-
чественной конструкции, в которых использована большая смачи-
вающая поверхность пузырьков пены. В последнее время внимание
специалистов привлекают ультразвуковые пылеуловители. Под
влиянием звуковых колебаний удается объединять мелкодисперс-
ные пылевые частицы в более крупные.
Средством устранения различных запахов и обеззараживания
воздуха является озонирование. Однако концентрации озона, не-
обходимые для уничтожения запахов, превосходят гигиенически
допустимые пределы. Практически пользуются фильтрами из акти-
вированного угля в виде отдельных патронов (рис. 12-9). Приме-
няя различные фильтрующие слои со специальной пропиткой,
устраивают фильтры, очищающие воздух от ряда вредных газов.
Для обеззараживания воздуха часто применяют обычные мас-
ляные фильтры, но к маслу добавляют вещества, обладающие
бактерицидными качествами (например, метиленгрюн). При нали-
чии в воздухе жизнеопасных бактерий он должен перед выбросом
прогреваться до температуры 250—300° С. Для этого используют
электрические нагреватели или непосредственно смешивают воз-
дух с горячими топочными газами.
§ 38. Увлажнение, осушка, охлаждение и нагревание
приточного воздуха
В отдельных случаях еще применяют увлажнение воздуха
острым паром (в складах хлопка, сортировочно-трепальных отде-
лениях хлопчатобумажных фабрик). Недостатки этого способа
увлажнения — шум и передача запаха масел.
В основном увлажнение воздуха осуществляется за счет раз-
брызгивания воды форсунками. Как для тонкого, так и для грубого
204
распыления воды сейчас
наиболее широко приме-
няются угловые форсунки
ВНИИСТа (рис. 12-10). Во-
да, поданная к форсунке, по-
лучает поступательно-вра-
щательное движение, благо-
даря чему образуется факел
распыла в виде пленочного
конуса и контактирующая
с воздухом поверхность ка-
пелек воды. По мере рас-
ширения конуса убывает
толщина пленки. Последняя
Рис. 12-10. Угловая форсунка ВНИИСТа
/ — корпус; 2 — вкладыш
по явси
в конце концов разрывается,
образуя капли различных
размеров. Производитель-
ность форсунки 100—800 кг!ч, давление подводимой воды 1 —
4 ати.
Форсуночные камеры (рис. 12-11) обычно состоят из корпуса,
подводящих и отводящих воду труб, насоса, фильтра, поддона
и сепараторов — каплеуловителей. Форсунки располагают так,
чтобы факелы распыла перекрывали все поперечное сечение
камеры. Последнее же выбирается по количеству обрабатываемого
воздуха и средней скорости его движения в камере (практически
1,5—3,0 м!сек). Равномерности движения воздуха в камере спо-
собствуют сепараторы, особенно первый из них по ходу воздуха.
Другая задача сепаратора — предотвращать унос крупных капель
за камеру орошения.
Водяной фильтр необходим, чтобы предупредить засорение фор-
сунок при рециркуляционной схеме питания их насосом из под-
дона. При небольшом загрязнении воды применяют сетчатые
фильтры (рис. 12-12), при сильном-—наполнительные, нередко со
слоем кокса.
Если в форсуночной камере распылять воду с температурой
ниже точки росы обрабатываемого воздуха, то охлаждение будет
сопровождаться и осушкой воздуха. Охлаждение (с одновремен-
ной осушкой) воздуха особо интересно для теплого времени, когда
высоки tn и абсолютная влажность ds. Для летних условий водо-
проводная вода и даже артезианская с устойчивой температурой
до +10° С часто непригодны для достижения необходимых пара-
метров без охлаждения в холодильной установке.
Для сухого охлаждения применяют и трубчатые поверхностные
воздухоохладители: теплый воздух соприкасается с холодной по-
верхностью охладителя, в котором движется холодная вода или
рассол — раствор соли (NaCl или СаСк) или испаряющийся
хладоагент. В последнем случае охладитель является и испарите-
лем холодильной машины. На поверхностях охладителей нередко
образуется снеговая шуба. Развитие поверхности в рассматривае-
205
6 5 4
Рис. 12-11. Форсуночная камера ти-
повых центральных кондиционеров
а — фронтальный вид; б — поперечное се-
чение; в ~- план: / — корпус; 2— герме-
тичная дверца; 3 —сепаратор; 4 — под-
дон; 5 — коллектор со стояками для по-
дачи воды к форсункам; 6 — форсунка;
7 — фильтр для очистки воды; 8 — пере-
ливное устройство; 9 — шаровой клапан
мых теплообменниках достигается интенсивным оребрением глад-
ких труб.
В последние годы все шире применяется химический способ
осушки воздуха с помощью сорбентов — веществ, обладающих
способностью поглощать (сорбировать) влагу, содержащуюся
в воздухе. Сорбенты различают твердые, твердо-жидкие и жид-
кие. К числу твердых относятся силикагель, алюмогель и др.;
к твердо-жидким (переходят в процессе влагопоглощения из твер-
дого в жидкое состояние) — хлористый кальций, хлористый литий;
к жидким — растворы последних, диэтиленгликоль. Наибольшее
распространение пока получил силикагель.
Источниками холода для крупных установок искусственного
климата служат холодильные машины: компрессионные, паро-
эЖекторные и адсорбционные. В первых холод получается за счет
механической энергии, в остальных — за счет тепловой.
Для нагревания воздуха в установках воздушного отопления
и вентиляции, в зависимости от имеющегося теплоносителя, при-
меняют огневые, газовые и электрические калориферы, но чаще
всего водяные и паровые. Калориферы (как и поверхностные охла-
дители) большей частью изготовляются из стали, реже из чугуна,
латуни, алюминия.
206
При небольших количест-
вах воздуха и незначительном
нагревании приемлемы глад-
котрубчатые калориферы.
Наиболее часто применяют
более компактные стальные
пластинчатые калориферы
(рис. 12-13), допускающие глу-
бокое нагревание больших ко-
личеств воздуха, особенно при
многорядной установке кало-
риферов.
Сейчас выпускают трубча-
тые калориферы большой и
средней модели, одноходовые
(по теплоносителю) — КФБ,
КФС — и последовательно-
многоходовые КМС и КВБ;
одноходовые оребренные —
КфБО и КФСО. Калориферы
КФБ и КФС (табл. 12-1) с ко-
ридорным расположением
греющих трубок; КВБ — с
шахматным. Калориферы мо-
Рис. 12-12. Сетчатый водяной фильтр
гут устанавливаться горизон-
тально и вертикально (запас
поверхности до 30%).
Схемы присоединения калориферов к трубопроводам различны,
зависят от числа рядов калориферов вдоль потоков воздуха и воды
(рис. 12-14). Полезно увеличивает скорость воды, а следователь-
но, и коэффициент теплопередачи калориферов, последовательное
присоединение их по ходу воды. При паре присоединение всегда
Таблица 12-1
Характеристика калориферов КФБ, КФС и КВБ
Модель калори- фера Размеры, м Поверхность нагрева, м2 Живое сече- ние, м2 Модель калори- фера Поверхность нагрева, м2 Живое сече- ние, м2
h X а X b по воз- духу по тепло- носителю но воз- духу 1 по тепло- I носителю
КФБ-2 0,6 X 0,4 X 0.25 12,7 0,115 0.0061 К.ФС-2, КВБ-2 5,9 0,115 0,0046
КФБ-3 0,6 X 0,5 X 0,25 16,9 0,154 0,0082 КФС-3, КВБ-3 13,2 " 0,154 0,0061
КФБ-4 0,75 X 0,65 X 0,25 21,4 0,195 0,0082 КФС-4, КВБ-4 16,2 0,195 0,0061
КФБ-5 0,75 X 0.65 X 0,25 25,8 0.244 0.0102 КФС-5, КВБ-5 20,9 0,244 0.0076
КФБ-6 0,9 X 0,65 X 0,25 29,4 0,295 0,0102 КФС-6, КВБ-6 26,3 0,295 0.0076
КФБ-7 0,9 X 0,75 X 0,25 38,9 0,354 0,0122 КФС-7, КВБ-7 30.4 0.354 0,0092
КФБ-8 1,11 X 0,75 X 0.25 45,7 0,416 0,0122 КФС-8, КВБ-8 35,7 0,416 0.0092
КФБ-9 1,1 X 0,9 X 0,25 53,3 0,486 0,0143 КФС-9, КВБ-9 41,6 0,486 0,0107
КФБ-10 1,2 X 0.9 X 0,25 61,2 0,588 0,0143 КФС-io, квв-ю 47,8 0,588 0,0107
КФБ-11 1.2 X 0,5 X 0,25 69,9 0,638 0,0163 S КФС-11, КВБ-11 54,6 0,638 0,0122
207
Рис. 12-13. Внешний вид и детали калориферов
а _ внешний вид пластинчатого калорифера; б — лен-
точная навивка; в — деталь лепесткового калорифера
Я. В. Кравцова; /—присоединительный штуцер; 2 —
крышка; 3 — трубная доска; 4 — трубка; 5 — калори-
ферная секция; 6 — пластинки (оребрение) трубок
Рис. 12-14. Варианты схем
к трубопроводам
а и в — параллельное (по воде) присоединение при однорядной
(по воздуху) и двухрядной установке калориферов; о н г то
же при последовательной (прямоточной); 1 и 2-прямая и обрат-
ная магистрали; 3 — вентиль; 4 — тройник с пробкой; 5 - воздуш-
ный кран
присоединения калориферов
теплоснабжения
параллельное. В зависимости от давления пара, за калорифером
устанавливается гидравлический затвор или конденсационный
горшок.
Требуемая поверхность нагрева калориферов определяется по
выражению
F = [м2], (12-3)
kht
где а= 1,24-1,3— коэффициент запаса; Q — тепломощность кало-
риферов, ккал/ч-, М— разность средних температур теплоносителя
и обогреваемого воздуха, °C;
д t = *т + С Ср + (12-4)
2 2’
где С и t0, tB и Ср — температура теплоносителя'и воздуха на
входе и выходе их из калорифера, °C.
Для гладкотрубчатых, пластинчатых и других калориферов
принципиальные зависимости их коэффициента теплопередачи k
и потери давления ДР при проходе воздуха через один ряд кало-
рифера таковы:
для пара
для воды
&1 = Д1 (oyf1;
k2 = A2(vy)n2wni ;
ДР = Д3(ау)л,
(12-5)
(12-6)
(12-7)
где (уу) — весовая скорость воздуха в живом сечении калори-
фера, кг/м2 • сек; w — скорость воды в трубках, м/сек.
Для выпускаемых сейчас калориферов на рис. 12-15 и 12-16
даны экспериментальные значения k и ДР.
Пример 33. В здании насосной предусмотрено воздушное отопление
с выпуском рециркулируемого воздуха на высоте 3 .«от пола (при этом условии
^в=45°С). Теплопотери здания насосной (при ZB = 15°C) 50 000 ккал/ч. Охлажде-
ние от поверхностей оборудования, находящегося в пределах насосной (трубы,
фасонные части, задвижки) — 2000 ккал/ч. Тепловыделение с поверхностей
электродвигателей 9400 ккал/ч.
Рассчитать объем подаваемого воздуха.
Тепловая нагрузка на воздушное отопление
Q = Qt + Qo6 — Qa = 50 000 + 2000 — 9400 = 42 600 ккал/ч;
V =---------------
CY (^пр ^в)
42 600
0,24-1,11 (45 — 15)
= 5330 м3/ч.
Пример 34. Для условий предыдущей задачи подобрать калориферную
установку, если теплоноситель — перегретая вода с температурами 130 и 70° С,
тип калорифера — КВБ.
1. Ориентируясь на применяемую весовую скорость воздуха в живом сече-
нии калорифера около (оу) —10 кг/м2 сек, определяем живое сечение калорифера
по воздуху:
—v - = —5330 =одэ
у-ЗбОО(оу) 1,11-3600-10
209
Рис. 12-15. Коэффициенты теплопередачи калори-
феров
Рис. 12-16. Потери давления при проходе воздуха
через один ряд калориферов
2. Пользуясь табл. 12-1, выбираем наиболее близко отвечающий этой вели-
чине калорифер КВБ-3, фактическая величина весовой скорости для которого
/ \ 5330 „ _ . 2
(оуЬьакт — —“-----------=8,7 кг/мгсек.
* 36001,11-0,154
3. Определяем скорость движения воды в последовательно соединенных
трубках калорифера.
Q
42 600 „ пппп ,
отр =--------------------- =-------------------------------= 0,0333 м/сек,
3600увсв (/г — Штр 3600-970-1,0(130 — 70) 0,0061
( 130 + 70\
------!--- .
2 /
4. Определяем коэффициент теплопередачи на рис. 12-15 при полученных
значениях (оу) и отр:
k= 14,3 ккал/мг-ч-град.
210
5. Необходимая поверхность нагрева
<2
42 600
k t_ / Znp + zb \ 14 з f130 + 70\ _ (45 + 15
V 2 J \ 2 / * \ 2 / \ 2
6. Общее количество калориферов, установленных в один ряд по потоку
воздуха,
7. Сопротивление трех калориферов, установленных параллельно по потоку
воздуха (рис. 12-16),
ДР = 6 кгс/м?.
§ 39. Классификация систем кондиционирования.
Кондиционеры
Сообразно предъявляемым требованиям устраивают полное,
частичное, круглогодичное и сезонное кондиционирование. Перед
подачей воздуха в помещение он может проходить ряд ступеней
обработки (нагревание или охлаждение и увлажнение или осушку).
Обычно задаваемые климатические условия местности ввиду
многообразия комбинаций параметров воздуха очерчиваются на
I—d-диаграмме определенными границами, характеризующими
наружный расчетный климат. Они определяются изотермами мак-
симальных и минимальных температур и линиями относительных
влажностей. В качестве летней расчетной величины служит тепло-
содержание, соответствующее средним значениям температуры
и влажности наружного воздуха в данной местности в 13 часов
самого жаркого месяца (практикуется и ограничение расчетного
климата предельным значением абсолютного влагосодержания
воздуха).
Микроклимат в помещениях назначают исходя из санитарных
требований и технологических условий; определяются допустимые
колебания температуры и влажности воздуха в помещении.
Сводные данные для обработки кондиционируемого воздуха,
характеризующие и наружный и внутренний климат, приведены
на рис. 12-17. При проектировании кондиционирующей установки
должен быть обеспечен такой режим, чтобы при любых парамет-
рах наружного воздуха, лежащих в пределах зоны наружных
колебаний, параметры воздуха помещения не выходили за гра-
ницу их допустимых колебаний. Процесс обработки приточного
воздуха следует выбирать наиболее экономичным, а автоматиче-
ское регулирование •— наиболее простым.
Системы кондиционирования воздуха (КВ) бывают централь-
ные и местные. В центральных системах источники тепла и влаги
размещаются в едином агрегате (кондиционере), а обработанный
воздух подается в несколько помещений. В местных системах кон-
диционер располагается в каждом обслуживаемом помещении.
211
Рис. 12-17. Изображение иа I—d-диаграмме рас-
четного наружного и внутреннего климата
Системы КВ различаются также степенью централизации своих
элементов и видом тепло- и холодоснабжения; они делятся на
автономные и неавтономные. В автономных системах любой кон-
диционер имеет свое оборудование тепло- и холодоснабжения
(холодильная машина, сеть труб и агрегатов — источников и сто-
ков тепла и влаги для обрабатываемого воздуха). Неавтономные
системы имеют единые для всего здания (или группы помещений)
генераторы тепла и холода, от которых тепло- и холодоносители
подводятся к местным кондиционерам.
В ряде случаев применяют комбинированные системы. Первич-
ная обработка наружного воздуха производится централизованно.
В доводчиках, расположенных в отдельных помещениях, ведется
дополнительная обработка воздуха до требуемых параметров.
Системы КВ, обеспечивающие комфортные условия для чело-
века, считаются системами комфортного кондиционирования, а под-
держивающие параметры воздушной среды, отвечающие требова-
ниям технологии,— системами технологического кондициониро-
вания.
Наконец, различаются системы КВ: летние, зимние и кругло-
годичные.
Центральные кондиционеры выпускают производительностью
10, 20, 40, 60, 80, 120, 160, 200 и 240 тыс. м3/ч. Кондиционеры про-
изводительностью до 120 тыс. м3/ч изготовляются в металлическом
ограждении, а свыше — в железобетонном. Все типовые секции
имеют нормализованные размеры; они соединяются на фланцах
с резиновыми прокладками.
В форсуночной камере центрального кондиционера (рис. 12-18)
разбрызгивается вода, нагнетаемая насосом. Расход воды регу-
лируется трехходовым автоматом.
212
Рис. 12-18. Простейшая схема центрального кондиционера
/ — насос; 2— фильтр; 3 — трехходовой клапан; 4—жалюзи; 5 —
фильтр для воздуха; б —калорифер; 7 — сепаратор; 8 — форсунки;
9 — вентилятор; 10 — обходной канал (байпас); // — обходные клапаны
Ф , © -Датчики температуры и дарения
Исполнительные механизмы
© - Элентромоторы
Рис. 12-19. Схема автоматизации системы КВ
Z — регулирование помещения; // — температура /т р (за форсуноч-
ной камерой); III—'расходы воздуха; IV — предупреждение замора-
живания калориферов первой ступени; V — перепады давлений во
внутреннем и наружном воздухе; VI — действие приточного и вы-
тяжного вентиляторов н фильтра
11
10
8
Вход Воды
В 1111Н1НН1111Н1ПНШ!»
12
13
/4
4 3 2
1
Вых aS
одрадотанного
Воздуха
7
Вход ВозЗуха
на обработку^
Выход боди
15
Вход Воздуха на
\ обработку
(рециркуляционного)
"'"16
^/7
Рис. 12-20. Схема местного автономного кондиционера
1КС-12
1 — компрессор; 2 реле давления; 3 — соленоидный вентиль; 4 —
фильтр фреоновый; 5 — конденсатор кожухотрубный; 6 — водорегу-
лирующий вентиль; 7 — рехулятор температуры; 8 — влагосборник;
9 — воздухоохладитель; 10 — электрокалорифер; 11 — вентилятор;
12 — электродвигатель; 13— терморегулирующнй вентиль; 14 —
фильтр воздушный; 15 — жалюзи; 15 — теплообменник; /7 внбро-
поглощающая вставка
Зимой наружный воздух поступает через жалюзи, очищается
в фильтре и нагревается в калорифере первого подогрева. Равно-
мерно распределившись в первом сепараторе — каплеуловителе —
по сечению камеры, воздух из дождевого пространства проходит
через второй сепаратор к калориферу второго подогрева. Нагре-
тый воздух подается в помещение.
Летом калориферы выключаются, наружный воздух направ-
ляется частично в оросительную камеру, а частично через обвод-
ной канал (байпас) для подмешивания к воздуху, прошедшему
камеру орошения. Количество байпасируемого воздуха регули-
руется соответствующим клапаном.
В кондиционировании существенную роль играет автоматиче-
ская регулировка. Автоматически регулируется первый и второй
подогревы (рис. 12-18). Первый — биметаллическим термостатом
Г-1, установленным за выходным сепаратором. Если настроить
этот термостат на температуру воздуха, выходящего из форсуноч-
ной камеры, то можно обеспечить постоянное поддержание тем-
пературы за счет импульса от термостата на мембранный клапан
214
Рис. 12-21. Подоконный кондиционер КДМ-53
1 — корпус с теплозвуковой изоляцией; 2 — патрубок наружного воздуха с утеплен-
ным клапаном; 3—рециркуляционная решетка; 4—приточная решетка; 5 — воздуш-
ный фильтр; 6 — теплообменник нз стальных трубок со спирально-ленточным сталь-
ным оребрением; 7 — центробежные малошумные вентиляторы двустороннего вса-
сывания; 8 — малошумный однофазный электродвигатель; 9 — поддон
К-1, установленный на подводе теплоносителя к калориферу пер-
вого подогрева. Термостатом Г-2 (за калорифером второго подо-
грева), связанным с аналогичным клапаном К-2 у второго кало-
рифера, можно регулировать температуру второго подогрева.
В зависимости от конкретных условий, термостатом, связанным
с трехходовым краном, регулируется и температура воды, пода-
ваемой в камеру орошения.
В качестве чувствительных элементов в системах автоматиче-
ского регулирования могут устанавливаться термостаты и гуми-
достаты (автоматы влажности), в качестве исполнительных меха-
низмов— различные клапаны.
Простейшим является количественное регулирование (измене-
ние объема приточного воздуха при постоянстве его параметров).
Применяется также качественное и количественно-качественное
регулирование.
На рис. 12-20 — принципиальная схема местного автономного
кондиционера с подачей 2400 м3/ч воздуха; производительность по
холоду 12 000 ккал/ч. Снаружи такого серийно выпускаемого кон-
диционера видны лишь стальные жалюзи.
ВНИИСТом и заводом «Сантехника» (Москва) созданы неавто-
номные кондиционеры (рис. 12-21), устанавливаемые под окнами
в отдельных помещениях здания. Единая для здания центральная
система тепло-холодоснабжения подает нагретую или охлажден-
ную воду. Холодопроизводительность кондиционера до 20 тыс.
ккал/ч, а воздухопроизводительность до 10 тыс. м3/ч. В летние
кондиционеры встроена холодильная машина или устройство для
испарительного охлаждения воздуха. В круглогодичных может
применяться холодильная машина. Зимой холодильная машина
215
подогревает воздух и одновременно с ее помощью отбирается
тепло от низкотемпературной среды (водопроводная или артезиан-
ская вода).
Глава 13
ОСНОВЫ МОНТАЖА И ЭКСПЛУАТАЦИЙ
ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ
§ 40. Размещение, монтаж, приемка, испытание и эксплуатация
основного вентиляционного оборудования
Монтаж вентиляционного оборудования (устройство камер, про-
кладка сети воздуховодов, установка местных отсосов, воздухо-
распределителей) и производство строительных работ (устройство
стенок камер, оснований под вентиляционное оборудование) —
Рис. 13-1. Простейшая приточная камера
в подвале здания
1 — калорифер; 2 — откидной (утепленный)
клапан; 3 — обходной клапан; 4 — заборная
шахта с жалюзи; 5 — центробежный вентиля-
тор; 6 — электродвигатель; 7 — ременная пе-
редача; 8 — диффузор
основа сооружения вентиля-
ционных систем. В целях эко-
номичности монтажа необхо-
димо широко использовать
типовые детали,- возможности
индустриальной поточной за-
готовки вентиляционных эле-
ментов, добиваться комплекс-
ности всех видов строительно-
монтажных работ, внедрять
заменители, равноценные де-
фицитным материалам. Для
унификации в проектировании
и заготовке стандартных уз-
лов систем следует учитывать
данные типовых рабочих чер-
тежей, альбомов деталей но-
вейшего отопительно-вентиля-
ционного оборудования, обя-
зательные для применения
проектными и монтажными
организациями.
Для вытяжных камер ос-
новным оборудованием явля-
ются вентилятор, электродви-
гатель и вытяжная шахта.
Оборудование приточных ка-
мер состоит из аналогичных
средств перемещения приточ-
ного воздуха, воздухозаборной
шахты и устройств обработки
воздуха (фильтров, калори-
216
Узел A
КроОельная сталь
г-—Войлок
t"'- Доели $=^}мм
В]^ Войлок
|р- Крабом ноя
стам
Узел В
-Пробельная сталь
—Войлок
—доски SsWmm
Х^-Вейлок
Ц£"- Штукатурка
Рис. 13-2. Типовая вытяжная камера на чердаке здания
1 — осевой вентилятор; 2 — электродвигатель; 3 — откидной
утепленный клапан; 4— лебедка с тросом для открывания
клапана; 5 — лаз в камеру
феров, увлажнительных устройств). Размещение вентиляционного
оборудования должно обеспечивать удобство обслуживания (ос-
мотр, ремонт, смазку трущихся частей) и монтажа камер. Ши-
рина свободных проходов для обслуживания должна быть не ме-
нее 700 мм, а высота камер — не менее 1,8 м.
Приточные камеры в системах с естественным и механическим
побуждением для обеспечения в них положительного гравитацион-
ного давления должны располагаться в подвальном или нижнем
этаже здания. В промышленных цехах приточные камеры в целях
наибольшего сохранения полезной площади чаще всего распола-
гаются на специальных площадках над вспомогательными поме-
щениями или непосредственно над полом производственных поме-
щений. Для упрощения обслуживания целесообразно укрупнение
приточных камер.
Воздухоприемное отверстие приточной камеры должно разме-
щаться в обдуваемой ветром зоне, на высоте не менее 2,5 м от
уровня земли. Для приточных камер, располагаемых в подвале
(рис. 13-1), устраиваются воздухозаборные шахты — приставные
(из кирпича, бетона) или внутристенные. Для крупных приточ-
ных камер целесообразно сооружение специального воздухозабор-
ного ' павильона, окруженного зелеными насаждениями (для за-
щиты от пыли), в некотором удалении от здания.
Вытяжные камеры выгодно располагать в верхних частях зда-
ний (вытяжной воздуховод — под разрежением). В жилых, обще-
ственных и вспомогательных зданиях вытяжные камеры обычно
размещают на чердаках (рис. 13-2), в верхних зонах лестниц,
а в промышленных — на стенах, колоннах и кронштейнах, не ниже
2,5 м от пола.
9
Заказ № 586
217
Производитель санитарно-технических работ должен осущест-
влять общее наблюдение за увязкой монтируемых вентиляцион-
ных элементов со строительной частью. При расчете и подборе
этих элементов могут быть допущены неточности, а при сооруже-
нии практически нередки отступления от проекта. То и другое мо-
жет привести к ухудшению эксплуатационного эффекта (к несо-
ответствию проектным количествам вентиляционного воздуха, его
температурам, влажности). Для устранения подобных дефектов
смонтированные вентиляционные системы подлежат предваритель-
ной наладке и регулировке монтажной организацией.
Приемка (сдача) вентиляционных систем начинается с изуче-
ния проектной документации, установления качества выполненных
монтажных и связанных с ними строительных работ и соответ-
ствия их проекту. Обращается особое внимание на отступления
от проекта. Завершающим этапом приемки является проверка
эффективности действия.(в течение 6—8 ч) смонтированных вен-
тиляционных систем: измеряются скорости воздуха в отдельных
воздуховодах и укрытиях, параметры притока и воздушной среды
в помещениях; в цехах с выделением вредностей берутся харак-
терные пробы воздуха, анализируемые в химических лабораториях
(последнее обследование выполняют органы санитарного надзора
или наладочные организации). Только после устранения обнару-
женных дефектов составляется акт окончательной приемки (сдачи)
вентиляционных систем в эксплуатацию.
Чтобы обеспечить надежную и длительную эксплуатацию вен-
тиляционных установок, необходимо иметь паспорта на оборудо-
вание, инструкции по уходу за установкой (охватывают пуск и
остановку систем, уход, ремонт, режим работы установки) и жур-
нал эксплуатации, ведущийся обслуживающим персоналом. Венти-
ляционные установки должны работать по специальному графику,
составляемому для каждого ответственного вентилируемого поме-
щения (пуск установок в помещениях с выделением вредностей —
за 15 мин до начала работы).
§ 41. Контрольно-измерительные приборы
Задача наладки и регулировки — получить на всех участках
воздуховодов проектные расходы воздуха (допускаемая невязка
±10%), показатели работы вентиляционного оборудования при-
вести к проектным. Измерение температур воздуха производится
ртутными термометрами, термопарами или самописцами-термогра-
фами; измерение влажности воздуха — психрометрами и гигрогра-
фами; скорость, а следовательно, и расход воздуха — анемомет-
рами (вертушкой со счетным механизмом) или пневмометриче-
скими трубками.
Наиболее распространены ртутные и спиртовые термометры
с ценой деления 1,0; 0,5 и 0,2° С; для очень точных измерений —
с делениями через 0,1° С. Температуру в труднодоступных местах
измеряют термопарами (спай двух разнородных проводников —
218
Рис. 13-3. Схема измерения темпера-
туры при помощи термопары
Рис. 13-4. Психрометры
а — простой; б — аспирационный: 1 — ртут-
ный термометр; 2 —ключ заводки; 3 —оголо-
вок с пружиной; 4— щель для выхода воз-
духа; 5 —головка; 6, 7 — защитные планки;
8 — воздухопроводный канал; 9 — смачивае-
мый батист; 10 — входной канал
Рис. 13-5. Гигрограф (кожух поднят)
медь и константан, железо и константан). Холодный спай (рис. 13-3)
помещают в среду с постоянной температурой (тающий лед).
Горячий спай прикладывают к месту измерения температуры. Под
влиянием разности температур спаев возникает электрический ток,
по напряжению которого (показания потенциометра или гальва-
нометра) судят о самой разности температур. Для наблюдения за
ходом изменения температур в какой-либо точке используют тер-
мограф.
Относительную влажность воздуха измеряют при помощи псих-
рометров. Простейший из них (рис. 13-4, а) состоит из двух термо-
метров. Ртутный баллон одного (мокрого) имеет марлю,’опущен-
ную в резервуар с водой. При испарении воды расходуется тепло,
вызывающее падение в термометре столбика жидкости. По раз-
ности показаний мокрого и второго (сухого) термометров уста-
навливают по специальной шкале фактическую относительную
влажность воздуха. Более точен психрометр (рис. 13-4,6), в кото-
ром благодаря вращению в корпусе вентиляторной шайбы обес-
печивается омывание термометров воздухом с постоянной ско-
ростью (2 м/сек).
Ход изменения относительной влажности может записать гиг-
рограф (рис. 13-5). У него, как и у термографа, имеется стрелка
9* 219
Рис. 13-6. Анемометры
Рис. 13-7. Микроманометр
ЦАГИ
1 — резервуар; 2 — стеклянная
трубка со шкалой; 3 и 4— шту-
церы
Рис. 13-8. Схемы присоединения пневмометрических трубок к ма-
нометру при измерении различных давлений
1—3— на всасывающем патрубке; 4—6— на нагнетательном патрубке
с чернилами и вращающийся (с помощью заводного часового меха-
низма) барабан с миллиметровкой. У термографа датчиком слу-
жит биметаллическая пластинка, искривляющаяся в зависимости
от температуры, у гигрографа — импульс от пучка обезжиренных
волос, длина которого изменяется с относительной влажностью
воздуха.
Для измерения скоростей воздуха применяют анемометры:
чашечные (рис. 13-6, а), если скорость воздуха больше 1 м!сек,
и крыльчатые (рис. 13-6, б) —при скоростях 0,5—1,0 м!сек. Анемо-
метр вносят в поток воздуха. Скорость определяют по числу обо-
ротов чашечной или крыльчатой вертушки согласно графику пас-
порта анемометра.
При скоростях менее 0,5 м!сек подвижность воздушной среды
измеряют дифференциальным анемометром или электроанемо-
метром.
220
Рис. 13-9. Аллонж
/ — гигроскопическая вата; 2—медная сетка
Рис. 13-10. Тахометр
В воздуховодах и каналах скорость воз-
духа замеряют пневмометрической трубкой,
состоящей из двух трубочек d—З-т-5 мм. Ко-
нец одной трубочки ймеет лобовое отверстие,
воспринимающее полное давление потока,
конец второй—боковую прорезь, восприни-
мающую лишь статическое давление. Оба
давления передаются по трубкам и шлангам
далее к измерительному прибору — микрома-
нометру— чашечному манометру с подвиж-
ной шкалой (рис. 13-7). В качестве рабочей жидкости в нем ис-
пользуется подкрашенный спирт. Чем меньше угол наклона шкалы,
тем сильнее в ее капилляре растекается спирт, тем точнее изме-
рение. Выбор соответствующей схемы присоединения пневмомет-
рических трубок (рис. 13-8) позволяет измерять полные Рп, ста-
тические Рст или динамические давления.
Степень запыленности воздуха обычно определяют, пользуясь
весовым методом. Определенное газовым счетчиком количество
запыленного воздуха пропускается через фильтр — вату (хлопча-
тобумажную или стеклянную), заполняющую трубку,— аллонж
(рис. 13-9).
Фильтр взвешивается до и после замера. Концентрация пыли
т определяется из выражения
m=g!V, [мг/м3],
где g — вес пыли, мг\ V — объем воздуха, м3.
Производительность как вентилятора, так и насоса и создавае-
мое ими давление зависят от числа оборотов. Последнее выяв-
ляется по показанию тахометра (рис. 13-10).
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Расчетные показатели строительных материалов
и конструктивных элементов
Наименование материалов и элементов Объемная масса, кг/м3 Коэффициент теплопровод- ности, ккал/Ч'М-град Удельная теп- лоемкость, ккал/кг-град Коэффициент теплоусвоения (прн z — 24 ч), ккал1ч-м2-град Коэффициент паропроницания г/м ч’Ым рт-ст
Асбестоцемент 1900 0,25 0,20 5,45 0,0035
Асфальт 1800 0,65 0,40 11,05 0,001
Бетон армированный 2500 1,40 0,20 13,45 0,004
Пенобетон, пеносиликат .... 600 0,18 0,20 2,37 0,0285
То же 400 0,13 0,20 1,65 0,0325
Войлок 150 0,05 0,45 0,94 0,045
Вата минеральная 200 0,06 0,18 0,75 0,065
Пеногипс и газогипс 500 0,16 0,20 2,05 0,050
Засыпки песчаные 1600 0,50 0,20 6,45 0,022
Глинопесчаная смазка 1800 0,60 0,20 7,50 0,013
Дуб (поперек волокон) 800 0,20 0,60 5,0 0,0075
Ель, сосна (поперек волокон) 550 0,15 0,60 3,60 0,0082
Фанера клееная 600 0,15 0,60 3,75 0,003
Сталь 7850 50,0 0,115 108,40 0
Чугун ^2 00 43 0 0 115 96,40 о
Мрамор, гранит 2800 3,0 0,22 21,90 0,0015
Кладка каменная 1900 0,19 0,22 9,95 0,0098
Кирпичная кладка на тяжелом растворе . 1800 0,70 0,21 8,30 0,014
То же, на легком растворе . . . 1700 0,65 0,21 7,75 0,016
Кладка из пористого кирпича 1350 0,50 0,21 6,05 0,02
» » дырчатого кирпича (105 отв.) 1300 0,45 0,21 5,65 —
Раствор цементно-песчаный . . . 1800 0,80 0,20 8,65 0,012
Сложный раствор 1700 0,75 0,20 8,15 0,013
Известковый раствор: наружная поверхность . . ♦ 1600 0,75 0,20 7,90 0,018
внутренняя поверхность . . 1600 0,60 0,20 7,05 0,018
Штукатурка сухая 1000 0,20 0,24 3,50 0,009
Шлак топливный 1000 0,25 0,18 3,40 0,026
222
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Расчетные температуры внутреннего воздуха и кратности
воздухообмена в помещениях (см. СНиП П-Л.6—67, П-Л. 11—70,
П-Л. 1—71 н др. для помещений определенного назначения)
Наименование помещений Темпе- ратура, CG Крат- ность вытяжки Минимальная вытяжка (приток)
«
Жилая комната общежития ' 18 — 3 л«3/ч на 1 л2 площади
Номер гостиницы 20 — 30 л3/ч на 1 человека
Кухня квартиры, кухня и кубовая общежития .... 15 3 60 м3/ч
Кухня с газовой плитой . . 13 — Не менее: 60 м3/ч при двухконфорочной плите, 75 — при трехконфороч- ной, 90—при четырех- конфорочной
Ванная индивидуальная . . . 25 — 25 м3/'ч
Совмещенный санузел .... 25 — 50 м3/ч
Умывальная индивидуальная (общая) 18 0,5 (1,0) —
Ванная или душевая обще- жития, раздевальная . . • 25 5 —
Уборная общая 16 — 50 м3/ч на 1 унитаз, 25 м3/ч на 1 писсуар
Курительная 15 10 —
Гардероб, комната для чист- ки одежды и обуви .... 18 1 —
Вестибюль, общий коридор, передняя 16 — Приток по балансу с вы- тяжкой
Лестничная клетка 16 — —
Технический архив 18 0,5 —
Общие рабочие комнаты, ка- бинеты-приемные, конст- рукторские бюро, библио- теки, помещения общест- венных организаций .... 18 1 Приток
Залы совещаний 18 3 Приток
223
224
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Климатические данные по некоторым пунктам СССР
Г орода Температура наружного воздуха, °C Средняя относи- тельная влажность воздуха, % Средняя скорость ветра в январе, м!сек
средняя в 13 ч самого жаркого месяца расчетная зимняя отопительный период
средняя самой холодной пяти- дневки Средняя самых холод- ных суток для вен- тиляции средняя темпера- тура длитель- ность в сутках самого холод- ного месяца в 13 ч самого жаркого месяца в 13 ч
Архангельск 18,4 —32 -34 —17 —4,7 254 87 60 4,5 X
Астрахань . 21,5 —22 -27 —11 —2,0 171 81 47 5,7
Барнаул . . 19,6 —38 -40 —23 —8,3 224 77 51 5,8
Волгоград . . 28,6 —25 —30 —14 —3,6 178 84 40 6,5
Горький . . . 21,6 —28 —33 —17 —4,9 217 86 56 5,1
Кишинев . . 25,3 —16 —24 —7 —0,6 167 78 48 6,2
Киев . . . . 23,5 —21 —26 —10 —1,2 191 83 55 4,7
Киров. . . . 18,0 —31 —36 —19 —5,9 231 87 57 7,2
Ленинград 20,3 —25 —28 —12 —2 223 82 58 4,7
Минск . . . . 21,4 —22 —27 —10 —1,4 206 85 61 5,3
Москва . . . 21,4 —26 —31 —15 -3,7 212 84 60 4,9
Новосибирск 23,0 —39 —41 —24 —8,9 228 80 55 4,3
Омск . . . . 23,6 —36 —41 —24 —8,9 227 79 54 4,1
Пенза . . . . 18,8 —28 —33 —17 —4,7 211 84 52 ——-
Свердловск 21,1 —32 —37 —21 —6,5 233 19 55 5,4
Ташкент . . 33,3 — 13 —16 —4 +2,0 131 59 27 1,8
Тбилиси . . . 28,7 —7 —9 —2 —2,3 150 58 40 3,8
Хабаровск 24,1 —33 —35 -25 —9,3 220 70 65 5,7
Челябинск 22,8 —32 —37 —22. —6,8 222 78 54 4,4
h-
i
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Сопротивление паропроиицаиию Rn листовых материалов и слоев
Наименование листовых материалов и слоев пароизоляции Толщина слоя, мм *п’ м-мм рт. ст-ч^г
Картон обыкновенный 1 0,12
Листы обшивочные гипсовые 8 0,9
То же, древесноволокнистые 8 0,8
То же 10 0,4
Окраска битумом 1 раз — 2,0
То же, масляная за 2 раза — 4,8
» , эмалевая — 3,6
» , поливинилхлоридная — 29,0
» , хлоркаучуковая — 26,0
Пергамин 0,4 2,5
Рубероид 1,5 8,3
Рулонный ковер 6 12,8
Толь кровельный 1,9 3,0
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Сопротивление воздухопроницанию 7?и наиболее распространенных
строительных материалов и конструктивных элементов
(или слоев) ограждений
Наименование материалов и конструктивных элементов Толщина слоя, мм Ди. м-‘Ч-мм вод-ст/кг
Бетон 100 2000,0
Стена кирпичная на тяжелом растворе .... Более 250 1,8
То же, на легком растворе » 250 0,2
Стена-брусчатая или бревенчатая — 4,0
Обои бумажные — 2,0
Картон строительный 1,3 6,5
Рубероид 1,5 Воздухоне- проницаем
Толь 1,5 50,0
Обшивка из досок 20—25 0,01
» » фибролита, древесных плнт .... 15—70 0,25
Сухая штукатурка 10 2,0
Фанера клееная 3—4 300,0
Шлакобетон 100 1,4
Штукатурка цементная 15 38,0
То же, известковая 15 14,5
Примечание. Для воздушных прослоек и для слоев из сыпучих и рыхлых мате
риалов Rn = 0.
225
ПРИЛОЖЕНИЕ
Ориентировочные удельные расходы тепла на отопление
и вентиляцию, ккал-м3/ч-град
(в числителе — расход тепла на отопление, в знаменателе — на вентиляцию)
Наименование зданий или цехов Наружная кубатура отапливаемой части зданий, тыс. м3
ДО з 5 10 15 20 25 30 35
Жилые 0,42 0 0,37 0 0,33 0 0,31 0 0,29 0 0,28 0 0,27 0 0,26 0
Административные . • — 0,43 0,09 0,38 0,08 0,36 0,07 0,32 0,18 — —
Вузы и школы .... — — 0,35 0 0,33 0,1 0,30 0,08 0,29 0,08 0,29 0,08 —
♦ Больницы — 0,40 0,29 0,36 0,28 0,32 0,26 0,30 0,25 0,30 0,25 —
0,28 0,25 0,23 0,23
Надземные водопровод- но-канализационные сооружения 0,55—0,45 0,17 1 0,40 0,14 0,98 0,35 0,12 0,90 0,33 6,10 0,90 0,32 6,08 0,29 0,4)7 —
Бытовые 0,6—0,4 0,33 0,30 0,28 0,25
0—0,14 0,12 0,11 0,11 0,11
до 5 10 20 30 50 100 200
Чугунолитейные .... — 0,30 1,1 — — 0,25 1 0,22 0,90 0,18 0,80
Термические — 0,4 1 3 0,35 1 20 0,25 1,00 0,20 0,60 —
Деревообделочные . . • 0,55 0,50 0,45 0,45 — — 0,40 0,40 —
Металлоконструкций — — — — 0,38 0,53 0,35 0,45 0,3 0,35
Механические 0,45 0,45 — 0,40 0,15 0,35 0,08 — —
Примечания: 1. Расходы тепла на отопление гражданских и бытовых зданий сле-
дует умножить на коэффициент А.
°C -50 —40 —30 —20 —10
А 0,82 0,9 1,0 1,17 1,45
2. Расходы на отопление жилых зданий учитывают и вентиляцию.
226
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Значения коэффициента £ местного сопротивления
для водяного н парового отопления
£ основного оборудования
£ арматуры
Наименование местного
сопротивления
Наименование
местного
сопротивления
^усл тРУбы’ мм
Радиатор ..................
Котлы:
секционный ............
теплоемкий.............
Внезапное расширение . . .
» сужение.............
Тройники:
проходной .............
ответвления ...........
противоточный .........
Крестовины:
проходная .............
ответвления............
Отступ.....................
Отводы:
широкий ...............
узкий..................
Угольник...................
2
2,5
2
1
0,5
1
1,5
3
2
3
0,5
0,5
1,5
2
Краны:
двойной регули-
ровки и про-
бочный . . . .
трехходовой . .
Вентили:
прямой .......
косой ........
Задвижка..........
4 2 2
3,6 1,5 0,8
16 10 9
3 3 3
1,5 0,5 0,5
ПРИЛОЖЕНИЕ
Некоторые данные по
чугунным секционным котлам
Тип Высота, мм Ширина, мм Число секций, шт. Длина, мм Поверхность нагрева, м2
ВНИИСТО-Мч 1040 460 4 320 1,18
5 400 1,50
6 480 1,82
7 560 2,14
8 640 2,46
9 720 2,78
10 800 3,10
11 880 3,42
12 960 3,72
НР(ч) дву- 2630 2385 22 1850 25
сторонний 30 2410 34
38 2940 43
Универсал-6 2030 1966 18 1115 19,8
22 1365 24,2
26 1615 28,6
30 1865 33,0
34 2115 37,4
38 2365 41,8
42 2616 46,2
227
Продолжение прилож. 8
Тип Высота, мм Ширина, мм Число секций, шт. Длина, мм Поверхность нагрева, ж2
Энергня-6 2390—2770 2460 20 1689 27,9
28 2217 48,6
36 2745 62,4
Искнтнм-1 2630 2660 22 1880 24,7
30 2410 48,6
38 2940 62,4
Примечание. Данные о других новейших котлах см.» например, в справочных ма-
териалах ВНИИСТ «Чугунные отопительные котлы», 1969. Там же приведены сведения о пере-
воде этих котлов с твердого топлива на газ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Предельно допустимые концентрации х некоторых ядовитых газов,
паров и пыли в воздухе рабрчей зоны
Наименование вредности
Акролеин ...............................................
Аммиак .................................................
Ацетон..................................................
Бензин, лигроин, керосин................................
Окись углерода .........................................
Пыль кварца, кварцита н асбеста.........................
» остальных видов.....................................
Свинец и его неорганические соединения..................
Сероводород и сероуглерод ..............................
Серная кислота н серный ангидрид.............*..........
Хлор....................................................
Хлористый водород н соляная кислота.....................
х, мг[м3
0,7
20
200
3
20
0,002
0,01
0,01
10
1
0,1
5
Примечание. При одновременном выделении нескольких вредностей объем венти-
ляционного воздуха рассчитывается по вредности, требующей большего воздухообмена.
В особо опасных случаях воздухообмен суммнпуется ия подсчитанных по отдельным воед-
ностям (СН 245—71).
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Приближенные значения некоторых коэффициентов £ для воздуховодов
Вид местного сопротивления
Вход в трубу с торца..............................
» » раструб ....................................
» с поворотом без решетки.......................
» » » с решеткой...........................
Выход из трубы с торца............................
» с поворотом без решетки.......................
» » » с решеткой...........................
Отвод 90° круглый (r/d: 1; 3).....................
» 90° прямоугольный (r/d: 1; 3)................
0,5
0,1
1,5
2,0
1,0
2,0
2,5
0,3; 0,1
0,6; 0,2
228
Продолжение прилож. 10
Вид местного сопротивления £ м
Колено 90' прямоугольное (h/d: 1; 3) 1,1; 0,4
Тройник приточный на проход 0
» » » ответвление (Котв/Кств = 0>4; 0,5;
0,6; 0,7; 0,8) 2,7; 1,7; 1,1;
0,7; 0,4
Тройник вытяжной на ответвление 0
» » » проход (Котв/Кств = 0,4; 0,6; 0,8;
1.0) 0,7; 0,55; 0,4; 0,3
Зонт вытяжной и приточный 2,5; 2,1
Воздухораспределитель 1,0
Внезапное расширение (/i//2 : 0,1; 0,7) 0,8; 0,1
» , сжатие (/i//2: 0,1; 0,7) 0,5; 0,2
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Таблица перевода несистемных единиц измерения в систему СИ
Физическая величина Единица измерения Перевод в единицы системы СИ
Сила Килограмм-сила (кгс) 9,8 Н
Плотность (объемная мас- са) Килограмм на кубический метр (кг/м3) —
Давление Кнлограмм-снла на квад- ратный метр (кгс/м2) Миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) Миллиметры водяного столба (мм вод. ст.) 9,8 Н/м2 133 Н/м2 9,8 Н/м2
Кинематическая вязкость Метр квадратный на се- кунд У (м2/сек) —
Работа, энергия, количе- ство теплоты Килограмм-сила-метр (кге-м) Киловатт-час (квт-ч) 9,8 дж 3,6-106 дж
Мощность (тепловой поток) Килокалория в час (ккал/ч) 1,16 ВТ
Теплоемкость удельная Килокалория на кило- грамм-град (ккал/кг град) 4,19-103 дж/кг-град
Коэффициент теплопере- дачи, коэффициент теп- лоотдачи, коэффициент теплоусвоения Килокалория на квадрат- ный метр-час-град (ккал/м2 -ч град) 1,16 вт/м2 град
Коэффициент теплопровод- ности Килокалория на метр-час- град (ккал/м-ч -град) 1,16 вт/м-град
Коэффициент температуро- проводности Метр квадратный на час (м2/ч) 2,8-10—4 м2/сек
229
ЛИТЕРАТУРА
1. П. Н. Каменев. Отопление и вентиляция, ч. I, II. Стройиздат, М., 1965,
1966.
2. Г. А. М а к с и м о в. Отопление и вентиляция, ч. I, II. Стройиздат, Л., 1963,
1968.
3. Б. Н. Л о б а е в. Расчет воздуховодов. «Буд1вельиик», Киев, 1959.
4. Р. В. Щ е к и н, С. М. Кореневский, Г. Е. Бем, Ф. И. Скоро-
ходько, А. М. Артюшенко. Справочник по теплоснабжению и вентиляции.
«Буд1вельник», 1968.
5. Ю. Л. Гусев, С. Ф. Копьев. Котельные установки и тепловые сети.
Стройиздат, М., 1962.
6. Н. Ф. Ф е д о р о в, В. М. Г у с е в. Санитарная техника. Стройиздат, Л., 1969.
7. К. Ф. Фокин. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий.
Стройиздат, М., 1954.
8. Е. Е. К а р п и с, В. Ф. Поликарпов, М. Г. Сенатов, И. А. Шепе-
лев. Оборудование для систем центрального отопления и вентиляции. Стройиздат,
М., 1956.
9. X. Я. Лейв, И. С. Л и б е р, В. А. Евдокимов. Справочная книга по
санитарной технике. Стройиздат, Л., 1966.
10. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зда-
ний и сооружений, ч. I, Стройиздат, М„ 1964.
11. Э. X. Одельский. Газоснабжение. Изд-во «Высшая школа», 1966.
12. Н. Л. С т а с к е в и ч. Газоснабжение городов, т. I, П. ГОНТИ НГТЛ, 1954.
13. С. Ф. Копьев, Н. Ф. Качанов. Основы теплогазоснабжения и венти-
ляции. Стройиздат, М., 1964.
14. В. Н. Богословский, В. П. Щеглов. Отопление и вентиляция.
Стройиздат, М., 1970.
15. В. Н. Та лиев. Аэродинамика вентиляции. Стройиздат, М., 1963.
16. Е. В. Стефанов. Вентиляция и кондиционирование воздуха. ВВИТКУ.
ТТ 1 ПТП
17. В. Е. Константинова. Воздушно-тепловой режим в жилых зданиях
повышенной этажности. Стройиздат, М., 1969.
18. А. В. Нестеренко. Применение I—d-диаграммы в расчетах вентиля-
ции. Стройиздат, М., 1950.
19. А. М несен ар. Лучистое отопление и охлаждение. Стройиздат, М., 1961.
20. М. Я. Генин, Л. И. Смирнов. Индустриализация санитарио-техниче-
ских работ. Стройиздат, М., 1959.
21. Л. Д. Богуславский. Техническая эксплуатация отопительных и вен-
тиляционных систем. МКХ РСФСР, М., 1959.

f
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.
/
Предисловие . . -....................................................3
Введение.............................................................4
Часть I
СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА
Глава 1. Теплопередача через строительное ограждение, конструкцию
§ 1. Виды переноса тепла....................................... 10
§ 2. Переход тепла через плоскую стенку . .......................13
§ 3. Расчетные температуры внутреннего н наружного воздуха. Темпера-
туры на поверхностях ограждений................................ 17
§ 4. Передача тепла через криволинейную н цилиндрическую стенки . . 23
Глава 2. Основы тепловлажностного режима строительных ограждений
§ 5. Отсыревание ограждений. Конденсация влаги на поверхности и
’ в толще ограждения.........................................28
§ 6. Воздухопроницаемость ограждений.............................32
§ 7. Теплоустойчивость ограждений................................34
§ 8. Теплоустойчивость помещений.................................37
Глава 3. Технико-экономический выбор толщины ограждений
§ 9. Требуемое общее термическое сопротивление ограждений........39
§ 10. Экономический выбор толщины наружного ограждения .... 40
Глава 4. Теплопотери помещений. Укрупненный расчет теплопотерь зданий
§ 11. Определение теплопотерь помещений..........................42
§ 12. Определение теплопотерь зданий и помещений по укрупненным
измерителям......................................................46
Часть II
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ
Глава 5. Общие сведения
§ 13. Местное и централизованное отопление, теплоснабжение. Тепло-
носители ........................................................48
§ 14. Виды топлива. Определение расхода топлива..................50
Глава 6. Печное отопление
§ 15. Общая характеристика печного отопления.....................52
§ 16. Основные конструкции печей. Их установка...................54
§ 17. Подбор отопительных печей................................ 57
Глава 7. Основное оборудование центральных систем отопления
§ 18. Трубопроводы. Запорно-регулировочная арматура..............59
§ 19. Нагревательные приборы................................. . 64
231
Глава 8. Центральные системы отопления Стр.
§ 20. Водяное отопление.............................................75
§ 21. Паровое отопление.............................................101
§ 22. Система водявого отопления с промежуточным теплообменником.
Системы с перегретой водой....................................115
§ 23. Лучисто-панельное отопление....................................126
§ 24. Местное электрическое н газовое отопление . .................131
§ 25. Основы воздушного отопления....................................139
§ 26. Выбор, монтаж, приемка, испытания, эксплуатация центральных
систем отопления.....................................................142
Глава 9. Оборудование и схемы теплоснабжения
§ 27. Котельные..................................................145
§ 28. Сведения о КЭС и ТЭЦ.......................................153
§ 29. Схемы и оборудование централизованного теплоснабжения . . . 154
Часть III
ВЕНТИЛЯЦИЯ
Глава 10. Основные сведения
§ 30. Воздух, его свойства. Диаграмма I—d........................161
§ 31. Вредности. Определение воздухообменов......................166
§ 32. Виды н характеристики вентиляционных систем................174
§ 33. Вентиляция водопроводных и канализационных сооружений . . .181
Глава 11. Перемещение воздуха
§ 34. Аэрация промышленных зданий. Аэрационные фрамуги и фонари . 182
§ 35. Гравитационные системы вентиляции. Дефлекторы. Расчет сечений
каналов..........................................................185
§ 36. Механическое побуждение. Вентиляторы. Агрегаты.............193
Глава 12. Обработка вентиляционного воздуха
§ 37. Очистка, дезодорация и дезинфекция воздуха.................199
§ 38. Увлажнение, осушка, охлаждение н нагревание приточного воздуха 204
§ 39. Классификация систем кондиционирования. Кондиционеры . . . .211
Глава 13. Основы монтажа и эксплуатации вентиляционных систем
§ 40. Размещение, монтаж, приемка, испытание и эксплуатация основ-
ного вентиляционного оборудования ............................. 216
§ 41. Контрольно-измерительные приборы...........................218
Приложения...........................................................222
Литература...........................................................230
Валериан Михайлович Гусев
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Редактор издательства Е. Г. Никольская
Обложка художника И. К. Новодворской
Технический редактор В. В. Ж и в н о в а
Корректор Н. Г. С е м и н а
Сдано в набор 21/1 1973 г. Подписано к печати 16/VII 1973 г.
М-35223. Формат бумаги бОхОО’/ш, Бумага типографская № 3.
Бум. л. 7,25. Усл. печ. л. 14,5. Уч.-изд. л. 16,03. Изд. № 1062-Л.
Тираж 40 000 экз. Заказ Ns 586. Цена 77 коп.
191011, Стройиздат, Ленинградское отделение,
Ленинград, пл. Островского, 6
Ленинградская типография № 4 Союзполиграфпрома при Государ-
ственном комитете Совета Министров СССР по делам изда-
тельств, полиграфии и книжной торговли, 196126, гор. Ленинград,
Социалистическая, 14.