/
Текст
1. БоrословскИ;i, А. Н. Сканави
ОТОПЛЕНИЕ
Допущено
rocYAapcTBeHHblM комитетом СССР
по народному образованию в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности
«Теплоrазоснабженне и веНТНЛЯЦИЯ 11
Москва Строннздат f99f
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ББК 38.762
Б74
УДК 697. 1 (075.8)
Ре u е н s е в т ы
кафедра теплоснабжения и вентиляции Полтав-
rKoro инженерно.стро!!те.'lЬНOl'О института (зав. кафедроli А. !\'. Строй)
11 ,,"р телН. наук f1рОф. В. И. Бодров (I'орьковскиii инженерно-
строительный ИНСТИТУТ им. В. П. Чкалова).
PeдaKTOp
11. А. Хаустопа
СКа!Ш:РQваниt'
. Р. 10. Kyr.aKr.<!
БоrОСJIОЕСКИИ: В. Н., Сканави А. Н.
Б 74 Отопление: Учеб. для вузов.
М.: Стройиздат,
1991.
735 С.: ил.
ISBN 5-274-01527-1
Изло'кены устройство и прииuип действия раз,'lИЧНЫХ
сиете\1 отопления '!даний. Приведены методы расчета ЗИ\I-
Hero TeIi,'lOBOrO режи\ш зданий н тепловой мощности системы
отоплення. Рассмотрены приемы конструироnания, методы
расчета и способы реrv.'lирования систем uентральноrо и \!е-
cTHoro отопления. IJроавализированы и на\1ечены пути со-
вершенствования СИСтем И экономии тепловоЙ 9нерrии при
ото"лении вдавий.
Для студентов вузов, обучающихся по спеuиальпости
«Теплоrазоснабжение и вентиляuия».
Б 3309000000
410 t80
91
()47(OJ)
9t
БЕК 38.762
ISBN 5-274-01527-1
@ В. Н. Боrословский,
А. Н. Сканави, 1991
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дисциплина «ОтопленИе» является ОДНОЙ из ПРОФИЛИРУЮЩИJ!l
при rlOдrотовке специалистов по теплоснабжению и вентиляции.
Изучение ее предусматривает получеиие знаний по коиструкциям,
принципам дейстI,ИЯ и характериым свойствам разлнчиых систем
отопления, используемых в современной отопительной техиике;
освоение научных методов расчета н реrулирования; приемов про-
ектироваиия; зиакомство с перспективнЪJМИ путями развития спо-
собов отоплеиия вданий.
Для овладения теоретическими, научно-техническими и прак-
тическими зианиями, относящимися к дисциплине «Отопление»,
необходи',jЫ rлубокое понимание и усвоение физиrreСКИJ!l процессов
и ЯБлеиий, происходящих Б системах отопления и ,IX отдеЛЬНЫХ эле-
ментах, в обоrреваемых зданиях. К ним отиосятся движение воды,
пара и Dоздуха по трубам и каналам, явлеиия их наrревания и ох-
лаждения, измеиения температуры, плотиости, объема, фазовых
превращеннй, а также процессы контроля и реrулпрован!!я сеп.
ловоrо режима зданий.
Дисциплина «Отоплеиие» ОСИОВflна на положен!!ях ряда тео-
ретических и прикладных ДИСЦИП.тин. К ним относятся ФНЗИКfI,
хи\шя, теП,'lомассообмен и термодинамика, rидравлнка и аэроди'
на lИка, а также электротехиика.
Способ отопления в большой мере зависит от особенносн,li
конструктивноrо и архитекrурно-планировочноrо решениЙ здани 1%,
от теплотехнических свойств их оrраждений, т. е. вопросов, КОТО-
ры" изучаются в общестроительных дисцнплинах и в ДИСЦНПЛИ4е
«СтроитеЛЬ:!8Я теплофизика».
Дпсциплина ('Отопл ние» тесно связаиа со спеЦ'iа,1IЬНЫМИ те,:-
ИИЧt'ски\ш дисциплинами, составляющчми специальность {(Тепло-
rазоснабж('пие и вентиляция», в первую очередь с дисциплинами
«Теплоrенерирующие установки», «Теплоснабжение», «Вентиляция»,
«Кондиционирование воздуха», «Насосы и вентиляторы», «rазо-
снабжеН!t€». Поэroму в нее входят мноrие смежные !ыементы пере-
числt'нных дисциплин, рассматриваеМЫе в сокращснном ВНде.
В эту дисциплину включены также отдельные вопросы ЭКОНО jИКLj,
использования вычислительной техники при проектировании,
производства заruтовительно-сборочпыХ работ при монтаже, aBro-
матизации реrулирования отопительных установок, подробно
рассматриваемые в соответствующих курсах.
Предыдущий учебник «Отопление», разработанный КОЩ)еК!Н-
БОМ авторов MOCKoBcKoro инжеиерно'строительноrо институrа
Им. В. В. Куйбышева, вышел в свеl .; 1975 r. ИЗ\lенения в технике
1*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
п редIlС//СВIIС
отопления, в первую очсреДI' IJодяноrо, пересмотр нормативных
докумен-;-ов в прошедшне ro;:;'bI, перестроЙка высшеrо образования,
начатая в 1987 Т., оказывают влияние на изложение учебноrо KypLa
и, следовательно, должны иаЙти свое отражение в новом учебнике.
Нас'IОЯЩИЙ УЧtбник «Отопление}) разработан кафедрой Отоп-
ления и вентиляциИ МИСИ в соответствии с типовой проrраммой.
Учебник написан на основе лекций, читаемых проф. А. Н. Ска-
нави в МИСИ с 1958 Р. Разделы учебника, относящнеся к тепло-
вому режиму отапливаемых зданий, связаны с дисциплиной «Строи-
тельная теплофизика», которая разработаиа и читается проф.
В. Н. Боrословским с 1962 Р. Учебнпк дополнен разделами, посвя-
щенными совершенствованию и развитию систем отопления, ис-
пользованию возобновляемых источииков Э!lерrии, экономии теп-
ловой энерrии иа отоплеиие зданий и др.
Наличие обстоятельноЙ справочной литературы по отоплению,
непрерывная модернизация оборудования побудили авторов от-
казаться от подробноrо описания оборудоваиня, приложения рас-
пространсниых спрапочных данных, расчетных таблнц, rрафиков
и HOMorpaMM, за исключением отдельных конкретных сведеиий,
необходимых для примеров и пояснения конструкций и физических
явлений.
ПОСJ!е каждой rлавы даны конrрольные задания и упражиения,
предназначенные для проверки полученных знаний. Они Moryr
быть использованы в учебно-исследовательской работе студентов,
а также при пров<'дении rocYAapcTBeHHoro экзамена по специаль-
иости:.
Ведущая роль в составлении учебника «Отопление» принадле-
жит проф. А, Н. Сканави, который ПОМИМО написания основной ero
части провел общее редактирование всеЙ кииrи. Иы иаписаны пре-
дисловие, введение," rл. 1, 4 12, 15, 16, 17.3, 18.2 18.4, 19.4,
19,5. rJJaBb! 2, 3, 19.1 19 3 составлены д-ром техн. наук, засл.
дент. н уки н техники РСФСР проф. В. Н. Ботословским. \
АВ1()Р ы приносят блаrодарносrь за помощь в состаВ,тении
учебника преподавателя\! МИСИ: каид. техн. наук Л. М. Махову
( 4,8, 17.1, 17.2, 17.4, 18.1, 19.6), канд. техн, наук И. В. Мещани-
вову ( 13.1 13.7), канд. техн. наук Е. r. Малявиной ( 14.1 14.5),
кзвд техн. наук С. r. Булкину ( 20.1 20.4).
Авт(;ры выражают rлубокую признательность рецензентам д-ру
техн наук проф. В. И. Бодрову (rорьковский ииженерно-строитель-
вый UНС'1И1УТ)}1 кафедре тrиВ (зав каф. А. Ф. СтроЙ) Полтавскоrо
I1H"H'Hplho-сrрои1елыIrоo института за ценные советы и замечания.
сделаНlше при рецепзироваиии Р КО!lИСИ учеGиика.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ВВЕДЕНИЕ
Потребление эперrии в нашей стране, как и во всеч ми
ре, неуклонно возрастает и прежде Bcero для теплообеспе
чения зданий Jf сооружений. Известно, что на теплоснабже
нае rражданских и производственных зданий расходуется
более одной треrи Bcero добываемоrо орrаническоrо топлива.
Между теч добыча ТОП,1ива обходится все дороже в связи с
освоение'У1 r,'lубоких месторождений в новых отдаленных
районах, Поэтому при дальнейшем развитии народноrо
хозяйства страны необходима экономия топлива,
ДЛЯ ЭКОНО:lШИ топлива прежде Bcero предусмотрено, как
rепералыюе направление, дальнейшее развитие цеlПрали
ЗО13анноrо теплоснабll(ения на базе СОВvIестной выраБО1 IШ
тепловоЙ и электрической энерrии (от ТЭЦ). В отдельных
больших rородах предусматривается централизованное ТЕ'П
лоснабжение от аТО11НЫХ теплостанциЙ (от АСТ).
Распространено теплоснабжение зданий и сооружений от
небольших теплоrенерирующих установок (местных котель
ных, печей), которые иноrда работают с перерасходом топ-
лива и вызывают заrрязнение окружающей среды. На oc
нове действующей Энерrетической проrраммы страны несо-
вершенные установки постепенно заменяются более co
вершенными, а также крупными тепловыми станциями
(ТС), что, в связи с повышением КПД, способствует сокра-
щению дополнительной добычи топлива для мелки.Х тепло
источников.
Основными среди теплозатрат на КО\Н,iунально-бытовые
нужды в здашfЯХ (отопление, вентиляция, КОНДIЩИОНИРО-
вание воздуха, rорячее водоснабжение) являются затраты
на отопление. o объясняется условиями эксплуатации
зданий в холодное время rода на большей части территории
страны, Коrда теплопотери через оrраждающие конструкции
зданий значительно превышают внутреннпе теПЛОIJыде:1С-
пия. Приходится для поддержания необходимой темпера
туры BHYTpeHHero воздуха оборудовать здания отопитель
ными установками.
Следовательно, отоплением называется искусственное
обоrревание помещений здания с возмещением теплопотерь
для поддержания в них температуры на заданном уровне,
определяемом условиями тепловоrо КО'У1форта для находя
щихся людей и требования\1И проrекающеrо технолоrиче-
cKoro процесса. Для этоrо предусматривают отопительную
устаповк у.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1\ Введение
Отоплсние является отраслью строитеЩ,НОII тех н IIlШ .
Монтаж стационарноЙ отопительной уста!IОВIШ ПрОВОДI!ТС5J
в ПрОl.!,ессе возведения здания, ее элементы при ПРОЕ'l{тиrю
вании увязываются со строительными I<ОНСТРУIПЩЯИИ 11
сочетаются с планировкоЙ и ин [ерьероVl по !еще!шif. Вы..;-
сте с тем отопление один из видов теХНО.10rическоrо
оборудования зданий.
Функционирование отопления характеризуется опре-
деленной периодичностью в течение rода и изменчпвостыо
использования мощности установки, зависящеЙ, прежде
Bcero, от метеоролоrических условий в холодное время rода.
При понижении температуры наРУЖl!оrо воздуха н уси-
лении ветра должна увеличиваться, а при повышешш тем-
пературы наружноrо воздуха, воздействии солнечноЙ ра-
диации уменьшаться теплопередача ОТ отопительных уста-
новок в помещения, т. е. теплопередача от ОТОПlпельпых
установок должна постоянно реrулироваться. IIЗ 1сненис
внешних воздействий сочетается с неравномерпыми тепло-
поступлениями от внутреННIfХ производственных 11 бытовых
источников, что также вызывает необходимость реrулиро-
вания деЙствия отопительпых устанозок.
Для создания и поддержания тепловоrо :<омфорта в по-
мещениях зданий требуются технически совершенные и
надежные ОТОПIlтельные установки. И чем cypor;ee климат
меСТНОСТII и выше требования к обеСПЕ'чению блаrоприятиых
тепловых условий в здании, тем более l\ЮЩ!IЫVlИ и rнбюши
должны быть эти установки.
Климат 60льшей Часrl! тсрритории нашей страны ОТЛII-
чается суровой зимой, схожеЙ лишь с зимой в северо-за-
шщных провпнцпях Канады I! на Аляске. В та6.']. 1 срав-
ниваются климатические условия в январе в Москве с уело-
ВШiМП в крупных [ородах ceBepHoro полушаРIIЯ Земли.
Средняя те шература января в зарубежных rородах,
пр;шедепная в та6.'1. 1, характерна лишь для ca !ыx южных
[ородов COBeTcKoro Союза, отличаЮЩI!ХСЯ мяrн:оЙ и корот-
I,oli 3НЫОЙ.
ОтоплеНl!е зданиЙ начинают при устойчивом (в течение
3 сут) понпжешlИ среднесуточной температуры наружноrо
воздуха до 8 ос и НИже, заканчивают отопление при устоЙчи-
вом повышении температуры наружноrо воздуха до 8 ОС.
Лf'rиод отопления зданий п течение rода называют отопи-
TeJlbHbIM сезоном. Длительность отопительноrо сезона уста-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Воедение 7
l,Ч
IJ:7?r
Рис. 1. Продолжительность стоя-
инА одина1\О80Й средиесуточиой тем-
пературы IШРУJl\ноrо Dоздуха за ото-
I:iИТ-СЛЬНЫЙ сезоН о Москве
I
I
1.'ЗО
I
11 I
J i I ' 1
i I I
5]1 i U 1
500 I I I I
П d
+8' I J,б'
о I о
+10 О Щ2
,1Z о с = 2П cfjrтт
3 fll,.C
l(J 2(l JO 3Z 1f2
павлнвают на основании мноrолетних наблюдениЙ как сред-
нее число днеЙ в rоду с устойчивой среднесуточной тем-
пературоЙ воздуха 8 ос.
Таб.lица 1. Сре;lНЯЯ температура наружноrо 80'Здуха
о крупных rородах ce8epHoro полушария в течение
наиболее холодноrо месяца
rOpO'l
1 еоrрафическая ШИрОТd I
Сре няя те\Н1ература
января, ос
.мОСКВ!:!
Нью.Йорк
Берлин
Париж
Л0Н ОН
55050'
40040'
52030'
48050'
51 030'
1O,2
08
о'з
+2:3
+4,0
Для характеристики изменения температуры наружноrо
воздуха IJ течение отопителыюrо сезона рассмотрим rрафик
(рис, 1) продолжительности СТОЯНIIЯ одинаКОВО!1 среднесу-
точной температуры в Москве, !'де отопительный сезон
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 В6едellие
ДЛИТСЯ 7 l\!ec (213 сут). Как ВИДНО, нанБОJlЬШdЯ продолжи-
тельность стояния температуры в Москве относится к сред-
ней температуре отопительноrо сезона ( 3,6 ОС). Эта зако-
номерность хараюерна для 60ЛЬШ!lнства районов страны.
Продолжительность отопительноrо сезона невелика лишь
на крайнем юrе (3 4 мес) , а на большей части СССР она
составляет 6 8 мес, доходя до 9 (в Арханrельской, Mypl\!aH-
ской и друrих областях) и даже до 1l 12 мес (в Маrадан-
ской обл. и Якутской республике).
Суровость или мяrкость зимы полнее выражается не дли-
тельностью отопления зданий, а значением [радусо-суток
произведением числа суток действия отопления на разность
внутренней и наружной температуры, среднеЙ в течение
этоrо периода времени. В Туркмении это число [радусо-
суток равно 850, в Москве 4600, а на севере Краснояр-
cKoro края доходит до 12800. Приведенные данные свиде-
тельствуют о большом разнообразии местных климатиче-
ских условий на территории COBeTcKoro Союза.
Необходимо также отметить важность отопления для
пашей страны, [де почти каждое здание должно иметь ото-
пительную установку.
Состояние воздушной среды в помещениях в ХО.1Одное
время [ода определяется деЙСТВlIем не ТОЛЫ{Q отопления,
но и вентиляции. Отопление и вентиляция предназначены
для поддержания в помещениях помимо необходимой тем-
пературы определенных влажности, подвижности, давле-
пня, rазовоrо состава и чистоты воздуха. Во мноrих про-
изводственных и rражданских зданиях отопление и венти-
ляция неотделимы, они совместно создают требуемые сани-
тарно-rиrиенические условия, что способствует снижению
числа заболеваний людей, улучшению их самочувствия,
повышенпю производительности труда и качесrва продук-
ции.
В сооружениях аrропромышленноrо комплекса средст-
вами оrопления и вентиляции поддерживаются климати-
ческие условия, обеспечивающие максиl\lалыlюю продуктив-
ность ЖИВОТНЫХ, птиц и растениЙ, сохранность овощеЙ и
фруктов.
Рабочие помещения и здания, а также продукты труда
требуют для сохранения cBoero нормаЛЬНОIО состояния
надлежащих те\шературных условий. Недостаточно отапли-
ваемые здания быстрее разрушаются вслеДС1Ьне нарушения
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Ввеаение 9
необходимоrо темпераТУРIЮ ВJIaжностноrо ре1КИ\Ш их KOH
струкциi'I. Техполоrические процессы получения и хране-
ния ряда продуктов, издеЛИll l! веществ (ТОЧIILIХ приборов
И ламп, пряжи и тканей, кинопленки и стекла, муки и бу-
маrи и т. д.) требуют стротото поддержания заданной тем-
пературы помещений.
Состояние отопительной техники, как и любой друrой
отрасли техники, определяется уровнем развитня произво-
дителыIхx сил и характером производственных оrношений в
обществе.
Процесс перехода от очаrов для отопления помещений к
жаровням, печам, каминам, конвекторам, излучателям и
друrим отопительным приборам сопровождался улучше-
нием способа сжиrания топлива и совершенствованием их
конструкции. Вместе с тем различные способы отопления
помещений трудно отнести к определенным этапам исторн-
ческоrо общественноrо развития.
В одно и то же вреМя встречались технические устроЙст
ва отопления, стоящие и на самом низком и на достаточно
высоком уровнях. Самый простой и древний способ отопле
ния путем сжиrания топлива внутри помещения coceДCTBO
вал с центральными устаНОВI\а 1И водяноrо и воздушноrо
отопления. Так, в r. Эфесе, основанном в Х в. до н. Э. на
территории современной Турции, для отопления уже в то
время использовались системы трубок, в Еоторые подава-
.Тlacь rорячая вода из закрытых котлов, находящихся в под-
валах домов. Система воздушноrо отопления «Хюпокаустум»
(<<снизу соrретый»), созданная в Римской империи, подроб
но описана Витрувием (конец I в. до н. э.). Наружный
воздух наrревался в подпольных каналах, предварительно
проrретых roрячими rазами, и поступал в отапливаемые
помещения. По такому же принципу обоrреват1СЬ помеще-
ния замков в rермании в средние века.
Одновременное использование различных по совершен-
ству отопительных установок отражало Елассовыи харак-
тер общества. Костры, очаrи и примитивные печи исполь-
зовались в жилищах бедняков, водяное и воздушное отоп-
ление в дворцах и банях знати. Это различие в отопи-
тельных установках, имевшееся 2000 3000 лет назад,
существовало н в средние века.
В течение неСЕОЛЬКИХ тысячелетий для отопления жи
лищ применялись rлинобитные печи, топившиеся «по чер-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
l О Введение
ному» С отводом дыма в помещение и через Hero наружу.
В дворцах устраивалось центральное оrневоздушное под
польное отопление, обнаруженное при раскопках на терри-
тории Хакассии в Сибири, Древних Китая и fрецин.
В России лишь в XY XYI вв. печи в жилых ПQ:\lещени.
ях были дополнены трубами и сrаоlИ называться «белыми»
или «русскими)}. Появилось воздушное отопление. Извест-
но, что в ХУ в. такое отопление БЫJlО устроено в [ранов'!-
тоЙ палате в Л\осковском Кремле, а зате ПОД названпс\!
«русская система» применялось в fер JaНИИ и Австрии для
оrопления крупных зданиЙ,
После опубликования в России в !юнuе X'';III в. КШ!!'
Н. А. Львова (<<Русская пиростан!Кш>, 1795 п 1799 rc.)
появились системы воздушноrо топления, сов\rещенные С
вснтиляцией.
Обобщающий печное отопление труд «Теоретическне
основания печноrо дела» был написан И. И. Свиязеnым
в 1867 r.
В XVIII в. в Анrлии и Францин были изобретены (хотя
mдельные установки встречались и ранее) системы паровоrо
}j водяноrо отопления. Они сначала применялись ДJIЯ отоп-
ления оранжерей и теплиц, а потом с начала следующеrо
столетия и зданий. В России первая система паровоrо
ОТОП.'fения была осуществлена в Петербурrе в 1816 r., водя-
1101'0 отопления в 1834 r. (П. [. Соболевский). В России
паровое отопление BbIcoKoro дав,'1ения уст раивалось исклю-
чительно в производственных зданиях, чт{) свидетельствует
о ПОНИ\1ании связанных с ero применение'v! недостатков.
Позднее стали применять системы низкоrо давления. Водя-
ное же отопление преимущественно распростраНЯЛОСJ) в
rраждаНСIИМ строительстве, в первую очередь в боль-
ницах.
Останозимся подробнее на истории водяноrо отопления,
широко применяемоrо в настоящее время.
В XIX в. водяное отопление устранвалось с естествен-
ной циркуляциеЙ воды. В 50 БО-х rодах тоro века распро-
страншJOСЬ, кщ{ более дешевое, водяное отопление BbICOf{Oro
давления по системе Перкинса (патент 1831 r.). Систе\rа
.. " (
составлялась из вертикальных толстостенных труоок внут-
ренний диаметр 15 мм, наружный 25 мм), со всех сторон
З8:\ШНУТЫХ и заполненных водой. Вода HarpeBaJIaCb в З!lIС
евике, помещенном в центральную печь. TaKoro же рода
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
B8 дrнцe 11
змеевики «(HarpeBaTe.'lbflbJe спирали»), соединенные одноЙ
тоvбоЙ (сеЙчас подобнаSJ связь отопительных приборов име
н'уется однотрубной), размещались в обоrреваемых помещс
ниях. В системе цирку.'lировала вода под значительным дав-
лением (ДО 7 МПа) , паrреваемая до 260 300 ОС.
В системе водяноrо оroпления BbIcoKoro давления КрО'\1е
змеевиков в ПО\Iещениях использовались rладкие 'ff)убы
60JIьшоrо ДИЮ1етра, а затем и ребристые трубы первые
специальные отопительные приборы. Применялось также
водяное отоплеНllе повышенноrо даВ.J1ения (ДО 0,8 МПа) по
системе Дювуара rоризонтальноrо типа с отопительными
приборами в виде чуrунных цилиндрических печеЙ со СКЕОЗ
I!ЫЫ внутренним каналом (система подобноrо вида действует
!I сеЙчас в одном из зданий в [. rOpbKOM).
С 70 x [одов прошлоrо столетия с водяным отоплением
BbIcoKoro даП.'!ения ста 110 успешно конкурироr;ать водяное
отопление низкоrо давления, выполняемое заВОДО 1 Сан-
Талли в Петербурre по rоризонтальной схеме с отопитель-
ны\1И прибора'v1И из ребристых труб (фасонные части и
арматура ввозились из rермаНИII). в последней трети XIX в.
водяное отопление низкоrо давления осуществлял ось в
различных [ородах России Петербурrским мета.1личеСКЮ1
заводом (О. Е. Крелль) в виде вертикальных и rоризон-
тальных однотрубных систем.
В 1875 [. К. Лешевич впервые устроил квартирное водя-
ное отопление нпзкоrо давления с вертикальными плоскими
стальными отопительными прибора\1И, действующее само-
стоятельно или во время топки KYXOHHOI'O очаrа.
В 80 x [одах стало распространяться центральное
водяное отопление с вертикальной прокладкоЙ труб по
однотрубной схеме с отопительными приборами в виде
вертпкальных оребренных тумб (различноЙ высоты) и
обходными ветками вдоль них (в настоящее время их назы-
вают замыкающими учаСТI{ами). Около каждоrо 010питель-
Horo прибора стали устанавливать реrулпрующие краны.
В 90-х [одах ПОЯВlf.J10СЬ двухтрубное водяное отопление
(под влиянием законодателя rерманской отопительной
техники r. Ритшеля), rде по одной из параллельно прокла-
дываемых двух вертикальных труб подава.'1ась в отопитель-
ные приборы наrретая вода, по друrой ОТЕодилась ох-
лаllщенная. Единственным, I{TO продолжал праКТlшовать
применение однотрубноrо водяноrо отопления, бы.l Петер-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12 Введение
бурrскнй металлический завод (теперь m'vlЗ). На ЭТО\1 заводе
осуществлялись изrотовление по собствеННЫ\1 проектам,
предварительная заrотовка и сборка отдеЛЬНbIХ элементов.
Поэтому монтаж (также силами завода) отопитеЛЬНblХ YCTa
новок в зданиях проводился в сокращенные сроки.
Вертикальные трубы отопления проклаДbIвались скрыто
в стенах, ребристые трубы закрьшались щитами и декора-
тивными решетками.
Для начала ХХ в. характерно стремление к уменьше
нию первоначальной стоимости отопите,lЬНЫХ установок.
Водяное отопление устраивается с открытоЙ прокладкой
вертикальных труб и открытой установкой отопительных
приборов (около 1900 [. появились чуrунные радиаторы).
Применяются различные решения с целью повышения CKO
рости движения воды для уменьшения диаметра труб.
Побуждение циркуляции воды предлаrалось осуществлять
путем подмешивания к воде в подъемных трубах воздуха,
пара, переrретой воды *. В. М. Чаплин разработал и в
1903 [. впервые применил в Москве паро-водо-водяное
отопление с побуждением циркуляции воды пароструйным
инжектором. Для отопления здания устанавливались дВа
котла: паровой для получения пара под давлением 0,05
0,3 МПа (в зависимости от высоты здания) и водоrрейный
для наrревания воды до температуры OT/100 дО 150 ос,
которая, смешиваясь с охлажденной водой, поступала при
пониженной температуре (не выше 90 ОС) дЛЯ отопления
помещений.
Предложенное В. М. ЧаШ1ИНЫ"1 ** эжектирование ох-
лажденной воды при подаче снаружи высокотемпературной
воды повсеместно используется до настоящеrо времени для
центральноrо водяноrо отопления зданиЙ.
В 1905 [. В. А. Яхи\!Ович предложил и внедрил «труб-
чатые прнборы с рубашкой из (,етона» паробетонные
приборы панельно лучистоrо отопления, oCHoBaHHoro на
заделке наrревательных эле'.1ентов в толщу оrраждающих
конструкциЙ помещений. В последующие 10 лет было
выполнено свыше 100 таких отопительных установок.
В те же rоды появилось районное отопление несколь
ко зданий стали снабжаться тепловой энерrией из oAHoro
* Павловский А. 1(. Курс отопления и вентиляцчи, 1909 r.
** Чаплин В. М. Отопление н вентиляция. Вьш. 1. Оrопле-
ние. М.: fосиздат, 1923.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Введение 18
ueHTpa. При этом в качестве теплоносителя «дальнеrо дей-
ствия» использовался пар, в зданиях устанавливались
пароводяные теплообменники (<<бойлеры») и оборудовалось
водяное отопление с естественной циркуляцией. Например,
таким пароВодяным отоплением в 1903 [. были оборудова-
ны 13 корпусов Петербурrской детской больницы (А. К. Пав-
ловс!<ий).
Начало применения насосов в России для побуждения
uиркуляuии ВОДЫ с целью не только уменьшения диаметра
труб, но и увеличения радиуса действия водяноrо отопле-
ния относится к 1909 [. Осторожное отношение к использо-
ванию насосов в водяном отоплении последовало после отри-
uатеЛЬНОI'О выступления [. Ритшеля на третьем [ерман-
ском съезде по отоплению и вентиляuии в 1901 [. Насосное
водяное отопление впервые было осуществлено в Михайлов-
ском театре в Петербурrе (Н. П. Мельников). В двухтруб-
нои системе отопления каждый радиатор снабжался обход-
ной веткой с переключательным трехходовым краном для
возможности использования ее при выключении радиатора.
В 1912 [. насосное водяное отопление было запроекти-
ровано Н. П. Мельниковым в нескольких крупных зда-
ниях, в том числе в корпусах Института инженеров путей
сообщения, [де устраивалось впервые районное водо водя-
ное отопление с радиусом действия около 400 м при дав-
лении, создаваемом насосом, 100 кПа. В здании Эрмитажа
пневматическое (воздушное) отопление системы Аммосова
было заменено ВОДЯНЫ1l/l, рассчитанным на поддержание
температуры в помещениях с колебанием в пределах 0,5 ос.
В общем же в uарской России установок uентральноrо
водяноrо отопления было мало и большинство их монтиро
валось в расчете на rравитационную (естественную) цирку-
ляцию воды *. Основная масса зданий, даже в столиuе,
имела печное отопление, что отражалось на структуре и
содержании тоrдашних учебников по отоплению: они начи-
нались с крупноrо раздела печное отопление.
После Октябрьской революции во всех районах нашей
страны началось крупное строительство производственных
и rражданских здании. Расширялась область применения
водяноrо отопления. Соrласно выпущенному Народным Ко-
* Орлов А. И. Русская отопительно-вентиляционная техни.
Ka. М.: rосстройиздат, 1950.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14 Веедени е
миссариатом труда ОСТ предлаrалось оборудовать цент-
ральным отоплением все вновь возводимые жилые здаюrя
высотой более трех этажей (в последующем более двух
этажей).
Сначала водяное отопление ВЫПОЛНЯJ10СЬ на базе Mecr-
ных отопительных котельных (в подвалах зданий), а затем
с развитием теплофикации при теплоснабжении от ТЭЦ.
Повсеместно при\!.енялось искусственное (насосное) побуж-
денпе циркуляции воды. Паровое отопление сохрапялось
только в производствеНIIЫХ зданиях при наличии пара,
предназначенrюrо для технолоrических нужд.
В области водяноrо отопления период до середины теку-
щеrо столетия характерен широким (кроме Ленинrрада)
применением двухтрубноrо распределения теплоносителя
воды по отопительным приборам здании. С развитием мас-
COBoro крупнопанельноrо строительства, в том числе бf'С-
чердачноrо, предпочтение при отопленип мноrоэтажных
здаиий стало отдаваl hСЯ верпшально-однотруБНО:\IУ соеди-
нению отопительных приборов. При этом обеспечивалось
повышение степени механизации заrотовительных работ,
сборности установок для снижения трудовых затрат при
их монтаже.
В настоящее время направление и интенсивность совер-
шенствования отопитеJIЫЮЙ техники определяются общими
u
задачами перестроики и ускорения социалыю-эконоv.иче-
CKoro развития страны. В связи с ростом культурнorо уров-
ня и блаrосостояния народа предъявляются повышенные
требования к тепловому режиму помещениЙ, зависящему от
действия отопления. Усrановлены, например, оптималь-
ные температурные условия работы учащихся 22 ос и не-
допустимость заметноrо отклонения от них (при понижеНI!И
температуры до 15 ос усвоение слушателями излаrаемоrо
материаJIа снижается НА четверть, а при повышении теУ!-
пературы до 30 ос наполовину).
Для создания наиболее блаrоприятных условий труда
и быта людей разрабатываются и внедряются технически
совершенные, эффективные отопительные установки. Их
отде.lьные элементы (узлы и детали) унифицируются для
сокращения затрат труда. Это особенно важно при боль-
ШО1\! объеме промышленноrо и rражданскоrо строительства.
Эффективность действия отопительных установок обес-
печивается путем оптимизации проектных решений с при-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Веедение 15
менепием ЭВМ, придания установкам надежности в эксплу
аrации, автоматическоrо поддержания необходимой Teы
пературы теплоносителя. Исследуются режиыы э!{сплуата
ции, ИЗЫСIШВaIО1 СЯ способы управления отопитеЛЬНЫМiI
установками для эконо\ши тепловой энерrии. Разрабать:
ваютсЯ отопительные ) ,,;тановки, основанные не на сжиrа
нии традиционных видов орrаническоrо топлива (твердоrо,
жидкоrо, rазообразноrо), а на использовании сБРОСНОIl
теплотЫ JI возобновляе:-'1ЫХ теплоисточнИlЮВ, в том чис.1е
низкотемпературных.
Одним из возобновляе:-.\ых теплоисточников дЛЯ OTOIJ.1IC
ниЯ может являться солнечная эверrия. Однако малая
плотность лучнстоrо потока на поверхности земли в боль
ШIlнстве районов страны оrраничивает мощность ОТОПIlтель-
ных rелиоустановок и их распространение. В отдельных
районах для отопления потребляется rеотермальная энер
rия (rлубинная теплота Земли) в виде пара и rорячей воды,
используется теплота [рунта.
Важным теплоисточвиком становится атомная энерrия
из за известной оrраниченности запасов орrаническоrо
ТО'1лива. Уже сейчас здания и сооружения, расположенны
близ атомных электростанций или специальных атомных
станций теплоснабжения, отаПJ1иваются водой, HarpeBae-
мой при действии аТОl\1НЫХ реакторов.
Для отопления помещений используется также электри-
ческая энерrия, в частности в районах расположения rид-
ростанций. Можно предположить, что развитие энерrетИlШ
с использованием атомной энерrии существенно повлияет
на дальнейшее развитие отопительной техники, которая
возмо)кно расширит свое назначение вплоть до изменения
местных зимних климатических условий на территории
заводов и поселений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 06 ОТОПЛЕНИИ
r л А В А 1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
9 1.1. Снетема отоплення
Отопление помещениЙ может быть конвективным и лу-
чистым.
К конвеКТИВl10МУ 01l1O':ЯТ отопление, при котором тем-
пература воздуха t B поддерживается на более высоком уров-
не, чем радиационная температура помещения t R (tB>t н),
понимая под радиационной усредненную температуру по-
перхностеЙ, обращенных в Помещение, вычисленную отно-
сите.1ЬНО человека, находящеrося в середине ПО fещения. Это
широко распространенный способ отопления.
Лучистым считают отопление, при котором радиацион-
ная температура помещения превышает температуру воз-
духа (tR>t B ). Лучистое отопление при несколько понижен-
ной температуре воздуха (по сравнению с конвективным
отоплением) более блаrоприятно для самочувствия людей в
помещениях (например, до 18 20 ос вместо 20 22 ос в
помещениях rражданских зданий).
Конвективное или лучистое отопление ПО'v!ещений осу-
ществляеrся специальной технической установкой, назы-
ваемой сисrеыой отопления. Система отопления это со-
вокупность конструктивных элементов со связями между
ними, предназначенных для получения, переноса и передачи
необходимоrо количества теплоты в обоrреваемые помеще-
ния.
Основные конструктивные элементы системы отопления
(рис. 1.1):
1 теплоисточник (теплообменник при централизованном
теплоснабжении) элемент для получения теплоты;
2 теплопроводы элемент для переноса теплоrы
от теплоисточника к ОТОf.штелыIЫМ прибора 1;
3 отопительные приборы элемент для теплопере-
дачи в помещения.
Перенос по теплопроводам может осуществляться с по-
мощью жидкой или rазообразной рабочей среды. Жидкая
(вода и друrие жидкости) или rазообразная (пар, воздух,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1.1 Система отопленця 17
Рис. 1.1. Приицнпиалънац схема сие;
темы отопления
J теплоо5менН!ш (теплоrенератор);
2 подвод первичноrо теплоноси
телн (ТОПЛНВd); 3 подающиЙ теп-
лопровод: 4 отопителЫIЫЙ при50Р;
5 обратIlыl' теплопровод
J
ТЕППСПОТЕРИ
t я
2
\
теПЛОПОДАЧА
!i
tf/, "!}
20
t n
I
I
I
I
-о-- I t H Р
{ н 1
'Х If 1.J 1 111
КВАРТАЛЫ roДA
rаз) среда, перемещающаяся в системе отопления, назы
вается теплоносителем.
Система отопления для выполнения возложенноЙ на нее
задачи должна обладать определенноЙ тепловоЙ :\ющностью.
Расчетная тепловая мощность систе'\1Ы выявляется в pe
зультате составления тепловоrо баланса в обоrреваемых
помещениях при температуре наружноrо воздуха, называе-
МОЙ расчетнои (tи р. на рис. 1.2). Расчетная. тепловая мощ-
ность в течение отопительноrо сезона ДО1жна использовать-
ся частично в зависимости от изменения теП.'IО:1Отерь поме-
щений при текущем значении темпераrуры наружноrо воз-
духа (tи. i на рис. 1.2) и только при f H . Р ПОЛНОСТЬЮ.
Текущие (сокращенные) теплозатраты на отопление
имеют место в течение почти Bcero вречени отопительноrо
сезона, поэтому теплоперенос к отопительным приборам
должен изменяться в широких пределах. Этоrо можно
Рис. 1.2. Схема изменения
среднесуточноЙ температуры
lIаружноrо 80зд}ха 8 течение
roAa 8 Москве
t n температура помеще-
ния; 'Е минимальиая cpeд
несуточиан температура;
z О.С ПРОДОЛ>hительиость
отопительиоrо Сезона
8
Р
-/0
-20
;....
/
-JO
fYfI
IYl
2 165
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f Р r А<lба / Х арактеристика систем отGплetiltл
достичь путем изменения (реrулиропания) температуры и
количества перемещающеrося в системе отопления теш1О
носителя. Реrулироваться должны такж.е затраты топлива в
теПЛОИСТОЧIlике.
К системе отопления предъявляются разнообразные
требования. Все требования можио разделить на пять rрупп:
1 санитарно rиrиенические поддержание заданноЙ
температуры воздуха и внутренней поверхности оrражде
ниЙ во времеНII, в плане 11 по высоте помещениЙ при дo
ПУС11iМОЙ подвижности воздуха; оrраничение температуры
поверхности отопительных приборов;
2 экономические невысокие капитальные вложе
пия с миюiмальflыM расходом металла; экономныЙ расход
тепловой энерrии при эксплуатации;
3 арХитектурно строитеJlьные соотвеТС1вие интерь
еру помещений, компактность, увязка со строительными
конструкциячи; соrласование со CpOKO'l1 строительства
зданий;
4 ПРОИЗВОДСТЕенно-монтажные миниыальное число
унифицированных узлов и деталей, механизация их изrо-
тов.пения; сокращение трудовых затрат при монтаже;
5 эксплуатационные эффективность деЙствия в те-
чение Bcero периода работы, связанная с надежностью и
техническим совершенством системы.
Деленпе требований на Пять rрупп условно, так как в
них rходят требования, относящиеся как к периоду проек-
тирования и строительства, так и эксплуатации зданий.
Наиболее важны санитарно-rиrиенические и эксплуата
ционные требования, которые обусловливаются иеобходи-
юстью поддерживать заданную температуру в помещениях
в течение отопителЬ!юrо сезоНа и Bcero срока службы систе-
мы.
i 1.2. Классификация сметем отопления
Системы отопления по расположению оаLOвных элем.еНП108
подразделяются на ыестные и центральные.
В местных системах для отопления одноrо помещения
Бсе три основных элемента (см. S 1.1) конструктивно об'Lе
диияются в одной устаиовке, непосредственно в которой
происходят получение, перенос и теплопередача в помеще-
ние. Теплопереиосящая рабочая среда наrревается rорячей
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1.2. Клмсификацftя систем атапления 19
Рис. 1.3. Схема rЗЗОБО3ДУW-
"осп ОТОПffтедьноrо arperaTa
1 rdзоваН rореЛКа; 2
Abl\tOXOA; 8 вентилнтор;
4 теrтлообменннк; 5 теп-
nопровоцы ...... каналы; б l'OO'OI
ВО3ДУШИЫЙ фильтр
3
СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
t r "< t 1
fj'
\
7/
HAPYMliЪlE ТЕпт:тDОВОДЪl
Рис. 1.4 ПРИllциrша.%lIан cxeM:t [>.1'IOIIИОI\ системы отопления
1 приrотовление IlерВ 1 .J:чноrо теплояоснте,пя; 2...... местный тепловой ПУНI(Т;
8 и 5 nнутреНИ!1е подающие I! оБР.,Тflые Т<'ПЛОПРОВОДЫ 4 отоПнтельные прн-
боры; 6 н 7 нар)А<НЫИ подающий \1 обратный теплопроводы; 8 циркуля-
циониый насос
ВОДОЙ, паром, электричеством или при сжиrании KaKorO
либо топлива.
Примерам местноII системы отопления является rазовоз-
душный отопительныи arperaT (рис. 1.3). Тепловая энерrия,
получаемая при иrании rазообразноrо топлива в rорел-
ке, передается в поверхностном теплообменнике теплоно-
сителю воздуху, HarHeTaeMoMY вентилятором. rорячий
воздух по теплопровода\f каналам (путь указан на ри-
сунке стрелками) выпускается в помещение ПОС.'Iе очистки
в фильтре Охладившиеся продукты сrорания rаза удаля-
ются (пунктирные стрелки) через дымоход в атмосферу.
В местной системе отопления с использованием электри-
ческой энерrии теплопередача может осуществляться с
2*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20 r дава 1. Х оооктеристикй cacтe ' ОllиплеhliЯ
/
помощью жидкоrо ИЛИ rазообразноrо теплоносителя либо
без Hero непосредственно через твердую среду.
ЦентраJJЬНЫМИ нззываlOТСН системы, предназначенные
для отопления rруппы помещений из одноrо тепловоrо
центра. В тепловом центре находятся теплообменники или
теплоrенераторы (I<ОТЛЫ). ОНИ MorYT размещаться в обоrре-
ваемом здании (в местном тепловом пункте или котельной),
а также вне здания в центральном тепловом пункте
(ЦТП), на тепловой станции (отдельно стоящей котельной)
или ТЭЦ.
Теплопроводы центральных систем подразделяют на
ма211страЛll (подающие, по которым подается теплоноситель,
и обратные, по которым охладившийся теплоноситель отво-
дится), стояки (вертикальные трубы или каналы) и ветви
(rоризонтальные трубы или каналы), связывающие маrи-
страли с подводками к отопительным приборам (с ответвле-
ниями к помещениям при теплоносителе воздухе).
Примером центральной системы является система отоп-
ления зданий с собственной котельной, принципиальная
схема которой не будет отличаться от схемы на рис. 1.1,
если отопительные приборы размещены во всех помещениях
здания.
Центральная система отопления называется районной,
коrда rруппа зданий отапливается из отдельно стоящей
центральной тепловой станции. ТеплообменнИlШ и отопи-
тельные приборы системы здесь также разделены: тепло-
носитель (например, вода) наrревается на тепловой станции,
перемещается по наружным и внутренним (внутри зданий)
теплопроводам в отдельные помещения каждоrо здания
к отопительным приборам и, охладившись, возвращается
на станцию (рис. 1.4).
В современных системах теплоснабжения rражданских
зданий от ТЭЦ и крупных тепловых станций используются
два теплоносителя. Первuчный высокотемпературный теп-
лоноситель перемещается от ТЭЦ или станции по ropok
ским распределительным теплопроводам к ЦТП (или к от-
дельным зданиям) и обратно. Вторичный теплоноситель
после наrревания в теплообменниках (или смешения с пер-
вичным) поступает по наружным (внутриквартальным) и
внутренним теплопроводам к отопительным приборам в
I\аЖДОi\l обоrреваемом помещении и затем возвращается в
ЦТП.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{} 1.3. Теплоносители в системах отоnмния 2\
ПеРВIIЧНЫМ теплоносителем обычно служат вода, пар
или rазообразные продукты сrорания топлива. Если, Ha
пример, первичная высокотемпературная вода HarpeBaeT
вторичную воду, то такую центральную систему отопления,
cTporo rоворя, следует именовать водо водяной. Аналоrич
но MorYT существовать водовоздушная, пароВодяная, паро
воздушная, rазовоздушная и друrие системы центральноrо
отопления.*
П.J в И Д У о с н о в н о r о (вторичноrо) т е п л o
н о с и т е л я местные и центральные системы отопления
принято называть системами водяноrо, паровоrо, воздуш
Horo и rазовоrо отопления.
1.3. Теппоноситепи в системах отоплемия
Движущаяся среда в системе отопления теплоноси
тель аккумулирует теплоту и заrем передает ее в обоrре
ваемые помещения. Теплоносителем для отопления может
быть любая, достаточно подвижная и дешевая, жидкая или
rазообразная среда, соответствующая требованиям, пре
дъявляемым к системе отопления (С:\1. 1.1).
Для отопления зданий и сооружений в настоящее время
преимущественно используют, как уже известно, BOJ.Y,
водяной пар, атмосферный воздух, паrретые rазы. В ce
верных районах страны применяют воду с добавками во
избежание замерзания теплоносителя в трубах (например,
27% ный раствор хлористоrо кальция).
Орrанические теплоносители, температура кипения KO
торых при атмосфеРНО:\1 давлении превышает 250 ос (напри-
мер, жидкое топливо), используются в специальных BЫCOKO
температурных установках. Этиленrликоль, как вещество
3 ro класса опасности, применяют для отопления только
тех сооружений, в которых люди не присутствуют.
Сопоставим о с н о в н ы е с в о й с т в а rорячих ra
З0В, воды, пара и воздуха, характерные при использовании
их в качестве теплоносителей в системах отопления.
rаэы, образующиеся при сжиrании твердоrо, жидкоrо
или rазообраЗlIоrо топлива, имеют сравнительно ВЫСОКУЮ
* в даЛЬИЕ'йшем рассматриваются элемеиты систем отопле-
ния, размещающиеся внутри зданий. Наружные теплопроводы и
тепловые С1 анции относятся к дисциплинам «Теплоснабжение»
и «Теплоrенерирующие установки».
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
21 r 1ава 1 Х арактерастика систем отопления
температуру и примеНIIМЫДЛЯ ОТОПJlения в тех случаях, KorJLa
в соответствии с санитаРlю rиrиеническимп требованиям!!
удается оrраннчить температуру теплоотдающей поверх
ности приборов. При транспортировании rорячпх rазов
имеют место значительные попутные теплопотери (обычно
бесполезные Д.'1Я обоrревания помещений).
Высокотемпературные продукты сrорания топлива МОЖ
но выпускать непосредственно в помещения или соору-
жения, но при этом способе отопления ухудшается состоя
ние их воздушной среды, что в большинстве случаев недо-
пустимо. Удаление же продуктов сrорания наружу по ка-
нала:,\: усложняет и понижает КПД системы отопления.
Область использования rорячих rазов оrраничена OTO
пите.1ЫШМИ печами, rазовыми калориферами и друrими
местными отопительнь!'\ш установками.
Наибольшее распространение в качестве теплоносителеЙ
в системах отопления имеют вода, пар и воздух. Они исполь
зуются MHoroKpaTHo и без заrрязнения окружающей здания
среды.
Вода представляет собой практически несжимаемую
жидкую среду со значительной плотностью и теплоемко-
С1 ью. Вода изменяет плотность, объем и ВЯЗКОСТЬ в зависи-
мости от температуры, а температуру кипения в зависимо-
сти от давления, способна сорбировать и выделнть rазы при
I1З'l1енении те:lшературы и давления.
Пар является леrкоподвижной средоЙ со сравнительно
l\Iа.юЙ плотностью. Температура и ПJ10ТНОСТЬ пара зависят от
давления. Пар значительно изменяет объе\1 и энтальпию
при фазовом превращенпи.
Воздух также является леrкоподвижноЙ средоЙ со срав-
нительно малыми вязкостью, П.'Iотностью и теплоемкостью,
изменяющеЙ плотность и объем в зависимости от темпера-
1УРЫ.
Сравним эт!! три теШJOносителя по показате.пям, важным
для выполнения требований, предъявляе\1ЫХ к системе
отопления.
Одним из санптарнс rиrиенических требований является
поддержание в помещениях равномерноЙ температуры
(L'I1. 1.1). По этому показателю преимущество перед
друrими теплоносителями имеет воздух. При использо-
Ы1ШШ rорячеrо воздуха ыалотеплоинерционноrо тепл(}-
носителя МОЖНО постоянно поддерживать равномерной
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1.3 Теплоноситмu в системах оmопЛel<аn 23
температуру каждоro отдельноrо помещения, быстро из-
меняя температуру подаваемоrо воздуха, т. е. проводя так
называемое эксплуатационное рееулuрованuе. OДHOBpeMeH
но С отоплением можно обеспечить вентиляцию ПО!Ylещении.
Применение в системах отопления rорячей воды также
позволяет поддерживать раВНО:\1ерную температуру поме-
щений, что досrиrается реrулированием температуры пода
ваемой в приборы воды. При таком реrулировании темпе
ратура ПО\1ещеНllЙ все же может несколько отклоняться от
заданной (на 1 2 ОС) вследствие тепловой инерции "!аСС
ВОДЫ, труб и приборов.
При использовании пара температура ПО'\fещениЙ нерав-
1!Q:\1ериа, что противоречит rиrиеннчеСКИ\1 требованияv..
Неравномерность температуры возникает из-за неравенства
тt:плопередаЧII приборов при неизменной температуре пара
(при ПОС'ЮШШО),l давлении) изменяющим:ся теплопотеРЯ .1 I3
течение отопительноrо сезона. В связи с этим приходится
уменьшать количество подавае'ilОro пара и даже периоди-
чески выключать приборы во rfзбежание переrревания ПО'\1е
щений при уменьшении теплопотерь.
Друrое санитарно-rиrиеническое требование оrрани-
чение .емперюуры поверхности приборов вызвано яв-
лением разложения и сухой BOQrOHKIJ орrанической пыли
1Iа наrретоЙ поверХНОС1И, сопровождающимся выделением
вредных Be !.eCTB в часПIОСТИ окиси уrлерода. Разложение
пыли наЧlIнаt:тся при температуре 65 70 ос и пнтенсивно
протекает па поверхности, имеющей температуру более 80 ос.
При использовании пара в качестве теплоносителя
температура поверхности большинства отопительных при-
боров и труб постоянна и близка или выше 100 ос, т. е.
превышает rиrиеНllчеСI<ИЙ предел.. При отоплении rорячей
водоЙ средняя температура наrреваrеJlЫЮЙ поверхности,
как правило, ниже, чем при ПРН lененин Пара. Кроме Toro,
температуру ВОДЫ в системе отопления планомерно пою!-
жают для снижения теплопередачи приборов по мере Y1'vleHb-
шения теплопотерь помещений. Поэтому при теплоносителе
воде средняя температура поверхности приборов в течение
отопительноrо сезопа практически не превышает rиrиени-
ческоrо предела.
Важным 9КОНО'Шlческим покаэателем при ПрИ'\1енении
различных теПЛОНОС'lПелей является расход металла на теп-
лопроводы и отопительные приборы.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
24 1 лава 1 Характеристика систем отоплеНиЯ
Расход J.tеталла на теплопроводы возрастает с увели'
НlIем площадИ их поперечноrо сечения. Вычислим соотпо
шtние площади поперечноrо сечения теплопроводов, по
которым подаются различные теплоносители для передачи
в помещения одинаковоrо количества теплоты. Примем,
что для отопления используются вода, температура котороЙ
понижается с 150 до 70 ОС, пар давлением 0,17 МПа (тем-
пература 130 ОС) и воздух, охлаждающиЙся с 60 ОС дО тем-
пературы помещения (например, 15 ОС). Результаты рас-
четов, а также характерные параметры теплоносителей
(плотность, теш:юемкость воды и воздуха, удельная теплота
конденсации пара) сведем в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Сравиение ОСНОВНЫХ теплонОсителей для отопления
ТеПЛОlluСНТСЛЬ
вода пар вездух
150 70 == 80 130 60 15== 45
917 1,5 1,03
4,31 1,84 1,0
2175
316 370 3263 46,4
1,5 80 15
1 1,8 680
Параметры
т емпература, разность темпе-
ратуры, сс
Плотность, Kr 1м3
УдеЛЬclая массовая теплоем-
кость, КДж/(кr. СС)
Удельная теплота конденса-
ЦИИ, кДЖ/f(r
Количество теНЛО1Ы для отоп-
ж'ния В объеме 1 м 3 теплоно-
СИ1еля, кДж
Скорость движения, !/c
Соотношение площздн попе-
pe'IНoro сечения теплопроводов
Видно, что площади поперечных сечениЙ водоводов и
паропроводов относительно близки; сечение воздуховодов
в СОl ни раз больше. Это объясняется, с одноЙ стороны,
значительноЙ теплоаккумуляционноЙ способностью воды
и свойством пара выделять большое количество теплоты при
конденсации, с друrоЙ стороны малыми плотностью и
теплоемкостыо воздуха.
При сравнении расхода металла следует также учесть,'
что площадь поперечноrо сечения труб для отвода конден-
сата от приборов конденсатопроводав значительно мень-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 13 Теп oн.ocитe.1H в С1лстемах отопления 25
ше площади сечения пароПроводов, так как объем конденса-
та примерно в 1000 раз меньше объема той же массы Пара.
J\\ожНо сделать ВЫБОД, что расход металла как на водо-
ВОДЫ, так и на паро- l! конденсатопроводы будет значительно
меньшим, чем на воздуховоды, даже если последние выпол-
нить со значительно более тонкими стенка 1И. Кроме Toro,
при БО.1ЬШОЙ длине воздуховодов малотеплоемкий теплоно-
ситель (воздух) сильно охлаждается по пути. Этим объяс-
няетсЯ, что при дальнеl теплоснабжении в качестве теп-
лоносителя используют не воздух, а воду или пар.
Расход .металла на отопительные приборы, обоrревае-
мые паром, меньше, чем на приборы, HarpeBaeMble rорячей
водоlI, вследствие уменьшения площади приборов при более
высоких значениях температуры наrревающей их среды.
Конденсация пара в приборах происходит без изменения
те шературы насыщенноrо пара, а при охлаждении воды в
приборах ПОllижается средняя температура (например, до
110 ОС при температуре воды, входящей в прибор, 150 ос
и выходящей из при60ра 70 ОС). Так как площадь HarpeBa-
тельной поверхности приборов обратно пропорциональна
температурному напору, то при температуре пара 130 ос
(см. табл. 1.1) площадь паровых приборов приблизительно
(считая коэффициенты теплопередачи равными) составит
(11O 20) : (130 20)==O,82 ПJlощади водяных приборов
(20 ос температура помещений).
В дополнение к известным эксплуатационным показа-
телям следует отметить, что из-за ВЫСОКОЙ плотности воды
(больше плотносТ1l пара в 600 1500 раз и воздуха в 900 раз)
в системах водяноrо отопления мноrоэтажных зданий может
возникать разрушающее rидростатическое давление. В
связи с этим в высотных зданиях в США ПРШ1еняют систеЛ1Ы
паровоrо отопления.
Воздух п вода MorYT перемещаться в тешlOПРОВОД3Х
бесшумно (до определенной скорости движения). Частичны!
!<онденсация пара вследствие попутных теплопотерь через
оенк и паропроводов (появление, как rоворят, попутноrо
конденсата) вызывает шум (щелчки, стуки и удары) при
движении пара.
В заключение переЧИСJIИМ преимущеСТва и недостаТIШ
основных теплоносителеЙ для отопления.
При IiспользоваllИII воды обеспечивается довольно рав-
номерная температура помещений, можно оrраничить тем-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
26 Тлаеа I Характеристика систем отоnлеl<IIЯ
пературу поверхности отопительных приборов, сокраща
ется по сравнению с друrими теплоносителями площадь
поперечноrо сечения труб, достиrается беСШУl\lНОСТЬ дви
жения в трубах. Недостатками применения воды являются
значительный расход металла и большое rидростатическое
давление в системах; тепдовая инерция воды замедляет
реrулирование теплопередачи приборов.
При использовании пара сравнительно сокращается
расход металла за счет уменьшения площади приборов 11
поперечноrо сечения конденсатопроводов, достиrается бы
строе проrревание приборов. rИJ.ростатическое давление
пара в вертикальных трубах по сравнению с водой ЫI!НИ
мально. Однако пар как теплоноситель не отвечает саllИ
тарно rиrиеническим требованиям, ero температура BЫ
сока и постоянна при данном давлении, что не обеспечи
вает реrулирования теплопередачи приборов, движение ero
в трубах сопровождается шумо:v!.
При использовании воздуха можно обеспечить быстрое
изменение или равномерность температуры ПОl\lещениЙ,
избежать установки отопительных приборов, совмещаn
отопление с вентиляцией помещений, достиrать бесшумно
сти ero движения в каналах. Недостатками являются ет'о
малая теплоаккумулирующая способность, значительные
площадь поперечноrо сечения и расход метаЛла на возду
ховоды, относительно БОiIьшое понюкение температуры по
длине воздуховодов.
1.4. Основные внды снстем отоплен я
В настоящее время в стране применяют rлавнЫм обра-
зом центральные системы водяноrо I! паровоrо отопления,
местные II центральные систе ;ы воздушноrо отопления, а
также печное отопление. Приведем общую характеристику
этих систем (кроме печноrо отопления) с детальной класснфи
кацией на основании рассмотренных своЙств теплоносите-
ЛС'й.
J. При в о Д я н о м о т о п л е н и и циркулирующая
наrретая вода охлаждается в отопительных приборах и
возвращается в тепловой центр для последующеrо Harpe
вания.
Системы водяноrо отопления п о с п о с о б У с о 3 Д а-
н и я 1.1. и Р к у л я 1.1. и и в о Д ы разделяются На системы с
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1.4. OCNgBHble виды систем отопления 27
aJ
3 ';
2 i tJ
'i' t r J >.J a
.. &;gf,;"')v5
ЭНЕрrии...;
, n
: 5
! Рис. ! .5. ПРИНЦИШШЛЫlые CJ<e'.bl ВО;\ПI!ОI о отопленил с еСТественной ЦИРКУJ1яцией
1 (rравитационнал) (й) и С механически.. поб}жДение.. циркуляции БОДЫ (насосная)
(6)
; 1 теплообмеllЮIК; 2 подающиЙ теплопровод (Т 1); 3 раСШИРIIте.%IIЫЙ бак;
, 4 отопительный ПРIIбор; 5 обраПIЫ<) теплопровод (Т2); 6 циркуляцион,
Hbli1 насос; 7 устроitс'Пю для ВLшус!<а воаДУХд и3 системы
б)
( Т1
2
tr
j,
естественноЙ циркуляциеЙ (rравитационные) и с механи-
ческим побуждением циркулящш воды при помощи насосов
(насосные). В rравитационной (лат. gravita< тяжесть)
системе (рис. 1.5, а) используется свойство воды изменять
свою плотность при различной температуре. В замкнутой
вертикальной системе с пераВНО:VIерным: распределением
11v1 от Н OcТI 1 под действие I rравитациошюrо поля Земли
возникает естественное движение воды.
В насосной системе (рис. 1.5, б) используется насос с
механическим приводом для повышения разности давления,
вызывающей циркуляцию, и в системе создается вынужден-
ное движение воды.
П о т е м пер а т у р е т е п л о н о с и т е л я раз-
личаются системы низкотемпературные с преде.ТIЬноrl тем-
пературой rорячей воды t r <70 ос, cpeaHeme;,tпepaтYPHble
при t r от 70 до 100 ос и высокоте,ипературные при t r >
>100 0 с. Максимальное зпачение температуры воды orpa-
, ничено в настоящее время 150 0 с.
По положению труб, объеДИПЯIOЩIlХ отопительные при-
боры по вертикали или rоризонтали, системы делятся на
вертикальные и zоризонтальные.
В зависимости от cxe;,tbl соедuненuя труб с отопитель-
ны.ни прuборшщ бывают системы однотрубные и двухтруб-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
28 Тлпоа 1. Характеристика систеА' отоплеllflЧ
t'-.
f-.-
J
/
?
/
t I
t /
'1 р , ,""Т8
KOHДE;;:T zrS \
; )
2
о)
-ЛДРОСБО?НИ:<
о
Рис. 1.6. Пршщипиальные схемы замкнутой (а) и разомкнутой (6) систем парОDоrо
отопления
1 парОВОlI котс." с паросборнико\!. 2 паропровод; 3 отопительныи пр"-
бор: 4 11 б самоте({f{ЫЙ и напорныЙ конденсзтопроводы; 5 воздуховыпускная
труб ; 7 кон"енсаПIЫЙ бак; 8 конденсатнш! насос; 9 парораспредели-
тельныЙ коллектор
пые. В каждом стояке пли ветви однотрубной системы
приборы соединяются одноЙ трубой, и вода протекает
последовательно через все приборы. Если каждый отопи
тельный прнбор, установленный в ПО1V!ещении, разделен на
две равные части (<<а» и «б»), в которых вода движется в
противоположных напраВ"1ениях и теплоноситель последо
вательно проходит сначала через все части «Ф>, а затем через
все части «6», то такая однотрубная система носит название
бuфuлярной (двухпоточной).
В двухтрубной системе приборы отдельно присоединя
ются к двум трубам подающей и обратной, и вода проте
кает через каждый прибор независимо от друrих приборов.
2. При пар о в о l\! О Т О П л е н и и в приборах Bыдe
ляется теплота фазовоrо превращения в результате KOHдeH
сации пара. Конденсат удаляется из приборов и возвраща
ет;::я в паровые котль!.
Системы паровоrо отопления по способу 80З8ращения ICOH
денсаmа в Шlровые котлы разделяются на замкнутые
(рис. 1.6, а) с самотечным возвращением конденсата и
разомкнутые (рис. 1.6, б) с перекачкой конденсата Hacoca
МИ. В заrvшнутой системе "о!ценсат непрерывно поступает Б
котлы под действием разности давления, Быраженноrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1 4 ОClювн.ые виды систеА! отопления 29
столСом кснденсата высотой h (см. рис. 1.6, а) и давления
пара Рп в КОПIaХ. Поэтому отопите,1ьные приборы должны
11 ахоДИТЬСЯ достаточно высоко над паросборниками котлов
(в зависимОСти от давлеllllЯ пара в них).
В разомкнутой системе паровоrо отоплеНIIЯ конденсаr
из отопительных приборов непрерывно поступает в KOHдeH
сатныlI бак и по мере накопления периодически перекачи
вается конденсатным насосом в котлы на тепловой станции.
В такой систе jе расположение бака должно обеспечивать
стекание конденсата из нижнеrо отопительноrо прибора в
бак, а давление пара в котлах преодолевается давлением
насоса.
В зависимости от давления пара системы Паровоrо отоп
леНI!Я подразделяются на субатмосферные, ваКуум Паровые,
низкоrо и BbIcoKoro давления (табл. 1.2)
Таблица t .2. Параметры (окруrленные) насыщенноrо пара
в системах napoBoro отопления
Спстем а
Абсолютное
давленне, МПа
Температу-
ра, ос
Удельная теп-
лота KOHДeHca
L.ин. кДж/иr
СубапюсфеРl1ая
Вакуум-rlаrовая
Низкоrо давления
BbJcoKoro давления
<0,10
<0,11
О, 105 0, 17
О, 17 0,27
<100
100 115
J15 J30
> 2260
2260 2220
2220 2175
МаКСIlмальное давление пара оrраничено допустимым
пределом длительно поддерживаемой температуры поверх-
ности труб и отопительных приборов в помещениях (избы
точному давлению 0,17 МПа соответствует температура
пара приблизительно 130 ОС).
В системах субатмосферноrо и вакуум паровоrо отопле
ния давление в приборах меньше атмосферноrо и темпера
1ура пара ниже 1О0 0 с. В этих системах можно, изменяя
величину вакуума (разрежения), реrулировать темпера
1УРУ Пара.
Теплопроводы систем паровоrо отопления делятся на
паропроводы, по которым пар перемещается от тепловоrо
центра до отопительных приборов, и конденсатопроводы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
чо rла8а 1 Характеристика систем т I!Аel/ия
для отвода конденсата. По паропроводам пар перемещает<:я
под давлением р п в паросборниках котлов (С;\l. рис. 1.6, о)
или в КО,1Jлекторах (см. рис. 1.6, б) к отопите.1JЬНЫМ прнб
рам.
Конденсатопроводы (см. рис. 1.6) MorYT быть самотечнь'
ми !I напорными. Самотечные трубы прокладывают IIЮ::
отопительных приборов с уклоно В СТОРОНУ движения
КОlIдеасаrа. В напорных трубах конденсат перемещаетсн
под действием разности давления, создаваемой насосом ил:j
остаточны\! давлением пара в приборах.
В системах паровоrо отопления преимущественно ис
пользуются двухтрубные стояки, но MorYT ПРЮlеняться и
однотрубные.
3. При в о з Д у ш н о м о т о п л е н и и циркулирую-
щий наrретый воздух охлаждается, передавая теплоту при ,
смешении с воздухом обоrреваемых помещений и иноrда
через их внутренние оrраждения. Охлажденный воздух
возвращается в тепловой центр.
Системы воздушноrо отопления по способу создания циp
"уляциu воздуха разделяются на системы с естественной
циркуляцией (rравитационные) и с механическим побужде
нием движения воздуха с помощью вентилятора.
В rравитационной системе используется различие в ПЛот
ности HarpeToro и окружаю щеrо воздуха. Как и в водяной
вертикальной rравитационной системе, при различной плот
ности воздуха в вертикальных частях возникает еС1ествеII
НОС движение воздуха в системе. При применении веНТИ.1Я-
тора в системе создается вынужденное движение воздуха.
Воздух, используемый в системах отопления, HarpeBa
ется до температуры, обычно не превышающей 60 ОС, в
специальных теплообменниках калориферах. Калорифе-
ры MorYT обоrреваться паром, водой, электричеством или
rорячими rазами; система воздушноrо отопления соответ-
ственно называется водовоздушной, паровоздушной, элеК1'
ровоздушной, rаЗОВОЗДУШ!lОЙ.
Воздушное отопление может быть местным (рис. 1.7, а)
и центральным (рис. 1.7, б).
В местной системе воздух наrревается в отопительноЙ
установке с теплообменником (калорифером или друrю.1
отопительным прибором), находЯщимся в обоrреваемом
помещении.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
»1.4 Основные виды систем отоnдеllия 3 t
а)
ПЕРБИЧНЫ;;
'rЕnЛОНОСИТЕЛ!.
'О)
1 ·
....... ,..l
\.
........
t r
/.
t 8
j
3
'
/ t g
8 @\.о: \
5' f;.
2
7
РI!С. 1.7. ПРШЩИlшалъныесхемы местноЙ (а) If цснтрадъноЙ (6) CllcreM В03душноrо
отоплеНIIЯ
J отuпите.'ыlйй arperaT; 2 помещение; 8 рабочая зона; 4 обратныЙ
воздух')вод; 5 веНТIIЛЯТОР; 6 теПJlOобмеЩIIIК (калорифер), 7 подающий
возду ховод
в центральной системе теплообменник (калорифер)
размещается в отдельной камере тепловом центре. Воз-
дух при температуре t B подводится К калориферу по обрат-
ным воздуховодам (рециркул ,рует), rорячий воздух при
температуре [ р перемещается вентилятором в поыещения по
подающим воздуховодам.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Установпте климатические условия в течение отопите.'lЬНО-
ro сезона в основных реrионах территории СССР.
2. Оцените суровость (ЧНС,10 rрадусо-суток) зи'llы в вашем
родном rороде по сравнению с условиями в r. Верхояиске.
3. НачеРТl!те принщшиальную схему теплоснабжения вашеrо
жплоrо (учебноrо) здания.
4. Рассчитайте сравнителыlйй запас тепловой энерrии для
целей отопления помещеиий в 1 Kr трех основных теплоносителей.
5. Опишнте по классифнкационным ПРИ31Jaкам СIIстему отопле-
ння вашеrо жилоrо здаН1JЯ.
6. Дайте определение термина «иадежность системы отопле-
ния», ориентируясь на [ОСТ 13377 75 «Надежность в технике».
7. Чем объясняется распространение водяноrо отопления в
rражданс!шх п воздушноrо отоплеНИfl в производственных зда-
Ниях?
8. Изобразите стояк и rориэонтальнуlO ветвь бнфилярной си-
стемы ВОДЯRоrо отоплею!Я.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
д / "1'(' 2 Тепловой режцм отапl/цваеМОЕО 9данuя
9. Определите, насколько сократится теплоотдача отопитель-
Horo прибора в помещение (температура 20 ОС), если давление насы-
щенноrо пара в приборе в одном случае будет О, 15, в друrом 0,О5А1Па,
т. е. умеНЬШИТС51 в 3 рааа.
r л А В А 2. тепловой РЕЖИМ ОТАПЛИЗАЕмоrо :ЗДА.НИЯ
Помещения в здании изолированы от внешней среды, что
позволяет создать в них необходиv1ЫИ МИКРОКЛИvlат. На-
rужные оrраждения защищают от пепосредственных кли-
матических БездеЙствиЙ, а системы ОТОf1.леюш, вентиляции и
кондиционирования воздуха поддерживают в помещениях
в течение Bcero rода определенные параметры внутренней
среды.
КОl\1lиекс Ilнженерных средств и устройств по обеспе-
чению заданных метеоролоrических УСJ10ВИЙ в помещения х
называется системои кондиционирования микроклимата
(СКМ) здания. СКМ включает в себя конструктивные
(оrраждающие конструкции) и объемно планировочные сред-
ства защиты помещений от внешних климатических воздеЙ-
ствий, а также системы отопления, охлаждения, вентиля-
ции и кондиционирования воздуха. Весь этот комплеI;С
инженерных средств направлен прежде l\cero на обеспече-
Ние требуемоro тепловоrо режима здания. Тепловым режи-
мом здания называется совокупность факторов и процессоз,
которые под влиянием внешних, внутренних воздействий II
принятых инженерных устройств формнруют тепловую 0:5-
становку в ero помещениях.
Система отопления, таким образом, является одной )Iз
составляющих СКМ, обеспечивающей заданный тепловой
режим зданий в холодныЙ период rода.
В холодный период rода под влияние;.. низкой темпера-
туры наружноrо воздуха и ветра через наружные оrражде-
НИН происходит потеря теплоты и их внутренние поверх-
ности, обращенные в ПО"\1ещения, оказываются относителы1ю
холодными. В то же время поверхности отопительНl'Х
устройств в помещении имеют повышенную температуру.
Следовательно, постоянство температурной обстановки !J
помещении должно быть выдержано при наличии в нем хс-
лодных поверхностей наружных оrраждений и HarpeTbIx
поверхностей приборов системы отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
rла а 2. Тепловой режим отапливаемоео вдания 33
Холодные и HarpeTbIe поверхности вызывают в помеще
f[ИИ конвективные воздушные потоки, которые тем интен
сивнее, чем больше температура поверхностей отличается
оТ температуры внутреннето воздуха. Ниспадающие холод-
ные потоки от наружных оrраждений мотут заметно пере-
охладить нижнюю зону ПО 1ещения, а восходящие потоки у
rорячих поверхностей создают тепловую подушку под по-
толком помещения. Инфильтрация наружноrо воздуха через
оrраждения и действие HarpeTblx или охлажденных струй
воздуха, подаваемых в помещение вентиляционными си
сrемами, также вызывают опреде.'Iенную подвижность воз-
духа в помещении. HarpeTbIe и холодные поверхности яв-
ляются источниками лучистоro теплоообмена в помещении.
Остальные поверхности внутренних оrраTh.дений, оборудо-
ваниЯ и мебе.'IИ, а также основная l\Iacca воздуха являются
пассивными участниками процессов теплообмена и образо
ваНИЯ конвективных токов.
Интенсивные токи холодноrо :sоздуха и потеря теплоты
излучением, а также чрезмерное количество поступающей
в воздух или излучаемой теплоты создают у людей, находя
щихся в помещении, ощущение неприятноrо переохлажде-
ния или переrревания. При определенных условиях такая
обстановка может привести к простудным и друrим заболе-
ваниям.
Температура наружноrо воздуха непрерывно изменя-
ется, в связи с чем изменяются температура поверхностей
оrраlJ{дений и наrревательных приборов, интенсивности
конвективных токов. Наибольшие разности температуры в
помещении наблюдаются в суровые периоды зимы. Если
защита наружных оrраждений и тепловая мощность систе-
мы отопления обеспечивают удовлетворительные внутрен-
ние условия в TOT отрезок времени, то они cMorYT при соот-
ветствующем реrулировании поддержать необходимые ус-
ловия в помещении и в течение всето остальноrо холодноrо
периода rода. Решая задачу отопления здания, необходимо
рассчитать оrраждения и обоrревающие устройства так,
ЧТобы они обеспечивали требуемые тепловые условия в
обслуживаемой зоне помещения прежде Bcero в наиболее
суровый период зимы, который считается расчетным.
При изложении материала, относящеrося к тепловому
режиму здания, имеется в виду знакомство с основами
теплопередачи и строительной теплофизики, частными вопро-
3 7б5
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
з4 rлава 2. ТеnАО80Й режим оmаnливаемоео здания
сами теплопередачи через оrраждения, теплообмена и ком-
фортности тепловой обстановки в помещении, нестационар-
ной теплопередачи, выбора расчетных условий и т. п.
Поэтому материаJ! расположен в лоrической последователь-
ности, отвечающей необходимости лаКОНИЧlIоrо освещения
всей совокупности вопросов тепловоrо режима здания в
холодный период [ода, которая является теплофизической
основой техники отопления.
2.1. Тепловвя обстановка и условия комфортности
дпя чеповека в помещении
В жилых, общественных и промышленных зданиях тре-
буется поддерживать необходимые для людей и производст-
венных процессов метеоролоrические условия определен-
ный микроклимат. Защита оrраждений от воздействия
наружноrо климата недостаточна для круrлоrодичноrо
обеспечения необходимых условий в помещениях. Этн
условия MorYT быть созданы искусственно, например,
работой системы отопления.
Основное требование к микроклимату поддержание
условий, блаrоприятных для находящихся в помещении
людей. В орrаlIизме человека постоянно вырабатывается
теплота, которая должна быть отдана окружающей среде.
Поддержание постоянной температуры орrанизма около
36,6 ос обеспечивается физиолоrической системой терморе-
rуляuии, которая нормально функционирует при этой тем-
пературе. Напряжение системы термореrуляции сказыва-
ется на самочувствии и работоспособности человека.
В зависимости от ФИЗlIолоrическоrо и ЭМОЦИOlIaльноrо
состояния человека, ero одежды, возраста, степени тяжести
выполняемой работы и индивидуальных особенностей коли-
чество отдаваемой в окружающую среду теплоты может
быть различным. В спо!юйном состоянии орrанизм взро-
слоro человека вырабатывает и отдает окружающей среде
около 120 Вт, при тяжелой работе до 470, а при максималь-
ных кратковременных наrрузках до 1000 Вт.
Степень физической тяжести выполняемой человеком
работы условно определяют по интенсивности тепловыде-
ления и считают незначительной работу, при которой теп-
ловыделения составляют до 140 Вт, леrкой до 175, средней
до 290 и тяжелой свыше 290 Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
»2.1 Тenлмая обсmаnОВlCа и условия КОJolфортnости . nОАlещеftиtl 3
Если теплопродукцИЯ и потери теплоты человеком H
сбалансированы, то наблюдаются накопление или дефИЦИТ
теплоты, приводящие к переrреванию или переохлаждению
орrанизма. Система термореrуляции человека позволяет в
определенных пределах обеспечивать баланс теплоты, но ее
воз южности довольно оrраниченны.
Отдача теплоты с поверхности тела человека происхо
днт излучением (окружающим поверхностя { помещения),
конвеlщией (воздуху) и в результате затрат теплоты на ис-
парение влаrи (пота) и при дыхании. При обычных условиях
в спокойном состоянии человек приблизительно половину
теплоТЫ теряет излучением, четверть конвекцией и чет
верть испарением. При тяжелой работе основная доля
теряемой теплоты приходится на испарение влаrи.
Интенсивность теплоотдачи человеком зависит от тепло-
воЙ обстановки в помещении, которая характеризуется
температурой воздуха t B , радиационными условиями (ра-
диационноЙ температурой t п и температурой L п), размера-
ми и расположением HarpeTbIx и охлажденных поверх-
ностеЙ, а также подвижностью V B И относительной влаж-
ностью ера воздуха.
I(омфортными считаются такие сочетания (зона комфорта)
этих показателей микроклимата, при КОТОРЫХ сохраняется
тепловое равновесие в орrаниз !е человека и отсутствует
напряжение в ero систе:vrе термореrуляции. Они MorYT быть
оптимальными и допустимыми. Допустимыми являются
такие метеоролоrические условия, при которых возникает
некоторая напряженность процесса термореrуляции и имеет
место небольшая (допустимая) дискомфортность для чело-
века тепловой обстановки в помещении.
Деятельиость человека обычно связана с частью объема
помещения (обслуживаемой или рабочеЙ зоной). Требуемые
внутренние условия должны быть обеспечены системой
оТопления и теплозащитой оrраждений именно в этой зоне.
Ощущение температурноrо комфорта зависит от темпе-
ратуры окружающеrо воздуха и температуры поверхностей,
обращенных в помещение. I(оrда температуры воздуха ' в
и поверхностей t R равны, в поV!ещении имеется темпера-
ТУР!lЫЙ уровень или «температура помещения» t п , равная
ЭТОИ температуре. В этих условиях tп==tв==t п . Опытами
ус ановлено, что для приблизительноrо соблюдения усло-
вии те1\!Пературноrо комфорта понижению температуры 130.3-
3'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
36 r лава 2 Тепловой режим отапливаеМ(J20 здания
духа должно соответствовать определенное повышение тем-
пературы поверхностей.
Учитывая наличие такой связи, удобно характеризовать
УСJЮВИЯ в помещеНИIl «температурой помещения» , понимая
под ней такую одинаковую температуру воздуха и поверх-
ностей, при которой теплоотдача человеком будет такая же,
как и при заданных неравных темпераrурах воздуха и
поверхностей.
Для наиболее распространенных по\!ещений (с неболь-
шоЙ подвижностью и влажностью BHYTpeHHero воздуха и ма-
лой относителыlйй площадью HarpeTbIx и охлажденных
поверхностей) ' u ПРИНIlмают приблизительно равной сред-
неарифметическому значению t B и t R
tn tяtt R . (2.1)
. Температурную обстановку в помещении можно опре-
делить двумя условиями комфортности.
Первое условие комфортности температурной обстанов-
ки устанавливает зону сочетаний ' в и t п, при которых
еловек, находясь в середине помещения (обслуживаемой
зоны), не испытывает чувства переrревания или переохлаж-
демия.
Для холодноrо периода rода первое условие записываюr
в виде
t R ==I,57t n (И) О,57tв:!: 1,5, (2.2)
rде 'п (И) норыируемое Зf'ачение t n , соответствующее комфорт-
ным условиям при разноЙ интенсивности (И) выполняемоЙ физиче-
ской работы. При спокойном СОСТОЯНии человека t n (И) равно около
2.30 с; для помещении, rде человек выполняет леrкую работу 21,
работу средней тяжести 18,5 и тяжелую работу 16 ос.
Уравнение (2.2) определяет осредненную температурную
обстановку в помещении. С ero помощью можно, например,
определить, какая должна быть температура воздуха, если
известны радиационная температура и назначение поме-
щения. Заметная разница между t B I! t R возникает при па-
нелыIмM (лучистом) или воздушном (конвскТlШНОМ) отоп-
лении, а также при си.тrьно развитых холодных поверхно-
стях наружных оrраждений в ПОМещении (две и более на-
ружные поверхности). В остальных случаях можно считать,
что t и приблизительно равна t B . Поэтому, соrласно СНиП,
назначен!!е отопления сводится J{ обеспечению в помеще-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2 1 Тепловая обстанов/Са и условия /со IIфорпшости в помещении 37
ниях расчетной температуры воздуха, допустимые значе-
ния которой даны в нормах. Так, для жилых, общественных
и административно-бытовых помещениЙ «допустимые нормы
температуры воздуха» в холодныЙ и переходныЙ периоды
[ода равны 18 22 ос.
Для помещений, [де t B не равна t u , нормируемые зна-
чения температуры следует считать значениями t u .
Кроме общеrо тепловоrо баланса на тепловое самочувст-
вие человека в значительной степени влияют условия, в
которых находятся отдельные части тела. Существенно
сказываются на ощущении комфортности обстановки теп-
ловые условия, в которых находятся rолова и ноrи чело-
века. rолова человека чувствительнее к радиационному
переrреву и переохлаждению, а для Hor важны темпераТУРd
поверхности пола, с которой они непосредственно соприка-
саются, и наличие холодных токов воздуха вдоль пола.
Второе условие комфортности тevшературной обстановки
определяет допустимые температуры HarpeTblx и охлажден-
ных поверхностей при нахождении человека на rраницах
обслуживаемой зоны помещения, т. е. в непосредственной
близости от этих поверхностей.
Для предупреждения радиационноrо переrревания или
переохлаждения человека поверхности потолка и стен
MorYT быть HarpeTbI до допустимой температуры
доп 8,7
Тиаr .,;;;; 19,2+ (2.3)
<р
или охлаждены до допустимой температуры
лоп 5
токл 23 ,
<р
rде q> коэффициент облученности с поверхности наиболее невы-
rодно расположенной элементарной площадКи на rолове в сторону
наrретой или охлажденной поверхности.
Допустимая температура Harpeтoro пола принимаетс я
в зависимости от назначения и особенностей режима работы
помещения. Температура холодноrо пола зимой может
быть ниже температуры воздуха на 2 2,5 ОС. Следует
иметь ВВИДУ, что тепловое ощущение человека и потери
теплоты ноrами зависят не только от температуры, но и от
СвоЙств теплоусвоения покрытия пола.
Температура на HarpeTbIx поверхностях системы па.
нельно-лучистоrо отопления по СНиП реrламентирована в
(2.38)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
88 rлава 2. Тепловой режим отаплиеаемово здания
зависимости от вида помещения и места положеНI!Я поверх-
ности: для пола 26 31 ос, для потолка 28 38 ос,
для стены 45 95 ос. Температура поверхности высоко-
температурных темных излучателеЙ, расположенных под
потолком, не должна превышать 250 ос, инфракрасных
rазовых излучателей специально не оrраничивается.
1.2. Обеспеченность расчетных усповнй
I
Расчетные тепловые условия в помещении принимаются
в зависимости от функциональноrо назначения и санитарно-
rнrиенических требований. Для большинства жилых и об-
щественных зданий эти условия выбираются приблизитель-
но на одном уровне. В промышленных производствах вы-
делено несколько rрупп поиещений, УСJ10ВIIЯ в которых наз-
начаются приблизительно одинаковыми.
Однако кроме санитарно-rиrиенических и технолоrиче-
сю!х требований, определяющих диапазон условий, кото-
рый должен быть выдержан в течение отопительноrо пе-
риода, во всех случаях важной является степень обеспе-
ченности поддержания заданных внутренних условий.
Обеспеченность устанавливает, как часто или насколько
ПРОДОЛЖIlтельны MorYT быть отклонения внутренних усло-
виЙ от заданных расчетных.
Такие здания, как больницы, родильные доиа, детские
ясли, а также некоторые цехи с жеС1КИМИ технолоrиче-
сю!ми режимами, требуют высокой степени обеспеченности
расчен!ых условий. Заданные условия в них должны вы-
дерлпшаться практически при любой поrоде, какая может
быть в раЙоне строительства. В зданиях общеrо назначения
(жилые дома, общежития, залы музеев, книrохраНИЛища,
цехи с фиксированными рабочими местами и т. д.) возможны
разовые кратковременные отклонения от расчетных усло-
ВЮ"I. В зданиях второстепенноrо назначения, периодичеClШ
функционирующих, с кратковременным пребыванием людеЙ
(TOpI"OBbIe и выставочные залы, залы ожидания для пасса.
жиров, монтажные цехи и др.) степень обеспеченности рас-
четных внутренних условий может быть еще более низкой.
Таким образом, для помещений различноrо назначения
должны быть заданы не только расчетные внутренние усло-
fJИЯ, НО И показатели степени их обеспеченноGТИ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:< 22. ОбесneчеШlOсть расчетl<ЫХ YCA08t1ti 39
Для Toro чтобы выполнить требования обеспеченности
заданнЫХ внутренних условий необходимо правильно вы-
брать теплозащитные свойства оrраждений, тепловую
мощность системы отопления и др. Такой выбор должен
быть основан на расчетах, в которых определяющими резуль-
тат являются расчетные наружные условия. Выбор рас-
четНЫХ параметров наружноrо клюлата связан с обеспече-
нием заданных внутренних условий. ТакиV1 образом, тре-
бование обеспеченности заданных внутренних условий нуж-
но учитывать при выборе расчетных параметров наружноrо
климата.
Наиболее холодные периоды каждой зимы прннимаются
за «случай» при выборе расчетных наружных параметров,
отвечающих определенной степени обеспеченности их появ-
ления. По показателю обеспеченности заданных внутрен-
них условий принныают показатель обеспеченности рас-
чеrных параметров наружноrо климата. Обеспеченность
условий характеризуется коэффициентом обеспеченности
k об . Величина коэффициента обеспеченности по числу п
случаев k об . n показывает в долях единицЫ или процентах
число случаев, коrда недопустимо отклонение от расчетных
условий. Зная k об . n можно сказать, в скольких случаях
{в процентах или долях) возможно отклонение от расчетных
условий. Например, если k об . п'='0,92, это означает, что
только в четырех зимах из 50 (или 8 из 100) в периоды наи-
больших зимних похолоданий MorYT быть отклонения усло-
вий в помещении от расчетных.
Принятые к рассмотрению случаи связаны с определен-
ной продолжительностью во времени, так как они характе-
ризуются параметрами срочных наблюдений, осредненных
за сутки или за период друrой продолжительности. Поэто-
му коэффициент обеспеченности характеризует и продолжи-
тельность возможных отклонений. Сопоставление наруж-
ных расчетных ус.повий, определенных при некотором
значении kс>б, С параметрами климата наиболее cypOBoro
периода позволяет установить величину и продолжитель-
ность наибольшеrо разовоrо отклонения условий от рас-
четных.
Таким образом, обработав результаты метеоролоrических
наблюдении с учетом заданноrо коэффициента обеспечен-
ности, можно получить все данные о возможных, вызывае-
мых внешними воздействиями, отклонениях условий в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
40 rлаоа 2 1еплоеой режим оmаплtlваемоео здания
Таблица 2.1. Коэффициент обеспеченности
расчетных условий для холодноrо периода rода
х ЗРЗf<теРИСТИf<З основных
ПО\fещений
Уровень
требований
/ коэффициепт
обеспеченности
1. Повышенные сан][тарно-rи-
rиенические или технолоrи-
чеСhие требовання
П. КруrЛОСУ10чное пребыванне
людей или постоянный тех-
нолоrическиiI режим
111. Оrраниченное во времени
пребывание людей
IV. Кратковременное пребываиие
людей
Повышенные П
"" 1 ,О
Высокие В
0,9
Средиие С
Низкие Н
0,7
0,5
помещении от расчетных: число случаев отклонения, их
общую продолжительность, продолжительность и величину
наиболее невыrодноrо разовоrо отклонения.
В табл. 2.1 приведены рекомендуемые величины коэффи-
циента обеспеченности k об . п для зданий и помещений с
различными эксплуатационными режимами.
Влияние наружноrо климата на тепловой режим оrраж-
дений и ПО\1ещеНИII является комплексным. Оно определя-
ется совместным деЙствием нескольких метеоролоrических
параметров, которые раздельно наблюдаются метеоролоrа-
MII. При расчете теплопередачи через оrраждения их дей-
Сlвие необходи'\ю учитывать совместно. Д.1Я зимы опреде-
.'Iяющими параметрами климата являются температура на.
ружноrо воздуха t и и скорость ветра V H . В некоторых расче-
тах дополнительно должны учитываться относительная
влажность ер и и энтальпия [11 наружноrо воздуха, а также
солнечная радиация, направление ветра и пр.
Некоторые из этих параметров связаны l\Iежду собой, и
изменение одноrо из них сопровождается определеННblЫ
изменением друrоrо. Например, похолодаиие для большнн.
ства континентальных районов связано обычно с пониже-
{тем скорости ветра.
Для зимнеrо периода задача определении расчетных
наружных условиЙ в основном сводитси К определению
расчетноrо сочетаНIIЯ зависимых событий t и и V И о учетом
задаННоrо коэфqшциента обеспеченности k об .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2 3 Характеристики наружносо климата холодноео периода сода 41
в СНиП расчетные параметры наружноrо воздуха для
теплотехническоrо расчета оrраждений даны с коэффици-
ентом обеспеченности 0,92 и 0,98 (приблизительно соответ-
ствуют уровню требований В и П), дЛЯ расчета систем отоп-
ления 0,92.
1.3. ХарактеРI1СТI1КИ наружноrо климата
холодноrо перl10да roAa
При выборе расчетных наружных характеристик для
холодноrо периода rода необходимо исходить из следующих
предпосылок.
Расчетные параметры климата должны быть общими для
расчета всех составляющих тепловоrо режима (теплозащи-
та оrраждений, потери теплоты и пр.), так как они отра-
жают единый процесс теплообмена в помещении. Они долж-
ны определяться с учеТО\1: коэффициента обеспеченности и
быть достаточными для расчета нестационарной теПJюпе-
редачи через оrраждения, характерной для расчетных
условий.
Основным показателем ХО"10дноrо периода roAa является
изменение температуры наружноrо воздуха t н' Зимы за-
меню отличаются в разных районах п в отдельные rоды.
Но в видимой хаотичности есть довольно устойчивая заКQ-
номерность в постоянном понпжении температуры по мере
приближения к наиболее холодному периоду. В это время
четко обозначается (на фоне устойчивых зимних темпера-
тур) период резкоrо похолодания.
Для ряда климатических пунктов с учетом различных
коэффициентов обеспеченности построены расчетные !{рп-
вые изменения температуры наружноrо воздуха в перпод
pe3Koro похолодания. Эти кривые для разных районов
имеют характерную и близкую по очертанию форму
(рис. 2.1): сравнительно медленное равномерное понижение
температуры до начала периода резкоrо похолодания, затем
резкое понижение температуры с последующим повыше-
Нием. При медленном понижении температуры, как это
наблюдается на начальном участке кривой, распределение
температуры в сечении оrраждения в каждый момент вре-
мени практически соответствует стационарному_ При бы-
стром ПОХОЛОДании процесс теплопередачи через оrражде-
нне становится нестационаРНЫ\1: и для ero расчета нужно
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
42 r Аава 2. ТепАовой режим oтaпAueaeMWO здания
t ff . 'С
о
2
1
l
Рис. 2.1. ХарактеРllая paC',eT
ная кривая изменения темпе.
ратуры наРУЖllоrо воздуха в
n риод. резкоrо похолодания
1 период резкоrо похоло-
дания; 2 период устойчи
вой зимнеll температуры
'"
'"
'i L1.l p . 1l
:r
i
I
....,
иметь полную характеристику динамики изменения теч-
пературы. В период резкоrо похолодания расчетные кривые
для разных rеоrрафических пунктов и при разных коэффи
циентах обеспеченности MorYT быть опреде.тrены тремя пара-
метрами: температурой начала периода резкоrо похолода
иия t ll . O ' амплитудой A tH изменения температуры в этот
период от t H . o до минимальной температуры t н . мни (A tH ==
==tп.о tн.мнн) И продолжительностью периода резкоrо
похолодания ДZр.п (время понижения температуры от
(н.о до tll.>l.HH)' Эти показатели для Москвы при различ
ных k об приведены в таб.тr. 2.2.
Таб:шца 2.2. Характеристюш КЛИ1llзта холол.ноrо периода
rода (периода резкоrо ПОХО,'lодания) для Москвы
при различных коэффициентах обеспеченности
PaC(leTHble хараКТС'рИСПllНI КлиМата
Коэффициент
обеспечен ност!! IlZ p . п'
k об . п 1 н , О, ос А "(, "Н' м/с
t H . сут
0,98 26, 4 (27) 2,6
0,9 21,5 (21) 15 3 3,0
0,7 17,2 (17) 3,4
0,5 13, 9 (14) 3,8
Данные для Москвы характерны тем, что ДZр.п И А tя
практически не зависят от коэффициента обеспеченности и
MorYT быть приняты постоянными ДZр.п==3 су т, А tи ",,"
== 15 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2.3. Характерuстшш Iiаружltоео клuмата ХОАодliоео периода roJa 43
Для получения расчетных скоростей ветра необходимо
иметь наиболее невыrодные сочетания t и и v и , так как эта
зависимость определяет наибольшие скорости, которые
наблюдались при различных температурах.
Зависимость v и от t и для Москвы на высоте h, м, от
поверхности земли имеет вид
v ll ==8,ОЗ+О,14зt н +О,О3 (h 2). (2.4)
В пределах rорода, как показывают измерения, скорость
ветра, начиная с 2,0 м от поверхности земли, возрастает
с высотой практически по линейному закону. В частности,
для Москвы на каждый метр высоты скорость увеличива-
ется в среднем на 0,03 м/с. Значения v и в Москве на высоте
2,0 м от земли, определенные для средней температуры пе
риода резкоrо похтюдания и разных коэффициентов обес
печенности, приведены в табл. 2.2. Эти значения скоростей
можно считать расчетными.
В СНиП приняты следующие значения расчетной наР'УЖ
ной температуры для каждоrо rеоrрафическоrо пункта:
средняя температура наиболее ХОЛОДНbIХ суток t H . 1 при
k об ==0,92 и 0,98 и средняя температура наиболее холодной
пятидневКИ t H . 5 при k об ==0,92. Эти температуры опреде-
лены по восьми и соответственно двум суровым зимам пос-
ледних 50 лет. Выбор расчетной температуры по нормам
зависит от тепловой инерции оrраждения. В качестве
показателя тепловой инерции принято значение D оrраж-
дения, рассчитанное при колебаниях температуры с перио
дом Т==24 ч. Расчетную температуру наРУII<IЮfО воздуха
принимают в зависимости от D при разных k об (табл. 2.3).
Та6шща 2.3. Расчетная зимняя температура
наружноrо воздуха
D До 1.5 Соыше 1,5 Свыше 4 Свыше 7
ДО 4 ДО 7
t H tO. 98 tO,92 t . 2+tH.5 t H . 5
Н.! Н.l
2
Расчетная скорость ветра по СНиП принимается равной
максимальной скорости ИЗ средних скоростей ветра по рум-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
44
r лава 2 ТeI!ловой режим отаnливаемоао здания
а)
Q
5)
t H , .С
+lJ
Е
о
l
f
Рис. 2.2. Схема измеиения тепловой иаrрузки (а) и определения парамеТРО8 отопи-
тельНоrо сезоиа (б)
J теплопотери помещением; 2 технолоrическне и бытовые тепловыделеиия
(патери) в помещеиии: 3 дефицит теплоты в тепловом бdлаисе помещения;
4 затраты теплоты иа отопление; 5 продолжительность работы системы отоп-
пения; 6 измеиеиие температуры иаружиоrо воздуха в зимний период rода;
7 средияя температура t o . c и продолжительность ДZо.с отопите.1ьноrо сезоиа
бам за январь, повторяемость которых составляет 16% и
более, с корректировкой на высоту здания.
Отопление в течение Bcero холодноrо периода rода Долж.
но обеспечивать расчетные внутренние условия. Продолжи-
тельность отопительноrо периода зависит от rеоrрафиче-
cKoro места расположения и соотношений составляющих
тепловоrо баланса зданий. Начало и конец работы системы
отопления связаны с появлением дефицита (недостатка)
теплоты в тепловом балансе помещений. rодовые затраты
теплоты на отопление зависят от продолжительности Llzo.c
и средней температуры t o . c отопительноrо сезона, т. е.
определяются rрадусо-сутками периода, коrда наружная
температура устойчиво становится ниже температуры на-
чала и конца отопительноrо сезона t и М' На рис. 2.2 при-
ведена схема изменения тепловой наrрузки и параметров
отопительноrо сезона.
Продолжительность стояния дней с определенной тем-
пературой неодинакова (см. рис. 1). Особенио устойчивыми
оказываются поrодные условия, коrда температура приб-
лижается к О ос. Дней с низкой температурой, близкой к
расчетной, сравнительно мало.
На тепловой баланс помещений, а следовательно, на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 2 4 Теплообмен На нШ'ретой и охлажденной поверхностях здания 45
режим работы системы отопления, особенно в весенний
период, значительное влияние оказывает солнечная раДиа-
ция, что необходимо учитывать при выборе схем и режима
реrулирования отопления. Это особенно важно для весен-
Jlero периода в зданиях, расположенных в средних и юж-
ных раЙонах страны, а также при режиме пофасаДНQrо
реrулирования систем отопления.
Наружный воздух в результате инфильтрации через
проемы инеплотности оrраждений попадает в здание,
поэтому изменение ero энтальпии и влажности следует учи-
тывать при проектировании систем обеспечения заданноrо
тепловоrо режима здания.
В то же время для мноrих зданий, особенно жилых и
общественных, составляющие тепловоrо баланса оказы-
ваются близкими. Поэтому в нормах начало отопительноro
периода для всех зданий принято одинаковым, соответст-
вующим t и ,о.с==+8 ос. Значения t и . о . е и Zo.e для раз-
ных rеоrрафических пунктов приведены в СНиП в таблицах
расчетных характеристик наружноrо климата.
1.4. Теплообмен на HarpeToH и охпажденно;i
поверхностях в помещении
и на наружной поверхности оrраждения здания
1. ТЕПЛООБМЕН НА ПОВЕРХНОСТЯХ В ПОМЕЩЕНИИ
Отопительные устройства оБЫЧIIО имеют HarpeTbIe по-
верхности, от которых теплота передается помещению (иск-
лючение составляют воздушные системы отопления, в кото-
рых теплота подается в помещение с HarpeтbIM воздухом).
Поверхности наружных оrраждений холодные и через них
помещение теряет теплоту. Поэтому важной составляющей,
формирующей тепловой режим помещения, является теп-
лообмен на наrретоЙ II охлажденной поверхностях.
Количество теплоты, которое воспринимаеТ или отдает
поверхность в результате сложноrо лучисто-конвективноrо
теплообмена в помещении, равно количеству теплоты, кото-
рое передае1 ся к поверхности или отводится от нее теплопро-
водностью. Тепловой баланс на поверхности соблюдается в
стационарных и нестациопарных условиях.
у равнение тепловоrо баланса поверхности 1, имеющей
температуру 1"1, в стационарных условиях записывают в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
46 rAaвa 2 ТепАОеой реж-UМ oтaпAaea MOeo эi)аНUR
Виде
ал. 1 ('rl tи)+aH.l ('rl tB)+k ('rl tep.l)==O, (25)
rде ал.! коэффициент лучистоrо теплообмеиа
ал.l==Со8пр.l RЧ!1 1 R; (2.6)
СО коэффициент излучения а6солютно черноrо тела; 8п.! R
приведенныiI для теплоо6менивающихся поверхностей коэффициент
относительноrо излучения; CPl и коэффициент облученности со
стороны поверхности 1 в стороиу остальных поверхиостей, имеющих
те lпературу ( л ; bf R температурный коэффициент; I л радна-
циониая температура (осредиеиная температура всех обращенных
в помещенне поверхностей) помещения, определеиная ОТНОСIlтелыю
поверх ности 1,
t I< == CPf i1:l;
(2.7)
CPl 1 коэффициеит облучеиности с поверхности 1 на поверхиость
i, имеющую температуру 't"i: ак.! коэффицнент конвеКТИВIЮI о
теплообмена
aK.l== K V('t"i fB)+60 B :f:-}iС,
(2,8)
K числеиный коэффициеит, равныlй в условиях помещения
для вертикальных поверхностей 1,66; для rорнзонтальных поверх-
ностей: при потоке теплотЫ сверху вннз 1,16, при потоке теплоты
снизу вверх 2,16; v B общая подвижность воздуха в поме-
щении; 1 характериый размер поверхности; jc тепдоемкость
потока воздуха, фильтрующеrося через поверхиость с иитеисивио-
стью j; С массовая теплоемкость воздуха; k коэффициент
теплопередачи от поверхности 1 до внешней среды с температуроЙ
lер.l, от которой или к которой идет поток теплоты через поверх-
ность.
Для определения общеrо потока теплоты, проходящеrо
через поверхность, qf обычно пользуются общим коэффи-
циентом теплообмена ав.I без разделения на лучистую и
конвективную составляющие
== 1 '
При равняв первые два слаrаемых уравнения (2.5) к пра-
вой части уравнения (2.9), получим
а ==а 't" l tR + Tl fB
В. 1 л. 1 t ан. 1 ( '
"1 п 't"f п
(2.10)
Если в помещении tп==tв==t R , ТО
ав. i ==аJl.l+ак.:[.
(2.11)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{> 2.4. Теплообмен на На2ретой и охла:нсденной поверхностях зданuя 47
РIIС. 2.3. Зависимость коэффици-
ента rеплообмена а в для плоской
Harpeтofi поверхиости, 'распОАО;
жеНllоil в помещении, от разиости
температуры иа поверхности.н
по,.ещеиия 111
1 в плоскости пола; 2 ст&-
, вы; 3 потолка
tt 6 , Вт/(м 2 . 'с)
1'f
ь
v v
J..,.
"V
. v !,. ,..,.
/ ,... /' 3 ........ ...---""'"
/ ....... ,..,.
') ./ ",
]у ИЗМЕНЕНИЕ МАСШТАБА
5"
10
20
30 4Q
LJt, ос
12
fO
D
-ff
4
О
Зависимость а в по (2.11) от разности температуры 't
t п для плоских поверхностей, различно расположенных в
помещении, приведена на рис. 2.3.
Температура воздуха часто заметно изменяется по высоте
помещения. Вдоль пола может расстилаться холодный воз-
дух, а под потолком образовываться «тепловая подушка».
Интенсивность конвективноrо теплообмена на поверхно-
стях по высоте помещения будет различной. Лучистый
теплообмен зависит также от расположения поверхности
относительно остальных HarpeTblx и охлажденных поверх-
ностей, что необходимо учитывать. Для правильноrо рас-
чета сложноrо теплообмена следует пользоваться полной
системой уравнений теплообмена в помещении, рассмотрен-
ноЙ в курсе «Строительная теплофизика».
Проектирование отопления помещения прежде Bcero со-
стоит в выборе обоrревающеrо устройства, которое по ха-
рактеру передачи теплоты помещению может быть:
лучистым слабо наrретая сильно развитая плоская
поверхность в виде панели/ расположенная в плоскости
одноrо из оrраждений;
конвективным подача в помещение подоrретоrо воз-
духа или подоrрев BHYTpeHHero воздуха сильно оребренными
поверхноотями отопительноrо УОТрОЙGТва, расположенноro
в помещении.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
48 rлоsа 2. Тепловой режи, отаплuваеМDeО здан.ия
Наиболее общим является решение отопления с исполь
З0ванием обоrревающей поверхности. Дефицит (недостаток
теплоты ) 6. Q в тепловом балансе помещения в этом
ПОМ u Й
случае компенсируется тешюотдачеи HarpeTo поверхности
Qп. Температурная обстановка в помещении при этом долж
на удовлетворять двум условиям комфортности. В резуль
тате расчет поверхности обоrрева помещения состоит в pe
шении системы (2.12), в которую наряду с уравнениями
тепловоrо баланса помещения (а) и теплообмена на поверх
мости HarpeBa (6) входят уравнение и неравенство (в, z),
определяющие требования двух условий комфортности:
дQПОVl+Qп==О; (а) )
Qп==[а .п('rп ти.о)+аj(.п(-rп tв»)Ап; (б) t
tR==I,5tп(И) О,57tв:I: 1,5; (в) I (2.12)
1: п о;;;::; T ; 1: н . О 1: . (r) J
Искомыми при решении системы являются или площадь
наrревательной поверхности А п при заданной температуре
поверхности и И друrих условиях, или температура по
верхности и при заданной площади А U! или варьируемые
положение, форма, радиационные свойства наrревательноЙ
поверхности в помещении.
В уравнении теплообмена (6) составляющая лучистоrо
теплообмена записана относительно разности температуры
поверхности HarpeBa и осредненной температуры внутрен-
ней поверхности теплотеряющих наружных оrраждений
П 1I.0)' поэтому
a . п== С о 8 пр . П Н. ОФП Н. ОЬП Н. о, (2.13)
rде индексы п н.о относят все величины к условиям теплообмена
между панелью (п) и наружным оrраждением (н.о), а ФП Н.о яв-
ляется коэффициентом полной облучениости с наrретой поверхности
панели иа охлажденную поверхность наружных оrраждений.
При воздушном (конвективном) отоплении дефицит в
тепловом балансе 6.QUOM компенсируется подачей в поме-
щение теплоты QB с переrретым (относительно ' в ) воздухом
QB == [ер (tпр tв), (2.14)
В (2.14) неизвестными MorYT быть температура ' ир при-
точноrо воздуха или количество воздуха L. В конечном итоrе
должна быть определена площадь оребрения поверхности
обоrревающеrо устройства в помещении или калориферной
установки системы воздушноrо отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 2.4.ТеnлооБМeIl на наеретой и охлаждшной nовеРХllостях sдаllUЯ 49
2. ТЕПЛООБМЕН НА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
оrРАЖДЕНИЯ ЗДАНИЯ
Теплообмен на наружной поверхности оrраждений в
основном определяется направлением и скоростью ветра.
Поверхность здания наряду с конвективным теплообменом с
наружным воздухом излучением отдает теплоту поверхно
сти земли, окружающим зданиям, небосводу, а также полу-
чает теплоту в результате непосредственноrо облучения сою!-
цем.
Температура окружающей здание среды неодинакова: в
безоблачные дни температура небосвода может быть на де-
сятки rрадусов ниже температуры приземноrо слоя возду-
ха. Учитывая сложность условий теплообмена и малую долю
излучения в общем теплообмене, температуру окружающей
здание среды обычно принимают равной температуре
наружноrо воздуха.
Тепловой поток от наружной поверхности здания к ок-
ружающей среДе принимают равным
QH==Cl. H ("'H tH)' (2.15)
rде а н коэффициент теплообмена на наружной поверхности.
имеющей температуру "'н'
Для вертикальных поверхностей
а н ==5,8+ 11,6 V tl H ;
(2.16)
для rОРИЗОIIтальных
Cl. H ==8,7+2,6t1 H ,
rAe tl H скорость ветра, м/с.
(2.17)
ПО СНиП коэффициент теплоотдачи ан для зимних ус-
ловий поверхностей оrраждений, непосредственно омывае-
мых наружным воздухом, принимается равным 23 Вт/ (м 2 х
ХОС).
Непосредственное облучение поверхности солнечными
лучами учитывают введением условной наружной темпера-
туры t в . уел (повышением температуры воздуха t H на вели-
чину эквивалентной солнечному облучению температурной
добавки L\t p )
[ в . yeJl==tB+Mp==tB+ P ep ,
н
(2.18)
4 1e5
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
60 rлава 2 Теплооой режuм отаплuвоемоео вдаНUЛ
[де р коэффициент поrлощенип солнечиой радиации поверх-
ностью; qcP интеисивность среднесуточноrо суммариоrо потока
солнечной радиации, падающеrо на поверхиость, Вт/м 2 .
Зимой, !{оrда после сильных морозов наступает потеп-
ление, на поверхности массивных оrраждений здания ВЫпа-
Дает иней. Образование инея сопровождается выделеНИНI
теплоты сублимации (перехода воды из парообразноrо в твер-
дое состояние), которая изменяет теплопередачу через
оrраждение аналоrично действию поrлощенноrо тепла со.п-
нечной радиации (формула 2.18).
Подобным образом с помощью понятий «условная тем-
пература» и «эквивалентная температурная добавка» можно
учесть изменение теплообмена при конденсации водянbUQ
паров или, наоборот, при испарении влаrи с поверхност
оrраждения.
1.5. Стационарная передача теплоты
через наружные оrраждення
Переход теплоты из помещения к наружной среде через
оrраждение является сложным процессом теплопередачи.
Внутренняя поверхность наружноrо оrраждения обме-
нивается теплотой с помещением. Сопротивление теплообме-
ну на внутренней поверхности равно R B == l/a B .
Наружная поверхность отдает теплоту наружному воз-
ду ху, окружающим поверхностям и небосводу. Сопротивле-
ние теплообмену на наружной поверхности оrраждения
равно R н== 1/а п.
В условиях установившеrося TeMnepaTypHoro состояния,
т. е. коrда температура и друrне параметры процесса оста-
ются неизменными во времени, теплота транзитом проходит
из помещеНИЯ через внутреннюю поверхность и толщу or-
раждения к ero наружной поверхности и отдается наружной
среде. При этом из условия сохранения тепловоЙ энерrии
количество теплоты, прошедшее через внутреннюю поверх-
ность оrраждения, равно количеству теплоты, проходящему
через толщу оrраждения, и количеству теплоты, отданному
наружной поверхностью (рис. 2.4, а).
Тепловой поток последовательно преодолевает сопротив-
ления теплообмену на внутреннеЙ поверхности RI!' терми-
ческоrо материала толщи оrраждения R T и теплоперехода
на наружной поверхности R и, поэтому сопротивление
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 2.5. Стацuонарnая передача теплоты через nарtplCnые оераждеНUR 51
6)
Т8 t б
е G1 f 8 х е
'&ц [н Z'H {н
R R T R H Н В Rn «
Ro R 11.0
Рис. 2.4. Стационарная теплопередача через однослойное оrражденне (а). MHoro-
сло.1ное с ВО3I\Yшноl! прос.лоl!коi! (6) и определение температуры в lIРОИЗВОЛЬНОМ
сеченИИ оrраждения (а)
теплопередаче оrраждения Ro равно сумме этих сопротивле-
ний
Ro==RB+RT+RH'
(2.19)
Если мноrослойное оrра ение состоит из нескольких
плоских слоев материала, расположенных перпендикулярно
направлению тепловоrо потока, то термическое сопротивле-
ние толщи оrра ения равно суыме термических сопротив-
лений отдельных слоев оrраждения R T =="'2R i . Плоская
воздушная прослойка, расположенная в оrра ении пер-
пендикулярно направлению теПJ10воrо потока, также дол-
жна быть учтена в этой сумме, как дополнительное последо-
вательно включенное сопротивление R ".11'
Таким образом, в общем случае сложной мноrослойной
конструкции с воздушной прослойкой (рис. 2.4, б) сопро-
тивление теплопередаче оrра ения равно
Ro== RB+ Ri+ R B . п+ R H . (2.20)
Коэффициент теплопередачи оrраждения k величина,
обратная ero сопротивлению теплопередаче, в общем случае
равен
1 1
k
Ro 1/а:в+ бi/ЛI+Rв.п+1/ан'
(2.21)
rде б i и 'Л i толщина и теплопроводность отдельных материальных
слоев в оrраждении.
Сложнее рассчитать передачу теплоты через оrраждение,
материал KOToporo неОДНОрОДен в направлении, параллель-
Ном тепловому потоку. В этом случае нарушается одномер-
4*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
52 rлава 2, Тепловой режuм отаплuваемоео эдаl!UЯ
ность температурноrо поля и для точноrо расчета необхо-
димо знание двухмерноrо температурноrо поля.
Если оrраждение разбить на отдельные площади,
пределах которых конструкция однородна в направлен
тепловоrо потока, и условно считать, что в пределах кажд
такой площади сохраняется одномерность температур но
поля, то можно термическое сопротивление толщи оrраж,l\
ния определять формулой
R T
Ап
LIIRn A n'
(2.22)
rде А п отдельные площади оrраЖДения, в пределах которых
конструкция однородна в направленин, параллельном тепловому
потоку; R п термнческое сопротнвленне толщн оrраждеНJlЯ в
пределах этих площадей.
KorAa конструкция оrраждения состоит из неоднород-
ных материалов как в параллельном, так и в перпендику-
JJЯРНОМ тепловому потоку направлении, а толщины слоев и
стороны отдельных площадей одноrо порядка, пользуются
условным нормативным расчетным методом (см. пример 2.1).
Для решения мноrих инженерных задач нужно не только
определять количество теплоты, проходящее через оrраж-
дение, но и устанавливать распределение температуры на
поверхностях и в ero толще.
Из рассмотрения уравнений теплопередачи, а также в
связи с электротешювой аналоrией следует, что падение
температуры на каЖДО'.1 термическом сопротивлении, если
0110 расположено в ряду ПОСJJедовательно соединенных
сопротивлений, составляющих общее термическое сопро-
тивление оrраждеНIIЯ, пропорционально ero величине.
Поэтому, например, перепад температуры между воздухом
помещения и внутренней поверхностью оrраждения tB
"B равен
tB TB tB tH
R B Ro .
(2.23)
Температура внутренней поверхности оrраждения равна
R B t 2
1:B==tB R; ( B tH)' (2. 4)
Рассуждая апалоrичным образом, придем к выводу, что
температура в любом произвольно ПРНI!ЯТОМ сечении х
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
25 СтаЦUОilаРilая передача теплоты через наРУЖilые оераждеllUЯ 53
rде RB X сопротнвленне теплопе
редаче от BHYTpeHHero воздуха до
сечення х.
При мер 2. t. Выполннм тепло
техннческнЙ расчет наружной стены
жнлоrо дома, нзображенной на рнс.
2.5, И определнм ее сопротнвленне
теплопередаче Ro, коэффнциент теплопередачн k, а также тепловой
поток q, температуру на внутренней ТВ н наружной Т и поверхностях
оrраждення для условнй Москвы при tH== 26 ос н t п == 18 ОС.
По данным прнл. 3* (СНнП ll 3 79 * *) определяем теплопро
водность матерналов стены.
Кладка нз rлнняноrо обыкновенноrо кнрпнча на цементно-
шлаковом растворе Рил== 1200 кr/м З ; л ил ==0,58 Вт/ (м .ОС).
3асыпка щебень нз доменноrо шлака ршл==800, л шл ==0,26.
Известково песчаная штукатурка Ршт== 1600, л шт ==0,81. Коэф-
фнциентытеплоотдачн (см. табл. 4 н 6 СНиП 11-3-79 **) а в ==8,7
Вт/ (м 2 .оq,а и == 23 Вт/ (м 2 .ОС).
Оrраждение неоднородно по матерналу в направлениях, парал
лельном н перпенднкулярном тепловому потоку, поэтому ПРОВОДI1М
расчет в такой последовательности.
1. Определим термнческое сопротивление толщи оrраждення от
erO внутренней до наружной поверхности R T . Для этоrо разбнваем
оrраждение на характерные зоны в направленнях, параллельном н
перпенднкулярном тепловому потоку. Зоны, параллельные теплово-
му потоку, обозначим на чертеже / н //, зоны (слои), перпендику-
лярные потоку, обозначнм 1, 2, 3. В пределах каждой зоны н слоя
имеется однородность матернала в направленнн, перпенднкулярном
тепловому потоку.
а) Вычнслнм термнчеСRое сопротнвленне толщи RTl. прн раз-
бнвке на слон плоскостямн, перпенднкулярнымн тепловому потоку,
Которое равно сумме сопротнвлений слоев 1, 2 и 3:
RTl. == Rl + R2+ R з ==0,225+0,751 +0,225 == 1 ,201;
Rl == (\пт + Окл == 0,015 + 0,12 ==0,225.
Л ШТ Лкл 0,81 0,58
Здесь б шт , Л шт , бил, Лил толщнны штукатурки и части КЛад-
ки в пределах слоя 1 и их теплопроводность,
Рис. 2.5. Конструкция наружноrо оrpажде-
tlИЯ, неоднородная в направлении, парал-
лел ьНО \\ н перпендику.1ЯРНОМ тепловому
потоку
1. 2. 3 слои однородные в направлении.
перпендикулярно\\ тепловому потоку; 1,
11 зоны однородные в направленни. па-
ралЛельном направлению теПЛQвоrо потока
(рис. 2.4, в) может быть опреде
лена по формуле
tX==t8 :x (t8 tи),
(2 25)
2
J
ф
J
л
J
'"
л
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
54 r Аава 2. Тепловой режuм ота1IAиваемйей здаllUЯ
в пределах слоев 2 и 3
1 1
R2==(AI+AII) А А ==(0,31+0,14) () '31 О 14 0,751;
+.......l!... +
RI,1 Rtt,1 1,038 0,466
б u " 0,27 1 038 '
R, , ==""""== 0 26 ==' ,
, "'lUД ,
б нл 0,27 О 4 66
RI!. 2== == o 5 8 ==' ;
нл 1
RJ б нл + б шт 0,12 + 0,015 o 225
ЛI<Л Лшт O,58 0,81 , .
б) Определим термическое сопротивление толщи RTI! при pa
бивке иа площади плоскостями, параллельиыми тепловому поток)
Проводимость толщи будет равна сумме проводнмостеli зои 1 и 1I
At+AIl Ь+ Ан или R TII ==(AJ+AI!) 1
R TI \ R, RrJ +
RI RI1
1
==(0,31+0,14) 0,31 0,14 1,247;
1,489 + 0,916
Rr== б шт + ( H' + 6 ш , + б нл + б шт ==
А шт Л нл Л шл А нл А шт
== 0,015 + 0,12 + 0,27 + 0,12 + 0,015 == 1,489;
0,81 0,58 0,26 О,58 0,81
Rlr== Ошr + + б шт == 0,015 + ().51 + 0,015 ==0 916.
А шт А нл А шт 0,81 0,58 0,81 '
Фактическое термическое сопротивленпе ТОЛщи
R T 2RTII +RT1. 2.1,247+1,201 I 2 3 2
J 3 ,.
2. Сопротивление теплопередаче оrражденпя
1 1 1 1
Ro == +RT + == 8 7 + 1,232+ 23 == 1,390.
0:8 O:JI,
3. Вычислим коэффициеlIТ теплопередачи оrраждсния
1 1
k==R--;;== 1,390 ==0,719.
4. Опредедпм теПJ/ОВОП поток через оrраждеllие
q== k (18 tH) ==0,719 (I8 ( 26)J == 31,6 BT/M 2 .
5. Средияя температура иа поверхностях оrраждеиия равн:
T8==tB (tB tH) : ==18 (l8 ( 26)J : ==14,4°C;
TH==t8 (t8 tH) R8 x ==18 (l8 ( 26» 1,347 == 24,60C,
Ro 1,390
rде R8 X== RB+ R T ==О,ll5+ 1,232== 1,347 ос,м 2 /Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 2.5 Теплоустойчивость оара:ж:деllUЙ 55
2.6. Теплоустончнвость оrражденин
Формулы в 2.5 определяют передачу теплоты через
)rраждения в стационарных условиях, т. е. в условиях,
r<orAa очень длите.lыюе время (теоретически бесконечно
1J.0лrо) температуры наружноrо и BHYTpeHHero воздуха
)ставались неизменными, и система отопления подавала в
1Омещение столько теплоты, сколько оно теряло через
!3ружные поверхности оrраждений.
Однако TaKoro положения практически никоrда не бы-
зает. Температура наружноrо воздуха непрерывно изме
lяется, претерпевая сезонные, суточные и более короткие
по продолжительности колебания. Теплоотдача от HarpeBa
тельных приборов системы отопления также постоянно
изменяется, в связи с че'v! изменяются температуры поверх-
ностей и толщи оrраждений, т. е. имеет место нестацио
нарный тепловой режим.
Взаимосвязь между изменениями температуры и тепло
вых потоков оказывается сложной еще и потому, что оrраж-
дения по-разному реаrируют на колебания температуры на
их поверхности. Одни оrраждения быстро изменяют тем-
пературу в своей толще вслед за изменениями температуры
наружноrо или BHyTpeHHero воздуха, друrие ыедленно.
Поэтому, наПРИ:\Iер, понижение температуры наружноrо
воздуха через одни оrраждения быстрее передается к их
внутренней поверхности и к воздуху помещения, вызывая
el'o охлаждение, че:\1 через друrие. Эти свойства оrражде-
нии связаны с их теплоустойчивостью.
Наиболее удобно свойство теплоустойчивости оrражде
пий проследить, изучая их температурный режим при перио-
дических тепловых воздействиях. Действительные периоди-
ческие колебания температуры или тепловых потоков около
ПоперXlюстей оrраждения часто можно без особой поrреш
насти заменить правильными rармоническими колебаниями
или суммой ряда rар:\10НИК. Поэто:vIУ закономерности пра-
Вильноrо периодическоrо тепловоrо воздействия на оrраж-
дение имеют прямое практическое приложение.
Теплоустойчивость это своЙство оrраждения сохра-
Нять относительное постоянство температуры при периоди
ческих изменениях тепловых воздействий на ero поверхно-
стя{.
Это свойство интересует нас в двух проявлениях:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
56 rлава 2 Тепловой режuм оmаплuваемOi!О эданuя
а)
G
Рис. 2.6 Теплоустойчивость оrраждеНИII н ее два прояиления относительио
колебаний температуры и тепловоrо потока в помещеиии (а) и относительно сквоз_
иоrо проникаиия через оrраждение в помещение колебаиий те"пературы иаРУЖИОrо
воздуха (6)
'1
t e
Z"6
Рис. 2.7. Относительное ВО Bpe
мени колебание температуры
внутренней поверхности оrражде-
ния (/). температуры воздуха в
помещении (2) и тепловоrо пото-
ка, проходящеrо через эту по-
верх нос rb (3)
l {в
1
1
l
r с;
I
L
:Jo
i!
теплоустойчивость оrраждения относительно колебаний
температуры и тепловых потоков в помещении (рис. 2.6, а);
теплоустойчивость оrраждения относительно сквозноrо
проникания колебаний температуры иаружноrо воздуха
через всю толщу оrраждения в помещение (рис. 2.6, б).
1. Теплоустойчивость оrраждения колебаниям тепловых
потоков в помещении. Если теплоотдача отопитеЛЬноrо
прибора или друrоrо источника теплоты в помещении будет
периодичеСI{И изменяться (при ПОLТоянстве всех остальных
составляющих тепловоrо баланса), то в ПО\lещении будет
наблюдаться периодическое изменение температуры воз-
духа и поверхностей оrраждений. Между колебаниями
тепловоrо потока и температуры на поверхности оrраж,пе-
ния существует зависи'vIOСТЬ, которая опреде"'Iяется коэффи-
циентом теплоусвоения поверхности оrраждения У. Вели-
чина У равна отношению амплитуд колебаний тепловоrо
потока Aq и те'vшературы на поверхности А, оrраждения
у == Aq/ А, . (2.26)
Если слой резких колебаний температуры заканчива-
ется в пределах первоrо от поверхности материальноrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 2 6 Теплоустойчuвость оаражденuй 57
сЛОЯ и, следовательно, ero тепловая инерция больше едини-
пы (D l >I), то У равняется удельному коэффициенту теп-
лоусвоения материала этоrо с лоя 81,
У=: 81 == V 2ЛЛ;Рl . (2.27)
захвачено больше чем
Если слоем резких колебаний
одии слой от поверхности, то
R18i + УЗ
1 +RIY2 '
у
(2.28)
rде Rl' 81, Лl, еРl термическое сопротнвленне, коэффнцнент
теплоусвоення, теплопроводность н массовая теплоемкость MaTe
рпала первоrо слоя; .т З коэффнцнент теплоусвоення поверхности
B10poro матернальноrо слоя в оrражденни.
Колебания температуры поверхности отстают во вре-
мени от колебаний тепловоrо потока, проходящеrо через
поверхность, на величину 8у (рис. 2.7). Это отставание
(сдвиr по фазе) для простейшеrо случая [формула (2.27)]
равно
Ву == Т /8. (2 29)
Изменения тепловоrо потока также связаны с колеба
ниями температуры воздуха в ПО'v1ещении. Соотношение
между изменениями тепловоrо потока, проходящеrо через
поверхность, и температуры воздуха, ОМЫвающеrо эту по-
верхность, определяется коэффициентом теплопоrлощения
В поверхности оrраждения
1
1 l'
+
у а в
Уf>авнение (2.30) можно переписать в виде
1 1 1
в!:::!. у+а;' (2.31)
q ""'
At B
(2,30)
из Koтoporo следует, что сопротивление теплопоrлощению
1/ В равно сумме сопротивления теплоусвоению I/У и сопро-
тивления теплообмену 1/а в на поверхности.
Изменение температуры воздуха опережает во времени
температуру поверхности, но отстает от изменений тепло-
Boro потока на величину 8 в (см. рис. 2.7), приблизителыю
равную 8B T!l6.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Б8 r Аава 2 Тепловой режим отапливоеМО20 едания
2. Теплоустойчивость оrраждения сквозному проника-
нию колебании температуры наружноrо воздуха. Колебания
температуры наружноrо воздуха вызывают изменения TeM
пературы и тепловых потоков в толще и на внутреннеЙ по-
верхности наружноrо оrраждения. По ыере удаления от
наружноЙ поверхности колебания температуры в толще
оrраждения уменьшаются по величине 11 запаздывают во
времени (по фазе). Колебания температуры внутренней
поверхности непосредственно влияют на теплопотери и
радиационную температуру помещения, поэтому ее изме
нение представляет особый интерес при проектировании
отопления помещения.
Свойство теплоустойчивости сквозному прониканию тем-
пературных колебаний характеризуют двумя показатеJlЯМИ;
затухания v и запаздывания е.
Показатель сквозноrо затухания колебаниЙ темпера-
туры v определяет, во сколько раз амплитуда изменения
температуры на внутреннеЙ поверхности оrраждения А,н
меньше амплитуды колебаниЙ те lПературы наружноrо
воздуха Аt п . Приближенная формула для расчета v имеет
вид
v==Аtп/А,n 2 D ( 0,83+3.5 r.;i ) сл f}и. п. (2.32)
Величина v зависит от следующих факторов:
тепловой инерции оrраждения D
D=:"2.R j8i, (2.33)
rде Ri и 8; сопротивление теплопроводности и коэффициснт
1сплоусвоения !атериальных слоев оrраждення;
сопротивления теплопроводности толщи оrраждения R i ;
последовательности расположения основных (KOHCТPYK
тивноrо и теплоизолящюнноrо) слоев, если можно их четко
выделить в оrраждепии, которая учитывае1СЯ поправочныы
коэффициентом I3сл
(81 +S ) ( 1 + : ) ( 1 + 7s> 5 )
f}сл 3()O R . (2.34)
+,)5
rде индексы при 8 определяют Положенис основных слоев по ходу
темпер атур ной вол ны;
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:$ 2,6. Теплоустойчивость оzра:ждений 59
наличня в конструкции оrраждения воздушной прослой
ки, которая учитывается поправочным коэффициентом в,п:
D
f}в.п==I+0,5R в . п "L,Rj ' (2.35)
rде R B . n сопротивление теплопередаче воздушной прослойки.
Приближенной формулой (2.32) можно пользоВаться
только 13 том случае, если можно четко выделить в KOHCTPYK
пии оrраждения два определяющих (в тепловом отношенин)
слоя. В остальных случаях необходимо пользоваться более
с.110ЖНОЙ формулой, приведенной в СНиП.
Показатель запаздывания во времени сквозноrо прони
каl!ИЯ температурных колебаний 8 в основном зависит толь-
}{О от D и равен
Б (0,1l3D 0,017) Т. (2,36)
При Т==24; 8==2,7 D==O,4.
Формулой (2.32) следует пользоваться только при D>2
(соответствующих периоду Т). При D<2 величина v прак-
тически равна своему минимально возможному значению
v V мин == Rol R B . (2.37)
В произвольный момент времени z (начало отсчета соот-
ветствует моменту максимума температуры наружноrо воз-
духа) температура внутренней поверхности наРУЖНОI'О
оrраждения ТВ может быть определена уравнением
Аt и 211: (Z 8)
Тв==Т в . o+v cos т (2.38)
rде Т В . О средняя за период Т температура внутренней поверх-
!юсти
ТВ. О==(П : ((п (н. О); (2.39)
(П' (н.о среДИЯЯ2 а период т температура помещения и наруж-
Horo воздуха; COS T ==cos:rtx (табл. 2.4).
Таблица 2.4. Значения cos пх
х I о 11/8 11/4 I 318 11/21 5/8 3/4 1 7/8 1 1
COS11:X \1 \0'785\ 0,7110,384\ О \ 0,3841 0,711 0,7851 1
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
60 rлава 2 Тепло&ой режим отапливаемоео эdания
Если на оrраждение одновременно действуют изменение
температуры наружноrо воздуха и изменение температуры
воздуха в помещении, то можно воспользоваться ПРИНЦИПО\J
суперпозиции (сложения независимых тепловых воздейст-
вий) и получить результирующее изменение температуры
внутреннt.;й поверхности оrраждения сло ением ее частны,
изменении под влиянием каждоrо воздеиствия.
2.7. Влияние воздухопроницания и влажност
материалов на теплопередачу через оrраждение
Строительные материалы являются капиллярно-пори-
стыми коллоидныIии телами, т. е. обладают определенной
проницаемостью. Поэтому через оrраждения происходят
фильтрация воздуха, передача влаrи. Процессы массообме-
на влияют на теплопередачу. Помещения в здании не долж-
ны быть полностью rерметизированы. Оrраждения должны
быть в меру воздухопроницаемыми и обладать сорбирую-
щими свойствами. Через оrраждения обычно Происходит
небольшая передача воздуха, влаrи, но это не должно
приводить к переохлаждению или переувлажнению кон-
струкций помещения.
1. Влияние фильтрации воздуха на теплопередачу. В мно-
rоэтажных зданиях из крупноразмерных элементов возду-
хопроницаемость существенно влияет на тепловой режим
помещений и потери теплоты через отдельные оrраждения.
Влияние воздухопроницаемости на теплопередачу для раз-
личных элементов оrраждений сказывается по-разному.
Инфильтрация наружноrо воздуха через окна, которые
имеют наибольшую воздухопроницаемость, связана с уве-
личением теплопотерь, инфильтрация через массив и стыки в
основном выIьIваетT понижение температуры внутренней
поверхности оrраждений.
При фильтрации воздуха температурное поле и теплооб-
мен на поверхностях оrраждения изменяются в результате
теплопереноса потоком воздуха.
Температура на внутренней поверхности пористоrо
оrраждения при инфильтрации наружноrо воздуха (j
расход воздуха в Kr/ (м 2 . ч) равна
/81 (Ro RB) l
ТВ == { н + ив tH) j R (2.40)
/8 о 1
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
i$ 2 7 Влияние воэдухопроницания и влажности на теплопередачу 61
При эксфилырации расход BHYTpeHHero воздуха в фор-
муле (2.40) берется со знаком минус.
Наружный воздух, проходя через оrраждение навстречу
кондуктивному (теплопроводность) потоку теряемой поме-
щением теплоты, наrревается и поступает в помещение с
температурой более высокой, чем ero начальная темпера-
тура. Происходит своеобразная рекуперация, частичный
возврат в помещение теплоты, которая потребовалась бы на
подоrрев наружноrо воздуха. При малых расходах воз-
духа, при значениях относительноrо коэффициента филы-
рационноrо теплообмена cBjRo<O,1 фильтрацию воздуха
можно не учитывать теплопотери изменятся меньше, чем
на 5 %. При больших расходах воздуха через пористое
оrраждение, KorJta c B jR o >4,0. потерь теплоты фактичес){И
не будет, так как трансмиссионный тепловой поток почти
целиком будет использован на наrревание наружноrо воз-
духа, поступающеrо в помещение.
В СНиП сопротивление воздухопроницанию R п наруж-
ных оrраждеиий реrламентировано требуемой ero величи-
ной R P, которая должна обеспечить нормативную прони-
цаемость воздуха О": [для стен 0,5 1,O; для входных
дверей 1,5, для окон 8 30 Kr/ (м 2 . ч)] при расчетном
перепаде давления воздуха на наружной и внутренней
поверхностях наружноrо оrраждения.
2. Учет влажности материалов при расчете теплопере
дачи. Строительные материалы имеют сложную структуру;
их поры 11 капилляры MorYT быть заполнены влажным воз-
ДУХО"1, жидкой влаrой, ЛЬДО\1. Особенн сти строения опре-
деляют большую изменчивость теплофпзических характе-
ристик материалов в [<онструкциях оrраждений в зависи-
мосТи от их влаЖllостноrо режима. Влажность материалов в
оrраждении зависит от ero конструкции, внешних и внут-
ренних условий, времени [ода.
Влажностное состояние оrраждений условно может быть
разделено на эксплуатационное, соответствующее основ-
HOVlY периоду продолжительной и реrулярной эксплуата-
ции, и начальное, соответствующее первым roJtaVl эксплуа-
тации здания. Начальное состояние связано с внесением в
){опструrщию «строительной влаrи», эксплуатационное на-
ступает после Toro, как влаrосодержание материалов приб-
лизится к некоторому стабильному состоянию, равновесно-
му относительно воздействующих на оrраждение впутрен-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
62 rлавй 2. Тепловой режuАС отаплuваемо<о зданuя
ней и наружноЙ сред. Влаrосод.ержание материалов перио-
дически изменяется в течение [ода, возрастая в апреле
мае и уменьшаясь к концу лета. Зимой (в декабре январе)
влаrосодержанис близко к среднему значению за [од. Теп-
лотехнический расчет оrраждений и расчет теплопотерь
п мещениями проводится для этоrо периода, поэтому тепло-
фнзические характеристики материалов следует выбирать
по среднеrодовой влажности материалов в оrраждении в
период реrулярной эксплуатации здания.
Эксплуатационное влажностное состояние материалов в
оrраждении по СНиП определяется катеrориями А, Б,
дЛЯ которых приведены значения теплофизических харю{-
теристик. Зная влажностную зону раЙона строительства и
ВJIажностный режим помещения, находят катеrорию эксп-
Jlуатационной влажности и, пользуясь ею, по таблице норм
устанавливают расчетные значения теплофизических харак-
теристик материалов в оrраЖДении.
i 1.8. Защитные свойства наружных оrраждений
Оrраждения зданиЙ должны обладать требуемыми тепл
защитными свойствами и быть в достаточной степени возд:
хо- и влаrОl1епроницаемыми.
Теплозащитные своЙства наружных оrраждениЙ опре-
деляют двумя показателями: величиной сопротивления теп-
лопередаче Ro и теплоустойчивостью, которую оценивают
по величине тепловоЙ инерции оrраждения D. Величина Ro
определяет сопротивление оrраждения передаче теплоты в
стационарных условиях, а теплоустойчивость характери-
зует сопротивляемость оrраждения передаче изменяющихся
во времени периодических тепловых воздеЙствиЙ.
В зиМних условиях теплозащитные своЙства оrраждений
принято характеризовать в основном величиноЙ Ro, а в лет-
них их теплоустоЙчивостью. Это объясняется тем, что
для зимы характерны ОТНОСIlтельно устоЙчивые низкие тем-
пературы вне здания и постоянная внутренняя температу-
ра, которую обеспечивает система отопления. Летом харак-
терны периодические суточные изменения температуры и
солнечной радиации и внутри здания температура часто
не реrулируется.
Наиболее важным является определение расчетноrо
сопротивления теплопередаче Ro основной части (rлади)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2.8. Защитные свойства наружных оzраждений 63
коНСТРУКЦИИ оrраждения, с чеrо обычно и начинают тепло-
технический расчет оrраждения. Необходимо соблюдать
условие, чтобы Ro было равно или больше минимально
допустимоrо по санитарно-rиrиеническим и технолоrиче-
ским соображениям (требуемоrо) сопротивления R P теп-
лопередаче
Ro R P.
(2.41)
Однако это условие необходимое, но не достаточиое, так
каК при определении Ro должны учитываться также технико-
экономичешие показатели. Если оказывается, что эконо-
мически целесообразное сопротивление RgK теплопередаче
оrраждения больше R'f!
R K > R P,
(2.42)
то расчетное сопротивление должно определяться по усло-
вию
Ro R K. (2.43)
В этом случае сопротивление Ro больше минимально допу-
стимоrо R'f? и целесообразно в экономическом отношении.
Таким образом, Ro должно быть приблизительно равно
большему из значений R P и RgK.
После определения Ro rлади оrраждення необходимо
проверить теплозащитные свойства двухмерных элементов
конструкции (стыки, уrлы, включения). Необходимым и
достаточным условием этоrо расчета является отсутствие
выпадения конденсата на поверхностях конструкций.
Для расчета теплопотерь и тепловых условий в помеще-
нии необходимо, кроме Ro, рассчитать приведенное сопро-
тивление R P теплопередаче реальноrо сложноrо оrражде-
ния с учетом ero двухмерных элементов.
Для зданий, расположенных в южных районах, допол-
нительно проверяют теплоустойчивость оrраждений в рас-
четных летних условиях.
Недостаточную теплоустойчивость оrраждения для зим-
Hero периода rода учитывают увеличением ero сопротивле-
ния теплопередаче при расчете R p.
Для заполнеиий оконных и дверных проемов теплоза-
щитные свойства реrламентируются только сопротивлением
теплопередаче конструкции, которое должно быть не ниже
требуемоrо, установленноrо СНиП.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
64 rAaoa 2. Тепдовой режим отапдиваеМОёО здаН(lЯ
Допустимая воздухопроницаемость окон, дверей, СТыков
конструкций, стен и перекрытиЙ зданий определяется Нор-
мируемыми величинами: сопротивления R P воздухопрони-
цанию, расхода воздуха, дополнительными затратами теп-
лоты, понижением температуры конструкции при инфильт-
рации.
Влаrозащитные свойства оrраждения должны исключать
переувлажнение материалов атмосферной влаrой и за счет
диффузии водяных паров из помещения.
Процессы передачи теплоты, фильтрации воздуха и пе-
реноса влаrи взаимосвязаны и ОДно явление оказывает влия-
ние на друrое, поэтому определение сопротивлений тепло-
воздухо- и влаrопередаче должно проводиться как общий
расчет защитных свойств наружных оrраждений здания.
1. Требуемое сопротивление теплопередаче оrраждения.
Санитарно rиrиенические требования оrраничивают пони-
жение температуры Тв на внутренней поверхности оrраж-
дений значением допустимой температуры т оп. Темпера-
тура 't' ОП должна быть такой, чтобы человек, находясь около
оrраждения, не испытывал интенсивноrо радиационноrо
охлаждения (должно удовлетворяться второе условие ком-
фортности). Кроме Toro, как правило, на оrраждениях
недопустима конденсация, поэтому температура Тв должна
быть выше температуры t T . P точки росы воздуха в по {е ..т.е.
{и (.
Формулу для определения требуемоrо сопротивления
теплопередаче R P можно вывести, приняв за основу стацио-
нарные условия и записав Ro в виде
R R tB tH
o В tB 'tB .
(2.44)
в (2.44) необходимо подставить реrламентированные
ве:шчины характеристик, чтобы получить R p.
в СНиП даны значения температуры t B помещений
различноrо назначения и расчетные перепады темпераrуры
tB 't'Wn== дt".
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности
оrраждения R B в СНиП принято равным 0,115 м 2 . О С/Вт
[а в ==8,7 BT/(M 2 .oC)J. Исключение составляют оребренные и
кессонированные поверхности, зенитные фонари, для
которых в СНиП дана специальная таблица значений R B .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2.8. Защumны. свойсmза наружных оzражденuй 65
Формула (2.44) выведена как было сказано, в предполо-
жении, что в расчетных условиях температурный режим
оrраждения является стационарным, и поэтому за расчет-
ную должна быть принята ус.rlOвная наружная температу-
ра, учитывающая фактическую нестационарность процесса в
расчетный период резкоrо похолодания.
Расчетная наружная температура ' н может быть опре-
делена в виде
(И'='(и.о+'РАtи, (2.45)
rде (и.о и А/и температура начала периода резкоrо похолодання
и отклонения температуры, определяемые с заданиым коэффици-
ентом обеспечеииости; \jJ коэффициеит, читывающий тепловую
инерцию оrраждеиия
\jJ Rof (RBv), (2.46)
rде ,,==А /н' А ТВ показатель сквозиоrо затухаиия в оrраждеиии
разовоrо отклоиеиия (н. В СНиП (н определяется в соответствии с
табл. 2.3.
Для отдельных оrраждений на расчетную разность тем-
пературы tB tH вводят поправочный коэффициент п, зна-
чения KOToporo приведены в СНиП. Коэффициент п учиты-
вает фактическое уменьшение расчетной разности темпера-
туры для оrраждений, которые отделяют отапливаемые по-
мещения от неотапливаемых и непосредственно не омыва-
ются наружным воздухом. Для определения фактическоrо
перепада температуры нужно составить тепловой баланс
неотапливаемоrо помещения и определить температуру
воздуха в нем.
Формула R1 P с учетом реrламентации величин, входя-
щих в (2.44), может быть записана в виде
R TP R ив tи) n ( 2.47 )
о;;;;' в I1tИ .
В формуле (2.47) удобно заменить отношение !1NR B
равным ему нормированным потоком теплоты через оrраж-
дение
qи '=' I1tИ / R в
(2.48)
и записать R"{.P в виде
R P == ив t и ) n . (2.49)
q"
Теплообмен внутри помещения, особенно при лучистом
или воздушном отоплении, оказывается довольно сложным.
5 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fб f АаЬа 2. ТепЛО80Й p иM отаплuеаемОс( qотщл
в этом случае правильнее заранее не задавать величину
R B1 а вычислять спеЦиальным расчетом [формула (2.11)}
и определять не R1 P , а R P'==RbP RB' Величина Ri?'
есть требуемое сопротивление теплопередаче от внутрен-
ней поверхности оrраждения к наружному воздуху. В R"b' I
исключен теплообмен на поверхности в помещеНIIИ. При ее
определении расчет ведется относительно внутренней по-
верхности оrраждения, минимально допустимая 'fемпе-
ратура которой определена величиной "t oп.
Формула для определения R P' имеет вид
( "nп )
R TP' 1:"n '" n
о .
Qп
(2.50)
Перепады температуры 1!1.t B в зависимости от назначения
ОСНОВНЫХ помещений и от вида оrраЖдения по СНиП, а
также значения qп и 't' ОП дЛЯ двух катеrорий помещений
даны в табл. 2.5.
Таблица 2.5. Расчетные перепад температуры 11tH, се,
нормируемый тепловой поток qи. Вт/м2,
И допустимая температура внутренней поверхностн
наружных оrраждений T OI1, ос
Стены Потолок Пол
На Пт Пл
Хdрактеристииа
110мещенпй I ,,:оп I I I '.:оп
61" 0'1 /' Qи ,дои 6' Н Qи
В
Повышенныеса- 6 52 14 4,5 35 16 2,u 17 18
нитарно-rиrие-
иические требо-
вания, длитель-
ное пребывание
Людей (t B '==
=:20 ОС)
Оrраииченное 7 61 9 5,5 48 10,5 2,5 22 13,5
80 времени,
кратковремен-
ное пребывание
ЛЮДей ив ==
=: 16 'С)
2. Экономически целесообразное сопротимение тепло-
передаче оrраЖ.j!епия. Определение R K является сложной
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Р.В. Защuтlll>lе c8o/icт8a lIap!J1fClIbtx Gzражdеlllll 67
теХНИI{О экономической задачей, которая может быть приб.
лиженно решена аналитически G учетом упрощающих пред-
посылок.
Экономической характеристикой, определяющей рацио--
нальность конструктивноrо решения оrраждения, являются
приведенные затраты 3, руб!М 2 , оrраждения. Экономически
целесообразное сопротивление R": соответствует минимуму
функции 3 и может быть определено в общем случае из
уравнения
д3!дR о ....0. (2.51)
В простейшем случае, если пренебречь изменениями зат-
рат на сопряженные системы и оrраничиться рассмотре-
нисм только оrраждения, то
R := [ ив f о. е) l\zo e 24C TZR ] 1/2 , (2.52)
'сиа С И8
rде { о . е и Мо.е средняя теыпература, ос, И продолжитель-
ность, СУТ, отопительноrо сезона; С Т стоимость теплоты, руб! (ВтХ
Х ч); Лиз' Сиз теплопроводность, Вт! (м .ос), и стоимость 1 ы3
теплоизоляции, руб.lм 3 , в конструкции оrраждеиия; ZH норма-
тивный срок окупаемости дополниrельиых капитальных вложений,
пет.
Если задачу несколы<о усложнить и учесть изменение
затрат па систему отопления и отчисления на амортизацию
и текущий ремонт, то
R K == [ ив ( 8 ) Се. о (l +Ое. 028) + ив ! о е) Мо с 24Z П С Т ] 1/2. (2.53)
ЛивСив (1 +oorpz,,)
rде Се о изменение затрат на систему отопления, руб!Вт, при
изменении ее тепловой ыощности на 1 Вт; ас.о и a orp ежеrод-
ные 01 числеиия иа амортизацlПО и текущий ремонт от затрат на
систем} отопления и оrраждеиие, l/roA.
Последовательность рассмотрения задачи остается преж-
ней и при наличии в здании системы летнеrо охлаждения
или круrлоrодичноrо кондиционирования. В расчете долж-
ны быть учтены затраты на системы кондиционирования, а
также стоимость холода, который расходуется летом на
ассимиляцию теплопоступлений через оrраждения.
3. Приведенное сопротивление теплопередаче оrражде-
"ИЯ. Конструкции оrраждений зданий из крупноразмер-
ных элементов имеют определенное своеобразие. В CTeH
вых панелях большие оконные проемы, размеры самих
панелей небольшие и примыКание переrородок и меiКДУЭ-
5*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ев Fлава 2. Тепловой режим оmапдиваемоео здания
тажных перекрытий к ним занимает относительно большую
площадь. Панели обычно имеют бетонные ребра, обрамления
или rибкие металлические связи, которые создают в толще
теШIOизоляционноrо слоя теплопроводные включения. По
площади наружной стены практически нет участков, в
пределах которых передачу теплоты можно было бы счи-
тать одномерной. За счет перечисленных конструктивных
особенностей потери теплоты по всей площади оrраждения
оказываются часто большими, чем рассчитанные в предполо-
жении одномерности температурноrо поля. Точный расчет
может быть выполнен путем определения температурноrо
поля конструкции с учетом всех ее особенностей на ЭВМ.
ДЛЯ правильноrо расчета теплопотерь через оrраждения
сложной конструкции используют понятие приведенноrо
сопротивления теплопередаче оrраждения Rgp. Приведен-
ным называют сопротивление теплопередаче rлади однород-
Horo оrраждения, теплопотери через которое равны тепло-
потерям сложноrо оrраждения при одинаковой площади.
Характерные для наружной панели двухмерные эле-
менты это наружный уrол, оконный откос, стык внутрен-
них конструкций с наружной стеной и теплопроводные вклю-
чения. В результате рассмотрения теплопередачи в двух-
мерных элементах определены факторы формы f для каж-
доrо случая (табл. 2.6).
Величины f показывают, во сколько раз теплопотери
через характерный двух мерный элемент шириной в два ка-
либра Gj,,==2R о л и длиной [== 1 м больше основных по rлади
оrраждения такой же площади. Общие потери теплоты or-
раждением, имеющим несколько двухмерных элементов, с
различными значениями ал и разной протяженности 1 ..
можно определить в виде суммы
1 1
Q== R AO(t,, tH)+ R a f li(fi I)(t,, tH)' (2.54)
о о i l
rде Ro, Ао сопротивление теплопередаче rлади и площадь or-
раждения.
В то же время величина Q с помощью Ro может быть
выражена в виде
1
Q==--прАо(tв tн), (2.55)
Ro
Приравнивая правые части уравнений (2.54) и (2.55),
получим аналитическую зависимость для определения
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 2.8. Защитные свойства наружных оераждений 69"'!
Таблица 2.6. Значение фактора формы характерных
двухмерных элементов оrраждения
Фактор формы I характер-
Hor() элемента
Характерный элемент оrраждення
и обозначение фактора формы
по наружно"у I по внутренне.
обмеру МУ обмеру
0,68 I
1,18
1 50
0.95 l'
Ь
1 +4r и-т. B K)
1,18
0.68
1,05
Наружный уrол 'н. у
Внутренний уrол 'в. у
Откос проема в оrраждеиии 'ОТК
Стык однородных BHYTpeHHero и наруж-
Iloro оrраждений (6 одну сторону от оси
стыка) 'СТ
Теплопроводное включение (в одну сто-
рону от оси включения) fвкл
При м е ч а н и е. Ь ширина включения; Кт. в, к коэффициенты
теплопередачи, рассчитанные соответствеино по сечению теплопро-
водноrо включения и по сечению основной конструкции.
приведенноrо сопротивления теплопередаче оrраждения
R пр R 1 R (2 56)
о о l+(\!Ao) ali(fi I)li о', .
rде r коэффициент теплотехиической однородности оrраждения.
По формуле (2.56) можно определить R P дЛЯ оrражде-
ния, в котором для всех элементов с двухмерными темпера-
турными полями определены факторы формы. Для MHoro-
слойных панелей, имеющих сложные обрамляющие ребра,
включения и т. д., значения RgP MorYT быть получены рас-
четом температурноrо поля на ЭВМ.
В СНиП приведены значения r для наиболее распростра-
ненных конструкций трехслойных панелеЙ с ребрами и
теплоизоляционными вкладышами, а также панелей с rиб-
кими металлическими связями.
4. Требуемая теплоустойчивость оrраждения. Тепло-
устойчивость наружных оrраждений не должна допускать
больших изменений температуры внутренней поверхности:
зимой при разовых понижениях температуры в периоды
похолодания, летом при суточных колебаниях темпера-
туры и интенсивности солнечной радиации.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
70 rла6а 2 ТепЛО60Й режим отап.'lU6аемоео зданая
При выборе зимней расчетной температуры t H прини-
мается во внимание тепловая инерция оrраждения, поэто-
му расчет R P одновременно учитывает теплоустойчивость
оrраждения при понижении температуры в период резкоrо
похолодания.
В летних условиях теплоустойчивость оrраждений долж-
на обеспечивать КО.1Jебание температуры внутренней поверх-
ности с амплитудой А,в не более допустимой А П, равной
по нормам
А ОП==2,5 о,1 (tYII 2J), (257)
в
rде tVII средиЯя за июль (самый жаркий месяц) температура
наружиоrо воздуха
Определение А,в необходимо проводить при tп==сопst
в условиях расчетных летних суток при колебаниях услов-
нои наружной температуры, учитывающей совместное дей-
ствие наружной температуры I! солнечной радиации. Про-
верки на теплоустойчивость для летних условий не требу-
ется, если тепловая инерция оrраждения D>4 дЛЯ стен,
D>5 дЛЯ покрытий и при tVII<21 ОС.
Теплоустойчивость полов определяется в СНиП пока-
зателем теплоусвоения поверхности пола У п, который для
простейшеrо случая однородной конструкции или при
Dl O,5 принимается равным
у П == 281 (2 58)
Ero величина должна быть не более нормируемоrо зна-
чения Y , которое для помещениЙ повышенной обеспечен-
ности равно 12 Вт/м 2 , высокоЙ 14 и средней обеспечен-
ности 17. Для помещений при температуре поверхности
пола больше 23 ос величина У п не НОр\lИруется.
5 Теплозащита световых проемов и дверей. Требуемое
сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов
в зависимости от разности расчетных те\1ператур внутрен-
Hero и наружноrо воздуха и назначения помещений приве-
дено в таблице СНиП. Ero величина может изменяться от
0,15 до 0,48.
Сопротивление теплопередаче дверей (кроме балконных)
и ворот следует принимать не менее O,6R P, определенноrо
для стен здания.
Фактические значения Ro различных конструкций за-
Rолнений проемов приведены в табл. 2.7.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
<у 2 8 Защитные ClJoucmlJa нару?ICНЫК оеражденu й
Таблица 2.7. Сопротивление теплопередаче заполнеииА
световых проемов и дверей
Конструкцня заполкекия проемов
Приведеккое соп-
ротивление теп....
лопереда'lе.
м' ОС/Вт
Наружные деревянные двери и ворота одинарные 0,21
То же, двойные 0,43
Двери стеклянные одннарные 0,15
То же, двойные 0,27
Внутренние двери одинарные 0,34
Маrазинные витрины, вентилируемые 0,21
Витражи со стальными переплетами 0,26
при м е ч а н и е. Значения R о даны при отношении площади
'остекления к площади заполнения проема 0,75 0,85. При меньших
отношениях Ro следует увеличить на 10%, при б6льших отноше-
ниях меньшить на 5%.
6. Требуемые воздухо и влаrозащитные свойства 01'-
раждения. Наибольшей воздухопроницаемостью обла-
дают окна. Воздух фильтрует через примыкание оконной
рамы к откосу проема, притворы, стыки стекла с переплетом.
Количество воздуха, проникающеrо через окно, зависит от
rерметичности конструкции окна, внутренних и внешних
условий, этажности, а также от расположения окна в зда-
нии. В таблице СНиП приведены нормируемые величины
допустимой воздухопроницаемости оrраждающих конст-
рукций ан, Kr/ (м 2 . ч), и формула пересчета этоЙ величины в
требуемое сопротивление воздухопроницанию Rif, м а , ч Х
хПа/кr.
Наружные оrраждения должны иметь сопротивление
воздухопроницанию R и не ниже требуемоrо R p.
Внутренние перекрытия в здании, двери в квартиры,
внутренние капитальные стены должны иметь максимально
возможную по конструктивным решениям величину сопро-
тивления воздухопроницанию. Это предупредит заметное
перетекание заrрязненноrо воздуха из нижних этажей в
Верхние, что особенно важно для мноrоэтажных зданий.
Влаrозащитные своЙства конструкции должны быть та-
кими, чтобы влажность материалов оrраждений при нор-
мальных условиях эксплуатации была не больше допу-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
72 r лаВа 2. Т,пЛО60U реOlCИAl отапЛ1l8ае ,оео здания
стимой. Допустимые приращения влажности различных
материалов в конструкции к концу периода влаrонакопле-
ния и требование недопустимости накопления влаrи в
оrраждении за rодовой период даны в СНиП. Для преду-
преждения переувлажнения материалов рекомендуется внут-
ренние слои оrраждения делать более плотными и менее
паропроницаемыми. Сопротивление паропроницаемости
внутренней части конструкции для помещений влажных и G
нормальным влажностным режимом должно быть больше
требуемоrо. Желательно, чтобы оно было больше сопротив-
ЛЕ'НИЯ паропроницаемости наружной части оrраждения в
1,2 (при нормальной влажности помещения) и в 1,5 раза
(для влажных помещений). Наружные оrраждения помеще-
ний с сухим режимом, однослойные или rерметичные конст-
рукции имеют удовлетворительный влажностный режим.
Остальные случаи требуют проверки влажностноrо режима
оrраждения расчетом. В мноrослойных оrраждениях с непро-
ницаемыми внутренними и наружными слоями утеплитель
не должен иметь повышенной влажности.
В районах с продолжительными дождями и ветром необ-
ходимо применять наружные стены с водонепроницаемым
слоем с наружной стороны или с экраном.
/
1.9. Нестационарный тепловой режим,
теплоvстончивость помещения
т емпература помещения будет оставаться неизменной,
если поступление теплоты от отопительных приборов будет
равно недостатКУ теплоты в помещении. Если теплопоступ-
ления будут периодически изменяться, то в помещении будут
наблюдаться колебания температуры воздуха и радиацион-
ной температуры. Оrраждения, все предметы, воздух под
влиянием этих изменений периодически поrлощают и отда-
ют теплоту. Чем больше способность теплопоrлощения у or-
раждений и предметов, поверхности которых обращены в
помещение, тем меньше в помещении колебания температу-
ры и тем больше ero теплоустойчивость. Теплоустойчиво-
стью помещения называется ero свойство поддерживать от-
носительное постоянство температуры при периодически
изменяюlЦИХСЯ теплопаступлениях. Интенсивность колеба-
ния температуры в помещении будет также зависеть от
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
29 Нестационарныа тепдйвои режим, тепдоустойчивость помещения 73
степени неравномеРIIОСТИ лучистой и конвективной COCTaB
ляющих теплоотдачи приборов и их соотношения.
По характеру изменения во вре:\1ени все возможные ЕИДЫ
поступлений и теплопотерь можно разделить на rармони-
ческие и прерывистые. Более сложные случаи теплопере
дачи MorYT быть представлены их сочетанием.
Имеется определенная специфика участия лучистых и
конвективных теплопоступлений в теплоустойчивости по-
мещения, которая состоит в разной последовательности
передачи теплоты к воздуху и поверхностям помещения.
При рассмотрении задачи теплоустойчивости пользуют-
ся методом наложения (суперпозиции), основанным на
независимости действия отдельных тепловых возмущений.
Совместный эффект действия всех источников и стоков теп-
лоты получают суммированием частных результатов, что,
как правило, допустимо.
Коэффициент неравномерности теплоотдачи отопитель-
Horo прибора при периодическом отоплении можно опреде-
лить по формуле
М==(Qмакс Qмин)/2Qср, (2.59)
rде Qcp, QMaKc' Qмип средняя, макснмальная и минимальная
теплоотдачн прнбора.
Если теплоотдача прибора изменяется по закону пра-
вильноrо rармоническоrо колебания, то
(QMaKc Q мин)/2 == А Q (2.60)
есть амплитуда изменения теплоотдачи, а
м == AQjQcp' (2.61)
Для нетеплоемкоrо отопительноrо прибора при периоди-
ческом отоплении помещения «пропусками» коэффициент М
можно ПОЛУIfИТЬ аналитически. В период натопа продолжи-
тельностью i п часов наrревательный прибор отдает в поме-
щение теплоту, которую в данном случае нужнЬ обозна-
чить как QMaKc- В перерыве между натопами продолжитель-
ностью Zп часов теплоотдача прибора равна нулю, т. е.
Qмин==О, Такой режим подачи теплоты называют прерыви-
стым.
Средняя теплоотдача прибора за весь период Т==zп+
+zn равна
Q QMaKcZH
cp ZH+Zn .
(2.62)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
74 rлава 2 Тепловой режим отапливаемоео здания
Коэффициент М при прерывистом отоплении равен
M Qмакс Qмин Zп+Zн (263)
2Qcp 2z H .
Для теплоемких приборов коэффициент М может быть
определен экспериментально. Например, для теплоемких
отопительных печеЙ экспериментальные значения М Дa
ются в зависимости от размеров печи, толщины ее стенок и
числа топок в сутки (см. rл. 12).
Теплоустойчивость помещения, определяющую измене-
ние ero тепловоrо режима, можно охарактеризовать пока
зателями теплоусвоения У пом И теплопоrлощения Р пом'
Рассмотрим определение этих показателей применитель-
но к задаче прерывистоrо отопления.
В качестве показателя теплоусвоения помещения упом
примем сумыарное теплоусвоение всех поверхностей оrраж-
дений, обращенных в помещение,
у по.. == YlAi, (264)
тде Y i , А ; коэффициенты теплоусвоения и площади отдельных
оrраждений в помещении.
Показатель теплопоrлощения помещения Р пом В OCHOB
ном учитывает поrлощающую способность оrраждений
P orp И воздухообмена Р вен И равен их сумме:
Рпом==Роrр+Рвен' (2.65)
Если коэффициенты теплопоrлощения отдельных повер-
хностей, выходящих в помещение, обозначить P i , а их пло
щади по внутреннему обмеру Ai' то их суммарная теплопоr-
лощательная способность
1
Porp==LP,Al 1 I
+
LY,A, Еа,А;
1
I l'
+
У пом л пом
(2.66)
тде IX; коэффицнент теплообмена иа отдельных поверхностях
в помещении; л ио "! показатель интеНСИВНОСТIL теплообмена иа
всей площади поверхностей, обращенных в помещеиие
Л пом == LIXiAl == aLA l ;
(2.67)
IX осрсдненное по всем поверхностям в помещеиии значение
коэффициента теплообмена, равное применительно к зимним ус-
ловиям в среднем около 4,0 Вт/ (M .ОС) ,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2 9 Нестацuон.арный тепловой режим, теплоустойч.ивость помещения
75
При прерывистоЙ подаче тешlOТЫ коэффициент тепло-
поrлощения оrраждения равен
1
Р ир""" 2 l ' (2.68)
+
v ЛОМ А
rде Q коэффициент прерывистости, определяемый в зависимости
от отношения времени натопа Zи к общему периоду Т==Zи+Zп
(табл. 2.8).
Таб,'lица 2.8. Коэффициент прерывистости
2 и /Т О 1 1 / 8 ! 1/4 ! 3/8 11/215/8 ! 3;4 I 7/8
Q О 10,7з1 0.8410,84 ! 0,761 0,63\ 0,451 0,24\ о
Теплопоrлощение в помещении в результате вентиля-
ционноrо воздухооб fена Р ВеН равно
Рвеи == Lcp. (2.69)
\Применительно к рассматриваемой задаче будем счи-
тать, что изменение температуры воздуха t B в помещении
приблизительно соответствует изменению температуры по
мещения [п, и показатель теплопоrлощения помещения ра-
вен
0,9AQ
Рло"",," .
t q
Результатом расчета теплоустойчивости помещения яв-
ляется определение наибольшеrо отклонения температуры
At помещения от среднеrо значения. При rармоиических
Л
колеба ниях теплопоступлений
0,9AQ O,9MQcp
At ==
1\ Р ЛОМ 1 +Lcp
1/У I\ОМ+ 1/ ЛI\ОМ
При прерывистых теплопоступлениях, коrда в период
натопа z н
(2 70)
(2.71)
Qиакс==2МQср,
A t == 0,9QMaKc I,BMQcp
n 1 .
РI\ОИ +ир
ЩVI\ОМ+ I/Л лом
(2.72)
(2.73)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
76 r лава 2. Тепловой режим отаплuваемоео зданuя
.
Из формулы (2.72) следует, что тепловая мощность си-
стем отопления при периодическом отоплении должна быть
заметно больше, чем при постоянном отоплении. Так, в пе-
риод натопа расчетные теплопоступления от отопления QOT
должны быть равны максимальным
QOT QMaKc == Qcp+ AQ' (2.74)
При отоплении пропусками или сменной работе системы
ее установочная мощность QOT должна быть равна
QOT==2MQcp, (2.75)
rде Qcp средний за сутки дефицит теплоты в помещен ин, кото-
рый должна компенсировать система отопления.
В то же время режим работы системы (неравномерность
теплоотдачи, продолжительность натопа, перерыв в работе)
должен быть определен по допустимому колебанию темпе-
ратуры в помещении при прерывистом отоплении. Из (2.73)
следует, что
M I::i:, ( + +иp )-
а по (2.63) продолжительность натопа
zи==Тj2М. (2.77)
Следует отметить, что во всех приведенных формулах
величины Р поМ, У поМ, Q должны определяться для периода
T==ZH+Zn,
(2.76)
Пример 2.2. Определим ампЛlПУДУ коле6аний температуры
А tп в помещении. rде система водянOl'О отопления прн tH +5 ос
работает пропусками. Продолжительность наrревания (натопа)
zи==2 ч, перерыв между натопами zп==2 ч, период Т==zн+zп==4 ч.
1. Наружнаи стена. кпНСТ f УКЦИЯ наружной стены: внутрен-
няя штукатурка ""1==0,93 Br (м,ОС); cp1==1,58'10 6 Дж/(м 3 ' О С);
61==0,015 м; 2кирппчная кладка ""2==0,81; cP2==1,62.10 6 ; площадь
Ан. с== 12.0 м.
а) Определяем положение слоя резких коле6анпй
R == == O,015 ==0016'
1 ""1 О, 93 ' ,
,1'2.3,14.0,93.1,58.106 25 6 В о с
== V 4.3600 ==, Tj(M 2 . );
R 1 s 1 ==O,016.25,6==O,41O < 1.
' / 2Л,,"l С Рl
Sl V Т
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 3.9. Нестационарный теплоВой режим. теплоустойчивость помещения 77
,
Следовательно. слой резких колебаннй заканчивается в кир-
пичной части стены, д ля которой
== ' / 2 . 3, 14. О , 81 . 1 ,62 . 1 06 == 23 92
82 V 4.3600 ' .
6) Коэффицнент теплоусвоения внутренней поверхностн наруж-
ной стены
У == R15i+У2 0,016.25,62+2з,92 2 4 9 2 в /( 2.0С )
н. С 1 +R1 Y 2 1 +0,016.2 3 ,92 ' т м ,
так как У 2 ==5 2 ==23,92.
Показатель теплоусвоения всей площади наружной стены
Ун.сА н . с==24,92.12==299 Вт/ОС.
2. Окно. Окно двойное К ок ==2,56, А ок ==4,5 м 2 . Для кон-
струкции окна 51==0, а У 2 ==а н , поэтому
У ан 23 1 69
ок== I+R1 a H 1+0,548.23 ' j
1 1 1
R 1 == R OK RB RH=== 2,56 8, 7 23 >=0,548;
У окАок == 1,69.4,5 == 8 Вт/ОС.
3. Пол. Коиструкция пола нмеет сверху дощатый слой 61"'"
==,0,04 м; 1\.1==0,18; cp1== 1,22'106, площадь А пл ==20 м 2 ,
' / 2.3,14.0, 18.1,22.li)6 9 79'
51 V 4.3600 , I
R 1 == 0,04/0.18== 0,222;
R 1 s 1 ===0,222.9,79==2,18 > 0,5;
поэтому
У пл ===2.s 1 == 19,58,
УплА п .,== 19,58.20==392 Вт/оС.
4. Потолок. В коиструкции перекрытия со стороны помеще-
ния железобетоиная плита 61>=0,06 м; 1\.1==1,86; cp1===2,09.10 6 , пло-
щадь А пт ==20 M
'== ' / 2'3114.1186.2,09.106 ==41 17
51 V 4.3600 ' I
R 1 == 0,06/1 ,86 == 0,032;
R1 s 1 ==0,032.41,17==1,33 > 1;
поэтому
У ПТ ==S1==41,17; У пт А пт ===41,17.20==823 Вт/ОС.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
78 rЛ!l8(j 2 Тепловой'режим Oт(jпAU/lll8M020 вдйllUЯ
5. Внутреннне переrароДки. rИПСОВБlе плиты <'\==0,06: л==ОА}t
cp==1.04'}06; площадь А в . п ==45 M .
' /2.3,/4.0,41.1,04. 106 == 136
6 V 4.3600 ' t
6/2 0,03
R== == O.41 ==0.0731 Rs== 0.073. 13,6 ==0,99 < 1.
Следовательно, слой резких колебаиий захватывает ось сим-
метрии, поэтому определяем У в . п. счятая на оси СНММетрнн пере-
rородки У 2 ==0:
У В . п'" RS2.,. 0.073.13.62..., 1з,5}
У в . пАВ.п....13.5.45==608 Вт/ОС.
6. Влиянием остальных поверхностей пренебреrаем. Суммарное
теплоусвоение всех поверхностей в помещении равно
у пом == у н сАн. с+ У окАок + у плАпл+ У птАпт + у в пАв. п'"
...299+8+ 392+ 823+608== 2130 ВТ/ОС.
7. Коэффнциент ПрерывистосТИ при еи/Т==2/4 (см. табл. 2.8)
равен Q==0,76.
8. В помещении находятся четыре человека, и воздухообмев
рассчитан На условия 0,0/11 м 3 /с (40 м 3 /ч) на 1 чел.. поэтому [ер==
== 1260 Дж/(м З , О С))
р вен == [ер == 4.0.111.1260 == 56 Вт/ОО.
9, Показатель интенсивности теплообмена на поверхностях
(а==3,8) в помещении Л пом равен
Л пом == aLA,.. 3,8 (12+ 4,5+20+20+45) == 386.
10. По условию 8адачи расчетные теплопотерн помещения
при tH== 26 ос равны QOT==3034 ВТ, поэтому при t H ==+5 ос
18 5
Qcp==3034 18+26 ==896 Вт.
11. Коэффициент неравномерностн теплопередачи отопитель-
иоrо пр ибора равен
М== ZH+Zn 2 2 2 2 ==1.
2 B
12. Амплитуда колебании температуры помещеиия
1,8М Q ср
At n == 1
Q 1 + Lep
+
у пОм ЛПОМ
1,8.1.896 ()5 0 C
1 1 .,
0,76/2130 + 1/386 +56
13. Виаченне At n ==0,5 ос Меньше допустнмой величины копе-
банки reMnepaTiYpbI прн центральном отопленни, равной 1.5 0 а.
поэтому прииятыii режим прерывистоrо отопления допустим.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 210 РеСУДЯРflЫЙ тепдQВОЙ режим 79
14. Цифры в зна\!енателе формулы для определения А/и по-
казывают долю участия каждой из составляющих в lеплопоrлоще-
нии помещения. Для Toro чтобы уменьшить А! и' можно уменьшить
Т, изменнв, таким образом, У ПОМ' или соотношение ZH/T, измеНIIВ
М и Q. С увеличением воздухообмена L будет уменьшаться At .
и
1.10. Реrулярнын тепловон режим;
остывание и наrревание помещения
Теплоустойчивость помещения обычно связывают о
УСТ8НОВИВШИМИСЯ пераодическими тепловыми воздействия
ми, но ето теплоинерционные свойства проявляются также
11 при друrих изменениях тепловоrо режима. Для выбора
режима отопления нужно знать, как различные помещения
реаrируют на прекращение или частичное изменение подачи
теплоты: возможно аварийное отключение отопления, прп
центральном теплоснабжении подача теплоты в систему
отопления связана с водоразбором в работающих параллеJJЬ
но с иеЙ системах rорячеrо водоснабжения.
При прекращении подачи теплоты помещение начинает
постепенно охлаждаться. Вначале резко снижается тем-
пература воздуха {в, достиrая уровня осредненной темпе
ратуры поверхностей {Н- Затем температура во всех точках
помещения начинает понижаться почти одновременно.
Основные потери теплоты при этом происходят через окна;
массивные наружные оrраждения при постепенном пониже-
нии температуры их поверхности MorYT частично отдавать
теплоту воздуху помещения.
Процесс охлаждения можно достаточно полно рассчи-
тать, пользуясь методом определеНIIЯ теплоустойчивости
помещения при прерывистых подачах теплоты. Разовое отк-
лючение системы можно рассматривать как прерывистое
отопление с периодом большой продолжительности.
В этом случае (рис. 2.8) начальная температура воздуха
в помещении {в.с будет соответствовать установившейся
температуре в период подачи начальноrо количества теп-
лоты Qo, а температура воздуха t B . K в помещении будет
соответствовать устаНОВИ.Jшемуся стационарному состоя-
нию температуры в период подачи HOBOro количества теп-
лоты Qп. При решении задачи 06 остывании (наrревании)
помещения нас интересует начальная часть кривой пониже-
ния температуры в начале периода, например температура
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
80 rлава 2. Теnловоii режим отапЛиваемоео здания
а} .5)
Q
00
т
(]к
D
l
т
Рис. 2.8. Охлаждение помещения в интерпретации теории теплоустоiiчивости ка
часть периодическоrо процесса длительиоrо охлаждеиия и наrревания
а периодические длительные прекращение и Подача теплоты. 6 соответствую
щее изменение температуры воздуха в помещении
t B . X ' спустя время b.z. Понижение температуры дtв===tв.о
tB.K в результате понижения теплоподачи в помещение на
величину AQ===QO QR в соответствии с теорией теплоустой-
чивости можно определить по формуле
bt B ==QI1Q/Yn, (2.78)
rде Q коэффициент прерывистости, при заданном соотношении
т/Т зависящий от I1z/T (см. табл. 2.8); У п коэффициеит тепло-
усвоения помещения.
Возможен и друrой подход, который состоит в следую-
щем. Переходный тепловой процесс выхолаживания поме-
щения подобен охлаждению тела. В этом процессе также
вначале (непродолжительное время) происходит ирреrуляр-
ное изменение температуры, которое быстро сменяется pery-
лярным режимом понижения температуры.
ПрименителыlO к помещению в целом оказывается
справедливой общая закономерность реrулярноrо режима
охлаждения, соrласно которой скорость изменения лоrариф-
ма избыточной температуры пО!,азатель темпа охлажде-
ния а не зависит от координат точки, времени, начальноrо
распределения температуры. Натурными наблюдениями и
дабораторными экспериментами определены значения пока-
зателя а, которые заметно отличаются друr от друrа в зави-
симости от конструктивноrо решения зданИЯ, вида строи-
тельных материалов. положения помещения в здании.
Имея примерные значения показателя а (табл. 2.9), можно
рассчитать понижение температуры в помещении tB.O tR.X
во времени после прекра ения или частичноrо снижения
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2 /0 Ре"УЛЯРNЫЙ тепловой режим 81
подачи теплоты. При частичном изменении теплопоступле-
ний конечной температурой переходноrо процесса в поме
щении является температура (в.к HOBoro стационарноrо
режима теплопередачи при измененной теплоподаче. AHa
литическое решение в этом случае имеет вид экспоненты
t n t
. Х в. K e az
tl!.O tB.K .
(2.79)
Значения показателя а несколько изменяются во вре-
мени, что связано с уменьшением коэффициентов KOHBeK
тивноrо и лучистоrо теплообмена при снижении темпера-
туры, которые заметно влияют на темп охлаждения поме-
щения. Скорость охлаждения помещения, определенная с
постоянным значением а, обычно несколько больше факти-
ческой.
Таf'лица 2.9. Показатель темпа охлаждення в здании
х dрактеристика здания н ero
наружных оrраждений
Теплоемкость
внутренних кон-
струкций. отне-
сенная к 1 м'
здания,
кДЖ/(ОС,м')
Показате.пь
темпа ох.qаж-
ДенИя
а.l0'
Кирпичные, массивные, толщиной
0,65 м из кирпича:
полнотелоrо KpacHoro
силикатноrо
То же, со стиропором. толщиной
O,I O,2 м
Леrкие, трехслойные с сотопластом,
толщиной O,I O,15 м
Деревянные, малой массивности, кар-
касные с заполнением деревянными
щнтамн, толщиной 0,I O,15 м
210 250 10 15
167 19
150 30
130 33
84 I05 40 60
в табл. 2.9 даны значения а для зданий с различными
КОНСТРУIПИВНЫМИ решениями, полученные в результате
натурных наблюдений. Приведенные значения а заметно
выше полученных друrими способами, что, вероятно,
объясняется влиянием инфильтрации наружноrо воздуха,
которая имела место при натурных наблюдениях.
В теплоснабжении применяется формула, которую с уче-
6 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
82 r лава 2 ТепЛОбей режим отаплuвас.ItОёО эi}ШlliЯ
том прннятых выше обозначений можно записать в виде
'B x tB.K e Z!(3==e z/(C 1 !2H. c Rn ); (2.80)
tB.O tB.K
в== (срАg)и.с q:v ' (2.81)
rде В величина, иазванная «коэффициентом аккумуляции теп-
лоты»:
==Cl!2H. cRn.
(2.82)
Как показано в уравнении (2.82), физический смысл
это ПQ]{азатель RC помещения, в данном случае определен-
ный как произведение теплоемкости Сl/,и.с только полови-
НЫ толщины наружной стены (без учета 'Iеплоемкос-rи внут-
ренних I{ОНСТРУКЦИЙ) на приведенное сопротивление тепло-
передаче,всеЙ площадн наружных оrраждений помещения R п
С (срАб)н, с . (2.83)
1!2J1. c 2 '
1
Rn== qoV ;
qo == L'kA,
(2.84)
(2.85)
rде ер, А, б объемна я теплоемкость, площадь и толщина наруж-
ной стены (оrраждения); qo удельиая тепловая характеристика
помещения НЛII здання; V объем помещення илн здания по на-
ружному обмеру; kA сумма ПРОlIзведений коэффнцнентов
теплопередаЧIJ на площадн отдельных наружных оrражденнй (сте.
ны, окна, переКРЫТ!lЯ) в помещенин или здании.
в основе этоrо метода, таким образом, лежит предполо-
жение (рис. 2.9), что внутренняя половина наружноrо
оrраждения находится в тепловом равновесии с помещени-
ем, имеет температуру, одинаковую с температурой воздуха
в помещении, н теряет аю{умулированную только ею теп-
лоту с постоянной интенсивностью, соответствующей приве-
денному сопротивлению теплопередаче помещения. Акку-
муляция теплоты внутренними конструкциями при этом
не учитывается.
В инженерных расчетах можно оrраничиться уравнени-
ем только с первым членом общеrо решения * в виде рЯДа И
* СтроА А. Ф. Температурно-влаЖIlОСТНЫЙ режим сеЛЬСКИJil
производственны зданий при пронзвольно изменяlOЩНХСЯ неста-
ционарных тепло вы)!! воздействиях. Изв. вузов. Строительство
и арХИТ2ктура. .N2 7, 1988.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:$ 2.10. рееtlАяrJf!ый mеплооой режим 8:\
Рис. 2.9. Лринятое распределение темпе;
ратурЬ\ 9 наружном оrра1Кдении (о) и схе:
ма теПJlообмена (6) при выводе формупы
(2.86) дJtя расчеrа О![J\аждения помеще:
ния
Рис. 2.10. Сх:ема помещения (й) R аRало;
roBall сетка .еШlOобмеRа (б) общеrо p -
LшеНIlЯ ОХJlаждения помещения
(1)
не
су
i и
'Jl
t .Jt,
i H
р}
Т.!
.
\ЛЛ
II л
0 13
СtjlЦ
о)
6*
RI/28.C
R qK
11{
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
84 r лава 2. Тепловой режuм оmаплuеаеМОёО вдаllUЯ
тоrда в принятых обозначениях
tB.X tB.K 1 e k1Z ;
TB.o TB.K I +.....!..... М 1
а в
М 1 == (kA)OK C/1 Л Н . с i
Ан. с 6 н . е
k ан. с 2
1== /11,
uH. с
(2.86)
(2.87)
(2.88)
rде Л н . е , а н . е , I\н.е, А н.е теплопроводность, температуропро-
водность материала, толщина и площадь наружной стены; -ё от-
ношение теплоемкостей всех внутренних оrраждений до их тепловой
оси симметрии к теплоемкости наружной стены. Физическую схему
этоrо решения можно представить в виде, показанном на рис. 2.10.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Каковы соотношения теплопередачи человека в окружающую
среду излучением, конвекцией и за счет испарения при разной фи-
зической тяжести работы и температуре в помещении?
2. Что такое температура помещения и какому понижению тем-
пературы воздуха должно соответствовать повышение радИацион-
ной температуры на 10 для выдерживания постоянной температур-
ной обстановки в помещении?
3. Почему необходимы два (а не одно) условия для определе-
ния комфортности температурной обстановки в помещении?
4. Что такое коэффицнент обеспеченности расчетных внутрен-
них условий и почему он должен быть задан при проектировании
отоплеиия?
5. Коrда коэффициент теплообмена на поверхности в помеще-
нии равен сумме коэффициентов лучистоrо и конвеКТИВноrО тепло-
обмена?
6. КаК определяется соотношенИе между температурой воздуха
и радиационной температурой (при постоянстве расчетной темпера-
туры помещения) при лучистом и конвективном отоплеНIIИ?
7. Какая связь в стационарных условиях между перепадами
температуры и термическими сопротивлениями на отдельных участ-
ках сечения наружноrо оrраждения?
8. Чему равно минимально возможное значение коэффициента
затухания и при каких значениях тепловой инерции оrраждеиия
им следует пользоваться?
9. При каких расходах инфильтрующеrося наружноrо воздуха
через пористое оrраждение трансмиссионные потери теплоты через
Hero фактически будут отсутствовать?
10. Как и в чем rказывается влажностное состояние наружноrо
{)rраждения иа теплопередачу через иеrо?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3.1. Тепловой баланс ПОМещеНия 85
11. Хорошо ли полностью непроннцаемое для воздуха и влаrи
оrраждение в помещении?
12. КаК определить температуру в неотапливаемом чердаке и
подвале здания?
13. КаК выбрать расчетное сопротивление теплопередаче or
раждения, если экономически целесообразное сопротивление боль
ше требуемоrо?
14. Какой физический смысл фактора формы двухмерноrо эле
мента сложноrо оrраждення?
15. КаК учитывается теплоустойчивость оrраждения при рас-
чете ero теплозащитных свойств?
16. Какими инженерными решениями можно уменьшить амп-
литуду колебания температуры в помещении при прерывистом
отоплении?
17. КаК относительно друr друrа измеияются температура B03
духа и радиационная температура при прекращении подачи теплоты
в помещение?
r л А В А 3. ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
3.1. Тепловой баланс помещения
Системы отопления, как уже установлено, предназна
чены для создания в помещениях зданий температурной
обстановки, соответствующей комфортной для человека и
отвечающей требованиям технолоrическоrо процесса.
Выделяемая человеческим орrанизмом теплота должна
быть отдана окружающей среде так, чтобы человек не испы-
тывал при этом ощущений холода или переrрева. Наряду с
затратами на испарение с поверхности кожи и леrких, теп-
лота отдается с поверхности тела посредством конвекции и
излучением. Интенсивность теплоотдачи конвекцией в ос-
новном определяется температурой и подвижностью OKPy
жающеrо воздуха, а посредством лучеиспускания TeM
пературой поверхностей оrраждений, обращенных в поме-
щение.
Температурная обстановка в помещении зависит от теп
" \
JJОВОИ мощности системы отопления, а также от расположе-
ния обоrревающих устройств, теплозащитных свойств Ha
ружных оrраждений, интенсивности друrих источников
поступления и потерь теплоты. В холодное время rода
помещение теряет теплоту через наружные оrраждения.
Кроме Toro, теплота расходуется на HarpeB наРУЖНQrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
86 r лава 1 Тепловая мощность системы отопления
воздуха, КОТОрЫЙ проникает в помещение через неплоrности
оrраждениЙ, а также На HarpeB материалов, транспортных
средств, изделий, одежды, которые холодными попадают с
улицы в помещение.
СистемоЙ вентиляции в помещение может подаваться
воздух с более НИЗКОЙ температуроЙ по сравнению с возду-
хом помещения, технолоrические процессы MorYT быть свя-
заны с испарением жидкостей и друrими процессами, сопро-
вождаемыми затратами теплоты.
В установившемс режиме потери равны поступлениям
теплоты. Теплота поступает в помещение от технолоrиче.
cKoro оборудования, источников искусственноrо освещения,
от HarpeTblx материалов, изделий, в результате прямоrо
попадания через оконные проемы солнечных лучеЙ, от
людеЙ. В помещениях MorYT быть технолоrIlческие процес-
сы, связанные с выделением теплоты (конденсация влаrи,
химические реакции и пр.).
Учет всех перечислеННbJХ источников поступления и
потерь теплоты необходим при сведении тепловых балансов
помещений здания. В rраждансиих зданиях теплота посту-
пает в основном от системы отопления, а определяющеЙ
статьеЙ расхода теплоты являются теплопотери через
наружные оrраждения.
Сведением всех составляющих поступлени Й и расхода
теплоты в тепловом балансе помещения опредедяется де-
фицит или нзбыток теплоты. Дефицит теплоты !lQ указывает
на необходимость устройства в помещении отопления, из-
бытО!{ теплоты оБыIноo ассимилируется вентиляциеЙ. Для
определения тепловой мощности системы отопления состав-
ляют баланс часовых расходов теплоты для расчетноrо зим-
Hero периода в виде
Qот==дQ==Qоrр+Qвеи =F Qт б, (3.1)
rде Qorp потери теплоты через наружные оrраждення; QBeH
расход теплоты иа иаrрев воздуха, поступающеrо в помещение;
Qт б теХНОJJоrнческие и бытовые выделения нли расходы теп.
лоты.
Баланс составляется для условиЙ, коrда возникает наи-
больший при заданном коэффициенте обеспеченности дефи-
ци1' теплоты. Для rражданских зданиЙ обычно учитывают
реrулярные тепловые потоки, поступающие в помещение от
людеЙ, освещения, друrих бытовых теплоисточников. В про-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 3 2 Потери теплоты через отдельные оаРaJICдеНtlя 8 ромещеНtltl 87
мышленных зданиях припимают в расчет период технолоrи-
ческоrо ЦИ1{ла с наименьшими тепловыделениями.
ТепловоЙ баланс составляют для стационарных условий.
Нестационарность процесса, теплоустойчивость пшлещений,
периодичность работы системы отопления учитывают спе-
циальными расчетами на основе теории теплоустойчивости.
3.1. Потери теплоты через отдельные оrраждения
в помещении
Наибольшие потери теплоты через отдельные оrражде-
ния определяют по формуле
k
Qi'==--п1> (t n tи) ni (l +E д, (3.2)
Ro. i
rде Rg. приведенное сопротивление теплопередаче оrраждения;
n! коэффициент, учитывающий фактическое поннжение рас-,
четной разности температур (tп tн) для оrраждений, которые
отделяют отапливаеыое помещенне от неотаплнваемоrо (подвал,
чердак 11 др.); i коэффициент, учнтывающиЙ дополнительные
теплопотери через оrраждение; А! площадь оrраждения. Индекс
относит все обозначения к i-OMY оrражденшо.
Величина наибольших теплопотерь будет соответствовать
коэффициенту обеспеченности внутренних условий в поме-
щении Кr,б, с учетом KOToporo выбрано значение t H . Наруж-
ные оrраждения обычно имеют различную теплоустойчи-
вость. Через оrраждение с малой теплоустоЙчивостью (окна,
леrкие I{ОНСТРУКЩШ) теплопотери при похолодан!!и будут
резко возрастать, практически следуя во времени за изме-
нениями температуры наружноrо воздуха. Через тепло-
устойчивые оrраждения (стены, перекрытия) потери теплоты
в период резкоrо похолодания возрастают HeMHoro и во
времени эти изменения теплопотерь будут значительно
отставать от понижения наружной температуры. Потери
теплоты через массивные оrраждения вызовут снижение
температуры помещения позднее, чем через леrкие. Поэтому
максимальные П,отери теплоты всем помещением в расчет-
ных условиях пеl'иода резкоrо похолодания не будут равны
сумме наибольших потерь через отдельные оrраждения.
Необходимо провести сложение теплопотерь чере отдель-
ные оrраждения С учетом их сдвиrа во времени.
Для упрощения решения этой задачи (рис. 3.1) можно
ориентироваться на одно оrраждение, доля теплопотерь
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
88 r лава 8. Тепловая мощность системы отоплеНll'
tl\O
[1\
Q
l
'"
'"
Q!
D
Рис. .1. Определеиие иаибольших теплопотерь помещения 8 период резкоrо no
ХОЛDдання
1 изменение наружной температуры, 2 теплопотери через OKHO 3 тепло.
потери <rерез наружные стены. 4 суммарные теплопотери Через все оrраждения
в помещении
через которое наибольшая. Обычно таким оrраждением
является окно. В период резкоrо похолодания, как пока
зывают натурные наблюдения, теплопотери через окна co
ставляют до 80% и более от общих потерь. Основываясь на
наблюдениях, также можно считать, что максимальные
потери теплоты помещением Qorp совпадают во BpeMeHll с
наибольшими теплопотерями через окна. Окна практически
не обладают тепловой инерцией, поэтому наибольшие теп
лопотери через них соответствуют минимальной наружной
температуре на расчетноЙ кривой. Величина Qorp может
быть определена по формуле
Qorp==QOK+:2:.Q;, (3.3)
rде QOIl наи60льшие теплопотеР{f через окна, определяемые
по формуле (3.2) при tH==t"o+At;;; EQ't сумма теплопотерь
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
, 9 9 Расчетные основные топлопотерu помещеНUll 89
через все друrие (кроме око и) оrраждения помещення в момент
времени наибольшнх теплопотерь через окна.
Величину Q; дЛЯ теплоустойчивоrо оrра ения MOlКHO
определить как
Qi == Qi. u+дQ;, (3.4)
уде Q;. о теплопотери в начале периода резкоrо похолодаиия,
т. е. определенные по формуле (з,2) и при t и == t HO : дQi увели-
чение теплопотерь за пернод резкоrо похолодания при поиижении
иаружной температуры до наиннзшей.
Теплопотери Q; возрастают при похолодании, следуя с
некоторым запаздыванием за понижением температуры.
Возрастание теплопотерь на !lQ; к концу периода резкоrо
похолодания, коrда наРУlКная температура будет наиниз-
шеи, равно
дQ; == 1jJIAt Il 1 (I+BI)'
R пр н
о. ,
(3.5)
rде Фi коэффициент, учитывающий тепловую ннерцию оrраж-
дения.
Все оrраlКдения в помещении, кроме окон, обычно имеют
близкую между собой тепловую массивность, поэтому
величина чr, для них MOlКeT быть общей. При расчете теп
лопотерь через конструкцию пола по rpYHTY, учитывая боль-
шую тепловую массивность rpYHTa, величиной !lQ л моlКПО
пренебречь.
По действующим СНиП теплопотери помещений, по ко-
торым определяется тепловая мощность системы отопления,
принимаются равными сумме теплопотерь через отдельные
оrраlКдения без учета их тепловой инерции при tи==tн. ,
Из предыдущеrо анализа тепловоrо реlКима помещения в
период похолодания ясно, что потери, определенные по
рекомендациям норм, являются условными и их величина
MOlКeT заметно отличаться от фактических наибольших теп-
лопотерь помещения.
3.3. Расчетные основные тепnопотери I помещення
Теплопотери помещения, которые принимаются за рас-
четные при выборе тепловой мощиости системы отопления,
определяются как сумма расчетных потерь теплоты через
все ero HapYlКHыe оrраlКдения. Кроме Toro, ДОЛlКны быть
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
90 r лава 3. Тепловая мощность системы отопления
учтены потери или поступления теплоты через внутренние
оrраждения, если температура воздуха в соседних помеще-
ниях ниже или выше температуры в даннт,{ помещении на
З" и более.
Рассмотрим, как принимаются для различных оrраЖДе-
ний показатели, входящие в формулу (3.2), при определении
расчетных теплопотерь. Коэффициенты теплопередачи для
наружных стен и покрытий принимаются по теплотехни-
ческому расчету. Конструкцию окон подбирают из ус.ловия
требуемоrо сопротивления теплопередаче и по СНиП «Строи-
тельная теплофизика» определяют фактическое значение
Ro. Для наружных дверей Ro берется в зависимости от кон-
струкции по табл. 2.7.
Расчет теплопотерь через полы. Передача теплоты из
помещения нижнеrо этажа через конструкцию пола явля-
ется сложным процессом. Учитывая сравнительно неболь-
шой удельный вес теплопотерь через пол в общих теплопоте-
рях помещения, применяют упрощенную методику расчета.
ТеШIOпотери через пол, расположенный на rpYHTe, рассчи-
тывают по зонам. Для этоrо поверхность пола делят на
полосы шириноЙ 2 м, параллельные наружны:\! стенам.
Полосу, ближайшую к наружной стене, обозначают первой
зоной, следующие две полосы второй и третьей, а осталь-
ную поверхность пола четвертой зоной.
Расчет теплопотерь каждой зоной производят ПО фор-
муле (3.2), принимая пi(l+Bi)==l,O. За величину RgP
принимают условное сопротивление теплопередаче, которое
для каждой зоны неутепленноrо пола берут равным: для
/ зоны Я".п==2, 1; для П зоны Я н . п ==4,3; для ПI зоны
R H . n ==8,6; для IV зоны я н . н == 14,2 "С. м 2 /Вт.
Если в конструкции пола, расположенной непосредст-
венно на rpYHTe, имеются слои материалов, теплопровод-
ность которых меньше 1,2, то такой пол называют утеплен-
ным. Термические сопротивления утепляющих слоев в
каждой зоне прибавляют к сопротивлениям R K . H так, что
условное сопротивление теплопередаче каждой зоны утеп-
ленноrо пола Ry.H оказывается равным
б у . с
Ry. п==R н . п+Еr, (3.6)
у. с
rде Rн.п сопротивление теплопередаче неутепленноrо пола
соответствующей зоны; б у . с и "'-у.с толщина и теплопровод-
ность утепляющих слоев.
ЭлектрОННая библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 3.3. Расчетllые основные теплопотери помещеllия 91
Теплопотери через полы по лаrам рассчитываются также
по зонам, только условное сопротивление теплопередаче
каждой зоны пола по лаrам R л принимается равным
RJI'=OI,18Ry.n, (З.ба)
rде R у.п величина, полученная по формуле (3.6) с учетом утеп-
ляющих слоев. Здесь в качестве утепляющих слоев учитывают
воздушную прослойку н настил по лаrам.
Поверхность пола в первой зоне, при мыкающей к наруж
ному yrлy, имеет повышенные теплопотери, поэтому ее
площадь размером 2 х 2 м учитывается при определении
общей площади первой зоны дважды.
Подземные части наружных стен рассматриваются при
расчете теплопотерь как продолжение пола. Разбив!<а на
полосы зоны в этом случае делается от уровня земли по
поверхности подземной части стен и далее по полу. Услов-
ные сопротивления теплопередаче для зон в этом случае
принимаются и рассчитываются так же, как для утеплен-
Horo пола при наличии утепляющих слоев, которыми в дан-
ном случае являются слои конструкции стены.
Обмер площадей наружных оrраждений помещений.
Площадь отдельных оrраждений при подсчете потерь теп-
лоты через них должна вычисляться с соблюдением опреде-
ленных правил обмера. Эти правила по возможности учиты-
вают сложность процесса теплопередачи через элементы
оrраждения и предусматривают условные увеличения и
уменьшения площадей, !<оrда фактические теплопотери
MorYT быть соответственно больше или меньше подсчитан-
ных по принятым простейшим формулам. Как правило,
площади определяются по внешнему обмеру:
1) площади окон (О), дверей (Д) и фонарей измеряются
по наименьшему строительному проему;
2) площади потолка (Пт) и пола (Пл) измеряются между
осями внутренних стен и внутреннеЙ поверхностью наруж-
ной стены. Площади зон пола по лаrам и rpYHTY определя-
ются с условной их разбивкой на зоны, как указано выше;
3) площади наружных стен (Нс) измеряются:
а) в плане по внешнему периметру между наружным
уrлом и осями внутренних стен;
б) по высоте: в первом этаже (в зависимости от конструк-
ции пола) или от внешней поверхности пола по rpYHTY,
или от поверхности подrотовки под конструкции пола на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
92 rлава 3. Тепловая Atощность cucтeAtы отопления
лаrах, или от нижней поверхности перекрытия над подполь-
ем или неотапливаемым подвальным помещением до чистоrо
пола BToporo этажа; в средних этажах от поверхности
пола до поверхности пола следующеrо этажа; в верхнем
этаже от поверхности пола до верха конструкции чер-
дачноrо перекрытия или бесчердачноrо покрытия. При необ-
ходимоcrи определения теплопотерь через внутренние or-
раждения их площади берутся по внутреннему обмеру.
Добавочные теплопотери через оrраждения. Основные
теплопотери через оrраждения, подсчитанные по формуле
(3.2) при i==O, часто оказываются меньше действитель-
ных теплопотерь, так как при этом не учитывается влияние
на процесс некоторых факторов. Потери теплоты MorYl
заметно изменяться под влиянием инфильтрации и ЭКСфШIЬТ-
р31LИи воздуха через толщу оrраждений и щели в них, а
также под действием облучения солнцем и «отрицательноrо»
излучения внешней поверхности оrраждений в сторону не-
босвода. Теплопотери помещения в целом MorYT возрасти за
счет изменения температуры по высоте, врывания холодноrо
воздуха через открываемые проемы и пр.
Эти дополнительные потери теплоты обычно учитывают
добавками к основным теплопотерям. Величина добавок и
условное их деление по определяющим факторам следую-
Щl1е:
1) добавка на ориентацию по сторонам rоризонта дела-
ется на все наружные вертикальные (проекции на верти-
каль) и наклонные оrраждения. Величины добавок берутся
в соответствии со схемой на рис. 3.2; для общественных,
административно-бытовых и производственных зданий прr.
наличии двух наружных стен и более добавки на ориентацик
по сторонам rоризонта увеличиваются на 0,05. В типовы}\
проектах эти добавки принимаются в размере 0,08 при
одной наружной стене в помещении и 0,13 при двух и болеЕ
creHax в помещении (кроме жилых зданий);
2) для rоризонтально расположенных оrраждений до.
бавка в размере 0,05 вводитrя только для необоrреваемы]
полов первоrо этажа над холодными подпольями зданий Е
местностях с расчетной температурой наружноrо воздуха
(пятидневки) минус 40 ос и ниже;
3) добавка на врывание холодноrо воздуха через наруж-
ные двери (не оборудованные воздушными завесами) при И1i
кратковременном открывании при высоте здания Н, М,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3.3. Расчетflые OCfl08flbIe теплопотери помещения 93
Рис. 3.2. Схема распределения доба
ВОК в ДОЛRХ едlll1НЦЫ х основным теп-
JlOпотерям иа ориентацию наружиых
оrраждений по сторонам rоризонта
r:
з
g
Рис. 3.3. Плаи и разрез помещеиий
111 примеру расчета теплопотерь)
IO
""
.;;i
Для тройных дверей с двумя тамбурами добавка прини-
мается в размере ==0,2 Н, дЛЯ двойных дверей с тамбу-
рами 0,27 Н, дЛЯ двойных дверей без тамбура 0,34Н,
для одинарных дверей 0,22 Н. ДЛЯ наружных ворот
при отсутствии тамбура и воздушно тепловых завес надбав-
ка равна 3, при наличии тамбура 1.
В общественных зданиях частое открывание дверей так-
же иноrда рекомендуется учитывать введением дополнитель-
ных добавок в размере 400 500 % ;
4) добавки на высоту для помещений высотой более 4 м
равны 2 % на каждый метр высоты стен сверх 4 м, но не
более 15%. Эта надбавка учитывает увеличение теплопотерь
в верхней части помещения, так как температура воздуха
возрастает с высотой. В СНиП 2.04.o5 86 эта катеrория дo
бавок отсутствует. В высоких помещениях делают специаль-
ный расчет распределения температуры по Высоте, в соот-
ветствии с которым определяют теплопотери через стены и
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
114 l' Ааса а. Т епАоеая 1IfОЩllость cиcт MЫ отОf!UНt/я
покрытия. Для лестничных клеток добавка на высюту не
принимается.
Пример 3.1, Рассчитае/.1 <rеплопотер и через Оl'раждеиия поме-
щении общежития, расположенноrо в Москве (рис. 3.3).
Коэффициенты теплопередачи наружных оrраждений, опреде-
леиные теплотехннческим расчетом, принимаем равными, Вт! (M ,00):
Д1!Н наружных стен (Н. с) k== 1,02, рассчитываемый по прпведенно-
му сопротивленнlO теплопередаче по наружному обмеру; для чер-
даЧ\Jоrо перекрытия (Пт) k==O,78; для окон с двойным остеклением
в деревянных переПJ!етах (Д.о) k==2,38; для наружных двойных
деревя н ных дверей без тамбура (Н.д) k== 2,33.
Внутренние стены лестничной клетки (В.с) ВЫПОЛНены нз обык-
иовенноrо кирпича толщиной 0,38 м [1.==0,7 Вт/ (м ,ОС)) с двусторон-
неи известково-песчаной штукатуркой толщиной 0,015 м [1..==
==0,7 Вт! (м .ОС)]. Их сопротивление теплопередаче и коэффициеит
'fеплопередаЧIl равны:
ЯО ==2 .О,ll5+ 0,38 + 2.0,015 ==0.814 ос. M2jBTI
0,7 0,7
k== O, 14 ==I,23 Вт!(м 2 .ОС).
Полы первоrо этажа (Пл) выполнены На лаrах. Термическое
t'О РОТlIвлеНJ!е замкнутой воздушной ПРОСЛОЙКII Ro. п==О, 172 м 2 Х
Х ClBT, толщина дощатоrо наСтиЛа 6==0,04 м, 1.==0,175 Вт/ (м .ОС).
Термическое сопротивление утепляющих слоев конструкции пола
равно:
R B . п+ ==0, 172+ 0 '107 ==0,43 ОС,м 2 /Вт.
Теплопотери через пол на лаrах определяются по зонам. Тер-
мическое сопротивление и коэффициент теплопередачи для I и
([ вон:
R 1 == 1,18 (2,1 +0,43)== 3,05 ос,м 2 /Вт;
RII== 1,18 (4,3+0,43) == 5,6;
k J ==0.328 Вт/(м 2 ,ОС);
k 2 ==O,J78.
Для неутеплеиноrо пола лестничной клетки
R) == 2,1; k J == 0,465; RII с:: 4,3; k 2 == 0.232.
Коэффициент теплопередачи одинарной двери из лестиичной
клетки в коридоры k==2,07 Вт/ (M .ОС).
Теплопотери через отдельные оrраждеиия рассчитываем по фор-
муле (3.2). Расчет сведен в табл. 3,1.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
>1:
11:
:=
S
а.>
::о
Q
с:
.D
с:>.
С
с:
Q
..
с:
1;
'1"
а.>
:r
u
'"
C:I.
",,,
JlQ
..'"
....
og
"'о
2
t::!\,:
::s:
..
\о
'"
8.3 Ршчстkые tJt:NDбные mеnАопотери tO.QJ(eu еf(UЯ 6
..
Q::1
",'
а
j:;(
о
i';
"
'"
,...
винэmэwои
ОIИ,ngdJqUИфНII Р.П
иии !tЖRddО E д b
\\\+ J) LИ И'I:IИфф€О)J
Иhоdu
ЦИОБиdо.l I\Rиоdо.L:J
сп ош'I:I1!LI!dиdо rи
18 'иИИdl1жеdJО бо>ддЬ
иd оиО!fUd dl!lRQОИОО ф
;)0 '11 (НI 91) I!Idл.r ddV
-Wd q OOHS11d !51JHJ.db:lV,J
('Jo . .1'1)/.1.9
'" !!Ш'-''П'Ж1!dJО Иh
-g}Idd иОIf!IdL l.НdНПИффSО)!
'"
:>:
:>:
.,
а
..
о
'"
'"
"
m
Q.
..
а
"
Х
." v Q!tgjnOIf!I
1'1 '\!jdi) EFd
gLИОБиdОJ "ннод
.O.LJ ои нн'l:IР'1.lIdиdо
ЭИНUGОН;:ЭWИl н
4) ,
@ !
",,,,(1)
111:= 1:1 ro
,,., о.
2"'
i
"'1::(1)
:I: "
!!1l1li)Ш;JWOU '.N
'"
'"
O '<!'
o
00 о'>
'"
оос
'"
000
o c<)
Oc<)
oooo
со
<о <о <о
-.1<""....
I 0000
06C'1 t--
C:)(=H'/ О cf:) .....
.. .. .. .. ..
.....C'1: oo
ooo
I'--OO
<D
t--t--
<":) с<)
ххх
<D <D U":\
<000 .
""';
С'<1ММ
QUU
u u О
::r:i
'"
10 11
:I:
::;; "'
о....
>=1:1:
I:I:"'U
'" "
",,00
:S:""
I!
о
С()
о'>
t--
t-- r--. I O'>
-.1<<'0 о
C"
39
I I
I I
r--.r--.
....10")
C'I
<D <D
........
....-.1<
<о -.1<
C'I
хх
C'I C'I
00 C'I
I I
с:ё
о
о
с<)
1'-0
@
ъ1
\о
С() о'> C'I .... 1 ""
t---. аН.t:lОО
LQ ф
00
.....
Qo 11 I
............11 I
00
LQC().....C'I'<!'
C'lОФiCоо
LQ
"""
""""-.1<-.1< 1
....-.1<-.1<....00
----
00 00
<D t--<')
O('l')<"':)......t
.. .. .. .. ..
......t.......OO.......
0000 -.1< -.1<-.1<
.. .. " .. ..
:::...... СО <.О::::
r--. C'I
......" cY:)
ххххх
C'lI.QC'lC'lOO
""""MCt7J"r:t'3"
fЗfЗ I I I
U°Ioo-o<:::U
. . "1 "1 .
::r:i::ft::t::
ro
(; 11
:ц ..
::;;....
о
:<: .
CJ
'" O
""СС()
:s:"t
I!
Q
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
96 r Л'Jва 3 Тепловая мощность сuсmрмы om п I"НIlЯ
.....
t:!
ii:
...
::!
:z:
,g
R
1:::::
'"
:::
'"
1:'1
О
r---
'"
0<::><::>
<=>
О
'"
1:'1
О
1:'--
ос>
t.D
-.t<
се
О
1:'--
с')
......
ф
-.t<
....
1:'1
ос)
CТJ
1:'--
55 '
О
с')
1:'--
-.t<
LQ
ф
'<t'
CТJ
О
Х
<о
....
1:'11:'1<0 ос)
О <::> с') ......
....... ......t ...... О
tD
ос)
LQ LQ
LQ
1:'1
с')
Х
CD
Ф
....
.,.
("1)
Q
() u О
о")
::r:
'"
11
:I; '"
;;:
о
:<: .
o:: u
'" O
",,00
и
If)
1:'1
с')
Х
CD
ос)
....
("1)
u
::r:
ос)
ос)
ф
1:'1
х
LQ
'<1'
Х
1:'1
..;
("1)
u
h[
...
t::
1:'1
д$
с'1
CD
О
If)
<::> <::>
О
О
....
'<t'
о'>
=
..:
О
ос)
s
...
-.t<
R
...
с')
;1; I
ос) ос)
.
1:'1
1:'1.
х
LQ
r::i
О
О
'<t'
-.t<
ос)
ф
О
Х
....
'<t'
I
1:'1 <о ос) с')
<::> с') ...... 1:'1
...... о ....
-.t<
-.t<
Х
с')
с')
х
00
с')
....
<::>
LQ
1:'1
с')
Х
1:'1
с')
("1) ("1)
u u
u о
::r:
'"
11
:I; '"
;:;!
о
:<: .
о:: u
'" '" о
000
[и
1:'1
и
...
t::
со
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.....
о->
t:!
ii:
!
'1:>
R
t:::
3 3 Расчетные основные теплопотери помещения 91
.,.
'"
со с'-1 00
ан:> t'---
o
со<
00
-.t<
C"'".)
Q')C')<O'<I'::J">
t'- LO'<I'OO
C"'".) I
,
x
oo _x I I I I I
о
с>
ф
000
lf:> С') О
O">
t'- С"'".)
со
00 00 со
С"'".) С') С"'".)
...
фС"'".)
ОС')С"'".)
t--- ос t.")
""
00 С')
IO
C"'".) C'I
хх}(
ЮЮ<О
Q') - -
-
<О
.,.
("<"'С1")С1")
uuu
'"
uo'"
::it:i::i
""
О:: 11
'" '"
:r:.....
Ь",U
:r: O
E-oE-o
U",
11
<с
I 11 11
Q') С') <О -.t< Q')
t--- ......ц" ос
C') 1'<1'
I
00 00
II
Ю
00 <О С') С')
t---.t< o
.. .. .. "' ...
oooC'!
oo-.t<....lf:>
... .. .. ... ..
<O-DC')CO
'"
т-I
.. .........
C't -СОЮ
ХХХХхХ'"
": ": ": CO_OO_ I
Мсч':)CV) CV)..........
;:;+
I I I I I
......
................ t:1 u
Е-о "" . .
1::1::1::0:10:1
o ......:..tJ:vo><f..
0","',Q""'I:1:1:X:,Q0..
!i;::::': 0.."'1:", о:.: "'"
"'''':': .@-".",:х::т
=E--<",,,,;'::ol:1:':-&,Q
;' c'i Е-о. S! "''""'" J ;
-& .=:>."" 1 '" ",I:I:",E-o
::a R.::aS:x:g
о ::<: .,'" ::<: ::<: о
'" '" 0...... '" Е-о '" '" "
Е-о :':'--"с::.."'Ef 1::
.t1U.Q Q) Q)
t;:x: ",:>::"'i5"'E-о
o Ef"':':c::..o..l::"''''
::<:Ef°2t "'. ::<::;
о""":Х:Бсоg;,,,:;
0..".1:::Т;1:: ::<::r:t'
:.: 1:: 1:1: :; '" :Q :x: .
gJt[
::<:1:I:",Q)"'E-оО Б:':
",u:tE-оЕ-"'::<:"'I:i...
"E-оS!°о uоо""
". ;:j0о>";В
"'E-о:.:". Е-оul::"
o..:x:UI:i::aoo ",,,,
I:::Т:Х:Q) ::<:::a",E-о"'l:
о ::а :Q '" 8 :::r g, g,
::<: ::<: ;... :х: <j) .а 1::
:тi:О
о U::<:::<:' '" _ '" 1:1:
I:I: :X: "'a;:: =
a 5 t' +
:X:.a O"' 3 :Q",
":.: "';.::;Вi3
",-<1:: "':a """'1:i
0)::>"'0::"", <10)
o..o:s:u"''''::1I :X:
"''''--''Е-о''' :z: :S:0..
l::o:S:g, ", 0..",
":;::<: t:u,,, I::t;
ri°g
E-о"' ОООgJ:s:::а",,,
... :s: f-o Q) 0..0..::<:-&1:: .
0..0 -&I:I: >:C'
:x:1:::Qg;- g '" ......
;' -;В '''uо'''o:IОО'''
С'>.::а " '" '" " о.. -&
""O"';:r: а.> ::r 1:=: ......:..
"'.:s:::a:s:<j)ot-- E-
о u 2iiE [;:1;; Е-о 0::",С"'".)'--"
:':,:х: 1:: '" E-оХ :S: о..$а
t-..o0;<;"''''....::<: Q):x:
О>::<:.а:>'о..:.:::<:"'",:;:::!
-& p-g. ",g -& ::i
g,;"' ::<::;:': "'[I::Е-о
t::( Q) I "
0:1::<: S! ia .a'; 0 '" =
:s::>.",E-о::<: Q):;'--"-&
"'; (l)tci:a::;gt'\1ga
::<:;<;.a::<: ::<::>.
":.::>'0..", ..au:>.",
l:I:о i::"'о..-S:;jI:l: ::<:
=:х:::<:00"...<1"''''0:>;:
::<: :т '" '" 1:1: o Б :.:
'" :r: '" о:: g,;
t:rQ)GJ f-':х:::t:Q)::rCJ::r:
Q) :т '" '" g;- е Q)
:;I:::x::.:u"':':::ro..",
:s:0o..т"'f::'::a \OEf",
о.. \О о.. :>.::<: S. t: S! о..
t:: g cv5
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
-.t<
g;
....
Q')
Q')
8 r ла,а 3 Тепловая МОЩ1ЮСть системы ото1lAенил
9 3.4. Потери теплоты на наrревание
Ииружноrо воздуха при инфильтрации
через наружные оrраждения
Добавки к основным теплопотерям на врывание воздуха
через наружные двери и ворота здания приближенно учи-
тывают затраты теплоты на инфильтрацию, и учет только
их в промышленных и мноrоэтажных зданиях оказывается
недостаточным.
В подобных зданиях расход теплоты на наrревание
холодноrо воздуха, поступающеrо через притворы окон,
фонарей, дверей, ворот, составляет 30-----40% и более от ос-
новных теплопотерь. Учитывая столь большую величину
этих потерь, при расчете теплопотерь мноrоэтажных зданий
делают специальные расчеты затрат теплоты на наrревзние
поступающеrо в помещение холодноrо наружноrо воз-
духа.
Количество наружноrо воздуха, поступающеrо в поме-
щение в результате инфильтрации, зависит от конструктив-
но-планировочноrо решения здания, направления и скоро-
сти ветра, температуры воздуха, rерметичности конструкций
и особенно длины и вида притворов открывающихся окон,
фонарей, дверей и ворот.
Общий процесс обмена воздухом между помещениями и
с наружным воздухом, который происходит под действием
естественных сил и работы искусственных побудителей
движения Боздуха, называют воздушным режимом здания.
Воздухообмен происходит через все воздухопроницаемые
элементы (притворы, стыки, вентиляционные каналы и т. д.)
под действием разности давления, поэтому расчет воздуш-
Horo режима сводится к рассмотрению аэродинамической
системы с определенным образом заданными на rраницах
условиями. Решение этой задачи рассматривается в учеб-
нике «Вентиляция».
При опредслении теплозатрат на наrревание наРУЖlIOI'О
воздуха при инфильтрации расчет воздушноrо режима зда-
ния может быть упрощен.
Для промышленных зданий ТИпичным является одно-
этажное помещение. В мноrоэтажных промышленных зда-
ниях этажи чаще Bcero достаточно изолированы друr от
друrа (при большой площади остекления сообщение через
одну две лестничные клетки не оказывает заметноrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3.4. [1omerт теплоты На наеревание воздуtа при инфильтрации 99
ВЛИЯНИЯ), И их воздушный режим можно рассматривать
независимо.
ПростеЙшим яВляется случай, коrда помещение не
имеет переrородок, отсутствует ветер и инфильтрация про-
исходит под влиянием только rравитационных сил. Пере
текание воздуха происходит в основном через щели прит-
воров, но инфильтрацию условно относят к площади окон,
и ее интенсивность j, Kr/ (м 2 . ч), за счет разности давлений
воздуха на наружной и внутренней поверхностях оrражде-
ния I1рв, Па, определяют по формуле
j== i[\"pl / 2, (3.7)
rAe i коэффиuиент ПРОВОДИМОСТИ воздуха конструкциеЙ, Kr/ (м 2 Х
Х Ч .Па'j,).
Для помещения с двусторонним равномерно распреде-
ленным остеклеНИб1 по всей площади наружноrо оrражде-
пия при безветрии среднее количество воздуха, проходяще-
ro снаружи через 1 м 2 окна, равно
io==O,47i O i<11 (H[\"p)l/2, (з.8)
rде i OIl коэффициент проводимости окна; 11 доля остекления
поверх IIOCTH наружноrо оrраждеиия; Н полиая высота оrраж-
деНIIЯ здания.
Разность плотностей наружноrо р R И BHYTpeHHero р"
воздуха может быть приближенно за:-'1енена разностью
температур
[\"р== РН PB О,()О5 (tB tH)'
(3.9)
а (3.8) преобразовано к виду
/o==O,03Qi o i<11 (нм)1/2. (3.10)
В производствеИНbJХ зданиях часто окна одинарные и не
rерметизированы, их проводимость i oll ==27; тоrда
jo 0,9r,(HM)1/2. (3.11)
Числовой коэффициент в формуле (3.11) должен быть
заменен при уплотненном одинарном остеклении на 0,2,
при двойном на 0,6, при двойном уплотнении на 0,14.
Величина jo по (3.10) используется как единица расхода
при расчете сложных случаев (действие ветра, вентиляции,
друrие схемы здания). Влияние всех перечисленных факто
ров учитывается коэффициентом н. Для помещений с од-
носторонним остеклением, например, коэффициент и
1"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
100 Fлава 3. Тепловая МОЩllость Сllстемы отопЛ8ll1lЯ
.JtI
5
5
2
1j
J
Рис. 3.4. Зависимость коэффициента l3 и ОТ относительноrо давлении ветра iiv ДJIЯ
ПОмещения с двусторониим остеклением
1 влияние ветра незначительио сравнительно с действием rравитационных сил;
1 1 влияние ветра значительно и ДОЛЖНО учитываться совместно с rравнтаци-
онныМн силами; 111 определяющее влняние ветра сравнительио с rравита-
ЦИОННЫМR силами
равен 0,5, так как в этом случае инфльтрация ПРОИСХОДИТ
ТОЛЬКО со стороны одноrо оrраждения. Степень влияния
ветра также учитывается с помощью коэффициента и.
На rрафике (рис, 3.4), составленном на основе решения на
ЭВМ воздушноrо режима помещения с двусторонним остек-
лением, приведена зависимость и от относительноrо дав-
ления ветра Ри' При определении относительной величины
перепада давления, создаваемоrо ветром, за единицу дав-
ления принято gH Др, поэтому
О.О6v ри 1
Pv Н !1р (3. 2)
rде и н скорость ветра,
1
0,06 (СИ С9) 2g ;
(3.13)
СВ И Са аэродинамические коэффиuиенты, равные с наветренной
стороны здания с н ==+О,8, с заветренной Ca== O,6.
Более сложные случаи при дебалансе вентиляции, мно-
rопролетных зданиях И Т. д. решаются аналоrичным обра-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3.4. Потери теплоты н.а н.авреван.ие 80здуха при ин.фи4 траци<t 1 О (
зом С помощью специально рассчитанных функций коэффи-
циента f) п'
Общее количество наружноrо воздуха G п, поступающее
в ПQмещение в результате инфильтрации через наружные
оrращдения, равно
,
Gи==jо иАн. О,
(3.14)
rде {о по формуле (3.10); А н . о суммариая площадь всей
поверхности иаружных оrраждений.
Не менее сложным и необходимым оказывается опреде-
ление расходов воздуха при инфильтрации в мноrоэтажных
жилых и общественных зданиях. При числе этажей в ЗДа-
нии БО,ТJ.ее пяти восьми требуется расчет воздушноrо
режима здания, аэродинамическая схема которото оказы-
вается особенно сложной.
При мноrообразии решений в условиях множества ва-
риантов исходных данных можно все же наметить опреде-
ленные закономерности, которые позволяют обобщить полу-
ченное решение. Принимаются здания с типичны 1И кон-
структивно-планировочными решениями. Учитывая изоли-
рованность и в основном пофасадную ориентацию поме-
щений, при расчете инфильтрации определяются для всех
помещений расходы воздуха с наветренной стороны при
расчетных для зимнеrо режима температуре наружноrо
воздуха t H и скорости ветра ин, Анализ данных показывает,
что изменение расходов воздуха по высоте здания при из-
вестных t H и и н имеет практически линейную зависи юсть,
поэтому достаточно определить расходы для нижнеro и
BepXHero этажей.
Количество воздуха jBep, кт/ (м 2 . ч), инфильтрующеrося
через 1 м 2 окна в верхнем этаже наветренной стороны N-
этажноrо здания, при определенных t ll и и н равно:
iиср == (4+0, 15N) 1O 2 (()н+5 0,05tи)2, (3.15)
Для нижнеrо (первоro) этажа
iниж==6.3.ID 2V (6+ 1,3N) 10 2tи+О,3N +3,3. (3.16)
Для промежуточноrо этажа n с учетом принятой линей-
ной зависимости
.. Iниж !вер
lп==/ниж N n.
(3.17)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
102 Fлава 3 Теl1Аовйя .мощность системы от! пAeHи 1
Следует иметь в виду приближенность предлаrаемоЙ
методики, точность котороЙ (ошибка 10 15%) достаточна
для расчета потерь теплоты на инфильтрацию.
При инфильтрации холодноrо воздуха через наружное'
оrраждение в помещение дополнительно затрачивается
теплоты /).Qи на наrревание воздуха I1Qj и вследствие сни-
жения температуры внутреннеЙ поверхности оrраждения
I1Q't, через которое происходит фильтрация воздуха
dQи==dQ,+dQt' (3.18)
Воздух, проходя через конструкцию, наrревается и
попадает в помещение с температурой более высокой, чем
ero начальная температура t 11' Поэтому
dQ;==GHC B (tB tH) j, (3.19)
rде Он расход воздуха; СВ массовая теплоемкость воздухз;
j коэффициент, учитывающий наrревание воздуха в оrраж-
дении.
Аналоrично можно определить
dQ't == ОиСн (tв tи) Рт,
(3.20)
rде P't коэффициент, учитывающий долю увеличения потерь теп-
лоты 8З счет понижения температуры поверхности при инфильт-
рации.
Дополнительные потери теплоты при инфильтрации
через оrраждение равны
dQи == ОиСв ин t и ) ВО, (3.21)
rде PO==Pl+P't (табл. 3.2).
Общие дополнительные потери теплоты в помещении на
наrревание наружноrо воздуха, поступающеrо в результате
инфильтрации через наружные оrраждения, составят
Qи==( ВоJсвА+ЦоJсвl) (tB tH), (3.22)
rде А площадь окон, стен и т. Д., м 2 ; 1 протяжеиности стыков,
щелей, м; ; удельные, отнесенные соответственно к 1 м 2 или 1 м,
расходы проникающеrо во:>духа
в rлаве СНиП 2.04.05-86 расход теплоты на наrревание
инфильтрующеrося воздуха * рекомендуется определять по
* Вопросы расчета расхода теплоты на наrреваlJие инфилы-
рующеrося В08духа рассмотрены автором совместно G доц, Э. Н. Кри-
вобоком.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 34. Потери теплоты на Ha2peJJaHae воздуха при инфил трацuа 1 па
Таблица 3.2. Значения КОilффициеитов o, ! и 1
при инфильтрации наружноrо воздуха
L!ерез различные элементы конструкции наружных оrраждений
Элементы конструкций
(1;
В]
Во
Массив оrраждений
Стыковые соединения
Окна:
одинарные
двойные
тройные
Двери, ворота, фрамуrи, проемы в
оrраждении
формуле
0,15
0,3
1,0
0,7
O,fi
1,0
0,6
0,7
1,0
0.8
0,7
1,0
0,45
0,4
О. J
0,1
Qи==О,28 аiС (tB tH) р,
(3. 23)
[де Gt расход инфильтрующеrося воздуха через отдельные
оrраждающие конструкции помещения; с массовая теплоем
кость наружноrо воздуха, принимаемая равной 1 кДж/ (Kr .ОС);
[ п , [ н расчетная температура соответственно BHYTpeHHero и Ha
РУЖlIоrо воздуха (параметры Б); р коэффициент, учитывающий
Нdrревание ннфильтрующеrося воздуха в оrражденин встречным
тепловым потоком (коэффнциент э кономайзер Horo эффекта), рав-
ный: 0,7 ДЛя стыков па нелей стен и окон с тройными ПереПЛе-
тами; 0,8 для окон и дверей балконных с раздельнымн перепле-
тамн и 1,0 для окон с одинарнымн и спаренными переплетами;
О,2ь числовой коэффнциент, приводящий в соответствне принятые
раз'vrерностн расходов воздуха, кr/ч, н тепловоrо потока, Вт (0,28==
== 1 005/3600).
Суммарный расход инфильтрующеrося воздуха a,
заut1сит от вида и характера неплотностей в наружных
оrраждениях и определяется по формуле
a, == 0,21 ( pi,J А 1 ) + ( p (' А 2 ) + ( рзlз) , (3.21)
R и .l R и . t R И . 8
rде обозначения с индексом 1 относятся к окнам, балконным дверя'v!
JI rt'онарям; с индексом 2 к наружным дверям, воротам и открытым
Jlросмам; с индексом 3 к стыкам стеновых панелей (эта состав-
,'lяющая учитывается только для жилых зданий); Ан, R и площадь
н rопротивЛение воздухопроницаемости оrраждении; 0,21 чнс-
ЛОвой коэффициент, учитывающнй перепад давлеиия po== 10 Па,
при котором определены расчетные значения R и . 1 , (0,21== 1/102/3);
p перепад давления на поверхности соответствующих оrраж-
деннй в зоне расположения воздухопроницаемоrо элемента; 1, 1/2,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
104 rЛQВQ 8 ТеnловQЯ мощ ()сть системЬ! отопления
2/3 показатели степени, характеризующие разный аэродинами-
ческий режим фильтрации воздуха, соответственно ламииарный
через стыки панелей, турбулентный через двери и открытые
проемы, смешанный через неплотиости окои.
Расчетная разность давления I1р; в общем случае опре.-
деляется величиной rравитационно-ветровоrо давления и
работоЙ вентиляции
!!J.PI == (Н hд g (PH PB)+ 0,5V PH (С н Сз) k Ро, (3.25)
тде Н высота здания от поверхиости земли до верха карниза
или вытяжных отверстий шахт и фоиаря; ht расстояние от по-
верхности земли до верха окои, дверей и проемов или до середииы
стыков панелей; k коэффициент, учитывающий изменение ско-
pOCTHoro давления ветра по высоте здания, прииимаемый так же,
как и аэродинамические коэффициеиты С Н и СВ' по СНнП 2.01.07-85;
Ро словное давлеиие в помещеиии, от уровня KOToporo отсчи-
таны первое и второе слаrаемые формулы (3.25).
Для помещений (зданий) со сбалансированной вентиля-
цией (вентиляционная вытяжка полностью компенсируется
подоrретым притоком) или при ОТСУТС1ВИИ орrанизованной
вентиляции условное давление Ро принимается равным
наибольшему избыточному давлению в верхней точке за-
ветренной стороны здания, обусловленному действием rpa-
витационноrо и BeтpoBoro давлений, т. е.
Po==0,5Hg (PH PB)+0,25vl PH (Сн Сз) k. (3.26)
Вычисленное значение Ро принимается постоянным для
Bcero здания, в лестничноЙ клетке, в непосредственно соеди-
ненных с ней коридорах, а также в отдельных помещениях
при свободном перетекании воздуха из помещения в кори-
доры. В случае rерметизации внутренних дверей условное
давление в отдельных помещениях определяется из уравне-
ния воздушноrо баланса помещения.
В жилых и общеСl венных зданиях только с вытяжной
вентиляцией (без компенсации подоrретым притоком) рас-
ход теплоты на инфильтрацию Q и определяется двумя
путями и за расчетное принИмается большее из получен-
ных значений.
Сначала определяют Q по расчетному расходу удаляе.-
Moro вытяжноrо воздуха L п, мs/ч, из помещения в виде
Q == 0,28L п срн (t B t н), (з.27)
Для жилых зданий удельный расход воздуха нормиру-
ется в размере 3 мS/ч на 1 м 2 ПЛощади жилых помещений и
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
34 Потери теплоты IШ IIшрсеШ'11e е080чха при UIIФUЛЫllрацuu 105
кухни. В общественных зданиях он должен определяться
расчетом воздухообмена в помещениях.
Затем рассчитывается расход теплоты Q и по (3.23) из
условия наrревания инфильтрующеrося через наружные
оrраждения воздуха при отсутствии вентиляции.
Для всех друrих зданий (кроме жилых и общественных
с естественноЙ вытяжной вентиляцией) Qи определяется
только одним путем расчетом по формуле (3.23).
Лример 3.2. Рассчитаем расход теплоты на ннфильтрацию в по-
мещениях общежития, рассмотренното в примере 3.1. )I(илые поме-
щення оборудованы естественной вытяжной вентиляцней с норма-
тивным воздухообменом 3 мЗ/ч на 1 м а ПОЛа.
Определяем расход теплоты на наrревание вентнляционноrо
воздуха по формуле (3.27):
для уrловых помещеннй (N2 101, 201)
Q == 0,28.3.3,7.3,9.1,429 (20+26) == 798 Вт;
для рядовых помещений (N2 102, 202)
Q == 0,28.3.2,9.3,7.1,429 (20+26) ==593 Вт.
Инфильтрационные теплопотери для жилых комнат в резуль-
тате действия только травитационноrо н BeTpoBoro давлений рас-
считываем в такой последоВате,'lЬНОСТИ.
1. Определяем условное давление в лестничной клетке и в при-
МЫКающих к ней коридорах по формуле (3.26)
Ро ==0,5.7 .9,81 (1,429 1,213) +0,25.42.1 ,429х
х (0,8+0,6) 0,65 == 7,42+5,2 == 12,62 Па.
2. ВЫЧ!iсляем условное давление на внешней поверхности на.
ружных оrраждений Р, равное двум первым слатаемым формулы
(3.25):
для помещеннй первоrо этажа
Рl == (7 3,3) 9,81 (1 ,429 1,213)+0,5.42.1,429 (0,8+0,6) 0,65 ==
== 7,84+ 10,4== 18,25 Па;
для помещений BToporo этажа
РВ ==(7 6,5) 9,81 (1,429 1 ,21з)+0,5.42.1,429 (0,8+0,6) 0,65 ==
== 10,46 Па.
3. Учитывая незначительную велнчину действующих давле-
ний, принимаем однорядное уплотнение оконных заполненнй
прокладкн из полушерстяноrо шнура с сопротивлением воздухопро-
ннцанию R H . 1 ==0,13 м 2 .ч.Па/кr (СНиП 1I 3.79 **). Для внутрен-
них дверей R H .2==0,3 м 2 .ч. Па/кr (СНиП 2.04.05-86).
4. Определяем условное давление в помещениях Р" нз уравне-
ния воздушноrо баланса при условии перетекания инфильтрующе-
тося через окно воздуха в коридоры !i при отсутствин вентиляции
О ' 1 2}' А 1 ) 11' А2
,2 (p px) т------;;:(px po Т------'
8.1 8.2
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
I и6 r лава 3 ТепЛОВQЯ МОЩNость cucт Mы отопления
откуда при ПЛощади окна Аl==l,8 м 2 н внутренней двери А 2 ==I,98 м 2
И"lеем: для помещений nepBoro этажа PI. х == 13,9 Па, для помещений
BToporo этажа Р II, х == 12,2 Па.
Полуqенные значения Д3В.'lенпii незнаЧИ1ельно отличаются от
) словноrо давления в лестничноЙ клеп{е и для данноrо примера
MorYT быть прнняты равными последне\1У. Однако в друrнх случаях
(особенно в мноrоэтажных зданиях) различие может быть сущест-
веиным.
5. Вычисляем расчетную разность давлеиия по формуле (3.25):
для помещений nepBoro этажа
PI== P/ PI, х== 18,25 13,9== 4,35 Па;
для помещеиий Bтoporo этажа
Pи== Рп Ри, х== 10,46 12,2== I,74 Па.
Отрицательное значение P II свидетельствуе1 не об инфильтра-
ции наружноrо воздуха, а об эксфилырации виутреннеrо воздуха
через неплотности оrраждений (при ОТСУТС1ВИИ вентиляции).
6. Определяем расход воздуха, инфилырующеrося через окна
помещений nepBoro этажа [первое слаrаемое формулы (3.24)1
G 0,21.4,352/3.1,8 7 8 /
1 0,13 ' кrч
и G 1 /A 1 ==7,8/1,8==4,3 кr/(м 2 .ч).
Удельный расход иифилырующеrося воздуха не превышает
допускаемой воздухопроницаемости окон [10 Kr/ (м 2 .ч»). В проrив-
ном случае следовало бы увелИЧlПь сопротивление воздухопрони-
цанию путем использоваиия прокладок из более rерметичноrо Ма-
териала.
7. Рассчитываем расход теплоты на инфильтрацию по формуле
(3.23)
Qи==О,28.7,8.1 (18+26)==96 Вт.
Так как Q :> Qao в качестве расчетных принимаем значение
Q как для помещений nepBoro, так и BToporo ЭТажа. Результат
заносим в табл. 3.1 (rрафа 14).
Для лестничной клетки инфильтрация осуществляется через
неплотностн наружной двери (R и . 2==0, 14 м ,ч .Па/кr) и окно
(R и . 1==0,13 м 2 .ч .Па/кr).
Прн ВЫсоте от поверхности землн до верха окна 4,1 м, до верха
иаружной двери 2,2 м н условном давлении в лестничной клетке
Ро== 12,62 Па расчетиая разность давления в зоне воздухопроницае-
Moro окна равна Pl==3,9, а в зоне наружной двери P2==7,95 Па.
Расход инфильтрующеrося воздуха через неплотвости окна и
вакрытой наружной двери составит
a == 0,21. з,92/з,1,8 + 7.951/2,1,98
0,13 0,14 47,2 кr/ч.
Расход ТСПЛО1 :,1 на HarpCBaHHe !Iнфильтрующеrося воздуха по
формуле (3.23)
Qи==0.28. 47,2.1 (12+26) 0,8==402 Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.9 5 Затраты mt1tAornbl На наеревание материаАОВ !.7
Получениый результат меньше величииы дополиительных тепло
потерь иа инфильтрацию при открываиии иаружноЙ двери Q==2,34X
х310==725 Вт (см. табл. 3.1). Поэтому в качестве расчетных прини-
маем теплопотери лестничноЙ клеткой в период времени с открытой
наружиой дверью.
3.5. Затраты теплоты на наrревание
холодных материалов; тепловыдепения в помещении
Кроме тепЛопотерь через оrраждения и затрат теплоты
на инфильтрацию в помещениях MorYT быть и друrие источ-
ники поступлений и затрат теплоты. В производственных
зданиях это тепловыделения от технолоrическоrо оборудо-
J3ания, HarpeTblx материалов и изделий, освещения, солнеч-
ной радиации, людей и затраты теплоты на испарение воды
в мокрых цехах, на наrревание материалов, транспортных
средств и пр., которые холодными поступают в помещение
с улицы. Все перечисленные составляющие тепловоrо ба-
ланса промышленноrо цеха рассматриваются в учебнике
«Вентиляция», так как в производственных зданиях задачу
ассимиляции избыточной теплоты и компенсации недостат-
ка в теплоте выполняет вентиляция, совмещенная с отоп-
лением.
В жилых, общественных и административно бытовых
зданиях зимой, коrда работает система отопления, возмож-
ны тепловыделения от людей, освещения и работающеrо
электрооборудования, а также затраты теплоты на HarpeBa-
ние материалов, одежды и пр., поступающих в помещение.
Эти составляющие учитывают в тепловом балансе при
определении дефицита теплоты в помещении, который дол-
жен компенсироваться системой отопления (если отопление
не дежурное и в помещении нет друrих систем кондициони-
рования микроклимата).
Явные тепловыделения от людей, ВТ (в тепловом балансе
при расчете отопления учитывают только явные тепловыде-
ления) можно определить по формуле
Q +K== lP2 (2,16+8,87 у V B ) (З5 tD)' (3.28)
rде Рl коэффициеит, учитывающиЙ интеисивность физической
тижести выполияемой человекОМ работы, равный для леrкой ра-
боты 1,0; средней 1,07; тяжелой 1,15; Р2 коэффициент,
учитывающий утеплеииость одежды и равный для леrкой одеж-
ды 1,0; для обычной одеждЫ средней утепленности 0,66; для
утеплеиной 0,5; V B подвижиость воздуха в помещеиии (в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
IOJ; rлаd(/II Теплавая MOlЦllOCmb системы Qтопдщия
t z t rr
В= t)j(ft tл
O
48
б
Zf
0,2
Рис.. 8.5. Зависимость оТИQ('JIТf"J1Ь..
НОII избыточной температн'ы,
средней по объему тела, от кри-
терия Фурье
Q
Z
f]/f
0/;
O иPo
жнлых домах и административных зданиях около О, 1 0, 15 м/с);
t п температура помещения, ос.
При освещении и работающем электрооборудовании
тепловыделения от них равны
Qэ == N эт], (.3.29)
rAe N э потребляемая электрическая мощность, кВт; Ч коэф
фициент, учитывающий фактически затрачиваемую мощность, Ok
новремениость работы электрооборудования, долю перехода элект-
рической энерrии в тепловую, которая поступает в помещение.
Этот коэффициент может изменяться от 0,15 до 0,95 во времени и в
вависнмости от технолоrии. При составлении тепловоrо баланса для
отопления нужно учнтывать ero наименьшее значение.
Поступление теплоты в помещение от HarpeтbIx материа-
лов и изделий или наоборот затраты теплоты, Дж, на Harpe-
вание материалов и изделий, которые холодными поступают
с улицы, определяются по формуле
Qм==сё (tнач tп), (.3..30)
rAe С теплоемкость матернала пли изделий, равная Vcp; V ero
объем; ер объемная теплое),!Кость материала; ё средияя по
объему относительная избыточная температура, определяемая по
рис. 3.5. ВелНчина (1 ё) покаЗЫВает долю от ПОЛlJоrо перепада
tl!аЧ tп (начальной температуры матернала t иач н температуры в
помещеНИIl t п ), которая теряется в среднем всем объемом материала
или нзделия за время z с наЧала HarpeBa или охлаждения.
Величина е на рисунке зависит от числа Фурье Fo
РО== zjCR, (3.Эl)
rде R сопротнвление теплопередаче от BceiI толщи изделия пли
материала к окружающеЙ среде
I 1
R == ЛА + аА ; (3..32)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 6. Тепловая эффективность отопuтеЛЬНОёО IjсттюйствQ 109
1 характерный размер, равный для тел, блнзких по форме к
пластине, половине ее толщины, к цнлнндру И шару радиусу;
'л теплопроводность матернала; А внешняя площадь тепло
ОТдающей поверхности материала или изделия (например для тела.
подобооrо пластнне, Al== V).
3.6. Тепловая эффективность
отопительноrо устройства в помещении
и выбор уствновочной тепповой мощности
системы отопления
Отопительный прибор должен компенсировать дефицит
теплоты в помещении. Использование приборов той или
иной конструкции и их установка в различных местах поме
щения не должны приводить к заметному перерасходу теп
лоты. Показателем, оценивающим эти свойства, является
отопнтельный эффект прибора, который показывает OTHO
шение количества затрачиваемой прибором теплоты для
создания в помещении заданных тепловых условий к рас-
четным потерям теплоты помещением.
Считается, что наилучшим отопительным эффектом об-
ладают панельно лучистые приборы, установленные в верх-
ней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка.
Отопительный эффект таких приборов равен 0,9 0,95,
т. е. теплоотдача потолочных панелей излучателей МОЖе1>
БыIьь даже несколько ниже расчетных теплопотерь помеще-
ния без ухудшения комфортности внутренних условий.
Отопительный эффект панели, расположенной в конструк-
ции пола, около 1,0.
Наиболее распространенные приборы радиаторы обыч-
но устанавливают в нишах или около поверхности наруж-
ной стены. Заприборная поверхность переrревается и через
эту часть наружной стены бесполезно теряется некоторое
количество теплотыI. В результате отопительный эффект
радиаторов оценивают величиной 1 ,04 1,06. В этом отно-
шении более эффективными оказываются конвекторы, рас-
полаrаемые вдоль наружной стены. Отопительный эффект,
например, плинтусноrо конвектора около 1,03.
Подоконная панель, встроенная в конструкцию наруж-
ной стены, может иметь заметные бесполезные потери теп-
лоты и ее отопительный эффект снижается до 1,1.
Отопительные приборы обычно имеют определенный
шаr принятоrо номенклатурноrо ряда, который в СНиП
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1 J О rАЙВЙ 8. ТепАОВйЯ МОЩНDсть системы отоnиНИII
выражают теплоотдачей, кВт, отдельноrо элемента прибора
этоrо ряда. В результате в помещении устанавливают число
элементов прибора, окруrленное в большую сторону сверх
расчетной величины. Связанное с этим увеличение теплово-
ro потока от приборов рекомендуют учитывать коэффи-
циентом 1)1' который изменяется от 1,02 до 1,13 в зависи\!о-
сти от изменения теплоотдачи отдельноrо элемента прибора
от 0,12 до 0,3 кВт.
ДОIIолнительные потери теплоты отопительным прибо-
ром, установленным у наружноrо оrражденпя, учитывают
коэффициентом 1)2' Ero значение в зависимости от вида при-
бора и способа ero установки у наружноrо оrраждения
измен яется от 1,02 до 1,1.
Кроме потерь, связанных с раз'rещенпем наrреватель-
ных приборов, в системе отопления возникают бесполезные
потери теплоты трубами, встроенными в конструкции на-
ружных оrраждений, а также в тепловом пункте и друrих
элементах системы. Определяют также дополнительные
теплопотери QTP трубами в неотапливаемых помещениях,
связанные с охлаждением теплоносителя.
Величина суммарных дополнительных потерь (заприбор-
ными участками наружных оrраждений и теплопроводами в
неотапливаемых помещениях) должна быть по СНиП не
более 7% тепловой мощности системы отопления.
Так как дополнительные потери неизбежны и всеrда
существуют, НОрVIами предлаrается их специально подсчи-
тывать или, принимая ДОПУСТИМУЮ величину, определять
устаНОIЮЧНУIO тепловую мощность QOT системы отопления
Q от == };.1Q 'Р1, IP2, i+ Q, (3.33)
rAp .1Qf расчетный дефицит теплоты (тепловая иаrрузка), кото-
рый должен компенсироваться отопительными приборами и тепло-
проводами в отдельных помещениях здаИИЯ.
Пример 3.3. Определим расчетную тепловую иаrрузку помеще-
ний общежития, изображеиноrо на рис. 3.3.
Расчетиая тепловая наrрузка определяется величиной потер ь
ТЕ>ПЛОТЫ помещениями (см. табл. 3.1) за вычетом бытовых теплопос-
туплений. Для жилых помещений бытовые тепловыделения прини-
М<JЮТ в размере 21 Вт на 1 м 2 пола (СНиП 2.04.05-86).
Расчет тепловой наrрузки свеl,ен в табл. 3.3.
Полученные тепловые наrрузки по помещениям являются
исходными для определения установочной мощности систе-
мы отопления и расчета отопительных приборов.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 3 7 Удельная тепловая характеристlща здания 111
Таблица 3.3. Расчет тепловой наrрузки помещеиии
(к примеру 3.3)
Номер Теплопотери Бытовые Тепловая
Наименование теплою))'-
помеще- помещения помещения делени я н:аrр\1ЭК8,
нии Вт ' Вт . Вт
101 )Килан комната 3007 320 2687
102 » 1517 224 1293
201 » 2982 320 2662
202 » 1702 224 1478
А Лестничная клеrка 1994 О 1994
3.7. Удельная тепловая характеристика здания
и расчет потребности в теплоте на отопление
по укрупненным измерителям
Для теплотехнической оценки объемно планировочных
и конструктивных решений и для ориентировочноrо рас-
чета теплопотерь здания пользуются показателем удель-
ная тепловая характеристика здания q, которая при изве-
стных теплопотерях здания равна
q \1 (t tH) ' (334)
rде Qэд расчетные теплопотери через наружные оrраждения
всеми помещениями зданнЯ, Вт; V объем отаплпваемоrо зданнЯ
по внешнему обмеру, м 3 , tn tH расчетная разность температуры
для основных помещений здания.
Величина q, Вт/ (м 3 ' ОС), определяет средние теплопотери
1 м 3 здания, отнесенные к расчетной разности температуры
10. Ее можно определить заранее
q== qoPt. (3.35)
rAe qo эталонная удельная тепловая характеристика, соответст-
вующая разности температур ы о == 18 ( 30)==48 ос; t темпе-
ратурный коэффициент. учитывающий отклонение фактическоЙ рас-
четной разности температур от {).t o .
Эталонная удельная тепловая характеристика может
БЫ1Ь определена с учетом требований СНиП
J
qo== RoV [АсТ}ок+Ап ,Т}пr+fJпл)). (3.36)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
112 r .<ава;] Т епАовая МОЩftOl:ть системы отоr/АСftUЯ
4
4'
4
4з
JO
fЧl
1;-7
I
*0
(4,,65)
/5
6
qov 10 J M]
(fi), '
50h , M
( , О r/, . (.
/( )
2( 61'"
I
10
(2 ,? )
5
Рис. 3.6. Зависимость удельиой
тепловой характеристики здаииЯ
q. от объема здаиия V\/J). сте-
Пени остекленностн наружных
С1еи d(k oK )' ширины здаиия Ь и
высоты h [репериая точка иа [ра-
фике С q. 0,415 8Т/(м' ОС) соот-
ветствует зданию объемом V
=20 10' м' т O), ширииой
ь 11 м, оетеКJlеииоетью наруж-
ных стен d O, 25 при сопротир-
ленин теПJlопередаче иаружиык
стен Яо О, 86 (/J O), коэффи-
циент теПJlопередачи ОКОII k OK
:3,48]
rде Ro сопротивленне теплопередаче наружной стены; 1]ои
коэффнцнент, чнтывающнй увелнченне теплопотерь через окна
по сравнению с наружными стенами; 1]пт, 1]пл коэффицненты,
) чнтывающне уменьшенне по сравненню с наружными стенамн
теплопотерь через потолок и пол; Ас н А п площадн наружных
стен н здання в плане, м 2 .
Преобразуем эту формулу, пользуясь f,РИНЯТЫМИ В
СНиП данными и обозначениями и приняв за основу харак-
теристики для жилых зданий,
== 1 J6 (I+2d)A c +A n
qo, V .
rAe d доля площади наружных стен, занятая окнами.
(3.37)
Температурный коэффициент ! равен
22
Pt==O,54+ t t '
n и
(3.38)
Формула (3.38) соответствует значениям коэффициента
t, которые обычно приводятся в справочной литературе.
Характеристикой q удобно пользоваться для теплотех-
нической оценки возможных конструктивно-планировоч-
ных решений здания. На рис. 3.6 показана зависимость
qo от различных характеристик здания. Реперная точка на
чертеже, через которую проходят все кривые, соответствует
значениям qo==0,415 Вт/(м 3 , О С) для здания V==20.10 3 M\
шириной Ь== 11 м, d==0,25; Ro==0,86; ko 1\==3,48, д,линой [;;:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3 1 удельная т пдавая характеристика gдr.нuя 113
;:::30 м. Каждая кривая соответствует изменению одной из
характеристик (дополнительные шкалы по оси абсцисс)
при прочих равных условиях. Из rрафика видно, что наи-
большее влияние на qo оказывает изменение остекленности
d и ширины Ь здания.
По rрафику можно судить о влиянии теплозащиты на-
ружных оrраждений на общие теплопотери зданием. По
заВИсимости qo от V ( ) (Ro== R6P можно сделать вывод,
что усиление теплоизоляции стен незначительно понижа т
тепловую характеристику, между тем как при ее уменьше
нии qo начинает быстро возрастать. Дополнителы!ая теп
лозащита оконных проемов (шкала k ои ) за\1етно уменьшает
qo, что подтверждает целесообразность увеличения сопро
тивления теплопередаче окон.
Если в форv.улу (3.34) подставить значение Qзд, то ее
можно привести к виду
q kA ип (,,) rv kA (3 3:)
V(tп tl1) V'
Значение удельной тепловой характеристики зависит в
основном от отношения площади наружных оrраждений
kA к объему V здания и теплозащиты k оrражденич.
Кроме Toro, ее величина при прочих равных условиях зави
сит от назначения, этажности и формы здания, площади А
и теплозащиты k отдельных наружных оrраждений, от
степени остекления здания и района постройки. Влияние
отдельных факторов на величину q очевидно из paCCMOTpe
ния формулы (3.39) и рис. 3.6.
Значение удельной тепловоЙ характеристики здания
используют для приблизителыюrо подсчета теплопотерь
здания
Qзд=:qо tV (tn t,,). (3.40)
Применение qO для определения отопительной наrрузки
приводит к значительным поrреШНОСТЯ\1 в расчете. Объяс
няется это тем, что в qo учитываются только теплопотери
через оrраждения, между тем как отоп!!те.Тlьная наrрузка
имеет более сложную структуру, описанную выше.
Для определения расчетной отопительной наrрузки
QOT вза\1ен удельной тепловой характеристики необходимо
использовать более полный показатель
qOT== (Cfоrр+qи qтеХII)'
(3.41 )
8 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
111 'лава 3 ТепЛ()6аn мтцн()('ть системы ()топлен.ия
rAe коэффициент, учитывающий неизбежные потери теП.10IЫ
арматурой, трубопроводами и т. д. В системе отопления; qorp
теплопотери иаружными оrраждеииями с учетом добавок; qи
теплопотери на ИНфl1лыраЦIIЮ; QTexH технолоrllчеСКllе и бытовые
тепловыделения.
Расчет тепловых наrрузок на системы отопления по
укрупненным измерителям используют только для ориен-
тировочных подсчетов и при определении потребности в
теплоте района, rорода, т. е. при проектировании цент-
ральноrо теплоснабжения.
Если принять, как это, например, имеет место для жи-
лых зданий, что теплопотери на инфильтрацию приблизи-
тельно компенсируются тепловыми и теХНОJIоrическими
теплопоступлениями, а также исходить из предельно допу-
стимых дополнительных потерь в системе отопления, то
установочная тепловая мощность системы отопления по ук-
рупненным показателям может быть принята равной
QOT == 1,07qV ип tH)' (3.42)
если по СНиП дополнительные теплопотери принять рав-
ными 7%.
Формула (3.42) приближенная и ее надо рассматривать
как первое приближение при укрупненных расчетах.
3.8. Использование тепловон мощности системы
отопления и rOAoBble затраты теплоты на отопление
При проектировании систем отопления необходимо знать
режим их работы и реrулирования в течение отопительноrо
сезона в условиях rодовой изменчивости внешних климати-
ческих воздействий п составляющих тепловorо баланса
помещения.
rодовой ход изменения климатических параметров обыч-
Но характеризуют изменениями среднемесячных значений,
полученных по данным мноrолетних наблюдений. Кривые
[одовых изменений имеют плавный характер и приближа-
ются по своему очертанию к правильным rармоническим.
rодовой ход изменения температуры наружноrо воздуха
следует за [одовым ходом солнечной радиации с некоторым
запаздыванием, что связано с нестационарным характером
теплообмена в приземном слое. rодовой минимум темпера-
туры наружноrо воздуха обычно падает На январь. rодовой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
38 ИС12()ль3()еанuе тепА060а Мt>ЩНtlCmа cflcme"ы ()то"иноя II.
ХОД влажности воздуха, а часто и скорости ветра связан с
температурой.
rаРМОllический характер изменчивости пара1V[етров Ю1И-
мата позволяет определить их функцией времени [ода в
виде триrонометрическоrо ряда. Изменение произволыюrо
параметра у климата (температуры ( н , солнечной радиации
1, энтальпии i H ) равно
Y==Yr+ A ,/ cos (2Л 3 5 )' (3.43)
rде Yr среднеrодовое значение параметра; А у ампл итуда из-
менения; z пер!!од времен!! от момента максимума, сут.
Значения Yr, А у и zmax для различных климатических
параметров и rеоrрафических районов MorYT быть получены
по данным метеоролоrических наблюдений, приведенным в
«Справочнике по климату СССР» и СНиП. Характеристики
rодовоro хода парамеТРО8 климата для Москвы как прпмер
приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4. Характеристики ronoDoro;koAa парамеТРОD
климата Москпы
{, Вт/м'. при ориеитации
Х аракт"ристик и повер,<ности
lи, ос ,
rодовоrо И3V1eI-IРИИЯ и, I I I
парамС"трu'З Дх\./кr rОрИЗ0Н
Тf'lЛi">Н('I,1 и, С З. в
I
Среднеrодовое зна- 3,7 1675 117 93 50 105
чение Yr 14,15 'JO 63 48 83
Амплитуда Ау 2620
Месиц максимума УН VII Уl УI УI УI
zmax
!J
в таблице приведены средние по мноrолетни'V! наблюде-
ниям данные, соответствующие коэффициенту обеспечен-
ности k об ==0,5. В отдельные [оды отклонения от средних
мноrолетних MorYT быть значительными. В Москве бывали
rоды, коrда f п . r отличалась от среднемноrолетнеrо значе-
ния на 8 ос и более.
Тепловой баланс помещения изменяется также в течение
rода. И менения в rодовом ходе происходят медленно и по-
ЭТОМУ тепловой баланс помещения в каждый момент времени
8*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
I J 6 Fла6а 3. ТеnАО6ая МОЩliость системы отопления
rОДа может рассматриваться как стационарный. Тепловое
состояние помещения в rоДОВОМ ходе, принимая rармони-
ческий характер изменчивости влияющих на Hero факторов,
также можно представить в виде
Qn == Qn. т+ А Qп cos (2Л 3 5 )' (3.44)
rде Qn.r среднее за rод значение тепловоrо баланса помещеНIIЯ;
А Qп амплитуда ero изменения.
Расход теплоты на отопление в любой момент отопитель-
Horo периода определяется величиной Qu. Потребность в
отоплении появляется в момент времени, коrда тепловой
баланс помещения становится отрицательным,
Qn О. (3.45)
Решение уравнения (3.44) при условии (3.45) позволяет
определить продолжительность отопительноrо сезона dZ o . c ,
сут, как обратную триrонометрическую функцию
365 Qn. r 3 4 )
.1z o . с == 2:n; arccos . ( . 6
Qп
rодовой расход теплоты на отопление QOT.r' следова-
тельно, можно представить в виде интеrрала
QOT.r== Qn dz ,
6z 0 . с
который приближенно может быть записан
QOT.r== 1,163z c z H A Qn l116 : (91,2+0,Mz o . с) J' (3.47)
rде <'с число часов работы системы отопления в сутки; Zи
число днеЙ работы в неделю.
rодовой расход теплоты на отопление может быть рас-
считан с учетом заданноrо k об , для этоrо в формулу
(3.47) необходимо подставить соответствующие значения
характеристик климата. Учет обеспеченности при опреде-
лении rодовых расходов теплоты имеет важное практиче-
ское значение, так как позволяет правильно планировать
распределение тепловых наrрузок между различными ка-
теrориями потребителей, что способствует Экономии тепло-
вой энерrии и повышению надежности работы систем отоп-
ления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
$J 3. 9. чеm осабеlшосmей mеп.М8()е() режима зданuя t 17
в СНиП, исходя из предположения о незначителыюм
различии тешювоrо баланса зданий основных потребите-
лей, ПрОДОЛЖ\lТельность zo.c и средняя температура t o . c
отопительноrо сезона определяются для всех зданиЙ числом
дней в rоду с устойчивой средней суточной температурой
наружноrо воздуха 8 ос и ниже (по среДНИМ МНОI'олетним
данным). Считают, что только трансмиссионные теплопоте-
ри определяют тепловую мощность отопления, поэтому
QOT.r (tп Тtн) (tп tо.с)Мо.СV8Д' (3.48)
rде QOT расчетная удельная тепловая мощность системы, опре-
деляемая по формуле (3.41).
t 3.9. Учет особенностей теПЛ080rо режима здания
при выборе ero системы отопления
1. ВЫБОР И РАЗМЕЩЕНИЕ ОТОПИТЕльноrо ТРОЙСТВА
В ПОМЕЩЕНИИ /
ОтопительныЙ прибор системы отопления является теп-
лообменником, с помощью которorо теплота от теплоносите-
ля системы передается обоrреваемому помещению. ОТОПf!-
тельный прибор должен наилучшим образом передавать теп-
лоту помещениlO. Ero конструкция, способ установки в
помещении и положение в системе отопления должны быть
всесторонне оценены по экономичеСIШМ, техническим, эсте-
тическим достоинствам, а также по теплотехническим
свойствам. Теплотехнические свойства должны определить
количество затрачиваемой на обоrрев помещения теплоты,
оптимальные формы конструкции, место расположения в
помещении, доли ОТДаваемоrо прибором конвективноrо и
лучистоrо потока. С их IIОМОЩЬЮ должна быть оценена
степень оптимальности микроклимата, создаваемоrо ото-
пительным прибором в помещении.
Комфортность тепловой обстановки в помещении в боль-
шоЙ мере зависит от места установки отопительноrо при-
бора в помещении и ero rеометрии. Отопительные приборы,
компенсируя теплопотери, должны также выполнять роль
локализаторов источников холода в помещении. Поэтому
прибор должен иметь такую rеометрию и должен быть
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
118 r лава J 1 епловая мощность системы отопления
установлен так, чтобы своей площадью и восходящей около
Hero струей теплоrо воздуха предупредить переохлаждение
отдельных поверхностей и попадание холодных токов воз-
духа в обслуживаемую зону помещения.
Идеальным в этом смысле является решение, коrДа вся
внутренняя поверхность наружноrо оrраждения, обращен
ная в помещение, равномерно обоrревается и в помещении
отсутствуют охлажденные поверхности.
Хорошие тепловые условия в среднем в помещении и
непосредственно около иаружных оrраждений создают при
боры, расположенные под окнами вдоль наружной стены.
В этом случае рабочая зона и область у пола По:\1ещения,
которая особенно подвержена переохлаждению ниспадаю
щими токами воздуха, защищается в тепловом отношении
наиболее эффективно. Неприятным для человека в тепловом
отношении является охлаждение Hor, поэтому равномерный
обоrрев нижней зоны помещения вдоль всей наружноЙ стены
и особенно под окнами является удачным решением, при
котором наиболее комфортный микроклимат может быть
достиrнут при наименьших затратах.
В отдельных помещениях и для некоторых конструкций
наrревательноrо прибора имеется определенная особенность
в выборе места расположения обоrревателя.
В детских яслях и садах, в комнатах для маленьких дe
тей желательно устройство обоrреваемоrо пола или так
называемых плиитусных приборов, равномерно обоrреваю-
щих по периметру всю нижнюю зону помещения. Специаль-
ные тепловые дорожки делаются в помещении бассейнов.
()()orreB пола желателен в вестибюлях и переходах, в кото-
рые IIIOДI{ входят с улицы, занося на Horax CHer.
Во мноrю. промышленных цехах с холодным перекры-
тие ,j и световыми фонарями желателен специальный подо-
rpeB верхней зоны, который должен предупредить образо-
вание «падающих» В рабочую зону токов холодноrо воздуха.
Теплоотдача приборов, обоrревающих фонари и холодные
перекрытия, должна компенсировать их теплопотери. Наи-
лучшим образом эту задачу MorYT выполнить приборы-
излучатели, которые подвешивают в виде лент на некото-
ром расстоянии под потолком помещения. Обильным излу-
чением вниз они равномерно обоrревают рабочую зону.
Конвективная составляющая их теШlOотдачи HarpeBae,»
воздух под перекрытием и компенсирует ero теплопотери,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3 9 .Учет OCo6eHHtlCmeи теnЛ(I{Jоео режима mнuя f 1.
Рис. 3.7. Кривые раСI1Р Дe.llении
температуры воздуха по высоте
помещеиии "р" рааличныx видах
ОТОПlleииа (за репериую точку
прината температура 18 ос На вы-
соте 1,5 м от по.лВ для всех видов
отопления)
1 печном; 2 ВОЗДУШНОМ, 3
радиаторн{)М; 4 потолочном
ЛУЧИСТОМ. 5 ИаПОЛЬНО\l лучис-
ТО1\-.
h,M
2,7
1,'1
1,5
!fj
!'!
i о, ос
предупреждая образование падающих холодных токов воз-
духа.
В зданиях о помещениями небольшой rлубины, коrДа
расстояние от наружных стен до противоположной внут-
ренней стены невелико, допу<:тимо расположение приборов
у внутренних стен. Система отопления здания в этом случае
оказывается компактной и значительно сокращается протя-
женность теплопроводов, ПОДВОДЯЩИХ reплоноситель к
наrревательным приборам.
Вопросы теплообмена различноrо вида приборов при
любом их расположении в помещении MorYT быть решены
на основе общей задачи теплообмена в обоrреваемом поме-
щении, которая подробно рассмотрена в курсе «Строитель-
ная теплофизика». Показательным для оценки общей эф-
фективности обоrрева помещения при различных отопитель-
ных приборах является распределение температуры воз-
духа по высоте помещения. Образование тепловой подушкн
у потолка и переrрев верхней зоны помещения связаны с
возрастанием потерь теплоты. Холодный воздух у пола
приводит к дискомфортности обстановки. Наилучшим явля-
ется наиболее равномерное распределение температуры по
Высоте. На рис. 3.7 приведены кривые температуры воз-
духа по высоте помещения при разных приборах и местах
ИХ расположени я в помещении.
Orопительный прибор должен быть рассчитан как из
условия компенсации теплопотерь, так и из условия лока-
лизации ниспадающих холодных токов воздуха и уменьше-
ния неприятноrо излуцения в сторону холодных поверхно-
стей помещения. В современных зданиях часто развивается
площадь световых проемов. ЭТО решение БХОДИТ в противо-
fJ,J
О
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
120 r лава 9 Тепловая мощность сшmеАfЫ отопления
речие с требованиями СОI{ращения теплопотерь и поддержа-
ния комфортности тепловой обстановки в помещении. Как
правило, требование об уменьшении теплопотерь должно
быть выполнено. Однако в некоторых случаях такие реше-
ния эстетически оправданы, и задача инженеров по отопле-
нию и вентиляции состоит в отыскании мероприятий, кото-
рые позволяют сохранить необходимую комфортность теп-
ловой обстановки в помещении при больших поверхностях
остекления и повышенных теплопотерях. Способы расчета,
позволяющие определить необходимую теШIOзащиту окна
или интенсивность HarpeBa и rеометрию прибора при
произвольной поверхности остекления в помещении, рас-
смотрены в курсе «Строительная теплофизика».
2. ВЫБОР ОСНОВНой СХЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЯ
При выборе схемы системы отопления здания необходи
мо учитывать особенности ero тепловоrо реЖIlма. Это,
прежде Bcero, действие инфильтрации наружноrо воздуха
под влиянием rравитационных сил и ветра, а также солнеч-
ной радиации и особенностей технолоrических тепловыде-
лений .
Зимой инфильтрация переохлаждает нижние этажи,
поэтому в мноrоэтажных зданиях целесообразно применение
систем отопления с подачей теплоносителя снизу вверх
(с опрокинутой циркуляцией) и с позонным делением по
высоте здания. Лестничные клетки, лифтовые шахты и
холлы должны отапливаться в основном внизу. Необхо
димы интенсивный обоrрев вестибюлей, устройство теплых
тамбуров, HarpeB пола.
Охлаждающее действие инфильтрации связано с ориен-
тацией оrраждений помещения и зависит от направления и
скорости ветра. В связи с этим желательно предусматривать
пофасадное разделение системы отопления. Эта рекомен-
дация связана также с действием солнечной радиации.
Зонирование системы отопления по высоте и фасадам
здания позволяет реrулировать теплоотдачу приборов в
зависимости от скорости и направления ветра, темпера-
туры наружноrо воздуха, интенсивности солнечной радиа-
ции. Такое членение системы не исключает необходимости
ИНДИВIIдуальноrо ручноrо или аВТО!\1атическоrо реrулиро-
вани я теплоотдачи отопительных приборов в отдельных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3 9 Учет особенностей mепЛОбоео режима ,дания 121
помещениях в связи с разнообразием режимов бытовых и
Технолоrических тепловыделений.
Система отопления может использоваться для охлажде
ния помещении в теплый период rода. В этом случае сле
дует отдавать предпочтение потолочной панельно-лучистой
системе или конвекторной системе с расположением ореб-
ренных поверхностей приборов, исключающим образова-
ние холодных токов воздуха вдоль пола в зимних и летних
условиях.
При совмещенных системах кондиционирования микро-
климата, коrда наряду с отоплением в здании предусмот-
рено воздушное отопление или кондиционирование возду-
ха, основным назначением системы отопления становится
не компенсацня теплопотерь, а локализация охлаждающеrо
влияния наружных оrраждений, особенно окон.
MorYT быть и друrие случаи учета тепловоrо режима
при выборе отопления. Например, при строительстве в рай-
оне вечной мерзлоты, коrда необход ддя устойчивости
здания сохранить мерзлый [рунт wero основании, лучше
отказаться от разводки теплопроводов в подполье первоrо
этажа. В то же время при обоrреве теплиц как раз особая
забота состоит в обеспечении наrревания [рунта. Одним
словом, выбор устройства для обоrрева помещения и основ-
нои схемы системы отопления должен проводиться прежде
Bcero с учетом особенностей тепловоrо режима отдельных
помещении и здания, так как только в этом случае система
отопления сможет выполнить свою основную задачу
обеспечить во всех помещениях здания комфортную, тре-
буемую по функциональному назначению тепловую обста-
новку в холодный период [ода.
I(ОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Как определяется дефицит теплоты в тепловом балансе по-
мещения, указывающий на необходимость отопления помещения?
2. Почему расчетные теплопотери помещением в период резкоrо
похолодання не равиы сумме нанбольших теплопотерь через оТ-
дельные оrраждения?
3. ЧТО такое единица расхода воздуха при расчете ИНфНЛьтра-
ции через наружное оrраждение?
4. Почему при инфильтрации через наружное оrраждение воз-
дух поступает в Помещеиие несколько подоrретый?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
122
r лава 3 Тепловая .4IОЩIt(JСmb cucmeAlьe отопления
5. Как определяется колнчество теплоты, поступающей в по-
МещеНие от HarpeTblX материалов н нзделнй?
6. Почему н иа сколько MorYT отличаться расчетные теплопо
тери здания от устаиовочиой мощности снстемы Оlопления?
7. Какой физический смысл н как определяется ПРОДОЛЖНТeJIЬ-
иость 11 средння 1емпература ОТОпительиоrо сезона здаиня с виут-
реиинми тепловыделениями?
8. Как определяется rодовая потребность в тепловой эиерrин
на отопленне здаиня?
q. Какими являются ндеальные расположення поверхиости
паrрева снстемы отоплення в помещенни?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л 11. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ЦЕНТРАльноrо
ОТОПЛЕНИЯ
r л А В А 4. ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИ60РЫ
t 4.1. Требования, предъявляемые
к отопительным приборам
отопителыI ые приборы один из основных элементов
систем отопления предназначены для теплопередачи от
теплоносител я в 060rpeBaeMble помещения.
В rл. 3 установлено, что расход теплоты на отопление
каждоrо помещения определяется по тепловому балансу для
поддержания в нем необходимой температуры при расчеr-
ных зимних условиях. В этих УСЛОВИЯh:[. е. при темпера-
туре наружноrо воздуха, расчетно я сиСтемы отопления
здания, расход теплоты на отопление или, короче, теплопот-
ребность помещения Qn должна компенсироваться тепло-
отдачей отопительноrо прибора Qпр и HarpeTblx труб QTP
(рис. 4.1):
Qп==Qпр+Qтр, (41)
Эта суммарная теплоотдача в помещение, необходимая
для поддержания Зdдаююй 1емпераrуры, в системе отопле-
ния называется тепловой наrрузкоИ: отопительноrо прибора.
В тепловую на] рузку Q п не I3ходят дополнительные
теплопотери Qдоп (см. рис. 4.1), обусловленные проrрева-
нием оrраждающей конструкции в Mecre установки ОТОПИ-
тельноrо прибора, как заранее неизвестные (они зависят
от типоразмера прибора).
Следовательно, от теплоносителя в помещение должен
передаваться тепловой потон QT. превышающий расчетную
теплопотребность Q n на величину дополнительных тепло-
потерь Qдоп:
Qт==Qп+Qдоп. (42)
Дополнительные теплопотери Qдоп принято выражать в
долях основных теплопотерь.
Каждый отопительный прибор должен иметь определен-
ную площадь наrревательной поверхности А пр , м 2 , рас-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
124 Тла8а 4. Отопительные приборы
{llr
РIIC:. 4.1. Схема теплоотдачи ОТОПllтель-
ИОl'О прибора Qпр и труб QTP дЛЯ возме-
щеиия теплопотерь помещения Qп "
Qдоп при теплоподаче QT СО стороны
теплоносителя
считываемую (см. ниже) в со-
ответствии с требуемой тепло-
отдачей прибора. Для обеспе-
чения необходимой теплоот-
дачи в прибор должно пос-
тупать также определенное
количество теплоносителя в
единицу времени О, Kr/c (кr/ч),
"0" называемое расходом тепло-
I носителя.
Расход теплоносителя воды, при котором теплопере-
дача в помещение сопровождается понижением ero тем-
пературы, определяют по формуле
QT
С (tBx tBblX)'
Расход теплоносителя насыщенноrо пара, при кото-
ром теплота в отопительном приборе выделяется при фазо-
вом превращении (конденсация пара со свободным отводом
конденсата из прибора), определяют по формуле
Gпар-==Qт/r. (4.4)
В формулах (4.3) и (4.4) расход теплоносителя О, Kr/c,
при практических расчетах обычно приводится к 1 ч вре-
мени (кr/ч), и Torдa в числитель формул вводится множи-
тель 3600; с удельная массовая теплоемкость ЕОДЫ, рав-
ная 4187 Дж/ (Kr. ОС) или 4,187 кДж/ (п. ОС); t BX ' t Bblx
температура воды при входе в помещение и выходе из Hero,
ОС; r удельная теплота конденсации при определенном
давлении пара в приборе, Дж/кr (кДж/кr).
К отопительным приборам как I{ оборудованию, устанав-
ливаемому непосредственно в обоrреваемых помещениях,
предъявляются требования, дополняющие и уточняющие
требования к системе отопления (см. 1.1):
1 санитарно-rиrиенические относительно поН!!-
женная температура поверхности; оrраничение площади
а вод
(4.3)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f} 4 1 Требования, предъявляемыle к отопительным приборам 125
rоризонтальной поверхности приборов для уменьшения
отложения пыли; доступность и удобство очистки от пыли
поверхности приборов и пространства BOKpyr них;
2 экономические относительно пониженная стои
мость прибора; экономный расход металла на прибор,
обеспечивающий повышение тепловоrо напряжения ме-
талла. Показатель тепловоrо напряжения металла прибора
М, BT/(Kr'oC), определяется по отношению тепловorо
потока Qпр при t==l ОС к массе металла прибора ом:
м Qпр
== О., !J.t '
(4.5)
rде !J.t разность температуры теплоносителя и окружающеrо
воздуха.
Очевидно, что чем больше показатель М, тем более ЭI\О
номным будет прибор по расходу металла. Увеличение этоrо
показателя связано с уменьшением м ла, израсхо
дованноrо на изrотовление прибора, без уменьшения ero
тепловоrо потока. При оценке расхода металла на прибор
учитывают также сравнительные технико экономические
показатели используемоrо вида металла (чуrуна, стали,
алюминия и т. д.). Значения показателя М находятся в
настоящее время в пределах от 0,2 для чуrУНIIЫХ приборов
до 1,6 Вт/ (Kr. ОС) дЛЯ одиночной обетонированной стальной
трубы.
3 арХИТектурно строительные соответствие внеш
Hero вида приборов интерьеру помещений, сокращение
площади помещений, занимаемой приборами. Приборы
должны быть достаточно компактными, т. е. их строитель-
ные rлубина и длина, ПрИХОДящиеся на единицу тепловоrо
потока, должны быть наименьшими;
4 производственно монтажные механизация изrо-
товления и монтажа приборов для повышения производи
тельности труда; достаточная механическая прочность
приборов;
5 эксплуатационные управляемость теплоотдачи
приборов, зависящая от их тепловой инерции; температуро
устойчивость и водонепроницаемость стенок при предельно
допустимом в рабочих условиях (рабочем) rидростатическом
давлении внутри приборов.
К отопительным приборам предъявляется также в важ
ное для них теплотехническое требование передачи от
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
126 rлава 4. Отопительные пpul5opb!
теплоносителя в помещения через единицу площади наи-
большеrо тепловоro потока при прочих равных условиях
(расход и температура теплоносителя, температура возду-
ха, место установки и т. д.).
Для выполнения этоrо требования прибор должеи обла-
дать повышенным значением коэффициента теплопередачи
k np (см. 4.5) по сравнению с каким-то значением k np .
Значение k пр одноrо из типов секционных радиаторов уело-
вились принять за эталон (за эталон принят k np ранее выпу-
скавшеrося чуrунноrо секционноrо раиатора типа H 136).
Всем перечисленным требованиям одновременно удов-
летворить невозможно и этим объясняется рыночное разно
образие типов отопительных приборов. При этом каждый
их тип в наибольшей степени отвечает каКОЙ Лlfбо rруппе
требований, уступая друrому в отношении прочих требо
ваний. Например, отопительные приборы для лечебных
учреждений соответствуют повышенным санитарно rиrие-
ническим требованиям за счет ухудшения друrих показа-
телей.
4.2. Классификация отопнтельных приборов
Все отопительные приборы по преобладающему способу
теплоотдачи делятся на три rруппы.
1 радиационные Пр!lборы, передающие излучением не
менее 50% общеrо тепловоrо потока; к первой rруппе отно-
сятся потолочные отопительные панели и излучатели;
2 конвективно радиационные приборы, передающие
конвекцией от 50 до 75% общеrо тепловоrо потока; вторая
rруппа включает радиаторы секционные и панельные,
rладкотрубные приборы, напольные отопительные панели;
3 конвективные приборы, передающие конвекцией
не менее 75% общеrо тепловоrо потока; к третьей rруппе
принадлежат конвекторы и ребристые трубы.
В эти три rруппы входят отопительные приборы пяти
основных видов (рис. 4.2): радиаторы секционные и панель-
ные, rладкотрубные приборы (эти три вида приборов имеют
rnадкую внешнюю поверхность), конвекторы, ребристые
трубы (имеют ребристую поверхность). К приборам с реб-
ристой внешней поверхностью относятся также калорифе-
ры, применяемые для наrревания воздуха в системах воз-
душиоro отопления и вентиляции.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.2. К.Аассификацuя отопительных пpufтpoo 127
о)
о)
в)
I
[!\
!
1
е) о)
I :
2'F
) W
1
Рис. 4.2. Схемы ОТОlIIнельных приБOi)()В раЗ.ЧИЧIIЫХ видов (поперечные ра.резы)
а радиатор чуrунны1! секционныЙ; 6 радиатор стальноЙ Пdнельный (РСЬ);
8 rладкотрубный прибор И9 трех rорнзонтальных стальных труб; е KOHHeK
"ор С кожухом; д прибор нз двух ребрllСТЫХ труб; 1 Канал для теплоносите
ля; 2 стальная пластнна; 3 чуrунныЙ фланец
По используемому материалу различают металлические,
комбинированные и неметаллические отопительные прибо-
ры. Металлические приборы выполняют в основном из
ceporo чуrуна и стали (листовой стали и стальных труб).
Применяют также медные трубы, листовой и литой алюми-
ний и друrой металл.
В комбинированных приборах используют теплопро-
водный материал (бетон, керамику), в который заделывают
стальные или чуrунные rреющие элементы (пане.лъные pa
диаторы); оребренные металлические трубы помещают в
неметаллический (например, асбестоцементный) кожух
(конвекторы).
К неметаллическим приборам относят бетонные панель-
ные радиаторы, потолочные и напольные панели с заделан-
ными пластмассовыми rреющими трубами или с пустотами
вообще без труб, а также керамические, пластмассовые и
тому подобные радиаторы.
По высоте вертикальные отопительные приборы подраз-
деляют на высокие (высотой более 650 мм), средние (более
400 до 650 мм) и низкие (более 200 до 400 мм). Приборы вы-
сотой 200 мм и менее называют плинтусными.
По rлубине в установке (с учетом расстояния от прибора
До стены) имеются приборы малой rлубины (до 120 мм),
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
128 rлаqа 4. ОтопателЬные праборы
.
"'''
"':а
5
:<::1
m
. .
t;.:r:<1)
"t0:o
о=<!",
g:o
=="'",
aI О"''''
CI :11 <>.'"
с:>. '" '"
CI 8-
\о
:: \о Ь...а
с:>. S.
с:: >5
E-t ф
:< :<"':0
:3 " 8..:r:
:с :о
..о $ ><11
о; <>..
... '" ",О
... " '"
:: '"
с:: '" "
CI ti '"
'"
... '" u
CI <>. '"
..
aI '"
CI ",' =<!
..: == О
:: '" '"
О
"" '" :<
'"
О '"
:3 'aJ '"
:с <>. ..,
= f--o 0:<
CI ",и
<>.'"
:с ","
.... ...'"
CI ==
='"
;;; '" '"
"",
'"
... ...
...
<11
'" '"
<11 О
:с :<
CI u
t:: '"
..
'"
'"
><
..,. '"
...
<11
::r
=:
о;
\о
<11
f-o
нип
.dани Н!?ИОIJ'IJaJ.
аЧ{tННО иdп
1'tJ.edJ.e"o\ti\dJ.
ниНаItНО.LОJЕН
нипеЕии!?хаw
ЧJ.JОНJ.}I!?Ш О}l
П'ии Il'l!Imаии
еlШВJ.аw \tox ed
q.LЗОi\ИОLЗ
иt!1ЧIl .10 В}1L:)ИhО
И.L;JОН xdaa
-Оа еdЛJ.еdаuwаJ.
(:>0' ,");'.1.9
'du)J
<>.
О
\о
.,
<>.
'"
:о
'"
'"
...
.,
О
...
О
1>: 1>:
<11 <11
А
а
1++1
1 + II
t II I
1++1
1++'
+
+++1
1+++
11+ I
<':1\1':)<00
......r ...... ...... '<:f"I
......r.............. .........
I 1 I I
J1') \1':) J1') J1')
00. с'- r-: о'
.""
::1! ."" с:>.
:С::1! о
:С:с \о
о", ""
:= о; А с:>.
::r ф С::
::i:c о=:
u <11 :!I <11
С:: :с >о:
'5 ' о,
:c:co. o
,Q :С: Ь @ Х
Х "" '"
...ф"::с ф
<.1\0<110\0
,""
.. :а
0.;11
о ;11
... ::>,
<11 '"
:.: ::>,
:r
а.
1>:
<11
1>: S
А
++ I !
++1+
++
1+++
+
1+11
++1+
+1++
I 1 I 1
++++
о
о \1':)
.\1':)
t-- .,., <':1
J J J
- 0>-
<11
\о
>.
::; о.
о ...
... -е-
о u ""
x;.g-
u
a.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.3. Oпucallue oтonuтeAbllbIX прuБОРОIt 121}
средней rлубины (более 120 до 200 мм) и большой rлубины
(более 200 мм).
По величине тепловой инерции можно выделить приборы
малой и большой инерции. К приборам малой тепловой инер
Ции относят приборы, имеющие неболъшую массу материала
и вмещаемой воды. Такие приборы с rреющими трубами
малоrо диаметра (например, конвекторы) быстро изменяют
теплоотдачу при реrулировании количества подаваемоrо
теплоносителя. Приборами, обладающими большой тепло-
вой инерцией, считают массивные приборы, вмещающие
значительное количество воды (например, бетонные или чу
[унные радиаторы). Такие приборы теплоотдачу изменяют
сравнительно медленно.
Для сравнения отопительных приборов в табл. 4.1
приведены области значений коэффициента теплопередачи и
условными знаками отмечены друrие относительные пока-
затели основных видов приборов. Знаком «плюс» отмечены
положительные показатели приборов, знаком «минус»
отрицательные. Два плюса указывают на показатель,
определяющий основное преимущество какоrо-либо вида
приборов.
f 4.3. Описание отопительных приборов
Радиатором принято называть конвективно радиацион-
ный отопительный прибор, состоящий либо из отдельных
колончатых элементов секций с каналами круrлой или
эллипсообразной формы (рис. 4.3), либо из плоских блоков
с каналами колончатой или змеевиковой формы (рис. 4.4).
Секции радиаторов отливаются из ceporo чуrуна (тол-
щина стенки около 4 мм) и MorYT компоноваться в приборы
различной площади путем соединения на резьбовых нип-
пелях с прокладкамн из термостойкой резины или паро
нита. Несколько секций в сборе называют чуrунным ceK
ционным радиатором. Наиболее распространены двухколон
чатые (см. рис. 4.3) радиаторы средней высоты (монтажная
высота h M ===500 мм), хотя имеются радиаторы одно- и MHoro
колончатые, высокие (h и === 1000 мм) и низкие (h M ===300 мм).
Секции изrотовляlOТ различной строительной rлубины
(размер Ь на рис. 4.3); в настоящее время приняты Ь===90 и
140 мм, и марка радиатора обозначается М-90 или M I40,
9 705
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13 О r лаВа 4 Отопительные "рu60РЫ
ВНУТРЕННЯЯ
,ЕЗЬБД
РИс. 4.3. ДВУХКOJIоичатая секция ЧУ-
rуииоrо радиатора
h п полная высота; Ь м ....... МОИ.
таживи высота; Ь строительиая
-лубии.., 98 (l08) длииа секции. мм
t:
s:
-<::
98
(108
Рис. 4.4. Схемы каиалов ,ЦЛЯ тепло-
ИОСlIте.JIЯ в паиельиых радиаторах
колончатой (а) формы фадиатор
РСВ), змеевиковон двухходовоil (6)
и четырехходовои (8) форм (радиа-
торы PCr-2 и PCr-l)
и)
о)
8)
"";"" s
r ./
'-- "'\
./
...,......
НИТ K 1
КОЛОНКИ
Длина одной секции бывает 98 и 108 мм, что указывается
в обозначении марки (например, MC-90-108 и MC-140-108).
Чуrунные секционные радиаторы отличаются значитель-
НQЙ тепловой мощностью на единицу длины прибора (ком-
пактностью) и стойкостью против коррозии (долrовечно-
стью). Однако серьезные недостатки вызывают замену этих
приборов друrими. Чуrунные радиаторы металлоемки [по-
казатель M==0,29 0,36 BT/(Kr.oC)1, производство их тру-
доемко, монтаж затруднителен, очистка от пыли неудобна,
внешний вид непривлекателен.
Плоские блоки радиаторов свариваются из двух штамп 0-
панных стальных листов (толщина листа 1 ,4 1 ,5 мм),
образуя приборы малой rлубины (18 21 мм) и различной
длины, называемые стальными панельными радиаторами.
Панельные радиаторы с плоскими вертикальными !<аналами
колончатой формы (см. рис. 4.4, а) сокращенно именуются
РСВ (радиаторы стальные вертикальные), с rОрllзонталь-
ными последовательно соединенными каналами (змеевико-
вой формы) PCr-l (см. рис. 4.4, в) и PCr-2 (см. рис. 4.4, б).
Радиаторы PCr-2 бывают двухходовыми и четырехходо-
выми.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 3 Описанае oтoпaтeAbHЫJC прибо",,,, 131
Стальные панельные радиаторы отличаются от чуrун-
ных меньшей массой [показатель 1\1 ==O,55 O,80 Вт/ (Kr Х
Х ОС)], увеличенной излучательной способностью (35 40 %
вместо 30% общеrо тепловоrо потока). Они соответствуют
интерьеру помещений в полносборных зданиях, леrко очи-
щаются от пыли, их монтаж облеrчен, производство механи-
зировано. На одних и тех же производственных площадях
ВОЗl\южен значительно больший выпуск стальных радиато-
ров вместо чуrунных.
Распространение стальных радиаторов оrраничивается
необходимостью применения Коррозионностойкой холод-
нокатаной листовой стали. При изrотовлении из обычной
листовой стали срок службы радиаторов сильно сокраща-
ется из-за интенсивной внутренней коррозии. Область их
применения оrраничена системами со специально обрабо-
танной (деаэрированной) водой. Их не разрешается также
применять в помещениях с аrрессивной воздушной сре-
доЙ.
Стальные панельные радиаторы имеют относительно
небольшую площадь наrревательной поверхности, из-за
чеrо часто приходится прибеrать к установке их в два ряда
(на расстоянии 40 мм от одной панели до друrой). При этом
снижается теплоотдача (примерно на 15 %) и затрудняется
очистка межпане.'!Ьноrо пространства от пыли.
Плоские блоки радТ!а10рОВ делают также из тяжелоrо
бетона (бетонные отопитео'1ьные панели), ПрИr.!еНЯЯ Harpe-
вательные элементы змеевиковой (см. рис. 4.4, в) или реrи-
стровой (см. рис. 4.4, б) формы из металлических и не1li\етал-
лических труб. Бетонные панели располаrают в наружных
оrраждающих конструкциях помещений (совмещенные па-
нели) или приставляlOТ к ним (приставные панели) под-
робнее см. rл. 11.
Бетонные панели, особенно совмещенноrо типа, отве-
чают строrим санитарно-rиrиеническим, архитектурно-стро-
ительным требованиям, отличаются высоким тепловым на-
пряжением металла. К недостаткам совмещенных па нелей
ОТносятся трудность ре:\юнта, большая тепловая инерция,
усложняющая реrулирование теплоотдачи, увеличение
тетюпотерь через дополнительно проrреваемые наружные
конструкции зданий. Поэтому в настоящее время они пр!!-
меняются оrраниченно Панели приставноrо типа умень-
шают раfiочнй объем помещений.
9*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
132 rAf18a 4, ОтonuтеАьные прu60РЫ
а)
1
о) НИТКА
кдлдчи:
Рис. 4,5. Змеевиковая (а) и реrистровая (6) формы соединения стальных труб в
rладкотрубиые отопительные пРиборы
1 нитки rОРИЗ0итальные стальиые трубы; 2 колоика
а)
%:
о)
/
'"
""
IVS
2
3
'/j
'/j
/
Рис. 4.6. Схемы конвекторов
а с !{ожухом (типа КН «Комфорт.20»); б без кожуха (типа КА «Аккорд»);
1 иаrревательныЙ элемеит; 2 кожух высотоЙ h K ; 3 воздушныЙ клапаи;
4 решетка; 5 оребреиие
rладкотрубными называют конвективно радиационный
отопительный прибор, состоящий из нескольких соединен-
ных вместе стальных труб, образующих каналы для теп
лоносителя змеевиковой (рис. 4.5, а) или реrистровой
(рис. 4.5, б) формы. В реrистре при параллельном соеди
нении rоризонтальных труб поток теплоносителя делится с
уменьшением скорости ero движения. В змеевике трубы
соединены последовательно, и скорость движения теплоно-
сителя не изменяется по всей длине прибора.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 4.3. Oпucaltut отопитtА6Ш!lX п(Jцб(}(Юt1 {а8
Отопительные приборы сваривают из труб D y==32
100 мм, располаrаемых одна от друroй на расстоянии, на
50 мм превышающем их наружный диаметр, для увеличе-
ния теплоотдачи излучением.
rладкотрубные приборы характеризуются высокими
значенияМИ коэффициента теплопередачи, их пылесобираю-
щая поверхность невелика и леrко очищается от пыли.
Вместе с тем эти толстостенные стальные приборы тя-
желы и rромоздки, занимают MHoro места, их внешний вид
не соответствует современным требованиям, предъявляемым
к интерьеру помещений. Их применяют в редких случаях,
Korдa Не MoryT быть использованы отопительные приборы
друrих видов (например, для обоrреванпя световых фона-
рей, при значитеЛЬНО 1 выделении пыли в помещении).
Конвектор состоит из двух элементов трубчато-реб-
ристоrо наrревателя и кожуха (рис. 4.6). Кожух декори-
рует наrреватель и способствует повышению теплопередачи
блаrодаря упеличению подвижности воздуха у поверхности
наrревателя. Конвектор с кожухом (рис. 4.6, а) передает в
помещение l\Онвекцией 90 95% общеrо тепловоrо потока.
Прибор, в котором функции кожуха выполняет оребрение
наrревателя, называют конвектором без кожуха (рис. 4.6, б).
Наrреватель выполняют из стали, Чуrуна, алюминия и
друrих металлов, кожух из листовых материалов (стали,
асбестоцемента и др.). На рисунке показаны наrреватели со
стаЛЫIЫМИ трубами (обычно Dy 20 мм).
Конвекторы обладают сравнительно низкими тепло-
техническими показателями, особенно при использовании в
двухтрубных системах отопления. Тем не менее ПрОИЗВОДство
конвекторов во мноrих странах, в том числе и в СССР, рас-
ширяется (при сокращении выпуска чуrунных отопитель-
ных приборов). Это объясняется простотой изrотовления
конвекторов, возможностью механизировать и автоматизи-
ровать Их производство, сокращением трудовых затрат при
монтаже. Малая металлоемкость способствует повышению
тепловоrо напряжения металла конвекторов: показатель
111 ==0,8 1 ,3 Вт/ (Kr. ОС). Конвекторы приборы малой
тепловой инерции.
Теплопередача конвекторов с КОЖУХОМ растет при увели-
чении высоты кожуха (например, на 20% при увеличении
ero высоты от 250 До 600 мм). Теплопередача возрастает
еще заметнее при искусственно усиленной конвекции воз-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
134 rAaea 4. ОтопиmеАЬНЫ8 приборы
духа у поверхности наrревателя, если в кожухе установить
вентилятор специальной конструкции (вентиляторный кон-
вектор) .
Наrреватели наиболее распространенных низких кон-
векторов с кожухом типа КН (конвектор навесной) «Универ-
сал» состоят из двух (малая rлубина) или четырех (средняя
rлубина) труб Dy 20, на которые насажены прямоуrольные
ребра с шаrом 6 мм. Эти конвекторы снабжены воздушным
клапаном (см. рис. 4.6, а) для реrулирования теплоотдачи.
Они MorYT устанавливаться отдельно (марка КН20-к с «кон-
невым» наrревателем), а также соединяться последователь-
110 (марка КН20-п с «проходным» наrревателем) в rоризон-
тальные цепочки приборов. Аналоrично (за исключением
В03душноrо клапана) устроены напольные низкие конвек-
торы с кожухом типа КО «Ритм» средней rJIубины, допол-
няемые при установке цепочками межконвекторными встав-
ками для декорирования rоризонтальных труб, соединяю-
щих смежные приборы. Наибольшей тепловой мощностью
обладают конвекторы типа КВ-20 большой rлубины, высо-
той от 600 до 1200 мм, наrреватели которых состоят из
нескольких последовательно соединенных элементов (строи-
тельная rлубина конвекторов 400 мм).
Конвекторы без кожуха занимают мало места по rлубине
помещений (строительная rлубина 60 70 мм), при разме-
щении их у пола по всей длиНе окон и наружных стен спо-
собствуют созданию тепловоrо комфорта в помещениях.
Однако вследствие малой теплоотдачи на единицу длины
часто приходится устанавливать приборы в два яруса или
ряда для получения необходимой площади наrревательной
поверхности. Это придает им непривлекательный внешний
вид. Конвекторы не применяются при повышенных требо-
ваниях к rиrиене помещений.
Низкие двухтрубные конвекторы без кожуха типа КА
«Аккорд», изображенные на рис. 4.6, б, имеют элементы
оребрения из листовой стали толщиной 0,8 мм в плане п-
образной q,'OpMbI, открытые к стене (в конвекторе «Север»
из ЛИСТОБоrо алюминия толщиной 1 мм); типа «Проrресс»
З8МКНУ10е шестиrранное оребрение. Такие конвекторы
обычно компонуются на заводах в лриборные узлы, состоя-
щие из нескольких конвекторов (по длине и высоте), связы-
вающих их труб и реrулирующих кранов.
Ребристой трубой называют конвективный прибор, пред-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 8 Описа"ие отопителы'ы t прu150РОб 135
lrп
H
€>
<>-
00::.
$
....
-е. -е.
РЕБРА
Рис. 4.7. Чуrунная реБРlIстая труба с круrлыми ребраМII диаметром 175 мм
ставляющий собой фланцевую чуrунную трубу, наружная
поверхность которой покрыта совместНО отлитыми ТОНКИМИ
ребрами (рис. 4.7).
Площадь внешней поверхности ребристой трубы во
MHoro раз больше, чем площадь поверхности rладкой трубы
таких же диаметра и длины. Это придает отопительному
прибору компактность. Кроме Toro, пониженная темпера
тура поверхности ребер при использовании высокотемпера-
TypHoro теплоносителя, сравнительная простота изrотов
. лени я иневысокая стоююсть способствуют применеЮilО
этоrо малоэффективноrо в теплотехническом отношении и
мноrометалльноrо прибора [пок а за те ль тепловоrо напря
жения металла М составляет Bcero 0,25 Вт/ (I(r. ОС)]. К He
достаткам ребристых труб относятся также неэстетичный
внешний вид, малая механическая прочность ребер и TPYД
ность оЧистки ОТ пыли.
Устаревшие чуrунные ребристые трубы заменяются
оребренными стальными трубами (например, прибором
«Коралл» с прилитыми алюминиевыми ребрами).
Круrлые чуrунные ребристые трубы выпускают длиной
от 0,5 до 2,0 м; устанавливают их rоризонтально в не-
сколько ярусов и соединяют по змеевиковой форме (см.
рис. 4.5, а) на болтах с помощью чуrунных «калачей»
фланцевых двойных отводов и контрфланцев.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13 r, r Аава 4 отоnитеАыlеe nри60РЫ
Таблица 4.2. Техническая характеристика отопительНых приборов
Рабо- Сред-
чее ннй Основная область
Ввд в тип прибора Марки давле- КМС примененJ'Я
ине, при-
МПа бора
Радиатор чуrун- М, РД 0,6 1,4 М, Р Д общеrо на-
ный секционНый МС 0,9 1,6 значения, МС при
повышенных rиrиени-
ческих требованиях
Радиатор стальной При повышеиных rи-
панельный: rиенических требова.
колончатыii рсв 2,0 ния х, НО при деаэри-
змеевиковый PCr-l 0,6 7,4 рованной воде и не-
PCr.2 3.0 аrрессивной воздуш-
ной среде
r ладкотрубный Dy == 32 1,0 1,5 При значительных вы-
прибор 100 мм делениях пыли
Конвектор «Ком- КН20-к 1,0 5,4 Жилые, общественные
форт-20» концевой и вспомоrательные
То же, «Универ- 7,4 здания
сал-20»
Конвектор «Ритм» КО20-п, 1,0 5,7 Крупные помещения
проходной 1==1500 мм общественных зданий
Конвектор «Ак- КА-к 1,0 4,9 Бытовые и BCHoMora-
корд» КА-п 3,9 тельные помещения
производственных
зданий
Конвектор высо- КВ20 1, О 45,0 Лестничные клетки
кий здан ий
Ребристая труба 1 == 500 0.6 1,5 П роизводственные
2000 мм здания
Отопительные приборы перечислены в табл. 4.2 с ука-
занием предельно допустимоrо в рабочих условиях (рабо-
чеro) давления внутри приборов, среднеrо коэффициента
MecTHoro rидравлическоrо сопротивления (K 1C) приборов
при диаметре подводок к ним D у 20, а также основной
области их применения.
Калорифер компактный прибор значительной пло-
щади (от 10 до 140 м 2 ), образованной несколькими рядами
оребрепных труб. Трубы заключены в кожух с отверстиями
для входа и выхода HarpeBaeMoro воздуха. В ОТЛИЧИе от
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 4. Вы60Р и размещение отоnитеАЬНЫХ nри60РО8 J 37
друrих отопительных приборов калорифер предназначен в
первую очередь для теплопередачи при вынужденной
Конвекции воздуха, создаваемой вентилятором. Коэффи-
циент теплопередачи достиrает при этом сравнительно
высоких значений (см. табл. 4-.1). Кроме Toro, калорифер
используют в условиях естественной конвекции (подобно
высокому KOHBel(Topy) для наrревания воздуха непосред-
ственно в помещении (см. rл. 10). Подробно калорифер рас-
смотрен в учебнике «Вентиляция».
В перспективе можно ожидать появления отопительных
приборов из новых материалов (например, из термостойкой
пластмассы), а также новых видов отопительных приборов
(например, радиаторов, основанных на термосифонном теп-
лообмене в ero внутреннем вакуумированном пространстве).
4.4. Выбор и размещение отопительных приборов
При выборе вида и типа отопительноrо прибора учиты-
вают ряд факторов: назначение, архитектурно технолоrи-
ческую планировку и особенности тепловоrо режима поме.
щения, место и продолжительность пребывания людей, вид
системы отопления, технико-экономические и санитар но-
rиrиенические показатели прибора. Прежде Bcero исходят
из основной области прнменения (см. табл. 4.2), а также из
соответствия саIIитарно-rиrиенических показателей предъ-
являемым требованиям.
В отдельных случаях отопительный прибор выбирается
на основании специальноrо технико-экономическоrо сопо-
ставления нескольких видов; иноrда выбор обусловлен
наличием прибора определенноrо типа.
При повышенных санитарно-rиrиенических, а также
противопожарных и противовзрывных требованиях, предъя-
вляемых к помещению, выбирают приборы с rладкой по-
верхностыо. Как уже известно, это радиаторы и rладко-
трубные приборы. Бетонные панельные радиаторы в этом
случае, особенно совмещенные со строительными конструк-
ция,ш, наилучшим образом способствуют содержанию
помещения в чистоте. Стальные панельные радиаторы и
rладкотрубные приборы MorYT быть рекомендованы при
менее cTporoM отношении к rиrиене и внешнему виду поме-
щения. Чуrунные радиаторы допускаются лишь с секция-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
j 3 8 r Ай8а 4 ОтопитеАьные прuборы
ми простой формы (например, типа МС с rладкими ко-
лонками).
При обычных санитарно-rиrиенических требованиях,
предъявляемых к помещению, можно использовать при-
боры с rладкой и ребристой поверхностью. В rражданских
зданиях чаще применяют радиаторы и конвекторы, в про-
изводственных радиаторы и ребристые трубы (несколько
тrуб друr над друrом) как более компактные приборы,
обеспечивающие повышенную теплоотдачу на единицу их
длины (табл. 4.3).
Таблица 4.3. Отиосительиая теПЛоотдача отопительных
приборов длиной t м
ОтопитеЛbllыi1 прнбор
Теплоотдача прибора
длиной 1.0 м, %
rлу'5ина при-
бора, м"
Радиатор секционный (дли-
на секции 98 мм)
Конвектор с кожухом
Радиатор панеJIЬНЫЙ
Ребристая труба
KOIJBeKTOp 6..з кожуха
fладкая труба
{ l
160
18 21
175
60 70
108
100
72
65
50
45
30
13
При м е ч а н и е. Ten.'looJ дача рассчитана при одинаковых расходе
и средней разности 1емпературы теплоносителя воды и окружаю-
щеrо прибор воздуха.
в помещениях, предназначенных для KpaTKoBpeMeHHoro
пребывания людей (менее 2 ч), можно использовать приборы
любоrо типа, отдавая предпочтение приборам с высокими
техни ко-экономическими показателями.
Блаrоприятным с точки зрения создания тепловоrо
комфорта для людей является обоrревание помещения
через пол. Теплый пол, равномерно наrретый до темпера-
туры, допустимой по санитарно-rиrиеническим требованиям
(например, в жилой комнате до 26 ОС), обеспечивает ровную
температуру и слабую циркуляцию воздуха, устраняет
переrревание верхней зоны в помещении. Сравнительно вы-
сокая стоимость и трудоемкость устройства теплоrо пола для
отопления помещения в большинстве случаев предопре-
деляют замену (то вертикальными отопительными прибо-
рами как более компактными и дешевыми.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f} 4.4 Выбор а раэмеще1luе отопательных при60рО8
1.'19
а} НАРУЖ НЫЕ СТЕн ы D} ВНУТРЕННИЕ СТЕН!"
f5bl bl
e е . пP I l пP
e
Рис. 4.8. Размещеиие отопительиых приБО\JOВ (<tp) в помещениях (планы) ПОД 0"-
. нами (а), у внутренних етеи (6)
а} о) 9)
I I L I I L I I L
f 'Е е \-; "Е ( E
е f <tJ е
.ПfJ 'iПР ПР..
1" I 1 1 r
НДПРДВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИR ВОЗДУХА
Рис. 4.9. Схемы циркуляции воздуха в помещениях (разрезы) при размещеиии ото-
пительиых приборов (пр) ПОД окиами без подокоииика (а), ПОД окнами с подокои-
ником (б), у внутренней стены (6)
а)
о)
o >l-O
Пол
пол
ХОЛОДНЫЙ ВОЗДУХ
Рис. 4.\ о. Размещение ПОД окиом помещеиия оrопительиоrо прибора (пр) низкоrо
и длинноro (желательио) (а), BbleOKoro и KoporKoro (нежелательно) (б)
Размещение вертикальноrо отопительноrо прибора в
помещении возможно как у наружной, так и у внутренней
стены (рис. 4.8). На первый взrляд целесообразна установ-
ка прибора у внутренней стены помещения (рис. 4.8, б)
сокращается длина труб, подающих и отводящих теплоноси-
тель от прибора (требуется один стояк на два прибора).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14/1 rла8а 4 Отопительные приборы
Кроме Toro, увеличивается теплопередача TaKoro прибора-
радиатора в помещение (примерно на 7% в равных темпе-
ратурных условиях) вследствие интенсификации внешнеrо
теплообмена и устранения дополнительной теплопотери
через наружную стену. Все же подобное размещение при-
бора допустимо лишь в ЮЖНых районах с короткой и теп-
лой зимой, так как оно сопровождается неблаrОПРИЯТНЫ\1
для здоровья людеЙ движением воздуха с пониженной тем-
пературой у пола помещений.
В среднеЙ полосе и северных районах целесообразно
устанавливать отопительный прибор вдоль наружной стены
помещения и особенно под окном (рис. 4.8, а). При таком
размещении прибора возрастает температура внутренней
поверхности в нижней части наружной стены и окна, что
повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиа-
ционное охлаждение людей. Поток теплоrо воздуха при
расположении прибора под окном препятствует образова-
нию ниспадающеrо потока холодноrо воздуха, если нет
подоконника, перекрывающеrо прибор (рис. 4,9, а), и дви-
жению воздуха с пониженной температурой у пола помеще-
ния (рис. 4.9, в). Длина прибора для этоrо должна быть не
менее трех четвертей ширины oKoHHoro проема.
Вертикальный отопительный прибор следует размещать
возможно ближе к полу помещения (но не ближе 60 мм от
пола для удобства очистки подприборноrо пространства от
пыли).
При значительном подъеме прибора над полом в поме-
щении создается охлажденная зона, так как циркуляцион-
ные потоки HarpeBaeMoro воздуха, замыкаясь на уровне
установки прибора, не захватывают и не проrревают в этом
случае нижнюю часть помещения.
ЧеМ ниже и длиннее сам по себе отопительный прибор,
тем ровнее температура помещения и лучше проrревается
ero рабочая зона. Примером TaKoro отопительноrо прибора,
улучшающеrо тепловой режим рабочей зоны помещения,
может служить низкий конвектор без кожуха, который
из-за малой теплоотдачи на единицу длины (см. табл. 4.3)
размещается фактически по всей длине наружной стеиы
(рис. 4.10, а).
Высокий и относительно короткий отопительный при-
бор вызывает активный подъем струи теплоrо воздуха,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.4. Выбор и размещение отопительных приБОРО8 14,
что приводит К переrреванию верхней зоны помеLЦения и
опусканию охлажденноrо воздуха по обеим сторонам Ta
Koro прибора в рабочую зону (рис. 4.10, б).
Натурные исследования в оБLЦественном здании с двой-
ным ленточным остеклением окон в металлических перепле-
тах (здание fидропроекта в Москве), под которыми в два
яруса установлены плинтусные конвекторы, показали, что
при tH== 10 ос и t B ==22 ос температура внутренней по-
верхности стекла над конвекторами равнялась 19,9 ОС,
посредине высоты окна 16,5 ос и наверху окна 15,9 ос
(температура поверхности конвекторов 54 ОС). Прибор
обеспечивал тепловой комфорт в рабочей зоне помеLЦения.
В друrом оБLЦественном здании с тройным ленточным
остеклением окон в деревянных переплетах (rостиница
«Националы) в Москве), под которьши в отдельных местах
расположены конвекторы с кожухом типа «Комфорт», В тот
же период было установлено, что при tH== 8 ос и t B ==14 ос
температура внутренней поверхности стены над конвекто-
ром равнялась 28 ос, стекла над конвектором 12 13 ос и
стекла без конвектора ПОД ним 8 9 ос (температура по-
верхности конвектора 550 С).
В первом здании поток теплоrо воздуха поднимался
от конвектора, над которым нет подоконника, вертикально
вдоль стекла (см. рис. 4.9, а). Во втором подоконник над
конвектором отклонял поток теплоrо воздуха в rлубь поме
LЦения и возникала циркуляция воздуха, изображенная на
рис. 4.9, б. Хотя температура внутренней поверхности
стекла в этом случае и возрастала, в помеLЦении наблюдался
неприятный воздушный поток, направленный под некото-
рым уrлом вверх через рабочую зону. ELЦe более неприят-
ный для людей поток воздуха, аналоrичный показанному
на рис. 4.9, в, создавался в той половине помеLЦения BToporo
здания, rде под окном нет прибора, и температура поверх-
ности стекла поэтому была сравнительно низкой.
Способность вертикальноrо отопительноrо прибора вы-
Зывать активный ВОСХОДЯLЦий поток теплоrо воздуха можно
использовать для отопления помеLЦений увеличенной BЫ
соты. Обычно в помеLЦении высотой более 6 м, особенно со
световыми проемами наверху, часть отопительных приборов
(от 1/4 до 1/3 оБLЦей ПЛОLЦади) размеLЦают в верхней зоне.
Однако при использовании высоких отопительных прибо-
ров, например, конвекторов типа KB 20 или рециркуля-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
I Н r Айва 4. ОтоnитеАьные nрuборы
HAr,EТL1A DОЗДУХ "\
Рис. 4.11. Схема реЦИРКУllяциоииоrо 80З-
духоиаrре8ателя
1 Пllас'l'ИНЧатый Кallорифер, 2 де-
коративная решетка. 3 канал ДIIЯ
HarpeToro воздуха
ПОМЕЩЕНИЕ
t g
/
а}
'/
oj
/
/
В) /
00
.fl'l = (Jf
Jf q = /1,g
!--4
g)
/
Рис. 4.12. Размещение ото-
пительных приборов в деко..
раТИ8ИОМ шкафу (о), rлубо-
кой нише (6), специальном ук-
рытии (в), За щитом ( ), 8 два
яруса (д)
ЦИОНJlbJХ воздухонаrревателей (рис. 4.11), иноrда достаточ-
на установка их толы<о в рабочей зоне помещения.
Правило установки отопительноrо прибора под окном
может не соблюдаться в помещении, периодически посе-
щаемом людьми на короткое время, или если рабочие места
людей в нем удалены от наружноrо оrраждения. Это откло-
нение от правила может допускаться, например, в произ-
водственном помещении с широким (более 2 м) проходом У
окон, в вестибюле и лестничной клетке rражданскоrо зда-
ния, складе и тому подобных помещениях. Указанное Пра-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 4 Выбор u ра8мещение отоnитеАыtхx приборов 143
вило вообще теряет смысл при дежурном отоплении поме
щения в отсутствии людей.
Особое размещение отопительных приборов требуется
в лестничных клетках вертикальных шахтах снизу дo
верху здания. Естественное движение воздуха в лестничных
клетках в зимний период, усиливающееся с увеличением
высоты, способствует теплопереносу в верхнюю их часть и
ьместе с тем вызывает переохлаждение нижней части, приле
rающей к открывающимся наружным дверям. Частота от-
крывания наружных дверей и, следовательно, охлаждение
прилеrающей части лестницы косвенно связаны с размера
ми здания, и в мноrоэтажном здании в большинстве случаев
выше, чем в малоэтажном. Очевидно, при равномерном раз
мещении ОТОПИ1ельных приборов по высоте будет происхо-
дить переrревание средней и верхней частей лестничной
клетки и переохлаждение нижней части.
Натурными исследованиями в Москве установлено, что
даже при размещении радиаторов на 1/2 2/3 высоты
лестничной клетки в мноrоэтажных зданиях наблюдается
существенное недоrревание нижней и переrревание средней
и иноrда верхней (если нет выхода на крышу здания) ча-
стей лестниц.
Таким образом, в лестничных клетках целесообразно
располаrать отопительные приборы в нижней их частн,
рядом с входными дверями. В мноrоэтажных зданиях в Ha
стоящее время для отопления лестничных клеток применя
ют высокие конвекторы типа KB 20 ирециркуляционные
воздухонаrреватели (см. рис. 4.11). В !I1алоэтажных зда
ниях обычно используют приборы, выбранные для отопле
НИя основных помещений. Их размещают на первом этаже
при входе и в крайнем случае переносят часть приборов
(до 20% в двухэтажных, до 30% в трехэтажных зданиях)
на промежуточную лестничную площадку между первым
и вторым этажами.
Установка отопительноrо прибора во входном тамбуре
с наружной дверью нежелательна во избежание замерзания
воды в нем или в отводной трубе в том случае, если наруж
ная дверь длительное время остается открытой.
Все отопительные приборы располаrают так, чтобы были
обеспечены их осмотр, очистка и ремонт. Вместе с тем
вертикальные металлические приборы редко устанавли-
вают открыто у rлухой стены (положение, принятое при
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
144 ТЛйВЙ 4. Отопительные приборы
лабораторных испытаниях образцов новых приборов) . Их
размещают под подоконниками, в стенных нишах, специаль-
но оrраЖДают или декорируют. Если по технолоrическим,
противопожарным или эстетическим требованиям оrражде-
ние или декорированве прибора необходимо, то теплоотдача
укрытых приборов по возможНости не должна уменьшаться
(или уменьшаться не более чем на 10%). Поэтому конст-
рукция укрытия прибора, вызывающая сокращение теплоот-
дачи излучением, должна способствовать увеличению кон-
вективной теплоотдачи. Например, вертикальный щит,
помещенный у поверхности радиатора, превращающий
радиатор в конвектор, будет отвечать такому условию.
На рис. 4.12 показано несколько приемов установки
отопительных приборов в помещениях. Распространенное
укрытие прибора декоративным шкафом, имеющим две щели
высотой по 100 мм (рис. 4.12, а) теплотехнически нецеле-
сообразно: теплоотдача прибора уменьшается на 12% по
сравнению с открытой ero установкой у rлухой стены. В та-
ком случае для передачи в помещение заданноrо тепловоrо
потока площадь наrревательной поверхности прибора дол-
жна быть увеличена на 12% (при расчете это должно быть
учтено введением поправочноrо коэффициента 4""" 1 ,12).
Размещение приборов в rлубокой открытой нише (рис.
4.12, 6) или одноrо над друrим в ДВа яруса (рис. 4.12, д)
уменьшает теплоотдачу на 5% ( 4"",,1,05).
Возможна, однако, скрытая установка приборов, при
которой теплоотдача не изменяется (рис. 4.12, в) или даже
увеличивается (рис. 4.12, е). В этих случаях не требуется
увеличивать площадь прибора ( 4==:1,0) или можно даже ее
уменьшить ( 4==:0,9).
t 4.5. Коэффициент теппопередачи
отопитепьноrо прибора
Тепловой поток от теплоносителя воды или пара
передается в помещение через стенку отопительноrо при-
бора. Интенсивность теплопередачи характеризуют коэф-
фициентом теплопередачи k пр' который выражает плот-
ность тепловоrо потока на внешней поверхности стенки,
OТHeceHHoro к разности температуры теплоносит<;ля и воз-
духа, разделенных стенкой. Термин «плотность» В данном
случае применяется к тепловому потоку, передаваемому
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 45 Коэфф1tциент теплопереiJачи отопитеЛ6Ноео прибоfIO 1411
через единицу площади внешней поверхности отопительноrо
прибора.
Коэффициент теплопередачи прибора k np , ВТ/(М 2 . ОС),
численно равен величине, обратной 90противлению R пр
теплопередаче от теплоносителя через стенку прибора в по
мещение:
knp l/R np (4.6)
Величина R пр слаrается из сопротивления теплообмену
R B на внутренней поверхности стенки прибора, термиче
cKoro сопротивления стенки R CT и сопротивления теплооб
мену R н на внешней поверхности прибора А пр:
Rnp RB+RcT+RH' (47)
Процесс теплопереноса от теплоносителя в помещение
осуществляется: от теплоносителя к стенке прибора
конвекцией и теплопроводностью, через стенку только
теплопроводностью, а от стенки в помещение KOHBeK
цией, радиацией и теплопроводностью. В сложном случае
теплопередачи основным явлением в большинстве случаев
является конвекция.
Коэффициент конвективноrо теплообмена в слое воздуха
(снаружи) значительно меньше, чем в слое воды или пара
(внутри прибора), поэтому сопротивление внешнему тепло
обмену R н для отопительноrо прибора сравнительно вели
ко. Следовательно, для увеличения тепловоrо потока He
обходимо развивать внешнюю поверхность отопительноrо
прибора. В приборах это выполняют созданием специаль
ных выступов, приливов И оребрения. Однако при этоы
уменьшается коэффициент теплопередачи.
Рассмотрим слаrаемые выражения (4.7) применительно
к отопительному прибору с несколько развитой площадью
внешней поверхности А пр по сравнению с площадью BHYT
ренней поверхности Ав.
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности,
отнесенное к площади внешней поверхности прибора, т. е
к расчетному измерителю (отношение площадей равно
А пр/А в), составляет
RB J.... А пр .
а в Ав
(4.8)
Коэффициент теплообмена на внутренней поверхности
прибора /х в изменяется в широких пределах в зависимости
10 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
146 ТАава 4. Отопительные при60РЫ
90 100 t,.C
от вида теплоносителя: наибольших значений он достиrает
при паре, при воде ero значение зависит в основном от
скорости движения воды и ее температуры.
Для конвекторов коэффициент теплообмена в прямых
rладких трубах малоrо диаметра на внутренней поверх-
ности стенки определяется прежде Bcero режимом течения
БОДЫ. На рис. 4.13 представлена зависимость сопротив-
ления теплообмену от расхода теплоносителя в '[рубах.
Можно установить, что с увеличением расхода воды сопро-
тивление заметно уменьшается (коэффициент BHYTpeHHero
теплообмена а в возрастает), а затем при расходе воды более
200 кr/ч остается практически неизменным.
При движении БОДЫ в изоrиутых трубах (отводах, змее-
виках) возникает центробежная сила, вызывающая так
называемую вторичную циркуляцию, вследствие чеrо тел-
лоперенос усиливается. Поэтому значение коэффициента
Яв, .С'м/Вт
D, 043
4034
026
О17
(}О08.
J
О
40 r!D
h,MM
500
400
300
200
1IJО
О 68
50 50 70
15;7 мм
2)
Рнс. 4.13. Завнснмость соп
РОТНВJlення теПJlообмеиу иа
внутреннеil поверхности стен-
ки R в от расхода теПJlОНОСИ-
теля G и виутреннеrо диамет-
ра трубы d в
Рис. 4.14. И,менение темпера-
туры воды (1) н иаружной по-
верхности (2) по высоте ЧУ-
rYHHoro секцнониоrо радиато-
ра при движении теПJlОНОСИ-
теля сверху вни, в двухтруб-
ной системе отопления
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.5. Коэффициент тепАОпередачи отопителыlеоo прu60ра 147
BHYTpeHHero теплообмена в изоrнутых трубах выше, чем
в прямых.
На численном примере для чуrунноrо секционноrо
радиатора с отношением А пр/ А в == 1 ,3 сопоставнм значения
сопротивлений, входящих в формулу (4.7).
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности
стенки радиатора найдем при скорости движения воды около
0,001 м/с (ламинарный режим течения), коrда (ч 60 Вт/ (м 2 х
хОС), по формуле (4.8):
R B == io 1,3==0,022 OC'M 2 jBT.
Термическое сопротивление стенки чуrунноrо и сталь
Horo отопительноrо прибора без учета заrрязнения, ок-
раски и специальноrо оребрения ero внеlllней поверхности
составляет
R 8 ст А лр
СТ ЛСТ Ав'
(4.9)
Термическое сопротивление стенки вместе с сопротив-
лением теплообмену на внутренней поверхности стенки
обусловливают снижение температуры наружной поверх-
ности приборов по сравнению с температурсй: теплоноси-
теля. Из рис. 4.14 видно, что в средней по высоте части
чуrУШlOrо секционноrо радиатора температура поверх-
ности отличается от температуры теплоносителя не менее
чем на 7 8 Ос.
Продолжая начатый пример, определим сопротивление
стенки чуrунноrо радиатора при ее средней толщине 4 мм.
По формуле (4.9)
о ,004 1 О 1 о с 2
Rст==-БО ,3== ,000 'М jBT.
Видно, что термическое сопротивление металлической
стенки пренебрежимо мало по сравненню с сопротивлением
теплообмену на ее поверхности. Этот вывод не относится
к бетонному панельному радиатору, [де термическое со-
противление слоя бетона заметно увеличивает общее со-
противление теплопередаче прибора. Это сопротивление
слоя бетона зависит от нескольких факторов: диаметра
rреющих труб d B , расстояния между ними lllara труб s,
rлубины заложения труб в бетон h, теплопроводности Mac
сива бетона ЛМ'
10*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14 N F ЛаВи 4 ИmыштСЛЫlые IIPU(jOPbl
а}
Я ,ОС.м/87.
8
1,6
1/1
1,2
1,0
:;;
-- од
o I} s
d UJ
d .r
d v)
tJ
о)
h h
d :;t
=1'
...
.....
...... о ..
v) :.;
...... о
v)
...... о ...
1,)
h
R , ос.м/Вт
1}0
8
0,"
3
2
If
2
Oi
0,6
0,6
о
2
4
5
h/d. 0,7
8 1{} 5/d
{} 2
4
h/d.O}7
5 8 10
S/d
6;2
Р"с. 4.15. Изменен..е терм..ческоrо сопротивлениn массива бетоиа Я , ос м/Вт,
OTHcceHHoro к I м средннх тр б бетонноrо па неЛЪlюrо раднатора [прн теплопровод-
НОСтн бетона л I,О Вт/(м. О С)1. пр н односторонней теплоотдаче (а) .. двусторон-
ней (6)
Для бетонных приборов с трубчатыми rреющими эле-
мент ами принято определять термическое сопротивление
массива бетона R " отнесенное !{ 1 м трубы, при теплопро-
водности бетона Л м == 1 ,О. На рис. 4.15, а и б приведены
для примера rрафики для получения R , oTHeceHHoro
к 1 м трубы, расположенной в ряду среди друrих (средняя
труба). В специальной литературе даны также значения
R , отнесенные к 1 м крайней и одиночной трубы в бетон-
ной панели. Термическое сопротивление массива прибора
при теплопроводности бетона, отличающейся от единицы,
вычислякп по формуле
R 1
RM==rS, (4. О)
м
rде s шаr труб, м, численно равный площади наружной поверх-
ности, соответствующей 1 м средней трубы в прнборе.
Сопротивление теплообмену на внешней поверхности
прибора определяют по формуле
RH==lja.", (4.ll)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 4,5. Коэффициент ттАопередачu оrnопиrnеАьноео прибора 14!}
rде (хн коэффициеит теплообмеиа на наружиой поверхности,
который может быть представлен при t B == t R [формула (2.11») в
виде суммы коэффициентов конвективиоrо (хн И лучистоrо (Хл fеп-
лопереноса, т. е.
(ХН == (ХК + (ХJI'
(4.12)
Теплообмен конвекцией при свободном движении воз-
духа зависит от разности температуры наrретой поверх-
ности и температуры окружающеrо воздуха (а также от
общей подвижности воздуха в помещении [формула (2.8)].
В нашем примере при свободном движении воздуха
(tB==20 ОС) у rладкой вертикальной поверхности радиатора
и температуре воды t вх ==95 ОС, t ВЫХ == 70 ОС:
(ХК == 1,66 (tпов tв)О,ЗЗ ==6,6 Вт/(м 2 .0С).
Теплоперенос излучением зависит от материала и формы
приборов, размеров, температуры и взаимноrо располо-
жения отопительных приборов и поверхности оrраждений
помещения [формула (2.6)J.
Для чуrунноrо радиатора с rладкой поверхностью, при-
нимая приведенный коэффициент излучения С пр==5, 1
Вт! (м 2 . ОС) и коэффициент облученности <р==0,5, получим
(ХJI == ЬСпрСР== 1,3.5,1.0,5== 3,3 Вт/(м 2 . ОС).
Коэффициент облученности q> здесь принят равным
0,5, так как для двухколончатых секционных радиаторов
характерно, что в помещение попадает около 50% излу-
чения (остальное поrлощается близко расположенными,
взаимно закрывающими друr друrа секциями).
В результате сопротивление теплообмену на внешней
поверхности радиатора по формулам (4.11) и (4.12) составит
R и == 1:(6,6+3,3)==0,1 °С.м 2 /Вт.
Сравнивая полученное значение сопротивления со зна-
чением сопротивления теплообмену на внутренней поверх-
ности радиатора (R B ==0,022), убеждаемся, что R н примерно
в 4,5 раза превышает R B . Несмотря на приблизнтельность
проделанных расчетов (расчеты проделаны для плоской
стенки), можно установить, что значение коэффициента
теплопередачи k пр [формулы (4.6) и (4.7)] для металличе-
ских отопительных прнборов с rJIадкой поверхностью оп-
ределяется в основном значением коэффициента теплооб-
мена на их внешней поверхности а н' Унеметаллических
приборов k пр зависит также от теплопроводности мате-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15() ТАава 4. Отопительные при60ры
риала стенок и степени неравномерности температуры их
поверхности.
Для металлических отопительных приборов со специ-
ально оребренной внешней поверхностью конвекторов,
ребристых труб доля теплоотдачи излучением COCTaB
ляет Bcero 5 10% общеrо тепловоrо потока, попадающеrо
в помещение. Поэтому значение коэффициента теплообмена
на внешнеЙ поверхности а н таких отопительных приборов,
а вслед за ним и значение коэффициента теплопередачи
k пр будут всеrда существенно ниже значениЙ аналоrичных
коэффициентов для приборов с rладкоЙ поверхностью.
Для примера приведем средние значения коэффициента
теплообмена на внешнеЙ поверхности ан, Вт/ (м 2 . ОС), в
расчетных температурных условиях деЙствия систем водя
Horo отопления:
для вертикальных бетонных панельных ридиаторов 11,5
» чуrунных секциониых радиаторов 10
» конвекторов с кожухом . . . . . . . . . . . . 7
Итак, величина тепловоrо потока от теплоносителя в
вертикальных отопительных приборах в помещение опре
деляется в основном интенсивностью теплообмена на внеш
неЙ их поверхности и прежде Bcero теплообмена KOHBeK
тивноrо. Этим объясняется, что значения коэффициента
теплопередачи отопительных приборов относят к единице
площади внешнеЙ их поверхности и к разности темпера
туры теплоносителя t T и температуры окружающеrо воз-
духа t B (а не температуры помещения t п).
Коэффициент теплопереДачи каждоrо вновь разраба-
TbJBaeMoro отопительноrо прибора не рассчитывают анали-
тически, а устанавливают ОПЫтным путем без разделения
тепловоrо потока на части, выражающие теплопередачу
конвекциеЙ и излучением. Так поступают, зная о наличии
мноrих факторов, влияющих на коэффициент k пр прямо
или косвенно и затрудняющих точное ero вычисление рас-
четным путем. Рассмотрим эти факторы, разделив их на
основные, определяющие величину k пр , и второстепенные,
ВЛ!lяющие на ero величину в сравнительно узких пределах.
Основными факторами, определяющими величину k пр'
являются: 1) вид и конструктивные особенности, приданные
типу прибора при ero разработке; 2) температурный напор
при эксплуатации прибора.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4б КОЭффИЦllент теплопередачи oтoпитeAbHO€O пf,'uбора t 51
Рнс. 4.16. 06пасти значений козффициен-
та теплопередачи отопительных I1рибо
ров прн Atcp 70 ас
1 rnздкотрубных приборов: 2 ра-
диаторов панельиых; 3 радиаторов
секционных; 4 коивекторов. ребрис-
тых труб
,
k пр, Вт
1'1
10,5
.......
,/
/
".-
".-
,/
7 4
......
.;'
".-
5yO 60 70 80 .1с
Вид отопительноrо при бора позволяет заранее СУДИТЬ о
возможной величине коэффициента теплопередачи. На
рис. 4.16 для основных видов приборов показаны области
значений коэффициента теплопередачи при одних и тех же
температурных условиях (tT tB==70 ОС). Как видим, для
rладкотрубных приборов характерны сравнительно высокие,
для секционных радиаторов средние, для конвекторов
и ребристых труб низкие значения коэффициента тепло
передачи.
В пределах каждой области значение коэффициента
теплопередачи k пр изменяется в зависимости от KOHCTPYK
тивных особенностей прибора Toro или иноrо типа следу-
ющим образом.
Для rладкотрубных приборов k np уменьшается при
увеличении диаметра и числа параллельных труб. Это
объясняется уменьшением интенсивности конвективноrо
теплообмена на поверхности верхней части прибора, омы-
ваемоЙ воздухом, подоrревшимся внизу. Кроме Toro, вза-
имным экранированием поверхностей труб, расположенных
близко друr к друrу, вследствие чеrо в помещение попадает
только часть излучения.
Для бетонных отопительных панелей k пр зависит от
их положения (rоризонтальноrо или вертикальноrо) в
помещении 11 уменьшается по мере увеличения высоты и
длины приборов.
Уменьшение k np ребристых труб по сравнению с rлад-
костевными приборами объясняется падением температуры
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
152 r лава 4. Отопительные при60РЫ
поверхности по длине ребра и взаимным экранированием
поверхности смежных ребер, обращенных друr к друrу.
Коэффициент теплопередачи уменьшается также с увели-
чением числа ребристых труб, помещенных одна над друrой
(как и для r ладкиХ труб).
У секционных радиаторов по тем же причинам на ве-
личину k пр влияют форма и число колонок в секции, рас-
стояние между смежными секциями, rлубина и высота сек-
ции (чем выше секция, тем ниже k пр), а также число секцпй.
у конвекторов k п р зависит также от толщины, высоты
и шаrа ребер наrревателя. Наибольшее значение k пр по-
лучено, например, при расстоянии около 6 мм между реб-
рами размерами 50 х 100 мм.
Вторым основным фактором, определяющим величину
k пр в эксплуатационных условиях, является температур-
ный напор !1t, т. е. разность температуры теплоносителя t T
и температуры окружающеrо прибор ВОЗДУХа tlJ:
tlt==tT tB' (4.13)
При этом наибольшему температурному напору соот-
ветствует наивысшее значение коэффпциента теплопередачи
(пунктирные линии на рис. 4.16).
Температуру теплоносителя воды принято вычислять
при экспериментах как среднеариф:.!етическую между тем-
пературой воды, входящей и выходящей из прибора, т. е.
tT==t cp , хотя в действительностп средняя температура
воды в приборе ниже среднеарифметической. Поэтому тем-
пературный напор, вычисляемый при среднеарифметиче-
ском значении температуры воды, Т. е. !1tcp==tcp tlJ'
является относительной расчетноЙ величиной, принпма-
е1\!ОЙ при испытаниях, а затем и при определении необхо-
димой площади наrревательной поверхности KOHKpeTHoro
прибора.
Результаты экспериментов по определению коэффици-
ента теплопередачи для каждоrо 1I0Boro отопительноrо
прибора обрабатывают в виде эмпирических зависимостеЙ:
для теплоносителя пара
kпр==т M ; (4.14)
для теплоносителя воды
kпр==тtlt ijр, (4.15)
rде т, n, Р экспериментальные числовые показателп, выражаю-
щне влияние конструктивных и rидравлических особенностей при-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.6. Коэффициент теплопередачи отопителыt20o прибора 188
бора иа ero коэффициент теплопередачи; At H разность темпера-
туры при теплоиосителе паре, принимаемая в соответствии с фор-
мулой (4.13), исходя из температуры насыщенноrо пара t пас в
приборе:
дtп==tнас tв:
(4.16)
At cp разность температуры при теплоносителе воде, прииима:
емая, как сказано выше, исходя из температуры воды, входящеи
t ЭХ и выходящей ' вых из прибора
Мер == 'ep t B ==::0,5 ивх + tэt,rх) tB; (4.17)
Q относительиый расход воды в приборе, связывающий изме-
неиие коэффициента теплопередачи с rидравлическим жимом
в приборе и степеиью равномерности температурноrо поля иа виеш-
ией поверхности прибора.
Относительный расход воды это отношение дейст
вительноrо расхода воды в конкретном приборе к номиналь-
ному расходу, принятому при тепловых испытаниях об-
разцов приборов. При испытании образцов приборов за
такой расход принят расход воды 360 кr/ч (0,1 Kr!c), поэтому
G==G пр /360*. (4.18)
Получаемые значения коэффициента теплопередачи при
tT tB==70 ОС, расходе воды 360* кr/ч (0,1 Kr/c) и расчетном
атмосферном давлении 1013,3 rПа называют номинальными.
Для секционноrо радиатора, например, номинальный ко-
эффициент теплопередачи равен 10,9 Вт! (м 2 . ОС).
Среди второстепенных факторов, ВЛИЯЮЩIIХ на коэф-
фициент теплопередачи приборов систем водяноrо отопле-
ния, прежде Bcero укажем на расход воды G пр , включен-
ный в формулу (4.15). В зависимости от расхода воды из-
меняются скорость движения w и режим течения воды в
приборе, т. е. условия теплообмена на ero внутренней
поверхности. Кроме Toro, изменяется равномерность TeM
пературноrо поля на внешней поверхности прибора.
На равномерность температурноrо поля на внешней
поверхности отопительных приборов отражается также
направление движения воды внутри прибора, связанное
с местами ее подвода и отведения, т. е. способ соединения
приборов с теплопроводами.
* Ранее испытания каждоrо вида приборов проводились при
различном номинальиом расходе воды (например, дЛя раднаторов
был принят расход 17,4 кr/(ч,м 2 ), для конвекторов 300 кr/ч).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
154 rлава 4. ОтоnuтелыtlJlС прu60РIJI
СХЕМА 1
СХЕМА 2 CXI;MA 3
( -т } --Т ""\
! I I I I
I I I ,
ВХОД I .t .1. )
снизу вниз снизу 88ЕР)(
СВЕРХУ ВНИЗ
Рис. 4.17. Ucиовные схемы присоединения радиаторов к теплопроводам систем
80дяноrо отопления
Способ соединения приборов или их наrревательных
элементов с трубами, изменяющий условия подачи, pacтe
I\ания, внутреннеЙ циркуляции, слияния и отведения
потоков теплоносителя, называют схемой присоединения.
Все схемы присоединения приборов к трубам систем
отопления разделены на три rруппы. Радиаторы чуrунные
секционные и стальные панельные выделены в первую
rруппу, конвекторы с кожухо ! В третью, остальные
приборы с трубчатыми наrревательными элементами от-
несены ко второЙ rруппе.
На рис. 4.17 представлены три основные схемы присое
динения секционных и панельных радиаторов. Наиболее
равномерной и высокой температура поверхности радиа-
торов получается при схеме присоединения сверху вниз
(схема 1), коrда наrретая вода подводится к верхней пробке
радиатора, а охлажденная вода отводится от нижней
пробки. Поэтому значение коэффициента теплопередачи
будет в этом случае всеrда ВЫШе, чем при движении воды
снизу вниз (схема 2) и особенно снизу вверх (схема 3
на рис. 4.17).
Для схем при соединения конвекторов без кожуха, реб-
ристых и rладких труб характерны параллельное и после
дователыюе по движению воды соединение отдельных
паrревательных элементов при расположении их в один
четыре яруса по высоте 11 в один два ряда по rлубине *.
Две из них показаны на рис. 4.5 G последовательным
соединением (рис. 4.5, а) и с попарным параллельно-после-
довательныМ соединением наrревательных элементов (рис.
4.5, 6) при расположении их в четыре яруса.
.. СМ. Справочник проектировщика «Внутренние санитар но-
технические ;устройства». Ч. 1. Отопление / под ред. И. r. Старо-
верова и Ю. И. Шиллера. 4-е иэд. М.: Стройиэдат, 1990.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.6 Коэффициент тепlJопередачи отопитедьноео при60ра 155
в схемах присоединения для конвекторов с кожухом
возможны rоризонтальное и вертикальное расположение
труб наrревателя, а также последовательное и параллель-
ное движение воды по трубам. На рис. 4.6, а показан,
например, наrреватель с rоризонтально расположенными
трубами в конвекторе «Комфорт-20». В конвекторе «Универ-
сал-20» малой rлубины (100 мм) трубы в наrревателе поме-
щены по вертикали, что вызывает понижение номиналь-
Horo коэффициента теплопередачи до 5,1 Вт/ (м 2 . ОС). В кон-
векторе «Универсал-С» средней rлубины (160 мм) rреющие
трубы расположены по две в rоризонтальной и вертикаль-
ной плоскостях, что приводит К дальнейшему уменьшению
Значения номинальноrо коэффициента теплопередачи до
4,93 Вт/(м 2 . О С).
На коэффициент теплопередачи влияют также следую-
щие второстепенные факторы: у
а) скорость движения воздуха v у внешней поверхности
прибора. При установке прибора у BHYTpeHHero оrраж-
дения k пр повышается за счет усиления циркуляции воз-
духа в помещении (см. рис. 4.9, в); k пр также повышается
при увеличении высоты кожуха конвекторов;
б) конструкция оrраждения прибора. Коэффициент
теплопередачи уменьшается при переносе свободно уста-
новленноrо прибора в нишу стены (см. рис. 4.12, б); деко-
ративное оrраждение прибора, выполненное без учета теп-
лотехнических требованиЙ, может значительно у !еньшить
k пр (см. рис. 4.12, а);
в) расчетное значение атмосферноrо давления, установ-
ленное для места расположения здания. При пониженном
давлении по сравнению с номинальным (1013,3 rПа) коэф-
фициент теплопередачи также понижается вследствие умень-
шения плотности воздуха; так, при расчетном давлении
970 rПа поправочныЙ коэффициент к k пр составит 0,98;
r) окраска прибора. Состав и цвет краски MorYT не-
сколько изменять коэффициент теплопередачи. Краски,
обладающие высокоЙ излучательной способностью, уве-
личивают теплоотдачу прибора и наоборот. Например,
окраска цинковыми белилами повышает теплопередачу
чуrунноrо секционноrо радиатора на 2,2 %, нанесение
алюминиевой краски, растворенной в нитролаке, умень-
шает ее на 8,5%. Влияние окраски связано также с кон-
струкцией прибора. Нанесение алюминиевой краски на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
156 rлава 4 Отопительные при боры
поверхность панельноrо радиатора прибора с повышен-
ным излучением снижает теплопередачу на 13 %. ОК-
раска конвекторов и ребристых труб незначительно влияет
на их теплопередачу.
На значении коэффициента теплопередачи сказываются
также качество обработки внешней поверхности, заrряз-
ненность внутренней поверхности, наличие воздуха в при-
борах и друrие эксплуатационные факторы.
4.6. Пnотность тепловоrо потока
отопительноrо прнбора
В зависимости от значения коэффициента теплопередачи
и размеров отопительноrо при бора изменяется ero общий
тепловой поток. Величина общеrо тепловоrо потока обус
ловлена ero поверхностной плотностью, т. е. значением
удельноrо тепловоrо потока, передаваемоrо от теплоноси-
теля через 1 м 2 площади прибора в окружающую среду,
Формулы для определения поверхностной плотности
тепловоrо потока qпр, BT1M 2 , передаваемоrо через 1 м 2
площади отопительных приборов, напишем в виде произ-
ведения коэффициента теплопередачи на разность темпе-
ратуры, используя уравнения (4.14) и (4.15).
При теплоносителе паре
qnp:=knpMH==(т M )MH==тM +n; (4.19)
при теплоносителе воде
( n P ) 1+n
qnp==k np Мер== т мера Мер:=т Мер аР,
(4 20)
в формуле (4.20) разность температуры Ыер==tер tв'
Выведем формулу для определения t ep в однотрубных
системах водяноrо отопления, коrда при последовательно
соединенных приборах обычно известна температура воды,
входящей в прибор t Bx , а температура воды, выходящей из
Hero, { вых , зависит от расхода воды в приборе О пр . Отни-
мая от температуры { вх половину !).! пр (понижеиие темпе-
ратуры воды в приборе) и выражая !).! пр через тепловуlO
мощность Qnp и расход воды О пр , получим
t t О 5 Л t t 0,5Qnp ll'JiI
ер'=' BX , L1 пр:::::: BX G '
с пр
(4.21)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 6. Плотность тепловоеи пыпока оmопuтеЛЬНО?О пРU60ра 157
rде Qпр тепловая мощность отопительноrо прибора; 1 по
правочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через до>
полиительную площадь (сверх расчетной) приборов, принятых к
установке; для радиаторов и конвекторов 1 == 1 ,03 1 ,08; для pe
бристых труб 1== 1, 13; 2 поправочный коэффициент, УЧИТЫ-
вающиЙ дополнительные теплопотери вследствие размещения OTO
пительных приборов у наружных оrраждений (см. 4.1); при yc
тановке у наружиой стены секционноrо радиатора ИЛи конвектора
типов КН и КО 2== 1,02, конвектора КА 1,03, панельноrо
радиатора 1,04.
Если G пр выражен в кr/ч, то в числитель в формуле
(4.21) вводят множитель 3,6 для перевода Вт в кДж/ч [при
удельной массовой теплоемкости воды с==4,187 кДж/ (Kr Х
Х ОС) ] .
В двухтрубных системах водяноrо отопления за темпе.-
ратуру воды, входящей в каждЫЙ прибор, принимают Ha
чальную температуру rорячей воды в системе 'п за тем-
пературу воды, выходящей из каждоrо прибора, конеч
ную температуру охлажденной воды в системе 'о. Тоrда
средняя температура воды в приборах [исходя из формулы
(4.17)]:
( ер == 0,5 (tBX + ( ВЫХ ) == 0,5 (! 1 + f о), (4.22)
rде ([' расчетная (соответствующая температуре наружноrо
воздуха, расчетной для отопления в данной местности) температура
rорячЕ'Й воды, поступающей в систему отопления; (о расчеТНJЯ
температура охлажденной (обратной, как ее часто называют) воды,
уходящеЙ нз снстемы.
Плотность тепловоrо потока приборов, включающая в
себя коэффициент теплопередачи, зависит от тех же основ-
ных и второстепенных факторов, как и коэффициент тепло
передачи. Поэтому на практике для упрощения расчетов
определяют сразу с учетом всех факторов плотность теп
ловоrо потока прибора qпр по формуле (4.19) или (4.20),
не ВЫЧИСJIЯЯ коэффициента теплопередачи.
Значения плотности тепловоrо потока позволяют срав-
нивать приборы и судить о теплотехнической эффектив
ности Toro или иноrо типа отопительных приборов. Для
этоrо при тепловых испытаниях устанавливают так назы-
ваемую номинальную плотность тепловоrо потока qиом'
Исходя из qиом для каждой марки или секции прибора
определяют в зависимости от их площади номинальный
тепловой поток Qиом, кВт, как показатель для планиро-
вания и учета объема производства приборов.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
I S8 r лава 4. ОтопuтеЛЫtые прuборы
Номинальную плотность тепловоrо потока qиом' Вт/м!,
получают для стандартных условий работы прибора в
системе водяноrо отопления, коrда средняя разность тем-
пературы, как уже известно, Дf ер ==70 ос и расход тепло-
носителя воды в приборе составляет 360 кr/ч (0,1 Kr/c).
В этих стандартных условиях относительный расход
воды в приборе а== 1,0 по формуле (4.18). Стандартная
разность температуры при теплоносителе воде, выбранная
за расчетную для сравнения теплотехнических показателей
отопительных приборов, установлена по формуле (4.17):
Mcp 0,5 (105+70) 18 69,5 ::::: 70 ос,
коrда температура входящей в прибор воды [ ВХ == 105 ОС,
выходящей t вых ==70 ос и температура воздуха в помещении
[ в == 18 ос
Приведем значения номинальной плотности тепловоrо
потока QHOM, Вт/м 2 , некоторых типов отопительных при-
боров (по данным НИИ санитарной техники):
для радиаторов чуrунных секционных типа MC 90 108 790
» » стальных панельных типа РСВ . . . 730
» » чуrунных секционных типа М-140АО . 595
» конвекторов с кожухом типа «Универсал 20» . . 357
» чуrунных ребристых труб . . . . . . . . . . . . 388
Видно значительное теплотехническое преимущество
радиаторов по сравнению с конвекторами.
Если известен НО'-1инальный тепловой поток прибора (с
учетом схемы ero присоединения к трубам), то расчетная
плотность тепловоrо потока Q пр, Вт/м 2 , В конкретных ус-
лоr.иях работы ero в системе отопления составит:
для теплоносителя пара при заданной разности тем-
пературы Ми
( Ми ) 1+n
qпр qиом 70 ;
(4.23)
для теплоносителя воды при заданных
пературы дt ср и расходе воды а пр
( Мер ) 1+n ( ОпР ) Р
qпр qиом 70 360'
разности тем-
(4 24)
Значения экспериментальных числовых показателей п
и р приведены в справочной литературе (см. сноску на
стр. 154).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 4.7. Тепловой расчет отопителЬных при60РОВ 159
4.7. Тепловой расчет отопительных приборов
Тепловой расчет приборов заключается в определении
площади внешней наrревательной поверхности каждоro
прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от
теплоносителя в помещение. Расчет проводится при тем-
пературе теплоносителя, устанавливаемой для условий
выбора тепловой мощности приборов. Для теплоносителя
пара это температура насыщенноrо пара при заданном
ero давлении в приборе. Для теплоносителя воды это
максимальная средняя температура воды в приборе, свя
заНllая с ее расходом.
Тепловая мощность прибора, т. е. ero расчетная тепло
отдача Q пр, определяется, как известно, теплопотребностью
помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проло
женных в этом помещении. Площадь теплоотдающей по
верхности зависит от принятоrо вида прибора, ero распо
ложения в помещении и схемы присоединения к трубам.
Эти факторы отражаются на значении поверхностной плот
ности тепловоrо потока прибора.
Если поверхностная плоrность тепловоrо потока при-
бора qnp, Вт/м 2 (см. 4.6), известна, то 1еплоотдача отопи-
тельноrо прибора Qnp, Вт, должна быть пропорциональна
площади ero ,;аrревательной поверхности
Qлр==qпрА р ' (4.25)
ОТСlOда расчетная площадь Ар, м 2 , отопительноrо при-
бора независимо от вида теПЛОНОСIlТеля
Ар== Qnp/Qnp, (4.26)
rде Qnp требуемая теплоотдача прибора в рассматриваемое
помещение, определяемая в соответствии с формулой (4.1):
Qnp==Qn TpQ ер; (4.27)
Qn теплопотребность помещення, Вт; QTP суммарная тепло-
отдача проложенных в пределах помещения HarpelbIx труб стояка
(ве1ВИ) и подводок, к которым непосредственно присоединен при-
бор, а также транзитноrо теплопровода, если он имеется в поме
щеflИН; 1'P поправочныЙ коэффициент, учнтывшощий дот?
теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданнои
температуры воздуха в llомещеНии; TP составляет пр и прокладке
труб: открытой 0,9, СI(РЫТОЙ в rлухоЙ борозде стены 0,5,
за1VIQноличенной в тяжелый бетон 1,8 (возрастание теплоотдачи
об1-ЯСНЯется увеличением площади теплоотдающей поверхностн).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
160 rлuвu 4. ОтОltительные Itриборы
Суммарную теплоотдачу теплопроводов Qrp, Вт, находя'f
по формуле
QTP==2:,k rp 1td H l (tT tB)' (4.28)
rде k TP ' d H , l коэффициент теплопередачи, Вт/ (M .ОС), наруж-
ный диаметр, м, и длина, м, отдельных теплопроводов; ( т и ( в TeM
пература теплоносителя (индекс «т») и воздуха (<<в») в помещении,
ос.
Теплоотдачу теплопроводов можно определить прибли-
женно по формуле
QTP ==qB1B +qr1r . (4.29)
с использованием таблиц в справочной литературе (см.
сноску на стр. 154), rде даны значения qB и qr теплоот-
дачи 1 ы вертикально и rоризонтально проложенных труб,
Вт/м, исходя из их диаметра и разности температуры
(tT tB); l в и lr ДЛИНа вертикальных и rоризонтальных
теплопроводов в пределах помещения, м.
Ранее в СССР вычисления по формуле (4.26) и измерение
теплоотдающей поверхности всех отопительных приборов
проводились в условных единицах площади эквивалент
ных квадратных метраХ (экм). Эквивалентным квадратным
метром считали площадь наrревательнои поверхности при
бора с теплоотдачей 506 Вт (435 ккал/ч) при разности сред-
ней температуры теплоносителя и воздуха (tT tB)==64,5 ос
и относительном расходе теплоносителя воды в приборе
а== 1 ,О. Отопительным приборам, имеющим коэффициент
теплопередачи выше, чем коэффициент теплопередачи эта-
лонноrо радиатора ( aHee выпускавшеrося секционноrо
радиатора типа H-136), т. е. rладкотрубным приборам и
панельным радиаторам, присваивалось измерение площади
в экм, превышающих по величине их физическую площадь
в м 2 . Напротив, площадь теплотехнически малоэффективных
приборов (конвекторов, ребристых труб) измерялась в экм,
меньших по величине, чем их площадь в м 2 . Двойное изме-
рение площади отопительных приборов в условных экм
И физических м 2 заменено в 1984 r. измерением площади
наrревательной поверхности только в квадратных метрах.
После определения расчетной площаДИ наrревательной
поверхности прибора по каталоrу приборов подбирается
ближайший торrовый размер прибора (число секций или
марка панельноrо радиатора, длина конвектора, ребристой
или rладкой трубы). При этом фактическая площадь при-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.7. ТеnJlО'ОЙ расчет отаnитеJlыlхx nри6ара. 161
нятоrо к установке прибора получается, как правило,
болыие расчетной {это заранее учитывается в теплоотдаче
прибора и расходе теплоносителя введением среднестатисти-
ческоrо повышающеrо коэффициента ! см. формулу
(4.21)J.
Длина чуrунных секционных радиаторов зависит от
числа секций, составляющих приборы.
Число секций чуrунных радиаторов определяют по
формуле
N .b..
аl з'
rде а! площадь одной секции, м 2 , типа радиатора, приня:тоrо
к установке в помещении; 4 поправочный коэффициент, учиты-
вающий способ установки радиатора в помещеиии (см. 4.4 и рис.
4.12); при открытой установке 4== 1,0; при установке с декоратив-
ной решеткой следует обеспечивать 4<1, 10; 3 поправочный
коэффициеит, учитывающий чнсло секций в одиом радиаторе ( 3==
== 1,0 при Ар==2,0 м 2 ); для: радиаторов типа М-Н0 вычисля:ется: по
формуле
з==О,97+ 0;,06 .
р
Чуrунные радиаторы проходят тепловые испытания при
площади прибора около 2,0 м 2 , т. е. в составе се.'v1и восьми
секций, поэтому полученное значение коэффициента тепло-
передачи справедливо только для радиаторов именно таких
размеров. При меньшем числе секций коэффициент тепло-
передачи относительно повышается блаrодаря влиянию
усиленноrо тепловоrо потока краЙних секций, торцы ко-
торых свободны для теплообмена излучением с помещением,
поэтому размеры радиатора MorYT быть несколько сокра-
щены. При большем числе секциЙ влияние крайних секций
на коэффициент теплопередачи уменьшается, и размеры
радиатора должны быть несколько увеличены.
Для типов радиаторов с площадью одной секции 0,25 м 2
(в том числе для эталонноrо радиатора) коэффициент з
определяют по формуле
з==0,92+ 0;,16 .
р
Расчетное число секций по формуле (4.30) редко полу-
чается целым. При выборе целоrо числа секциЙ радиатора
допускают уменьшение расчетноЙ площади А р не более
чем на 5% (но не более чем на 0,1 м 2 ). Так поступают с
(4.30)
(4.31)
(4.32)
t I 165
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
162 r Айеа 4. ОтопитВА6НЫВ прuборы
целью оrраничения отклонения от расчетной температуры
в помещении (обычно приемлемо понижение на 1 ос в rраж-
данских и на 2 ос в производственных зданиях). Поэтому,
как правило, к установке принимают ближайшее большее
число секций.
Если в наружной стене имеется подоконная ниша, то
длина радиатора должна быть меньше длины ниши по
крайней мере на 400 мм при прямой подводке труб (600 MM
при подводке с уткой); лишние секции выделяют в само-
стоятельный радиатор.
Длина стаЛЬИblХ панелЬНblХ радиаторов определяется
размерами выпускаемых марок, а не получается в резуль-
тате набора стандартных элементов как при расчете сек-
ционных радиаторов. Для увеличения площади прибора,
если это необходимо, отдельные марки панельных радиа-
торов MorYT объединяться в блоки, включающие две парал-
лельно расположенные панели.
Если к установке предназначен панельный радиатор
типа РСВ или pcr определенной площади al, м 2 , то число
таких радиаторов, размещаемых в помещении открыто,
N==Ap/ai. (4.33)
При применении двухрядных блоков их расчетную
площадь Ар увеличивают, принимая соответственно пони-
женный коэффициент теплопередачи по сравнению с коэф-
фициентом для однорядной установки раднатора.
Длина конвекторов с кожухом также определяется разме-
рами выпускаемых полностью I'OTOBblX приборов. Напри-
мер, напольные конвекторы типа «Ритw> выпускаются с
длиной кожуха 1000 и 1500 мм. Настенные конвекторы
типов «Комфорт-20» и «Универсал-20» различных марок
отличаются по длине одНа от друrой на 100 мм (типа «Уни-
версал-С» на 50 мм).
Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых
труб в ярусе по вертикали и в ряду по rоризонтали опреде-
ляют по формуле
N == Ap/пai, (4.34)
rде n число ярусов и рядов элемеитов, составляющих прибор;
01 площадь одиоrо элемеита коивектора или одиой ребристой
трубы ПрllНЯТОЙ длииы, м 2 .
Предполаrаемое число ярусов и рядов элементов, а
также схему соединения их между собой следует заранее
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.7. ТепА()80Й расчет отопитеАыt/хx при60РО8 163
учитывать при определении расчетной площади прибора (о
последующей проверкой).
Длнна rреющей трубы в ярусе или в ряду rладкотрубноrо
прибора составит
l == Ap 4 I (4.35)
па!
rде 4 поправочныЙ коэффнциент, читывающий наличие де-
KopaTHBHoro крытня труб [см. пояснение к формуле (4.30»); n
число ярусов илн рядов rреющнх труб, составляющих прибор; Щ
площадь 1 м открытой rорнзонтальной трубы прниятоrо диаметра.
м 2 /м.
При окруrленин дробноrо расчетноrо числа элементов или при-
боров до целоrо числа допустимо, как и для радиаторов, меньшать
А не более чем на 5% (но не более чем на о, 1 M ).
Р Пример 4.1. Определим чнсло секций чуrунноrо радиатора
тнпа М-140А. стаиавливаемоrо иа верхнем этаже иаружиой
стены без Н!IШН под подоконником (на расстоянии от Hero 40 мм)
в помещенни высотой 2,7 м прн Q ==1410 Вт и t B == 18 ОС, если
раднаТор присоединяется к однотру(fному проточно-реrулируемому
стояку пу 20 (с краном КРТ на подводке длиной 0,4 M системы
водяноrо отопления с верхней разводкой при tf!== 105 С, а ст ==
==300 кr/ч. Вода в подаЮщей маrистралн охлаждается до рассмат-
pHBaeMoro стояка на 2 ОС.
Средняя температура воды в приборе по формуле (4.21)
t == ( 1 0 5 2) ' 0.5.1410.1,06.1,02.3,6 1 0 0800
ер 4,187.300 ==,.
Плотиость тепловоrо потока радиатора при .1.t cp == lOO,8
18==82,8 ос (нзмеиенне расхода воды в радиаторе от 360 до 300 кr/ч
практическн не влняет на qпр) по формуле (4.24)
65( 82'8 ) 1' 8О9В 2
qnp== О 70 == т/м,
Теплоотдача вертнкальных (lB==2,7 O,5==2,2 м) и rорнэонталь'
ных (l1'==0,8 м) труб пу 20 по формуле (4.29)
QTp==93.2,2+ 115'0,8==296 Вт.
Расчетиая ПЛОщадь радиатора по формулам (4.26) и (4.27)
А Р 1410....{0,9.296 == 1 41 м 2 .
809 '
Расчетное число секцнй раднатора М-140А по формуле (4,30)
при Площадн одиой секцни 0,254 M
1,41 1,05 58
N == 0,2541,01 == , секции,
· Здесь и далее использованы данные Справочиика проекти'
рОВЩИКа (см. сиоску на стр. 154).
11*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
164 r .лава 4. Dтопuте.лtllые приборы
rде Ре= 1,05 (по Справочнику проектировщика *); Вз==0,97+0,О6:
: 1,41== 1,01 по формуле (4.31).
Принимаем к установке 6 секций.
Пример 4.2. Определим марку открыто устанавливаемоrо
HaCTeHHOro конвектора с кожухом типа KH 20K «Уннверсал-20»
малой rлубины по условиям примера 4.1 (однотрубиыЙ стояк
проточный, т. е. без краиа КРТ).
Средняя температура воды в приборе по формуле (4.21)
f 105 2) 0,5.1410.1,04.1,02.3,6 1(}09 ° C
cp ( 4,187.300 ..
Номинальная плотность тепловоrо потока для конвектора
«УНl!версал-20» составляет 357 Вт/м 2 (см. 4.6). В нашем случае
М ер == 100,9 18==82,9 ос (больше 70 ОС) и G пр ==300 кr/ч (меньше
360 кr/ч). Поэтому пересчитываем значение плотности тепловоrо
потока конвектора по формуле (4.24)
qnp==357 ( 8 о9 У'З ( )o,07 ==439 Вт/м2.
Теплоотдача вертикальиых ив==2,7 м) и rоризонтальных (lr==
==0,8 м) труб Dy 20 по формуле (4.29)
QTP==93.2,7 + 115.0,8==343 Вт.
Расчетная ПЛощадь коивектора по формулам (4.26) и (4.27)
А 1410 0,9.343 2 51 2
р 439 , м.
Принимаем к устаиовке один концевой KOHB TOP «Универсал-
20» с кожухом малой rлубины марки КН 20 O]'18 К. площадью
2,57 M (длнна кожуха 845 мм, монтажный номер У5).
Пример 4.3. Определим длину и число чуrуниых ребристых
труб, устанавливаемых открыто в два яруса, в системе паровоrо
отопления, если избыточное давление пара в приборе 0,02 МПа,
' в == 15 сс, Qп==6500 ВТ, QTj)==350 ВТ, коэффициент теплопередачи
ребристых труб k np ==5,8 Вт/ (M .ОС).
Разность температуры по формуле (4. J 6)
Ы П == 104,25 15==89,25 ос,
rде (пас== 104,25 ос по табл. в Справочнике проектировщика.
Плотность тепловоrо потока прибора получим при коэффициенте
теплопередачи чуrунных ебристых труб, устаиовленных одна над
друrой, k np == 5,8 Вт/ (M ' С):
qnp==k np Ы п ==5,8.89,25==518 Вт/м2.
Расчетная площадь прибора нз ребристых труб по формуле
(4.26)
А == 6500 O,9.350
р 518
11,9 м 2 .
Число ребристых труб в одном ярусе, задаваясь длииой вы-
пускаемых труб 1,5 м, имеющих площадь наrревателыlOЙ поверх-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
411 Тепловой расчвm omoпиmMbllblX при60Р09 с помощью ЭВМ 16$
ности 3,0 M , получим по формуле (4.34)
N 11,9 2
=== 2.3,0 == ШТ.
Принимаем к установке в каждом ярусе по две последовательно
соединенных 'IyrYHHblx ребристых трубы длиной 1.5 м. Общая
площадь наrревательноЙ поверхности прибора из четырех ребристыXl
труб
A np ==3,O.2.2==12,O M .
t 4.8. Тепловой расчет отопительных при60РОВ
с помощью ЭВМ
Применение электронных вычислительных машин (ЭВМ)'
наряду с возможностью точноrо решения сложных задач
обеспечивает снижение трудоемкости и сокращение сроков
проектирования.
В примерах тепловоrо расчета отопительных приборов
(см. 4.7) полученное расчетное значение площади изме
нялось при выборе устанавливаемоrо прибора в соответ-
ствии с НО 1енклатурой выпускаемых промышленностью
приборов. Изменение (как правило, увеличение) площади
приводит при работе системы отопления к изменению теп-
лоотдачи прибора. При этом изменяется и температура теп
лоносителя воды, выходящеrо из прибора. При расчете
вручную изменение температуры учитывается обобщенно
путем введения поправочноrо коэффициента 131 [см. формулу
(4.21)] к расходу воды. При расчете с помощью ЭВМ можно
более точно учитывать изменение температуры теплоно
сителя.
Уточненные расчеты необходимо проделывать для при-
боров, соединенных по однотрубной схеме, особенно если
они состаВ.1ЯЮТСЯ из элементов приборов, имеющих боль
шой шаr номенклатурноrо ряда. Если, например, KOHBeK
тор с кожухом типа «Универсал-20» имеет шаr Bcero 0,37 м 2 .
то ребристые трубы MorYT образовывать приборы с шаrом
1,0 м 2 . В ходе более точноrо тепловоro расчета в цепочке
приборов, последних по ходу движения воды, может воз
никнуть необходимость увеличения предварительно приня-
той площади.
При уточнении температуры воды [БЫХ, ос, выходящей
из прибора уже выбранной площади А пр' м 2 , использую'D
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
J 88 r "ава 4. Отопите"ьные прuборы
формулу
1
t t + (4.36)
BЫX в ( 1 + QHoMn (Gnp/O,l)P А пр J l!п'
L ивк tH)n 701+ nапрс
rде t ax температура теплоносителя, входящеrо в отопительиыЙ
прибор, ос; t a расчетиая температура воздуха в обоrреваемом
помещении, ос; qпом иоминальиая плотность тепловоrо потока
для рассматриваемоrо прибора, BT/M ; n, р показатели, входя-
щие в формулу (4.15); апр действительный расход воды в пgн-
боре, Kr/c; с дельиая массовая теплоемкость воды, джl (Kf' С).
Отметим, что при тепловом расчете приборов с повышен-
ным rидравлическим сопротивлением (например, конвек-
торов) уточнение их площади связано с изменением их
длины. Эrо может повлечь за собой повторение rидравли-
ческоrо расчета системы отопления в целом для уточнения
действительноrо расхода воды в элементах системы.
Общими исходными данными для выполнения тепловых
расчетов с помощью ЭВМ отопительных приборов явля-
ются:
1) вид системы отопления (вертикальная или rОРИЗ0Н-
тальная, однотрубная, двухтрубная и т. д.);
2) тип отопительноrо прибора;
3) наличие в однотрубной системе отопления замыкаю-
щеrо участка и ero положение (осевой или смещенный);
4) расчетные параметры температуры теплоносителя (для
однотрубной системы отопления только в том слуЧае, если
rидравлический расчет проводился при постоянном пере-
паде температуры воды в стояках);
5) расчетное атмосферное давлен?е в районе строитель-
ства здания;
6) число рассчитываемых стояков или ветвей.
Тепловой расчет отопительных приборов проводят по
отдельным стоякам (ветвям в rоризонтальноЙ системе),
для каждоrо из которых подrотавливают следующие пока-
затели:
а) номер стояка (ветви) по схеме;
б) расчетные параметры температуры теплоносителя
(для однотрубной системы, если rидравлический раСЧе11
проводился с переменным перепадом температуры воды в
стояках);
в) понижение расчетной температуры подаваемой воДЫ
от начала системы до первоrо прибора;
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.8. Тепловой расчет отоnuтельных nрuБОРО8 с помощью ЭВМ .'167
r) расчетный расход БОДЫ (для однотрубной системы
по результатам rидравлическоrо расчета);
д) число последовательно соединенных этажестояков
(в однотрубной системе) или число приборов на стояке (в
двухтрубной системе);
е) диаметр и длина стояка, подводок к отопительному
прибору и замыкающеrо участка (если он есть) на каждом
этажестояке (отрезке ветви);
ж) для каждоrо этажестояка: тепловая наrрузка, pac
четная температура воздуха в обоrреваемом помещении;
схема присоединения прибора (сверху вниз, снизу вверх
или снизу вниз); место установки прибора (у наружной
стены или cBeтoBoro проема).
В проrрамму расчета отопительных приборов с помо-
щЬЮ ЭВМ, ПО:.\1Имо расчетных форму л, вносят следующие
данные.
1. Теплотехническую характеристику приборов, а имен-
но:
а) номинальную плотность тепловоro потока;
б) площадь наrревательной поверхности марок выбран-
поrо типа прибора в соответствии с ero номенклатурным
рядом (для радиаторов площадь одной секции);
в) числовые значения показателей пир.
2. Значения поправочных коэффициентов [формулы
(4.21) и (4.30)] для выбранноrо типа прибора.
3. Теплоотдачу 1 м вертикально и rоризонтально проло-
женных труб [формула (4.29)] в виде ряда для различных
диаметров и температурных перепадов или упрощенной
аппроксимирующей зависимости.
4. Необходимую точность расчетов (обычно допустимое
отклонение действительной площади прибора от расчет-
ной).
Общая проrрамма тепловоrо расчета отопительных
приборов системы водяноrо отопления с помощью ЭВМ
предусматривает последовательное выполнение расчетов
после ввода исходных данных по следующим основным
этапам:
1. Определение расчетной температуры воды, выходя-
щей из отопительноrо прибора (для однотрубной системы)
по формуле (7.24).
2. Вычисление расхода воды в приборе (для двухтрубной
системы) применительно к формуле (8.2}.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
168 rлаеа 4. Отопительные при60РЫ
3. Расчет действительной плотности тепловоrо потока
отопительноrо прибора по формуле (4.24).
4. Расчет теплоотдачи rреющих труб в помещении по
форму ле (4.29).
5. Определение требуемой теплоarдачи arОПl!тельноrо
прибора по формуле (4.27).
6. Определение расчетной площади наrревательной
поверхности отопительноrо прибора по формуле (4.26).
7. Выбор марки принятоrо типа отопитеJIьноrо прибора
путем сравнения расчетной площади с площадью в номен-
клатурном ряде марок приборов, выпускаемых промыш-
ленностью, с учетом допустимой поrрешности [в радиатор-
ной системе расчет числа секций по формуле (4.30)J.
8. Уточнение температуры воды, выходящей из arопи-
тельноrо прибора однотрубноrо стояка (ветви), в зависи-
мости от значения принятой площади по формуле (4.36).
9. Повторение расчетов по пп. 3 7.
10. Переход к расчету следующеrо этажестояка или
arрезка ветви (по ходу движения теплоносителя для одно-
трубной системы), начиная с п. 1 в однarрубной и с п. 2
в двухтрубной системе arопления.
11. Вывод на печать результатов расчета.
Расчет отопительных приборов в истеме парОБоrо
отопления проводят по пп. 3 7, 10, 11. При этом вычисле-
ние действительной плarности тепловоrо потока прибора
ведут по формуле (4.23). В исходные данные ВК.1Jючают в
качестве параметра теплоносителя расчетное начальное
давление или соarветствующую ему температуру пара в
системе.
При выводе на печать итоrов расчета ПОМИl\1O выбранной
марки отопительноrо прибора (числа секций радиатора)
для каждоrо этажестояка MorYT дополнительно приводить-
ся данные, необходимые для составления проектно сметной
документации (например, масса приборов и труб, суммар-
ное количество приборов по отдельным маркам и т. д.).
Для этоrо в проrрамме должны быть предусмarрены соот-
ветствующие формулы и циклы.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4,9 Ресулировтше теплопередачи отопительных при60ров 1119
4.9. Реrулирование теплопередачи
отопительных при60РОВ
Теплопотребности помещений, выявленные в расчетных
условиях, определяют площадь отопительных приборов.
Площадь является постоянной характеристикой каждоrо
установленноrо прибора. Между тем, известно, что рас-
четные условия наблюдаются при отоплении зданий далеко
не всеrда. В течение отопительноrо сезона изменяется
температура наружноrо воздуха, на здания эпизодически
воздействуют ветер и СОJшечная радиация, тепловыделения
в помещениях неравномерны. Поэтому для поддержания
тепловоrо режима помещений на заданном уровне необхо-
димо в процессе эксплуатации реrулировать теплопередачу
отопительных приборов.
Эксплуатационное реrулирование тепловоrо потока ото-
пительных приборов может быть качественным и количест-
венным.
Качественное реrулирование достиrается изменением
температуры теплоносителя, подаваемоrо в систему отоп-
ления. Качественное реrулирование по месту осуществле-
ния может быть центральным, проводимым на тепловой
станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте зда-
ния. В жилищном строительстве проводят также rрупповое
реrулирование в центральных тепловых пунктах (ЦТП).
Местное качественное реrулирование должно дополнять
центральное реrулирование, которое проводится с ориен-
тацией на некоторое обезличенное здание в районе дей-
ствия станции. Кроме Toro, оно может нарушаться по раз-
личным причинам, в том числе из-за необходимости обес-
печивать наrревание воды в системе rорячеrо водоснабже-
ния. При местном реrулировании учитывают особенности
каждоrо здания, системы отопления и даже ее отдельной
части.
В системе паровоrо отопления пределы качественноrо
реrулирования оrраничены и такое реrулирование, как
правило, не проводится.
Количественное реrулирование теплопередачи приборов
осуществляется изменением количества теплоносителя (воды
или пара), подаваемоrо в систему или прибор. По месту
проведения оно может быть не только центральным и мест-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
178 Тдава 4. OтOпUme/tbHble при6сры
ным, НО И индивидуаЛЬНЫМ, т. е. выполняемым У каждоrо
отопительноrо прибора.
Центральное и местное реrулирование в системах па-
poвoI'O отопления количественное: при изменении тем-
пературы наружноrо воздуха меняется количество Пара,
лоступающеrо в систему, или пар подается с б6льшим или
меньшим перерывом. В первом случае проводится так
lIа3ываемое пропорциональное рerулирование, ВО втором
реrулирование <шропусками» (теплоноситель подается пе-
риодически). В системах паровоrо отопления применяют
также Индивидуальное ко.ТIичественное реrулирование теп-
лопередачи приборов.
В системах водяноrо отопления центральное и местное
качественное реrулирование также дополняется местным
и индивидуальНЫМ количественным реrулированием теп-
лопередачи приборов. При индивидуальном количествеи-
ном реrулировании теплопередача водяноrо прибора из-
меняется вследствие изменения средней температуры воды
в нем, теплопередача паровоrо прибора из-за отклонения
температуры конденсата от температуры пара.
Таким образом, в процессе эксплуатации паровых систем
отопления осуществляется только количественное реrули-
рование, водяных систем отопления качественно-коли-
чественное реrулирование теплопередачи приборов.
Эксплуатационное реrулирование теплопередачи при-
боров может быть автома'IИзировано. Местное автоматиче-
ское реrУ,ТIирование в тепловом пункте здания обычно
проводят, ориентируясь на изменение температуры наруж-
Horo воздуха (этот способ реrулирования называют «по
возмущению»). Индивидуальное автоматическое реrулиро-
вание теплопередачи прибора происходит при отклонении
температуры воздуха в помещении от заданноrо уровня
(реrулирование «по отклонению»).
Для индивидуальноrо автоматическоrо реrулирования
применяют реrуляторы температуры прямоrо и KocBeHIIoro
действия. Принцип работы реrулятора прямоrо действия
основан на изменении объема среды при повышении или
понижении ее температуры. Изменение объема среды
термореактивноrо материала (например, резины) непо-
средственно вызывает перемещение клапана реrулятора в
потоке OCHoBHoro теплоносителя.
В реrуляторах KOCBeHHoro действня обычно используется
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4.9. Ре.УАированив тeпAOfIepeдa u OтOпUтBAbHbIX при6орое 17.
электрическая энерrия для наrревания термобаллона YMeHЬ
шенноrо объема, который, в свою очередь, связан со штоком
реrулирующеrо клапана. В одной из конструкций реrуля-
торов термобаллон сильфон частично наполнен леrкоис
паряющейся жидкостью. Если давление паров жидкости
в сильфонной камере изменяется, то возникающее растя-
жение или сжатие сильфона вызывает перемещение клапана
реrулятора. В друrих конструкциях электрическая энерrия
используется для управления соленоидным вентилем двух-
позиционноrо действия. Конструкции реrуляторов рас-
сматриваются в курсе «Автоматизация систем теплоrазо-
снабжения и вентиляции».
Для индивидуальноrо ручноrо реrулирования теП.попе-
редачи приборов служат краны и вентили. Ручное реrули-
рование теплопередачи радиаторов и конвекторов эффек-
тивно в том случае, коrда доля отключаемой наrревательной
поверхности составляет не менее 0,5 (для бетонных панелей
0,7).
При паровом отоплении для ручноrо реrулирования
применяют вентили о золотником, пришлифованным к
поверхности седла (без прокладки). В системах отопления
с высокотемпературной водой используют краны вентиль-
Horo типа с золотником также без прокладки.
Конструкцию реrулирующеrо крана выбирают в зави-
симости от вида системы водяноrо отопления. В двухтруб-
ных системах применяют краны индивидуальноrо реrули-
рования, отвечающие двум требованиям: они имеют повы-
шенное rидравлическое сопротивление и допускают прове-
дение монтажно-наладочноrо (первичноrо) и эксплуатаци-
oHHoro (вторичноrо) количественноrо реrулирования. Эти
краны называют кранами «двойной реrулировки».
В однотрубных системах водяноrо отопления испOJIЬ-
зуют краны индивидуальноrо реrулирования, обладающие
незначительным rидравлическим сопротивлением. Эти краны
не имеют приспособлений для осуществления первнчноrо
реrулирования и являются кранами только эксплуатацион-
Horo (вторичноrо) реrулирования.
Для индивидуальноrо ручноrо реrулирования тепло-
передачи приборов применяют также воздушные клапаны
в кожухе конвекторов (см. рис. 4.6, а). Воздушным клапа-
ном в конвекторе реrулируется количество воздуха, цир-
КУЛирующеrо через наrреватель конвектора. Достоинством
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
172 r AЦl/a 4. ОтопитеАЫIШ праБО(JЫ
а}
"
{ пр I
I I I I
J l z/r t n l
Zcт lЧУG Zueт О lHaep
: {,IJ .
ZОJ\Л
i n
О
Рис. 4.18. Характер процессов изменения температуры поверхности отопительных
приборов во времени
а при иаrреваНlI1I различиых по массе приборов; б при наrреваиин и охлаж-
деиии чуrуииоrо радиатора в системе водяноrо отоплеиня; 1 для стаЛЬИоrо
конвектора (ZCT период времеии измеиеиия 'feMnepaTYPbI от {" до (пр); 2 для
чуrуниоrо радиатора (Zчуr); 3 для бетоииоrо радиатора (Zбет)
этоrо способа реrулирования, так называемоrо реrулиро-
вания «по воздуху», является сохранение постоянноrо
расхода теплоносителя в отопительных приборах.
При индивидуальном количественном реrулировании
теплопередача прибора изменяется постепенно прибор
обладает тепловой инерцией (рис. 4.18), причем охлаж-
дается прибор медленнее, чем наrревается (Zохл>Zиаrр на
рис. 4.18, 6). Наибольшей тепловой инерциеЙ характери-
зуются, как известно, бетонные панели. Так как тепловая
инерция стальных радиаторов и конвекторов меньше инер-
ции чуrунных радиаторов и тем более бетонных панелей,
то и процесс реrулирования их теплопередачи будет уско-
рен. Например, для стальных радиаторов типа РСВ оста-
точная теплопередача через 1 ч после их выключения со-
ставляет примерно 15% начальной вдвое меньше, чем
для чуrунных радиаторов (30%), а полный тепловой поток
в течение первorо часа после выключения соответственно
45 и 60 %. Следовательно, pery лирование теплопередачи
отопительных приборов тем эффективнее и быстрее отра-
жается на температуре помещений, чем меньше масса теп-
лоносителя в приборах и самих приборов.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Укажите отличительное достоинство каждоrо вида отопи-
тельных приборов.
2. Установите фактор, оказывающий преобладающее ВЛИяние
на теплоотдачу отопительных приборов (при равных температур-
ных условиях),
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 1. Классuфшсацuл u Аютерuал теflАОflРО80дм 173
3. Объясните причины повышеиия теплоотдачи радиатора,
который перемещеи от наружной н внутренней стеие помещення.
4. Почему состав н цвет красителя влияют на теплоотдачу
радиаторов, а ие конвекторов?
5. Сравиите способы измереняя площадя иаrревательиой по
верхиости отопительиых прнборов в эквивалеитных н физических
кйадратиых метрах.
6. Устаиовите, какое зиачеиие иомииаЛьиоrо коэффициента
теплопередачи следует ожидать для разрабатываемоrо вертиналь
Horo пластмассовоrо отопительноrо прибора.
7. Как вы представляете себе отопительиый прибор будущеrо?
8. Изобразите блок-схему проrраммы тепловоrо расчета отопи-
тельиых приборов с помощью ЭВМ.
9. Составьте алrоритм тепловоrо расчета с помощью ЭВМ ото-
пительнЫх приборов двухтрубиой системы водяноrо отопления.
10. Почему желательно расположение отопительиых приборов
под световыми проемами?
r л А В А 5. ТЕПЛОПРОВОДЫ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
5.1. Классификация и материал теплопроводов
Трубы систем центральноrо водяноrо и паровorо отоп
ления предназначены для подачи в приборы и отвода из
иих необходимоrо количества теплоносителя; поэтому их
называют теплопроводами. Теплопроводы вертикальных
систем отопления подразделяют на маrистрали, стояки и
подводки (рис. 5.1). Теплопроводы rоризонтальных систем,
кроме маrистралей, стояков и подводок, имеют rоризон
тальные ветви (рис. 5.2).
Движение теплоносителя в подающих (разводящих)
и обратных (сборных) маrистралях может совпадать по
направлению или быть встречным. В зависимости от этоrо
системы отопления называют системами с тупиковым (встреч-
ным) и попутным движением воды в маrистралях. На
рис. 5.1, а и 5.2, а стрелками на линиях, изображающих
маrистрали (линии с индексом 11 подающие, с индек-
сом Т2 обратные маrистрали), показано попутное дви-
жение теплоносителя: теплоноситель в подающей и обрат-
ной маrистралях каждой системы движется в одном направ-
лении. На рис. 5.1, б, в и 5.2, б показано тупиковое движе-
ние теплоносителя: теплоноситель в подающей маrистрали
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.14 rAa.a 6. Т'flAО"РОн&/, cиeтe.fl61 отl1l1UНШl
а) 1 i}
' мдrиcТРAIIfo
J s'
С}7 О7
7;; 9 3 fzd 4
M M, :r ;1r, :t
1 --у-
} t
6fДrистrдnr. .....с-... 72
7,0
СТОЯКИ
70
МдrисТРдJ1!.....,....... т f
1
Рис. 5.1. ТеПIlОПРО80ДЫ вертикальиых систем цеитрапьиоrо отоппеllИЯ с верхней
развоll.КОЙ (а), с нижней разводкой (6), с сопрокинутоil циркупяциеil воды (.>
I и 2 ..... подаtощие (Т!) и обратиые (Т2) маrистраJlН; tJ н 4 .... подающие и обрат.
ные ОТО яки; 5 и 6 подающие и обраТНВlе подводки; 7 отопительные приборы
(стре.лками покаs.ано направлеиие движения теплоиосите.ля)
и}
7
Ij D D G
НЕТВЬ
7
О D
о}
f
V .......L...... мдrистрдпь
!I
7
ВЕТВЬ
тl МArИСТfДПIr
Рис.. 5.2. Теппопроводы rОРИЗОRтапьных снстем ВОДЯllоrо отоппения с нижней (а)
и верхней разводкой (6)
1 и 2 подающие (Tl) и обратные (Т2) маrистрали; 8 и 4 ПОДающие и обрат-
иыестояки; 5 и 6 ... ПОДающне и обратные подводки; 7 ОТGпите.льные приборы;
8 однотруБИВlе ветви; 9 биФиляриые ветви (стрелками ПоКазаио иаправлеиие
движения теплоиооите.ля)
течет в ОДНОМ, а в обратной в противоположном направ
лении.
В зависимости от места прокладки маrистралей разли-
чают системы с верХНей разводкой (см. рио. 5.1, а и 5.2, б),
коrда подающая (разводящая теплоноситель) маrистраль
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5.1. }(АассuфuICацил u IUI1МPШU т4пАопроеодов 116
(Тl) расположена выше отопительных приборов; с ниж-
ней разводкой (см. рис. 5.1, б и 5.2, а), коrда и подающая
(Т1), и обратная (Т2) маrистрали проложены ниже прибо-
ров. При водяном отоплении бывают еще системы с «опро-
кинутой» циркуляцией воды (см. рис. 5.1, в), коrда подаю-
щая маrистраль (T1) находится ниже, а обратная (Т2I
выше приборов.
Для пропуска теплоносите.IJ:Я используют трубы: ме-
таллические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неме-
таллические (пластмассовые, стеклянные и др.).
Из металлических труб наиболее часто используют
стальные шовные (сварные) и редко стальные бесшовные
(цельнотянутые) трубы. Стальные трубы изrотовляют из
мяrкоЙ уrлеродистой стали, что облеrчает выполнение
изrибов, резьбы на трубах и различных монтажных опе-
раций. Стоимость бесшовных труб Выше, чем сварных,
но они более надежны в эксплуатации и их рекомендуется
использовать в местах, не доступных для ремонта.
Широкое применение стальных труб в системах цент-
ральноrо отопления объясняется их ПРОЧНОGТЬЮ, простотой
сварных соединений, близким соответствием коэффициента
линейноrо расширения коэффициенту расширения бетона,
что важно при заделке труб в бетон (например, в бетонных
панельных радиаторах). Перспективно применение rибких
стальных труб с защитноЙ пластмассовоЙ оболочкой.
Медные трубы отличаются долrовечностью, но они Ме-
нее прочны и дороже стальных. Свинцовые и чуrунные
трубы встречаются в системах отопления, смонтированных
в начале ХХ в.
Термостойкие пластмассовые трубы обладают понижен-
ным коэффициентом трения, вследствие чеrо СНИжается их
rидравлическое сопротивление, они не зарастают и не
подвержены коррозии. rибкость пластмассовых труб, про-
стота их обработки значительно облеrчают монтаж, понн-
женная теплопроводность уменьшает теплопотери через
их стенки, Внедрение пластмассовых труб в отопительную
технику оrраничивается повышенной стоимостью термо-
стойких их видов, которые не размяrчаютея или не изме-
няют свою структуру (не «стареют») при длительном взаи-
модействии с теплоносителем.
Трубы из малощелочноrо термостойкоrо стекла исполь-
зуют редко вследствие ero хрупкости и ненадежности мест
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
176 rлйва 5. Твплопроводbl cиcтвMы оmоплвllая'
их еоединений о отопительными приборами и армату-
рой.
В системах отопления используют неоцинкованные
(черные) стальные сварные водоrаЗ0проводные трубы (rOCT
З262 75*) D у== 1O 50 мм трех типов: леrкие, обыкновен
ные и усиленные (в зависимости от толщины стенки). Уси-
ленные толстостенные трубы применяют редко в уни-
кальныХ долrовременных сооружениях при скрытой про
кладке. Леrкие тонкостенные трубы предназначены под
сварку II,lИ aaKarKY резьбы для их соединения при открытой
прокладке в системах водяноrо отопления. Обыкновенные
трубы используют при скрытой прокладке и в системах
паровоrо 010пления.
Размер водоrазопроводной трубы обозначается цифрой
условноrо диаметра в мм (например, D у==20). Водоrазопро
водная труба D у20 имеет наружный диаметр 26,8 мм,
а ее внутренний диаметр изменяется в зависимости от тол
щины стенки от 20,4 (усиленная труба) до 21,8 мм (леrкая
труба). Изменение BHYTpeHHero диаметра влияет на площадь
поперечноrо сечения «канала» для протекания теплоноси
теля. Поэтому одно и то же количество теплоносителя
будет двиrаться в трубе одноrо и Toro же условноrо диа
l'летра с различной скоростью: большей в усиленной и
меньшеЙ в леrкой тр) бе.
Стальные электросварные трубы (rOCT l0704 76 *)
выпускают со стенками различной толщины. Поэтому в
условном обозначении выбранной трубы указывают наруж
ный диаметр и толщину стенки (если выбрана труба 76 Х
х2,8 мм, то это означает, что она имеет наружный диаметр
76 мм, толщину стенки 2,8 мм и, следовательно, внутрен-
ний диаметр 70,4 мм). При этом стенку принимают наи-
меньшей толщины (по сортаменту труб, выпускаемых за
водами). Например, используют трубы D у20 со стенкой
толщиной 2,0 мм (леrкая водоrаЗОПРОВОДная труба D у20
имеет стенку толщиной 2,5 мм).
Стальные трубы, применяемые в системах централь
Horo отопления, выдерживают, как правило, большее
rидростатическое давление (не менее 1 МПа), чем отопи
тельные приборы и арматура. Поэтому предельно допусти-
мое rидростатическое давление в системе водяноrо отоп
ления устанавливают по рабочему давлению, на которое
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 5 2. Ра8мещенuе тeпAoпpo ()дOtl адаllии 177
рассчитаны не трубы, а друrой менее прочный элемент
(например, отопительные приборы).
Соединение теплопроводов между собой, с отопитель-
ными приборами и арматурой может быть неразборным
сварным и резьбовым и разборным (для ремонта отдель-
ных частей) резьбовым и болтовым. Резьбовое разборное
соединение предусматривают в основном у отопительных
приборов и арматуры для их демонтажа в случае необхо-
димости. Фланцевая арматура крупноrо размера и чуrун-
ные ребристые трубы соединяются болтами с контрфлан-
цами, привариваемыми к концам стальных труб.
5.2. Размещение теплопроводов в здании
Прокладка труб в помещениях может быть открытой и
скрытой. В основном применяют открытую прокладку как
более простую и дешевую. Поверхность труб HarpeTa, и
теплоотдачу труб принимают в расчет при определении
площади отопительных приборов.
По технолоrическим, rиrиеническим или архитектурно-
планировочным требованиям прокладка труб может быть
скрытой: маrистрали переносят в технические помещения
(подвальные, чердачные и т. п.), стояки И подводки к ото-
пительным приборам размещают в специально предусмот-
ренных шахтах и бороздах (штробах) в строительных кон-
струкциях или встраивают (замоноличивают) в них. При
этом в местах расположения разборных соединений и ар-
lIШТУРЫ устраивают лючки. Теплоотдача в помещение
1руб, проложенных в rлухих бороздах стен, значительно
меньше (примерно вдвое) теплоотдачи открытых теплопро-
водов. Встроенные (как правило, в заводских условиях)
подводка или стояк иrрают роль бетонноrо отопительноrо
прибора с одиночным rреющим элементом и односторонней
(в наружной стене) или двусторонней (во внутренней стене,
в полу или в перекрытии) теплоотдачей.
При прокладке теплопроводов учитывают предстоящее
изменение длины труб в процессе эксплуатации системы
Отопления. Эксплуатация проходит при изменяющейся
температуре теплоносителя (выше 35 ОС) и трубы удлиня-
ются по сравнению с монтажной их длиной в большей или
Меньшей стеlени.
12 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
178 Fлава 5 Теплопроводы системы отопЛIIНUЯ
Температурное удлинение наrреваемой трубы прира
щение ее длины 111, м, определяется по формуле
.6l==a (tr t8) 1, (51)
rде а коэффициент линеЙноrо расшир,ения материала трубы (для
мяrкон стали при температуре до 150 С близок к 1,2 .10 Б); t T
температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя,
ос (при расчетах учитывают наивысшую температуру); t 8 те1\{-
пература окружающеrо воздуха в период производства монтажных
работ, ос; 1 длина теплопровода, м.
Монтаж труб осуществляют в «коробке» строящеrося
здания при температуре наружноrо ВОЗДУХа, близкой в
весенне осенний период к +5 0 с. В зимний период при
временном обоrревании помещений для удобства отделоч-
ных и монтажных работ в строящемся здании поддержи-
вают временными средствами температуру также около
+5 ос.
Если считать t 8==5 ос, то формула (5.1) для стальной
трубы (приращение длины Д[, мм) может быть представ-
лена в виде
.61== 1,2.10 2 (tr 5) 1,
(5.2)
удобном для ориентировочных расчетов.
Можно установить, ч'н} 1 м подающей стальной трубы
предельно удлиняется при низкотемпературной воде при-
близительно на 1 мм, обратной трубы на 0,8 мм, а при
высокотемпературной Боде удлинение каждоrо ме1ра трубы
доходит до 1,75 мм.
Таким образом, при размещении теплопроводов, осо-
бенно при перемещении по ним высокотемпературноrо
теплоносителя, необходимо предусматривать компенсацию
усилий, возникающих при удлинении подводок, стояков
и маrистралей.
Размещение подводки соединительной трубы между
стояком или rоризонтальной ветвью и прибором зависит
от вида отопительноrо прибора и положения труб в системе
отопления.
Для большинства приборов подающую подводку, ПО
которой подается rорячая вода или пар, и обратную под-
водку, ПО которой охлажденная вода или конденсат отво-
дятся ИЗ ПDиборов, прокладывают rоризонтально (при
длине до 500 мм) или с некоторым уклоном (5 10 мм на
БСЮ длину). Эти подводки в зависимости от положения
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 2 РаSМ'Щ6I/Q6 тeпAIJ,,,JoвoB06 в !l8al/uu t 7'1
(1)
1
1.5"0 D
i
б)
.J
КРТ
Рнс. 5.3. Этаже<:ТояКи вертнкапьно!\ однотрубно!\ снстемы ВQдяноrQ QТQопеНЮI
с: треХХQДОВЫМИ кранами у ори6QрQВ
а с приоконным ра3'dещением стояка и раДиатором (вертикальные осн окна и
радиатора совпадают). б 1.1 JЗМОНOJIНЧСНиЫМ СТОЯКОМ И Коивектором (конвектор
смещен к СТОЯКУ оТ веРТllкально!\ оои окиа); 1 приоионный стояк. 2 радиа-
1rOp. 8 замонолнченный стояк; 11 конвектор
ПРОДOJIьной оси прибора по отношению к оси труб MorYT
быть прямыми и С отступом, называемым «уткой». Пред-
почтение отдают прямой прокладке подводок, так как утки
осложняют заrотовку и монтаж труб, увеличивают rидрав-
лическое сопротивление подводок.
Для унификации деталей подводок и стояков, как из-
вестно, используют односторонние rоризонтальные под-
водки постоянной длины (например, 370 мм) независимо
от ширины простенка в здании. При этом стояк однотруб-
ной системы размещают на расстоянии 150 мм от откоса
oKoHHoro проема, а не по оси простенка как при двусто-
ронних подводках. Особенно широко применяют унифици-
рованные приборные узлы в жилых домах, rостиннцах,
общежитиях, во вспомоrательных зданиях Предприятий,
rде приборы для уменьшения длины подводок ДОПУСlIIМО
смещать от вертикальной оси оконных проемов по направ-
лению к стояку (рис. 5.3).
Для некоторых отопительных приборов (например,
конвекторов напольноrо типа) подводки MorYT проклады-
ваться снизу вверх с изrибом.
Компенсацию удлинения труб в rоризонтальных ветвях
однотрубных систем предусматривают путем изrиба под-
водок (добавления уток) о тем, чтобы напряжение на изrиб
в отводах труб не превышало 80 МПа; в ветвях между каж-
дыми пятЬю шеотью приборами вставляют П-образные
12*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
180 rлава 5. Теплопроводы системы отопления
компенсаторы, которые рационально размещать в местах
пересечения разводящей трубой внутренних стен и переrо
родок помещений.
В вертикальных системах отопления подводки к при
борам в большинстве случаев выполняют напряМУЮ, oд
нако в высоких зданиях делают специальный изrиб под-
водок к приборам для обеспечения беспрепятственноrо
перемещения труб стояка при удлинении.
При длинных I'ладкотрубных приборах, а 1акже при
последовательной установке нескольких приборов друтото
типа (например, «на сцепке») необходим также специаль-
ный изrиб подводок для компенсации температурноrо yд
линения приборов и труб. Неполная компенсация удлине-
ния труб приводит при эксплуатации системы к возникио
вению течи в резьбовых соединениях, а иноrда даже к из-
лому труб и арматуры.
Размещеиие стояков соединительных труб между
маrистралями и подводкамИ зависит от положения Ma
rистралей и размещения подводок к отопительным пр ибо-
рам. Обязательным является обособление стояков для
отопления лестничных клеток, а также расположение
стояков в наружных уrлах помещений. При размещении
остальных стояков исходят из необходимости сокращать
их число, длину и диаметр труб для экономии металла.
Кроме Toro, конструкция стояков должна способство-
вать унификации деталей для индустриализации процесса
заrотовки и уменьшения трудоемкости монтажа системы
отопления.
Задача размещения стояков неотделима от выбора Вида
системы отопления для KOHKpeTHoro здания. В общем одно-
трубные системы при выполнении перечисленных рекомен-
даций имеют преимущество перед двухтрубными.
Стояки, как и отопительные приборы, располаrают
преимущественно у наружных стен открыто (на рас-
стоянии 35 мм от поверхности стен до оси труб D у 32 мм)
либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и переrоро-
док (см. рис. 5.3, 6). При скрытой прокладке теплопроводов
в наружных стенах теплопотери больше, чем при открытой
прокладке, поэтому обычно принимаются меры для умень-
шения теплопотерь.
Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80 мм
между осями труб, причем подающие стояки располаrают
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5.2, Размещение теплопровоiJо, о зiJании 181
T(
о)
1
)zT/
T
1
дl1
D
Рис. 5.4. Схемы присоединения стояков к маrистралям систем водяноrо отоплеиия
l\вух-трехэтажных (а). четырех-семиэтажных при верхней разводке (6) и нижнеЙ
разводке (а). восьмиэтажных и более высоких (о) зданий
1 спускноiI кран (вннзу со штуцером); 2 запорный кран; 3 запорный
венТИЛЬ
справа (при взrляде из помещения). В местах пересечения
стояков и подводок оrибающие скобы устраивают на стояках
(а не на подводках), причем изrиб обращают в сторону
помещения.
Компенсация удлинения стояков в малоэтажных зда
ниях обеспечивается естественными их изrибами в местах
присоединения к подающим маrистралям (рис. 5.4, а).
В более высоких 4 7-этажных зданиях однотрубные СТОЯКII
изrибают не только в местах присоединения к подающей,
но и к обратной маrистрали (рис. 5.4, б, е).
В зданиях, имеющих более семи этажей, таких изrибов
труб недостаточно и для компенсации удлинения средней
части стояков применяют дополнительные изrибы труб с
относом отопительных приборов от оси стояка (рис. 5.4, в).
Иноrда используют П-образные компенсаторы, и тоrда
трубы между компенсаторами в отделЬНЫХ точках закреп-
ляют устанавливают неподвижные опоры. Для компен-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
182 rЛaIJа 5 Tel!Aoпpoeoabl системы оmопJl8ния
сации удлинения каждоrо этажестояка в однотрубных
СИстемах используют изrибы труб с «плечом}) при низкотеы-
пературной воде не менее 200 мм (см. рио. 5.3, а).
В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы
заключают в rильзы для обеспечения свободноrо их ДВи-
жения.
fоризонтальные однотрубные ветви распределитель-
ные поэтажные трубы систем водяноrо отопления, проме-
жуточные между стояками и подводками, размещают под
отопительными приборами у пола на таком же расстоянии
от поверхности creH, как и стояки, и без уклона, если
оОеспечена скорость движения воды в них более 0,25 м/с.
Возможна также прокладка rоризонтальных поэтажных
ветвей под окнами выше отопительных приборов. При этом
нет необходимости устанавливать воздуловыпускные краны
на приборах, однако усложняется опорожнение приборов
и системы.
Размещение маrистрали соединительноЙ трубы между
местным тепловым пунктом и стояками зависит от на-
значения и ширины здания, вида принятоЙ системы отоп-
ления.
В производственных зданиях маrистрали целесообразно
прокладывать в пределах рабочих помещениЙ (если этому
не препятствует технолоrия производства) по стенам,
колоннам под потолком, в средней зоне или у пола. В не-
обходимых по технолоrии и конструкции здания случаях
маrистрали выносят в технические этажи и подпольные
каналы.
В малоэтажных производственных зданиях рационально
применять rоризонтальную однотрубную систему водяноrо
отопления (обычную или бифилярную), коrда в одноЙ ветви
совмещаются функции не только подводки и стояка, но и
маrистрали.
В rражданских зданиях шириной до 9 м маrистрали
можно прокладывать вдоль их продольной оси (если не
предусматривается пофасадное реrулирование раБОlЫ си-
стемы): одна маrистраль для стояков у противоположных
сторон узкоrо здания не вызывает перерасхода труб при
соединении ее с каждым стояком (рис. 5.5, а). Так же раз-
мещают маrистрали при стояках, находящихся у внутрен-
ниХ стен здания. В rражданских зданияХ шириноЙ более
9 м рационально использовать дВе разводящие маrистра-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 2 Раэмещение теплопрооод06 о здании
183
([)
11 I\ t " 1 ]
\
а)
Т!
I
.....
]
Т2 ..
\ r
\
мдrистрдли
I
СТОАКИ
Т2
]
Рис. 5.5. Размещение маrистра.пеi! систем ОТОПJlения в чердачиых (CJleBa), подваяь-
иых и технических (справа) ПОМещениях вданиА шириной 9 м (а), шириной бояее
9 М при т} ,\И КОНОМ (6) и попутном (о) двн.ении теПJlоноситеяя в трубах
ли вдоль каждой фасадной стены. При этом не только
сокращается протяженность труб, но и становится возмож-
ным эксплуатационное реrулирование теплоподачи отдель-
но для каждой стороны здания пофасадное реrулиро
пание (рио. 5.5, 6).
Маrистрали систем отопления rражданских зданий и
вспомоrательных зданий промышленных предприятий раз
:мещают, как правило, в чердачных и технических помеще-
ниях. В чердачных помещениях маrистрали подвешивают
на расстоянии 1 1,5 м от наружных стен (рис. 5.5, б, в)
для удобства монтажа и ремонта, а также для обеспечения
при изrибе стояков естественной компенсации их удлинения.
В подвальных помещениях, в технических этажах и под-
польях, а также рабочих помещениях маrистрали для
Экономии места укрепляют на стенах (см. рис. 5.5). В се-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
18 r.лава б. Теплопровод", системы отопления
верной строительно климатической зоне прокладка маrи.
стралей в чердачных помещениях и проветриваемых под-
польях зданий не допускается.
При проектировании систем отопления мноrоэтажных
жилых домов (девять этажей и более), состоящих из одиН'а-
ковых повторяющихся секций, применяют посекционную
разводку маrистралей с тупиковым движением в них теп-
лоносителя. В рядовых и торцевых секциях создают само-
стоятельные системы отопления, что обеспечивает унифи-
кацию трубных эаrотовок не только стояков, но и маrист-
ралей. Это особенно важно для индустриализации заrото-
вительных работ и упрощает повторное проектирование
при массовом блок-секционном строительстве зданий. Од-
нако при этом увеличиваются число тепловых пунктов и
длина транзитных маrистралей, затрудняется пофасадное
реrулирование. От слишком мелкоrо деления систем отка-
зываются при автоматизации их работы.
В rражданских зданиях повышенной этажности (осо-
бенно в высотных) маrистрали систем отопления размещают
вместе с инженерным оборудованием друrих видов на спе-
циальных технических этажах.
При размещении маrистралей требуется обеспечивать
свободный доступ к ним для осмотра, ремонта и замены в
процессе эксплуатации систем отопления, а также компен-
сацию температурных деформаций.
Компенсация удлинения маrистралей выполняется,
прежде Bcero, естественными их изrибами, связанными с
планировкой здания, и только прямые маrистрали значи-
тельной длины, особенно при высокотемпературном тепло-
носителе, снабжают П-образными компенсаторами. При
проектировании компенсаторов неподвижные опоры раз-
мещают таким образом, чтобы тепловое удлинение участ-
ков маrистралей между опорами не превышало 50 мм. Рас-
стояние между промежуточными подвижными опорами
выбирают исходя из преДельноrо напряжения на изrиб
25 МПа, возникающеrо в металле трубы при просадке
одной из опор.
Уклон теплопроводов. Маrистрали систем водяноrо и
паровоrо отопления редко прокладывают cTporo rоризон-
тально только в тех случаях, коrда это необходимо по
местным условиям, обеспечивая повышенную скорость
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj Б.2. РаЗ/olеЩl)нuе теплопроводов в здании 185
движения теплоносителя. Как правиЛО, трубы монтируют
с отклонением от rоризонтали уклоном.
В системах водяноrо отопления уклон rоризонтальных
маrистралей необходим для отвода в процессе эксплуатации
екоплений воздуха (в верхней части систем), а также для
самотечноrо спуска воды из труб (в нижней их части).
CTporo rоризонтальная прокладка маrистралей D у>
>50 мм, как и ветвей rоризонтальных систем, допустима
при скорости движения воды более 0,25 м/с (для уноса
скоплений воздуха).
Маrистрали верхней разводки рекомендуется монтиро
вать с уклоном против направления движения воды (рис.
5.6, а) для Toro, чrобы использовать подъемную силу сов-
местно с силой течения воды для удаления воздуха. В rpa-
В,lТаЦИОIIНЫХ системах допускается прокладка маrистралей
с уклоном по движению воды (рис. 5.6, б). Подобная про-
кладка в насосных сисrемах возможна только при значи
тельнОМ уклоне труб, коrда подъемная сила, действующая
на пузырьки воздуха, будет преобладать над силой c<r
противления всплыванию.
Нижние маrистрали всеrда прокладывают G уклоном
в сторону тепловоrо пункта здания, rде при опорожнении
системы вода спускается в канализацию. При этом, если
маrистралей две (подающая и обратная), то рационально
для удобства крепления при монтаже придавать им уклон
в одном и том же направлении.
В системах пар080rо отопления уклон rоризонтальных
маrистралей необходим для самотечноrо удаления KOHдeH
сата как при эксплуатации, так и при опорожнении систем.
Паропроводы рекомендуется прокладывать с уклоном
по направлению движения пара для обеспечения самотеч-
Horo движения попутноrо конденсата, образующеrося
вследствие теплопотерь через стенки труб (рис. 5.6, е).
Встречное движение пара и конденсата в одной и той же
трубе сопровождается шумом и rидравлическими ударами.
Поэтому уклон паропроводов против направления движе-
ния пара (рис. 5.6, в) нежелателен и допустим в исключи-
тельных случаях.
Самотечные конденсатопроводы, естественно, имеют ук-
лон в сторону стока конденсата. Напорным конденсатопро-
водам уклон придается в произвольном направлении лишь
для спуска конденсата при опорожнении труб.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
186 Fлада 5. теплопрододы cиcтe.llы отОflAения
«1
!)
l
-
r
1
вОЗДУХ <...
!lOIJ.д
в)
,
r ..... ........
о".: ....... '.' '.' ,"', .' ".:' ','
p:
7.: .....:....::'........:.:...
кОНДЕнСАТ
Е)
r
-":':.':.'::' : <. : :. '.: .:...... . ,
.' ПАР" . .
. . ." "'. ... . .
. ......':..: ......, .......
КОНДЕНСАТ
Рис. 5.6. Направленне движення теплоносителя И уклон ( труб в системах отопле-
ния
а к б рекомендуемые н допуСТНМlllе для водяных маrястрале!! верхие!! разводки;
" н д рекомендуемые и допустимые для паропроводов
Рекомендуемый нормальный уклон маrистралей: BO
дяных в насосных системах, паровЫХ и напорных конден-
сатных 0,003 (3 мм на 1 м длины труб), хотя в необходимом
случае уклон может быть уменьшен до 0,002. Минимальный
уклон водяных подающих маrистралей rравитационных
систем, самотечных конденсатных маrистралей 0,005; па
ропроводов, имеющих уклон против движения пара, 0,006;
водяных маrистралей верхней разводки насосных систем
с уклоном по движению воды 0,01 (10 мм/м).
5.3. При соединение теппопроводов
к отопительным приборвм
Присоединение теплопроводов к отопительным приборам
может быть с одной стороны (одностороннее) и с противо
положных сторон приборов (разностороннее). При разно-
стороннем присоединении возрастает коэффициент тепло
передачи приборов. Однако конструктивно рациональнее
устраивать одностороннее присоединение и ero в первую
очередь применяют на практике (см. схемы 1 и 3 на рис.
4.17).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 5.3. Присоединение теnАоnровод08 1( отопительным приборам 187
о)
2
б)
)
КРТ
б 5 !
2.
2.
Рис. 5.7. Одностороннее присоединение труб к отопительным приборам вертикаль.
иых систем отопления однотрубных (a в), двухтрубных (е)
1 ..... отопительные приборы; 2 однотрубные стояки; 3 осевой замыкающий
учавток; 4 осеВGй обходиой участок; 5 и 6 подающая и обратная трубы двух-
Irpy6Horo стояка; 7 смещенный обходной участок; 8 смещенный замыкаю-
щий участок
На РИG. 5.7 изображены основные приборные умы
трех типов, применяемые в вертикальных однотрубных
системах водяноrо отопления, и приборный узел, использу-
емый в двухтрубных системах водяноrо и паровоrо отоп-
ления. Все приборные умы показаны с односторонним при-
со инением теплопроводов к приборам.
В приборном уме первоrо типа (рис. 5.7, а), называ-
емом проточным (поэтому и стояк с такими узлами назы-
вают проточным), отсутствует кран для реrулирования
расхода теплоносителя. Проточные приборные узлы, нан-
более простые по конструкции, устраивают не только в
случае, коrда не требуется индивидуальное реrулирование
теплоотдачи приборов, но и при применении конвекторов
с кожухом типа КН, имеющих воздушные клапаны для
TaKoro реrулирования. ПР010чные приборные узлы харак-
теризуются тем, что расход теплоносителя в каждом при-
боре стояка равен ero расходу в стояке в целом.
В приборных узлах BToporo типа (рис. 5.7, 6), называ-
емых узлами с замыкающими участками, на подводках со
стороны входа теплоносителя помещаются проходные ре-
rУлирующие краны (КРП). В таких узлах часть общеrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
188 Fла.а 5, Теплопроводы системы отопления
расхода теплоносителя в стояке минует приборы: вода по-
стоянно протекает через замыкающие участки. Замыкаю-
щие участки MorYT раСПОJlаrаться по оси стояка. и Torдa
они именуются осевыми (см. на рис. 5.7, б сверху), а такЖе
смещен но по отношению к оси стояка, называясь смещен-
ными (см. на рис. 5.7, б внизу). Для приборных узлов ,С
замыкающими участками характерно, что расХод теплон
сителя в приборах всеrда меньше общеrо расхода теплоно-
сителя в стояках, а расход теплоносителя в замыкающих
участках может возрастать до максимальноrо по мере за-
крывания (при реrулировании) крана КРП.
Приборные узлы TpeTbero типа (рис. 5.7, в) с трехходо-
выми реrулирующими кранами (КРТ) и обходными участ-
ками (также осевыми или смещенными) носят название
проточно реrулируемых. Их особенностью является обес-
печение полноrо протекания теплоносителя из стояка в
каждый отопительный прибор (как в проточных узлах).
В этих расчетных условиях обходные участки пол-
ностью перекрываются кранами КРТ. Вместе с тем в про-
цессе эксплуатации можно уменьшать расход теплоноси-
теля в каждом отдельном отопительном приборе (как в
узлах с замыкающими участками), перепуская теплоноси-
тель через обходной участок при помощи крана КРТ
(вплоть до полноrо отключения прибора).
Таким образом, в проточно-реrулируемых узлах соче-
таются достоинства узлов двух друrих типов и проточ-
Horo, и с замыкающим участком.
При борные узлы с односторонним присоединением труб
применяют как в вертикальных, так и rоризонтальных
однотрубных системах водяноrо отопления. В rоризонталь-
ных однотрубных ветвях чаще используют проточные
узлы и узлы с замыкающими участками и кранами КРП.
В двухтрубных стояках систем водяноrо и паровоrо
отопления каждый отопительный прибор присоединяют
отдельно к подающей и обратной трубам (рис. 5.7, е). По
подающей трубе подводится rорячая вода или пар. по об-
ратной отводится охлажденная вода или конденсат от
приборов.
В приборных узлах двухтрубных стояков для реrули-
рования количества теплоносителя используют при водяном
отоплении краны дВОйной реrулировки (КРД), а при па-
ров ом ОI'оплении вместо кранов КРД паровые Вентили.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5.3. П1Juсоедuненuе теплопроводов к отопительным прuборам 1811
'u) о) d) 2) < 150;'
z
.," 'Jk
I I I I
I
2 Л!/ J2
Рис. 5.8. Унифицированное присоедииеиие труб к отопительным при борам вертИ-
кальных систем оТоплеиия однотрубных (а и б), двухтрубных (в) и в ссцепке двух
приборов (е)
1 смещеIlНБ1!! обходной участок; 2 кран КРТ; 3 смещенный замыкающий
участок; 4 кран КРП; 5 Кран КРД
6) I
е)
jLJ:
8) ../ 2
:
D
РIIС. 5.9. Разностороннее присоедииеllие труб к отопительным приборам при дви-
жении теплоносителя в приборах сверху ВНIIЗ
а и б в обратиую маrllстраль под прибором н над прнбором; в в секциоином
радиаторе значительной длины; е в «сцепке» трех прнборов; 1 патрубок о
пробкой; 2 краи КРД
а)
Щ
е}
5
о)
/(
1.
5)
Рнс. 5.10. Присоединение труб к отопительным приборам снстем водяноrо отопле-
иия
11 К rОРИЗОlIтальной однотрубной ветви; 6 и в К верхннм прнборам в стояках
с нижиим раСПОложеиием маrнстралей соответственно двухтрубном н однотруб.
ном; е и д при деаэрироваиной воде соответственно в однотрубном
стояке (верхиие приборы) и rорнзоитальной однотрубной веТЕИ; 1 осевой замы-
Кающий tчасток; 2 кран КРП; 3 воздушный краи; 4 кран КРД; 5 кран
КР ; 6 смещениый обходиой участок; 7 редуцнрующая вставка
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19() РАава 5, ТеnЛОflроводьt сш:темьt МnОflАения
При вертикальных однотрубных стояках с OДHOCTOpOH
пим присоединением труб к приборам можно принять еди
ную длину подводок (рис, 5.8, а, б) и короткие подводки
(l 500 мм) выполнять rоризонтальными (без уклона).
Эта так называемая унификация приборноrо узла со CMe
щенным от оси стояка обходным участком и краном КРТ
(рис. 5.8, а) или также со смещенным замыкающим участ-
ком и краном КРП (рис. 5.8, б) способствует орrанизации
потока при заroтовке и сборке ero деталей на заводах, что
повышает производительность труда.
Для повышения заводской rотовности приборных узлов
разработан четырехходовой стальной панельный радиатор
типа PCr-2к со встроенным краном КРП и отформованным
в панели замыкающим участком. Замыкающий участок
сделан так, чтобы через прибор протекало не менее поло
вины общеrо расхода воды в стояке.
При двухтрубных стояках рациональна длина подводок
к приборам, не превышающая 1,25 м (рис. 5.8, в). При
большем расстоянии от стояка до приборов в обычных
случаях целесообразно устанавливать дополнительный CTO
як. Уклоны подающей и обратной подводок к приборам
предусматривают в сторону движения теплоносителя (см.
рис. 5.8, в); их принимают равными 10 мм на всю длину
подводки.
При одностороннем присоединении труб не рекоменду-
ется чрезмерно укрупнять чуrунные радиаторы rруппи-
роватЬ более 25 секций (15 в системах с естественнымдви-
жением воды) в один прибор, а также соедИНЯТЬ на «сцепке»
(рис. 5.8, е) более двух радиаторов.
Разностороннее присоединение труб к прибору приме
няют в тех частных случаях, коrда rОРИЗ0нтальная обрат-
ная маrистраль или конденсатопровод систеыы находится
непосредственно под прибором (рис. 5.9, а) или коrда при-
бор устанавливают ниже маrистралей (рис. 5.9, б), а также
при вынужденной установке крупноrо прибора (рис. 5.9, в)
или соединении нескольких (более двух) приборов на «сцеп-
ке» (рис. 5.9, е).
Соединение отопительных приборов на «сцепке» делают
в пределах ОДНоrо помещения или в том случае, коrда по-
следующий прибор предназначают для нереrулируемоrо
отопления второстепенноrо помещения (коридора, уборной
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 5.8, Прuсоеоuненuе теплопрorюдое /( (}fп{)питe.lЬHЫM приборам 191
и Т. п.). «Сцепку» приборов применяlOТ также в ветвях
rориэонтальной однотрубной системы.
Движение теплоносителя воды в приборах однотрубных
стояков возможно сверху вниз и снизу вверх, причем в
последнем случае замыкающие участки смещают, как пра-
вило, от оси стояков (см. рис. 5.8, б) для увеличения коли-
чества воды, протекающей через приборы. Кроме Toro, при
смещенных замыкающих или обходных (см. рис. 5.8, а)
участках удлинение наrревающихся труб воспринимается
изоrнутыми участками однотрубных стояков в пределах
каждоrо этажа без применения специальных компенсаторов.
В приборах двухтрубных стояков чаще Bcero предусмат-
ривают движение теплоносителя по схеме сверху вниз
(см. рис. 5.8, в).
Присоединение труб к прибору, создающее движение
воды в нем по схеме снизу вниз, характерно для rоризон-
тальнон однотрубной системы (рис. 5.10, а). Так же при-
соединяют верхние приборы вертикальных систем отопле-
ния с нижним расположением обеих маrистралей. Если в
двухтрубных стояках с местным удалением воздуха из
приборов (рис. 5.10, б) так поступают почти в сеrда , то в
однотрубных стояках (рис. 5.10, в) только при MerTHbIX
котельных (при наполнении и подпитке системы холодной
водой из водопровода, содержащей значительное количество
pacTBopeHHoro воздуха). При наполнении и подпитке си
стемы обезвоздушенной водой из наружной теплофикаци-
онной сети (<<деаэрированной» водой) для присоединения
верхних приборов в однотрубных стояках применяют уни-
фицированные приборные узлы (рис. 5.10, е) с односторон-
ним подключением труб.
При использовании деаэрированной воды в rоризон-
тальной однотрубной системе возможно применение схемы
движения воды в приборах сверху вниз и «обвязки» при-
боров с замыкающим участком ПОСтоянной длины, включаю-
щим диафраrму (рис. 5.10, д), так называемой редуци-
рующей вставкой.
Применение высокотемпературной воды не отражается
на схеме присоединения труб к приборам, но влияет на вид
запорно-реrулирующей арматуры и материала, уплотняю-
щеrо места соединения арматуры и приборов с трубами.
Уже известно, что направление и скорость движения
теплоносителя воды в вертикальном отопительном приборе
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
192 r 4ава 5. Т еп40проводы системЬ! отопАения
отражаются на ero теплопередаче. Еще раз отметим тепло-
технически целесообразные схемы движения теплоносителя
воды: сверху вниз в радиаторах однотрубных и двухтруб-
ных систем, наряду с этим движение снизу вниз в
секционных радиаторах однотрубных систем при значи-
тельном расходе воды. Направление движения воды в при-
боре снизу вверх характеризуется наименьшей тепло-
передачей. Для повышения скорости рекомендуется обес-
печивать последовательное движение теплоносителя в ра-
диаторах и конвекторах, rладких и ребристых трубах,
устанавливаемых в несколько рядов и ярусов (из BepxHero
яруса в нижний).
5.4. Размещение запорно-реrулирующеii арматуры
Ручную запорно-реrулирующую арматуру систем цент-
ральноrо отопления подразделяют на муфтовую и флан-
цевую.
Муфтовую арматуру (с внутренней резьбой на концах
для соединения с трубами) устанавливают на трубах ма-
лоrо диаметра (Dy 40 мм), фланцевую арматуру (с флан-
цами на концах) на трубах большоrо ДИfu\fетра (при
D y 50 мм).
Арматура на подводках К при борам систем водяноrо
отопления (см. 4.9) различна: при двухтрубных стояках
применяют краны, обладающие повышенным rидравличе-
ским сопротивлением, при однотрубных стояках пони-
женным сопротивлением протеканию теплоносителя. В пер-
вом случае повышение rидравлическоrо сопротивления
кранов делается для равномерности распределения тепло-
носителя воды по отопительным приборам. Во втором
понижение сопротивления способствует затеканию в при-
боры большеrо количества воды, что повышает среднюю
температуру теплоносителя в ниХ и, следовательно, обес-
печивает уменьшение их площади.
Реrулирующую арматуру на подводках к приборам
устанавливают не всеrда. Ее не применяют во вспомоrа-
тельных помещениях и в лестничных клетках зданий, близ
ворот и заrрузочных проемов, люков и прочих мест, опас-
ных в отношении замерзания воды в трубах и приборах.
Арматура у приборов для эксплуатационноrо реrулиро-
вания не нужна, если предусмотрено реrулирование тем-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1$ 5.4. Раllмещечuе lIапорНо-Ре<Щ,iuрующеt1 арматуры
t9:t
lIературы подаваемоrо в помещения венrиЛЯЦl!онноrо воз-
ДУха.
Уприборов двухтрубн.ых. СИСтем водяноrо отопления
УСтанавливают краны двоинои реrулировки. В малоэтаж
lIhIX зданияХ применяют обычные краны двойной реrули-
Ровки, в ыноrоэтажных дроссельные краны повышенноrо
rидравлическоrо сопротивления.
Распространенные ранее краны двойной реrулировки
с полоЙ пробкой обладали существенными недостатками:
сравнительно малым сопротивлением инерациональной
(круто ИЗOl'нутой) «кривой дроссели ров ани я». Малая «rлу-
бина» дросселирования не позволяла осуществлять этими
кранами\ эффективноrо пуско-наладочноrо (после оконча-
ния монтажных работ) реrулирования распределення воды
по приборам «первую реrулировку)}. Пробка через ко-
роткий промежуток времени ПОС.'Iе установки HOBoro крана
«прикипала» к корпусу, что практически исключало «вто-
рую реrулировку» эксплуатационное пользование кра-
нами.
В настоящее время выпускаются краны двойной pery-
лировки типа КРДШ (рис. 5.11) двух размеров (Dy::=;15 и
20). Они рассчитаны на условное давление 1 МПа и тем-
пературу реrулируемой среды (воды) до 150 0 с. Коэффици-
ент MecTHoro сопротивления этих кранов от 5 до 14. Краны
имеют поворотную на 900 втулку для монтажной реrули-
ровки (путем частичноrо изменения площади проходноrо
отверстия) и шибер, вертикальное перемещение KOToporo
по пазу во втулке обеспечивает по мере надобности эксплуа-
тационную (потребительскую) реrулировку.
Применявшиеся краны повышенноrо rидравлическоrо
сопротивления типа «Термис» (рис. 5.12) с восемью возмож-
ными положениями клапана для монтажной реrулировки
не имеют недостатков кранов с полой пробкой. Возрастание
величины дросселирования у них пропорционально степеНI!
закрытия отверстия для протекания воды; эти краны вен-
тильноrо типа долrо сохраняют работоспособность.
Монтажная реrулировка, проводимая вручную перед
сдачей системы отопления в эксплуатацию, требует значи-
тельных затрат времени опытных наладчиков. С тем чтобы
избежать проведения монтажной реrулир вки двухтрубных
систем, применяют реrулирующие краны повышенноrо rид-
равлическоrо сопротивления с дросселирующим устрой-
13 7б5
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
194 r лава 5. Теплопроводы системы отопления
g
J
7
1(]
11
5
11
f
1{
3
2
Рис.5.!!. Крандвойной ре-
rулировки шиберныii типа
КРДШ
1 корпус; 2 реrулиро.
вочное окно; 3 шибер;
4 поворотная втулка; 5
проклаДка; б заr<репитель-
ная raiiKa; 7 риска иа
втулке; 8 rайка сальника;
9 КрЫШКа; 10 виит;
11 ручка; 12 резьбовой
шпиидель; 13 сальииковое
УПЛO'fиеиие; 14 паз во
втулке
14
Рис. 5. t 2. Кран ДВОЙl10Й pe
rулнровкн типа сТеРМIIС»
1 ... патрубок с наруж ной
резьбой; 2 соединнтельнаи
ra!iKa; 3 клапан; 4 "ор-
пус; 5 ra!iKa крышки; б
набивка; 7 крышка; 8
rайка уплотнителя шпинде-
ля; 9 ШПиндель; 10
винт; 11 МаХовИ!<
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 4. РаlJмещенuе lJапорно-ре.:gАuрgющей арматуры 195
Рис. 5.13. Краи реrулирующиi\ с
ДРОССe.>Iирующим УСТРОЙСТВОМ
1 сборка корпуса муфтовоrо за-
nopHoro вентиля Dy15 с ШПНlЩелем.
кр6lшкоi\. накиДНОЙ rai\Koi\ и руко-
яткой; 2 калиброванная Диафраr.
ма; 3 запорно.реrулирующиi\ кла-
пан
G
5
4
J
;
1
Рис. 5.14. Краи реrулирующий трех-
ходовой типа КРТП
1 корпус; 2 заслонка; 3
крышка; 4 прокладки; 5 rai\Ka
саllьника; 6 .... рукоятка; 7 крыш-
ка-указатель; 8 виит 8 шайбой;
9 .... саnЫlИковое уплотиение
ством. В таких кранах (рис. 5.13) имеется дросселирующая
диафраrма с заранее выбранным диаметром отверстия,
единым для всей конкретной системы отопления. Диафраrма
сочетается в кранах с клапаном вентильноrо типа, причем
клапан на конце снабжен иrлой для прочистки диафраrмы.
Калиброванная конусная диафраrма (диаметром 3 6 мм),
расположенная в седле корпуса вентиля D у== 15, создает
Сопротивление протеканию воды, достаточное для требу-
eMoro ее распределения между приборами системы отоп-
ления. Иrольчатыи клапан кроме прочистки диафраrмы
обеспечивает потребительскую реrулировку теплоотдачи
прибора, а также может плотно закрывать кран.
у приборов однотрубных систем водяноrо отопления
устанавливают, как известно, два вида кранов краны
КРП и КРТ. Если приборные узлы делаются G постоянно
ПРоточными замыкающими участками (см. рис. 5.7, б),
то Применяются проходные краны КРП. Такие краны вы-
13*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
196 r АаВа 5. Теплопроводы системы отопАеНИЯ
2
1
J
Рис. 5.15. Реrулирование расхода ВО-
ды В отопительном приборе трехходо-
вым Kpa!lOM
а вода из однотрубноrо СТОЯКа
ПОЛНОСТЬЮ протекает в при60Р через
подводку (заслонка В краие закры-
вает обходноЙ участок); 6 вода
частичио затекает в при60Р; в во-
Аа обходит прнбор (заслонка закры-
Вает подводку), протекает полиостью
в обходиой участок и далее в стояк;
J однотрубный стояк; 2 об"од-
ной участок; :J подводка; 4 зас-
лонка
а) 2 fh/
I "-J
!JJЛ
В) 2 t
'
пускаются двух размеров (D у== 15 и 20) и типов: шиберные
краны типа КРПШ и краны с поворотной плос!\Ой заслон-
кой.
Шиберные краны типа КРПШ схожи с кранами типа
КРДШ (см. рис. 5.11), но не имеют втулки для монтажной
реrулировки (не нужной для приборов однотрубных систем
отопления). Краны рассчитаны на УСJlовное давление 1 МПа
(10 Krc/cM 2 ) и температуру реrулируемой среды (воды) до
150 ос. Коэффициент MeCTHoro сопротивления кранов
2,5 3,0. Конструкция кранов допускает их правое и левое
исполнение.
Если приборные узлы делаются с обходными участками
(см. рис. 5.7, в), предназначенными для периодическоrо
использования при частичном или полном выключении
приборов, то применяlOТСЯ трехходовые краны КРТ.
Краны типа КРТП (рис. 5.14) выпускаются двух раз-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 4 Раl1Atещеltuе l1a/r,oPlto-рееУ4uрующей арматуры t g t
мероВ (D у15 и 20) для применения в тех же условиях, как
и крапЫ КР дш и КРПШ. Краны типа КРТП универсальны
по конструкции они MorYT устанавливаться на верхних
и нижних подводках, с подачей теплоносителя справа и
слева (краны собираются для подачи теплоносителя справа,
но леrко MorYT быть перемонтированы для подачи воды
Со1ева) .
Заслонка крана может занимать различное положение
(определяется при снятой рукоятке по срезу лыске на
торце шпинделя заслонки) и реrулировать количество
воды, протекающей через отопительный прибор. На рис. 5.15
представлена схема действия трехходовоrо крана при Дви
жении воды по однотрубному стояку снизу вверх. Если
заслонка закрывает отверстие в кране, обращенное к об-
ходному участку (рис. 5.15, а), то вода из стояка целиком
протекает в подводку и далее через прибор. Это положение
заСЛОНКII соответствует расчетному, а следовательно, и
монтажному положению при сдаче однотрубной системы в
эксплуатацию. Промежуточное положение заслонки в кор-
пусе трехходовоrо крана при проведении эксплуатацион
Horo (потребитеJ1ЬСlюrо) реrулирования теплопередачи по-
казано на рис. 5.15, 6, положение заслонки при выклю-
чении прибора на рис. 5.15, в. На заслонке имеется вы-
ступ, входящий в выемку на дне корпуса крана (см. рис.
5.14), оrраничивающий поворот заслонки только на 900.
Положение заслонки в корпусе в эксплуатационных ус-
ловиях соответствует положению дуrовой стрелки, нанесен-
ной на крышку указатель крана.
На подводках к приборам систем napoBoro отопления
во избежание «прикипания» пробки краны заменяют вен-
тилями с золотником без уплотнительноrо кольца, хотя
rидравлическое сопротивление и шумовая характеристика
их значительно превышают показатели кранов.
В системах отопления возможна установка общеrо
реrулирующеrо крана на трубе, подающей теплоноситель
к rруппе отопительных приборов, расположенных в одном
помещении.
Арматуру можно располаrать также непосредственно
на оТопительных приборах. Известны, например, конст-
рукции запорно-реrулирующих кранов, устанавливаемых
между секциями чуrунных радиаторов. Уже rоворилось о
кране КРП, встроенном в стальной радиатор типа PCr 2K.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
198 r лава 6. Т enАоnроводы системы отопления
Арматура на стояках предназначена для полноrо отклю
чения отдельных стояков, если требуется проводить ре-
монтные и друrие работы во время отопительноrо сезона.
Арматуру для тех же целей помещают в начале и конце
каждой ветви rоризонтальных систем отопления.
Арматуру на стояках малоэтажных (l 3 этажа) зданий
устанавливать нецелесообразно. Здесь проще предусмат-
ривать возможность отключения арматурой сравнительно
небольшой части системы отопления (например, вдоль ok
ноro фасада здания). На стояках лестничных клеток арма-
туру применяют независимо от числа этажей.
В мноrоэтажных зданиях на стояках систем отопления
устанавливают запорные проходные (пробочные) краны и
вентили (см. рис. 5.4). Проходные краны используют при
температуре теплоносителя воды до 105 ос и не(ОЛЬШОI\I
rидростатическом давлении в системе. В высоких зданиях
при rидростатическом давлении, превышающем 0,6 МПа
в нижней части стояков, проходные краны заменяют более
прочными и надежными в работе вентилями. Вентили также
предусматривают на стояках при друrих теплоносителях
высокотемпературной воде и паре. Предпочтительно при
менение вентилей с наклонным шпинделем (<<косых» BeH
тилей), создающих меньшие rидравлические потери дав-
ления и шум по сравнению с «прямыми» вентилями.
При водяном отоплении для спуска воды из одноrо
стояка (ветви) и впуска воздуха в Hero при этом, а также
для выпуска воздуха при последующем заполнении водой
рядом с запорными кранами (или вентилями) размещают
спускные краны (внизу стояков со штуцером для присое-
динения rпбкоrо шланrа) см. рис. 5.4.
При паровом отоплении и ноrда (при значительном
протяжении систем) на конденсаТIIЫХ трубах удаленных
стояков предусматривают установку спускных вентилей
для «продувки» системы, т. е. для быстроrо удаления воз-
духа из нее при пуске пара.
Арматура на маrистралях необходима для отключения
отдельных частей системы отопления. В качестве такой
арматуры используют муфrовые проходные краны и вен-
тили, а также фланцевые задвижки на трубах крупноrо
калибра (Dy 50 мм). В пониженных местах на маrистра-
лях устанавливают спускные краны, в повышенных местах
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 4. Р{1Зжщенuе эаnорно'реZУАuрующей apAUlтypbI J 99
J' .5'
. . ..l.,
.
Рис. 5. t 6. Схема дРенажа стояков систем ВОДllиоrо отоп. 8 j
пеИИII
1 запориый кран; 2 стояк; 8 спускной кран; 4 7 Q
маrистраль; 5 дренажная линня; 6 общий запорный
вентиль; 7 открытыЙ перепускиой бачок; 8 в ВО-
досток 8
ВОДЯНЫХ маrистралей воздушные краны или воздухо-
сборники.
Паровые маrистрали снабжают rидравлическими за-
творами (петлями) или конденсатоотводчиками для уда-
ления конденсата, образующеrося попутно при движении
пара. Их можно отнести к запорной арматуре для пара.
На вертикальных воздушных трубах систем водяноrо
отопления с нижней разводкой (см. рио. 5.19) предусмат-
ривают арматуру (проходные краны) в тех случаях, коrда
предусмотрена установка запорных кранов на самих стоя-
ках.
На дренажных трубах для опорожнения отдельных
стояков или rоризонтальных ветвей (при числе этажей три
и более) систем водяноrо отопления применяют кроме
спускных кранов у каждоrо стояка или ветви общий запор-
ный вентиль перед бачком с разрывом струи для перепуска
воды в водосточную сеть (рис. 5.16). Так поступают во из-
бежание утечки воды через неисправные спускные краны
стояков (ветвей) при действии системы.
Арматура в тепловом пункте здания предназначена для
реrулирования и отключения отдельных систем отопления,
а также отопительноrо оборудования.
Задвижки размещают на rлавных подающих н обратных
маrистралях, до и после (по движению теплоносителя) теп-
лообменников, циркуляционных и смесительных насосов,
водоструйных элеваторов, редукционных клапанов, кон-
денсатоотводчиков, исполнительных механизмов автома-
тическоrо реrулирования и друrих аппаратов, а такясе на
обводных линиях.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
200 r Аава 6. ТеnАоnроводы систеМы отОnАеllUЯ
Если кроме рабочеrо насоса установлен второй ре-
зервный насос, то после каждоrо из них КрО\1е задвижек
помещают обратные клапаны (см. рис. 6.15). Насос нахо-
ДИТСЯ в резерве при открытых задвижках, и обратный
клапан предотвращает обратное движение воды через Hero
к всасывающему патрубку работающеrо насоса. Основная
запорная арматура дополняется воздушными и спускными
кранами в повышенных и пониженных местах.
5.5. Удаление воздуха из системы отопления
В системах центральноrо отопления, особенно водяноrо,
скопления воздуха (точнее rазов) нарушают циркуляцию
теплоносителя и вызывают шум и коррозию стали. Воздух
в системы отопления попадает различными путями: ча-
стично остается в свободном состоянии при заполнении их
теплоносителем; подсасывается в процессе эксплуатацни
неправильно сконструированной системы; вносится водой
при заполнении и эксплуатации в растворенном (точнее,
поrлощенном, абсорбированном) виде. В системе с деаэри-
рованной водой появляется водород с ПРИ\1есью друrих
rазов.
Количество свободноrо воздуха, остающеrося в трубах
и приборах при их заполнении, не поддается учету, но этот
воздух в правильно сконструированных системах удаля-
ется в течение нескольких дней ЭКСП.'Iуатации.
Подсоса воздуха можно избежать путем создания из-
быточноrо давления в неблаrоприятных точках системы
(см. 7.2).
Количество pacTBopeHHoro воздуха, вводимоrо в системы
при периодических добавках воды в процессе эксплуата-
ции, определяется в зависимости от содержания воздуха
в ПОДпиточной воде. Холодная водопроводная вода может
содержать свыше 30 r воздуха в 1 т воды, подпиточная деаэ-
рированная вода из теплофикационноЙ сети менее 1 r.
Поэтому всеrда следует стремиться к заполнению и под-
питке систем отопления деаэрироваНIIОЙ водой.
Количество pacTBopeHHoro воздуха (rаза), переходящеrо
в свободное состоянне, зависит от температуры и давления
в системе отопления. При ведем зависимость растворимости
(насыщающей концентрации) кислорода воздуха от тем-
пературы чистой воды при атмосферном давлении (98,1 кПа):
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
б.б Удаление воздуха из системы отопления 201
Температура ВОДЫ,.С . . . . . . 5 30 50 70 90 95
Растворимость кислорода воздуха
Рз, rjT . . . . . . . . . . . . . . 33 20 15 11 5 3
Следовательно, повышение температуры воды сопровож-
дается значительным понижением содержания в ней раст-
BopeHHoro кислорода, а также друrих rазов, и в тех местах
систем ВОДяноrо отопления, rде rорячая вода находится
под давлением, близким к атмосфер ному, из pacTBopeHHoro
в свободное состояние переходит наибольшее количество
rазов.
Повышение давления задерживает переход абсорбиро-
BaHHoro rаза в свободное состояние. Зависимость раство-
римости rаза в воде от давления с достаточной точностью
выражается законом rенри, соrласно которому абсорбируе-
мое количество rаза пропорционально ero давлению (при
данной температуре), т. е. может быть представлена в виде
= ,
rде Ра растворимость rаза в воде при атмосферном давлении,
r/T; Ра и Pi парциальное давление rаза (абсолютиое) в воде со-
ответственно при атмосферном и повышенном rидростатическом
давлеиии.
Влияние повышения rидростатическоrо давления на
растворимость rаза в воде видно из следующеrо примера.
В системе водяноrо отопления восьмиэтажноrо здания (вы-
сота системы 23 м) наибольшая растворимость воздуха в
воде при температуре 95 ос составит по формуле (5.3)
3 О 33.9,81 84,6 3,0.239,1 53 /
Pl , 98,l )4,6 13,5 r т,
rде 84,6 кПа ynpyrocTb водяных паров при температуре 95 ОС;
239,1 и 13,5 парциальное давление воздуха соответствеино при
абсолютном повышенном (323,7 кПа) п атмосферном (98,1 кПа)
дuвленип.
в такой системе отопления растворенный воздух, вво-
димый с подпиточной водой, не сможет перейти в свободное
состояние в нижней ее части. Это произойдет лишь при
достаточном понижении rидростатическоrо давления в
верхней части системы.
Воздух в свободном состоянии занимает в системах
водяноrо отопления значительный объем. Например, в
системе вместимостью 7 м з воды воздух, выделяющийся
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ао! r Аа8а 5. ТеnАОnРОrюi)ы системы отопления
при наrревании воды из водопровода от 5 до 95 ос, будe'I1
иметь объем
V возд == V c (Ра хол Ра. тор) (273+ ' т ) 7 (33 3) 273+95 0,22 м3.
l()3ро. возд 273 103 1,29.273
Такой объем воздуха может образовать «пробку» В
трубе D у50 протяженностью около 100 м, что нарушит
циркуляцию теплоносителя. Этот пример подтверждает
настоятельную необходимость удаления свободноrо воздуха
из систем отопления.
Растворенный воздух имеет около 33% кислорода. по-
этому «водяноЙ» воздух более опасен в коррозионном от-
ношении для стальных труб, чем атмосферный, в котором
содержится около 21 % кислорода (по объему).
При эксплуатации систем отопления с деаэрированной
водой в течение отопительноrо сезона при сравнительно
малой коррозии металла MorYT появиться значительные
скопления водорода. В воде происходит медленная ионная
химическая реакция с образованием rидрата закиси железа
Fе(ОН)2' В rорячеЙ воде rидрат закиси железа превра-
щается в окалину маrнетит (осадок, имеющий вид чер'
IIЫХ чаС1 и чек) с выделением водорода
3Fе(ОН)2:;::::FезО4+2Н20+Н2' (54)
При коррозии, например, 1 см 3 железа выделяется 1 л
водорода.
Форма rазовых скоплений в воде в свободном состоянии
различна. Лишь пузырьки с диаметром сечения не более
1 мм имеют форму шара. С увеличением объема пузырьки
сплющиваются, принимая эллипсоидную и rрибовидную
форму.
В вертикальных трубах пузырьки rаза MorYT всплы-
вать, находиться во взвешенном состоянии и, наконец,
увлекаться потоком воды вниз.
В rоризонтальных и наклонных трубах пузырьки rаза
занимают верхнее положение. Мельчайшие пузырьки за.
держиваются в нишах шероховатой поверхности труб.
Более крупные пузырьки (объемом 0,1 см 3 И более) в за-
висимости от уклона труб и скорости движения воды как
б катятся вдоль «потолочной» поверхности труб в виде
прерывистой ленты. С увеличением скорости движения
воды до 0,6 м/с начинается дробление rазовых скоплений,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5 5 Удаление воздуха из системы отопления 203
пузырьки в верхней части труб, отрываясь от их поверх-
ности, двиrаются по криволинейным траекториям. При
скорости движения воды более 1 м/с мелкие пузырьки
постепенно распространяются по всему сечению труб
возникает rазоводяная эмульсия.
Направление движения пузырьков свободноrо воздуха
в воде зависит от соотношения воздействующих на них
сил подъемной архимедовой силы и силы сопротивле-
ния движению.
Рассмотрим состояние идеальноrо воздушноrо пузырь-
ка шарика диаметром d в потоке воды, движущемся
сверху вниз. Подъемная сила Р, Н, действующая па пузы-
рек, направлена вверх
р == v (I'В01l I'B08)'
rде V объем пузырька; 'l'ВОД и 'l'B08 удельныЙ вес,
ветственно воды н воздуха.
При движении со скоростью v в потоке воды, обладаю-
щем скоростью ш, пузырек испытывает силу сопротивления
всплыванию
(5.5)
Н/м 8 , соот-
R лd2 рвод (ш V)2
==СХТ 2 '
(5.6)
rде С х коэффициент сопротнвления.
При P==R скорость и==О и пузырек находится в потоке
во взвешенном состоянии. Скорость w свободноrо потока,
не оrраниченноrо стенками трубы, при которой пузырек
rаза «витает) В воде, носит название скорости витания,
июI критической скорости движения воды.
При P>R пузырек «всплывает» против течения воды
и перемещается в верхние части системы.
При P<R, т. е. при скорости движения потока, превы-
шающей критическую, пузырек rаза уносится потоком
воды и в системе отопления перемещается в нижние ее
части.
Критическая скорость потока воды, связанная с обыч-
ными reометрическими размерами воздушных скоплений в
системах ВОДяноrо отопления; составляет в вертикальных
трубах 0,2 0,25 м/с; в наклонных и rоризонтальных
трубах О, 10 0, 15 м/с. Скорость всплывания пузырьков
в воде не превышает скорости витания.
Проследим за состоянием rазов и образованием их скоп-
лений в вертикальных системах водяноrо отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
204 r лава 5. ТеnllОnРО80ды системы отопления
[азы переходят из pacTBopeHHoro состояния в свобод-
ное по мере уменьшения rидростатическоrо давления: в
rлавном стояке с rорячей водой при верхней разводке,
в отдельных стояках при нижней. Свободные пузырьки
и скопления rазов движутся по течению или против Hero
в зависи1v'ОСТИ от скорости потока воды и уклона труб.
[азы собираются в высших точках системы, а при высокой
скорости движения захватываются потоком и по мере по-
нижения температуры и повышения rидростатическоrо
давления в нижних частях системы вновь абсорбируются
водой.
Установим теперь совокупность мероприятий для сбора
и удаления rазов из систем водяноrо отопления.
В системах с верхней разводкой необходимо обеспечивать
движение свободных rазов к точкам их сбора. Точки сбора
rазов (и удаления их в Rтмосферу) следует назначать в
наиболее высоко расположенных местах систем. Скорость
движения воды в точках сбора должна быть менее 0,10 м/с;
длина пути движения воды с пониженной скоростью выби-
рается с учетом всплывания пузырьков и скопления rазов
для последующеrо их удаления.
Конкретно маrистра,IIЯМ придают определенный уклон
в желате.1ЬНОМ направлении (см. 5.2) и устанавливают
проточные воздухосборники (рис. 5.17) вертикальные
или rоризонтальные.
Минимально необходимый внутренний диаметр d B , мм,
воздухосборника определяют исходя из скорости движения
воды в нем менее 0,10 м/с по формуле
d B == 2ao, ,
(5.7)
rде G расход БОДЫ, кr/ч.
Выбранный диаметр воздухосборника должен превы-
шать диаметр маrистрали по крайней мере в 2 раза. Длину
rоризонтальноrо воздухосборника делают в 2 2,5 раза
больше ero диаметра. Из воздухосборников rазы удаляются
в атмосферу периодически при помощи ручных спускных
кранов или автоматических воздухоотводчиков (рис. 5.18).
В большинстве известных конструкций автоматических
ВОЗДУХООТВОДчиков (так наЗЫваемых вантузов) поплавково-
клапанноrо типа используются внутреннее rидростатиче-
ское давление для закрывания клапана (прижимания 30-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
о)
ь}
2
J"
4
2
...
.,
2 "
Рис. 5.17. Проточные воздухосборники
а вертикальный на rлавном стояке, б rорнзонтальный На маrистралн; 1...
rлавнЫЙ СТояк, 2 маrистрали; 3 труба Д у l5 (с краном) для выпуска воздуха;
4 муфта Д у 15 для воздуховыпускно1'l трубы, 5 муфта Д у l5 с пробкой для
выпуска rряаи
о}
о) :$
3
4
S 2 $
(J
1
2) \ d'JI$
1
в)
/о
7
g
IJ
250
d;J2{1
Рнс. 5.18. Схемы ) станов кв ВОЗдУхосборников и воздухоотводчнков
а с rорнзонтальным ПРОТОЧН5!М воздухосборннком, б G вертнкальным Не-
проточным DОЗДУХОС()орннк<')м: в аВТОМатнческий ВО3ДУХООТВОДЧНI<; ? не-
Проточный воздухосборник; 1 маrнсorраЛЬ; 2 воздухосборннк, 8 ВОЗДухо-
отводчнки, 4 запорные краю;!, 5 ручные воздуховыпускные КранЫ; 6
воздушная линия; 7 поплавок; 8 упор; 9 ПРУЖRННЫЙ клапан, 10 за-
щитныll колпак
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
206 ТАава 5. ТеnЛОllроводы cucme.lfM отОnАения
u} t
IJ{
)
2
. .:L... т---
1 c 1
ц1!
ж) КОРПУС иrопьчдтый ШТОК
.
Л!/ '!} UL
ы
2" 2
'.....,mr'.L
[ - A---I
Ji :r
О)
1 Ul
2
е) 1 п :
I
I l
I r-'
r' .f
I
I
I
..L._-: I
s л....;
J
Рис. 5.111. Способы удаления BOS'
Ауха из систем водяноrо отоп-
лення с Нижией разводкой
а. б. в через ВОЗДУШИ5!Й кран
1; е. д через В0здушные <rрубы
2 и 8 о петлей 5 инепроточный
воздухосборник 4; е через от-
крытый расшириТельный баI{ 6;
ж деТаль ручиоrо крана о от-
верТЫВаемым иrольчаТым ШТо-
ком; 1 I ... верхиий уровень зо-
ды в СТОSlках И баке
лотника клапана к седлу воздушной трубки) и масса по-
плавка для ero открывания.
На рис. 5.18, 8 показан воздухоотводчик G пр ужинным
воздуховыпускным клапаном. Если в пространстве между
корпусом и поплавком собирается воздух, то поплавок
опускается. При этом сжимается пружина в клапане и для
воздуха открывается выход в атмосферу. Поступающая
при этом в корпус вода поднимает поплавок и с помощью
пр ужины клапан закрывается.
В системах с «опрокинутой» циркуляцией воды и верх-
ним расположением обратной маrистрали, в rравитацион-
ной системе с верхней разводкой для отделения и удаления
ra30B используют расширительные баки с открытой пере-
ливной трубой.
В системах водяноrо отопления с нижней разводкой обе
их маrистралей rазы, концентрирующиеся в колончатых
радиаторах или в rреющих трубах конвекторов, установ-
ленных на верхнем этаже, удаляют в атмосферу периоди-
чески при помощи ручных и автоматических воздушных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 5 5. Удаление воздуха из системы отопления 201
кранов 1 (рис. 5.19, а) или централизованно через специ-
альные воздушные трубы 2 и 3 (рис. 5.19, е).
Распространен ручной бессальниковый воздушный I{pall
Dy15 с поворотным иrольчатым штоком (рис. 5.19, ж).
Кран ввертывают в пробку радиаторов или тройник на
подводке к конвекторам. Однако более совершенны авто-
матические воздушные краны, работа которых основана
на свойстве сухото !атериала пропускать воздух и задер-
живать ето при увлажнении.
При централизованном удалении rазов воздушные трубы
стояков соединяются rоризонтальной воздушной линией
(рис. 5.19, е) с петлей для устранения циркуляции воды
в воздушной линии (рис. 5.19, д, е). Для периодическоrо
выпуска воздуха в воздушной петле помещают вертикаль-
ныЙ воздухосборник со спускным краном (рис. 5.18, б и
5.19, д). Для непрерывноrо удаления воздуха воздушную
петлю присоединяют к соединительной трубе открытото
расширительноrо бака (рис. 5.19, е).
Особенно важны мероприятия по сбору и удалению
воздушных скоплений при «подпитке» систем водопроводной
водой. В этом случае при нижнем расположении маrист-
ралей колончатые радиаторы на верхнем этаже присоеди-
няют по схеме снизу вниз (см. рис. 5.19, а), конвекторы
снабжают воздушными кранами или применяют центра-
лизованное удаление воздуха (см. рис. 5.19, е).
ПрI1 подпитке систем отопления деаэрированной водой
ве60льшие скопления rазов в трубах и приборах на верх-
нем этаже устраняются сами по себе, если предусматри-
Еать повышение СI<ОрОСТИ движения воды в них до 0,30 м/с
и более. Уносимые при этом rазы будут абсорбироваться
ВОДОЙ D нижней части СТОЯI<ОВ D зоне повышеВНоrо rид-
ростатическоrо давления. Это вполне осуществимо в вер-
тикальных однотрубных системах, и Torдa возможно одно-
Стороннее по унифицированной схеме присоединение
труб к отопительным приборам на верхнем этаже здания
(см. рис. 5.19, б).
Поrлощепие воздуха водоЙ протекает сравнительно
быстро в отопительных приборах на нижних этажах зда-
ний, rде растворимость воздуха возрастает блаrодаря уве-
личению rидростатическоrо давления. По наблюдениям
Процесс обезвоздушивания радиаторов, присоединеННых
к трубам по схеме снизу вниз (см. рис. 5.19, а), при зва-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2В8 rлава 5. Теплопроводы системы отопления
чительном rидростатическом давлении практически закан
чивается в течение 2 3 сут без открывания воздушных
кранов. Поэтому при обеспечении достаточной раствори-
мости rазов трубы можно присоединять к приборам по
схеме, изображенной на рис. 5.19, в, способствующей повы-
шению плотности тепловоrо потока приборов.
В вертикальных однотрубных системах мноrоэтажных
зданий с П образны\iИ и бифилярными стояками наверху
!(аждоrо стояка можно устанавливать только один воздуш-
ный кран и пользоваться им только при спуске воды из
стояка. При наполнении же системы воздух можно удалять
в основании нисходящей части стояков путем выдавли-
вания ero водой.
В системах парОБоrо отопления воздух находится в
свободном состоянии. В паропроводах пар вытесняет воз-
дух в нижние части систем к конденсатным трубам. У дель-
IIЫЙ вес воздуха приблизитеJ1ЬНО в 1,6 раза больше, чем
удельный вес пара: при температуре 100 ос соотношение
составляет 9 Н/м 3 к 5,7 Н/м з , чем объясняется скопление
Еоздуха над поверхностью конденсата. Так как раствори-
мость воздуха в конденсате незначительна из-за высокой
температуры конденсата, воздух остается в свободном
состоянии.
В rоризонтальных и наклонных самотечных конденсат-
ных трубах воздух перемещается над уровнем конденсата,
в напорных конденсатных трубах в виде пузырьков и
водовоздушной эмульсии.
В паровых системах низкоrо давления воздух удаляют
в атмосферу через специальные воздушные трубы.
В паровых системах BbIcoKoro давления воздух захва-
тывается конденсатом, движущимся с высокой скоростью.
Водовоздушная эмульсия по трубам попадает в закрытый
конденсатный бак, rдe воздух отделяется от конденсата и пе-
риодически отводится в атмосферу через специальную
воздушную трубу.
i 5.6. Изоляция теплопроводов
При перемещении теплоносителя по трубам, проложен-
ным в неотапливаемых помещениях, может значительно
понизиться температура rорячей воды и бесполезно CKOH
денсироваться часть пара. Возможна также передача в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 5.6 Изоляция теплопроводов Z(}!I
рабочие помещения шума и вибраций, вызываемых дей-
ствующими насосами. Шум может также возникнуть при
движении теплоносителя с чрезмерно высокой скоростью.
Для уменьшения бесполезных теплопотерь отопитель-
ные трубы в неотапливаемых помещениях покрывают теп-
ловой изоляцией. Известно, что большая экономия тепловой
энерrии достиrается при повышении качества тепловой
изоляции. Оптимальную толщину слоя находят путем тех-
нико-экономическоrо расчета. Практически толщину слоя
изоляции определяют исходя из ero термическоrо сопротив-
ления не менее 0,86 ос. м 2 /Вт для труб D у 25 мм и 1,22 ос х
Хм 2 !Вт для труб Dy>25 мм.
Качество тепловой изоляции оценивается ее КПД
'у) QTP Qиз (5.8)
И3 QTP ,
выражающим отношение тепловой энерrии, сэкономленной
при наложении изоляции (QTP QII3)' к теплопотерям He
изолированной трубой QTPo
В современных конструкциях тепловой изоляции при
использовании материалов теплопроводностью до 0,1 Вт/ (м.
. ОС) оптимальная толщина слоя обеспечивает КПД изо
ляции, близкий к 0,8.
Тепловую изоляцию труб применяют, кроме Toro, в
местах, rде возможньузамерзание теплоносителя (близ
наружных дверей, ворот и друrих открываемых проемов),
воспламенение и взрыв rазов и пыли, ожоrи людей, а также
в искусственно охлаждаемых помещениях. При скрытой
прокладке стояков принимают меры для уменьшения теп-
лопотерь наружу. Между замоноличенным стояком и мас-
сивом наружной стены помещают тепловую изоляцию. При
замоноличивании во внутреннюю переrородку или стену
стояк не менее чем на 300 мм относят от плоскости наруж-
ной стены. Стояки в бороздах наружных стен нередко по-
крывают тепловой изоляцией (в зависимости от местных
метеоролоrических условий и конструкции стен).
Различают следующие конструкции тепловой изоляции:
мастичную, наносимую на трубу вручную;
набивную или засыпную под каркас из сетки или в
канал'
об рточную из лент, жrутов и матов;
сборную из штучных колец, скорлуп и cerMeHTOB;
14 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
21& rAaBa 5. Теплопроводы CUcme.l/bl отопления
литую, наносимую на трубу механизированным спосо-
бом.
Конструкции изоляции перечислены в порядке, соот-
ветствующем уменьшению затрат ручноrо труда при про-
изводстве работ.
Распространенные в настоящее время оберточная и
сборная конструкции начинают вытесняться литой теплов()и
изоляцией (например, из пенобетона), заранее наносимой
на трубы в заводских условиях.
При выборе конструкции предпочтение отдается тепло-
изоляционным материалам, экономичным, надежным в
эксплуатации, позволяющим сокращать затраты труда при
монтаже.
Теплоизоляционная конструкция помимо ОСновпоrо изо-
ляционноrо слоя и крепежных элементов (если они необ-
ходимы) имеет покровно-защитный слой, ПрИДающий изо-
ляции правильную форму и защищающиЙ ее or внешних
механических повреждений. Защитный слой может быrь
штукатурным и листовым (асбестоцементным, алюминие-
вым и т. п.).
При наличии нескольких изолированных труб в ОДIIОМ
помещении на поверхности защитноrо слоя делаются цве-
товые обозначения для каждой трубы.
Вибрация и шум действующих насосов MorYT переда-
ваться по отопительным трубам в помещения, если не будут
приняты меры по изоляции насосов. В системах ВОДЯlIоrо
отопления рекомендуется прежде Bcero применять малошум-
ные бесфундаментные (закрепляемые непосредственно на
трубах) циркуляционные насосы. Однако в системах ВОДя-
Horo и паровоrо отопления MorYT быть применены также
более мощные насосы общепромышленноrо назначения,
устанавливаемые на фундамептах. Для устранения виб-
рации и шума фундаменты ТaIШХ насосов не связывают с
конструкциями помещений и дополняют виброизолирую-
щими амортизаторами. КаждыЙ насос оrделяют от отопи-
тельных маrистралей двумя rибкнми виброизолирующими
вставками из армированной резины (см. рис. 6.15).
Отопительные маrистрали в местах прохода через стены
и перекрытия помещений снабжают амортизирующими
прокладками из резиновоrо полотна или асбестовоrо кар-
тона. Зазоры между трубами, прокладками и строитеЛЬНЫМII
конструкциями заделывают неrорючей упруrой мастикой.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5,6, Изоляция теплопроводов 211
Указанные меРОПРИЯТИЯ 1 а также балансировка рабочеrо
колеса насоса, центровка осей насоса и электродвиrателя,
акустическая обработка стен и потолка значительно сни-
ж уровень 3BYKoBoro давления в насосном помеLЦении
и препятствуют передаче вибрации и шума в окружаЮLЦие
помеLЦения.
В тех случаях, коrда вибрация и шум в рабочих поме-
LЦениях недопустимы даже на низком уровне, насосное
помеLЦение устраивают за пределами здания или преду-
сматривают систему отопления с естественной циркуляцией
теплоносителя.
Шум также может возникать в системах отопления
при движении воды и пара с высокой скоростью. Шум по-
является прежде Bcero в местных сопротивлениях там,
rде изменяются направление и ПЛОLЦадь поперечноrо се-
чения с возрастанием скорости потока.
Для Toro чтобы оrраничить уровень возникаЮLЦеrо
шума, понижают скорость движения теплоносителя в тру-
бах перед местными сопротивлениями. Понижение скорости
связывают с предельным спектром (ПС) звуковоrо давления,
допустимым для помеLЦения, и коэффициентом MecTHoro
сопротивления (КМС) арматуры. Чем меньше ПС и больше
КМС арматуры, тем ниже должна быть максимальная
скорость движения теплоносителя в трубе, на которой
помеLЦена арматура.
Для жилых помеLЦений (ОС-25), например, установка
диафраrмы диаметром 3 мм в кране повышенноrо сопро-
тивления (см. рис. 5.13) потребует понижения скорости
движения воды в подводках D y15 к отопительному прибору
до 0,10 м/с. Такой скорости соответствует расход воды
69 кr/ч и, следовательно, тепловая MOLЦHOCTЬ прибора при
перепаде температуры воды в нем 25 ос не должна превы-
тать 2000 Вт.
Для зданий различноrо назначения, исходя из требо-
вания бесшумности или малошумности действия, установ-
лены оБLЦие оrраничения скорости движения воды и пара в
теплопроводах систем отопления.
14*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
212 r лава 5. Теплопроводы системы отопления
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Изобразите возможные схемы присоединения теплопроводов
к отопительным приборам снстем водяноrо отопления и укажите
области их применения.
2. Разработайте приборные узлы повышенной заводской rOToB-
ности для rоризонтальных однотрубных систем водяноrо ОТОпле-
ния.
3. Установите соотношение плотности пара н воздуха в систе-
мах паровоrо отоплення низкоrо и BbIcoKoro давлення.
4. Определите, насколько выше теплоотдача rОРИЗ0нтальныXl
теплопроводов по сравнению с вертикальными (при прочих равных
условиях) .
5. Установите степень влияния замоноличивания теплопроводов
в тяжелый бетои иа их теплоотдачу в помещения.
6. Исследуйте зависимость растворимости азота воздуха в
воде от ее температуры при атмосферном давленин.
7. Определите ианбольшее количество pacTBopeHHoro воздуха
в воде системы отопления 17-этажноrо здания, которое может
содержаться при температуре воды 95 ОС.
8. Предложите мероприятия по повышению надежности авто-
матических воздухоотводчиков.
9. Сравните пропускиую способиость стальиых труб по rOCT
3262 75 * и rOCT 10704 76" при одинаковом диаметре слов-
Horo прохода.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л Ш. 80ДЯНО Е ОТОПЛЕНИЕ
r Л А В А 6. СИСТЕМА водяноrо ОТОПЛЕНИЯ
Водяное отопление с искусственным побуждением цир-
куляции воды при помощи насоса насосное водяное
отопление получило широкое распространение. Водяное
отопление с естественной циркуляцией rраВИтационное
применяют в настоящее время сравнительно редко.
Практика подтвердила rиrиенические и технические
преимущества водяноrо отопления. При водяном отоп-
лении отмечают (по сравнению с паровым) относительно
невысокую температуру поверхности приборов и труб,
равномерную температуру помещений, значительный срок
службы, экономию тепловой энерrии, бесшумность дей-
ствия, простоту обслуживания и реУIOнта.
Ниже рассматривается, как основная, система насос-
Horo водяноrо отопления.
6.1. Теплоснабжение системы водяноrо отопления
Теплоисточником для системы водяноrо отопления до
середины ХХ в. являлась rлавным образом местная водо-
rрейная котельная {Местное теплоснабжение), размещаемая
в отапливаемом здании или близ Hero. Встречалось также
(чаще на территории промышленных предприятий) паровое
теплоснабжение с применением пароводяноrо теплообмен-
ника в системе водяноrо отопления.
Во второй половине ХХ в. распространил ось центра-
лизованное водяное теплоснабжение, при котором исполь-
зуется высокотемпературная вода, поступающая в здание
издалека из ТЭЦ или центральной тепловой станции
(см. рис. 1.4).
В зависимости от источника теплоснабжения изменя-
ются оборудование MecTHoro тепловоrо пункта системы
отопления и ее принципиальная схема (рис. 6.1).
Принципиальная схема системы HacocHoro водяноrо
ОТопления при местном теплоснабжении от собственной
водоrрейной котельной в отапливаемом здании показана
на рис. 6.1, а. Воду, наrреваемую в котлах, перемещает
14*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
214 r да8а 6. Система водяноео отопления
а)
}
t r t r -:: t f
{ о
t o 7
10
9
{;:> { а .
В)
t r lj
ilJ
11
f{J
i ,
9 i 2 = { о
Рис. 6.1. Принципиальные схемы системы Hacoclloro BOAIIHoro отопления Прll
местном теплоснабжении (а) и ПрllсоединсНии к наружным теплопровоJ!,AМ центра-
аизованноrо теПlIOСllабжеНИII (6, 8. е)
1 ЦИРКУЛЯЦИОИIIЫЙ lIасоа; 2 котел; 3 подача топлива; 4 расширитель.
ный бак; 5 отопитеЛЬНБlе прнборы; б водопровод; 7 теплообменник;
d .... подпиточный насоа; 9, 10 ... наружнше подающий и i)братный теплопроводы:
11 смесительная установка
ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ насос, включенный в общую обратную
маrистраль, к КОТОРОЙ, как изображено на схеме, присое-
динен также расширительный бак. Систему заполняют
водой из водопровода.
При централизованном водяном теплоснабжении при-
меняют три способа присоединения си().темы HacocHoro водя-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.1. ТепАоснаб:нсенuе сист8МЫ 80дЯН020 отопА8НUЯ 215
поrо отопления к наружным теплопроводам (рис. 6.1, б, в, е).
Независимая схема присоединения системы HacocHoro
водяноrо отопления (см. рис. 6.1, б) близка по своим эле
ментам к схеме при местном теплоснабжении (см. рис. 6.1, а).
Лишь котлы заменяют теплообменниками и систему запол-
няют деаэрированной водой (лишенной pacTBopeHHoro
воздуха) из наРУЖIIОЙ тепловой сети, используя высокое
давление в ней или специальный подпиточный насос, если
это давление недостаточно высоко. Воду для заполнения
системы, как правило, забирают из обратноrо теплопровода
(показано на рисунке). Возможна, однако, подача воды
I! из подающеrо теплопровода, если давление высокотем-
пературной воды, передающееся при этом в систему, допу-
стимо для всех ее элементов.
При независимой схеме создается местный теплоrид-
равлический режим в системе отопления при пониженной
температуре rреющей воды (t1'<t 1 ). Первичная вода после
теплообменников должна иметь температуру выше тем-
пературы обратной воды в системе отопления (t2>t O )'
Если, например, расчетная те:\шература ' о ==70 ОС, то для
сокращения площади наrревательной поверхности тепло-
обменников температура t 2 должна быть не ниже 75 ОС.
Независимую схему присоединения применЯЮТ, Коrда
в системе не допускается повышение rидростатическоrо
давления (по условию прочности отопительных при боров)
до давления, под которым находится вода в наружном
обратном теплопроводе.
Преимуществом независимой схемы, кроме обеспечения
теплоrидравлическоrо режима, индивидуальноrо для каж-
доrо здания, является возможность сохранения циркуля-
ции с использованием теплосодержания воды в течение
HeKoToporo времени, обычно достаточноrо для устранения
аварийноrо повреждения наружных теплопроводов. Си-
стема отопления при независимой схеме служит дольше,
чем система с местной котельной, вследствие уменьшения
Коррозионной активности воды.
Зависимая схема присоединения системы отопления со
смешением воды (см. рис. 6.1, в) проще по конструкции и
в обслуживании. Стоимость ее ниже стоимости незави-
СИмой схемы (блаrодаря исключению таких элементов, как
теплообменники, расширительный баК и подпиточный на-
сос, функции которых выполняются централизованно на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
216 r 1UJ8a 6. Система 80дЯNоео отопления
1епловой станции). Эту схему выбирают, коrДа в системе
требуется температура воды tl'<t 1 и допускается повыше-
ние rидростатическоrо давления до давления, под которым
находится вода в наружном обратном теплопроводе. Сме-
шение обратной воды из системы отопления с высокотем-
пературной водой из наружноrо ПОДающеrо теплопровода
осуществляют при помощи смесительноrо аппарата на-
соса или водоструйноrо элеватора. Насосная смесительная
установка имеет преимущество перед элеваторной: ее кпд
выше; в случае аварийноrо повреждения наружнЫХ тепло-
проводов возможно, как и при независимой схеме присое-
динения, сохранение циркуляции БОДЫ в системе отопле-
ния. Смесительный насос можно применять в системах
отопления со значительным rидравлическим сопротивле-
нием, тоrда как при использовании элеваторноЙ смеси-
тельной установки потери давления в системе должны быть
сравнительно небольшими. Водоструйные элеваторы по-
лучили широкое распространение блаrодаря безотказному
и бесшумному действию.
Недостатком зависимой схемы присоединения со сме-
шением является незащищенность системы от повышения
в ней rидростатическоrо давления, непосредственно пере-
дающеrося через обратный теплопровод, до значения,
опасноrо для целости отопительных приборов и арматуры.
Зависимая прямоточная схема присоединения системы
отопления к наружным теплопроводам наиболее проста по
конструкции и в обслуживании: в системе отсутствуют
такие элементы, как теплообменник или смесительная ус-
тановка, циркуляционный и подпиточный насосы, расши-
рительный бак (см. рис. 6.1, е). Прямоточную схему приме-
НЯIOТ, коrда в системе допускаЮтся подача высокотемпера-
турной воды (t1'==t 1 ) и значительное rидростатическое дав-
ление, или при прямой подаче низкотемпературной воды.
Недостатками зависимоЙ прямоточной схемы являются
невозможность MecTHoro реrулирования температуры rоря-
чей воды и зависимость тепловоrо режима здания от
«обезличенной» температуры воды в наружном ПОДающем
теплопроводе. Высота зданИЙ, в которых используют вы-
сокотемпературную воду, оrраничена вследствие необхо-
димости сохранить в системе rидростатическое давление,
достаточно высокое для преДотвращения вскипания воды.
При централизованном теплоснабжении с применением
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 1. Теплоснабжение системы еодяно:!о отопления 217
независимой и зависимых схем присоединения в системе
отопления циркулирует деаэрированная вода. Это не только
упрощает удаление воздуха из системы (фактически уда-
ление воздушных скоплений проводят только в пусковой
период после монтажа и ремонта), но и увеличивает срок ее
службы.
6.2. Схемы системы HacoCHoro водяноrо 010пления
Систему водяноrо отопления как при местном, так и при
централизованном теплоснабжении применяют, как уже
известно, с верхним и нижним расположением маrистра-
лей, с тупиковым и попутным движением воды в них, с
последовательным п параллельным (по направлению дви-
жения воды) соединением отопительных приборов. ПО
последнему признаку систему называют однотрубноЙ, двух-
"Iрубной или бифилярной.
При разработке cJlcTeM отопления конкретных зданий
составляют схемы систем, различным образом сочетая в
]<аждой схеме маrистрали, стояки и ветви с отопительными
приборами.
В схеме системы отопления устанавливается взаимное
расположение теплообменников (котлов), циркуляционных
насосов, теплопроводов, отопительных приборов и друrих
элементов в зависимости от размещения их в здании, т. е.
закрепляется тополоrия системы.
Схемы системы отопления в течение 50 70-x rодов ХХ в.
существенно видоизменялись, причем общим явлением в
Советском Союзе было вытеснение ранее широко распро-
crpaHeHHbIx двухтрубных систем однотрубными. При ис-
пользовании однотрубных систем вместо двухтрубных
Появилась возможность уменьшить длину и массу труб
(табл. 6.1), унифицировать отдельные узлы и детали, уст-
ранить замеры в натуре, механизировать процессы заrо-
Товки деталей, осуществить предварительную сборку и
комплектацию узлов, а в результате сократить затраты
1 руда и сроки монтажа систем.
Потери давления в однотрубных стояках и ветвях по-
лучаются значительно превышающими потери в двухтруб-
ных стояках. При этом устанавливается устойчивый rид-
равлический режим однотрубных систем: заданное распре-
деление теплоносителя по отопительным приборам сохра-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
218 Т"ма б. Система sодянО<!о ото,мения
Таблица 6.1. Расход труб и площаJI.Ь радиаторов, %.
в ра3JIИЧНЫХ насосиых системах ВО)l.Jlиоrо отопления
5-этажноrо жилоrо здания при верхней разводке"
Трубы
Стояки с двусторонним присоедн- Площадь
невием раднаторов длина масса радиаторов
Двухтрубные 100 100 100
Однотрубные:
с замыкающими участками (со 74 93 108
«СЖИМОМ) 72 91 98
проточные
няется в течение Bcero отопительноrо сезона. Поэтому у
приборов можно устанавливать реrулирующие краны к.РП
или КРТ (см. 5.4), предназначенные только для эксплуа-
тационноrо (так называемоrо вторичноrо) реrулирования.
При сдаче смонтированных однотрубных систем в эксплуа-
тацию не проводят пуско наладочноrо (первичноrо) ре-
rулирования теплоотдачи отопительных приборов, как это
делают при двухтрубных системах.
Рассмотрим основные схемы однотрубных, двухтрубных
и бифилярных систем, практически используемые при
водяном отоплении зданий (схема в проекте, как правило.
изображается в аксонометрической проекции; в учебнике
дается упрощенное плоское изображе)Ше).
Вертикальная однотрубная система с верхней разводкой
(с верхним расположением подающей и нижней прокладкой
обратной маrистралей) получила распространение в начале
5О-х rодов (рис. 6.2). Она выполнялась сначала с двусто-
ронним (стояки 1, 11, IV), а потом и G односторонним при-
соединением отопительных приборов к стоякам (стояки III
и V). Приборные узлы делались как проточными (стояк 1),
так и о замыкающими (стояки II и 111) и обходными (стоя-
ки IV и V) участками. Все типы стояков показаны на
РИG. 6.2 для примера, а в конкретной системе применяется
какой-либо один (иноrда два) тип стояка.
Замыкающие постоянно проточные участки устраива-
ЛИGЬ осевыми (стояк 11) и смещенными от оси (стояк 111),
* Шацкий М. М., Ми.мер В. Н. Техническое н экономическое
сравнеиие систем водяноrо отоплення. М.: rосстроi!:издат, 1954.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.2. Схемы cucmgAlbI наСОСН020 80дЯll();!О оmопАенuя 219
1
ш
л
1'l.
у'
7
I
I
2
I
I
Z 8 Ш
T t _ L:.
12 3 8
lJ
lJ
11
т1
4
6
9
J
Рис. 6.2. Схема вертикальной однотрубиой системы водяноrо отоплеиия сверхией
разводкой и стояками различи ой (условио) конструкции
/ проточный стояк; // и /// стояки соответствеиио с осеВБlМИ и смещеины-
ми замыкающими участками; /V и V ПРОТОЧllо-реrулируемые стояки; / обрат-
»ая маrнстраль; 2 отопительные приборы; 3 краны КРП; 4 осевой замы-
кающий участок; 5 подающая маrистраJIЬ; 6 rлавиый стояк; 7 расшири-
тельный бак; 8 смещениый замыкающий участок; 9 проточный воздухо-
сборник; 10 обходной участок; 11 краны КРТ; /2 циркуляцнониыil на-
сос; 13 <rеплообмениик
I
л
у
w
f
1
Рис. 6.3. Схема вертикаJlЬНОЙ одиотрубной системы водяноrо отоплеlllll' С нижней
разводкой и П-образными Стояками различной (условно) коиструкции
1 проточный 6Т0ИК; 11 н /11 стояки со смещеииыми замыкаЮЩИ\lИ участка_
ми; 1У н V ПР0точио-реryлируемые стояки (обозиачения 1 13 см иа рис. 6 2)
со «сжимами», Т. е. с уменьшением диаметра по сравнению
с диамеlРОМ OCHoBHoro участка стояка, и без «сжимов».
Было доказано, что «сжимы» осевых замыкающих участков
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:120 rла8а 6. СастеА<а 80дяноzо отOflUНUЯ
несущественно изменяют количество воды, затекающей в
приборы. В большей степени увеличивается расход воды в
приборах при использовании смещенных замыкающих
участков (участки 8 на рисунке). При этом также, как уже
отмечалось, обеспечивается компенсация удлинения труб
при наrревании межприборных участков стояков.
Обходные участкИ (учас1КИ 11), предназначенные Д.'1Я
периодическоrо использования при потребительском pery-
лировании теплоотдачи приборов кранами КРТ, устраивали
сначала осевыми, а затем, как правило, смещенными.
Вертикальная однотрубная Система с верхней разводкой
приыеняется в настоящее время со стояками всех трех
типов проточными, с замыкающими участками и про-
точно-реrулируемыми в мноrоэтажных здаНИЯХ, имеющих
четыре девять этажеЙ и более.
Вертикальная однотрубная система с нижней разводкой
(с нижним расположением обеих маrистралей) стала рас-
пространяться с начала 60-х [одов в связи с массовым строи-
тельством бесчердачных зданий (рис. 6.3), В так называ-
емых П-образных стояках (состоящих из восходящей и нис-
ходящей частей) этой системы применялись и проточные
приборные узлы (стояк /), и узлы с замыкающими участ-
ками (стояк 11), и проточно-реrулируемые узлы (стояк /V).
При непарных отопительных приборах «холостой» делали
восходящую часть стояков (стояки /1/ и V). В пробках
верхних радиаторов или в верхних точках стояков с кон-
векторами устанавливали воздушные краны. Реrу,Лирую-
щие краны КРП и КРТ помещали на подводках, по которым
теплоноситель подается в приборы.
В стояках по типу стояка 11 (рис. 6.3) при движении
воды снизу вверх уменьшается затекание ее в приборы,
особенно при увеличенном их сопротивлении. Поэтому
предпочтение отдавалось проточно-реrулируемым прибор-
ным узлам с односторонним присоединением приборов к
трубам и смещенными обходными участками (стояк /V).
В таком вИде эту систему применяют в настоящее время
в бесчердачных мноrОЭтажных (три семь этажей и более)
здаНИЯХ, имеющих технические подполья или подвальные
помещения.
Систему отопления с П-образными стояками можно
включать в действие в процессе монтажа поэтажно (с вре-
менными перемычками), и эту особенность системы исполь-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.2. Схемы системы наСОсНоео еодяноео отопления 221
1 Л Ш. N Jl
1: п 7
12
2
1
OJO
Cтt
Рис. 6.4. Схема вертикальной однотрубной системы водяноrо отопления с опроки
иутоi! циркуляцией воды, проточным расширительным баком и стояками раЗl,ИЧ-
Иой (условно) конструкции
J проточный стояк с конвекторами КН; J J и V проточно-реrулируемые стоя-
ки с коивекторами КА (11) и радиаторами (V); [[ [ проточный стояк С радиато-
рами; [V СТОЯI{ со смещенными к радиаторам заМЫкающими участками (обо-
значеиия 1 13 см. на рис. 6.2)
зуют В зимнее время при выполнении внутренних отделоч-
ных работ в строящемся мноrоэтажном здании.
Вертикальная однотрубная система с «опрокинутой»
циркуляцией воды (с нижним расположением подающей
маrистрали и верхней прокладкой обратной маrистрали),
изображенная на рис. 6.4, стала применяться с середины
60-х rодов в зданиях повышенной этажности (10 этажей
и более). Стояки таких систем делали проточными (стояки
/ и //1) или со смещенными замыкающими (стояк /V)
и обходными (стояки // и V) участками. Осевых замыкаю-
щих и обходных участков не применяли. Встречалось
двустороннее присоединение приборов к стояку, напри-
мер, при установке конвекторов типа «Комфорт-20» с двумя
rоризонтально расположенными rреющими трубами (сто-
як /). Потери давления в стояках таких систем предусмат-
ривают при расчете повышенными для обеспечения устой-
Чивоrо rидравлическоrо режима при эксплуатации. В этой
системе иноrда применяются проточные расширительные
баки (см. рис. 6.4).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
t!! rAaвa 6. Система водяfЮeО отопАвния
Система с опрокинутой циркуляцией воды способствует,
не в пример системе с верхней разводкой, поддержанию
paBHoMepHoro теП.'Iовоrо режима во всех помещениях и
установке приборов одинаковой площадИ по высоте здаНИЯ
(коrда степень охлаждения воды в стояках соответствует
уменьшению теплопотерь однотипных помещений по вер-
тикалн). При проектировании этой системы избеrают при-
менения колончатых стальных и чуrунных радиаторов
из за преувеличения их площади при движении воды в них
снизу вверх (до 12 14% по сравнению с площадью при
движении сверху вниз), а также установки приборов ()
высоким rидравлическим сопротивлением в стояках Q
замыкающими участками.
В жилых зданиях с «теплыми» чердаками обратные
маrистрали рассматриваемой системы прокладывают на
чердаках без тепловой изоляции; чердаки с учетом тепло-
отдачи труб становятся «теплыми». Такие чердаки исполь-
зуют для бесканальноrо сбора вытяжноrо воздуха к вен-
тиляционным шахтам.
Еще раз отметим, что для большинства современных
вертикальных однотрубных систем водяноrо отопления
характерно одностороннее при соединение отопительных
приборов к стоякам. Хотя при этом и увеличиваются число
стояков и расход труб, зато появляется возможность умень-
шить их диаметр и унифицировать приборные узлы. Мас-
совое обезличенное изrотовление таких узлов способствует
(
повышению производительности труда. Кроме Toro, уве-
личение числа открыто прокладываемых стояков свое-
образных эффективных отопительных приборов заметно
сокращает площадЬ наrревательной поверхности основных
приборов.
Схемы двухтрубной системы водяноrо отопления пред
ставлены в совмещенном виде на рис. 6.5 применительно
к двухэтажному зданию. Слева показана часть системы
с верхней разводкой (рис. 6.5, а), справа с нижней
разводкой (рис. 6.5, 6), причем левый из двух стояков
изображен с централизованным удалением воздуха, а пра-
ВЫй с местным через воздушные краны на отопительных
приборах на верхнем этаже.
Двухтрубная система, как уже отмечено, применялась
в последнее время сравнительно редко. Система с верхней
разводкой нспользовалась при естественной циркуляции
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
а)
1
Т!
Т2
2
8 о) 9
tr. .l
7 I '
z
I
i
1
т1
1.
2
Рис. 6.5. Схемы вертикальиой двухтрубной системы водяноrо отонлеиия с верхнеА
(о) и нижней (6) разводкой (прн нижией разводке стояки уСловио различной кои-
струкции)
1 и 2 подаЮЩие Т! и обратиые Т2 маrистрали; 3 и 4 подающие и обратиые
стоянн; 5 отопительиые приборы; 6 краиы КРД; 7 rлавный стояк; 8
расширительный бак; 9 воздушная линия; 10 воздушные краJlЫ; 11 со-
едннительиая труба расширительиоrо бана; 12 циркуляционный Jlасое; 13....
\fеплообмеиник
1
I
Z
I
1 .h#
1. 2 4 yS"
fl
8 3
." I
9
8Ж
РIIС. 6.6. Схема rоризонтальной однотрубной системы отоплення с ветвями раз-
JlИЧНОЙ (уСJlОВИО) конструкции
1 проточиая ветвь для приборов на разнВ!х этажах; 11 проточная бифиляр-
иая ветвь; 111 ветвь о эамвшаЮЩIIМИ участками; 1 радиаторы; 2 воздуш.
иая lI'pуба; IJ .... воздушные краны; 4 подающнй стояк; 5 обратиый стояк;
6 веитили; 7 расширительный бан; 8 .... коивекторы двухтрубные, 9 кра-
ны КРП; 10 замынающий участок; 11 обратная маrистраль; 12 цнрку'
ляцнониый насос; 13 теплообмеиинк
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
224 rlla8a 6. Система водяноео отОnllения
воды, особенно при квартирном отоплении, а также для
отопления железнодорожных BaroHoB. При насосной цир-
куляции воды эта система устраивалась преимущественно
в малоэтажных (два три этажа) зданиях во избежание
значительноrо вертикальноrо тепловоrо разреrулирования.
Двухтрубная система с нижней разводкой применялась
чаще, чем система с верхней разводкой, особенно при числе
этажей в зданиях более ДBYX Tpex и в зданиях, состоящих
из разноэтажных частей. При этом исходили из ее преиму-
ществ меньшеrо расхода труб и большей вертикальной
rидравлической и тепловой устойчивости по сравнению
с системой, выполненной с верхней разводкой.
Воздушные линии для централизованноrо удаления
воздуха (рис. 6.5, б) устраивались только в специально
обоснованных случаях, учитывая увеличение при этом
расхода труб. Как правило, систему делали с воздушными .
кранами в верхних точках стояков.
На рис. 6.5 изображена распространенная так называ-
емая столбовая схема прокладки стояков, при которой
подводки присоединяются к отопительным приборам од-
носторонне. Подающие и обратные стояки при этом про-
кладывают рядом (подающие всеrда справа при взrляде из
помещения). Существует ТaI{же цепочечная схема прокладки
стояков, коrда они располаrаются разобщенно (по одному
между приборами), а подводки присоединяются к при-
борам с разных сторон. При разностороннем (особенно
диаrональном) присоединении труб к радиаторам эти при-
боры лучше проrреваются, исключаются также скобы на
стояках для оrибания rоризонтальных подводок. Все же
преимущественно применяют столбовую схему, при которой
возможны независимое реrулирование и отключение для
ремонта обособленных парных стояков.
fоризонтальная однотрубная система, встречавшаяся
ранее в основном в одноэтажных зданиях BpeMeHHoro типа,
в последнее время стала применяться для отопления сель-
скохозяйственных сооружений, мноrоэтажных зданий как
производственных, так и rражданских (рис. 6.6). Распро-
странение rоризонтальной системы связано с увеличением
длины зданий, внедрением сборных каркасно-панельных
конструкций с широким шаrом колонн и удлиненными
световыми проемами. Отсутствие в таких зданиях простен-
ков и отверстий в панелях перекрытий затрудняло разме-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 6.2. CXeAtbl системы насОСllоао 80дЯllOf!О отопАения 2211
щение традиционныХ вертикальных стояков. Наличие лен-
точных световых проемов предопределяло размещение ото-
пительных приборов не отдельными rруппами, а в виде
цепочек (во избежание тепловоrо дискомфорта в помеще-
ниях). Соединяя последовательно отопительные приборы
увеличенной длины КОрОТl\ими трубными вставТ{ами, полу-
чали rоризонтальные однотрубные ветви.
В rоризонтальной однотрубной системе сокращается по
сравнению с вертикальной системой протяженносrь тепло-
проводов, особенно стояков и маrистралей. Немноrочислен-
ные укрупненные стояки для rоризонтальных однотрубных
ветвей (рис. 6.6) прокладывают во вспомоrательных поме-
щениях здания.
В rоризонтальных однотрубных ветвях применяют про-
точные нереrулируемые приборные узлы (ветвь /) и pery-
лируемые узлы с замыкающими (ветвь /// на рис. 6.6) и
обходными участками. При проточных ветвях реrулиро-
вание теплоподачи в помещения осуществляют воздушными
клапанами в конвекторах с кожухоw или общим (для всех
приборов на одном этаже) реrулирующим краном.подоб-
ная схема применяется с начала 70 x rодов.
При использовании в системе отопления здания высоко-
температурной воды применяют удлиненные rОРИЗ0нталь-
ные однотрубные ветви с циркуляцией постепенно охлаж-
дающейся воды снизу вверх через приборы на разных эта-
жах (ветвь / на рис. 6.5). Тоrда высокотемпературная
вода будет находиться в зоне повышенноrо rидростатиче-
cKoro давления, что предотвратит ее вскипание.
rоризонтальная однотрубная система приrодна также
для периодическоrо отопления помещений на различных
этажах (например, при отличающихся технолоrических
процессах со значительными тепловыделениями), а также
для отопления старинных зданий со сводчаты'v!И перекры-
тиями.
Схемы бифилярной системы водяноrо отопления, кото-
рая может быть с вертикальными стояками и rоризонталь-
ными ветвями, аналоrичны рассмотренным схемам одно-
трубной системы.
В вертикальной бифилярной системе устраивают, как и
в однотрубной системе с нижней разводкой, П-образные
стояки (см. рис. 6.3). ПО такой схеме в 70 80-x rодаХ вы-
полнялось отопление отдельных типов крупнопанельных
1S 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
226 rлatlа б. Система водШIOi!О отопления
а)
:2 TZ
Рис. 6.7. Прнборные узлы rОРИЗОН"fальноii двухrрубноii СИС"fемы водяноrо О"fопле-
ния с верхне>! (а) и инжнеii (6) разводкой маrИС"fралеi!
жилых зданий. Там использовались трубчатые HarpeBa-
тельные элементы, встроенные вместе со стояками во внут-
ренний бетонный Слой наружных трехслойных стеншJЫХ
панелей. При этом наrревательные элементы каждоrо
помещения делились на два змеевика и каждый змеевИ1{
отдельно присоединялся к восходящеЙ и нисходящей ча-
стям стояка (см. рис. 11.8).
В rоризонтальной бифилярной системе используют труб-
чатые отопительные приборы конвекторы, бетонные ра-
диаторы приставноrо типа, ребристые и rладкие трубы
(ветвь // на рис. 6.6). Стальные и чуrунные радиаторы
MorYT быть применены только при двухрядной их уста-
новке. В такой системе так же, как и в однотрубной системе
с проточными приборными узлами, невозможно индивиду-
альное количественное реrулирование теплqoтдачи отдель-
ных отопительныХ приборов. Применяется kоличественное
реrулирование теплоотдачи сразу всей цепочки приборов
или реrулирование теплоотдачи каждоrо прибора «по воз-
духу», если усrанавливаются конвекторы с воздушным
клапаном (например, типа «Универсал»).
Бифилярная система с rоризонтальными пофасаДНЫl\!И
ветвями наиболее часто используется в производственных
и сельскохозяйственных зданиях.
В одноэтажных зданиях ранее применявшееся rоризон-
тальное двухтрубное распределение теплоносителя по ото-
пительным приборам заменялось соединением приборов
по однотрубной или бифилярной схемам, как более эко-
НО\1Ным по расХоду труб и устойчивым по теплоотдаче
Прllборов. Двухтрубные маrистрали применялись лишь
при невозможности использования однотрубной схемы
и только с попутным в них движением теплоносителя (фраr-
мент системы рис. 6.7). При этом rидравлическое со-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.8. Тепловой пункт системы водltJ/оео отопления 227
8
!f
5
I
t
(8
1
I
I
Z
A2J [6з 1,
4
10 ...
Рнс. 6.8. ПРНf1ципиальная схема теплопроводов местноЙ водоrрейной КОТeJ\ЬНОЙ
1 распределительный коллектор. 2 коТел теплоснабжеиия СистеМ отоплення
и вентиляции; 8 котел теплосиабжения СИСТемы rорячеrо водоснабжения;
4 аадвнжка (НОР\fаЛЬНQ закрыта), 5 расширительный бак; 6 реrулирую-
щий клапаи. 7 теплооБМЕ'ИНИК СНСТемЫ rорячеrо водоснабження; 8 сбориmй
коллектор. 9 rряэевик; 10 циркуляциониый иасос
противление отопительных приборов по возможности уве-
личивали, укрупняя приборы и используя змеевиковую
форму движения в них воды (на рис. 6.7 слева).
6.3. Тепловой пункт системы водяноrо отопления
При местном теплоснабжении тепловым пунктом си-
стемы отопления является, как уже установлено, местная
водоrрейная котельная, подробно рассматриваемая в дис-
циплине «Теплоrенерирующие установки».
Для общности изложения приведем лишь принципи-
альную схему теплопроводов котельной (рис. 6.8), изпб-
разив ее для случая, Коrда меСТНЫ\1 теплоснабжением,
кроме системы отопления (О), оt5еспечиваются также си-
стемы вентиляции (В) и rорячеrо водоснабжения (rB)
здания. В котле 2 вода, поступающая затем в отопи rельные
приборы и калориферы системы вентиляции, может Harpe-
ваться до различной температуры в зависимости от необ-
ХОДИ\1ЫХ теплозатрат в здании (по так называемому rpa-
фику качественноrо реrулирования).
Обычно в котельной устанавливают для нужд отоп-
ления и вентиляции два котла, рассчитанных каждый на
50% общей тепловой мощности (70% при отсутствии котла
3). В КОтле 3 вода (первичная) наrревается до постоянной
температуры (обычно 70 ОС), достаточной для последующеrо
15*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
228 r/lQea 6. СистеJllа водяnoeо оmоплепия
" СИСТЕМА ОТОПЛЕНIIЯ /
. 1
1 2 3' 11 G 7 , 3 2 lfr ' Т2
,fh ' JI Z
<, " J ;i?
ОВДЯ 6 I L
$7 /'5 ' \, ,:;.t'7Тi;: '
Рнс. 6.9. Принципиальная схема местиоrо теПЛОDоrо пуикта при иезаDИСИМОМ при-
соединеиии системы Dодяноrо отоплеиия к наружиым теl1J10ПрОDодам
1 задвижка: 2 rрязевик: 3 маиометры, 4 реrулятор давления, 5 от'
ветвлеиия к системам вентиляции и rорячеrо водосиабжеиия; 6 теплообмен-
ник; 7 обратный клапан, 8 циркуляционный насос; 9 расширительиый
бак; 10 подпиточный насос: 1 1 Клапаи с электроприводом; 12 реrули.
рующий клапан; 13 термометр: 14 тепломер
наrревания в теплообменнике 7 водопроводной (вторичной)
воды. Котел 3 предназначается также для резервирования
одноrо (на случай ero аварии) из котлов 2 (соединительная
задвижка 4 нормально закрыта).
Охлажденная вода из систем О, В и rB возвращ тся в
сборный коллектор. Общий циркуляционный насоо обес-
печивает перемещение воды в циркуляционных кольцах
всех систем (например, в циркуляционном кольце тепло-
снабжения системы rорячеrо водоснабжения, пол ностыс
показанном на рис. 6.8). Расширительный бак являет('я
общим для всех теплоснабжаемых систем.
При централизованном теплоснабжении тепловой пуню
может быть местным индивидуальным (ИТП) дЛЯ си.
стемы отопления данноrо здания и rрупповым цеит'
ральным (ЦТП) дЛЯ систем отопления rруппы зданий (рас.
сматривается в дисциплине «Теплоснабжение»). СистеМЕ
отопления может присоединяться к наружным теплопро-
водам, как уже известно, по независимой и зависимо
схемам.
Принципиальная схема MecTHoro тепловоrо пункта пр
независимом присоединении системы HacocHoro водяноr(
отопления к наружным теплопроводам с необходимой за.
порной, контрольно-измерительной и реrулирующей арма.
турой показана на рис. 6.9.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
63 Тепловой пYflКln системы водЯflоео етопАеflUЯ 229
Слева на рисунке изображены наружные теплопроводы,
по которым перемещается высокотемпературная вода (тем-
пература t 1 ) в теплообменник и охлажденная вода (темпе-
ратура t 2 ) из теплообменника. Число теплообменников
обусловлено делением систе:\ш отопления здания на от-
дельные независимые части. При единой системе устанав-
ливают один дВа теплооб:\fенника. Расход высокотемпе-
ратурной воды предусмотрено изменять автоматически при
помощи реrулирующеrо клапана 12 в соотвеrствии G зада-
ваемой проrраммой изменения температуры воды tr> на-
праВляемой в систему отопления. Показан также реrулятор
давления 4 (Р Д «после себя», для понижения давления в
подающем теплопроводе до необходимоrо значения.
Справа на рис. 6.9 даны: сверху теплопроводы СВ-
стемы отопления от сборноrо до распределительноrо кол-
лекторов с циркуляционным насосом 8 и присоединенным
расширительным баком; снизу линия для заполнения (и
пополнения при утечке) системы деаэрированной водой,
забираемой И3 наружных lеплопроводов. ПодпиточныЙ
насос 10 на этой линии устанавливают, как известно,
только тоrда, коrда rидростатическое давление в СИСlеме
отопления превышает давление в наружных теплопроводах.
ДеЙствует этот насос периодически о автоматическим уп-
равлением в заВИСИi\10СТИ от ИЗ'\1енения уровня воды в рас-
ширительном баке.
Для наrревания воды до температуры t r служит тепло-
обменник. В настоящее время применяют теплообменники
так называемоrо CKOpocTHoro типа, состоящие из стандарт-
ных секций длиной 2 и 4 м. Каждая секция представляет
собой стальную трубу диаметром от 50 до 300 мм, внутрь
которой помещены несколько латунных трубок диаметром
16X 1 мм. rреющая вода из наружноrо теплопровода про-
пускается по латунным трубкам, наrреваемая из системы
отопления противотоком в межтрубном пространстве.
Длину и число секций теплообменника определяют в
результате тепловоrо расчета (подробно рассматривается в
Дисциплине «Теплоснабжение»). Ориентировочно общую
ПЛощадь наrревательной поверхности теплообменника А т О,
м 2 , можно наЙти, задаваясь коэффициентом теплопередачи
k T о в пределах от 1500 до 2000 Вт/(м 2 . О С), по формуле
А Qe ( 6.1 )
r о k A t '
т, о Ll ер
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2,; о r Ааба 6. CucmeAta воiJяноео отопления
rде Qc тепловая мощность СИC"lемы отопления, Вт; .!1t cp сред-
няя лоrарифмическая разность температуры rреющеи и HarpeBa-
емой воды, ас.
Число секций теплообменника N получают, выбрав
длину и площадь одной секции й1, м 2 , по справочной лИте-
ратуре
N==Ar. о/а)
(6.2)
с ОКРУI'леНИбi до ближайшеrо це.l0rо числа.
Движение наrреваемой воды в межтрубном пространстве
последоватevlЬНО соединенных N секций длиной 4 м сопро-
вождается потерями давления ДРто, кПа, которые опреде-
ляются по фОР;\1уле
!1рт. 0== 1O,79w 2 N,
(6.3)
[де w скорость движениЯ наrреваемой воды в межтрубном про-
странстве теплообменника, м/с; выqисляется по формуле
О С
IЩ== ,
Р1: р а м , rp
Oc расход воды в систеые отопления по формуле (6.7), Kr/c; Рср
средияя плотность наrреваемой воды, Kr/M 3 ; а м . тр площадь меж-
трубноrо пространства секции теплообменника, м 2 (приводится В
справочной литературе).
(6.4)
Пример расчета теплообменника дан в 8.4.
Принципиальная схема MecTHoro тепловorо пункта при
зависимом присоединении системы водяноrо отопления к
наружным теплопроводам со смешением ВОДЫ при помощи
ВОДОСlруйноrо элеватора дана на рис. 6.10. Показаны сме.
сительный аппарат, основные контрольно-измеРИТeJIьные
и друrие приборы и арматура, применяемые в тепловых
пунктах, относящихся не только к системе отопления, но
и к системам приточной вентиляции и rорячеrо водоснаб.
жения. На подающем теплопроводе высокотемпературной
воды (температура ' 1 ) помещен реrулятор расхода (РР),
предназначенный для стабилизации расхода воды в системе
отопления при неравномерном отборе ее через ответвле.
ния 4. Если применяется автома1Изированный водоструй-
ный элеватор, то вместо РР предусматривае1<.:Я реrулирую-
щий клапан для получения заданной температуры воды,
поступающеЙ в систему отопления. Следовательно, в этом
случае при с ЛешиваНIIII воды обеспечивается местное ка.
чественное реrулирование работы системы отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.8 Тепловой пYI<I<m систп..ы вoд l/oeo Ofr'OnU//fJR
231
1;
7
rY
5 б
/
iJ
i f У
ТЕПЛОВАЯ 1
CETb .
1 I
t '\ I
l 1О!}
ТI
СИСТfМД
отопления
Т!
J
1/
Р"с. 6.10. Прииципиальиая схема MecTHoro TenJlOBOrO пункта "ри зависимом при-
соедииении системы водяиоrо отоплеИИА I наружным Tt'n.lOnpoBo aM со смешением
ВОДЫ с помощloЮ Bt>AOcTpyilHoro .леватора
1 задвижка: 2 rрязевик: 8 ,ермоыетР 4 оТветвления к системам вен-
тилsщии и rорячеrо водоонабжеНRЯ; 5 реrулятор расхода: б обратный кла-
пан, 7 В6ДQСТРУЙНЫЙ элеватор: 8 I\fRH"\leTpbl; 9 тепломер; 10 реrуля-
тор да >lения
1 2
, /
J
lf
1"еl1ловдА
СЕТЬ
!
I
I
7: z =t o '\ '
{I 7
s
I
lr=t,
СИСТЕМА
отоппения
2 /(
Рис. 6.11. ПРИRципиальиая схеМа MecTRoro тепловоrо пункта при завИсимом пря-
моточком присоединении системы ВО.l.яноrо отопления к наружиым теплопроводам
1 задВИЖКа: 2 rрязевик; 3 термометр; 4 MaHO\leTpbl; 5 реrулирую-
щий клапан; 6 обратиый клапаи; 7 тепломер; 8 реrулятор Давления
На рисунке показан также реrулятор давления (РД) ,
поддерживающий давление «до себя», необходимое для за-
полнения системы отопления водой, и препятствующий
вытеканию воды из системы (как и обратный клапан 6 на
подающем теплопроводе) при аварийном опорожнении на-
ружных теплопроводов.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
232 rлаеа 6. Система 80дяноео отопления
MaHoMerpbI, размещаемые попарно на одном и том же
уровне от пола, позволяют судить не только о rидрости-
т ическом давлении в каждом теплопроводе, но и о раз-
ности давления, определяющей интенсивностЬ движения
теплоносителя. Тепломер на обратном теплопроводе пред-
назначен для учета общих теплозатрат в здании.
Для смешивания высокотемпературной и охлажденной
(температура t o ) воды вместо водоструйных элеваторов
применяют также центробежные насосы (см. 6.5).
Принципиальная схема MecTHoro тепловоrо пункта при
зависимом прямоточном присоединении системы водяноrо
отопления к наружным теплопроводам изображена на
рис. 6.11. Схема отличается от предшествующей (см. рис.
6.10) отсутствием смесительноrо аппар81а (водоструйноrо
элеватора). rорячая вода по подающему теплопроводу
непосредственно поступает в систему отопления. Клапан 5
на этом теплопроводе предназначен для реrулирсвания
расхода rреющей воды в системе. Температура и разность
давления воды на вводе теплопроводов в здание КОНТРОJJИ-
руются по показаниям термометров и манометров. Приме-
няются, как и в схеме на рис. 6.10, реrулятор давления
«до себя» на обратном теплопроводе и обратный клапан
на подающем, а т акже тепломер для учета теШlOзатрат I!
системе отопления.
6.4. Циркуляционный насос CJ1CTeMbI
водяноrо отоплення
Общим для всех схем, изображенных на рис. 6.1, яв-
ляется применение насоса для искусственноrо побуждения
движения воды в системе отопления. В первых двух схемах
(см. рис. 6.1, а, 6) циркуляционный насос включают не-
посредс.твенно в маrистрали системы отопления здания,
в зависимых схемах (см. рис. 6.1, в, е) циркуляционный
насос помещают на теплоВой станции, и он создает дав-
ление, необходимое для циркуляции воды как в наружных
теплопроводах, так и в местной системе отопления.
Насос, действующий в замкнутых кольцах системы
отопления, заполненных водой, воду не поднимает, а только
ее перемещает, создавая циркуляцию, и поэтому называ-
ется циркуляционным. В отличие от циркуляционноrо
насоса, насос в системе водоснабжения перемещает воду,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 4 ЦUРКУJlяциоuuый uuсоо системы водяuоео отоnлеuия 283
поднимая ее к точкам разбора. При таком использовании
насос называют повыситеJJЪНЫМ.
В процессах заполнения и возмещения потери (утечки)
воды в системе Отопления циркуляционный насос не участ-
вует; заполнение происходит под воздействием давления в
наружных теплопроводах, в водопроводе или, если этоrо
давления недостаточно, с помощью специалыюrо подпиточ-
Horo насоса.
Циркуляционный насос включают, как правило, в
обратную маrистраль системы отопления для увеличения
срока службы деталей, взаимодействующих с rорячей
водой. Вообще же для создания циркуляции воды в замк-
нутых кольцах местоположение циркуляционноrо насоса
безразлично. При необходимости несколько понизить rид-
ростатическое давление в теплообменнике или котле насос
может быть включен и в подающую маrистралЬ системы
отопления, если, конечно, ero конструкция рассчитана на
перемещение более rорячей воды.
Мощность циркуляционноrо насоса определяется ко-
личеством перемещаемой воды и развиваемым при этом
давлением.
Количество воды, подаваемой насосом за данный про-
межуток времени, отнесенное к этому промежуТ!<у (обычно
к 1 ч), называют подачей насоса L Нo м з /ч. В технике отоп-
ления объемную подачу насосом rорячей воды заменяют
массовым расходом О но не зависящим от температуры воды,
а н ==- pL H , (6.5)
Для циркуляционноrо насоса, включенноrо в общую
маrистраль, расход перемещаемой воды О н равен общему
расходу воды в системе отопления ОС, т. е.
а н == а с . (6.6)
Общий расход воды ОС, Kr/c, составляет
G Qc
с== с (tr to)'
(6.7)
rде Q с тепловая мощность системы отопления, Вт; с удельиая
массовая теплоемкость воды, Дж/ (Kr ."С); t p и to расчетная тем-
пература подающей и обратной воды в системе отопления, "с.
На практике пользуются расходом воды, перемещаеМЫ\1
в течение 1 ч. И общий расход воды в системе отопления
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!34 rлаеа б. Система еодЯ//О20 отопЛ2//ия
ОС, Kr/q, определяют по преобразованной формуле (6.7)
[при с==4187 Дж/ (Kr. ОС)]
Gc==O,86Qc/(tr to)' (6.7а)
Циркуляционным давлением насоса называют создавае-
мое насосом повышение давления в потоке воды, необхо-
димое для преодоления сопротивления ее движению в си-
стеме отопления, в которую он ВК.'lюqен. Циркуляционное
давление насоса обозначают Др н и выражают в ньютонах
на квадратный метр (Н/м 2 ) или, короче, в паскалях (Па).
В отличие от циркуляционноrо давления напор насоса
обозначают буквой Н и выражают в метрах (м). Численно
циркуляционное давление как удельная энерrия, сообща-
емая насосом воде в системе отопления (отнесенная к еДI!-
нице объема, перемещаемоrо в 1 с), равняется раЗНОСТII
полноrо rидравлиqескоrо давления при выходе воды из
наrнетательноrо патрубка и при входе во всасывающий
патрубок насоса
ДРи == Риаr Рве + (Ш аr Ш;с) + pg (h иаr hBe). (6.8)
rде Риаr. Рве rидростатическое давление в потоке ВОДЫ, Па;
Ш иаr . Шве скорость потока воды, м/с; hиаr hвс раЗНОС1 ь
уровней ВЫХОДа и ВХОДа ВОДЫ в Насос, м (ИН;J.екс «Har» ОТНОСll1СЯ
к иаrнетательному, индекс «вс» к всасывающему патрубку на-
соса) .
Практиqески циркуляционное давление насоса считают
равным разности rидростатическоrо давления в HarHeTa-
тельном и всасывающем патрубках
ДРи == Риаr Рвс, (6.8а)
пренебреrая различием в W иаr И ШВС' h иаr и h BC '
Возможны три слуqая определения необходимоrо зна-
чения Др н'
В вертикальноЙ системе HacoCHorO водяноrо отопления
всеrда действует, помимо д вления, создаваемоrо насосом,
естественное циркуляционное давление (L1Pe). Следова-
тельно, если потери давления при uиркуляции воды В
системе известны (обознаqим их L1pc), то необходимое цир-
куляционное давление насоса L1p н должно составить
ДРн==Дрс !J.Ре' (6.9)
В этом первом случае определения значения tJ.p" по фор-
муле (6.9) потери давления при ЦИРКу.'lяции воды В системе
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 6.4. Циркуляционный насос системы lюiJяноао отоплеюlЯ 235
отопления ДРс полуqаlOТ из rидравлиqескоrо расчета.
Как известно, потери зависят от скорости движения воды
в трубах, для которой существует предел повышения,
связанный с экономиqеским и акустиqеским оrраниqе-
ниями.
Экономия капитальных вложений в систему, связанная
с уменьшением диаметра труб при повышении скорости,
целесообразна до определенноrо предела (около 1,5 м/с в
жилых зданиях) пока она перекрывает увелиqение экс-
плуатационных затрат на электроэнерrию, расходуемую
насосом.
Акустиqеское оrраниqение скорости связано с возникно-
вением шума при движении воды qерез арматуру систем
отопления, недопустимоrо во мноrпх зданиях по их назна.
qению (например, в жилых зданиях). Поэтому в СНиП
установлена предельно допустимая скорость движения
воды в трубах систем отопления, связанная G назнаqением
здания и ВИДом применяемой в системе арматуры,
Следовательно, проводя rидравлиqеский paCqeT при
скорости движения воды в трубах, равной или б.'IИЗКОЙ к
предельно допустимой, можно полуqить бесшумную, до-
CTaToqHO экономную по капитальным затратам систему.
Затем, определив потери давления в ней (вклюqая потери
в трубах и оборудовании теП.'Iовоrо пункта), найти знаqение
ДР н по формуле (6.9).
Во втором случае знаqение tJ.Ри можно полуqить, заранее
I выбрав типоразмер насоса. Тоrда, добавив к неиу естест-
Венное циркуляционное давление ДРе. определяют исход-
ное знаqение циркуляционноrо давления для пров ения
rидравлиqескоrо paCqeTa.
Оба эти слуqая применимы к схемам системы водяноrо
отопления, изображенным на рис. 6.1, а, 6, на которых
по казаны собственные циркуляционные насосы.
Возможен и третий CJJучай, относящийся к зависимым
схемам присоединения систем отопления, приведенным на
рис. 6.1, в, е. В этом слуqае значение ДРа фактиqески за-
дается как разность давления в наружныIx теплопроводах
в месте ввода их в здание.
Здесь, в частности, возможно присоединение системы
к наружным теплопроводам qерез водоструйный элеватор.
Тоrда ДР н определяют формуле (6.20). В практиqеских
paCqeTaX для выбора знаqения ДР н> Па, qaCTO используют
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
236 r лава 6. Система водячмо отOnАеNия
Соотношение
ДРН == 100:El, (6.10)
в котором принимается средняя потеря давления 100 Па
на 1 м длины OCHOBHoro циркуляционноrо кольца системы
(длина кольца "231, м).
Выбор HaCOCHoro давления по выражению (6.10) пре
допределяет понижение скорости движения воды в трубах
не менее чем в 3 раза против предельно допустимой. Эrо
не только увеличивает металлоемкость и стоимость (ВСЛЕk
ствие увеличения диаметра труб), но и приводит К отрица
тельным явлениям при действии системы отопления
нарушению rидравлическоrо режима и понижению тепловой
устойчивости. Поэтому соотношение (6.10) следует примс
нять только для системы отопления G водоструйным эле
ватором, работающим при высоком значении коэффици
ента смешения (см. 6.5).
В системах отопления применяют специальные цирку
яционные насосы, перемещающие значительное количе-
ство воды и развиВающие сравнительно небольшое давле-
ние. ЭТО малошумные rоризонтаЛьНые лопастные насосы
центробежноrо, oceBoro или диаrональноrо типа, СОЕДИ-
ненные в единый блок с электродвиrателями и закрепля-
емые непосредственно на трубах (без фундамента).
Примером центробежноrо циркуляционноrо насоса яв
ляется насос типа ЦВЦ, разработанный для подачи от 2,5
ДО 25 т воды в 1 ч при максимальном rидростатическом
давлении в корпусе 1 МПа. Насос сблокирован с rоризон
тальным электродвиrателем (рис. 6.12) и развивает цир-
куляционное давление от 20 до 92 кПа. Вал двиrателя с
рабочим колесом насоса, а также ротор двиrателя враща
ются в подшипниках с водяной смазкой.
Каждый насос обладает собственной, только ему при
сущей характеристикой, получаемой в процессе стендовых
испытаний опытноrо образца при определенной частоте
вращения электродвиrателя. Характеристика выражает
зависимость между расходом насоса G н и соответственно
циркуляционным давлением I1РfI' КПД 'fJ н' мощностью
насоса N н.
По характеристикам насоса (рис. 6.13) можно отметить
постепенное уменьшение циркуляционноrо давления и
увеличение потребляемой мощности по мере возрастания
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.4. Циркуляционный насос системы 60дянO<I() отмленuя 287
Рис. 8.12. Центробежиый цир-
КУ.IIяцнонный насос типа ЦВЦ
1 корпус; 2 HarHeTa"
телЬныЙ патрубок; 3 KOHTp.
фланец для присоедниення
трубы; 4 электродвнrатель
PHc.ji.13. Характеристики ЦИРКУ.llя,
циоинOrо насоса (КПД. давленне,
мощность) и хараl\тернстика снстемы
отопления (пунктирная .IIиння)
"''''' 1
;::g
=::J.
395
N)! 'lH LJP H
..../
Il
/Т-
е
/Т и
расхода, а также существование максимальноrо значения
КПД при определенном расходе воды, перемещаемой на-
сосом (точка Б). Часть кривой изменения /),.рн' соответ-
ствующая высоким значениям КПД (отмечена на рис. 6.13
жирНой линией), носит название рабочеrо отрезка харак-
теристики насоса. Для обеспечения расчетных параметров,
бесшумности и ЭКОНОМии электроэнерrии при действии.
насоса рекомендуется при ero выборе ориентироваться на
одну из точек в пределах рабочеrо отрезка характеристики.
Все такие ТОЧКи также называются рабочими.
Рабочая точка А представляет собой точку пересечения
рабочеrо отрезка характериС'тики насоса с характеристикой
системы отопления, выражаемой параболой (пунктирная
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
238 FAa.a 6 Система 8вдянreо отопления
лrrния). Насоо при раоходе воды О н==Ос {формула (6.6)
создает в рабочей точке А определенное циркуляционно.
давление t,.pH' действует с максимальным КПДп н (точка Б
и обладает мощностью N н (точка В). На рисунке изображеl
идеальный случай, коrда насос не только действует с мак
симальныи КПД, но и создает циркуляционное давленш
!У.Рн==ДРс [без учета eCTecTBeHHoro циркуляционноrо дав
ления Б системе отопления см. формулу (6.9)].
При отсутствии бесфундаментных насосов для созданИJ
циркуляции в системах водяноrо отопления примеНЯlO'
высоконапорные центробежные насосы общепромышленноr(
назначения. Высоконапорный насос уступает бесфунда
ментному насосу по ряду монтажных н эксплуатационньп
показателей: ero необходимо устанавливать на фундамент
он создает излишний шум, вызывает вибрацию труб и строи
тельных конструкций, при ero применеНIIИ возрастает рас
ход электроэнерrии, требуется обводная труба для сохра
пения циркуляции воды при остановке
Центробежные насосы общепромышленноrо назначенИJ
часто не подходят по каталожным показателям для систе
отопления. Приходится искусственно изменять развива
емое ими давление для обеспечения необходимоrо расход:
воды в системе. На рIlС. 6.14 показан случай примененИ!
в системе отопления насоса, создающеrо давление !У.Рн";;
>!У.Рс' Характеристика системы, проведенная qерез точк
Б с известными координатами ОС и !У.рс (пунктирная ли.
НIIЯ 2), пересекает характеристику насоса J в рабочей точ.
ке В. В этих условиях насос будет перемещатьводы Он==Ос
>Oc), развивать давление !У.Р н== !Y.p (>!У.рс) и увелиqи.
вать расход ЭЛеКтроэнерrии.
3наqительное увеличение расхода воды в системе отоп
ления против расчетноrо нежелательно, так как при этш
в нем, помимо возрастания расхода электроэнерrии, воз
никнет rидравлическое и тепловое разреrулирование. По
этому пуrем введения дополнительноrо сопротивления
выраженноrо на рис. 6.14 ординатоЙ А Б (в виде, напри
мер, диафраrмы между фпанцами задвижки у насоса ил!
трубной вставки малоrо диаметра), характеристику систем
оrопления следует изменить таким образом, чтобы ПОЛУЧИТI
новую рабоqую точку А (в месте пересечения новой харак
теристикн Системы 3 с характеристикой насоса J). В точке 1-
расход насоса равен расчетному расходу воды в систеМI
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
б 4 Циркуляционный H(J(JOC системы 80дяft020 отопления 239
Рис. 6.14. Схема выБОРd циркуляционноrо Д Р
насоса при I!.Ра>l!.рс
1 характеристнка давления, развиваемо-
ro Насосом; 2 н 8 характеристики систе-
мы отоплеиия до и после реrУЛирования
(О н==о с ), а давление насоса соответствует поrеря'\.f дав-
ления в ней после реrулирования. Более целесообразен
в этом С.'Iучае rидравлический перерасчет системы отоп-
ления с увеличением потерь давления в стояках.
Циркуляционный насос можно также, как уже с[(азано,
выбира1Ь по заводским характеристикам исходя из общеrо
расхода воды в системе отопления, и Iоrда давление, раз-
виваемое насосом в рабочей точке характеристики, прини-
мать за исходное при rидравлическом расчете системы.
В обратную маrистраль системы отопления включают
два ОДИllаl\ОВЫХ ЦИРКУЛяционных насоса, деЙствующих
попеременно: при работе одНоrо из них второй находится
в резерве. Присоединение труб к циркуляционным насосам
различно для бесфундаментных (рис. 6.15, а) и общепро-
мышленных (рис. 6.15, 6) насосов. Во втором случае на
рисунке показано дополнительное обоРУдование: обводная
труба б с задвижкоiI,Иормально закрытой, виброизолирую-
щие вставки 5 (резиновые длиной около 1 м, армированные
спиральной проволокой), неподвижные опоры 4, препят-
СТВУЮЩI!е осевому растяжению резииовых вставок. Фун-
даменты общепромышленных насосов и электродвиrателей
также снабжают виброизолирующими прокладками и опо-
рами.
Задвижки до и после обоих насосов (действующеrо 11
бездействующеrо) постоянно открыты, особенно если пре-
ДУСl\ютрено автоматическое переключение насосов (напри-
мер, после непрерывноrо суточноrо действия). Обратны!!
К.1Jапан препятствует циркуляции воды через беЗдействую-
щий насос (предотвращает, как rоворят, работу насоса «на
себя»).
Леrко монтируемые бесфундаментные насосы иноrда
устанавливают в системе отопления по одному. При этом
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
240 rлава б. Cucт8Ala в()дЯНI!e() ()m()flЛ8НUЯ
,
а) о)
V;M
!f 5"
...----2
)( I!'
\
lJ.
1
...----}
Рис. 6.15. Схемы присоедииения труб к циркуляционным бесфундаментиым (а) и
общепромышленным (6) насосам
1 ... насос; 2 задвижка; 8 .... обратныi\ клапаи; 4 .... неподвижные опоры; 5
внБРФИЗ0лирующие вставки; б .... 0бводная труба о задвижкой (иормальио закры-
та)
резерВНЫЙ насос хранят на складе близ тепловоrо пункта
и оборудуют сиrнализацию о состоянии циркуляции ВОДЫ
в системе.
Мощность насоса пропорциональна произведению се-
кундной подачи на создаваемое циркуляционное давление.
Мощность электродвиrателя N в' Вт, определяется с уче-
том КПД насоса 'fJ н и необходимоrо запаса мощности k
по формуле
Nв==kL и 8PH/360J1']H' (6.11)
rде L H подача насоса, м 3 /ч; 8р н давление насоса, Па (Н/м 2 ).
Коэффициент запаса k, учитывающий пусковой мо-
мент, получает наибольшее значение (до 1,5) при мини-
мальной мощности электродвиrателя.
i 6.5. Смесительная установка системы
водяноrо отопления
Смесительную установку (смесительный насос или во-
доструйный элеватор) применяют в системе отопления для
понижения температуры воды, поступающей из наружноrо
подающеrо теплопровода, до температуры, допустимой в
системе Ir. Понижение температуры происходит при сме-
шении высокотемпературной воды 1, с обратной (охлажден-
ной до температуры 10) водой местной системы отопления
(см. рис. 6.1, в).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
б.5. Смесите4ьная установка системы водвЖJeО отQIМенuя 241
Смесительную установку используют также для MeCT
HorO качественноrо реrулирования теплопередачи отопи
тельных приборов системы, дополняющеrо центральное
реrулирование на тепловой станции. При местном реrули-
ровании путем автоматическоrо изменения по заданному
температурному rрафику температуры смешанной БОДЫ Б
обоrреваемых помещениях поддерживаются оптимальные
тепловы е условия. Кроме Toro, исключается переrревание
помещений, особенно в осенний и весенний периоды ото-
пительноrо сезона. При этом сокращается расход тепловой
энерrии.
Высокотемпературная вода подается в точку смешения
под давлением в наружном теплопроводе, созданным сете-
вым циркуляционным HaCOCO 1 на тепловой станции. Ко-
личество высокотемпературной воды G 1 при известной
тепловой мощности системы отопления Qc будет тем меньше,
чем выше температура t1
01'= ОС , (6.12)
о ((l to)
rде tf температура воды в наружном подающем теплопроводе,
ос.
Поток охлажденной воды, возвраща:ощейся из местной
систеwя отопления, делится на два: первый в количестве
G o направляется к точке смешения, второй в количестве
G 1 в наружныЙ обратныЙ теплопровод. Соотношение
масс двух смешиваемых потоков воды охлажденной G o
и высокотемпературной G 1 называют коэффициентом CMe
шения
и==ОО/ОI' (6.13)
Коэффициент смешения может быть выражен через тем-
пературу воды [с использованием формул (6.7) и (6.12) I
a== == Oc O! OC l== tl to 1== tl tI' (6.14)
О[ 01 01 tI' to tI' to .
Например, при температуре воды t 1 == 150°, t r ==95° и
t o ==70 ос коэффициент смешения смесительной установки
и== (150 95) : (95 70)==2,2. Это означает, что на каждую
единицу массы высокотемпературноЙ воды должно подме
шиваться 2,2 единицы охлажденноЙ воды.
Смешение происходит в результате cOBMecTHoro дей
СТБИЯ двух аппаратов циркуляционноrо ceTeBoro насоса
16 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
242 rЛQ8а 5. Система 80дЯН020 отопЛfНllЯ
Р} 2 о) 2
А i,. А tr
"', СИСТЕМА i f
1 ОТОПЛЕНИ/f
"JЕПЛОВДfl
'tEТb 'о [ о
Ii '3 Б
#} f J
2 j
-t- r Рис. 6.16. Принципиздьные схемы
смесите.чьной уст ЗНО8КИ с насосом
иа перемыч"е между маrистраJIfIМИ
t, систем отопдения (а), На обратиой
маrнстради (6), На подающей маrист-
рали (э)
iJ 1 смесИТельный насос; 2 pery.
дятор температуры; 3 реrулятор
'] расхода воды в снстеме отопл-ения
б
р} С( с
т А (}
1 t r
2 Tf
ТЕПЛОВАЯ (;0
СЕТь
1)';f {о
Т?
J '
I C
ТО То
СИСТЕМА
ОТОПЛЕНИР
5}
2
J A t TI
T2
!)
Рис. 6.17. Схемы изменения ЦИрКУJlЯ-
циониоrо давления в зависимо;;' сис-
теме отопления со смесительным На-
сосом, включенным в перемычиу
между маrистралями (а), в обратиую
(6) и подающую маrнстрали (6)
1 смеситедьный насос; 2 и 3 дав-
ление в наружных соответственНо
Подающем н обратном теплопрово-
дах; А точка смешення, Б точка
деления ПОТОКОВ БОДЫ
r---T/
J ТI
А 1
на тепловой станции и смесительной установки (насоса или
водоструйноrо элеватора) в отапливаемом здании.
Смесительный насос можно включать в перемычку
Б А между обратной и подающей маrистралями (рис.
6.16, а) и в обратную (рис. 6.16, б) или подающую маrи.
страль (рис. 6.16, в) системы отопления. На рисунке по-
казаны реrуляторы ,температуры 2 и расхода
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 5. Смесuтellъная устаНО8ка системы 80дяноео отОflА8НUЯ 243
воДЫ 3 для MeCTHOrO качественно количественноrо реrули
рования системы отопления в течение ОТОПlпельноrо сезона.
Смесительный насос, включенный в перемычку, подает
в точку смешения А воду, повышая ее давление до дaB
ления высокотемпературной воды. Таким образом, в точку
смешения поступают два потока воды в результате действия
двух различных насосов ceTeBoro и MecTHoro, включен-
ных параллельно. Насос на перемычке действует в блаrо
приятных температурных условиях (при температуре 10«
«70 ОС) и перемещает меньшее количество воды, чем насос
на обратно!! и.'ш подающей маrистрали (Оо<Ос),
00==00' rде 00==Oc 01' (6.13)
Насос на перемычке, обеспечивая смешение, не влияет
на величину ЦИРКУЛЯЦИОНlIоrо давления для местной си
стемы отопления, которая определяется разностью дaB
ления в наружных теплопроводах. Изменение ЦИркуляци
oHHoro давления в системе и в перемычке Б А между
маrистра.7JЯМИ в этом случае схематично изображено на
рис. 6.17, а. Показано постепенное (условно равномерное)
понижение давления в направлении движения воды в по
дающей (наклонная линия Тl) и обратной (наклонная
линия Т2) маrистралях, падение давления в стояке (вер-
тикальная сплошная линия) и возрастание под действием
насоса в перемычке (пунктирпая линия) до давления в
точке А.
Смесительный насос включают непосредственно в Ma
rистрали системы отопления, коrда разность давления в
наружных теплопроводах недостаточна для нормальной
ЦIlРКУЛЯЦИИ воДЫ в системе. Насос при этом, обеспечивая
помимо смешения необходимую циркуляцию воды, стано-
вится циркуляционно смесительным.
Насос на обратной или подающеЙ маrистрали (см.
рис. 6.16, 6, в) перемещает всю воду, циркулирующую в
системе Юн==Ос по выражению (6.6)], при температуре
t o или t r . Включение насоса в общую маrистраль системы
отопления позволяет увеличить циркуляционное давление
в ней до необходшюЙ величины независимо от разности
давления в наружных теплопроводах. Условия смешения
воды аналоrичны: в точку А (см. рис. 6.16) поступают два
потока воды (01 и 00) также в результате деЙствия двух
насосов ceTeBoro и MeCТHoro с той лишь разницей, что
16*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
244 rЛйей 6. Сш:mемй е()i)Я 020 оmоnле uя
С I
.........,..
t l
Се
t r
Рис. 6.18. Принципиальная схема во-
доструйноrо элеватора
1 ...... сопло, 2....... камера ВСасывания;
3 смесительный конус, 4 rop-
лавина, 5 диффузор
1345"
насосы включаются последовательно (по направлению
движения воды).
Изменение циркуляционноrо давления при действии
системы отопления с циркуляционно смесительным насосом,
включенным в общую обратную маrистраль, показано на
рис. 6.17, 6. Как видно, давление в системе ниже давления
в наружных теплопроводах. Данная схема может быть
выбрана после проверки, не вызовет ли понижение давле-
ния вскипания воды или подсоса воздуха в отдельных
местах системы (см. 7.1). Насос повышает давление воды
до давления в наружном обратном теплопроводе. Давление
в точке смешения А должно быть ниже давления в точке Б
(устанавливается с помощью реrулятора температуры
см. рис. 6.16).
Насос, включаемый в общую подающую маrистраль,
предназначают не только для смешения и циркуляции, но
и для подъема воды в верхнюю часть системы отопления
BbIcoKoro здания. Смесительный насос становится также
циркуляционно повысительным. Изменение rидравличе-
cKoro давления в этом случае изображено на рис. 6.17, в.
Смесительных насосов, как и циркуляционных, уста-
навливают два с параллеЛЬНbJМ включением в теплопровод
(см. рис. 6.15); действует Всеrда один из насосов при друrом
резервном.
Смешение воды может осуществляться и без MeCТHoro
насоса. В этом случае смесительная установка оборудуется
водоструйным элеватором.
Водоструйный элеватор получил распространение как
дешевый, простой и надежный в эксплуатации аппарат.
Он сконструирован так, что подсасывает охлажденную
воду для смешения с высокотемпературной водой и пере-
дает часть давления, создаваемоrо сетевым насосом на теп-
ловой станции, в систему отопления для обеспечения цир-
куляции воды.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 5 См сит льная установка системы водяноео отопления 245
ВодоструЙныЙ элеватор (рис. 6.18) состоит из конусооб-
разноrо сопла, через которое со значительноЙ скоростью
протекает высокотемпературная вода при температуре t1
в количестве G 1 ; камеры всасывания, куда поступает ох-
лажденная вода при температуре t o в количестве G o ; CMe
сительноrо конуса и rорловины, [де происходят смешение
и выравнивание скорости движения воды, и диффузора.
BOKpyr струи воды, вытекающей из отверстия сопла
с высокоЙ скоростью, создается зона пониженноrо давле-
ния, блаrодаря чему охлажденная вода перемещается из
обратной маrистрали системы (см. рис. 6.10) в камеру Bca
сывания. В rорловине струя смешанной воды двиrается о
меньшей, чем в отверстии сопла, но еще со значительной
скоростью. В диффузоре при постепенном увеличении пло-
щади поперечноrо сечения по ero длине rидродинамическое
(скоростное) давление падает, а rидростатическое нара-
стает. За счет разности rидростатическоrо давления в конце
диффузора и в камере всасывания элеватора создается
циркуляционное давление, необходи\юе для циркуляции
поды в системе отопления.
Одним из недостатков водоструйноrо элеватора яв-
ляется низкий КПД. Достиrая наивысшеrо значения (43%)
при мало коэффициенте смешения и особоЙ форме камеры
всасывания (исследования проф. П. Н. Каменева), rидро
статический кпд стандартноrо элеватора практически
при высокотемпературной воде близок к 10%. Следова-
те,пьно, в этом случае разность давления в наружных теп
ЛОПрОВОДах на вводе их в здание должна не менее чем в
10 раз превышать циркуляционное давление !1рн, необ
ходимое для циркуляции в системе отопления. Это условие
значительно оrраничивает давление, передаваемое BOДO
струйны'\! элеваторо'VI в систему из наружноЙ тепловой
сети, и вьrнуждает пользоваться формулоЙ (6.10).
Друrой недостаток элеватора прекращение циркуля
ции воды В системе отопления при аварии в наружной
тепловоЙ сети, что ускоряет охлаждение отапливаемых
Помещений и замерзание воды в системе
Еще один недостаток элеватора постоянство коэф-
фициента смешения, исключающее местное качественное
реrулирование (изменение температуры t r) системы ОТОП
ления. Понятно, что при постоянном соотношении в эле-
ваторе между G o и G 1 температура t r , с которой вода посту-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
246 rAaoa 6 Система 80дЯllоео отОnАеllUЯ
ТЕПЛОВАЯ СЕТЬ
С 1 t i 1
С[!
t r
С- о t t о СИСТЕМА ОТОПЛЕНИА
Рис. 6.19. Схема водоструйиоrо элеватора с реrулируемым соплом
1 механизм для перемещеиня реrулнрующей нrлы; 2 шток реrулнрующей
нrлы; 3 сопло; 4 реrулнрующая нrла; 5 камера всасывання; 6 rорло.
внна; 7 диффузор
пает в местную систему отопления, определяется уровнем
температуры t 1 . поддерживаемым на тепловой станции для
всей системы теплоснабжения, и может не соответствовать
теплопотребности KOHKpeTHoro здания. Для устранения
этоrо недостатка применяют автоматическое реrулирование
площади отверстия сопла элеватора. Схема водоструйноrо
элеватора «с реrулируемым соплом» дана на рис. 6.19.
Такие элеваторы, применяемые в настоящее время, позво-
ляют в определенных пределах изменять коэффициент сме-
шения для получения воды с температурой t r , необходимой
для местной системы отопления, т. е. осуществлять требу-
емое качественно-количественное pery лирование.
Водоструйные элеваторы различаются по диаметру rop-
ловины df' (например, элеватор N2 1 имеет d r == 15 мм, N2 2
20 мм и т. д.). Для использования ОДноrо и Toro же корпуса
элеватора при различных давлении и расходе воды сопло
(см. рис. 6.18) делают сменным.
Диаметр rорловины водоструйноrо элеватора df" см,
вычисляют по формуле
dI'==1,550g.б/ .2бt (6.16)
rде ОС расход воды в системе отоплеиия, т/ч, по формуле (6.7а};
PH насосное циркуляцнонное давление для снстемы, кПа,
полученное по формуле (6.9).
Например, для подачи в систему отопления 16 т/ч воды
при циркуляционном давлении 9 кПа потребуется элеватор
с df'==1,55 (4: 1,73)==3,6 см.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.5, СмесителыUlЯ ycтallo6/{a системы 60дЯllОео оmОnМIlUЯ 247
После выбора стандартноrо элеватора, имеющеrо диа-
метр rорловины, ближайший к полученному по расчету,
определяют диаметр сопла по формуле, приведенной в
справочниках, или исходя из приблизительной зависимости
d c == 1 u . (6.17)
При известном диаметре сопла d c , см, находят необхо-
димую для действия элеватора разность давления в наруж-
ных теплопроводах при вводе их в здание !1рт, кПа:
t1pr ==6.зОild , (6.18)
rде О! расход высокотемпературной воды, т/ч, по формуле (6.12).
Из последней формулы видно, что вслед за изменением
по какой-либо причине !1рт в наружных теплопроводах
изменяется и расход 01, а также расход воды в системе О с'
связанныЙ с раСХОДОl\1 Oi через коэффициент смешения
элеватора u [из выражения (6.14):
Ос==(1+и) 01' (6.19)
Изменение давления и расхода в процессе эксплуа-
тации, не предусмотренное расчеТО\1, вызывает разреrули-
рование систе I отопления, т. е. неравномерную теплоот-
дачу отдельных отопительных приборов. Для ero устра-
нения перед водоструйным элеватором (см. рис. 6.10)
устанавливают реrулятор расхода.
При ПРlшенении элеватора часто приходится определять
располаrае:\IУЮ разность давления !1рн для rидравличе-
cKoro расчета системы отопления, исходя из разности дав-
ления в наружных теплопроводах ДРТ в месте присоеди-
нения ответвления к проектируемому зданию. Насосное
циркуляционное давление ДРн. передаваемое элеватором
в систему отопления, можно рассчитать в это\! случае,
используя зависимость (6.17), по формуле (при коэффици-
еНте расхода сопла элеватора, равном 0,95)
t1 0,75 (t1PT /':,POTB) (6.20)
PH 1 +2и+О,21и2 '
rде t1POTB потер н давления в ответвлении от точкн присоеди-
нения к наружным теплопровода1\1 до элеватора.
В настоящее время шире стали применять насосные
смесительные установки, учитывая их преимущества перед
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
248 rла6а 6. Систвма водяноео отоnлвllUЯ
элеваторами. Некоторое увеличение капитальных вложений
и эксплуатационных затрат, связанное с применением сме-
сительных насосов, компенсируется улучшением тепло '
Boro режима помещений и экономией тепловой энерrии,
расходуемой на отопление.
i 6.6. Расwирительны;i бак системы водяноrо отопления
Внутреннее пространство всех элементов системы отоп-
ления (труб, отопительных приборов, арматуры, оборудо-
вания и т. д.) заполнено водой. Получающийся при запол-
нении объем воды в процессе эксплуатации СИС1емы пре-
терпевает ИЗ}1енения: при повышении температуры воды
он увеЛИЧИЕс1С:ТСЯ, при понижении уменьшается. Соот-
ветственно изменяется внутреннее rидростатичеСI{ое дав-
ление. Однако эти изменения не должны отражаться на
работоспосо ности системы отопления и, прежде Bcero, не
должны ПрИЕОДИТЬ к превышению I1редела прочности лю-
бых ее элементов. Поэтому в систему водяноrо отопления
вводится дополнительный элемент расширительный бак
(см. рис. 6.1 6.6).
Расширительный бак может быть открытым, сообщаю-
щимся с атмосферой, и закрытым, находящимся под пере-
менным, но cTporo оrраниченным избыточным давлением.
В крупных системах водяноrо отопления rруппы зда-
ний расширительные баки не устанавливают, а rидроста-
тическое давление реrулируется при помощи постоянно
действующих подпиточных насосов. Эти насосы также воз-
мещают обычно имеющие место потери воды через неплот-
ные соединения труб, в арматуре, приборах и друrих ме-
стах систем.
Поэтому расширительные баки применяют в системах
водяноrо отопления одноrо или нескольких зданий при их
тепловой мощности, оrраниченной 6 МВт, коrда потери
воды еще не вызывают необходимости ПОСТОЯlIноrо дей-
ствия подпиточных насосов на тепловой станции.
Основное назначение расширитеJJьноrо бака прием
прироста объема воды в системе, образующеrося при ее
наrревании. При этом в системе поддерживается опреде-
ленное rИДростатическое давление. Кроме Toro, бак пред-
назначен для восполнения убыли объема воды в системе
при небольшой утечке и при понижении ее температуры,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 6 Расширительныd бак системы 1JодЯН020 отопления
249
Рис. 6.20. ОТКРЫТЫЙ расшИРительный бак с
патрубками ДЛЯ присое.!\инения труб
1 расширительной; :; переливиой; 8
контрольной: 4 ЦИРКУляциониой; 5....
патрубок с пр@бкой
а)
:fП
3 2
1< НАСОСУ
ОI>РАТНАя'мдrИСТРАЛЬ
2 I
<-
1
;т
о)
> J(
)r 11
3 2
Рис. 6.21. Присоединение OTKpblToro расширительноrо бака к обратной маrистра-
лИ в системе отоплення с ручным контролем (а) и с автоматизированными сиrиали-
аацией и реrулированнем уровия воды в баке (6)
1 расшнрителЬНIIIЙ бак: 2, З, 4, 5 расширительная, циркуляционная, конт-
рольиая, переливная трубш: 6 и 7 рел яерхнеrо и нИЖиеrо уровней воды В
баке, соединенные трубой 4( (J баком
для сиrнализации об уровне воды в системе и управления
действием подпиточных приборов. Через открытый бю<
удаляется вода в водосток при переполнении системы.
В отдельных случаях (см., например, рис. 6.4) открытый
бак может служить воздухоотделителем и воздухоотвод-
чиком.
Расширительные баки имеют ряд недостатков: они rpo-
моздки, в связи С чем затрудняется нх размещение в зда
ниях и увеличиваются бесполезные теплопотери в системах
отопления. При открытых баках возможно при излишнем
охлаждении воды в них поrлощение воздуха из атмосферы,
что вызывает внутреннюю коррозию стальных труб и пр Н-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
250 РАава 6. cиcт P.a rюдяноео отОflАени!!
боров. Требуется также прокладка в зданиях специальных
соединительных труб (см., например, рис. 6.3).
Открытый расширительный бак (рис. 6.20) размещают
над верхней точкой системы (на расстоянии не менее 1 м)
в чердачном помещении или в леСТНИЧНОII клетке и покры
вают тепловой изоляцией. Иноrда устанавливают неизоли-
рованный бак в специальном утепленном боксе (будке).
Однако при этом повышается стоимость монтажа, увели
чиваются теплопотери (вследствие развития поверхности
охлаждения) и, как следствие, абсорбция воздуха ВОДОЙ.
Баки изrотовляют цилиндрнчески'v!И из листовой стали;
сверху их снабжают люком для осмотра и окраски. В KOp
пусе бака ю.\еется неСКОоlЬКО патрубков: патрубок 1 пред-
назначен для присоединения расширительной трубы, по
которой вода поступает в бак; патрубок 4 у дна для
циркуляционноЙ трубы, через которую отводится охла
дившаяся вода, обеспечивая циркуляцию в баке; патрубок 3
для контрольной (сиrнальной) трубы Dy20 и патрубок 2
для соединения бака с переливной трубой, сообщающейся
с атмосферой.
Соединительные трубы OTI<pblToro расширительноrо бака
показаны на рис. 6.21. В насосной системе отопления pac
ширительную и ЦИРКУЛЯЦИОННУЮ трубы присоединяют к
общей обратной маrистрали, как правило, близ всасываю
щеrо патрубка циркуляционноrо насоса (см. 7.1) на рас-
стоянии 1 (рис. 6.21, а) не менее 2 м для надежной цирку
ляции воды через бак.
Контрольную трубу выводят к раковине в теплово;,,
пункте и снабжают запорным вентилем. Вытекание воды
при открывании вентиля должно свидетельствовать о Ha
личии BO I в баке, а следовательно, и в системе (уровень
воды не ДО.lжен быть ниже показаllноrо на рис. 6.20 штрих-
пунктирной линией). В малоэтажных зданиях короткая
контрольная труба надежно обеспечивает сипrализацию о
наличии или отсутствии ВОДЫ в расширительном баке.
В мноrоэтажных зданиях I3место длинной контрольной
трубы, искажающей ИНфоР!\1ацию о действительном уровне
воды в системе, устанавливают на расшнрительном баке
два реле уровня, соединенных последовательно трубоЙ 4'
(рис. 6.21, 6) с баком. Реле нижнеrо уровня предназначено
для сиrнализации (светом или 3BYI\OM) об опасном паДении
уровня воды в баке, а также для включения подпиточной
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
б 6 Расшuрuтельчый бах системы водяносо OтOпA(>HUfI. 251
установки (клапана или насоса). Реле BepxHero УРОЕНЯ
сЛУЖllТ для прекращеIlИЯ подпитки системы отопления.
Переливную трубу, как 11 контрольную, в малоэтаж
ных зданиях выводят к раковине в тепловом пункте (01.
рис. 6.21, а). В крупных зданиях переливную трубу от-
водят к ближайшему водосточному стояку из чуrунных
труб.
Полезный объем расширите.'Iьноrо бака, оrраниченный
высотой l п (см. рис. 6.20), должен соответствовать Прll
росту увеличению объема воды, заполняющей систему
отопления, при ее наrревании до средней расчетной тeM
пературы. Изменение объема воды при наrревании в I1е
большом температурном интервале определяется по ypaB
нению rей Люссака
Vt==V o (l+Bt).
Отсюда увеличение объема воды в системе отопления
А V c может быть выражено формулой
ДУс==ВМУ с , (6.21)
rде V c объем воды в системе при начальной температуре, м 3 (л);
вычисляют В зависимости от объема воды в основных элементах
системы, приходящеrося в среднем на единицу се тепловой мощ-
ности; д! изменение 1емпературы воды от начальной до средией
расчетноЙ, ос; В среднее значение коэффициента объемноrо pac
ширения воды (B== 0006 1I 0 С).
Полезный объем расширительноrо бака V пол, COOT
ветствующий увеличению объема воды в системе А V с'
определяют по формуле
V под == kV с' (6.22)
[де k== вд, (табл. 6.2).
Таблица 6.2. Объемное расширеиие ВОДЫ,
наrреваемой в системе отоплеиия
(в ДОЛЯХ первоиачальноrо объема)
Наполнение системы
водоЙ
Расчетная температура rорячей БОДЫ
Б системе, ос
95 105 130 135 150
Из водопровода (в сред- 0,045 0,051 0,070 0,084
нем 5 ОС)
Из 1 еlIЛОDОЙ сети (40 0,024 0,027 0,035 01042
45'Ч
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
252 Fлава б. Система водяноео отQnления
Общий объем воды в системе отопления при начальной
Температуре VC' л, определяют по формуле
Vс==(Vпр+Vкал+Vтр+Vкот) Qc, (6.23)
rде V пр' V кал, V Tp ' V НОТ объем воды, л! кВт, соответствеино в
приборах, калориферах, трубах, котлах, приходящиЙся иа 1 кВт
тепловоЙ мощности системы отопления (дан в Справочнике проек-
тировщика в зависимости от расчетной температуры rорячеЙ воды);
Qc тепловая мощность системы водяноrо отопления, кВт.
Например, в насосной СИСj'еме отопления о местной
котельной и конвекторами «Комфорт» тепловой мощностью
232 кВт полезный объем расширительноrо бака при t r ==
==95 ос, ВЫЧисленной по формулам (6.22) и (6.23), составит
V пол==0,045 (0,65+6,9+2,6) 232== 106 л.
Полезный объем бака в значительной степени зависит
от вида отопительных приборов. Наибольшим он будет при
использовании чуrунных радиаторов r луБИIIОЙ 90 мм (в
нашем примере ero потребуется увеличить до 234 л). Кроме'
Toro, на объем бака влияет вид выбранной системы отоп-
ления. Так, для однотрубной системы HacocHoro водяноrо
отопления с конвекторами требуется открытый расшири-
тельный бак, имеющий полезный объем примерно в 3 раза
меньший, чем для двухтрубной системы с радиаторами.
o объясняется сокращением вместимости не только ото-
пительных ПрJ!боров, но и труб уменьшенной длины (см.
табл. 6.1).
Закрытый расширительный бак с воздушной или rазовой
(если используется азот или друrой rаз, отделенный от
воды мембраной) «подушкой» reрметичен, способствует
уменьшению коррозии труб и приборов, может обеспечить
в широком диапазоне переменное давление в системе отоп-
ления.
На рис. 6.22, а изображена установка в помещении теп-
ловоrо центра закрытоrо бака без мембраны с реrулиру-
емым избыточным давлением. Давление в баке поддержи-
вается либо сжатым воздухом от специальноrо компрес-
сора (вариант 1), или инертным rазом из баллона со сжатым
rазом (вариант 2). Действие компрессора автоматизируется.
На рис. 6.22, б дана установка подвесноrо бака с упру-
rой мембраной, разделяющей две среды воду и инертный
rаз. Присоединение бака показаlIО после котла, как это
принято в зарубежной практике, коrда циркуляционный
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.6. Расширительный бак системы еодяносо отопления 283
.
d)
r----}/5"
r? ...т
I 'f
I
I
I
r ..L .,
2 I
I
6
о}
/2
D
13
g
D
C=J
,
/ / / /,'/ / / // / / / / / / / / / / / / / /// // ,
Рис. 6.22. Установка закрытоrо расширительноrо бака без мембраны(а) и с мембра-
ной (б)
1 воздушный компрессор (I-й вариант); 2 баллон с инертиым rазом (2.й ва-
риант); 8 расширительный бак; 4 редукциониый клапан; 5 датчик дав-
леиия; 6 предохранительный клапан; 7 водомерное стекло: 8 соедини-
'l'мьная труба; 9 ииертный таз: 10 мембрана; 11 вода; 12 воздушиый
кран; 18 котел
насос включается в подающую маrистраль системы отоп-
ления. Начальное давление rаза в баке может быть и ат-
мосферным, и избыточным (например, 50 кПа); в последнем
случае мембрана до наrревания воды в системе отопления
ЛPJ1леrает к стенкам верхней половины бака.
При наrревании избыток объема воды поступает в бак,
сжимая воздух или rаз, находящиися в нем (вода действует
подобно поршню). При этом повышается давление как в
баке, так и в системе в целом. Если объем бака или воздуха
(rаза) в нем окажется слишком мал, давление в низших
точках системы может превысить максимально допустимое.
В связи с этим потребуется во избежание аварии выпустить
часть воды из системы через предохранительный клапан
(показан на рис" 6.22).
С друrой стороны, при понижении температуры воды
давление в высших точках системы может оказаться ниже
минимально необходимоrо для предупреждения таких
недопустимых явлений как вскипание воды или подсос
воздуха из атмосферы. Следовательно, объем закрытоrо
расширительноrо бака cTporo обусловлен допустимым диа-
пазоном изменения rидравлическоrо давления в системе.
Объем бака зависит также от объема и расчетной темпера-
туры воды в системе 1 от давления циркуляционноrо насоса
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
254 rAaBa (; Система воfJЯНО20 ото/втал
Рис. 6.23. Присоедииение закрытоrо расши-
рительноrо бака 2 к обратной маrистрали си- т1
стемы 80дяноrо отопления перед циркуля-
ЦИонИым Насосом 3 н теплообмеиииком 1
....
OJ::::
МЕМБРАНА
flодвод
'[ЕППОВО
ЭНЕРП1l1
2
и места включения насоса в теплопровод по отношению I(
теплообменнику и точке присоединения бака (см. 7.2).
Полезный объем закрытоrо расширительноrо бака оп
ределяют по формуле
V пол == 8V c
.......!2......
(6.24)
Рмин Рмакс
rде 8 V c увеличение объема воды в систе1!е при наrревании;
определяют по формуле (6.21); Ра абсолютиое давление в баке
до nepBoro поступления воды (в том числе атмосфериое давление);
Рмин абсолютиое давлеиие в баке при наполнении системы водой
(минимально необходимое давлеиие воды в баке при минимальиом
ровие см. рис. 6.22, а); Рмакс абсолютиое давление в баке
при повышеиии температуры воды до расчетноЙ и заполнении бака
водоЙ (максимальио допустимое давлеиие воды в баке при макси-
мальном уровне см. рис. 6.22, а).
Минимально необходимое давление воды в закрытом
расширитедьном баке равно rидростатическому давлению
Р2 на уровне установки бака с неКОТОРЬЕ\1 запасом Рвер х
для созданиЯ избыточноrо давления в верхней точке сис-
темы, которое ПОЗволит избежать подсоса воздуха из атмо-
сферы или вскипания воды (особенно, если t r >100 ОС):
Рмин == Ра + Р2 + Рверх' (6.25)
Максимально допустимое давление воды в баке при
обычном присоединении ero к обратной маrистрa.rш систе-
мы перед всасывающим патрубком циркулящюнноrо Ha
соса (рис. 6.23) принимают в зависимости or рабочеrо дaB
пения Рраб, допустимоrо для элементов системы отопления
в низшей ее точке (например, для чуrУННОl'О котла), умень-
шенноrо на сумму давления насоса Арн и rидростатическоrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.7. Система отопления t естестееннОЙ Ц/JfЖУАяциеtJ (Юды 255
давления Pj, связанноrо с расстоянием h 1 от уровня воды
в баке до низшей точки системы:
РмаКС==РJ+Рраб (8РН+Рl)' (6.26)
/
Давления Рl и Р2 пропорциональны вертикальным рас-
стояниям Jl 1 и h 2 на рис. 6.23.
Объем закрытоrо расширите.1Jbноrо бака при начальном
давлении в нем, равном атмосферному, получается больше
объема OTKpbIToro бака. Использование сжатоrо воздуха для
повышения давления Ра сверх атмосферноrо (для «зарядки»
бака) позволяет уменьшить объем закрытоrо бака. Объем
закрытоrо расширительноrо бака уменьшается также при
переносе ero в верхнюю часть здания и присоединении там
к маrистрали системы отопления.
Современная конструкция бака представляет собой
стальной цилиндрическиЙ сосуд, разделенный на две части
резиновой мембраноЙ: одна часть предназначена для воды
системы отопления, вторая заполнена rазом под давлением.
В ЧСФР, например, выпускаются баки с давлением rаза
50, 100 11 150 кПа для систем отопления зданий высотой до
15 м, рассчиrанные на максимальное рабочее давление в
СИС1емах 350 кПа.
Место присоединения закрытоrо расширительноrо бака
к теплопроводам выбирают с учетом сохранения ero rидрав-
лической связи с действующей частью системы при нор-
малыlOМ использовании клапанов, задвижек и прочей за-
порной арматуры в друrоЙ отключаемой части системы
отопления.
Закрытые расширительные баки, помещаемые непосред-
ственно в тепловых пунктах 'зданий или на тепловых стан-
циях, в значительной степени лишены недостатков откры-
тых баков. Однако для сокращения их объема путем искус-
cTBeHHoro увеличения BHYTpeHHero давления требуются до-
полнительное оборудование и затрата электрической энер-
rии.
6.7. Система отопnения с естественной
цирку ляцией воды
Область применения системы с естественной циркуля-
цией воды (rравитационной) в настоящее время, как уже
известно, оrраничена. Ее используют для отопления от-
дельных жилых квартир, обособленных зданий (особенно в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
256 r лава 6. Система водЯNОZО отОnМIШЯ
сельской местности), зданий при неналаженном снабжении
электрической энерrией. Применяют также в зданиях, в
которых недопустимы вызываемые циркуляционными на-
сосами шум И вибрация КОНСТРУIЩИЙ (например, при точ-
НЫХ измерениях).
Система о естественной циркуляцией воды может быть
устроена для отопления верхних помещений высоких зда-
ний (например, техническоrо этажа при кондициониро-
вании воздуха, совмещенном с отоплением, в основных по-
мещениях здания).
Оrраничение области применения связано о тем, что
для циркуляции воды используется различие в rидроста-
тическом давлении в вертикальных частях системы, кото-
рое только в высоких зданиях достиrает значений, соизме-
римых с давлением, создаваемым насосом.
В малоэтажных зданиях rравитационная система имеет
следующие недостатки по сравнению с насосной системой
водяноrо отопления:
а) сокращенный радиус действия (до 20 м по rоризонта-
ли), обусловленный небольшим циркуляционным давлени-
ем;
б) повышенная первоначальная стоимость (до 5 7%
стоимости небольших зданий) в связи о применением труб
увеличенноrо диаметра;
в) увеличенные расход металла и затраты труда на мон-
таж системы;
[) замедленное включение в действие из-за большой теп-
лоемкости воды и малоrо циркуляционноrо давления;
д) повышенная опасность замерзания воды в трубах,
проложенных в неотапливаемых помещениях.
Вместе с тем rравитационная система отопления обла-
дает достоинствами, определяющими в отдельных случаях
ее выбор:
а) относительная простота устройства и эксплуатации;
б) независимость действия от снабжения электрической
энерrиеи;
в) отсутствие циркуляционных насосов и сОответственно
шума и вибрации;
r) сравнительная долrовечность (при правильной экс-
плуатации система может действовать 35 40 лет и более
без капитальноrо ремонта);
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 6 7. Система отопления с естестввнноu циркуляциеЙ воды 257
д) улучшение тепловоrо режима помещений, обусловлен-
ное действием с количественным самореrулированием.
Остановимся на явлении количеСТвенноrо самореrули
рования. В rравитационной системе создаетсЯ своеобразный
механизм eCTeCTBeHHoro реrулирования: при проведении
обычноrо качественноrо реrулирования, т. е. при измене
нии температуры воды, самопроизвольно возникают коли-
чественные изменения изменяется расход воды. Действи-
тельно, если повышать температуру rреющей воды при
понижении температуры наружноrо воздуха (и наоборот),
то в системе из-за иноrо распределения плотности воды
будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуля-
ционное давление, а следовательно, и количество цирку-
лирующей воды. Одновременное изменение температуры и
Количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу
отопительных приборов для поддержания ровной темпе-
ратуры помещений.
В двухтрубной системе усиление или ослабление цирку-
ляции воды в циркуляционном кольце каждоrо отопитель-
Horo прибора изменяет теплопередачу в помещение, кот(}-
рая, взаимодействуя с теплопотерями помещения (умень-
шаясь или возрастая), сама влияет на расход БОДЫ, изменяя
температуру обратной воды (а с ней и циркуляционное дав-
ление). В результате в каждом помещении сохраняется со-
ответствие между теплоотдачей прибора и теплопотерями,
т. е. обеспечивается при действии системы отопления отно-
сительно ровный тепловой режим.
В вертикальной однотрубной системе имеет место такое
же количественное самореrулирование, но в отличие от
двухтрубной системы в циркуляционных кольцах не каж-
доrо прибора, а уже стояков в целом с их последовательно
соединенными приборами. При этом усиление или ослабле-
ние циркуляции воды происходит более интенсивно, чем
в двухтрубной системе. В результате в теплыЙ период отопи-
тельноrо сезона наблюдается отклонение от необходимой
теплоподачи у части приборов: при движении в стояке
сверху вниз сильно уменьшенноrо количества воды ниж-
ние приборы несколько недоrревают помещения. Это явле-
ние смяrчается с увеличением числа этажей здания.
Можно сделать вывод, что при естественной циркуля-
ции воды преимущество в малоэтажных зданиях следует
отдавать двухтрубной системе отопления; вертикальная
17 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
"258 F AQt/a 6. СШIlUJllа tЮD1Irюeо отOnАIния
'\,
tI
1
7
Рис. 6.24. Прииципиальная СJlI
ма rравитациоиноi\ системы в(
дяноrо отопления
J теплообменник (теплотенеРI
тор); 2 и :1 наружные обра1
иыit и подающий теплопроводъ
4 расширительцЪJЙ бак; б-
верхняя подающая матистраJlJ
6 отопителЬИЫЙ прнбор; 7 .
иаполнительио-подпиточнаи Tp
ба; 8 обратный клапан
Рис. 6.25. Схема системы вод!
ното отопления железнодорожи
то пассажнрското ватона
] , , , ' " " '"
ширитмьныl! бачок; :1 вер.
нии Подающаи матистраль; 4'
основиые "реЮЩие rладкие тр'
бы; 5 отопителЬный прибс
туалетноrо отделенни
однотрубная система предпочтительна в мноrоэтажны
зданиях, rде блаrодаря увеличению ecтecTBeHHoro циркуЛJ
ционноrо давления можно уменьшить диаметр труб (n
сравнению с двухтрубной), а также располаrать отдельнь
отопительные приборы ниже Котла или теплообменнию
Схема rравитационной системы во MHoroM подобl!
разобранной схеме насосной системы отопления. ПеречИi
лим лишь особенности конструкции rравитационной CI
стемы, отражающие природу ее действия.
1. fравитационная система для улучшения циркуЛJ
ции воды устраивается, как правило, с верхним распол
жением подающей маrистрали с верхней разводкой (С!
рис, 5.1 f а).
2. Расширительный бак в rравитационной системе ПрI
соединяется непосредственно к rлавному стояку для непр1
pbIBHoro беспрепятственноrо удаления воздуха из систем
через бак в атмосферу (без воздухосборников и воздухОО'
водчиков).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 6 7. Система отопления о встесmoeнной ЦUРКУА.яцuей вод.. 2Б9
3. Подающая маrистраль прокладывается с увеличенным
уклоном (не менее 0,005) для сбора воздуха против направ-
ления движения воды (см. рис. 5.6, б) к точке присоединения
расширительноrо бака.
4. Приборные узлы выполняются для обеспечения дви
жения воды в отопительных приборах по схеме 1 свер-
ху вниз (см. рис. 4.17, а) с целью повышения коэффи-
циента теплопередачи приборов.
5. Однотрубные стояки устраиваются с замыкающими
участками у приборов (см. рис. 5.7, б) для уменьшения
потерь давления при движении воды через приборные узлы.
На рис. 6.24 изображена прннципиальная схема rрави-
тационной системы водяноrо отопления с верхней развод-
кой и теплообменником, которыЙ применяют при независи-
мом присоединении системы отопления к наружным тепло-
проводам. Показано, что наполнение и подпитка системы
делаются деаэрированной водой из наружноrо обратноrо
теплопровода без насоса, что возможно при достаточно
высоком давлении в нем. При местном теплоснабжении
теплообмеННIlК заменяется котлом. Подробные схемы стоя-
ков двухтрубной системы даны на рис. 6.5, а, однотруб-
ной на рис. 6.2.
Возможно применение rравитационных систем отопле.
ния с нижней разводкой обеих маrистралей, двухтрубные и
однотрубные стояки которых изображены на рис. 6.5, б
н 6.3. Однако при этом уменьшается циркуляционное дав-
ление, что приводит К увеличению диаметра труб; услож-
няются сбор и удаление воздушных скоплений из системы.
Расширительный баl{ в этом случае присоеДI!нен к маrист
рали в нижней части системы, и ero можно использовать для
удаления воздуха только при прокладке специальных воз-
душных труб, показанных на рис. 6.5, 6 и рис. 5.19, е.
Система с «опрокинутой» циркуляцией при естественной
циркуляции воды не используется, так как в ней иноrда воз-
НИКает «обратное» движение охлажденной воды в стояках.
В двухтрубной rравитационной системе отопления для
СоЗдания Достаточноrо циркуляционноro давления следует
увеЛичивать вертикальное расстояние между нижними ото-
пи rельными приборами и теплообменником, доводя ero
ХОТя бы до 3 м. Если это осуществимо в отдельных зданиях,
то При отоплении одноэтажнЫХ квартир и домов, а также
же,l1езнодорожных BarOI\OB теплоrенератор (котел) прихо-
t]*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
260 Fла8а (; Система 80дЯН020 отопления
ДИТСЯ располаrать на одном уровне с отопительными прибо-
рами. В этих случаях рассчитывают на создание циркуля,
цйи воды только за счет охлаждения ее в трубах.
Квартирные системы водяноrо отопления применяются
уже более ста лет. За это время изменялись и совершен-
ствовались котлы и их топливо, трубы и отопительные при-
боры, использовались различные схемы, но принцип уст-
ройства и деЙствия оставался одним и тем же: для созда-
ния устойчивой циркуляции воды одна из маrистралей
прокладывается под потолком отапливаемоrо помещения.
Охлаждение воды в этой сравнительно высоко располо-
женной над котлом маrистрали и обеспечивает необходи-
мое циркуляционное давление. Что же касается охлажде-
ния воды в отопительных приборах, то центр охлаждения
в них может оказаться не только не выше середины котла,
но даже ниже ее, а это будет препятствовать естественной
циркуляции воды.
Наиболее распространена двухтрубная схема, при кото-
рой подающую маrистраль размещают под потолком отап-
ливаемоrо помещения, обратную прокладывают у пола или
в подпольном канале. Отопительные приборы присоединя-
ют к трубам по схеме сверху вниз.
Теоретически возможна двухтрубная схема, коrда не
только подающая, но и обратная маrистрали помещаются
под потолком помещения. При этом для обеспечения цирку-
ляции воды необходимо опускать обратную маrистраль пет-
лями до низа каждоrо отопительноrо прибора, что увеличи-
вает расход труб и усложняет спуск воды из системы в про-
цессе ее эксплуатации.
Можно применить также rоризонтальную однотрубную
схему присоединения отопительных приборов, ио и В этом
случае одна из маrистралей должна быть проложена по-
верху (под потолком помещений).
На рис. 6.25 изображена для примера одна из двух вет-
вей rравитационной системы водяноrо отопления железно-
дорожноrо пассажирскоrо BaroHa. Две rладкие трубы
Dy70, обоrревающие нижнюю зону салона, присоединяют
самостоятельно к верхней Подающей маrистрали для усиле-
ния циркуляции воды в каждой из них. Отдельный отопи-
тельный прибор предназначен для отопления туалетной
комнаты. Подающую маrистраль желательно проклады-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.8 Система .одяноео отОnАения высотных зiJаний 261
rепловой изоляции для увеличения циркуляцион-
ения и изолировать только rлавный стояк.
lычисления eCTecTBeHHoro циркуляционноrо дaB
rравитационной системе отопления необходимо
шературу и плотность воды в различных ее точ
lовательно, при проектировании квартирной сис-
1ления обязателен точный расчет теплопередачи
нки труб для определения степени охлаждения
дей в них воды. Эту особенность теплоrидравли
асчета в необходимых случаях распространяют и
: rравитационные системы отопления.
ньшее охлаждение воды, а следовательно, и нан-
=стественное циркуляционное давление получает
уляционном кольце через прпбор, ближний к теп-
ору (например, в кольце прибора 5 на рис. 6.25),
е малой длины труб. Поэтому через такой при
пример потокораспределению в насосной системе,
)текать меньшее количество воды, чем через при-
ленные от теплоreнератора.
счете площади наrревательной поверхности каж-
ара квартирной системы отопления учитывают уже
теплоотдачу труб, проложенных в ПО\1ещении,
туру воды при входе в прибор и выходе из Hero.
обенность тепловоrо расчета приборов такой сис-
ления.
са отопления железнодорожноrо BarOHa обычно
:ся электрическим насосом для возможности усиле-
уляции воды. В районах, обеспеченных электриче-
lrией, квартирная система отопления может так-
ваться с циркуляционным насосом. Для этой цели
lчен специальный малошумный насос ЦВЦ
IЛОЙ мощности. Этот насос рассчитан на подачу
зоды при давлении 4 кПа. Насосная квартирна5:
Iтопления делается rоризоптальной однотрубной
'рубной с нижней прокладкой обеих маrистралей.
,стема водяноrо отопления высотных зданий
1ые здания и санитарно-технические УСТРОЙС113а
:ируются: делятся на части зоны определенной
)азделенные техническими этажами. Оборудова-
lмуникации помещаются на технических этажах.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
t62 rA08fJ 6, CucтeAla воояноео отОnАения
в системах отопления, вентиляции и водоснабжения допус-
тимая высота зоны определяется значением rидростатическо-
ro давления воды в нижних отопительных приборах или
друrих элементах и возможностью размещения оборудова-
ния, воздуховодов, труб и друrих коммуникаций на техни-
ческих этажах.
Для системы водяноrо отопления высота зоны в зави-
симости от rидростатическоrо давления, допустимоrо как
рабочеrо для отдельных видов отопительных приборов (011
0,6 до 1,0 МПа), не должна превышать (с некоторым запа-
сом) 55 м при использовании чуrунных и стальных прибо-
ров (при радиаторах типа МС 80 м) и 90 м для приборов
со стальными rреющими трубами. Высота зоны может быть
увеличена при применении термосифонных отопительных
приборов (см. 18.3).
В пределах одной зоны систему водяноrо отопления
устраивают при водяном теплоснабжении по схеме с неза-
висимым присоединением к наружным теплопроводам (см.
6.1), т. е. rидравлически изолированной от наружной теп-
ловой сети и от друrих систем отопления. Такая система
имеет собственные водо-водяной теплообменник, циркуля-
ционный и подпиточный насосы, расширительный бак.
Число зон по высоте здания определяется, как и высота
отдельной зоны, допустимым rидростатическим давлением,
но не для отопительных при боров, а для оборудования в
тепловых пунктах, расположенных при водяном тепло-
снабжении обычно в подвальном этаже. Основное оборудо-
вание этих тепловых пунктов, а именно обычноrо вида водо-
водяные теплообменники и насосы, даже изrотовленные по
специальному заказу, MorYT выдерживать рабочее давление
не более 1,6 МПа.
Это означает, что при таком оборудовании высота зда-
ния при водо водяном отоплении rидравлически изолиро-
ванными системами имеет предел, равный 150 160 м.
В таком здании MorYT быть устроены две (по 7 80 м высо-
той) или три (по 50 55 м высотой) зональные системы отоп-
ления. При этом rидростатическое давление в оборудовании
системы отопления верхней зоны, находящемся в подваль-
ном этаже, достиrнет расчетноrо предела.
В зданиях высотой 160 250 м может применяться водо-
водяное отопление с использованием специальноrо обору-
дования, рассчитанноrо на рабочее давление 2,5 МПа. Мо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.8. Система 80дян.О20 отоnлен.ая Bbltomftыx 8alltltull. 263
%зонд
ш
.. ЗОНА
D зонд
у,
-<::::
JI
2
i i 2
пдр КОНДЕНСАТ
ВОдА
Рис. 6.26. Принципиальная схема водя-
иоrо отопления высотноrо зд.ания
1 и / 1 зоны здання с ВОДО-ВОДЯным
отоплением; /1/ ЗОllа зданн я с паро-
водяным отопленнем; 1 расшнрнтель-
ные баки; 2 циркуляцнонные наСОСБl;
J ..... паРОВQДЯНОЙ теплообменник; 4
ВОДО-ВОДЯИl"е теплообменннки
5"
I
ч-
1
J
Рис. 6.27. ПринципиальнаJl схема еди_
Ной системы ВОДО-ВОДЯНОrо ОТOfIления
BwcoTHoro здания
1 общий теплообменннк; 2.... общнй
ЦНРКуляцнонныЙ насос; 3 .... зонаЛЬнЫе
ЦНРКУЛЯЦНОННО-ПОВБIсителЬRые насосы;
4 общий расширнтельный бак; б
реrуляторы давлення «до себя>
-1:1
-I: Z
t g
жет быть также выполнено, если имеется в наличии пар,
комбинированное отопление (рис. 6.26): помимо водо-водя-
Horo отопления в нижних 160 м в зоне сверх 160 м устраи-
вается пароводяное отопление.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
264 r лава б Система водяносо отопленuя
Теплоноситель пар, отличающийся незначительным rИД-
ростатическим давлением, подается на технический этаж
под верхней зоной, rде оборудуют еще один тепловой пункт.
В нем устанавливают пароводяноЙ теплообменник, свои
циркуляционный насос и расширительный бак, приборы для
ка чественно к оличественноrо pery лирования.
В каждой зональной системе отопления имеется свой
расширительный бак, оборудованный системой электриче-
ской сиrнализации и управления подпиткой си rемы.
Подобный комплекс комбинированноrо отопления дей-
ствует в центральной части rлавноrо корпуса NloCKoBcKoro
rосударСТвенноrо университета: в нижних трех зонах yct:-
роено вода-водяное отопление с чуrунными радиаторами,
в верхней /V зоне пароводяное отопление.
В зданиях высотой более 250 м предусматривают новые
зоны паРОВОДяноrо отопления или прибеrают к электроводя-
нам у отоплению, если источника пара не имеется.
Для снижения стоимости и упрощения конструкции
возможна замена комбинированноrо отопления высотноrо
здания одной системой водяноrо отопления, при которой
не требуется второй пеРВИЧIIЫЙ теплоноситель (например,
пар). На рис. 6.27 показано, что в здании может быть yct:-
роена rидравлически общая система с одним водо-водяным
теплообменником, общими циркуляционным насосом и рас-
ширительным баком. Система по высоте здания по-прежнему
делится на зональные части по приведенным выше прави-
лам. Вода во / f и последующие зоны подается зональными
циркуляционно-повысительными насосами и возвращается
из каждой зоны в общий расширительный бак. Необходи-
мое rидростатическое давление в rлавном обратном стояке
каждой зональноЙ части поддерживается реrулятором дав-
ления типа «до себя». fидростатическое давление в обору-
довании тепловоrо пункта, в том числе и в повысительных
насосах, оrраничено высотоЙ установки OTKpbIToro расшири-
тельноrо бака и не превышает стандартноrо рабочеrо давле-
ния 1 МПа.
Для систем отопления высотных зданий характерны де-
ление их в пределах каждоЙ зоны по сторонам rоризонта
(по фасадам) и автоматизация реrулирования температу-
ры теплоносителя. Температура теплоносителя воды для
зональной системы отопления устанавливается по заданной
nporpaMMe в зависимости от изменения температуры наруж-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
69 Деце"mрадиэовштая система водо-водлн.wо отОfмения 265
Horo воздуха (реrулирование «по возмущению»). При этом
для части системы, обоrревающей помещения, обращенные
на юr и запад, предусматривают дополнительное реrулиро-
Вание температуры теплоносителя (для экономии тепловой
энерrии) на случай, коrда при инсоляции температура поме-
щений повышается (реrулирование «по отклонению»).
Для опорожнения отдельных стояков или частей системы
на технических этажах проклаДЫвают дренажные линии.
На время действия системы дренажную линию выключают
во избежание неконтролируемой утечки воды общим венти-
лем перед разделительным водосточным бачком (см.
рис. 5.16).
6.9. Децентрализованная система
ьсдс-всдянсrо стоппения
Среди применяемых систем водяноrо отопления преоб-
ладают системы, в которых температура поверхности отопи-
ТNlЬНЫХ приборов оrраничена 95 ос. Выше рассматривались
распространенные системы, rде местный теплоноситель цент-
рализованно наrревается высокотемпературной водой (см.
рис. 6. J, б, в), причем наrревается максимум до 95 ос в
двухтрубных и до 105 ос в однотрубных системах. Между
тем, система, в которой высокотемпературная вода подво-
дилась бы как можно ближе к отопительным приборам, а
температура их поверхности по rиrиеническим требованиям
сохранялась пониженной, имела бы определенное экономи-
ческое преимущество перед обычной системой. Это преиму
щество достиrалось бы за счет уменьшения диаметра труб
для перемещения сокращенноrо количества воды !см.
формулу (6.12)1 с повышенной скоростью под давлением ceTe
Boro (станционноrо) циркуляционноrо насоса.
В такой комбинированной водо-водяной системе Harpe-
вание теплоносителя происходило бы децентрализованно.
В тепловом пункте здания оборудования для наrревания и
создання циркуляции воды не потребовалось, там только
контролировалось бы действие системы и учитывался pac
ход тепловой энерrии (как в системе по схеме на рис. 6.1, е).
Разберем некоторые схемы системы децентрализованноrо
наrревания MecTHoro теплоносителя высокотемпературной
водой, разработанные советскими инженерами, разделив
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
288 r ,taвa 6. Система lIOдянооо отопАенuя
их на две rруппы: с независимым и зависимым присоедине-
нием системы к наружным теплопроводам.
Для децентрализованноrо наrревания местной воды
или масла по независимой схеме предложены безнапорные
стальные или керамические отопительные приборы. Эти
приборы, как открытые сосуды, заполняются водой (мас-
лом), наrреваемой через стенки змеевика высокотемператур-
иой водой. Испарение с поверхности воды в приборе спо-
собствует повышению влажности воздуха в помещении.
Змеевик включен в однотрубную проточно-реrулируемую
систему с «опрокинутой» цирку.lяцией высокотемпературной
воды (по рис. 6.4). Высокотемпературная вода может иметь
температуру при керамических блоках 110 ос, при сталь-
ных приборах, заполненных МИlIеральным: маслом, 130 ос.
При этом температура поверхности приборов не превыша-
ет 95 ос.
Децентрализованное смешение высоко- и низкотемпе-
ратурной воды, т. е. наrревание MecTHoro теплоносителя
по зависимой схеме, может осуществляться в маrистра ях.
стояках и непосредственно в отопительных приборах.
При смешении в маrистралях система отопления делится
на HecKo.'lbKO последовательно соединенных частей (под-
истем), состоящих каждая из нескольких однотрубных
П-образных стояков (см. рис. 6.3). Попутное подмешивание
Iысокоте\шературной воды к охлажденной обратной воде
из подсистем (д.1Я повышения температуры от 70 до 105 ос)
происходит через перемычкн С диафраrм:ами в промежуточ-
ные маrистрали между отдельными подсистема:vrи.
В CHCTe le со СVlешением воды в основании однотрубных
П-образных стоиков маrистраль с высокотемпературной
(температура t 1 ) водой делается в отличие от известных сис-
тем отопления также однотруБНОI! (рис. 6.28, а). Вода в ней
понижает те шературу (например, от температуры t 1 до
температуры tJ в точках смешения (в центрах охлаждения
черная точка на рисунке) и поступает в стояки с различной
температурой. В вертикальных стояках возникает в основ-
ном естественная циркуляция воды, так как rидравличе-
ское сопротивление замыкающих участков 1 сравнительно
невелико.
Для смешения воды в основании двухтрубных СТОЯ!{ОВ
(по рис. 6.5, б) !lСПОЛЬЗУЮТСЯ специальные смесители 2
(рис. 6.28, б). Вода в обеих маrистралях перемещается ПОД
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6.' Де'tентрUЛUЗО8анnШl сиетема ,,,,,нв;н> ,,mеnдеnuя 211
а)
71*
p} , + 6) t'
'... Q I 3
2 [ 1
-/;1
71 J
72 [ о
Z) H
.!.
'-1
1, io i
Рис. 6.28. Узлы снстем отопления с децеитрализованным смешеннем воды в ОСIЮ-
ванни однотрубиых и рухтрубных стояков (а н б), в прнборах одНО- и ДВУХ11!Уб..
ных стоиков (8 И е)
J замыкающий У'lастQК маrистрали; 2 смеситель; 3 диафраrма на аамы-
кающем участке 4 перфорироваИltsi! ИOJlJJeКТОР;
давлением ceтeBoro насоса, в стояках происходит естествен-
ная циркуляция воды.
При децентрализованном смешении и однотрубных стоя-
ках система отопления делится на две части: в первой высоко-
температурная вода движется в стояках снизу вверх (по
рис. 6.4), охлаждаясь до температуры 95 ос, во второй
сверху вниз (по рис. 6.2). Для обеспечения затекания в
приборы необходимоrо количества высокотемпературной
воды на замыкающих участках устанавливают диафраrмы
3 (рис. 6.28, в).
При децентрализованном смешении в двухтрубных стоя-
ках высокотемпературная вода подается внутрь каждоrо
отопительноrо прибора через перфорированный коллектор
4 (рис. 6.28, е) или через сопло смеситель, а охлажденная
вода удаляется в таком же количестве в обратный стояк.
Описанные системы отопления не получили MaccoBoro
распространения из-за затруднений с прокладкой труб
высокотемпературной воды в помещениях, сложности мон-
тажноrо и эксплуатационноro реrулирования.
В настоящее время применяется прямоточная система
оrопления с децентрализованным наrреванием воды, воз-
вращающеися из последовательно соединенных трех-четы-
рех подсистем (rрупп стояков). В этой так называемой сис-
теме со ступенчатой реrенерацией температуры (СРП
(рис. 6.29) высокотемпературная вода HarpeBaeT охлажден-
ную воду в двух-трех (между подсистемамп) реrеиераторах
температуры (РТ). PereHepaTopbl температуры представ-
ляют собой противоточные теплообменники типа «труба
в трубе» (например, труба Dy25 в корпусе D y 40). Вода
дважды протекает через каждый РТ; сначала в виде высоко-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
288 r лзва б Система водянCJeО отоплеllия
.
1f[
л
f
1
f
i fJ
t 1
Рис. 8.29. Принципиальная схема системы водяноrо отопления СРТ. состоящей
из трех подсистем 1 и двух pereHepaTopoB температуры 2
температурной по межтрубному пространству, потом в виде
охлажденноЙ воды по внутренней трубе. Вода при возвра-
щении из последней подсистемы наrревается BЫCOKOTeM
пературной водой до 95 105 ОС, затем поступает в пред-
последнюю подсистему и т. д., пока из первой подсистемы
она охла}кденной не возвратится к точке ввода в здание
высокоте !ПературноЙ воды. 1.
Систему отопления СРТ выполняют однотрубной с одно-
сторонними унифицированными приборными узлами, с
верхней или нижней разводкой подающей маrистрали.
КОНТРОЛЬНblЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Обобщите достоинства и недостатки разш!'1НЫХ схем при
соединения систем Бодяноrо отопления к наружиым тепловым сетям.
2. Проаиалнзируйте показатели, приведениые в табл. 6.1,
примеиительно к 17 ЭТdЖНОМУ жилому зданию.
3. Составьте ряд известных Вам схем присоединения теплопро
водов к радиаторам и конвекторам
4. Изложите Функцни ЦИРКУЛЯЦИОI1ноrо, смеситеЛЫlOrо, повы
сительноrо и подпиточноrо насосов в системах водяноrо отопления.
5. Устаиовите область применеНIIЯ формулы (6.10), предложен-
ной В. М. Чаплиныы в курсе лекций по отоплению, изданиом в
1923 r.
6. Напишите условия включрния смесительноrо насоса: а) в
перемычку между маrистралями, б) в обратную и в) в подающую
маrистраль системы водяиоrо отопления.
7. Определите измеиение циркуляционноrо давления, переДd-
BaeMoro в систему отоплеиня, при понижении расчетной темпера-
туры воды, поступающей в водоструЙ вый элеватор, от 150 до 120 0 с.
8. Исследуйте 3ilВИСИМОСТЬ об1-ема закрытоrо расШиритеЛьноrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 ? 1 Изменение i}авлениf1 при i}еШJlCении юi}ы в трубах 26В
бака: а) от места ero присоединения к теплопроводам системы ото-
пления; б) от предварительноrо повышения в нем давления rаза,
9. Опишите явление количественноrо самореrулирования в
СIIстеме rравитационноrо водяноrо отопления.
10. Разработайте конструкцию системы водяноrо отопления
для садовоrо домика с мезонином.
rЛАВА 7. РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ водяноrо ОТОПЛЕНИЯ
fидравлическое давление в каждой точке замкнутых
циркуляционных колец системы отопления в течение отопи-
теЛЬНОfО сезона непрерывно изменяется вследствие не-
постоянства плотности воды и циркуляционноrо давления.
Исходное значение давления соответствует rидростати-
ческому давлению в каждой точке системы в состоянии
покоя. Наибольшие изменения давления в системе проис-
ходят при циркуляции максимальноrо количества воды,
1емпература которой достиrает предельноrо значения при
расчетной температуре наружноrо воздуха. Сравнивая
крайние значения при этих двух rидравлических режимах,
можно судить о динамике давления в каждой точке при
действии системы отопления в течение отопительноrо сезо-
на.
Изменение rидравлическоrо давления рассматривают с
целью выявления в системе отопления мест с чрезмерно
низким или высоким давлением, вызывающим нарушение
циркуляции воды или разрушение отдельных элементов.
Это позволяет предусматривать мероприятия, обеспечи-
вающие нормальное действие системы.
7.1. Изменение давпения при движении воды в трубвх
Установим, как изменяется rидравлическое давление в
rоризонтальных и вертикальных трубах, заполненных дви-
жущейся водой, применительно к условиям работы верти-
кальноrо ЦИРКУЛЯЦИОШЮfО кольца системы отопления.
Запишем значение rидравлическоrо давления в любой
точке потока воды капельной несжимаемой жидкости.
При установившемся движении потока воды rидравличе-
ское давление по уравнению Бернулли составит
w 2
р 2+ pgh + p ,
(7.1)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
270 rllaвa 7. Расчет да8/tен.uя 8 систеАU: 80дян.оао omoп/teния
rде р плотность воды, Kr/M 3 ; g ускоренне cB06oAHoro падения,
м/с 2 ; h вертикальное расстояние от оси потока воды до пло-
(:кости сравнения, м; р давленне в потоке воды. Па; w средняя
скорость движения потока воды, м/с.
ПО уравнению (7.1) полная энерrия потока состоит из
кинетической и потенциальной энерrии. Кинетическая
энерrия движения потока воды измеряется rидродинамиче-
ским давлением. Среднее значение rидродинамическоrо
давления порядок ero величины найдем при скорости
движения воды 1,5 м/с, характерной для теплопроводов
насосной системы отопления
w2 1 52
р 2"==970 T==1090 Па.
Потенциальная энерrия потока воды складывается из
энерrии положения потока pgh и энерrии давления р в
потоке.
В каком либо сечении потока воды энерrия положени!
pgh зависит от размещения этоrо сечения по отношению \!<
плоскости сравнения. За плоскость сравнения примем CBO
бодную поверхность воды в открытом расширительном
баке системы отопления, на которую действует атмосфер-
ное давление. При этом будем считать уровень, на котором
находится вода в баке, неизменным. Тбrда в каждом сече-
нии потока будет определяться rидростатическое давление
положения, как избыточное и пропорциональное вертикаль-
ному расстоянию h (высоте столба воды в состоянии покоя).
Энерrия давления р определяется пьезометрической вы-
сотой, на которую может подняться вода над рассматривае-
мым сечением потока. В замкнутой системе отопления про-
является энерrия давления, рассматриваемая как rидроста-
тическое давление в каждом сечении теплопроводов, вызы-
вающее циркуляцию воды.
Сопоставим возможное изменение rидродинамическоrо и
rидростатическоrо давления в вертикальной системе отоп-
ления.
rидростатическое давление в вертикальной трубе при
изменении положения потока только на 1 м возрастает или
убывает на
pgh==970.9,81.1 9500 Па.
Очевидно, что изменение величины rидростатическоrо
давления по высоте системы отопления даже одноэтажноrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.1. ИЗAleнение QiЮАенUЯ пр" ihJu'Женuи tюUbI в трубах 271
Рис. 7.1. Измененне rHppocTa
тнческоrо даВJlения в rОрНIIОИ- '
таJlЬНОЙ трубе при движеиии
заПОJlняющей ее воды С пос-
ТОllНlЮЙ скоростью слева На-
право (даВJlеиие ОТJlо.еио иаА
трубой)
1 11 2 начальное и I{онечное
сечения потока; h верти-
иаЛbllOС раССТОянне от оси
потока до свободной поверх-
ностн воды
Р}
........
...........................,..................:! .. 1 .
..t:::.... '"
... ..t;;
. .
1 Z If
Hh l
..t 1
\
\
Рис. 7. 2. Изменение rидро- \
статическоrо даВJlеиия в вер-
тикальиоJl трубе I1рИ движе -<;: \
нин заПОJlняющей ее воды
сверху винз (даВJlеиие ОТJlв-
жено справа от отрез ка тру- \
бы)
1 и 2 начальное 11 КОНеч
ное сечения потока; h Bep 2 .P!Jh'l kPt
",икаJlьное расстояние ОТ ce
ч ени я до свободной поверх- 'tI
НОСТИ воды
здания более чем на целый порядок превышает максималь-
но возможное изменение значения rидродинамическоrо
давления (1090 Па). Поэтому в дальнейшем для характери-
стики изменения rидравлическоrо давления в истеме отоп-
ления будем учитывать изменение только rИДРОGтатическоrо
давления (pgh+p) , приближенно считая ero равным пол-
ному, т. е. будем пренебреrать изменением rидродинами-
ческоrо давления (pw 2 /2).
В rОРИЗ0нтальной трубе при движении воды происходит
изменение давления в потоке вследствие потерь давления
на трение. На рис. 7.1 показано понижение давления в от-
резке трубы при движении воды слева направо, причем
Плотность воды р принята постоянной.
Так как вертикальное расстояние от оси потока до сво-
бодной поверхности воды h 1 ==h'J., то rидростатическое дав-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
272 r лава 7. Расчет давлel-tUЯ в системе водЯNОсО отоплеNия
?
I
I \
\
..,. I \
I \
\.
pq h 1
Рнс. 7.3. Измененне rндро-
сrатнческоrо давлення в B p-
тикальной трубе при движе-
иии заполняющей ее воды
снизу вверх (обозначения
см. рис. 7.2)
ление положения потока составляет pgh 1 ==pgh 2 (изображе-
но на рисунке штрихпунктирной линией). При движениJ.J
БОДЫ а постоянной скоростью w от начаЛьноrо сечения 1,
rде давление в потоке Рl' до конечноrо сечения 2 давление
понижается до Р2' Разносrь давления равна потерям дав-
ления на трение Pl P2==/).PnoT'
В rоризонтальной трубе rидростатическое давление по-
нижается в направлении движения воды.
В вертикальной трубе при движении воды сверху вниз
происходит изменение rИДРОС1аrическоrо давления не толь-
ко из-за потерь давления на трение, но и вследствие измене-
ния положения сечений потока по отношению к свободной ,
поверхности воДЫ. На рис. 7.2 при тех же условиях штрих-
пунктирной линией изображено возраС1ание rидростати-
чеGкоrО давления в отрезке трубы, связанное @ увеличением
вертикальноrо ра€стояния от h i до h'J.' т. е. pgh 2 >pghs..
Показано, что неСМ01РЯ на потери давления на трение
!:1р пот== Pi P2' общее rидростатическое давление в €ече-
нии 2 возрастает: pgh 2 +P2>pgh t +Pl'
Из праК1ИКИ извеетно, чro в вертикальных трубах вие-
тем отопления давление положения изменяется сильнее,
чем давление в потоке, связанное @ попутными ПО1ерями.
Поэтому можно Gделать вывод, что в вертикальных 1рубах
сиатем отопления при движении воды сверху вниз rидро-
статическое давление возрасrает.
В вертикальной трубе при движении воды снизу вверх
rИДРОСТCfтическое давление уменьшается в результаrе умень-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Ццна.мака давления (1 системе fiодЯNО20 отопления 273
Illения как вертикальноrо расстояния (от h 1 до h 2 ) сечений
потока от свободной поверхности воды, так и потерь дaB
ления на трение I1РПОТ==Рl Р2' На рис. 7.3 штрихпунктир-
ной линией показано, что pgh 2 <pgh 1 (давление по прежнему
отложено справа от отрезка трубы), и сплошной линией,
что P2<Pt. Таким образом, в этом случае pgh 2 +P2<pgh 1 +
+Pi.
Можно сделать вывод, что в вертикальных трубах при
движении воды снизу вверх происходит наиболее интенсив
ное падение rидростатическоrо давления.
Перейдем к рассмотрению продесса изменения давле
ния динамики давления в системе водяноrо отопления.
7.2. Динамика давления в сисrеме водяноrо отопления
Рассмотрение динамики давления проведем в системе
водяноrо отопления с естественной и искусственной цирку-
ляцией воды как при налични расширительноrо бака (см.
рис. 6.1, а, б), так и без расширительноrо бака (рис. 6.1,8,
е).
1. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
С РАСШИРИТЕЛЬНЫМ БАКОМ
Примем, как и в 7.1, свободную поверхность воды в OT
крытом расширительном баке за плоскость отсчета ДЛ51
определения избыточноrо rидростатичеСКОfО даlЗления и
будем считатЬ уровень, на котором находится вода в баке,
неизменным при определенных объеме и температуре воды
в системе отопления. Тоrда в ТОЛJJ.е воды в каждой точке
еистемы отопления можно определить избыточное rидроста-
тическое давление в зависимости от высоты столба воды,
расположенноrо над рассматриваемой точкой (в связи G из-
менением положения точки).
В системе отопления (ее замкнутый контур lизображен
двойными линиями на РИG. 7.4) G ненаrреваемой водой при
бездействии насоса, т. е. G водой равномерной плотности,
находящейся в покое, избыточное rИДРОGтатическое давле-
ние в теплопроводах одинаково на любом рассмат риваемом
уровне (например, на уровне l l оно равно pgh" [де h,
высота столба воды или rлубина поrружения под уровень
воды в расширительном баке 1). Наименьшее rидростати-
18 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
274 r AQfln 7. Рш:чет дШJAения 11 сш:теJjе водЯН020 ОR!О/IAеНIlЯ
>gh j
l '
-<::'"
l
jJgh 2
1
pgh 2
Рис. 7.4. Эпюра rидростатическоrо давле»ия в системе отопления с He»arpeBaeMoit
водой, RaходящеiiСя в покое
J открытый расширительный бак; 2 циркуляцкокный насос (бездействует)
1
{}
2
"-
.......
. .,
"'--
"'<:;J
Рис. 7.5. Эпюра rидростатическоro давления в Сисrеме отопления с наrреваемой
водой при бездействии Насоса
J открытый расшнрительный бак; 2 циРКуляционный Насос (беэдеl!ствует)
ц. H. цеитр наrреваиия; ц. o. центр охлаждения; О точка постоянноrо
давления
ческое давление pgh i деЙGтвует в верхней маrистрали, наи-
большее pgh 2 в нижней, причем бездействующий насос 2
испы1вает,' как уже отмечалось, равное давление со ето-
роНЫ и всасывающеrо и наrнетательноrо патрубков.
Значения избыточноrо rидростатическоrо давления в
трубах системы отопления нанесем на рис. 7.4 штрихпунк-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.2. ДUllаМIl"а да8ЛСIШЯ 8 CUCmeJj8 80дЯIl020 отопЛСIlUЯ 273
тирными линиями В прямой зависимости от высоты столба
воды h. Для .ясности изображения проведем линии над
верхней маrистралью, под нижней маrистралью, слева и
справа от вертикальных труб. Показанные на рисунке
штрихпунктирные линии называются пьезометрическими,
а их совокупность эпюрой rидростатичеСКоrо давления
в статическом режиме.
В системе отопления при циркуляции с постоянной
скоростью движения воды вязкой жидкости энерrия
давления изменяется по длине теплопроводов. Вязкость и
деформации потока обусловливают сопротивление движе
нию воды. Они вызывают потери давления в потоке движу
щейся воды, переходящеrо в результате трения (линейные
потери) и вихреобразования (местные потери) в теплоту.
При дальнейших построениях потери давления будем счи
тать, как и в 7.1, условно равномерными по длине труб.
Рассмотрим динамику rидростатическоrо давления в
системе отопления с наrреваемой водой при бездействии
насоса фактически в rравитационной системе отопления
(рис. 7.5). Представим, что вода в системе отопления, Harpe
ваемая в одной точке (ц. н. центр наrревания), охлаж
дается в друrой, выше расположенной (ц. o. центр охлаж-
дения). При Этом ПЛОТНОСТЬ воды в левом Стояке составит
PI" в правом Ро' В такой вертикальной системе отопле-
ния при неравномерном распределении плотности воды
возникает неуравновешенность rидростатических давлений
в стояках и в результате естественная циркуляция воды.
Для определения значений rидростатическоrо давления
предположим, что вода в системе на какое-то мrновение
неподвижна. Тоrда максимальное rидростатическое давле-
ние в нижней точке правоrо стояка с охлажденной водой
будет (рис. 7.5)
g (Prhi+ P O h 2 ), (7.2а)
а максималЬное rидростатическое давление в левом стояке
с наrретой водой
g (Prhl+Prh2)' (7.2б)
Так как Po>Pr, то rидростатическое давление в правом
стояке при отсутствии циркуляции воды будет больше, чем
в левом. Штрихпунктирные линии на рис. 7.5 изображают
эпюру давления в статическом режиме. Различие в полу-
ченных значениях rидростатическоrо давления, вызываю-
18*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
276 J лива 7 Расчет давления в системе водяноео отопления
щее циркуляцию воды по направлению часовой стрелки,
выражает естественное циркуляционное (rравитационное)
давление
ДРе == Pogh2 Prgh2'
(7.3)
rде h 2 вертикальное расстоянне между центрами охлаждення
и наrревання воды нлн высота двух столбов воды охлажденной
и наrретой.
Из уравнения (7.3) можно сделать ВЫВОДЫ:
а) естественное циркуляционное давление возникает
вследствие различия в значениях rидростатическоrо давле-
ния двух столбов охлажденной и наrретой воды равной
высоты (ДР е на рис. 7.5);
б) величина eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления
не зависит от высоты расположения расширительноrо бака
(h 1 на рис. 7.5).
В общем виде естественное ЦИрКУЛЯЦИОННое (rравита-
ционнее) давление в системе водяноrо отопления равняется
ДРе==gh (Po Pr) (7.4)
и ero значение зависит от разности плотности ВОДЫ и верти-
кальноrо расстояния между центрами охлаждения и Harpe.
вания воды.
Под влиянием eCTecTBeHHoro цирку ляционноrо давления
в замкнутом кольце системы отопления устанавливается
циркуляция воды, при которой давление ДР е, вызывающеЕ
циркуляцию, равно потерям давления при движении водь:
(ДРс потери давления в системе)
ДРе==ДРс' (7.5;
rидростатическое давление в точке присоединения трубь:
расширительноrо бака к маrистрали, равное Prgh 1 (см.
РИG. 7.5), при постоянном объеме воды в системе измениться
не может. Эта точка называется точкой постоянноrо давле.
ния или «иейтральной» точкой системы отопления.
Во всех остальных точках теплопроводов системы rидро.
етатическое давление при циркуляции воды изменяется
валеДGтвие попутной потери давления. Нанесем на рие. 7.Е
вторую эпюру rидростатиче коrо давления в динамиЧесКом
режиме при естеGтвенной циркуляции воды в систеМЕ
отопления (сплошные линии), начав построение G ТОЧКИ по.
стоянноrо давления О.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
l' т 2 Динамика давления в системв водяноео отопления 277
Как видно, rидростатическое давление во всех остальных
точках системы при циркуляции воды изменяется следую-
ЦI.им образом: перед точкой О (считая по направлению дви
жения воды) оно увеличивается, а после точки О умень-
шается по сравнению с rидростатическим давлением, пред-
полаrавшимся при отсутствии циркуляции. В частности,
rидростатическое давление в любой точке левоrо подъемно
ro стояка (с восходящим потоком воды) возрастает, а пра
Boro опускноrо стояка (с нисходящим потоком) убывзет.
Можно констатировать, что при циркуляции воды в 3dM-
кнутом контуре rравитационной системы отопления rидро
статическое давление изменяется во всех точках, за исклю-
чением одной точки присоединеНия к системе трубы расши
рительноrо бака.
Перейдем к рассмотрению динамики давления в системе
отопления с наrревае\юй водой при действии циркуляцион-
Horo насоса в насосной системе отопления.
Насос, действующий в замкнутом кольце системы отоп
ления, усиливает циркуляцию, наrнетая воду в трубы с ОД-
ной стороны и засасывая с друrой. Уровень воды в расши-
рительном баке при пуске циркуляционноrо насоса не из
менится, так как равномерно работающий лопастной Haco
обеспечивает лишь циркуляцию в системе неизменноrо Ko
личества практически несжи:v!Эемой воды. Поскольку при
указанных условиях раВНО\1ерности действия насоса и
постоянства объема воды в системе уровень воды в pac
ширительном баке сохраняется неизменным (безразлично,
работает насос или нет), то rидростатическое давление в точ
ке присоединения бака к трубам системы будет постоянным.
Точка эта по прежнему остается «нейтральноЙ», т. Е'. па
rидростатическое давление в ней давление, создаваемое Haco
сом, не влияет (давление насоса в этой точке равно нулю).
Следовательно, точка постоянноrо давления будет Mec
том, в котором давление, развиваемое насосом, меняет
свой знак: до этой точки насос, создавая компрессию, воду
HarHeTaeT, после нее он, вызывая разрежение, воду Bcacы
Вает. Все трубы системы от насоса до точки ПОСТОЯН!lоrо
Давления (считая по направлению движения воды) будут
относиться к зоне наrнетания насоса, все трубы после ЭIОЙ
точки К зоне всаСblвания.
Эпюра rидростатическоrо давления в динамическом ре-
жиме при насосной циркуляции воды в СИС1еме отопле-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
278 r.tQВQ 7. Расчет i}а8деIlUЯ в cиcmeJje tlодянoeIJ omоn.tения
()
J,
'"
.
2
I
\
\
'\,
3. I !T
. ""1
....
'r
"1
......,......... . +--------, .
I
i
.
Рис. 7.6. Эпюра rидростатическоrо давления в системе водяноrо ОТОПJJении при
деi!ствни насоса
1 открытый расширительный бак; 2 цирКУЛЯIlНОНИЫЙ насос; О точка
ПОСТОЯННОrО давления
t
Рис. 7.7. Изменение rидростатическоrо давления в верхней подающей маrистраJJН
системы отоплени я
О точка ПОСТQянноrо давления; А ....... Точка в зоне наrнетания: Б 4!о!е точка нан.
большеrо разреження; B r зона разре;>t.ения
ния показана на рис. 7.6 (сплошные линии). Видно, ЧТО
в зоне наrнетания насоса от наrнетательноrо патрубка
насоса до точки постоянноrо давления О rидростатичес-
кое давление за счет компрессии насоса увеличивается во
всех точках, в зоне всасывания от точки О до всасываю-
щеrо патрубка насоса уменьшается в результате разре-
жения, вызываемоrо насосом.
Можно расширить ВЫВОД, сделанный выше для rравита-
ционной системы: при циркуляции воды в замкнутом коль-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.2 Диl<аМUlCа да8леl<ия 8 системе еодЯl<О20 оmОllЦl<UЯ 279
це системы отопления и rравитационной, и насосной
rидростатическое давление изменяется во всех точках за
исключением одной точки точки присоединения трубы
расширительноrо бака.
Общие потери давления при движении воды в замкнутом
кольце системы отопления /)"Рс выразим через потери дав-
ления в зоне наrнетания (обозначим их /)"Р Har) И В зоне
всасывания (/)"Рвс) как
tJ.pc == tJ.PHar+ tJ.PBC' (7.6
С друrой стороны, из формулы (6.9) следует, что /)"Рс ==
==/)"Рн+/)"Ре (на рис. 7.6 показано, что /)"Рн меньше суммы
/)"Р Har И /)"Рвс на величину /)"Р е)' Следовательно, общее (на-
сосное и rравитационное) циркуляционное давление при
установившемся движении воды будет затрачиваться без
остатка на преодоление линейных и местных сопротивле-
ний в зонах наrнетания и всасывания.
Сравнивая рис. 7.6 и 7.4, можно установить степень из-
менения rидростатическоrо давления, связанную с потеря-
ми давления при циркуляции воды в системе отопления:
а) увеличение давления в любой точке в зоне наrнетания
насоса равно потере давления в трубах от рассматриваемой
точки до точки постоянноrо давления, т. е.
PI"Hal,==pghi+tJ.Pl O; (7.7)
б) уменьшение давления в любой точке в зоне всасы-
вания насоса равно потере давления в трубах от точки по-
стоянноrо давления до рассматриваемой точки, т. е.
Pi'BC==pghi tJ.PO i' (7.8)
rде h i высота столба воды от рассматриваемой точки до уровия
ВОДЫ В расширительиом баке.
Очевидно, что в зоне наrнетания насоса следует счи-
таться (мы к этому вернемся) с повышением rидростатическо-
[о давления по сравнению с давлением в состоянии покоя.
Напротив, в зоне всасывания насоса необходимо учитывать
понижение давления. При этом возможен случай, коrда
rидростатическое давление понизится до атмосферноrо и
ниже.
Рассмотрим такой случай. На рис. 7.7 изображено из-
менение давления в верхней подающей маrистрали системы
отопления. В точке постоянноrо давления О rидростатиче-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
280 rлава 7. Расчет давлеflия в системе водЯНQf10 отоплеflUЯ
СКОе давление равно pgh. В промежутке между точками О и
В rИДростатическое Давление убывает в связи с потерей дав-
ления при движении воды по зависимости, изображенной
на рисунке наклонной пьезометрической линией. В точке
В потеря давления !1pO B==pgh, т. е. рв==О (избыточное
давление }JaBHo нулю, а полное давление, как и на поверх-
ности воды в расширительном бю<е, равно атмосферному
давлению Ра)' В промежутке между точками В и Б даль-
нейшая потеря давления вызывает разрежение давление
падает ниже атмосферноrо (знак минус на рисунке). Наи-
более заметно давление понизится и разрежение Достиrнет
наибольшей величины в точке Б. Здесь полное давление
PB==Pa+pgh !1PO B==Pa !1PB B' Затем в промежутке меж-
ду точками Б и Т давление возрастает в связи с увеличением
Высоты столба воды от h до h r , а разрежение уменьшается.
В точке Т, rде потеря давления !1Po r==pghr, избыточное
Давление вновь, как в точке В, равно нулю (Рт==О), а пол-
ное давление равно атмосферному. Ниже точки Т избы-
точное rидростатическое давление быстро возрастает, -
СМО1ря на последующую потерю давления при движении
воды ( 7.1).
В промеЖУl'ке между точками В и Т, особенно в точке
Б, при давлении ниже атмосферноrо и при температуре
воды, близкой к 100 ос (90 95 ОС), возможно вскипание и
парообразование. При более низкой температуре воды, ис-
ключающей парообразование, возможен подсос воздуха из
атмосферы через резьбовые соединения труб и арматуру.
Во избежание нарушения циркуляции из-за вскипания воды
или подсасывания ВОЗдуха при конструировании и rидрав-
лическом расчете системы водяноrо отопления должно со.
блюдаться правило: в зоне всасывания в любой точке i
системы отопления rидростатическое давление при Действии
насоса должно оставаться избыточным, т. е. Р,>Ра; для
этоrо должно удовлетворяться неравенство
pghi > /).PO i. (7.9)
Возможны три способа выполнения Этоrо правила:
поднятие расширительноrо бака на достаточную вы-
соту h (рис. 7.8, а);
перемещение расширительноrо бака к наиболее опас-
ной верхней точке с целью ВКЛючения верхней маrистрали
в зону наrнетания (рис, 7.8, б);
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.2 Ди,<uмика давления 6 системе водЯНО20 отопления 281
:11
1 ( trt -- 1
5 --<::,
D I
о)
д'
/ f
1
О
S
I
s
Ц.н :. о
2
..
Ц.Н 2
и,н
..
2
Рис. 7.8. Способы присоединеиия труб OTKpbJToro раСШllрительноrо бака к системе
80дяноrо отопления
а к rлавному стояку системы; б в верхнеЙ точке системы, иаиболее удален'
ноЙ от центра наrревання (ц Н.); в блнз всасываю!Uеrо патрубка циркуляцн-
vиноrо насоса; 1 открытый расширительныЙ бак; :; цнркуляциоиный на.
сос; О точка постоянноrо давления
J
Рис. 7.9. Изменение rндростатическоrо давлеиия в
обратных маrИСТРIIЛЯХ (1) и rЛIIВИОМ стояке (2)
системы отоплення С «опрокинутоЙ,, циркуляцией
воды н проточным расширительным баком
О ....... точка ПОСТОЯIlноrо давления; знаками «плюс» 1
оr.ечено избытоЧное давление (8) ,
присоединение труб расширительноrо бака близ
зсасывающеrо патрубка насоса (рис. 7.8, в).
Применение первоrо способа возможно лишь в отдель-
ных случаях, коrда здание имеет повышенную часть, rде
может быть расположен бак.
Второй способ целесообразен в системе отопления с
«опрокинутой» циркуляцией воды «ш. рис. 6.4). В такой
системе проточный расширительный бак размещен в выс-
шей точке верхней обратной маrистрали над rлавным об-
ратным стояком. Точка постоянноrо давления О в этом
случае находится в самом баке (рис. 7.9). Вся верхняя об-
ратная маrистраль входит в зону наrнетания Насоса. Зона
всасывания охватывает rлавный обратный стояк и нижнюю
часть общей обратной маrистрали до насоса. rидростати-
чес;кое давление в rлaBHOM обратном стояке превышает ат-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
18! r ла8а 7 Расчет ОatlА ная 8 cиcт Me 800ЯНfJ20 оmоnления
"'"
/i
'"
02
If,.I{ 04
0з
1 Л Jl[ , l'l У yf
РIIc. 7.10. Иэменение rидростатическоrо давлеНИЯ в верхней подающей маrистрали
СlICтемы водяноrо отопления, состоящей иэ двух частей, при действии насоса
J открытый расширительный бак; 2 rлавный подающий стояк; 3 центр
паrрееания; 4 циркуляциоиный насос 5 задеижка. 6... проточный воздуко-
сборннк С воздушным крано...
мосферное давление даже при значительной потере давле-
ния в нем (см. пьезометрические линии на рис. 7.9).
Второй способ присоединения расширительноrо бака
приемлем также в неразветвленной системе отопления с
верхней подающей маrистралью (см. рис. 7.8, б). Бак при
этом служит еще н воздухооrводчиком. Однако в развет-
вленной системе отопления второй способ присоединения
расширительноrо бака к верхней подающей маrистрали мо-
жет при определенных условиях вызвать нарушение цир-
куляции воды в отдельных ее частях.
Для выявления этих условий рассмотрим динамику дав-
ления в системе водяноrо отопления, состоящей из двух
частей, с расширительным баком, присоединенным в наи-
более удаленной точке от rлавноrо подающеrо стояКа.
В такой точке выберем ее в левой части системы отоп-
ления на стояке 1 (рис. 7.10) возникает точка постоян-
Horo давления Oi. В подающей маrистрали левой чаС1И,
входящей в зону наrнетания, rидростатическое давление
при действии насоса повысится, причем наибольшее изме-
нение давления про изойдет в точке А см. сплошную ли-
нию с наклоном справа налево и формулу (7.7).
В промежуточной точке Б повышение давления равно
РБ Оl(РИС' 7.10). При движении воды от точки Б ПО стоя-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 7 :;, ДUНЛAlUКU iJШJAенuя . cиcme.ue ,оояно,:о отоплеltuя 288
ку 11 найдется точка О., дЛЯ КОТОрОЙ справедливо равен-
ство потерь давления I1РБ Ol==АРБ О.' Эта точка О..
в которой компрессионное давление насоса равно нулю,
является второй точкой постоянноrо давления системы.
fидростатическое давление в точке О. po.==pg(h1+h.)
не изменяется как при бездействии, так и работе насоса.
Аналоrично можно найти точку постоянноrо давления 03.
Таким образом, в трех циркуляционных кольцах левой
части системы в данном случае существуют три точки по
стоянноrо давления.
Проведем пьезометрическую лииию для подающей ма-
rистрали правой части системы (сплошная линия с накло-
ном слева направо на рис. 7.10) и убедимся, что в каждом
циркуляционном кольце этой части (их в данном случае
три через стояки IV V/) также возникают свои точки
постоянноrо давления 04' 05 И 08' В каждой из них дей-
ствует неизменное (но отличающееся по величине) rидро-
статическое давление и положение их определяется удов-
летворением равенству потерь давления при циркуляции
воды
A A A A
Это равенство может рассматриваться TaKR<e как равен-
ство потерь давления давлению, создаваемому насосом в
точке А. При ДВИR<ении воды по трубам от точки А давле
ние насоса убывает, постепенно расходуясь на преодоление
сопротивления течению воды, и, наконец, в некоторой точ-
ке в каR<ДОМ циркуляционном кольце системы оно станет
равным нулю. Эта точка и будет точкой постоянноrо дав-
ления. Очевидно, что на теплопроводы системы до каR<ДОЙ
rакой точки распространяется зона наrнетания насоса,
на теплопроводы после них зона всасывания.
Таким образом, в случае, коrда расширительный бак
присоединяется к верхней подающей маrистрали в удале-
нии от rлавноrо стояка, в системе возникает несколько то-
чек постоянноrо давления. В пределе число таких точек
равняется числу параллельных циркуляционных колец
системы (в нашем примере шесть точек постоянноrо
давления в шести циркуляционных кольцах через стояки
1 V 1).
В системе отопления, изобраR<енной на рис. 7.10, отме-
тим еще точку Е, в которой установлен воздухосборник 6
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
284 rлава 7. Расчвт давления в системе водян.оео отоплен.ия
с воздушным краном. Точка Е находится в зоне всасывания
насоса (после точки Оп), И rидростатическое давление в ней
понижается в соответствии с формулой (7.8) на величину
I1pO. E '
воздуховыпскнойй кран для надежноrо действия дол-
жен находиться под некоторым внутренним избыточным
давлением, Это давление рекомендуют принимать не менее
3.103 Па (напор 0,3 м). Тоrда для обеспечения TaKoro дав-
ления в нашем случае потери давления от точки 06 ДО точки
Е или, что то же, понижение rидростатическоrо давления
в точке Е, MorYT быть не более
i1PO. E";;;' 104 (h 0,3) Па, (7.10)
rде h вертикальное расстояние от верхней точки воздуховьшуск-
Horo крана до уровня ВОДЫ в расширнтельиом баке, м.
Покажем, что это условие, выполненное при проектrr-!
ровании, все же может быть нарушено в процессе эксплуа-
тации системы отопления. Действительно, при прекращении
циркуляции воды в левой части (закрыта задвижка 5 на
рис. 7.10) точкой постоянноrо давления становится точка
А как точка, в оторой система соединяется с трубой pac
ширительноrо бака (попутно заметим, что все шесть точек
постоянноrо давления сольются при ЭТОМ в одну, общую для
трех циркуляционных колец, оставшихся в действии), а
давление в точке Е понижается [см. формулу (7.8)] до
pli==pgh] /).PA E.
ЭТО давление не только может оказаться недостаточным
для выпуска воздуха из системы, но может быть даже ниже
атмосферноrо, что нарушит нормальную циркуляцию воды,
Третий способ присоединения труб расширительноrо
бака к системе отопления (рис. 7.8, в) исключает возмож-
ность нарушения циркуляции воды, Точка постоянноrо
давления при этом возникает в обратной маrистрали близ
насоса !{ак одна, общая для всех циркуляционных колец
системы. Зона наrнетания насоса распространяется ПОЧJИ
на всю систему, в том числе и на наиболее высоко раGПОЛО-
жеtIные и удаленные от насоса трубы, как опасные в отно-
шении вскипания воды. Зона всасывания оrраничивается
отрезком общей обратной маrИGтрали от точки О до B acы-
вающеrо патрубка насоса, в котором rИДj!JОGтатичеGкое дав-
ление в состоянии покоя достаточно велико и практически
мало уменьшается при действии на<>оса.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 7.2 Динамики давления в <истеме еодяноео отопления 285
Расширительный бак, как известно, соединяется с сис-
темой отопления двумя трубами расширительной и цир-
куляционной (см. рис. 6.21, а), создающими кольцо цир-
ку ляции воды через бак. В этом кольце имеется еще одна
верхняя точка постоянноrо давления, находящаяся непо-
среДС1венно в расширительном баке. Первая же ниж-
няя точка постоянноrо давления размещается в обратной
маrистрали между точками при соединения к ней расшири
тельной и циркуляционной труб. Положение нижней точки
постоянноrо давления определяе1СЯ соотношением потерь
давления в расширительной и циркуляционной трубах.
Если их диаметр и длина равны, то точка постоянноrо дaB
ления находится посередине между точка,Ми присоедине
ния труб бака. Если увеличивается диаметр одной из труб,
то точка постоянноrо давления смещается в сторону точки
присоединения этой трубы.
Точка присоединения расширительной трубы входит в
зону наrнетания насоса и в ней происходит деление общеrо
потока воды на два, один из которых основной по-
прежнему движется по обратной маrистрали, а друrой
по параллельному пути через бак до точки присоединения
циркуляционной трубы, относящейся уже к зоне всасыва-
ния.
Если применяются несколько соединительных труб, на-
пример три, то верхняя точка rюстоянноrо давления по-
прежнему находится в расширительном баке, а нижняя
между точками присоединения к маrистрали системы отоп-
ления двух крайних соединительных труб. По одной из
них вода из зоны наrнетания направляется в бак, по дру-
I'ОЙ возвращается из бака в зону всасывания. По средней
соединительной трубе вода может двиrаться и в бак и из
бака в зависимости от положения нижней точки постоян-
Horo давлення.
Из рассмотрения динамики давления в системе отоп-
ления с одним открытым расширительным баком следуют
ВЫВОДЫ:
1) в каждом циркуляционном кольце системы существует
только одна точка постоянноrо давления, в которой зона
наrнетания сменяется зоной всасывания. Двух последова-
тельных точек постоянноrо давления в одном циркуля-
ционном кольце быть не может, ибо для движения воды в
задаННQМ направлении в системе отопления создается н
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
288 r лава 7. Расчет давления в системе водяноео отопления
поддерживается разность давления во всех точках. При
Этом следует оrовориться, что поскольку в самом насосе
разрежение переходит в компрессию и в нем существует
своя «нейтральная» точка, то при рассмотрении точек по-
стоянноrо даВ.пения имеются в виду ЛИШЬ точки, возни-
кающие вне насоса;
2) в зоне наrнетания, т. е. до точки постоянноrо давле-
ния, считая по направлению движения воды, rидростати-
ческое давление увеличивается по сравнению с давлением
в состоянии покоя; в зоне всасывания, т. е. после точки
постоянноrо давления, оно уменьшается;
З) точка постоянноrо давления может быть еДИНС1венной
во всей системе отопления, если расширительный баjYilри
соединяется в общей подающей И.'IИ обратной маrистрали.
Тоrда она принадлежит любому циркуляционному кольцу
системы.
В системе отопления может быть несколько точек по
стоянноrо даВ.llения, если имеются циркуляционные коль-
ца, не включающие в себя точку присоединения расшири
тельноrо бака. При этом одна из них Во всяком случае на-
ходится в точке присоединения бака.
2. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В РАЙОННОЙ СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
С РАСШИРИТЕЛЬНЫМ БАКОМ
в районной системе водяноrо отопления rруппы здаНИЙ
при теплоснабжении от собственной тепловой станции рас-
ширительный бак устанавливают в самом высоком здании
(с учетом рельефа местности). Соединительные трубы бака
подсоединяют к наружному обратному теплопроводу, а не
к внутренней маrистрали здания, чтобы избежать отключе-
ния бака от остальной части системы при местном ремонте.
Рассмотрим динамику давления в общей системе отоп-
ления, например, четырех зданий, самое высокое из кото-
рых удалено от тепловой станции (рис. 7.11).
rидростатическое давление в теплопроводах этой систе-
мы при бездействии циркуляционноrо насоса, находящеrося
на тепловой станции (штрихпунктирная линия), определя
ется положением уровня воды в расширительном баке (точ
ка О), /,становленном в здании /V, над рассматриваемой
точкой какоЙ-либо части системы. Наибольшим оно будет
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 7.2 ДUНlJAIuка давления. сш:т.J<. IIOiJЯ/ЮеО omОnA.ltия 2"
А
5 В
'
f
'"
""
2
""
"'1
3
J1
'JЕплавАЛ
СТАНЦИЛ
Л ul N
д
В r
j ж Е О
ТЕПЛОПРОВОДЫ
Рос. 7.11. Иаменение rндростаТИ'lескоrо даВJlения в наружных теПJlопроводах
районной системы ОТОПJlения 'IeTblpeX зданий с расширнтельным баком в yAaJleH-
ном здании (IV) or теПJlовоi! станцни
О TO'lKa постоянноrо давлення; 3 точка caMoro низкоrо rндростаТическоrо
давления во внутренних системах отопленИЯ
в наружных теплопроводах и во внутренних трубах в под-
валах.
При действии насоса на станции rидростатическое дав-
ление изменится, как уже известно, во всех точках системы,
кроме точки постоянноrо давления (точка О), находящейся
в месте присоединения труб расширительноrо бака к об-
ратному теплопроводу у здания /V (после выходной за-
движки во внутреннем тепловом пункте). В зоне HarHeTa-
ния от наrнетательноrо патрубка насоса (точка А) дО точки
О оно возрастет, в зоне всасывания от точки О до всасываю-
щеrо патрубка насоса (точка И) понизится в зависимости
от потерь давления в теплопроводах (сплошные наклон-
ные пьезометрические линии на рис. 7.11).
Разность между rидростатическим давлением в подаю-
щем и обратном наружных теплопроводах на вводе их в
каждое здание определяет насосное циркуляционное давле-
ние как располаrаемое давление для создания циркуляции
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
288 rлава 7. Расчет давления в систеА.е водянlМО отопления
воды во внутренних системах. На рисунке это циркуля
ционное давление показано сплошными вертикальными ли
ниями. Видно, что для местной системы отопления здания
IV насосное циркуляционное давление наименьшее
APIV, дЛЯ здания 1 наибольшее.
Во внутренней системе отопления здания 1 rидростати
ческое давление должно измениться от давления в точке Б
(на вводе подающеrо теплопровода в здание) до давления
в точке 3 (в обратном теплопроводе). На рисунке давление
в точке 3 оказалось ниже давления во внутренней системе
здания 1, значение KOToporo определяется высотой системы
(приблизителыю высотой здания). При этом в верхней ч сти
системы возможно скопление воздуха или вскипание оды
с нарушением ее циркуляции. Во избежание таких недопус-
тимых явлений необходимо повысить rидростатическое дав-
ление в обратной маrистрали внутренней системы отопле
ния здания 1 до давления в точке 2 (рис. 7.11).
Это условие может быть выполнено тремя способами.
Можно поднять расширительный бак в здаНИИ IV (что KOH
структивно затруднительно) и тоrда пьезометрические ли-
нии, а с ними и давление в точке З, поднимутся. Можно
уменьшить наклон обратной пьезометрической линии пу-
тем увеличения диаметра обратноrо наружноrо теплопро
вода (что повысит стоимость ero прокладки и увеличит pac
ход металла). Можно установить в тепловом пункте здания
1 на обратной маrистрали (и это технически наиболее при
емлемо) реrулятор давления типа «до себя» (см. рис. 6.11).
Такой реrулятор давления должен Бы1ь рассчитан на по-
нижение давления от Р2 до Рз (Арр. !J.==Р2 РЗ) при пропуске
расчетноrо расхода воды из системы отопления здания 1,
т. е. на поддержание в обратной маrистрали необходимоrо
давления Р2 до реrулятора.
rидростатическое давление со стороны подающеrо теп-
лопровода (в точке Б) не должно превышать предельно до-
пустимоrо (рабочеrо) давления для всех элементов (арма-
туры, отопительных приборов) внутренней системы отоп-
ления. В случае необходимости rидростатическое давле-
ние в подающем теплопроводе может быть искусственно по-
нижено до допустимоrо значения (например, Р! в точке 1),
при котором обеспечиваются прочность этих элементов и
вместе с тем необходимая циркуляция воды в системе отоп-
лениЯ. Циркуляция БОДЫ будет происходить блаrодаря
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1$ 7.2 Динамика давАвния в систеА!е водяном отопления zч"
разности давления !1p!::;:Pl P2' Давление может быть по-
нижено путем установки диафраrмы, причем расчетная раз-
HOGTb давления составит !1Р/J,::;:РБ Рl'
Циркуляционный насос, установленный на тепловой
сrанции, создает давление, как видно из рис. 7.11, равное
сумме потерь давления в зонах наrнетания !1р Haf И всасы-
вания ts.PBC' При значительной величине !1рвс давление во
всасьшающем патруБКt насоса может понизиться настолько,
чro в насосе возникнет кавитация. Кавитация (лат. cavi-
tas пустота) нарушение сплошности потока заклю
чается в появлении пузырей воздуха (переходящеrо из
pacTBopeHHoro состояния в свободное) и пара (из за вски
пания воды при понижении давления до давления водяно
ro пара при определенноЙ температуре). Кавитационные
пузыри, возникая и исчезая, вызывают MHOrO!\paTHbIe yдa
ры струй воды о стенки насоса Кавитация сопровождается
снижением КПД насоса, шумом и разрушением (изъязвле.-
нием) поверхности колеса и корпуса насоса.
Практически это нежелателыюе явление скорее Bcero
может возникать в циркуляционном насосе протяженной
системы отопления rруппы малоэтажных зданиЙ (например,
в сельских населенных пунктах).
Для исключения кавитации в насосе величина !1рвс
должна быть меньше rидростатическоrо давления в без-
действующем насосе (в статическом режи'Vrе) по крайней
мере на 0,05 МПа. Так, например, если разность уровней
установки расширительноrо бака и насоса составляет 7 'v1
(бак размещается в двухэтажном здании и rидростатиче-
ское давление составляет 0,07 МПа), то потеря давлеНI!Я
в теплопроводах зоны всасывания (от точки О ДО точки И
на рис. 7.11) не должна превышать 0,02 МПа. Очевидно.
что при малоэтажной застройке расширительный бак сле-
дует помещать близ тепловой станции.
В районной системе отопления rруппы мноrоэтажных
зданий скорее возможна не кавитация в насосе, а чрезмер
ное повышение rидростатическоrо давления. Повышение
давления в обратных теплопроводах, опасное для целост
ности отде.'IЬНЫХ элементов системы отопления, может
произойти как при установке расширителыюrо бака в бли-
жайшем к тепловой станции высоком здании (рис. 7.12),
так и при перемещении туда бака из удаленноrо зда-
ния.
19 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 О rлцва 7 Расчет давления в системе водЯNО20 отопЛCNllЯ
А
d::
"'-1
. '-----'r'
I
:z:
J
:r I
",,-<:l
"'-I"J
I
н
РАСШ БАК
ЗДАЧИЯ
JI
I
I
ТЕnПОВАЯ
СТАНЦИя
1
л
ЛI
]у
Рис. 7.12. Измеиение rИДРОС1атиqес.<оrо даВJlения в наружных теплопроводах
раионноЙ системы отопления четырех J:даний с расширительным баком в ближаЙ
шем здаиии (1) " теПJlОВОЙ стапции
О 'lочка ПОСТОЯНJ.lOrо давления; Е точка C8MOro Bb1COKOrO rИДРОСТJтическоrо
давления ВО внУТРРННИХ систеМаХ ОТОПЛеНИЯ
Перемещение расширительноrо бака из одноrо здания,
ближайшеrо к тепловой станции, в друrое, несколько более
высокое и удаленное от Hero, не вызывает заиетноrо изме-
нения rидростатическоrо давления как при бездействии,
так и при работе циркуляционноrо насоса. Однако пере-
мещевие бака в здание, более высокое и близко располо-
женное к тепловой станции, вызывает значительное повы-
шение давления во внутренних системах отопления удален-
ных зданий (это показапо на рис. 7.12). Повышение дапле-
ния происходит вследствие увеличения не только Высоты
здания, но и протяженности зоны наrнетания (если бак,
как обычно, будет присоединен к обратному теплопроводу).
Давление заметно повысится также в теплопроводах и обо-
рудовании тепловой станции.
Для снижения давления в оборудовании теП.l0ВОЙ стан-
ции в этом случае можно перенести место ВКJlючения цир-
куляцИоНноrо насоса из обратноrо в общий подающий тепло-
провод (насос должен быть рассчитан на перемещение rоря-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.2. Динами а давления е (uсr'ел,е водllноео nт'тленuя 2q I
чей воды); I3нутреНlIЯЯ система отопления удаленноrо зда-
пия (здание /V на рис. 7.12) может быть присоединена к на-
ружным теплопроводам по независимой схе\\:е (рис. 6.1).
З. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
БЕЗ РАСШИРИТЕльноrо БАКА
Рассмотрим динамику давления во внутренних тепло-
проводах здания, непосредственно соединенных с наруж-
'ными теплопроводами. Проделаем это в условиях присоеди-
,нения здания / на рис. 7.11, для системы отопления кото-
'poro выше была отмечена необходимость изменения на-
чальноrо давления до Рl и конечноrодо Р2.Внутренняя систе-
. Ма отопления изображена на рис. 7.13 двойными линиями
'высотой h с верхней подающей маrистралью и центром ох-
.лаждения в точке В.
Отсутствие расширительноrо бака с атмосферным дав-
лением над свободной поверхностью воды заставляет по-
иному подойти к нахождению точки постоянноrо давления
в системе и величины rидростатическоrо давления в ней.
rидростатическое давление в вертикальной системе отоп-
ления, непосредственно присоединенной к наружным тепло-
проводам, должно быть достаточным не только для запол-
нения системы водой, но и для создания в наиболее высоко
расположенной точке системы HeKoToporo избыточноrо дав-
ления. Это необходимо для надежноrо удаления воздуха из
системы при температуре воды t r <100 ос и предотвращения
вскипания воды при ее температуре t r > 100 Ос.
ДЛЯ выполнения этих условий в статическом режиме
(в случае полноrо прекращения циркуляции воды) прове-
дем на рис. 7.13 пьезометрическую штрихпунктирную ли-
нию на достаточной высоте h 1 над верхней подающей ма-
rистралью системы отопления. Высота h 1 должна соответ-
ствовать rидростатическому давлению при tr<lOO ос не
менее 0,01 МПа, т. е. 111 1 м, а при t r ==150 ос 0,4 МЛа.
Остальные пьезометрические ШТРНХПУНК1ирные линии (ста-
'rический режим) наносим исходя из выбранноrо МИНИ1l,13ль-
Horo избыточноrо давления в верхней подающеЙ маrистра-
ли. В результате получаем необходимое rидростатическое
давление Р2 в точке Д обратной маrистрали.
Если давление Р2 поддерживается на заданном уровне
(например, с помощью реrулятора давления «до себя»), то
точка Д становится искусственной точкой постоянноrо дав-
19*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
292 rлйвй 7. Расчет даВ/1еlUJq (J. (И(/1lрt1е 60( (I'if]?O отопления
....... .......................
..
..;,
'"
"'1
........,...
р,
1
-%
. . . ............
Pz
Рис. 7.13. Эпюра rидростатиqескоrо давления в системе водяноrо отопления, не-
посредственно соединенной с наружными теплопроводамн (без расширительноrо
бака) Д ТОЧКд постоянноrо давления Р.
ления внутренней системы отопления. Давление Р2 яв-
ляется исходным для построения пьезометрических линий
в динамическом режиме (сплошные линии на рис. 7.13,
выражающие, как и ранее, условно равномерные линейную
и местные потери давления в системе отопления).
Найдем изменение rидростатическоrо давления в трех
характерных точках системы отопления (не считая точки
Д, в которой давление Р2 принято постоянным). Это точка r
нижней обратной маrистрали, наиболее удаленная от Ha
ружноrо обратноrо теплопровода, точка В верхней подаю-
щей маrистрали, наиболее высоко расположенная и удален
ная от ввода наружноrо теплопровода, и точка А в начале
подающей маrистрали системы.
rидростатическое давление в точке r выражает наиболь-
шее давление в нижней обратной маrистрали (и в системе)
Рмакс== Р2+L\рr д, (7.11)
rде L\Рr д потери давления при перемещении воды от точки r
до точки Д (рис. 7.13).
Наибольшее давление не должно превышать рабочеrо
давления для каждоrо элемента системы. Поэтому выраже-
ние (7.11) служит для проверки выполнения этоrо условия.
Если, например, давление Р2 близко к 0,6 МПа, то с учетом
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 7 2 ДшtaАlUка да&ленuя систеде оодлно о отоплеlШя 293
потерь давления в обратноЙ !IIаrистрали !aJссимальное rид-
ростатическос давление в чуrушlOЙ арматуре и отопитель-
ных приборах, расположенных на уровне ввода наружных
теплопроводов н ниже ero, превысит рабочее, что может
привести к их разрушению.
rидростатическое даВ.'INIИе в точке В выражает наимень-
шее давление в верхней подающей маrистрали (и в системе)
в динамическом режиме
pB Д == Pl+ /).Рмии Pogh, (7.12)
rде /).PB Д потери давления при движении воды от точки В до
точки Д; Ро плотность охлажденноЙ воды; h высота системы.
Выражение (7.12) служит для проверки условия не-
вскипания высокотемпературной воды, если даВление Р2
принимают без учета температуры воды.
Покажем на примере необходимость проверки мини-
мальноrо избыточноrо давления в системе отопления. Если
высота системы h==20 м, PB д==0,05 МПа, а давление
Р2==0,25 МПа, то минимальное давление в верхней точке
при циркуляции воды в системе составит
Рмии==О,25+0,О5 (977.81.9,81.20) lO 6:::::::0,11 МПа.
Это давление будет недостаточным для предотвращения
вскипания воды, имеющей температуру более 120 ос.
Наконец, rидростатическое давление в точке А (если
считать, что точка А находится на одном уровне с точкой
Д) выражает наибольшее давление в подающей маrистрали
в динамическом режиме (в точке 1 на рис. 7.11):
Рl== Р2+/).РА д роgh+Рrgh
ИЛи pf== P2+/).Pc /).Pe' (7.13)
rде /).Рс== /).PA Д потери давления при движении воды от точки
А до точки Д, т. е. общие потери давления в системе отопления;
/).Pe==gh (Po Pr) по уравнению (7.4).
Переписав выражение (7.13) в виде
Рl Р2== /).Рс /).Pe или /).Рн == /).Рс /).Pe, (7.13a)
приходим к уравнению (6.9), которое в данном случае 03Ha
чает, что разность rидростатическоrо давления в подаю-
щем и обратном наружных теплопроводах на вводе их в
здание, вызывающая циркуляцию воды во внутренней СНС-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2q4 rлаеа 7 Расчет да6леная 8 системе 80дЯНО20 отопдения
теме отопления, меньше потерь давления при движеНIIИ
воды в системе на ве.'1ИЧИНУ естествеиноrо ЦИРКУ.'1ЯЦlI0НllOfО
давления.
Рассмотренная закономерность изменения давления в
теплопроводах внутренней системы водяноrо отопления без
расширительноrо бака относится и к случаю применеНИ51
смесительноrо насоса или водоструйноrо элеватора на теп-
ловом вводе в здание.
4. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
С ДВУМЯ РАСШИРИТЕЛЬНЫМи БАКАМИ
Использование в системе отопления двух открытых рас-
ширительных баков в случае, например, реконструкции
при расширении 'Здания или строительстве новых зданий
может быть допущено с соблюдением определенных условий.
ДJ!Я ВЫЯБ.'lения этих условий рассмотрим возможные с.ну-
чаи присоединения двух баков к теплопроводам системы
отопления:
а) два расширительных бака присоединяются к одной
точке системы отопления, К01Орая является общеЙ точкоЙ
постоянноrо давления. Вода в обоих баках находится на
одном уровне. Все ранее сделанные выводы в этом случае
остаются в силе; ,
б) два расширительных бака устанавливаются на одном i
уровне и присоединяются к двум различным точкам си-
стемы отопления последоватедьио по направлению движе-
ния воды (рис. 7.14). Новый бак 11, присоединенныЙ в точ-
ке Б, отличается по объему от cTaporo бака 1. На рисунке
нанесены пьезометрические линии в статическом (штрих-
пунктирные) 11 динамическом (сплошные линии) режимах.
В ЭТО:-'1 случае до пуска общеrо циркуляционноro насоса
в действие вода в баках находится, по закону сообщающихся
сосудов, на одном уровне. При работе насоса приходиы к
заключению, поыня о постоянстве объема воды в системе и о
существовании только одноЙ точки постоянноrо давления в
замкнутоы циркуляционном кольце, что «нейтральная»
точка О расположится между точками Б и А (рис. 7.14).
Тоrда в точке Б, попавшей в зону наrнетания насоса, rидро-
статическое давление увеличится, а в точке А в зоне вса-
сывани я уыеньшится. Соответственно уровень воды в
баке 11 повы"сится, а в баке I понизится (баки уподобятся
водяным манометрам). Разность уровней воды в баках по
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.2 ЦllIIQА1UКО (а JlСNUЯ 8 Сllt...тс,}Ш зодЛIiОZО отиnлеNUЯ 295
Рис. 7.14. Эпюра rидроетати-
че.сt<оrо давления в системе DO
дяноrо отопления с двумя OT
кры rыми раеширите,JIЬИЫ'Ш
бf\КПМИ, последовательно при
соедиие-нными к TCnJlOnpOBO
дам
o точ«а постоинноrо Дdвле-
ния' А" А. площадь по-
nеrечноrо сечения С'ооТВетст-
НСННО бакон / и //; h,. 11,
величи иа Понижеиия и повы-
шении уровня воды СООТветст-
венно в баках J и /1
J "" л Az
(tj!j
А О ff
установленной выше зависимости пропорциональна поте-
рям давления в теплопроводе между точками Б и А [см.
формулы (7.7) и (7.8)].
В частном случае, Korдa объемы и площади поперечпоrо
сечения баков А I И А I1 равны и трубы к бакам и между точ-
ками Б и А одинакоВOI'О диаметра, повышение уровня воды
в одном баке h 2 равно понижепию h 1 в друrом, а точка посто-
янноrо давления О находится посередине участка Б А.
При различной вместимости баков, выраженной в нашем
случае различной площадью их поперечноrо сечения, боль-
ше изменится уровень воды в баке, имеющем меньшую пло-
щадь поперечноrо сечения. Понижение уровня воды в пер во-
начальном расширительном баке / (рис. 7.14) составит
hl== ДРБ А All , (7.14)
pg АI+ А[[
rде ДРБ А потер[{ давления в теплопроводе от точки Б ДО точки А.
Аналоrичный вид имеет выражение для определения по-
вышения уровня воды в новом расширительном баке //
h 2 ДРБ A А 1 (7.15)
pg АI+ А[['
Видно, что положение точки постоянноrо давления О,
как и изменение уровня воды в баках. при прочих равных
условиях зависит от соотношения площадей поперечноrо
сечения расширительных баков. При дальнейшем увели-
чении площади бака /1 точка О будет перемещаться по на-
правлению к точке ero присоединения (к точке Б на
рис. 7.14). Если бак 1/ сделать столь большим, что можно
пренебречь изменением уровня воды в нем, то точка О соль-
ется с точкой Б 1 а поднятие уровня в баке / малой площади
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
296 Рдма 7. Расчет да'АUlUЯ 8 CUCm8Jife РодЯUО80 отОIlЛeuuя
достиrнет максимальной величины
(7.16)
)
Практическ:! это случай, коrда в расширительный бак,
присоединенныи к общей обратной маrистраJJИ, выводится
воздушная труба от верхней точки подающей маrистрали
системы отопления (рис. 7.15). Такая воздушная труба 3
фаIПически является вторым расширительным баком с весь-
ма незначительной площадью поперечноrо сечения, при
соединенным в точке А зоны наrнетания. При действии на-
соса в воздушной трубе произойдет поднятие уровня воды,
пропорциональное потерям давления от точки А ДО точки
постоянноrо давления О, почти совпадающеij с точкой при
соединения расширительноrо бака. При ЭТО\1 потери дaB
ленИя MorYT оказаться столь большими, что в воздушной
трубе вода будет не только подниматься, но и выливаться в
бак, а затем по соединительной трубе 4 возвращаться в сис-
тему. Такое добавочное циркуляционное кольцо может на-
рушить нормальное действие системы. Следовательно, та-
кой способ удаления воздуха из системы допустим лишь при
предварительном рассмотрении изменения даВ_1ения.
в) Два расширительных бака устанавливаются на одном
уровне и присоединяются к двум раЗЛИЧllЫМ точкам А и Б
системы отопления параллельно. Это значит, что точки А и
Б находятся в различных циркуляционных кольцах систе-
мы. В каждом параллельном циркуляционном кольце, как
уже установлено, существует своя точка посrоянноrо дав-
ления (точки 01 и 02 на рис. 7.16). Из условия постоянства
объема воды в системе следует, что если после пуска насоса
уровень воды в одном расширительном баке (например,
в баке I) повысится, то в друrом (баке 1/) он понизится.
Баки, как водяные манометры, присоединенные в точках А
IJ Б, покажут создаваемое насосом дополнительное давле-
ние в точке А и разрежение в точке Б. В нашем примере это
означает, что точка А находится перед точкой постоянноrо
давления 01 cBoero циркуляционноrо кольца, т. е. в зоне
наrнетания, а точка Б после точки постоянноrо давления
02' т. е. в зоне всасывания.
На рис. 7.16 нанесены пьезометрические линии, выра-
жающие изменение давления в зонах наrнетання и всасы-
вания и уровня воды в расширительных баках.
!!РБ A
h 1 . макс ==
pg
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.2 Д UJUl.N1Jha давления в систе.МtJ вйдян.О26 отопления 297
2
5
I
5
I
s
I
I
s !f
Цн
Рис. 7.15. Схема системы нодяиоrо отопле-
иия С верхней разводкой н воздушной тРУ- 3
бой, выведенной в открытый расширитель.
jjhK А
1 Ц!IРКУляционныl! насос; 2 расшнри-
тельный бак; 8 ВОЗДушиая труба; 4
соединительиая труба расширительиоrо бака
Az
01
А
в
01.
[j
t
Рис. 7.16. Эпюра rидростатнческоrо давления в снстеме водяноrо отопления С дву.
мя открытыми расширительиыми баками, nаралдсльно присоединенными к тепло-
проводам
Q, и Q. ТОЧКИ ПОСТОЯНИОIО давлеР.ия; А" А. площадь поперечиоrо сечения
соответственно баков J и J/; h.. h. величниа ПОВlllшения и I10нижения уровня
воды соответствеиио в баках J и J/
Изменение уровня воды в баках 1 и 11 по-прежнему бу-
дет пропорционально потерям давления в теплопроводах
от точек их присоединения А и Б до соответствующих то-
чек 01 и 02. Положение последних и изменение уровня воды
связаны также с соотношением площадей поперечноrо сече-
ния баков А J И А п' Отсюда можно выразить высоту подъ-
ема воды hi в баке 1, ближнем к общей точке В системы отоп-
ления,
I L\РА ОI+L\РО. Б
11 ==
pg
Ав
AI+AII
(7.17)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
298 r лава 7 Расчет iJавЛСllия в системе 80iJяноео отопления
ИЛИ В более удобиом для вычислении виде
h 1 == f'o.рВ Б f'o.РВ А Ан . (7.17а)
pg А[+Ап )
Аналоrичный вид будет иыеть и формула для определе
ния величины ОПУСI{ания воды h 2 в баке 11.
Если площадь одноrо из баков (например, бака 11) BeCb
ма велика по сравнению с площадью друrоrо, то точка по
стоянноrо давления 02 переместится к точке Б, а положение
«нейтральной» точки 01 будет зависеть от разности потерL
давленн я на отрезках теплопроводов В Б и В А.
KorAa эта разность положительна, уровень воды в баке 1
повысится, а точка 01 расположится после точки А (по Ha
правлениlO движения воды). KorAa она отрицательна, ypo
вень воды в баке 1 понизится, а точка 01 будет находиться
перед точкой А.
В частном случае, при равных потерях давления I1РВ Б==
==l1pB A точки постоянноrо давления совпадут с точками
А и Б, и уровень воды в баках при действии насоса не из-
менится, каковы бы ни были площади их поперечноrо сече
ния.
Практически возможен случай, коrда при наличии OДHO
ro расширительноrо бака потребуется параллельная YCTa
новка BToporo дополнительноrо бака во вновь присоеди-
ненноЙ системе отопления. Применение BToporo бака влияет
на rидростатическое давление в теплопроводах raHee су-
ществовавшеЙ системы отопления.
Рассмотрим изменение rидростатическоrо давления в
раЙОННОlj систеl\1е отоплени я для этоrо случая. На рис. 7.17
показано rидростатическое давление в теплопроводах сис-
темы отопления rруппы зданиЙ в статическом режиме
(штрихпунктирная ЛИНИЯ) и в динамическом режиме, ко-
rAa к ранее существовавшей системе слева от тепловой стан-
ции (т. с. ) с тремя зданиями I /I! и расширительным ба-
1(ОМ 1 добавлена новая система справа с треV!я зданнями
!V v! и вторым баком 2. ПервыЙ бак установлен в зда-
нии 111, изменение rидростатическоrо давления в одноЙ ле-
вой системе показано сплошными линиями. Второй допол-
шrтельный бак ПО'vlещен в здании V I на одном уровне с пер-
вым. Характер изменения rидростатичеСl\Оrо давления в
обеих частях объединенной системы изображен пунктирны-
ми линиями.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f! 7 2 ДШIOJlUки даВМI,UЯ в системе fiодЯНО"D отопления 299
5
L
r' 01
Б]
' + 1
2 ДI
А - . ----::.;::=-,..:.-
T
А1!
.
02
РАСШ БАК 2
"
-<:
1
л
JЛ
ТЕППОВАf{
СТАНЦI1R
тi
у
YI
Рис. 7.17. Изменение rидростатическоrо давления в теПJIOпроводах раilонной
системы водяноrо оТопления (сплошные линии) при ее расширеиии (пуиктнрные
линии) с установкон BToporo расширительноrо бака
111 2 существующий и дополнительиыi! расширительные баки; О, и О. новые
точки постоянноrG давлении
Видно, что точки постоянноrо давления 01. и 02 не со-
вмещаются с точками присоединения расширительных ба-
ков к теплопроводам. При этом происходит понижение
уровня воды в баке 1 на величину h 1 и повышение уровня
в баке 2 на величину h 2 , Ч10 может привести к утечке воды
через бак 2 и нарушению отопления здания 111.
Отметим недостаток, связанный с установкой двух рас-
ширительных баков в удалении друr от друrа. При этом
почти всеrда происходит изменение уровня воды в них, а это
влечет за собой уменьшение полезноrо объема Toro из ба-
ков, в котором уровень воды повышается. Потеря полезно-
[о объема ОДНоrо из баков связана с потерями давления в
теплопроводах между точками присоединения к ним баков.
Чем больше потери давления в теплопроводах между дву-
мя ПОС.аедовательными (по движению воды) точками при-
соединения [формула (7.14)] или чем больше различие в по-
терях даВ.'lения до двух параллельных точек присоедине-
иия [форму.1а (7.17а)], тем значительиее сократится полез-
ный объем одпоrо из баков.
Следовательно, при использовании двух расширите.'lЬ-
иых баков их суммарный объем почш всеrда должен ВЫ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
,)0 rf.G fiй 7 Расчет да Аенuя . с//стеме водЯН020 отоплеНtlЯ
бираться больше объема одноrо общеrо бака и это разли-
чие в объеме будет возрастать по мере удаления BToporo
бака от первоrо.
Из рассмотрения динar\IИКИ давления в насосноЙ системе
водяноrо отопления с двумя расширительными баками мож- /
но сделать вывод о необходимости проверять изменение
уровня воды в баках. Без такой предварительной проверки
колебание уровня воды в баках, даже при точном монтаже
и прав ильной эксплуатации системы отопления, может вы-
зывать нарушение циркуляции воды.
Очевидно, что предпочтение следует отдавать присоеди-
нению к системе отопления одноrо расширительноrо бака.
Однако и при использовании одноrо OTKpbIToro бака место
ero присоединения к теплопроводам, особенно в районной
системе отопления rруппы зданий, должно выбираться с
учетом изменения давления в динамическом режиме.
Система водяноrо отопления может устраиваться н без
OTKpbIToro расширительноrо бака в том случае, коrда обес-
печивается необходимое rидростатическое давление во всех
ее элементах при различных режимах эксплуатации. При
этом возможно применение на тепловой станцин закрытоrо
расширительноrо бака, находящеrося под естественным или
искусственно повышенным rидростатическим давлением, а
также специальноrо насоса или клапана, одновременно осу-
ществляющеrо подпитку системы.
t 7.3. Естественное циркуляционное давление
ЕстеС1венное циркуляционное давление является одним
из составляющих расчетноrо циркуляционноrо давления
в системе водяноrо отопления. Причина ero воЗникновения
уже известна.
Наrревание и охлаждение воды в циркуляционных коль-
цах системы создают неоднородное распределение ее плот-
ностн. В cTporo rоризонтальной системе отопления это
явление не вызывает циркуляции воды. Естественная цир-
куляция воды возникает в вертикальной системе. Значение
eCTecTBeHHoro давления, вызывающеrо циркуляцию воды,
определяется разностью rидростатическоrо давления двух
столбов воды одинаковой высоты.
Охлаждение теплоносителя воды в сисrе,те отопления
происходит непрерывно по мере удаления ОТ теплообмен-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
,J1.,
ц н J5
fi 7.3 Естестврнпое ЦUРКУЛЯЦUOlmое да8Лelluе 301
о) Ц 02
.Р "
.Р2 .Р"
Ц о, Ц О"
}i" .P
'" ...,
-.с:: -.с::
-Р5
Ц Ч
.Р;, 11, 04
-<::- .J- .
J ' 1
а)
J z "
Рис. 7.18. Схемы вертикальноrо цнркуляцнонноrо кольца теплопроводов без ото-
пительных приборов С центром наrревания (ц. н.)
а при постепеииом охлаждеиии теплоиосителя воды в трубах; б при введе-
иии условных центров охлаждения (ц. о.) воды
ц 02
У2 J з
Ц 01
Ц.О3
У 1 ]>4
.". 11,1/ .,
-.s::: """'"
/У ; t,..
РНС. 7.19. Схема вертикальиоrо цир_ -<::;'
куляционноrо КОЛьца теплопроводов "" Ц 04
-<::::
с ПрОИ3ВОЛЬНО расположенными цент... -<::;
рами наrревания (ц. Н.) и охлажде..
ния (ц. о.) теплоносителя воды 1
нИ!{а, на выходе из KOToporo температура воды имеет наи-
высшее значение, и заканчивается при возвращений ее к
теплообменнику. Постепенное остывание воды в теплопро
водах сменяется быстрым охлаждением ее в отопительных
приборах. Поэтому общее естественное циркуляционное
давление, возникающее в системе, можно рассматривать как
сумму двух величин: давления t!pe.np, образующеrося
вследствие охлаждения воды в отопительных приборах,
и давления t!Pe.Tp, вызываемоrо охлаждением воды в тру-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
302 rлава 7 Расчет давЛelltlя в Сtlстеме водяноео отоплеlШЯ
бах
Ре== Ре.пр+ Ре.тр' (7.18)
В большинстве случаев в системах отопления MHoro-
этажных зданиЙ первое слаrаемое является основным по
значению, второе дополнительным. В частном случае
в одноэтажных зданиях основным является /).Ре. тр'
При рассмотрении значениЙ eCTecTBeHHoro циркуляци-
oHHoro давления используют понятие о центре охлаждения
теплоносителя. В центре охлаждения деЙствительное по-
степенное изменение температуры (и плотности) воды по
длине теплопровода или отопительноrо прибора принима-
ют условно скачкообразным. С введением такоЙ условноЙ
rраницы охлаждения можно считать, что на каждоЙ полови-
не длины отрезка теплопровода или прибора вода имеет
свою постоянную плотность. При этом rидростатическое
давление не должно изменяться. Подобную условную rpa-
ницу изменения температуры воды в теплообменнике систе-
мы отопления называют центром наrревания.
Определение eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления,
возникающ rо вследствие охлаждения воды в приборах
(/).Ре. пр), связано с видом системы отопления, поэтому ero
целесообразно произвести совместно с рассмотрением рас-
четных схем ( 7.4).
При определении eCTecTBeHHoro циркуляционноrо дав-
ления, вызываемоrо охлаждением воды в трубах (/).Ре,тр),
примем, что приборы в циркуляционном кольце отсутству-
ют и вода охлаждается при теплопередаче только через
стенки труб.
Рассмотрим схему TaKoro вертикальноrо циркуляцион-
Horo кольца теплопровода (рис. 7.18, а), в котором при
установившемся движении воды ее плотность постепенно
возрастает от значения Рl (при температуре после центра
наrревания) до значения Р5 (при температуре перед центроч
наrревания). На стыках вертикальных и rоризонтальных
труб покажем промежуточные значения плотности воды.
Естественное давление, вызывающее движение воды в
трубах, найдем как разность rидростатическоrо давления
двух столбов воды высотой h, имеющеЙ различную сред-
нюю плотность:
. р gh( P3+P4 Pl+P2 )
L1 е. тр 2 2'
(7.19)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 7 9. Есmествtllное /!uркgАлциОllllое даНeIlи. q 08
Это же значение циркуляционноrо давления ПОЛУЧИ\-I в
друrом виде с использованием условных центров HarpeBa-
ния и охлаждения воды в трубах (рис. 7.18, 6), находя-
щихся на некоторой высоте над плоскостью отсчета I /,
!J.Pe rp==g [(hз h2) (РЗ Р2)+(h2 fll) (P4 Pl)]' (7.20)
В более общем случае при произвольном расположении
условных центров наrревания и охлаждения в вертикаЛh-
ном циркуляционно'l1 КО.lьце теплопроводов (рис. 7. HJ)
естественное давление, возникающее вследствие оллажде
ния воды В трубах, составит
!J.pe [р== g [(h 5 h4) (Р3 P2) + (h 4 flз) (РЗ Рl) + (h з h2)X
X(P4 Pl)+(h2 hl) (P4 P5)]
или после преобразования
!J.pe. Tp==g [h 5 (РЗ Р2)+h4 (Р2 Рl)+hз (Р4 рз)+h2 (Pf P5)+hlX
Х (P5 pJ]. (7.21)
ПО последнему уравнению можно установить, что для
получения eCTecTBeHHoro давления следует вертикальные
расстояния от центров охлаждения и наrревания до плос-
кости отсчета I I умножать на разности плотности воды
посл€' И до каждоrо центра (считая по направлению движе-
ния воды). При этом ОХ.lаждение над центром паrревания
увеличивает циркуляционное давление, HarpeBaHIIe над
центром охлаждения ero У'l1еньшает (чеl вертое слаrаемое в
уравненин получает отрицательное значение, так как
Pl<P5) .
Уравнение (7.21) перепишем 13 обще\l виде, используеМО,1
при проектировании систем водяноrо отопления;
N
6.Ре. Tp==g h/ (Pi+1 Pi)' (7.22)
1
Можно сделать вывод: естественное давление, возни-
кающее вследствие охлаждения воды в трубах циркуля-
ционноrо кольца, состоящеrо из N участков, складывается
из произведений высоты Il, расположения центра охлажде-
ния или наrревания над некоторой плоскостью на разность
плотности воды в концах участка, включающеrо такой
центр.
Видно, что естественное циркулsщионное давление тем
больше, чем l3ыше расположены цelIТpы охлаждения над
центром наrревания (обычно за плоскость отсчета прини-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
304 РАпоа 7 Расчет да8АeIlия 6 системе оод1lноео отопления
мают плоскость, проходяW,ую через центр наrревания).
При располож:ении хотя бы одноrо из центров охлаждения
НlIже центра наrревания (ц. 0'4 па рис. 7.19) естественное
Ц!fрКуляционное давление уменьшается.
Следовательно, в системе отопления с верхней разводкой
/),.Рс.тр всеrда больше, чем в систе:Vlе с нижней разводкой,
за счет увеличения верт!!кальноrо расстояния от центров
охлаждения в верхней маrистрали до центра наrревания.
1.4. Расчет eCTecTBeHHoro цнркуляцнонноrо давлеиия
в системе водяноrо отоппения
Общим, MHoroKpaTHO повторяющимся элеtl ентом каждой
вертикальноЙ и"1И rоризонтальноЙ системы является стояк
или ветвь. В стояке или ветви отдельные узлы соединения
010пите.1ЫIЫХ приборов с трубами (приборные узлы), объ-
еДlIненные ПрОVIежуточными теплопроводами, создают ос-
нову системы отопления, опредеЛ5:ЮЩУЮ принцип ее дей-
СТВIIЯ и величину eCTecTBeHHoro цирку ляционноrо давле-
ния, возникающеrо вследствие охлаждения воды в пр ибо-
рах. Поэтому расчет eCTecTBeHHoro циркуляцнонноrо дав-
ления, связанноrо с охлаждением воды в отопительных при-
борах (/),.Ре.IJР)' рассмотрим при различных приборных уз-
лах, входящих в стоякн или ветви систеы отопления.
1. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ОДНОТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Однотрубная система отопления с верхней разводкой.
На рис. 7.20 приведена расчетная схема части однотруб-
ной системы с верхней разводкой и тупиковым движением
воды в маrистралях (см. рис. 6.2). Стояки даны для трех-
этажноrо здания с раЗЛИЧIIЫМИ наиболее часто применяе-
ыыми приборными узлами. В стояке 1 показаны ПР010чные
узлы, в стояке 11 проточно-реrулируемые узлы со сме-
щенными обходными участками и трехходовыми реrули-
рующими кранами (КРТ), в стояке '!I узлы со смещен-
ными замыкающими участками и проходными реrулирую-
щими крана'v1И (КРП). Присоединение приборов к стоякам
принято односторонним.
Здесь (и далее) система условно изображена со стоякаыи
различной КОНСТРУКЦИII для наrЛЯДНОСТII при сравнении.
Обычно в системе преобладает какой-либо один тип при-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
74 Рас',ет естествellllоео ЦUрКУllяцrЮllllоео дПВЛeNtJя в сист81о18 305
"",
"
"""
t,
Тет
Ст J
:.
ц н В ТЕПl10Во;\1
Л У-Н КТI;
r
L
;:
12
/ ТЕПЛОВОI-\ ПУНКТ
Рис. 7.20. Расчетиая схема вертикальиой одиотрубиой системыlодяиоrоo отопления
с верхней разводкой
Ст 1 проточный стояк, Ст 11 проточно'реrулируемый стоя". Ст 111 стояк
с замыкающими УЧd тками (кружки в контуре при боров центры охлаждения
воды в прнборах, черные точки иа стояке I11 цeHTpы охлаждеиня воды в стояке)
борноrо узла (например, проточно реrулируемые узлы),
хотя может встретиться еще и друrой тип (например, про
точные узлы во вспомоrательных помещениях). На рисун-
ке над отопительными приборами нанесена тепловая на-
[рузка, т. е. теплопотребность помещений, Вт; внутри
контура каждоrо при бора кружком помечен центр охлаж-
дения воды. Проставлено также вертикальное расстояние
между центрами охлаждения и центро'\1 наrревания (ц. н)
воды в тепловом пункте.
Расход воды в стояке Ост, кr/ч, при заданных теплопо-
требности помещений, виде отопительных приборов и тем-
пературе теплоносителя воды определяется по формуле,
аналоrичноЙ формуле (6.7),
G QCTBl 2
е> С tCT '
(7.23)
20 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
п 6 r лава 7 Расчет давления" f/JcmeMe еодяносо отопления
rJle Qст==:ЕQп тепловая наrрузка стояка, равная суммарноЙ
Тf'плопотребности ПО',lещениЙ, обслуживаемых стояком (при Q п
n Вт вводится множитель 3,6), или, иначе, суммарной тепловой
/i,н-рузке приборов; l И 2 поправочные коэффициенты [см. фор-
мулу (4.21)J; с удельиая теплоемкость воды [4,187 кДж! (I{r .K)J;
At CT расчетный перепад температуры воды в стояке.
Видно, что расход воды в однотрубном стояке прямо про
порционален тепловой иаrрузке стояка QC1: и обратно про
порционален расчетному перепаду температуры воды в стоя
ке /).t cT === t I' to.
Температура воды на каждом участке стояка будет про-
межуточной между значениями tI' и t o в зависимости от CTe
пени ее охлаждения в том или ином помещении. Зная, Ч10
расход воды на всех участках однотрубноrо стояка не из
меняеrся, составим пропорцию для определения температу-
ры tз (рис. 7.20)
Q СТ Q з
tr to == tr tз'
откуда
tз==tr Q Qз (tr to)'
СТ
Аналоrично
t 2 ==t r Qз;JQ2 (tI' to)'
ст
в общем Вllде температура воды на i M участке одно-
трубноrо стояка будет равна:
r.Qi
ti==tr Q AtcT'
СТ
(7.24)
rде L Qi суммарная тепловая наrрузка всех отопительных прн-
боров на стояке до рассматриваемоrо участка (считая по направ-
лению движения воды).
На рис. 7.20 заштрихованы половины высоты двух при-
боров стояка J, в которых температура воды условно при-
нята постоянной и равной t з . Можно считать, что темпера-
тура воды tз (и плотность ее рз) сохраняется в стояке по
высоте hз, а температура t 2 (и плотность Р2) по высоте h 2 .
rидростатическое давление в Стояке при ero высоте,
равной h2+h2+hl (рис. 7.20), не считая части стояка выше
условноrо центра охлаждения BepxHero прибора, rде тем.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.4. Расчет ecmecm6eнHWO цuркуляцuон.н.оео да6Ае1iия в системе 307
пература ВОДЫ принята равной температуре веды в rлав
I10М стояке, составит
g (h з рз+ h 2Р2+ '1 !ро).
rде Ро плотность ВОДЫ при расчетной температуре /0 обратной
воды в системе.
rидростатическое давление в rлавном стояке (r. ст. на
рис. 7.20) с учетом той же высоты при температуре воды t 1' )
g ( 11 зР1' + h P1' + IIJP1')'
rде P1' плотность воды при расчетноЙ температуре /1' rорячей
воды в системе.
Естественное циркуляционное давление в вертикальной
однотрубной проточной и проточно рееулируемой системе
отопления с верхней раЗ80дкой (стояки J и JI на рис. 7.20),
возникающее вследствие охлаждения воды в приборах,
определяется как разность rидростатическоrо давления в
рассматриваемом и rлавном стояках
Pe. np==g [h з (РЗ Р1')+h2 (P2 P1')+h1 (Po P1')]' (7.25)
При увеличении числа этажей в здании число слаrаемых
в формуле (7.25), а следовательно, и значение /).Ре.пр будут
возрастать.
Выражение для определения /).Ре.пр можно представить
в друrом виде (более удобном для вычисления, хотя и ме-
нее точном), обозначив среднее уменьшение плотности при
увеличении температуры воды на 1 ос через == o rr ,
r о
Kr/ (м 3 ' К):
Pe. np==Bg [11з (t1' tз)+h2(tr t2)+h1 (t1' /o)], (7.26)
Для получения более общей и краткой записи выразим
разности температуры через тепловые наrрузки и расход
воды в стояке
Qз R R . / Qз+Q2 R R
/1' /3== /ПР'3== G t'1t'2, r /2== G t'1t'2;
с СТ С СТ
/ / Qз+Q2+Ql
r o СО СТ 1 2'
После подстаповки в формулу (7.26) найдем в скобках
Qз (h3+h2+hJ) +Q2 (h2+h1)+Qlhl или Qзh/Il+QJtll+Ql/z/, так
как h3+ll2+hl===hll1 и т. д. (см. рис. 7.20).
20'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:'08 rлава 7. Расчет давления в системе водЯНО20 отопления
Получим более короткое выражение
ДРе. пр== G g (Qз1zш+ Q2!ZH+ Q1h J ) lB2'
с СТ
(1.27)
rде hш, hll и hJ вертикальные расстояния между центрами
охлаждения воды в приборах соответственно на !!!, !! и ! этажах
и центром HarpeBa ния.
В общем виде при N отопительных приборах в OДHO
трубном стояке
g N
Д Ре'ПР==с G (Q,hi) 1 2'
СТ I
(7.28)
rде Qihi проиэведение тепловой наrрузки i ro прибора на вер-
тикальное расстояние h i от ero условноrо центра охлаждения до
центра наrревання воды в системе.
Пример 7.1. Определим естественное циркуляциоиное давле'
ние, возникающее вследствие охлаждения воды в приборах трех-
этажноrо однотрубноrо стояка (стояк 1 или! 1 на рис. 7.20), если
тепловая наrруэка отопительных приборов, включая коэффициенты
l и 2' составляет Qз== 1 163 ВТ, Q2==930 ВТ, Ql== 1396 Вт; высота
hs==h2==3 м, h 1 ==2 м; температура воды tl'==95 ос, t o ==70 ос; ==
==0,64 кr/(мЗ.К).
Расход воды в стояке по формуле (7.23)
G QСТ 1 2 (1163+930+1396)з,6 120 /
CT с дt T 4, 187 (95 70) Kr ч.
Температура воды на участках стояка по формуле (7.24)
q 1163.3,6 6 о с
tз tl' СО ст "5 4,187.120 8 ,7 ;
t 2 == tl' Qз+ Q2 95 (1163+ 930) 3,6 ==80 ос.
са ст 4,187.120
Естественное циркуляцнонное давление по формуле (7.26)
ДРе. пр==0,64.9,81 [3 (95 86,7)+З (95 80) +2 (95 70)]==753,4 Па.
Естественное цнркуляционное давленне по формуле (7.27)
при hlll==h з +h 2 +М==8 м и hll==h2+h!==5 м:
ДРе. пр== : :; i (1163.8+ 930.5+ 1396.2) 3,6== 753,4 Па.
В стояках вертикальной однотрубной системы с замы-
кающими участками (стояк 1 II на рис. 7.20) температура и
плотность воды изменяются не только в отопительных при-
борах (условные центры охлаждения кружки внутри
контура приборов), но И В точках стояка (черные точки на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 7 4 Расчет ecтecтeeHHO;JO циР/(УАЯЦllОЧНD;JО даВАеНllЯ 8 СЕ стеме ЗО<}
рисунке), [де смешивается вода, выходящая из прибора и
из замыкающеrо участка.
Естественное циркуляционное давление в такой системе
по аналоrии с формулой (7.25) составит
ДРе, np==g (h з (РЗ Рr)+h2(Р2 Рr)+h (Po Pr)J. (7.29)
Некоторое различие в значениях eCTecTBeHHoro цирку
ляционноrо давления по формулам (7.25) и (7.29) ОIIределяет
ся тем, что h <hl на 0,5h пр . В формуле (7.28) при исполь
зовании ее для стояков с замыкающими участками высота
h, определяется вертикальным расстоянием между цент-
рами наrревапия и охлаждения в той точке, [де в стояке
изменяется температура воды.
В стояке с замыкающими участками имеются также так
называемые малые циркуляционные кольца у каждоrо ото-
пительноrо прибора, образованные са:\шм прибором, ПОk
водками к нрибору и замыкающим учаСТКО:\1. Положение
центра охлаждения в приборе и соответствующеrо центра
охлаждения в стояке отличается на 0,5h пр (стояк II J на
рис. 7.20), и в малом циркуляционном кольце возникает
собственное ecreCТBeHHoe циркуляционное давление (в за
ШТРИХОВ8ННОЙ части прибора вода имеет температуру 'вью
в замыкающем участке 'ВХ)
Iz np
!J. Ре. мм == g 2 (pBыx РВХ)' (7.30)
[Де РВЫХ И РВХ плотность воды, Kr/M 3 . соответственно пр н тем-
пературе t BblX и t nx (для прибора на !!! этаже на рис. 7.20 t BX
==t ro t Bbl х <t ч . часто называемой rемпературоЙ смеси).
Можно также найти естественное давление в малом цир
куляционном кольце в друrом ВИДе как разность rидро-
статическоrо давления по высоте прибора и замыкающеrо
участка
ДРе. мад==gh пр (РСР. пр Ра. у), (7.30а)
rде Рср.пр Il Ра.у плотность БОДЫ, Kr/M 3 , соответственно при
средней темперnтуре в прнборе и при температуре ее в замыкающем
i)i'laCTKe.
Отметим, что в параллельно соединенных участках мало-
ro циркулнционноrо кольца протекают два различных по-
тока воды. Один поток с расходом G пр, обеспечивая тепло-
отдачу ПР!lбора Qпр, охлаждается до температуры t nhtx '
Друrой в количестве Gз.у==Gcr Gпр сохраняет свою тем-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
з I О r лава 7 Расчет да' ЛСЧIlЯ I системе воryЯНО20 отопления
Ст. 1
r)з t;
[т Л
t I
3
"'-'
t 5
(}2
[
I
I
-<::
"'"
l.l. ЦН.
Tf
r 12..... ппповой пункт
в тепловом
ЛУНКТЕ
j
I
I
.
......
-'=::
Рис. 7.21. Ра.счетная схема вертикальноЙ одиотрубноН системы ВОДJ1ноrо отопления
с нижней разводкой обенх МНllстраJlей (с П-образными стоякам н)
Ст. ! проточно-реrУJlнруемы!i стояк; Ст. !1 стояк с замыкаЮЩII"И учаСТI<амн
пературу , равную [ вх . В точке смешения этих двух потоков
ОДИН из них наrревается (вода из прибора), второй
охлаждается (вода из замыкающеrо участка). Поэтому тем-
пературу воды в участках стояка (например, tз) и называ-
ют температуроЙ смеси.
Естественное давление в малом циркуляционном кольце
при движеНИIl воды в стояке сверху вниз способспзует воз-
растанию расхода воды в приборе или, как принято [ово-
рить, увеличению затекания воды в отопительныЙ прнбор.
Однотрубная система отопления с нижней разводкой
обеих маrистралей (с П-образными стояками см. рис. 6.3).
На рис. 7.21 приведена расчетная схема части такой систе-
мы с тупиковым движением воды в маrистралях со стояками
для трехэтажноrо здания при теплоснабжении деаэриро-
ванной водой. В стояке J применены ПрОТОЧIIO-реrулируе-
мые узлы с трехходовыми кранами (КРТ), в стояке J J
узлы со смещенными замыкающими участками и проходными
реrулирующими кранами (КРП). На приборах BepXHero
этажа установлены воздушные краны.
Число приборов на одном этаже здания часто бывает
н четным. Для непарных приборов устраивают П-образные
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7.4. Расчет ecmecmGellllo<,o ЦfJркr/АяцtlОfНiоео даgлеf-JfJq q сtlстсме 311
Ст,l
Ст Л
Cr. ]f[
1
т2
tN 1
{J/II
о
<
-<::::
I1l
о
о,
tr
.L Ц.Н. в ПП::ВОМ-'4-. +.L
ПУНКТЕ
Рис. 7.22. Расчетная схема вертикальной однотрубной системы BOa""Oro отоплеюJЯ
С «опрокинутой,. циркулпцией воды в стояках (с нижней раЗ30i\КОЙ подающей
..аrнстрали н верхией прокладкой обратитl ..аrистрали)
Ст. 1 П\IOточиыi! стояк; Ст. Il проточно-реrулирусмын стоЯl'; Ст [[[
стояк с замыкающими участками
стояки с «холостой» восходящей трубой, либо Т -образные
стояки с одной восходящей и двумя нисходящими трубами.
Одно время стояки замоноличпвались во внутренние беТОIl-
ные переrородки. Там, rде это сделано, стояки фактически
превращены в дополнитет:>ные проточные бетонные отопи-
тельные приборы, а основные приборы присоединены от-
крыто к специально предусмотренным патрубкам на стоя-
ках.
Расход и температуру воды в стояках определяют по
формулаvr (7.23) н (7.24).
Естественное циркуляционное давление в любом стояке
находят как разность rидростатическоrо давления в нис-
ходящей и восходящей частях стояка. Например, для про-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
312 r лава 7. Расчет давления 'CllcmaMc водЯНО20 отопления
точно-реrулируемоrо стояка 1
ДРе. пр==g [h з (р; рз)+ h 2 (p; P2)+hl (ро Pr)], (7.31)
rде обозначения h з , h 2 и h 1 см. на рис. 7.20.
Действительна также формула (7.28) общеrо вида, при-
чем высота h{ зависит от положения центров охлаждения
воды (кружки в контуре приборов на стояке I или черные
точки в стояке II на рис. 7.21).
Естественное давление в малых циркуляционных коль-
цах приборов в стояке II находят по формуле (7.30) или
(7.30а). В нисходящей (правоЙ на рис. 7.21) части стояка II
естественное давление в I{аждом малом циркуляционном
кольце, как было отмечено, способствует затеканию воды
в отопительные приборы. Напротив, в восходящей (левой)
части стояка, rде центры охлаждения выше соответствую-
щих центров охлаждения воды в приборах, оно противо-
действует затеканию воды и относительно уменьшает рас-
ход воды в приборах, что вызывает увеличение их площади.
Формула (7.31) относится также к бифилярной схеме стоя-
ков.
Однотрубная система отопления с «опрокинутой» цир
куляцией воды) с нижней разводкой подающей маrистрали
и верхней прокладкой обратной маrистрали см. рис. 6.4).
На рис. 7.22 изображена расчетная схема части такой сис-
темы с тупиковым движением воды в маrистралях со стоя-
ками, ИМеющИМи проточные приборные узлы (стояк 1),
проточно-реrулируемые узлы с к ранами КРТ (стояк 11) и
узлы с замыкающими участками и кранами КРП (стояк 111).
Обходные и замыкающие участки делают, как правило,
смещенными от оси стояков.
Расход и температуру воды в стояках определяют по
формулам (7.23) и (7.24). Естественное циркуляционное
давление I1р е. пр находят по формуле (7.28) или как раз-
ность rидростатическоrо давления в rлавном обратном стоя-
ке (r. ст на рис. 7.22) и в рассматриваемом стояке в здании,
имеющем N этажей:
ДОе. пр==g [hN+1 (po PN+1)+hN(Po PN)+,,,
... +h2 (po P2)+hl (Po Pr)J. (7.32)
По формуле (7.32) можно дополн ительно учесть отличие
плотности воды при температуре t N +, В рассматриваемом
стояке от плотности воды при температуре t o в rлавном
обратном стояке.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
I 4 Pac'teт естествnишео Цl4Р"УJJяциО1-lNО2(1 даЙА цич f1 сист ме 313
Естественное циркуляционное давление в малом цир-
куляционном кольце каждоrо отопительноrо прибора стоя-
ка ll/ (рис. 7.22) вычисляют по формуле (7.30) или (7.30а).
В даниой систе:\!е это давление противодействует затека-
}I1IЮ воды во все вертикальные приборы, что приводит к от-
носителыюыу увеличению площади их наrревательной
поверхности.
Для большинства рассмотренных вертикальных одно-
трубных спсте:\1 отопления характерно одностороннее при-
соединение приборов l{ стоякам. Это хотя и увеличивает
. число стояков, однако позволяет унифицировать узлы об-
вязки приборов как по диаметру, так и по ДЛИНе труб, что
необходимо для интенсификации производства при мас-
совом обезличенном изrотовлении деталей. Кроме Toro,
отопительные приборы из rладких труб малоrо диаметра
'(здесь им уподобляются трубы стояков) имеют повышен-
ный коэффициент теплопередачи по сравнению с друrими
видами отопительных приборов. Следовательно, при увели-
чеиии числа открыто прокладываемых стояков уменьша-
ются размеры основных отопительных при боров.
На основании полученных формул можно сделать сле-
дующие выводы:
1) в циркуляционных кольцах вертикальных однотруб-
ных систем водяноrо отопления естественное ЦИРКУЛЯЦИОН-
ное давление, возникающее вследствие охлаждения воды в
отопительных приборах, возрастает с увеличением числа
Jпоследовательно соединенных отопительных приборов и
I действует как единая величина, влияющая в равной степени
на циркуляцию воды через все отопительные приборы каж-
доrо стояка;
2) в малых циркуляционных кольцах отопительных
приборов Б вертикальных однотрубных системах с замы-
кающими участками возникает дополнительное естествен-
Ное циркуляционное давленпе, зависящее от высоты при-
бора и степени охлаждения воды в нем. Это давление спо-
собствует затеканию воды в приборы при движении воды Б
стояке сверху вниз и противодействует ему при движении
воды сиизу вверх.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
314 r ilаоа 7 Расч т давле'lU!I в CflCl1!eMe з rJЯIi(;ео отоnленuя
2. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДВУХТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Схемы двухтрубной системы отопления с верхней и
IIl1жней разводкой изображены на рис. 6.5. В такой системе
Д.1Я каждоrо из приборов образуется отдельное циркуля-
П!lOнное кольцо, т. е. число циркуляционных колец в сис-
теме равно числу приборов.
На рис. 7.23 приведены расчетные схемы двухтрубных
стояков с верхней разводкой для двухэтажноrо
(рис. 7.23, а), с нижней разводкой для N-этажноrо здания
(рис. 7.23, 6). Нетрудно заметить, что в подобных коль-
пах двухтрубных систем как с верхней, так и нижней раз-
водкоЙ ВОЗНIIкает одинаковое eCTecrBeHHoe циркуляционное
давление. Ero значение в каждом циркуляционном кольце
Оflреде.ляется верrикальным расстоянием между центрами
охлаждения и наrревания.
В циркуляционных кольцах через отопитею}ные прибо-
ры на первом этаже возникает естественное давление [см.
вывод формулы (7.25)]
L1p . пр,=,gh 1 (Po Pr), (7.33)
rде hf вертикальное расстояние между центром охлаждения
воды в приборах на первом этаже и центром ее наrреваНIIЯ в системе
отопления.
В циркуляционных кольцах через отопительные прибо-
ры на втором этаже
L1p I пр'='g (h 1 +h 2 ) (Po Pr), (7.34)
rде h 2 вертикальное расстояние между центрами охлаждения
воды в приборах на втором и первом этажах.
При нижнеЙ разводке в кольцах через отопительные
приборы на верхнем N-M этаже действует максимальное
естественное циркуляционное давление
L1p ' PP,=,g(hl+h2+...+hN) (Po Pr)' (7.35)
Сравнивая написанные формулы, установим, что в цир-
куляционном кольце какоrо-либо прибора, расположенноrо
выше друrоrо, возникает дополнительное естественное
давление, пропорциональное вертикальному расстоянию
между центрами охлаждения воды в этих приборах. По-
ложение центра охлаждения в верхних отопительных при-
борах на рис. 7.23, 6 установлено по оси подводок к ним.
Неоднородность Плотности воды по высоте этих приборов
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7 4. Расчет естествпшоео циркуляциОННО20 давления в системе 31 'i
...
l1
r tr
!) /)11 O
i1
а} r ст
t r -<:::'"
j:::
......
.....
L ....
Т2 -<::
T2
1.I,.1f .
()2
.........,
о .
'"
-<:::
Рис. 7.23. Расчетиые схемы веРТИhаЛhНОЙ двухтрубной СиСтемы ВОДЯllоrо отопле-
ния С верхней разводкои (а) и Иltжней разводкой маrистралей (6)
вызывает лишь внутреннюю циркуляцию в приборах и не
отражается на циркуляции воды в стояке.
На основании полученных формул сделаем ВЫВОД, чrо
в вертикальных двухтрубных системах ВОДЯI!оrо отопле
ния естественное циркуляционное давление, возникающее
вследствие охлаждения воды в отопительных приборах,
различно по значению и независимо по деЙспшю для цир-
куляционных колец приборов, находящихся на раЗ!lОЙ
высоте. Следовательно, в таких системах естественное дaB
ление неодинаково влияет на циркуляцию воды через каж
дый прибор, что в результате может нарушать заданное
(расчетное) распределение по приборам ВОДЫ, подаваемой
в стояки насосом. В этом причина наблюдаемой на практике
вертикальной тепловой неустойчивости неотреrулирован-
ных систем отопления с двухтрубными СТОЯI,ами.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 f 6 r лйва 7 Расчет давления I системе 80дЯNоао отоплеЧ{lЯ
3. rОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ОДНОТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
в rоризонтальных однотрубных системах отопления
мноrоэтаЖIIЫХ зданий (см. рис. 6.6) последовательно со-
еДlIненные приборы на КЮКДО\l этаже, образующие ветвь,
располаrаются на одной и тоЙ же высоте над центром на-
rревания. Промежуточное изменение температуры и плот-
ности в ветви по rоризонтали вследствие охлаждения воды
в приборах не отражается на значении eCTeCTBeHHoro цир-
куляционноrо давления, которое определяется в зависи-
мости от разности rидростатическоrо давления в стояках
(вертикальных участках).
В rоризонтальных однотрубных систе:v!ах с приборами,
соединенными по проточной (на рис. 7.24, а показано на
первом этаже) и по проточно-реrулируемой схемам (на
рис. 7.24, а на втором этаже), естественное циркуля-
ционное давление различно в кольцах через ветви на каж-
дом этаже [формулы (7.33) (7.35)]:
через ветвь на первом этаже
I1p . пр ==gfz 1 (Po Pr);
через ветвь на втором эта}Ке
I1p пр==g(h 1 +h 2 ) (Po Pr)
и т. д.
В rоризонтальной однотрубной систе'v!е с замыкающими
участками у приборов (на рис. 7.24, а на третьем этаже)
так}Ке возникает различное естественное циркуляционное
давление в кольцах через ветви на каждом этаже (формулы
те же, высота до условных центров охлаждения, изо.
бра}Кенных на рисунке точками на ветви). Кроме Toro,
действует дополнительное естественное давление в малом
циркуляционном кольце каждоrо прибора. Ero определя-
ют по формуле, написанноЙ по аналоrии с формулой (7.30):
I1Pe. мал==gh' (PBыx PBX)' (7.36)
rде h' вертикальное расстояние между УСЛОВНЫМИ центра"IИ ох-
паждения воды в приборе и в ветви (рнс. 7.24, а).
Формулы (7.33) (7.35) относятся также к rоризонталь-
ной бифилярной схеме ветви, изображенной на рис. 7.24, б.
В rоризонтальных двухтрубных системах отопления
естественное циркуляционное давление, возникающее при
охла}Кдении воды в приборах, определяют по формуле
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
а}
7 4. Расчет естестВeliliО80 ЦUРКУАЯЦUОliliО80 давления в сuсте.ме 3 J 7
mЭТАЖ
t r
11 ЭТАЖ
l: ЭТАЖ
о)!
t
I
{ 4
а(
t N
'"'
""'
'"
-<:::
а 1
!J/-I
t/l/
j:::
I
t1.
T
t/-l-<::
1f t'
,
Рис. 7.24. Расчетные схемы rОРНЗ0нтальной однотрубной снетемы 80дяноrо отоп-
ления
а с проточной ветвью на первом этаже, с проточно-реrулнруемоl'r ветвью на
втором этаже, с ветвью, имеющей замыКающие участки, на третьем этаже, б...... с
бифилярными ветвями
(7.33). Величина этоrо давления незначительна; оно учи-
тывается преж:де Bcero в квартирных системах отопления
с естественной циркуляцией воды,
Естественное циркуляционное давление в насосной систе-
ме водяноrо отопления является составной частью общеrо
циркуляционноrо давления, создающеrо необходимую цир-
куляцию воды. Общее циркуляционное давление, действую-
щее в расчетных условиях циркуляции, называют расчет-
ным.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
318 r лава 7 Расчет давления в системе водяно?о отOnле>lttя
i 7.5. Расчетное циркуляционное давление
в насосной системе водяноrо отопления
Итак, под расчетным понимают то значение общеrо
циркуляционноrо давления, которое выбрано для поддер-
жания расчетноrо rидравлическоrо режима в системе
отопления. Расчетное циркуляционное давление вы-
ражает располаrаемую разность давления (HacocHoro и
eCTecTBeHHoro), которая в расчетных условиях может быть
израсходована на преодоление сопротивления движению
воды в системе отопления.
Разность давления, создаваемая haCOCO:-1 (наСОСllое пир-
куляционное давление), постоянна в определенной рабочей
точке ero характеристики (см. рис. 6.13). Естественная
разность давления (естественное пиркуляционное давление)
переменна подвержена непрерывному изменению в те-
чение отопительноrо сезона из-за возрастания или убыва-
ния различия в плотности воды в разных частях системы.
Следовательно, общее циркуляционное давление также
переменно, и задачей является выбор ero значения в каче-
стве расчетноrо.
Расчетное циркуляционное давление /).Рр в системе во-
дяноrо отопления в общем виде можно определить по фор-
муле
/1рр /1рн + Е /1Ре
(7.37)
пли
/1pp /1рн + Е (/1Ре. пр+ /1Ре. тр), (7.37а)
rде /1рн циркуляционное давление, создаваемое насосом ( 6.4)
или передаваемое в систему отопления через смесительную уста-
новку (см. 6.5); ЛРе.пр и ЛРе.тр естественное циркуляционное
давление, возникающее вследствие охлаждения воды (наrретой до
расчетноЙ температуры) соответственно в отопительных приборах
н трубах циркуляционноrо кольца системы ( 7.4 и 7.3); Е по-
правочныiI коэффнциент, учитывающий Значение eCTeCTBeHHoro
циркуляционноrо давления в период поддержания расчетноrо rид-
равлическоrо режима IJ системе (Е <:1). I
Воздействие переменноrо eCTeCТBeHHoro циркуляцион-
Horo давления вызывает отклонение от расчетноrо rидрав-
лическоrо режима системы, что отражается на КОЛичестве
протекающей воды и в итоrе на теплопередаче приборов,
т. е. вызывает тепловое разреrулирование Системы.
По характеру воздействия eCTecTBeHHoro циркуляцион-
80ro давления на расход воды (см. ВЫводы в 7.4) все на-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7 5 Расчетное ЦИРk.УJ1ЯЦUОННОС давление (J насосной Cl..cmCMe отСfl/iСНliЯ 3 t 9
сосные системы отопления мноrоэтажных зданиЙ можно
" разделить на две rруппы: 1) вертикальные однотрубные и
бифилярные; 2) rоризонтаЛЫ-IЫе однотрубные и бифиляр-
ВЫе, двухтрубные системы. Расчетный rидравлический ре-
жим в этих rруппах систем для смяrчення rидравлическоrо
разреrулированпя при эксплуатации приурочивают к раз-
ЛIIЧНЫ 1 периодам отопительноrо сезона.
Для вертикальных однотрубных 11 бифнлярных насос-
ных систем (а также для любоrо вида систем отопления с
естественной циркуляцией воды) этот период относят к тем-
пературе наружноrо воздуха t н' р, расчетной для отопления
зданий в данноЙ местности. При этой температуре естест-
венное llИРКУЛЯЦИОШlOе давление в системах достиrает свое-
ro максима.1JЫlOrо значения (Б==I). Тоrда формула (7.37)
для определения расчетноrо циркуляционноrо давления
в системах отопления первой rруппы принимает вид
L\Pp==L\PH+L\pe. (7.38)
Для rорнзонтальных однотрубных и бифилярных, ДBYX
трубных насосных систем отопления расчетный rидравли-
ческий режим относят к периоду наиболее д.'Iительноrо
стояния одной и той же температуры наружноrо воздуха
(см. рис. 1). Для большинства районов СССР это темпера-
тура, близкая к средней температуре отопительноrо сезона.
В Москве, например, такая температура наружноrо воздуха
удерживается свыше 2500 ч, т. е. около половины отопи-
теЛЫlOrо сезона. При этой температуре наружноrо воздуха
в системе отопления возникает естественное циркуляцион-
ное давление, составляющее около 40 % максимальноrо ero
значения. Поэтому для второй rруппы насосных систем
отопления в формуле (7.37) принимают Б==0,4, и 10rда
L\pp==L\pH+O,4L\pe_ (7.39)
Поясним физический смысл выбора значений коэффи-
циента Б в формуле (7.37). Выбор разных периодов отопи-
тельноrо сезона для rидравлическоrо расчета двух раз-
личных rрупп систем водяноrо отопления делают с целью
сохранить возможно дольше необходнмую теплоотдачу
отопительных приборов. Эrо одно из мероприятий, способ-
ствующих эффективности отопления здания.
Эффективность отопления зданпя связана с поддержа-
нием заданной 1емпературы помещенпй в течение требуемо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
320 r Аава 7 Расчет даВАеfШЯ в систеМе 80дЯl'Оi!r отОI1Аения
ro периода времени при НОр\1альных услопиях эксплуата
ции. Заданная те\шература ПО IещениЙ 'v10жет быть обес
печена только при CTporO!vl соответствии теплоотдачи отопи
тельных приборов расчетны'\1 предположениям в течение
Bcero отопительноrо сезона. Следовательно, эффективность
отопления обусловливается прежде Bcero над жностью
системы отопления.
Надежная система отопления, как уже известно, должна
быть безотказной и ремонтоприrодной. Kpo\le Toro, надеж-
ная система должна обладать тепловой устойчивос
тью.
Под тепловом устойчивостью системы, структура KO
торой не нарушается (не проводятся отключения частей,
изменения площади приборов и т. п.), понимается ее свой-
ство пропорционально изменять теплоотдачу всех отопи-
тельных приборов при изменении температуры и расхода
теплоносителя в течение отопитеЛЬНGrо сезона.
Большей тепловой устойчивостью отличаются системы
первой rруппы вертикальные однотрубные и бифиляр
ные. Однако, чтобы обеспечить достаточно устойчивую ра-
боту их, при эксплуатации этих систем нужно уыеньшать
расход циркулирующей воды одновре\1енно с понижением
ее температуры. Так, Б теплый период ОТОl1ительноrо сезона
расход воды в стояках следует уменьшать приблизительно
До 60% расчетноrо (рис. 7.25). Для TaKoro ИЗ\1енения пара-
метров теплоносителя необходимо проведение автоматиче-
cKoro качественно количественноrо реrулирования в тече-
Ние Bcero отопительноrо сезона.
В большинстве случаев автоматическоrо количественно-
ro реrулирования еще не предусматривают, и роль естест-
BeHHoro реrулятора расхода воды предоставляют выпол-
Нять естественному циркуляционному давлению. Ero зна-
чения уменьшаются по мере уменьшения разности темпера-
туры rорячей и охлажденной воды (на рис. 7.25, наПРИ\1ер,
от 250 при t H== 300 дО 6,5 ос при t H == 10 ОС). При этом со-
кращается расход воды во всех отопительных приборах
каждоrо стояка (что было установлено в 7.4). Этим объ-
ясняется то, что при определении расчетноrо циркуляцион-
Horo давления в вертикальных однотрубных и бифилярных
насосных системах отопления [формула (7.38)] к насосноыу
давлению полностью прибавляется максимальное значение
eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
# 7.В. Расчетное циркуляционное давление 8 насQCНОЙ систеМе отiJплениR 321
Cc:i.
1(10
t1t " 5,!]
f(J
ЗО
2(J
10
о
+10
i н, ОС
Рис. 7.25. rрафик I13менения температуры tl" t o и расхода воды а с в вертикальноА
однотрубной системе отопления в течение отопнтельиоl'О сезона (расчетные tl'
95 ос н (o 70 ос соответствуют (H.p 30 ОС)
Это положение можно пояснить рис. 7.26, rде показаны
характеристика циркуляционноrо насоса и отрезок сум-
марной характеристики двух «насосоВ» (механическоro и
ecтecTBeHHoro), вызывающих циркуляцию воды в системе.
В рабочей точке А пересечения суммарной характеристики
с характеристикой системы отопления (9 6, 4) под совмест-
ным влиянием давления двух «насосов» (ДРн+ДРе) обес-
печивается расчетный расход воды в системе ОС (при pac
четной для отопления температуре наружноrо воздуха).
По мере повышения температуры наружноrо воздуха естест-
венное циркуляционное давление уменьшается (вследствие
уменьшения L\t, см. рис. 7.25), сокращается и расход
воды в системе (точка А на рис. 7.26 стремится к точке Б).
В рабочей точке Б расход воды минимален и равен 011 (eCTe
ственное давление равно нулю). Используя в качестве «ре-
rулятора» изменение eCTeCTBeHHoro циркуляционноro дав-
ления, можно лишь приблизиться (в среднем наполовину)
21 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
822 r дава 7. Расчет даБАения в системе водянOiJО отопАен.ия
Ар
Арн+ А Р е
ДР Н
/
/
/
/
/
/
./
о
Б ц Б с r;.
Рис. 7.26. Характеристики насоса (рабочая точка Б) и суммариая (рабочая
точка А с учетом eCTecTBeHHoro ЦИРКУ.1яционноrо давления Аре) применительио К
вертикальиоЙ однотрубиоЙ системе отоплеиия (расход воды измеНяется от а до
ас) н
к надлежащему количественному реrулированию верти
калыIхx однотрубных систем отопления, и оптимальный
rидравлический режим в них достижим только при автома-
тическом реrулировании.
Меньшая тепловая устойчивость присуща rоризопталь-
ным однотрубным и бифилярным, особенно вертикальным
двухтрубным системам отопления. В циркуляционных коль
цах этих систем в результате изменения различноrо по Be
.1ич!ше eCTeCTBeHHoro циркуляционноrо давления заметно
нарушается расчетный rидравлический режим отопитель-
ных приборов. Вода, подаваемая циркуляционным насо-
сом в стояки, перераспределяется между ветвями и прибо-
рами: в ХОЛОДНЫЙ период отопительноro сезона (t и<t с р.о,с)
значительно увеличивается расход воды в верхней части
систем при сокращении расхода в нижней части; в теплый
период (tH>t CP . O . c ) возрастает расход воды в НIIжней части
за счет верхней. Таким образом, в этих системах неизбежно
возникает вертикальное rидравлическое и, как следствие,
тепловое разреrу лирование нарушение тепловой устой-
чивости.
Выбор расчетноrо циркуляционноrо давления по форму-
ле (7.39) создает условия для длительноrо действия отопи-
тельных приборов rорИЗ0нтальных однотрубных и бифи-
лярных, вертикаJIЬНЫХ двухтрубных насосных систем в
расчетном rидравлическом режиме с сохранением тепловой
устойчивости. Такой подход к выбору t!.pp способствует
также уменьшению вертикальноrо тепловоrо разреrули-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
75. Расчетflое t,uр"у.<яЦUОflflое дммние 8 насосной Ctlcтeue отопленuя 323
рования при НИЗКОЙ и ВЫСОКОЙ температуре наружноrо B03
духа и сокращению продолжитеJ1ЬНОСТИ этих периодов в
процессе эксплуатации систем отопления.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Почему высота расположения OTKpbIToro расширительноrо
бака, соединенноrо с системой водяноrо отопления двумя верти-
кальными трубами, не влияет на веЛПЧIlНУ eCTecTBeHHoro циркуля-
циониоrо давления в системе?
2. Сопоставьте изменение rидростатпческоrо давления в на-
сосной снстеме водяноrо отопления в зависимости от точек присоеди-
нення OTKpbIToro расширительноrо бака, традиционных для совет-
ской и rерманской праI{ТИКИ.
3. Исследуйте условия, при которых в районной системе водя-
Horo отопления возможны в отдельных зданиях: а) подсос воздуха
Б трубы; б) разрушетrе ОТОШJТельных приборов.
4. Выведите зависиМОСrи для определения предельно целесооб-
разиоrо расстояния между точками параллсльноrо включения
двух расширительных баков в различных частях районной системы
водяноrо отопления.
5. Определите относительные значення eCTecTBeHHoro цирку-
ляционноrо давления (приняв за единицу ero значенне при расче';'-
ной для отопления температуре наружноrо воздуха) при темпера-
туре наружноrо воздуха в местных условиях; средней в январе,
средней в те'Iение отопительноrо сезона, в начале и конце отопитель-
Horo сезона.
6. Выведите формулу (7.27) с включением в нее тепловой иа-
rрузкн стояка вместо расхода воды.
7. Усrановите зависшIOСТЬ eCTeCTBeHHoro циркуляционноrо
давления в малых циркуляциониых кольцах вертикальиой одио-
трубной системы водяноrо отопления от числа последовательно
включеиных в стояки отопительных приборов.
8. Проанализируйте В.'lияние eCTecTBeHHoro циркуляциоиноrо
давления, возникающеrо вследствие охлаждения воды в приборах
двухтрубноЙ насосной системы Водяноrо отопления, на распреде-
ление теплоносителя между отопительными прибораМII, расположен-
НЫМи на различиых этажах Мноrоэтажноrо здания.
9. Сравните в расчетных условиях естественное циркуляцион
ное давлеиие, воэиикающее в малых циркуляцнонных кольцах при
радиаторах, установленных в вертикальной и rоризонтальной одио-
трубных системах водяноrо отопления.
10. Оцените относительную тепловую устойчивость вертикаль-
ной однотрубной, rоризонтальноЙ однотрубной и вертикальной
двухтрубной иасосных систем водяноrо отопления миоrозтажноrо
здаиия,
21.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
324 Т.шеа 8 Тuдраелическuй расчет системы еодяноео отопления
rЛАВА З. rИДРАВЛИЧЕСI<ИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ
водяноrо ОТОПЛЕНИЯ
8.1. Основные положения rидравлическоrо расчета
системы ВОДяноrо отопления
Система водяноrо отопления представляет собой раз
ветвленную закольцованную сеть труб и приборов, запол-
ненных ВОДОЙ. Вода в течение ОТОПlIтельноrо сезона нахо-
ДИТСЯ в постоянном круrообороте. По трубам (теплопрово-
дам) наrретая вода распределяется по приборам, охлаж-
денная в приборах вода собирается воедино, наrревается
в теплообменнике и вновь направляется к приборам. Тепло-
проводы предназначены для доставки и передачи в Ka oe
помещение обоrреваемоrо здания необходимоrо количества
тепловой энерrии. Так как теплопередача происходит при
охлаждении определенноrо КО,1ичества воды, требуется
выполнить rидравлический расчет системы.
rидравлический расчет прОВОДИТСЯ по законам тид-
равлики. Расчет основан на следующем принципе: при
установившемся движении воды деЙствующая в системе
разность давления (HacocHoro и естествен Horo) полностью
расходуется на преодоление сопротивления движению.
Правильный rидравлический расчет предопределяет ра-
ботоспособность системы отопления. Точный расчет системы
связан с решением большоrо числа не.'lинейных уравнений.
Решение затрудняется при выполнении требований СНиП
применять трубы по имеющемуся сортаменту. В этих усло-
виях rидравлический расчет заключается в подборе по
сортаменту площади поперечноrо сечения (диаметра) труб,
достаточной для подачи нужноrо количества воды в прибо-
ры системы. Потери давления при перемещении требуемоrо
количества воды по трубам принятоrо диаметра определя-
ют rидравлическое сопротивление системы.
rидравлическое сопротивление системы, как установле
НО, должно соответствовать деЙствующей разности давле-
ния, а в расчетных условиях циркуляции ВОДЫ расчетному
циркуляционному давлению (см. 7.5).
rидравлический расчет выполняют по пространственной
схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксоно-
метрической проекции. На схеме системы выявляют цир
куляционные кольца, делят их на участки и наносят тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 1 Основные положения еuдfJa8//f1ческоео расчета састечы 325
вые наrрузки. В циркуляционное кольцо Moryr быть ВJ{ЛЮ
чены один (двухтрубная система) или неСJ(ОЛЬКО (однотруб-
ная система) отопительных приборов и всеrда теплоrенера-
тор, а также побудитель циркуляции теплоносителя в на-
сосной системе отопления.
Участком называют трубу ПОСТОЯlllюrо диамеrра с ОДJiJШ
И тем же расходом теплоносителя. Последовательно со-
еДIIненные участки, образующие замкнутый контур цир-
куляции воды через теплоrенератор, сосrавляют циркуля-
ционное кольцо системы.
Тепловая наrрузка прибора (точнее прибора с прилеrа-
ющим этажестояком) пРИlIимается равной расчетным тепло
потерям пО!\1ещений Q u (за вычетом теПЛОIJоступлений, если
они имеются).
Тепловая наrрузка участка Qyq составляется из тепло-
вых наrрузок приборов, обслуживаемых протекающей по
участку водой:
Qуч== Qп. (8.1)
Для участка подающеrо теплопровода тепловая на-
rрузка выражает запас теплоты в протеJ(ающей rорячей
воде, предназначенной для последующей (на дальнейшем
пути воды) теплопередачи в помещения; для участка об
paTHoro теплопровода потери теплоты протекающей
охлажденной водой при теплопередаче в пО\1ещения (на
предшествующем пути воды). Тепловая наI'рузка участка
предназначена для определения расхода воды на участке
в процессе rидравлическоrо расчета.
Расход воды на участке О уч при расчетной разности
те\шературы воды в системе t[. to по аналоrии с форму лоЙ
(6.7) с учетом дополнительной теплоподачи в помещения
Qyq
а}ч== C(tl' t o ) 1 2' (8.2)
[де Qуч тепловая наrрузка участка, найденная по формуле (8.1);
1 и 2 поправочные коэффIIцlIентыI' учитывающие дополни-
тельную теплоотдачу в помещения [см, цояснеИIIЯ к формуле (4.21)];
с удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 кДжl (Kr. К).
ДЛЯ получения расхода воды на участке в кr/ч тепловую
наrрузку в Вт следует выразить в кДж/ч, т. е. умножить на
3600 : 1000==3,6.
Пример 8. t. Тепловая наrрузка участка равна 7000 Вт (вклю-
чая поправочные коэффициенты 1 и 2)' Это означает, что вода,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
326 rAaea 8, ruдравАuческuй расчет cucmeAlbl 80дЯ1l0ео OтOпAelll'R
протеКiJющая на участке, передаст (или уже передала, если это
участок обратноrо теплопровода) в помещения тепловой поток
7000 [Зт. Если при этом вода охладится (или уже охладилась) от 95
до 70 се, т, е. на 25 ос, то расход воды на участке по формуле (8.2)
составит
7000,3,6
О)Ч 4 '87.25 240 кr/ч.
,
Тепловая наrруэка системы отопления в целом равна
сумме тепловых наrрузок всех приборов (теплопотерь
помещений). По общеЙ теплопотребности для отопления
здания определяют расход воды в системе [формула (6.7)]
о Qc Qn r. 83
C C(tl, tO) c(tr to) 1'2 (.)
[пояснения см. формулу (8.2)].
rидравлический расчет связан с тепловым расчетом
отопительных приборов и труб. Требуется MHoroKpaTHoe
повторение расчетов для выявления действительных pac
хода и температуры воды, необходимой площади приборов.
Для этоrо используют ЭВМ. При расчете вручную сначала
выполпяют rидравлическиЙ расчет системы, принимая
средние значения коэффициента MecTHoro сопротивления
(КМС) приборов, затем тепловой расчет труб и приборов.
Если в системе примеrrяют конвекторы, в конструкцию
которых входят трубы D У== 15 и 20 мм, то для более точноrо
расчета предварительно определяют длину этих труб, а
после rидравлическоrо расчета с учетом потерь давления в
трубах приборов, уточнив расход и температуру воды, BHO
сят поправки в размеры приборов.
При rидравлическом расчете потери давления па каж
дом участке t!.РУЧ' Па, циркуляционных колец системы
отопления определяют по формуле Дарси Вейсбаха,
известной из курса rидравлики
'л pw 2 pw 2
"'-Руч== d g lуч т+Дуч Т. (8.4)
По формуле (8.4) находят падение rидростатическоrо
давления в потоке ВОДЫ вследствие линейной потери (пер-
вое слаrаемое) при трении о стенки трубы и местных co
противлений (второе слаrаемое) из за деформации потока
в фасонных частях, арматуре и приборах.
в формуле (8.4)Л коэффициент rидравлическоrо трения, оп-
ределяющий в долях rидродинамическоrо давления (pw 2 /2, Па)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 8.1. ОСНО8ные nuЛnЖfНИЯ еидравлическоео расчета системы 327
линейную потерю rидростатическоrо давления на длиие трубы,
РdВНОЙ ее внутреннему диаметру d B , м; lуч длина участка, м;
уч сумма км.с на участке, выражающая местные потеря
rидростаТIlческоrо давления в долях rИДРОДl!намическоrо давления
(значения км.с приведены в справочной литературе); р и w соот-
, ветственно средняя плотность, Kr/M 3 , и скорость движения, м/с,
воды на участке,
Коэффициент fидравлическоrо трения А зависит от
режима движения жидкости (ламинарноrо или турбулеНТIlО-
ro) в трубах и приборах систем отопления.
При лщtuнаРНОАt двuжении воды коэффициент rидрав-
лическоrо трения по формуле Пуазейля с поправкоЙ на
шероховатость труб (действительная в диапазоне изменения
числа РеЙнольдса от 300 До 7000)
л== r 1+! ( : )o,8], (8.5)
rде Re число Рейнольдса (Re==wdD/v); k"iJ эквнвалентНая ше-
роховатость внутренней поверхности труб (в системах водяноrо
отопления принимают 119==0,2 мм).
При турбулентном движении воды в трубах (во всей
области турбулентноrо режима от rидравлически rладких
До вполне шероховатых труб) наиболее часто (с учетом за-
рубежной практики) используют формулу Колбрука (в оте-
чественной практике применяют также формулу А. д. Альт-
шуля):
1 ( 2,51 + ke )
,r == 21g V 37d '
r '). Re}., в
Турбулентное движение воды наблюдается в современ-
ных насосных системах (особенно однотрубных) MHoro-
этажных зданий.
Ламинарное движение встречается в чуrунных отопи-
тельных приборах и в трубах систем с естественной цирку-
ляцией воды малоэтажных зданий.
Коэффициент rидравлическоrо трения дополнительно
возрастает при малой скорости движения в связи со значи-
тельным охлаждением воДЫ в трубах.
Коэффициент MeCTHoro сопротивления (КМС) зависит
в основном от rеометрической формы препятствий движе-
нию (арматура, приборы, воздухосборники, rрязевики,
коллекторы и т. п.), изменения направления движения и
расхода воды (в тройниках, крестовинах, отводах, скобах,
утках, калачах и друrих фасонных частях).
(8.6)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
з 28 { дава 8 ruдравдuчес/{uu расчет системы водяноеО отоnАеНUЯ
Значения КМС, как правило, определяют опытным путем
и при rидравлических расчетах насосных систем. отопления
усредняют (хотя иsвестно, что увеличивается под ВЛIIЯ-
IIнем вязкости при малой скорости движення воды). Для
троЙников н крестовин на'(одят по отдельности значения
КМС дЛЯ ПрЯ\1ЫХ проходов И ответвлениЙ, отнесенные к
rндродина'\шчеСКО\1У давлению в потоках до их СЛИЯНlIЯ
или после деления в этих фасонных частях, т е к учаСТКd\1
(' меньши'v! раСХОДО\1 воды Например, КМС paBHocтopOH
lIero тройника при делении потока воды пополаl\1 составля-
ют: на проходе 2,2, на ответвлениИ 5,4, при слиянии рав-
ных потоков соответственно 2,2 и 2,0 (число два означает,
LTO потеря rидростатическоrо давления при слияниИ боко-
,"oro потока с прямым равна двум единица\! rIIдродинами-
'IeCKOrO давления причем rидродиначичеСI\ое давление под-
считано по значению СI{ОРОСJИ движения воды в бо!{Овом ОТ-
ветвлении).
8.2. Способы rидравлическоrо расчета
системы водяноrо отопления
rидравлический расчет системы водяноrо отопления
выполняют различными способами. Рассмотрим наиболее
распространенные способы.
Первый способ rидравлическоrо расчета по удельной
линейной потере давления, коrда подбирают диачетр труб
при равных (применяют также термин постоянных) пере-
падах те'\шературы воды во всех стояках и ветвях (T'
таких же как расчетный перепад температуры воды во всей
системе tc
/j,f CT == I1fc,
(87)
причеы tc==tr to.
Предварительно вычисляют расход воды на каЖДО'\1
учаСТhе по формуле (82). Потери давления на трение и мест-
ныс сопротивления на участке определяют раздельно по
преобразованной формуле (8.4)
( Л PW 2 ) pW2
/j,руч== d B 2 lуч+Дучт==Rl)ч+ Z ,
л pw 2
rде R == удельная потеря давления на трение на дЛине
d B 2
(8 8)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 2 Способы 8uдравлuческоео расчета системы отопДel<ия 3 29
м, Па/м;
рш 2
z== уч""""2"' ПОТери давления иа местиые сопротивлення,
Па.
Потери давления в циркуляционном кольце систеМЫ:
при последовательном соединении N участков
N
8Робщ== (Rl+Z)t, (89)
1=1
т. е. равны сумме потерь давления на участках, составляю-
щих кольцо;
при параллельном соединении двух участков, стояков
или ветвей
8р! == 8pj,
(8 10)
т. е. потери давления на параллельно соединенных учасr-
ках, стояках или ветвях равны.
Второй способ rидравлическоrо расчета по xapaKT
ристикам сопротивления и проводимостям, Коrда устанав-
лнвают распределение ПОТОков воды в циркуляционных
кольцах системы и получают неравные (употребляют также
термины переменные, скользящие) перепады температу-
ры ВОДЫ в стояках 11 ветвях
М СТ !S Мс. (8 11)
При этом допускают отклонение t!.t cT от t!.t c на + 7 ос
(при t r до 115 ОС) и оrраничивают минимальную температу-
ру воды, уходящей из стояков и ветвей в расчетны усло-
виях, 60 ос. Предварительно выбирают диаметр труб на
каждом участке с учеТО1\1 допусти\юй скорости движения
ВОДЫ и КОНСТРУКТИВНЫХ соображениЙ.
Потери давления на трение и местные сопротивления на
участке определяют COB'v!eCTHO по преобразоваllНОЙ форму-
ле (8 4)
8Руч==( lуч+ ьуч) pwj! ==[ А уч ( l\ч+ Ьуч)]Х
хG ,==SучG ч, (812)
[де W У 'l==4G уч / (З600рлd;) скорость движения воды, м/с; О у ,!
расход воды на рассчитываемом учаСТI{е, кr/ч; А уч удельное
rндродннамическое давленне на участке, Па/ (кr/ч)2, возникающее
прн расходе воды 1 кr/ч, вычисляется ПО формуле (после подстанов-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
330 rлава 8. ruдраВАuчесf.UЙ расчет системы водяноао отопления
ки значения 11: и преобразования)
Ауч==6,25/(IО8рd I); (8.13)
Sуч характеристика rидравлическоrо сопротивления участка,
Па/ (кr/ч)2, выражающая потери давления на участке при единич-
ном расходе воды (1 кr/ч); определяется по формуле [см. форму.'lУ
(8.12))
5 уч == А уч ( l,ч +Дуч). (8.14)
Потери давления на участке MorYT быть найдены помимо
формулы (8.12), т. е. по зависимости руч==S учG ч, еще
и исходя из проводимости участка
руч== ( Оуч ) 2, (8.15)
а уч
rде а уч проводимость участка, Kr/ (ч .Па о ,5), показываЮщая рас-
ход воды пр I! единич ной потере давлеиия на участке (1 Па).
ПРОВОДИМОСТЬ связана с характеристикой сопротивле-
ния зависимостью
а== I/YS. (8.1G)
Характеристика сопротивления может быть получена
как для отделыюrо участка, так и для неСКОJIЬКИХ участков,
соединенных между собой последовательно или параллель-
но. Общая характеристика rидравлическоrо сопротивления
последовательно соединенных N участков (при одинаковых
расходах теплоносителя на всех участках)
N
5 0 бщ == 5i. (8,17)
1=1
т. е. равна сумме характеристик сопротивления участков.
Общая характеристика rидравлическоrо сопротивле
ния параллельно соединенных двух участков (характери
стика сопротивления так называечоrо узла)
1 1
5 уз (аl+ а 2)2 ( + ......!...... ) '
У5 1 У 52
(8.18)
т. е. характеристика сопротивления узла параллельных
участков равняется обратной величине квадрата суммы
ПРОВОДlIмостеЙ участков, ero составляющих (при условии
равенства естественных циркуляционных давлений, де 1"1-
ствующих в кольцах, включающих параллельно соединен-
ные участки).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 g Спос()бl,l 2uapaeAW< P CKOi:O расчета системы отопления З.lI
в данном случае проводимости участков (11 И (12' При
включении в узел TpeTbero параллелыlOro участка с харак-
теристикой сопротивления 5з (проводимостью (1з) в форму-
лу (8.18) вводится третье слаrаемое в скобки знаменате-
ля 1/ V 5з (или (1з).
Характеристики сопротивления узлов, соединенных по-
следовательно с учасrками, су мируют с характеристиками
сопротивления Э1ИХ участков по формуле (8.17). Следова-
тельно, характеристика сопротивления однотрубпоrо сrоя-
ка, состоящеrо из последовательно соединенных прибор-
ных узлов и участков
Sст==1:Sуч+ Sуз'
(8.19)
в сложные узлы МОТУТ объединяться параллельно со-
единенные и стояки и ветви систеr-.1Ы для получения 5с
характеристики сопротивления системы. Torдa потери дав-
ления в системе ь'Рс при извесrllО расходе воды О С Moryr
быть найдены по формуле, апалоrичноЙ формуле (8.12):
/'o,Pc==ScG . (8.20)
rидравлический расчет по первому способу раскрывает
физическую картину распределения сопротивлений в сис-
теме, но выполняется с невязками потерь давления в смеж-
ных ЦИРКУJ1ЯЦИОННЫХ кольцах Вследствие этоrо на прак-
тике после окончания монтажных работ требуется прово-
дить пусконаладочное реrулирование системы во избежа-
ние нарушения расчетноrо распределения воды по прибо-
рам.
_ rидравлический расчет по второму способу примеияют
при повышенноЙ скорости движения воды в систеl\lе, коrда
возможно использование постоянных значениЙ коэффи-
циентов "л и . В результате расчета определяются действи-
тельные значения расхода и температуры воды в ветвях,
стояках и прибора.х системы отопления. Ero использование
для расчета систем с естественной циркуляцией преумень-
тает потери давления и тем более, чем ниже скорость дви-
жения воды.
Известны также способы rидравлическоrо расчета сис-
тем отопления по приведенным длинам и по динамическим
давлениям, основанные также на формуле (8.4).
Приведенные длины участков включают ДОПОJIIIИТель-
ные длины труб, эквивалентные по потерям давления поте-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
332 rлава 8 ruдравлuческuй расчет cucmeMbI водяно о Gmопленuя
рям на участках в местных сопротивлениях (! пр==l уч+lэкв),
Способ приведенных длин применяется при rидравлических
расчетах систем паровоrо отопления BblCoKoro давления и
наружных теплопроводов.
При rндравлическом расчете по динамическим давлени-
ям (рдин===рW 2 /2), наоборот, к КМС участков прибавляют
дополнительные КМС, эквивалентные по потерям давления
линеЙНШ.l потерям на участках ( IJР== УЧ+ '''П)'
Способ динамических давлений целесообразно применять
для расчета систем водяноrо отопления с корот!шми участ-
ками и мноrочисленными местными сопротивлениями.
8.3. rидравпический расчет системы
водяноrо отоппения по удепьнон пиненной потере
давления
Расчет начинают с OCHoBHoro циркуляционноrо кольца
системы.
Основным считают циркуляционное кольцо, в котором
расчетное циркуляционное давление PP (см. 7.5), при-
ходящееся на единицу длины кольца [, имеет наименьшее
значение
t1Pl == /'o,pp/L.l. (8.21)
В вертикальной однотрубноЙ системе это кольцо
через наиболее наrруженный стояк из удаленных от тепло-
Boro пункта стояков при тупиковом движении воды или
также через наиболее наrруженный стояк, но иа средних
стояков при попутном движении воды в маrистралях.
В вертикальной двухтрубной системе это кольцо
через нижний отопительный прибор наиболее наrружеНlIOj'О
пз удаленных от тепловоrо пункта стояков при ТУIIИКОВОМ
движении воды или наиболее наrруженноrо из средних
стояков при попутном дви}кении воды в маrистралях.
В rоризонтальной однотрубной системе мноrОЭ1юкноrо
здания основное циркуляционное кольцо выбирают по
меньшему значению /1Рl [выражение (8.21)] в двух цирку-
JIЯЦИОННЫХ кольцах через ветви на верхнем и нижнем эта-
жах. Так же поступают при расчете системы с естественной
циркуляцией воды, сравнивая значения /1Рl в ЦИРI<УЛЯ-
ционн!. х кольцах через отопительные приборы, находя-
щиеся на различных расстояниях от тепловоrо пункта.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 8.3 rllдравЛllчеСКllй расчет CllCтeAtbl водяноео отопления по R 333
При выборе диаметра труб в циркуляционном кольце
исходят из принятоrо расхода воды и среднеrо ориентиро
вочноrо значения удельной линейной потери давления
Rcp, Па/м, определяемоrо по формуле (считая потери дав-
ления на трение равными 65% /1р р )
R 0,65дрр
cp ,
(8.22)
rде Z 1 общая длииа последовательно соедииенных участков,
составляющих основное циркуляционное кольцо, м.
rидравлический расчет проводят на ЭВМ или вручную,
используя вспомоrательные таблицы, составленные при
усредненной плотности воды Рср С учетом зависимости ко-
эффициента rидравлическоrо трения от режима движения
воды по формулам (8.5) и (8.6), Для примера ниже приведе-
ны выборки из этих таблиц (табл. 8.1 и 8.2).
Таблица 8.1. Удельные лииейиые потери давления R,
Паlм (tr==95 105°C, t o ==70°C, k 8 ==0,2 мм)
Расход а, кr/ч (над чертой), и скорость движения воды
W. м/с (под чертой), в стальных .1\erKHx водоrаэопроводных
Потери трубах диаметро" условноrо прохода, М"
давлеиия R. I I I I I I
Па/м 20 25 32 40 50
10 15
128 236 519 1007 2099 3009 5878
140 0,273 0,321 0,393 0,466 0,561 0,611 0,726
132 245 538 1044 2175 3118 6090
150 0,283 0,332 0,407 0,483 0,581 0,636 0,752
Таблица 8.2. Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па
Сумма коэффициентов местных сопротнвлений
Скорость I I
движения I I I I
поды w. м/с 1 2 3 4 5 6 7
0,320 50,0 100 150 200 250 300 350
0,325 51,6 103 155 206 258 310 361
0,330 53,2 106 159 213 266 319 373
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
834 rлаеа 8 rидраелuчеСКtlй расчет системы водЯIiО<!О отопления
а)
7
о}
.2
3
Ij
5'
ь
7
л
t I
2'
3'
4'
5"
5'
7'
5
Рис. 8. t. Расчетные схемы ЦИРКУЛЯl\ИОИИЫХ колец вертикальиых систем ОТОllЛ('ПИЯ
с тупиковым (а) и попутиым (6) движеиием воды в маrистралях
"
'"
+
......
(J
«
1=
с(
'"
Б t Z 3
4
.J 6
7!
Рис. 8.2. Эпюра циркуляциоииоrо
давлеиия в системе Отопления с
тупнковым движеннем воды в
маrнстралях (1 7 номера сто,,-
ков)
Пример 8.2. По участку из леrких водоrазопроводных труб
ДЛИНОЙ 10 м протекает 240 кr/ч воды при температуре 95 ос (см.
пример 8.1). При Dy 15 по табл. 8.1 иайдем, иитерполируя, R==
== 144 Па/м и w==0,326 м/с. При сумме коэффициентов местиых
сопротивлеиий ;==6 потери давлеиия иа участке по формуле
(8.8) составят
Руч== Rl+Z== 144.10+312== 1752 Па.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 8 8 rидрuвлuческuй расчет cиcmelolbl 80дЯН020 отОnAенuя по R 835
Число 312 найдено по табл. 8.2 при w==O,326 м/с и ==6.
Потери давления в основном циркуляционном кольце,
состоящем из N последовательно соединенных участков,
рассчитанные по рассматриваемому способу по формуле
(8.9)
N
Z (Ю + Z)i == (0,9 ... 0,95) /jpp,
i=1
(8.23)
т. е. должны быть меньше расчетноrо циркуляционноrо
давления [\рр на 10% (запас, учитывающий дополни
тельную потерю давления вследствие отступления от проек
та при монтаже системы).
На рис. 8.1, а двойными линиями показаны участки oc
новных циркуляционных колец систем отопления с тупи-
ковым, на рис. 8.1, б с попутным движением воды в маrистра-
лях. Цифрами 1 7 отмечены точки присоединения COOT
ветствующих стояков к Подающей маrистрали, цифрами
1/ 7' к обратной маrистрали.
rидравлический расчет OCHoBIloro циркуляционноrо
кольца систеIvlыI с тупиковым движением воды дает возмож
ность установить изменение давлеиия по всей длине подаю
щих и обратных маrистралей. После расчета строят эпюру
циркуляционноrо давления в маrистралях. По rоризонтали
наносят длину участ!\Ов маrистралей и отмечают номера
стояков, по вертикали 'откладывают потери давления на
участках маrистралей и в стояке (стояк 7 на рис. 8.1), BXO
дящем в основное циркуляционное кольцо (рис. 8.2). Паде
ние циркуляционноrо давления по длине каждоrо учасrка
маrистралей считают равномерным (изображено на рисун
ке наклонными сплошными линиями). Общие потери дав-
ления на всех участках стояка 7 выражены вертикальным
отрезком 7 7' .
По эпюре выявляют располаrаемое цирку ляционное
давление в точках присоединения к маrистралям промежу
точных стояков (стояков 1 6 на рис. 8.2), входящих во
второстепенные циркуляционные кольца, к расчету кото-
рых переходят После расчета OCHoBHoro ЦИРКУЛЯЦIlонноrо
кольца.
Второстепенные циркуляционные кольца состоят из
общих участков OCHoBHoro кольца (уже рассчитанных) и
дополнительных (не общих) учасп{ов, еще не рассчитан-
ных. Их rидравлический расчет проводиrся с увязкой по-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
31. rла6U 6 rидра6лический расчет системы 60дч1tОео отопления
терь давления. Термин «увязка» означает получение pa
венства потерь давления на параллельно соединенных
дополнительных участках какоrо-либо второстеПеННОl'О
I\ольца и не общих участках OCHoBHoro кольца fcоrласно
формуле (8.10)]. Следовательно, в каждом новом кольце
рассчитываются только дополнительные (не общие) участ
ки, в данном случае только промежуточные стояки. Для
увязки потери давления в любом промежуточном стояке
:s (RI+Z)CT должны равняться располаrаемому циркуля-
ционному давлению ДРр.СТ' фактически заданному в pe
зультате расчета OCHoBHoro кольца (на эпюре выражено раз
ностью давления в точках присоединения стояка к маrист-
ралям) .
Итак, rидравличеСКIJЙ расчет второстепенных цирку-
ляционных колец в системе с тупиковым движением воды
в маrистралях сводится к расчету промежуточных стояков
с получением равенства:
Z (RI+Z)cT ==I'.PP. СТ' (8.24)
rде I'.PP.CT располаrаемое циркуляциоииое давлеиие, получен
иое в результате расчета осиовноrо циркуляциониоrо кольца.
Следовательно, располаrаемое циркуляционное давле
иие ДРр.ст должно быть равно потерям давления (уже из
вестным) на участках OCHoBHoro кольца, замыкающих pac
сматриваемый стояк. Таким образом, для двухтрубной
системы
I'.pp CT""" (Rl+Z)oc; (8.25)
для однотрубной системы
I'.PP. СТ """ (Rl + Z)oc+ (1'. Ре. вт 1'. Ре. ос) (8.26)
с поправкой на разность eCTecTBeHHoro циркуляционноrо
давления во второстепенном и основном кольцах.
Например, для стояка 1 (рис. 8.1, а) по формуле (8.25)
I'.pP. CT== (Rl+Z)1 7 7' 1'.
в системах с тупиковым движением воды затрудни-
тельно при оrраниченном сортаменте труб достиrнуть вЫ-
полнения равенства по формуле (8.24). Поэтому при опреде-
лении потерь давления в промежуточных Стояках допус
кают невязку до 15% с располаrаемым циркуляционным
давлением.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 8 J rидравлический расчет системы водЯН020 отопления по R 337
На рис. 8.2 показано, что потери давления в циркуля
ционных кольцах различной длины не одинаковы. Наи
большие потери давления И:\lеют место в основном цирку
ляционном кольце через дальний от тепловоrо пункта (и
наиБОJ1ее наrруженный) стояк 7, наименьшие во BTOpO
степенном кольце через ближний стояк 1. Избыток цирку-
ляционноrо давления невязка (изображенный на ри
сунке ординатой 1' 1") вызовет, если он превышает
O,15dpp.CT' недопустимое перераспределение количества
воды, протекающей в маrистралях и стояках. В результате
возникнет rоризонтальное разреrулирование системы с OT
клонением от расчетных расхода и температуры воды, а
также теплопередачи приборов.
Во избежание разреrулирования системы потери давле
ния (rидравлическое сопротивление) во всех циркуляци
онных кольцах можно привести в соответствие с расчетным
циркуляционным давлением путем поrлощения избытка дaB
ления диафраr'мами на стояках. Возможен и друrой, более
рациональный путь: вычисляют по второму способу дей
ствительные расход и температуру обратной воды в каж
дом стояке и вносят исправления в расчетную площадь
приборов. Для этоrо по располаrаеМО\1У циркуляционному
давлению dPP.CT определяют перепад температуры воды
в стояках dt CT по формуле
М СТ == Q V 1 2 , (8.27)
ист !1р р . СТ
rде О'СТ проводимость стояка, Kr/ ('1' Па о ,5), ВЫ'Iисляемая по фор
мулам (8.16) и (8.19).
При rидравлическом расчете системы с попутным ДВИ
жением воды в маrистралях эпюру циркуляционноrо дав-
ления строят после расчета не только OCHoBHoro, но и еще
двух второстепенных циркуляционных колец через
ближний и дальний (от тепловorо пункта) стояки. rидрав-
лический расчет второстепенных колец, как уже известно,
сводится к расчету только дополнительных (не общих) уча-
стков, не входящих в основное кольцо. При этом увязыва
ются потери давления в параллельно соединенных участках
второстепенноrо и OCHoBHoro колец по формулам (8.24)
(8.26). Например, для расчета дополнительных участков,
относящихся к второстепенному циркуляционному коль
22 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
З 8 rлаеа lJ ruдрйвлuчеrкuй расчет системы еодЯН020 отопления
. --Q
I
I
I
I
7 7'
fj
1 2 3 IJ !j 5 7 t
Рис. 8.3. Эпюра ЦИРКУJlВЦИОН
Horo давлеиия в двухтрубной
снстеме отопления с попу r
НЫМ двmкением ВОДЫ в "аrи
стралях (l 7 номера CTO
яков)
(J
<1
с
<1
м
цу через сroяк 1 (см. рис. 8.1, б), по формуле (8.25)
/)рр, ст. 1 == (R l + Z)1 4 4',
а через стояк 7
/)рр cr. 7== (Rl+Z)4 4' 7"
в системах с попутным движением воды сравнительно
леrко при одинаковой длине циркуляционных колец (это
их отличительный признак) добиться выполнения paBeH
ства по формуле (8.24). Поэтому невязка при расчете допус
тима не более + 5%.
На рис. 8.3 показана эпюра циркуляционноrо давления
в двухтрубноЙ системе, построенная после rидравлическо
[о расчета трех ЦИРКУ.1ЯЦИОННЫХ колец через средней, ближ
ниЙ и дальний стояки (на рисунке показаны невязки расче
та 4' 4" и 4 4"'). Незначительные поrери давления в
стояк ах (вертикальные отрезки на рисунке 1 1', 2 2' и
т. д.) характерны для двухтрубной системы.
Д авление в подающеЙ маrистрали должно быть больше,
чем в обратноЙ Обратное соотношение давления в маrист-
ралях вызовет циркуляцию охлажденной воды через отопи-
тельные приборы <,обр31 )!)'ю» циркуляцию. Это иедопус
тимое явление станет возможным в стояке 2, если давление
в точке 2' обратной маrистрали в результате ошибочноro
выбора диаметра двух участков маrистрали, прилеrающих к
точке 2', повысится до давления 2", или в стояке 6, если
давление в точке 6 подающей маrистрали ПОнизится до дав-
ления 6". На рисунке пунктиром показано изменение дав-
лениЯ в участках маrистралей, вызывающее «обратную»
циркуляцию БОДЫ через отопительные приборы стояков
2 и 6. Опасность опрокидывания циркуляции воды в стоя-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 3 rидра8Аический расчет систем'" аодяЖJeО отоп,е""" по R зq9
ках систем с попутным движением ее в маrистралях подчер
кивает необходимость rидравлическоrо расчета таких сис
тем с невязкой не бо.lее + 5 % .
rйдравлический расчет прО\lежуточных стояков (стоя-
ки 2, 3, 5, 6 на рис. 8 1, б), входящих во второстепенные
циркуляционные кольца, подобен расчету аналоrичных
стояков в системе с ТУПИКОВЫ\I ДВ!liI{ением воды [формула
(8.24») .
Для надежноrо сохранения расчетной пропорциональ
ности распределения воды между стоя!<а\ш в течение ОТОПII
тельноrо сезона, т. е. для обеспечения rоризонтальнои
устойчивости систе\1.Ы, потери давления в стояках (или BeT
вях) должны преобладать: их неоБХОДИl\1O принимать не Me
нее 70% общей потери давления в rассчитывае\lO"'I кольце.
Эпюры цнркуляционноrо давления при относительно низ
КО\1 сопротивлении маrистралеЙ и ВЫСОКО\I сопротивлении
стояков схематично даны штрихпунктирными линия
ми на рис. 8.2 и 8.3. Подобный вид сравнительно леrко мож
но придать эпюре вертика.1JЬНОЙ однотрубной системы отоп
ления мноrоэтажноrо здания, уыеньшая диаметр стояков.
В двухтрубной системе для этоrо потребуется увеличить
rидравлическое сопротивление подводок ко всем отопи
тельным прибора\!. Это делают путе\1 установки на под-
водках кранов КРП с дроссеЛИРУЮЩИ\1 устройство'.i (см.
рис. 5.13). Последнее, KpO"'le Toro, способствует повышенню
вертнкальноЙ тепловоЙ устойчивости двухтрубных стояков.
После rидравлическоrо расчета OCHoBHoro и BTopOCTe
пенных циркуляционных ко",ец вертикальной сисrемы
отопления выполняют дополнительные rидравлические pac
четы отдельных стояков и малых циркуляционных колец.
При rидравлическом расчете стояков вертикальной
однотрубноЙ системы каждый стояк рассматривается как
один общий расчетныЙ участок. Если применяются унифи-
цированные приборные узлы, то потери давления в них
определяются по суммам КМС, приведенным в справочной
литературе. Лишь для нетиповых стояков в отдельных
случаях приходится рассчитывать распределение потоков
воды в трубных узлах, состоящих из неравных по диаметру
и длнне параллельных участков. В таких случаях (рнс. 8.4)
предварительно находят расходы воды О 1 и О 2 В параллель-
ных участках (илн их отношение, если общий расход не нз-
вестен), используя зависнмость расхода воды от проводи-
22*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
n}
34 О r.'IOBa 8. ruдРа8J1uческий puсчет системы 60дЯНОi?О отопления
C cr
А
01
51
d 2
5.2
Б
51
ССУ
Рис. 8.4. Схемы нетИПОвых однотрубных узлов
а е ответвлением к пр"бору. удалt'нному от стояка; б с приборамн различ-
HcrO вида; S, и S. характеристики сопротнвления параллельно соединениых
участков мажду точками А и Б
(t.
0,0
0,'1
....
0,2 /;....
'l
'l
I
О {;"Ц
мости участков
Oi rai
02 ==U;'
2
G cr
Рис. 8.5. Изменение коэффи-
циента затекания воды в ОТо-
ПИТt'льные приборы однотруб-
ных стояков с замыкающими
осевыми (1) и смещенными
(2) участками при движении
воды в стояках в количестве
ОСТ CBt'pxy вннз (СПЛОWllые
линин) И сннзу ВВерх (пуик-
тирные лниии)
(8.28)
rде аl и а2 ПРОВОДИМОСТИ параллельиых участков между точками
А и Б (рис. 8.4), Kr/ (ч .Па о . 5 ); определяются по формуле (8.16).
При rидравличеСКQМ расчете однотрубных стояков с за-
мыкающими участками количество воды, затекающее в ото-
пительные приборы, рассчитывается отдельно по формуле
(8.28) или принимается по значению коэффициента затека-
ния воды, указанному в справочной литературе.
Отношение расходов воды в приборе G пр и стояке О ст
называют коэффициентом затекания воды в прибор
r:J. == Опр/Ост' (8.29)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.3. rUtJравлический расчет системы водян.о20 отопления по R 341
Следует стремиться к повышению коэффициента затека-
ния воДЫ: чем больше а, тем выше будет температура воды
Б приборе и меньше ero площадь.
Значение коэффициента затекания ВОДЫ зависит преж-
де Bcero от направления движения и расхода воды в стоя-
[(ах: при движении воды сверху вниз а возрастает по мере
сокращения ее расхода, при движении воды снизу вверх
уменьшается (рис. 8.5). ПОЭТО IУ в последнем случае уста-
навливают некоторыи минимальный расход воды в стояке,
при котором еще целесообразно применение замыкающих
участков у при боров (G мин на рис. 8.5). Например, если
диаметр труб стояка, замыкающих участков и подводок
15 мм, то при расходе воды менее 200 кr/ч следует пере-
ХОДИТЬ к однотрубному стояку проточному или с трехходо-
БЫМ» краllЮI!I и обходными участками.
Значения коэффициента затекания воды повышаются в
следующих случаях: при смещении замыкающеrо участка
от оси стояка (рис. 8.5), увеличении диаметра и сокращении
длины подводок к прибору, уменьшении диаметра замы-
кающеrо участка (вследствие этоrо, например, можно со-
кратить G ми " до 150 170 кr/ч, если замыкающий участок
имеет диаметр 15 мм при диаметре труб стояка и подводок
20 мм).
При rидрап.r1Ическом расчете подводок к приборам одно-
трубных стояков с замыкающими участками располаrаемос
ЦИРКУJIЯц!!ОННОС давление, действующее в малом циркуля-
циоН/юм кольце, определяется по формуле
&рр.мал== (Rl+Z)з. у:!: &Ре. мал, (8.30)
rД,е (Rl+Z)з .у потери давления в замыкающем участке, из-
вестные IIЗ rН) равлическоrо расчета стояка; &Ре'мал естествен-
ное ЦЩЖУШЩIIонное давление в малом циркуляционном кольце по
формуле (7.30) или (7.30а); знак плюс соответствует двнжению
ВОДЫ в стояке сверху вннз, знак минус снизу вверх.
Если при rидравлическом расчете стояка коэффициент
затекания воды а выбран правильно, то потери давления
в подводках I{ приборам должны равняться I1Р р .мал по
формуле (8.30), т. е. будет ДОСТl1rнута увязка действую-
щих давлений. В противном случае находят путем повтор-
ных расчетов фактические значения а, необходимые для
уточнения площади приборов.
Пример 8.3. Выполиим rидравлический расчс;т OCHOBHoro цир.
куляционноrо кольца из леrких водоrазоироводных труб вертикаль-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
842 rJUIfЮ. 8. rиОpшlАUfI«ICUU pacwm сиС/ШIAfЫ вoiJЯlЮ20 отопАенuя
С,т.
Ст.,
Q, = ItJIJD
2
СТ."
Il z = МОР
[1
i
о
'""
""-
.....
""
.......
h
...,
""-
...,
""
QСШ/
.J2F f
Рис. 8.6. Схема вертикальиоЙ одиотрубноЙ системы водяиоrо отопления с верхнеЙ
разводкой /f тупиковым движением воды в маrистралях (к примеру 8..)
J водоструЙныЙ элеватор; 2 воздухооборннк; 8 н 4 центры ОХ. ажденuя
воды соответственно в стояках 1\ ПР1\борах; ц. н. центр наrревання воды
ной однотрубной системы водяноrо отопления трсхэтажноrо зда-
НИЯ, присоединенной через водоструйный элеватор к иаружным
теплопроводам, при параме1рах теплоносителя t 1 == 150 ос, t ===
==95 ос, t o ==70 ос. Тепловые иаrрузки приборов, стояков н участков
(Вт), длнны участков указаны на схеме (рис. 8.6). Приборы (радиа-
торы РСВ) установлены у остекления световых проемов, присоедн-
иены к стоякам без уток со смещениыми обходными участками в
третьем этаже (с кранамн КРТ), с осевыми замыкающJНШ участками
во BfOpOM и со смещенными замыкающим н участками в первом
(с кранами КРП) Эlаже.
Основное циркуляцнониое кольцо выбираем при тупнковом
движении воды в маrиетралях через стояк 2; длина кольца 56 м
(принимая, что правая ветвь системы значительно длнннее левой).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 8 3 rидравлический расчеl'l систе"'>, 90iJшиео отоПления по R 843
Расчетное циркуляционное давление по формуле (7.38), прене6реrая
как незначительноii величиной I'1Pe. тр. I'1Pp'= I'1Ри+ I'1Pe. пр'= 5600+
+980==6580 Па, ПРИНИ\Iая I'1ри==5600 Па по формуле (6.10) If оп-
ределяя по формуле (7.28) II по таблицам Справочника проекти-
ровщика
I'1pe. пр == : :/i (1600. 3+1100.6+1800.9,25) 3,6.1,06.1,10== 980 Па
при расходе воды в стояке по формуле (7.23)
О 4500.3,6.1,06.1, 10 1 80 / '
CT 4,187(95 70) Kr 1.
Средняя удельная лннейная потеря давления по формуле (8.22)
R 0,65.6580 76 Па / м.
ер 56
Результаты rидравлическоrо расчета (по табл. H.I, 11.3 в
СпраВОЧНIIке проектировщика) вносим в бланк (табл. 8.3).
т а б л и ц а 8.3. rИJl.равлический vасчет
OCHOBHoro циркуляциониоrо кольца
вертикальной одиотрубиой системы водяиоrо отоплеиия
Данные <10 схеме I( ПрНННТQ
учас- I Q, ! о. ! l. 11 Dy' \ w. I R. ! Rl. \ . I z. ! RI+Z.
ТОК ВТ кr/ч м, м" ,,/с \ Па/" Па \, Па Па
1 З3 000 1320 15,0 32 0,355 57 855 2,0 123 978
2 12500 500 5,0 20 0,38 130 650 11,9 840 1490
3 4500 180 14,0 15 0,245 83 1162 15,35 450 1612
4 120 0,51 15 0,16 39 20 2,3 29 49
5 4500 180 3,0 15 0,245 83 249 0,8 24 273
6 90 0,5 15 0,12 23 12 7,4 52 64
7 4500 180 6,5 15 0,245 83 540 6,4 188 728
8 12500 500 9,0 25 0,23 37 333 10,5 272 605
9 33 000 1320 2,0 32 0,355 57 114 1,0 62 176
10 907,5 0,5 25 0,42 115 58 1,2 103 161
1,=56, -r Rl == 3993 и==2143 6136
Примечания: 1. Расход воды на участке 4 при а==0,33 (по
табл. 9,3) 04==(1 0,3З) 180== 120 кr/ч; 2. Расход воды на участке
6 при а==0,5. 06==0,5.180===90 кrjч. 3. Расход воды на участке
10 по форму ла I (6.12) и (6.15)
010 '= О С 01 == 1 32 0 33000. З,6. 1,06.1, 10 907 5 Kr / '!
4, 187 (150 70) , .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
344 r лава 8 ruдра6Лuческuй расчет системы водяноео отопленuя
По Справочнику проеКТИРОВLЦика проверим правильностъ вы-
бора коэффициентов затекания воды в приборы. По формуле (10.39)
найдем для приборов:
на втором этаже Se==31.0,64.0,5.1100:1803==18,7.1O 4.;
на первом этаже Se ==31 .0,64.0,5.1600: 1803 == 27,2' IO &.
Так как полученные значения Se меньше предельных, указан-
ных в табл. 10.11, то коэффициенты затекания воды а (см. примеча-
ния 1 и 2 к табл. 8.3) MOrYT быть оставлены без изменения.
Запас давления в основном циркуляционном кольце
6580 6136 100==675 О,
6580 ,/0
удовлетворяет условию, выраженному формулой (8.23).
При расчете приняты следующие значения коэффициентов
местных СОПРОТIIвлений на участках (по табл. 1l.1O 1l.15 Спра
Вочника проектировщика), причем для смежных участков местное
сопротивление тройника отнесено к участку с меньшеЙ тепловой
наrрузкой.
Участок 1: задвижка Dy 40
отводы Dy 32, 3 шт.
Участок 2: тройник на растекании при О отв ==
== ЙОТВ/ОСfВ == 500: 1320 == О, 38 .. . . .
кран пробочный проходной Dy 20
Участок 3: тройник на проходе при Опрох ==
== 180: 500== 0,36
воздухосборник . . . . . . . . . . .
отводы Dy 15, 4 шт. . . . .
тройиик на проходе при йпро х == 1
радиатор РСВ при Dy 15 . . . . .
кран трехходовой Dy 15 при проходе
Участок 4: два тройника на проходе при
о;,рох == 1 a == I O,33 == 0,67
Участок 5: отвод Dy 15 . . . .
Участок 6: тройник на ответвлении при
О отв == 1 O,5 == 0,5 и делен ии потока ,
то же, при слиянии потоков ....,
Участок 7: отводы Dy 15, 2 шт. .:.. .
тройник на проходе при ОI1РОХ == 0,36
. . .
0,5
0,5.3== 1,5
1==2,0
10,1
1,8
2== ll,9
4,8
1,5
0,8.4==3,2
0,7
0,75
4,4
3 == 15,35
4== 1,I4X
x2 2,3
5==O,8
5,4
2,0
2.:1:.6==7,4
0,8.2== 1,6
4,8
L 7 == 6,4
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 8:1 rидравлический расчет системы водяноео отопления 110 R 845
У'lастor< 8: отводы Dy 25, 2 шт. . . . . . . .
кран пробочныЙ проходной Dy.J:.5 . . . .
троЙник на противотоке при G OTB == 500:
: 1320 == 0,38 .............
0,5.2== 1,0
1,7
Участок 9: отвод Dy 32
задвижка Dy 40 . .
7,8
8 == 10,5
0,5
0,5
9 == 1, О
Участок 10: тройник на ответвлении при
G orB ==907,5: 1320==0,7 и делении потока
lO== 1,2
Пример 8.4. Определим располаrаемое цнркуляционное дав-
ление 1/ среднюю уде'lЬНую линейную потерю давления для rидрав-
лическоrо расчета второстепенноrо ЦИРКУЛЯЦИОНl!оrо кОЛьца одно-
, трубиоЙ системы отопления, изображенной на рис. 8.6.
rидравлическиЙ расчет второстепенноrо КОЛьца через стояк
1 сводится в данном случае к расчету caMoro стояка 1. Располаrаемое
циркуляционное давлеНllе для расчета стояка 1 определяем по фор-
муле (8.26)
8р р СТ. 1 == (Rl+Z)3 7+(8Pe. СТ. I 8Pe. СТ. 2) ==
==2726+(1027 980) == 2773 Па,
rде 8Ре. СТ. 1 == : :; з ь (2500.3+ 1900.6+
+3600.9,25) 3,6.1 ,06.1,10== 1027 Па.
Среднее значение линеЙноЙ потери давления Rcp Вычисляем по
формуле (8.22) при l== 15,5 м
Rcp :=0,65.2773: 15,5== 116 Па/м.
в результате rидравлнческоrо расчета аналоrично расчету в
прпмсре 8.3 определяем d CT ==20 мм, d з v==d подв == 15 мм.
Пример 8.5. Выполним rидравличесiшЙ расчет малоrо цир ку'
ляционноrо кольца отопительноrо прибора на втором этаже в сто-
яке 2 рассмотренноЙ в примере 8.3 однотрубноЙ системы отопления
(рис. 8.7). Расход воды в стояке G CT == 180 кr/ч.
Располаrаемое циркуляционное давление в малом кольце опре-
деляем по формуле (8.30) при движенни воды сверху ВНиз
8рр. мал == (Ю+ Z) з. у+8Ре. Ма., == 49+29== 78 Па,
rде (Rl+Z)з. у==}: (Rl+Z)4==49 Па
(по табл. 8.3 исходя из коэффпцнснта аатекания воды в прибор
а==0,33);
8Ре. мал==0,5 ghпр (tвх tвых)==о,5 .0,64 .9,81 .0,5.18,5==29 Па по
формуле (7.30), ПРИНllмая PBыx PBX== (tвх tвых);
t t 3L 11О0.З,6.1,06.1,1О 18 5 0 С
ВХ BЫX сGпр 4,187.0,33.1/j0 '
из формулы (4.3).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
34б r лаВа 8. rидраолический рш:чс;'} сш:тсыы водяftоzо отопления
Сет t!D
d CT = 15
1,0
1100
Рис. 8.7. Схема MaJlOrO цирку-
JIяционноrо кольца в стояке с
замыкающими участками вер-
тикальиой однотрубиой c"c
темы водяноrо отопления с
верхией разводкой (к примеру
8.5); I 100 тепловая иаr-
рузка, Вт
Результаты rидравлическоrо расчета (по табл. H.I, 1I.3 в
Справочнике проектнровщика) ВНОСIlМ в табл. 8.4.
Таблица 8.4. rидравлический расчет ПОДВОДОК
К отопительному прибору на вторпм этаже (стояк 2)
Учас
ток
I I к iч I ,
I I 60 I 2 11
1 :ic I
10,0811
Dy'
м"
11
15
R,
Па!м
I I L I fi:, I R +/.
120 114,6147167
10
Значения коэффициентов местных сопротивлений
1I.10 II .15) в Справочнике проектировщика):
троiiник на ответвлении при а == 0,33 и
делении потока . . . . . . .
то же, при слиянии потоков
радиатор РСВ при Dy 15 .
кран КРП Dy 13 . . . . .
Получено Z (НI+Z)подв<8р р . мал.
(по табл.
11.1
I 65
0:75
4,4
Z == 14,6
Следовательно, деЙСТВIIТельный коэффициент затекания ВОДЫ
будет нескоЛЬКО больше принятоrо при расчете. Невязка не пре-
вышает 15%, поэтому расчет оставляем без изменения.
Пример 8.6. Выполним rидравлический расчет основиоrо цир-
куляциониоrо кольца насосной (элеваторной) двухтрубной Системы
водяноrо отопления с нижией разводкой и попутным движеиием
воды в маrистралях из труб по rOCT I0704 76* (рис. 8.8) при рас-
четной температуре воды t r ==95 ОС, t o ==70 ос. Отопительные при-
боры стальные панельные радиаторы PCr-2, размещенные у
остекления световых проемов.
Насосное цнркуляционное давление, передаваемое в сисrему
через элеватор, составляет 8рн== 10 кПа,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
J:;::j
....
"
'"
<:ё;<..;
..:
r:::
w
м
'"
I
i
::r:"
:::$о
.;, g::;-
:а..
0:::::.:: а::.....
;;;Q
g Е
:; t
aJ:; ;;:
=::;>'0
::: J.. ::s:: к
Уо; tI;:au:;
..:.:::Е о a:::I:
о f- Е--о
6:а t..o CQ
5.
i-< о.Е-
b
.... с.. (') С а::
";Е ""
=........::: I ::f
g. : :1
... a:
!:Q '""'(:j., U:;"''''
t: ;З
;.)
" ;.,,,
и с...
j
'O:I:g.
(i
""'..
о; 11
1.
t", :
!!:
:
..::1
"'"
и..
и
1:
,,:.:
http://tgv.khstи.rи/
библиотека
Электронная
148 r лава 8. rидравлический расчет системы водЯliоео отопления
Выбираем основное циркуляционное кольцо через один из сред-
них стояков Vll и отопительныЙ прибор на первом этаже.
Вычисляем по формулам (7.39) и (7.33) расчетное циркуляцион-
ное давление, заменяя Pg Pr B (tr to) [см, формулу (7.26)) и
принимая ==0,64 Kr/ (м 3 , С) по табл. 10.4 Справочника проекти-
ровщика и hl 2,8 м:
I'1p p == 10 000+0,4.0,64. 9,81.2,8 (95 70)== 10176 Па.
Определяем по формуле (8.22) среднее ориентнровочное зна-
чение удельной линейной потер и да!JлеНIIЯ
R 0,65.10176 53,5 Па/м.
cp 123,7
Заполнпем в расчетном бланке (табл. 8.5) первые четыре колон-
ки, беря показатели со схемы системы (рис. 8.8) и вычисляя расход
воды на участках G по формуле (8.2) при 1== 1,06 и 2== 1, 10. Общая
ДЛнна участков OCHoBHoro цнркуляционноrо кольца 123,7 м.
По расходу воды на участках выбираем диаметр труб Dy, ори-
ентируясь на зна.;ение R cp ' записывае\l в 1аблИl:Ы CKOPoOCT движе-
ния воды w и деиствительные значения удельнои линеинои потери
давлеНIIЯ R. Затем вычнсляем лннейные потери давления на участ-
ках Rl.
10176 8138
первоначалыlйй запас 10176 100==20 %.
После уменьшения днаметра участка 17 запас циркуляционноrо
давления в системе
N
I'1pp (Ю+ Z) 100== I0176 (81 З + 1018) 100 10 OL
I'1p p 10176 /0'
Сумма коэффнцнентов местных сопротивленнй на участках ма-
rистралей и стояка наЙдена как н для системы в примере 8.3; напри-
Мер, для подводок к радиатору (участок 10) она составляет:
крестовина на ответвлении при делеиии пото-
ка при -а отв == 15:25==0,59, "О осв ==57:492==о,11
и а отв . 1 == "О отв . 2 . . . . . . . . . . . . . .
кран двойной реrулировки Dy 15 мм . . . . .
радиатор Pcr.2 при Dy 15 мм . . . . . . . .
крестовина на ответвлении при слиянии потоков
при d OTB ==0,59, "Оотв.l==ООТВ. 2==0,11 . . . .
15,3
14,0
1,2
2,4
la == 28, 1
В результате расчета для получения равенства (8.23) потре-
бовалось уменьшнть диаметр !Участка 17 (устаревшне даниые в
табл. 8.5 заключены в скобки), так как первоначально был полу-
чеи запас циркуляциониоrо давления (20%), значительно превышаю-
щий 10%.
Пример 8.7. Выполним rидравлический расчет двух второсте-
пенных циркуляциоииых колец системы отопления по УСЛО!JИЯМ
Электронная бнблнотека http://tgv.khstи.rи/
8 3 rидравличеСI(ИЙ расчет системы водянOi!О отопления по R at.
j
j
, j
j
..а
:о:
CI
...
CI
=
=
CI
:=
:1I0Il
I0Il :=
Q.'>
ё
CICI
ае
= CI
"':с
CI I0Il
=",
....CI
CI",
... :а
::я
....'"
0:'"
Q.
0::....
;°8
:>'»
Q.
'" ...
O:
Q.»
:
1..0
'"
"'N
"'+'"
...... t:
р;CI:
N",
.::1;1::
CI:
N
I>J>
N
с
...
'"
'"
'" ci
'"
1::
.
CI:'"
1::
э
'"':>!
Q :>!
':>!
ф
><
u о-
О r.!:)"'t:;
t:: :<
ф
:а
'"
'"
'"
t::[
....
0',,"
.
U:<
"'о
0-...
;>,.
u:>
00
о:
=
:=
'>
\с
о:
!-
со со
о S
+ +
,,)
11:
o;s
f-<
m
goo 8
ф ф Ю
00
с"'")
00
11
N
+
н
о
Q.,
'"
J::;
ф Оф ф ф ф
О МФФ Ф О
o;s
:с
Q.,
о
\о
:С
g.
:СС:
t::: LD
>Ocvi
:.:LD
11
UQ:' СООLD СООlQ ОООООtf)ОСОФФ
'('1') oo::t"CV':) r--..СО Cf:)"I::t'........ соr--..О; Cf:) ........tt;)
<l) .. ..................
Q.,o;s
!::
ОФ
=1"--
"'
":0
O
:.: 11
'" '"
0"'-
<J о LD LD LD О О О о Ю lf) tf) о о о lf) tf) Olf) lf)
g со ф ф ф tf) lf) lf) lf) C'-1lf) lf) tf) Ф Ф ф Ф
=
OOOOOOOOOOO OOOOOO lf)
Ф Ф CVi Ф о
Q.,
:С
=
COOOC'-1 lf)tf) I"--I"--I"--lf)lf) tf)
ОФОООООООО ОООО
$8 g$ 8
"""'ФCf:)mCf:) Cf:)Фr--.. .......tt;)Cf:)
tf:) CV':) 1.Q...........
oooooooooooooooo oo
1"--
с"'")
'"
о
:с
о
:с
U
О
88 ggg g 88
со ф ф ф ф ф СО
оlf) С"'")С"'")С'-1С'-1 C"'")C"'") lf)o
н
lf)
1"--
8б8888бб8 б88ббб8
фмо ....... tt;)Cf:) Cf:)"""' ОМф
Оtf)С"'")ОСОфС"'") фСООС"'")lf)О
М .......тОО Ф""'" .......оот Cf:)r--..
........................................""....... .....
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
350 r лава 8 ruдравАuческuй расчет системы 8Одяноео отоплен ия
примера 8.6 и построим эпюру циркуляционноrо давлеиия в ее
маrистралях.
Выбираеы вначале второстепеиное циркуляциоиное кольцо че-
рез блИЖН!fЙ к тепловому пункту стояк I (рнс. 8.8) и отопительный
прибор на пеРВО\l этаже.
Располаrаечое ЩIркуляционное давление для rндравлпческоrо
расчета не общих участков, паралле.1ЬНО соединенных с участкам!!
OCHoBHoro ЦIIРКУЛЯЦИUНllоrо кольца, т. е. еще не рассчитанных
участков 19 26, определяем путем сложення известных потерь
давлення на участках от 3 до 11 [приыенительно к формуле (8.25)]:
8pp== (Rl+ Z)З l1 ==2995 Па,
Находим по формуле (8.22)
R 0,65.2995 32 Па/м,
ер 60,2
н расчет потерь давления на участках 19 26 заносим в табл. 8.6.
Таблица 8.6. rидравлический расчет
второстепеиноrо циркуляционноrо кольца
через стояк I двухтрубной системы отопления
Данные ПО схе\!е Принято ..
'" ..1::
о I K iq I =t .
.... 1, Dу' I
и Q. w, I R, I Rl'! I z, I Rl+z.
'"
'" Вт м мм ы/с Па/м Па п. Па ,,
:» 11.Q:;
19 12300 492 1,8 125 0,24 I 42 76 8,4 235 311
20 1400 56 3,0 15 0,081 Il 33 28,1 90 123
21 12300 492 9,4 25 0,24 42 395 6,9 194 589
22 24 600 984 8,0 32 0,305 48 384 1,5 68 452
23 36 900 1440 8,0 40 0,31 38 304 1,2 56 360
24 49200 1968 6,0 50 0,26 20 120 0,7 23 143
25 61500 2460 12,0 50 0,33 31 372 1,0 53 425
26 73800 2950 12,0 50 0,39 45 540 1,0 74 614
1==60,21 (Rl + Z) == 3017
2995 3017
Невязка 2995 IOO== , 7%, что допустимо.
Затем выбираем второстепенное циркуляционное кольцо через
наиболее удаленный от тепловоrо пункта стояк Х! и прибор на
первом этаже.
Располаrаемое циркуляционное давление для rИдравлическоrо
расчета не общих участков (еще не рассчитанных) 9Toro кольца оп-
ределяем, как и ранее, применителыю к формуле (8.25) путем сло.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 3 r uдра8Аuческuй расчет систеAlЫ 80дЛНIJ?(j отОnАенuл ПО R. 35 t
жения уже известных потерь давления от 9 до 15 учаС1ка OCHOB
Horo кольца
Вычисляем
Дpp== (Rl+Z)9 15 ==2881 Па
(8 ) 0,65 2881
по формуле .22) l cp 36,2
52 Па/м,
и расчет потерь давления на участках 27 32 заносим в табл. 8.7.
Таблица 8.7. rидравлическиii расчет
второстепенноrо циркуляциоииоrо кольца
через стояк Х I J;вухтрубной системы отопления
Данные по схе"е I Прннято '"
" ",1::
о I,<?i ч I I П I I :1 .
.... /, D y ,\ Я/, I 2" Ю+2. "'''1
<.) Q, ш, ;;;+
'" l:
:т Вт М !v!/c П, Па Па "'
>, М'-1 Р.с:'
27 49 200 1968 6,0 ! (50) (0,26) (20) (120) (0,2) (7) (127)
40 0,42 70 420 0,2 17 437 +310
26 36 900 1440 8,0 32 0,45 100 800 0,3 30 830
29 24 600 984 (8, О) (25) (0,45) (131) (1048) (0,3) (30) (1078)
4,0 32 0,303 48 192 0,3 14 205 } 318
4,0 25 0,45 131 524 524
ЗU 12300 492 9,8 25 0,24 42 412 4,4 123 535
31 1550 62 3,0 15 0,091 14 42 28,1 114 156
32 12300 492 1,4 25 0,24 42 59 8,4 96 135
l == 36,2 .2: (RI+Z) == 2881 8
2881 2881
Невязка 2881 100==0.
На рис. 8 9 представлена эпюра циркуляционноrо давления в
маrистралях системы отопления, построенная на основании rидрав
лическоrо расчета трех циркуляционных КО.'lец через приборы на
первом этаже ближнеrо /, среднеrо V 11 (см. пример 8.6) и дальнеrо
Х / стояков. На рисунке отмечены запас А циркуляционноrо дaB
лення в основном кольце (О. К) системы и невязки Б ( o, 7%) н
8(0), полученные при расчете не общих участков второстепенных
колец соответственно через стояки / и Х /.
Из эпюры видно, что разности давления во всех промежуточныл
стояках обеспечивают необходимое направление движения тепло-
носителя. Однако для стояков V J // и особеино / Х раЗIIОСТИ давления
в подающеи и обратной маrистралях слишком велики (по сравнению
с разностями в расчетных стояках). Для уменьшения разностей
.1.авлеНllЯ изменяем диаметр участков 27 и 29 (см. табл. 8.7, rде
устаревшие числа заключены в скобки), причем участок 29 состав-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
352 rлаGа 8 rидРа8лиЧеский расчет системы 80дЯliОi!О отопления
"
.;
Рис. 8.9. Расчетная 9пюра циркуляционноrо давле
ния в двухтрубной системе отопления С попутным
движеиием воды в маrистралях (к примеру 8.6)
А заПdС циркуляциоииоrо давщ'ния; Б и В не-
ВЯЗКИ расчета; 1, 2, ... номера расчет»ы.х участ-
ков; 1, 11, ... номера стояков
ДР/М
А 10000
t-.J
+
5000
5 Lf
1/
у1
'l/I yl!l lX Х х1
"'-
,
""" ff{J{j(j
1000
о
1 Д ]л N У
ляем из труб Dy 32 мм (l1==4,0 м) и Dy 25 мм (/2==4,0 м). Окон-
чательная линия изменения давления в подающей маrистрали
между стоякам\! VII и Х показана на рис. 8.9 пунктиром. Невязка
после изменения диаметра участков 27 и 29 составляет
2881 (2881 8) lOO O 3 0/
2881 . 70.
При rидравлическом расчете вертикальной двухтруб-
ной системы отопления после расчета OCHoBHoro и второсте-
пенных циркуляционных колец через отопительные при-
боры на нижнем этаже дополнительно рассчитывают стоя-
ки. Расчет стояков двухтрубной системы сводится к вы-
бору диаметра труб с увязкой потерь давления на парал-
лель но соединенных участках [соrласно формуле (8.10)J,
так как общие участки циркуляционных колец уже рассчи-
таны. При этом учитывается из !енение eCTeCТBeHHoro цир-
куляционноrо давления для приборов, размещаемых на
различных этажах.
На рис. 8.10 изображены двухтрубные стояки систем с
верхней (рис. 8.10, а) и нижней (рис. 8.10, б) разводками.
Двойными линиями отмечены участки (пусть Q2>Ql),
потери давления на которых известны из предшествующеrо
расчета циркуляционных колец через приборы на первом
этаже. Располаrаемое циркуляционное давление для pac
чета дополнительных (не общих) участков, обеспечиваю-
щих теплоносителем приборы на втором этаже, параллельно
соединенных с рассчитанными участками, составит:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
([}
g 8.а. ruiJравАuчески4 расчет сuстежы водЯН02Э omОnАенuя ПО R. 6&3
Т1
ь}
T
....
-t:::
+
!
2ЭТДЖ
о f ЭТАЖ
Рис. 8.10. Схемы двухтрубllЫХ стояков с расчеТIIЫМИ участками в системах ВОn;ЯНО«
ro отоп.кения с верХНеlf (а) и иижиеlf (6) разводками
72
при верхней разводке
i\p . в==ЩRl+Z)(, m+O,4gh2(Po Pr); (8.318)
при нижней разводке
i\p I. и==I: (Ю+ Z)m +O,4gh 2 (Ро Pr), (8.316)
rде hs вертикальное расстояние между центрами охлаждения
воды в отопительных при60рах на втором н первом этажах.
Вторые слаrаемые учитывают дополнительное естест-
венное циркуляционное давление по формулам (7.34) и
(7.39). Видно, что P H < P B за счет потерь давления на
участке [. С друroй стороны, расчетных участков в стояках
при нижней разводке больше (три участка о, Р и r между
точками А и Б на рис. 8.10, б пусть Qз>Q4.), чем при
верхней (два участка Р и r между точками А и Б на
рис. 8.10, а). Следовательно, увязка располаrаемоrо и
потерянноrо давления в стояках системы с нижней развод-
кой вполне Достижима и система поэтому работает более
устойчиво. Эrим объясняется то, что при насосной цирку-
ляции воды в мноrоэтажных зданиях применяются если не
однотрубные, то двухтрубные системы с нижней разводкой,
а двухтрубные системы с верхней подающей маrистралью
используются оrраниченно лишь в малоэтажных зда-
ниях.
23 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
з 54 r Айва 8. rидра8AUfletкий расчет CиCтeAlIil 80дяноео отопАtния
При мер 8.8. Выполним rидравлическиi% расчет труб стояка
V J J для теплоснабжения отопительных приборов на втором этаже
110 условиям примера 8.6. Тепловые наrрузкн участкоВ стояка и
отопительных прнборов указаны на рнс. 8.8.
РасполаFаемое циркуляционное давленне для расчета не об-
щих частков, параллельно соедииеиных с участкоМ 10 основиоrо
циркуляцнонноrо кольца, находим по формуле (8.316), Заменяя в
ней, как и раньше, PO l' на (tl' to)'
При (Rl+Z)fo== 131 Па, ==O,64 Kr/ (м 3 ,oq 11 h 2 ==3,3 м
(рис. 8.8) получим
н== 131 +0,4.9,81.3,3.0,64 (95 70)== 131 +207 ==338 Па.
Определяем по формуле (8.22)
R 0,65.338
ер 9,6 23.Па/м,
и расчет потерь давлення на участках 33 35 сводим в табл. 8.8.
Таблица 8.8. fидравлнческиii расчет циркуляционноrо кольца
через стояк У// и отопительиыii при бор
на втором этаже
Данные по схеме Прннято ..
.,1::
I I I CI .
Q, I а, 11. Dy' w, I R'! Rl, z.1 Rl+Z. =
., };(; .,+
>: Вт кr/ч м м/с Па/м Па Па Па .,...
мм Р.,О(
83 9440 I 378 3,3 25 0,185 25 83 1,5 25 108
84 1085 43 3,0 15 0,063 4,9 15 28,1 55 70
85 9440 378 3,3 25 0,185 25 83 2,4 40 123
1:1==9,6 1: (Ю+ Z)== 301
Невязка 33 1 100== 10,9%. что допустимо.
rидравлический расчет циркуляционных колец через
отопительные приборы, расположенные на вышележащих
этажах, выполняют аналоrично. При этом потери давления
на уже рассчитанных вертикальных участках стояка в pac
полаrаемое циркуляционное давление не включают.
При rидравлическом расчете ветвей rОрИЗ0нтальных
однотрубны систем необходим предварительный расчет
отопительных приборов так как расчетная длина участков в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ь 8. ruдраt1AuчеСКu{l расчет cucmeAlbl водЯ/шео tJtnOnMпun м R 353
ветвях зависит от длины приборов. Длину приборов опре-
деляют ориентировочно исходя из значений номинальноrо
тепловоrо потока, приведенных в справочной литературе.
Отопительные приборы с трубчатыми наrревательнымн
элементами D}'== 15 20 мм включают в каждую rорнзон-
тальную ветвь как последовательно соединенные расчетные
участки (см. приборы ветви II на рис. 6.6). Длину проточ-
ных отопительных приборов с каналами и трубами D у==
==32 100 мм (приборы ветви I на рнс. 6.6) вычитают из
длнны ветвей, т. е. они уменьшают расчетную длину соедн-
няющих их труб. Расчетная длина труб при приборных уз-
лах с замыкающими и обходными участками зависит от
расположения этих участков (например, ветви на втором и
третьем этажах на рис. 7.24). Есл замыкающие участки
находятся под приборами (см. рис. 5.10, а), то их длина
опреде.lяется длиной приборов.
Для придания rоризонтальной однотрубной системе
мноrоэтажноrо здания вертикальной устойчивости при
rидравлическом расчете поэтажных ветвей исходят из усло-
вия
I1Рвет I1Ре. Макс,
(8.32)
которое означает, что потери давления в rоризонтальной
ветви не должны быть меньше максимальноrо значения есте-
CТBeHHoro циркуляционноrо давления, возникающеrо при
охлаждении воды в приборах на верхнем этаже здания [см.
формулу (7.35)]. При этом скорость движения воды в тру-
бах ветви должна превышать 0,25 м/с для обеспечения на-
дежноro уноса воздуха.
При rидравлическом расчете ветвей возможны два случая.
1. Основное циркуляционное кодьцо выбрано по выра-
жению (8.21) и рассчитано через rоризонтальную ветвь на
первом этаже. Тоrда располаrаемое циркуляционное дав-
ление для rидравлическоrо расчета дополнительных парал-
ле.льных участков,' соединяющих ветвь приборов на втором
этаже с rоризонтальной ветвью приборов на первом этаже,
определяется по формуле (8.31a) или (8.31б), причем поте-
рей давления на участке т в формуле будет потеря давления
во всей rоризонтальной ветви на первом этаже.
2. Основное циркуляционное КО.1ЬЦО выбрано и рас-
счнтано через rоризонтальную ветвь на верхнем N-M этаже.
Тоrда располаrаемое циркуляционн е давление для rид-
23.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
356 ТАава 8. rидраВАический расчет системы водЯН020 опитАения
равлическоrо расчета лежащей ниже rоризонтальной ветви
на (N l).M этаже составит
!lp l == (Ю +Z)N O,4ghN (Ро Pr)' (8.33)
rде (Rl+Z)N потери давления (ранее вычисленные) на част-
ках, параллельно соединенных с новой ветвью, Па; h N верти-
кальное расстояние между условными центрами охлаждения воды
в ветвях на N -М и (N l)-м этажах, м.
Невязка потерь давления в параллельно соединенных
rоризонтальных однотрубных ветвях допустима до 15%.
На основании rидравлическоrо расчета выполняют окон-
чательный тепловой расчет отопительных приборов с учетом
теплоотдачи труб.
i 8.4. rидравлически;i расчет системы
водяноrо отопления по характеристикам сопротивления
и проводимостям
Расчет по характеристикам сопротивления и проводи-
мостя м применяют при проектировании насосных OДHO
трубных систем отопления.
При rидравлическом расчете вертикальных однотруб-
ных систем отопления мноrоэтажных зданий, состоящих из
однотипных по конструкции стояков, практически допусти-
мо не считаться с различиями в значениях ecтeCТBeHHoro
циркуляционноrо давления в отдельных кольцах. Тоrда
при известных диаметре и ДЛИНе труб распределение пото-
ков воды между стояками будет определяться их проводи-
мостью.
Точные значения потокораспределения в однотрубной
системе между стояками и приборами получают в том слу-
чае, если rидравлический расчет выполнен при скорости
движения воды в трубах 0,8 м/с и более. Если же rидрав-
лический расчет по характеристикам сопротивления и
проводимостям сделан при скорости движения воды 0,3
0,8 м/с, то в натуре в такой системе фактический расход воды
будет несколько меньше расчетноrо (на 10%). Эro про-
изойдет вследствие больших потерь давления (из-за факти-
ческоrо увеличения коэффициентов rидравлическоrо тре-
ния и MecTHoro сопротивления). Чтобы уменьшения рас-
х ода воды не происходило, rидравлический расчет рекомен-
дуется выполнять не для леrких, а для обыкновенных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 8.4. Радра8ЛUчес/(uй расчеm сuстежы одяноео отопления по S 357
водоrазопровоДНЫХ труб, т. е. для труб с несколько умень-
шенным внутренним диаметром ( 5.1). Тоrда в однотрубной
системе, смонтированной, как требуют СНиП, из леrких
труб, действительный расход воды будет достаточно бли-
зок к расчетному.
1. Рассмотрим rидравлический расчет по характеристикам
сопротивления и проводимостям вертикальной однотрубной
системы отопления с тупиковым движением воды в маrи
стралях.
При расчете возможны, как известно (см. 6.4), различ-
ные исходные положения: в одном случае давление; созда-
ваемое циркуляционным насосом, /1рн известно, т. е. мо-
жет считаться заданным, в друrом /1рн не известно.
Давление /1рн фактически задано при известном типоразме-
ре используемоrо насоса, а также при зависимом присоеди-
нении системы отопления к наружным теплопроводам,
Коrда известна разность давления воды в подающем и об-
ратном теплопроводах в месте их ввода в здание.
Давление /1рн не задано при местном теплоснабжении
системы отопления, а также при независимом ее присоеди-
нении к наружным теплопроводам, хотя и в этом случае
типоразмер циркуляционноrо насоса может быть выбран до
rидравлическоrо расчета системы и Тоrда /1рн также может
считаться заданным.
1. Основной случай: /1рн задано.
rидравлический расчет начинают с OCHoBHoro циркуля-
ционноrо кольца ( -8.3), для KOToporo определяют Rcp по
формуле (8.22).
Для выбора диаметра труб на каждом участке находят
расчетное значение удельной характеристики сопротивле-
ния, Паjм(кrjч)2:
Sуд. р == Rcp/G p, (8.34)
тде Rcp среднЯЯ удельнаЯ линейная потерЯ давления, Па/м;
а ор ориентировочный расход воды на участке, кr/ч, вычислен-
ный по формуле (8.2).
Диаметр труб назначают, сопоставляя расчетные значе-
ния Sуд.р с величинами Sуд.тр для стандартных диаметров
труб, найденными по формуле
Sуд. тр == Аучл/d в , (8.35)
тде Ау'!. удельное rидродинамическое давление, пal (кr/ч) .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
858 r AQ(;O 8. rиiJРОВJlическ;ии ра&чет сш:теAlЫ водяное. отОnJleния
При выборе диаметра принимают: ДЛЯ стояков бли-
жайший меньший диаметр, для маrистралей ближайший
больший диаметр труб ( чтобы увеличить потери давления
в стояках относительно потерь в маrистралях).
fидравлический расчет проводят, используя вспомо.
rательную таблицу (табл. 10.7 в Справочнике проектиров.
щика), составленную при усредненных значениях плот.
ности воды Рср и коэффициента rидравлическоrо трения Л.
ДЛЯ примера приведем часть этой таблицы (табл. 8.9) и
найдем потерю давления на участке системы отопления
(пример 8.9).
Табпипа 8.9. Характеристика обыкиовеииых ВОДоrаЗОПр080ДИЫХ труб,
примениемых в снстемах водяноrо отопления
Дивме7р трубы. мм Glw, А уч '] О', Sуд. тр.]б',
виутрен- кr/ч л/d в , Па Па
УcJlОВНI5IЙ ПИЙ МТё 11м
ПроХОД а в м (кr/Ч)"
10 12,6 425 3,6 26,50 95,40
]5 15,7 690 2,7 10,60 28,62
20 21,2 1250 1,8 3,19 5,74
25 27,1 2000 1,4 1,23 1,72
Пример 8.9. Определим потерю давлеиия на участке системы
отоппеиия по fСЛОВИЯМ примера 8.2 при R== 144 Па/м.
Удельиая характернстика сопротивлення по формуле (8.34)
Sун.. р == 144: 240!==25. 10 ' Па/м (кr/ч)2.
Прииимаем, ориентируясь на значеиия Sуд. тр. в табл. 8.9,
Dy== 15 мм. Данные для расчета и результаты вносим в табл. 8.10,
Таблица 8.10. Расчет потери давления
иа участке системы отопления
" "
.. . ? ..-€ '"
'" ,.. t:
.. <:- .. Q ..
.,;.. :s :о: :.:
:а'" IXI :о: :s io, .tI' t,.:::::
о'"
:r: с;; t:i ;:;:;- ..... ;..'" ,.,'" <>
.... Q н t: tf)t: <1
1 I I 240 110 /15 I 2,7 t 6 110,61349,812015
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 8.4. ruдРШJJluчесICUЙ расчет системы водяноео от()пАенuя по S 359
Характеристика сопротивлеиия участка получена по формуле
(8.14)
SУЧ== 10,6 (2.7.10+6) 1O 4==349,8.1O 4.
значения 'Л/d в и А уЧ приняты по табл. 8.9.
Потеря давления на участке найдеиа по формуле (3. \2)
l\Руч==349,8.1O 4.2402==2015 Па.
Несовпадение результатов расчета в примерах 8.2 и 8.9 зако-
номерно: в примере 8.2 расчет проделан для леrких, в примере 8.9
,IVI\l обыкиовеиных водоrазопроводных труб.
тде
При rндравлическом расчете вертикальной однотрубной
снстемы отоплеиия по характеристикам сопротивления и
проводимостям допустимо, как известно, отклонение пере-
пада температуры воды в стояках в пределах До + 7 ос от
принятоrо перепада для системы. На этом основании при
тупиковом движении воды в маrистралях найдено, что поте-
ри давления в ближнем и дальнем от тепловоrо пункта стоя-
ках (в стояках 1 и 7 на рис. 8.1, а) MorYT отличаться
приблизительно на 20%. Следовательно, для увязки цир-
куляционноrо давления в системе примерно 30% потерь
давления в дальнем стояке должно быть израсходовано на
участках маrистралей между крайними стояками. Осталь-
ная часть расчетноrо циркуляционноrо давления может
быть потеряна на участках маrистралей между тепловым
пунктом и БЛИЖНИ:\1 К нему стояком. Тоrда эпюра цирку-
ляционноrо давления примет вид, изображенный штрих-
пунктирными линиями на рис. 8.2.
Потери давлеиия в дальнем стояке, входящем в основное
циркуляционное кольцо, определяют по ero характеристике
сопротивления, задаваясь расходом воды в нем, соотзетст-
вующим несколько большему перепаду температуры (в пре-
делах 7 ОС) по сравнению с принятым для системы. При вы-
числении характеристики сопротивления стояка характе-
ристики сопротивления отдельных узлов находят по прово-
димости участков, составляющих каждый узел [См. формулу
(8.18)],
При известной проводимости участков, составляющих
приборный узел, можно установить значение коэффициента
затекания воды в отопительный прибор.
Преобразовав формулу (8.28), получим выражение для
определения коэффициента затекания воДЫ в один из уча-
стков узла, состояЦ,{еro из двух параллельно соединенных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
860 РлйВЙ 8. rидРйВАический расчет системы водяноео отопления
участков
01. 0'1 1
al
Ообщ 0'1+0'2 l+..!!!..
0'1
(8.36а)
илн через характеристики сопротивления
1
ai== 1 + (SI/ S 2)O,6'
В более общем случае при параллельном соединении
нескольких участков знаменатели формул (8.36) состав-
ля из проводимостей или характеристик сопротивления
всех участков, входящих в узел.
Пример 8.10. Опре.llелим характериетику сопротивлеиия и по.
тери давления в стояке 2 (см. рис. 8.6) по словиям примера 8.3.
Расход воды в стояке найдем по формуле (7.23), задаваясь пе-
репадом температуры, увеличенным на 3 ос по сравнению с приня-
тым в системе (25 ОС):
4500.3'6.1,06.1'10..... 160 /
ОСТ 4,187 (25+3) ..... Kr ч.
(8.366)
Стояк состоит из последовательно соединеины трех частков
и двух при60РНЫХ узлов (на первом н втором этажах).
Удельная характеристика сопротивления при Rcp==76 Па/м
по формуле (8.34)
Sуд. р== 76: 1602== 29,7 ,10 4 Па/м (кr/ч)2.
По табл. 8.9 принимаем Dy 15.
Характеристика сопротивления :участка 3 при Е== 14 м, ==
== 15,35 (включая приборный узел стрехходовым краиом на треть-
ем этаже) по формуле (8.14)
S8== 10,60 (2,7.14+ 15,35) 10 4==563,4.10 4 Па/(кr/ч)2.
Для определения характеристики сопротивления узла иа вто,
ром этаже, состоящеrо из параллельно соединениых подводок с
при60рОМ с одной стороны и замыкающеrо участка с друrой, иайдем
!Характеристики сопротивления [по формуле (8.14)] и проводимости
[по формуле (8.16)] этих участков
S == 10,60 (2,7.2+ 14,6) 10 4== 212.10 4;
O' ==100:y 212 ==6,87: S;. у==10,60(2,7.0,5+2,3) 10 4=o
== 38,7 ,1 0 4: 0';. у == 100: V 38,7 == 16,1.
Характеристика сопротивления узла по формуле (8,18)
S з== 1: (6,87 + 16,1)2==.19'1O f..
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 84 rидравлический расчет системы водлноео от01lАенил 110 S З6J
Попутно вычислим коэффициент затекания воды в прибор на
втором этаже по формуле (8.36а):
a 0= 6,87: (6,87 + 16,1 )==0,3.
Коэффициент затекания, как и следовало ожидать, получился
меньше, чем в примере 8.3 (0.33), так как найден без учета естест-
BeHHoro циркуляциоииоrо даВЛения в малом кольце, способствую-
щеrо затеканию воды в прибор.
Аналоrично определяем:
' 85 == 10,60 (2,7 .3+0,8) 10 4 ==94,3.1O 4;
8 == 10,60 (2,7.1 + 9,65) 10 '== 130,9.1O '; O" == 8.74;
8 .y== 10,60 (2,7.0,5+ 7,4) 10 '== 92,75.10 '; 0";. у== 10,4:
8 з == 1 :{8,74+ 10,4)2 == 27 ,3.10 ';
a ==8,74:(8,74+10,4)==o,46 (в примере 8.3----0,5)1
87 == 10,6 (2,7 .6,5+6,4) 1O . ==253,9.10 4.
Таким образом, характеристика сопротивления стояка по фор-
муле (8.19)
8 ет == (563,4+ 19+94,3+27,3+253,9) 10 '==957,9.1O ! Паf(кrfч}l.
Проводимость стояка по формуле (8.16)
О"ет == 100: V 957 ,9 ==3,23 кrf(ч. Па О '9).
Потери давления в стояке по формуле (8.12)
ДPeT==957,9.10 4.1602==2452 Па.
Потери давления в стояке уменьшились (в примере 8.Э
2726 Па) мавным образом в связи с сокращением расхода воды.
По приведенным в примере 8.10 расчетам можно сделать
ВЫВОД, что при смещении замыкающеrо участка от оси
стояка значительно увеличивается затекание воды в при-
боры; однако при этом возрастает сопротивление при60Р-
ных узлов.
После rидравлическоrо расчета дальнеrо (последнеrо)
стояка переходят к расчету предпоследнеrо стояка (стояка 6
на рис. 8.1, а). Потери давления в этом стояке должны быть
равны потерям давления в уже рассчитанном последнем
стояке, если пренебречь различием в значениях естествен-
HOro циркуляционноrо давления [второе слаrаемое в фор-
муле (8.26)]. Исходя из ДРст> выбрав диаметр труб предпо-
следнеrо стояка и вычислив характеристику сопротивле-
ния, находят расход и перепад температуры воды в нем.
Если перепад температуры отличается от принятоrо для
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
362 rлава 8. ruiJравлuческий расчет системы воiJЯНО20 отопления
системы не более чем На ::!: 7 ос (при большем отличии изме
няют диаметр труб предпоследнеrо стояка), то переходят к
расчету прилеrающих парных участков маrистралей. Сумма
расходов воды в двух стояках определяет расход воды на
прилеrающих участках маrистралей (5 6 и 5'......{j' на
рис. 8.1, а). По расходу выбирают их диаметр и находят
потери давления.
Пример 8.11. Определим характеристику сопротивления и
расход воды в стояке 1 (см. рис. 8.6) по данным примера 8.10.
Найдем из формулы (8.12) необходимую характеристику стояка
при дрст==2452 Па и ориентировочном расходе воды 500 160==
==340 кr;ч (см. пример 8.3)
S T==2452:3402==212.IO' Па/(кr/ч)lI.
Принимаем диаметр труб стояка Dy 20 мм, приборных узлов
Dy 15 мм (см. пример 8.4).
Отдельно запишем еще не встречавшееся определение характе-
ристики сопротивления приборноrо узла, состоящеrо из трех парал-
Jlельно соединенных участков (узел на втором этаже):
Sп. f == 10,60 (2,7.4+ 14,9) 10 ' ==272,4.10 4;
О"п. 1 == 6,06;
Sп. 11 == 10,60 (2,7.2+ 18,4) 10 ' ==252,3.IO 4; О"п,\I == 6,3;
8 з . у== 10,60 (2,7.0,5+ 1,5) 10 '+3,19. 4,5.IO ' ==44,55.IO ';
О"з. у == 14,98.
При суммариой проводимости узла О"уз==6,06+6,3+14,98=-=
==27,34 коэффициент затекания воды в первый прибор Ct п .l==6,06:
Таблица 8.11. Расчет характеристики сопротивлеиии
стояка QCT'l == 8000 Вт
Номер 1, Dy' Л/d в , лl/d в b А'jЧ' 10" SУЧ' 10",
y'lacTK а м мм l/м Па/(кr/ч)" Па/(кr/ч)'
12 4,0 20 1,8 7,2 2,45 3,19 30,80
Узел Ш>I< 15 2,7 10,60 69,45
19 2,5 20 1,8 4,5 3,19 14,35
У зеJl II* 15 2,7 10,60 13,40
14 2,5 20 1,8 4,5 3,19 14,35
УэеJl 1 >1< 15 2.7 10,60 32,30
15 0,5 20 1,8 0,9 1,68 3,19 8.20
SCT == 182,85
· ПО отдельному расчery.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 8.4. ruiJРа8лuчес1СUЙ расчет системы воiJЛIl020 отОflJle/lил по S зе
:27,34==0,22, во второй fXп.II==6,3 : 27,34==0,23 и характеристика
сопротивления узла II $уз==l: 27,34 ==13,4.10 4.
Результаты остальных расчетов сведем в табл. 8.11.
" По проводимости стояка [формула (8.16)] С1 СТ == 100: у 182,85==
. ==7,395 найдем из формулы (8.15) расход воды
О ет ==С1 ет У ДРст ==7, 395 У 2452 ==366 кr/ч.
Перепад температуры воды в стояке по формуле (8.27)
800ry.3,6.1,06.1,10
Мет 4,187.366 21,9.С,
· TO допустимо.
Пример 8.12. Определим диаметр и потери давления на участ-
ках маrистралей системы отопления (на участках 2 и 8 по рис. 8.6),
исходя из даиных примеров 8.3, 8.10 и 8.11.
Общий расход воды по расчету G Mar ==160+366==526 кr/ч.
Удельная характеристика сопротивления при Rcp==76 Па/м
по формуле (8.34) Sуд.р==76:5262==2,75.10 4 Па/м(кr/ч) .
, Принимаем по таМ. 8.9 Dy 25 мм.
Характеристики сопротивления ;участка 2 при 1==5 м, t==>
== 11,9 и участка 8 при 1==9 м, == 10,5 (см. табл. 8.3)
по формуле (8.14)
$2 == 1,23 (1,4.5+ 11 ,9) 10 4== 23,25.10 4:
$.== 1,23 (1,4.9+ 10,5) 10 4 ==28,4.10 4 Па/(кr/ч)2.
Общие потери давления на двух участках маrистралей по фор-
муле (8.12)
ДР2,е==(23,25+28,4) 10 4.5262==1429 Па.
Располаrаемый перепад давления для TpeTbero от конца си-
стемы стояка (стояка 5 на рис. 8.1, а) будет равен сумме потерь
давления в последнем стояке (стояке 7) и на двух прилеrающих
участках маrистралей (т. е. от точки 5 через точки 6, 7, 7', 6' ДО
точки 5'). Исходя из перепада давления, по характеристике сопро
тивления определяют расход и перепад температуры воды в стоике.
Таким образом продолжают вести расчет остальных стояков и
;участков маrистралей. Наконец, находят общие расход воды O и
потери давления ДP в системе.
Итак, вкратце последовательность rидравлическоrо рас-
чета вертикальной однотрубной системы водяноrо отопле-
ния с тупиковым движением ВОДЫ в маrистралях при задан-
ном Др н следующая:
а) определяют расчетное циркуляционное давление Арр
с включением в Hero АРе, вычисленноro для среднеrо стоя-
ка при Аtст===дt с ;
б) находят Rcp в основном циркуляционном кольце
через наибол е удаленный и наrруженный стояк (тупико-
ВЫЙ стояк);
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
364 rла8а 8. ruдра8J1uчес1СUй расчет системы 8Одяноео отопАенuя
в) рассчитывают расход воды в тупиковом стояке при
условии, что I.1t CT >l.1t C на 3 5 ос;
r) ВЫЧИСЛЯlOт Sуд.Р для тупиковorо стояка;
д) выбирают диаметр труб тупиковоrо стояка d CT при
условии Sуд.тР >S д.Р;
е) определяют CT дЛЯ тупиковоrо стояка;
ж) находят потери давления !:!.Рст в тупиковом стояке;
з) вычисляют для предпоследнеrо стояка SСП Ост, I.1t CT
исходя из I.1PCT;
и) рассчитывают I.1PMar В ПарНЫХ участках маrистралей,
прилеrающих к предпоследнему стояку, выбрав d Mar при
условии Sуд.тР < Sуд.Р;
к) определяют для системы в целом O и !:!.p , продол-
жая расчет по п. 8 и 9 остальных стояков и участков маrи"
стр алей.
Необходимость дальнейших уточняющих расчетов вы-
является при сопоставлении полученных значений O и
!:!.P с исходными (заданными) величинаМИ ОС [по формуле
(8.3)] и !:!.Рр. Если они достаточно близки (расхождение не
преВЫШает 5 10%), то определяют уточненное значение
HacocHoro циркуляционноrо давления по формуле (6.9) и
на этом rидравлический расчет заканчивают.
При значительном расхождении с исходными данными
дальнейшие уточняющие расчеты MorYT проводиться в двух
направлениях в зависимости от предъявляемых требова-
ний:
а) если потребуется потери давления в системе !:!.P при-
вести в соответствие с расчетным циркуляционным давле-
нием !:!.Рр (о запасом 10%), то в зависимости от их соотно-
шения необходимо будет пересчитать и расход воды в си-
стеме. Новый расчетный расход воды Ор в этом случае опре-
деляют по формуле
op==a (o,9&pp!&p )O,Ь. (8.37)
Этот расчетный расход воды в системе Ор не будет равен
исходному расходу Ос, поэтому конечная температура
обратной воды в системе будет отличаться от обычной (на-
пример, от 70 ос). При изменении общеrо расхода воды в
системе изменится и расход воды на всех ее участках про-
порционально коэффициенту
kp == op/a . (8.38)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.4. rидрйвАичеСICий расчет системы 80дВIl080 OтOпMIlUВ по S 8811
Установив действительный расход воды На участках,
пересчитывают перепады температуры воды в стояках и
переходят к определению площади отопительных приборов;
б) если необходимо сохранить исходный расход воды
в системе ОС, то расход воды на всех ее участках следует
изменить пропорционально коэффициенту
ko==Gc/G . (8.39)
Тоrда действительные потери давления в системе А.Рс
при расходе воды ОС составят:
ДРс == k7; Дp . (8.40)
Потери давления в системе ДРс по формуле (8.40) будут
отличаться от расчетноro циркуляционноro давления А.Рр.
Площадь отопительных приборов и в этом случае ВЫЧИСЛЯ-
ют после пересчета перепадов температуры воды в стоякаХ
по измененному ее расходу.
Пример 8.13. Определим действительиые расходы воДЫ, цере-
пады температуры в стояках и температуру обратной воды в части
системы отопления (участки 2 8 на рис. 8.6), приняв за первона-
чаль но заданные расход воды а с ==500 кr/ч и циркуляционное дав-
ление Дpp==6136 1315==4821 Па (см. пример 8.3).
В примерах 8.10 8.12 получеН?I' исходя из выбраняых диамет-
ров труб, друrие показатели: а с ==526 кr/ч, дро==2452+ 1429==
==3881 Па (потери давления меньше заданноrо циркуляциониоrо
давления приблизительно на 20%).
Проведем пересчет теплоrидравлических показателей при вы-
полнении следующих требований:
вариант 1 потери давления должны соответствовать (без
запаса) заданному циркуляциоииому давлению (4821 Па). Тоrда
обший расход воды по формуле (8.37) О р ==526 (4821 : 3881)О,ь==
==586 кr/ч и коэффициент пересчета расхода по формуле (8.38)
k p ==586: 526==1,114;
вариаит 1 1 общий расход воды должен соответствовать за-
данному (500 кr/ч). Тоrда коэффициент пересчета расхода по фор-
муле (8.39)
ko== 500: 526 ==0,95
и потери давления по формуле (8.40)
ДРс ==0,952. 3881 ==3503 Па.
Результаты пересчета сведем в табл. 8.12.
Видно, что при увеличении потерь давления (вариант 1)
сокращаются перепады температуры воды в стояках, что
способствует уменьшению площади приборов, хотя и сопро-
ВОЖДается ростом расхода и температуры обратной воДЫ;
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
866 РАава 8. Puat)a8AU.,/!C/(Utl "асчет системы водянfМО Omt1I1AeнUll
Таfлица 8.12. Теплоrидравлические показатели част-
однотрубной системы 80дяиоrо отопления
Вариант расчета
Показатель
оснонной I I!
3881 148211 3503
526 586 1500 I
366 408 348
160 178 152
21,9 19,7 23.0
28,2 25,3 29,7
71,2 73,6 70.0
Общие потери давлення, Па
Общий расход ВОДЫ, кr/ч
Расход воды, хr/ч:
В стояке 1
» 2
Перепад температуры, ос:
в стояке 1
» 2
Общая температура обратной
воды, ос
обеспечение 10==70 ос (вариант II) приводит к значительно-
му увеличению перепада температуры воды в стояке 2.
2. Второй случай: j),.pH не задано.
В этом случае давление, создаваемое циркуляционным
насосом, устанавливают по формуле (6.9) после выполнения
rидравлическоrо расчета с определением потерь давления
как в системе отопления, так и в оборудовании тепловоrо
пункта.
Диаметр труб при rидравлическом расчете подбирают
rrаким образом, чтобы скорость движения воды в них приб-
.n:ижалась, но не превышала предельно допустимую по аку-
стическому оrраничению (см. 6.4). Этот случай rидравди-
ческоrо расчета системы отопления часто называют расчетом
по предельно допустимой скорости.
Для проверки скорости движения воды при выборе диа-
метра труб используют отношение G/w (см. табл. 8.9), вы-
ражающее расход воды при скорости 1 м/с. Ориентировоч-
ную скорость движения воды в трубах w, м/с, можно вы-
числить также по формуле
G .r
W== 22 r А уч , (8.41)
rде G расход воды, кr/ч; А уч удельное rидродинамическоо
Давленне на участке, Па/ (кr/ч)2, приннмаемое по табл. 8.9.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.4. rидрав.4uчес"uQ расчет СUСт4.flЫ lЮдRН020 опюnАеная 11() S 887
Пример 8.14. Определим скорость движения воды в обыкио-
веннОЙ водоrазопроводной трубе Dy 15 по условиям примера В.9.
Скорость движеиия воды при а==240 кr/ч найдем двумя путями:
1) по табл. В.9 при Dy 15 G/w==690; следовательио, w==240:
690==0,35 м/с;
2) по формуле (8.41)
240 , / 10,6
w==22 У 104 ==0,355 м/с
(в примере 8.2 в леrкой трубе, т. е. в трубе большеrо диамет-
ра, w==O,326 м/с).
Последовательность rидравлическоrо расчета системы
отопления в случае, если !1рн не задано, остается такой же,
как в первом СJlучае, за исключением первоначальных дей-
ствий по определению удельной характеристики сопротив-
леиия Syu..P' необходимой для выбора диаметра труб.
Вместо этоrо диаметр труб, как уже сказано, назначают,
используя условие W Tp Wnpeu.' т. е. что скорость движения
воды в них W Tp недолжна превышать предельно допустимой
W nPiJl ПО акустическому оrраничению.
Порядок rидравлическоrо расчета вертикальной одно-
трубной системы ВОДяноrо отопления с тупиковым движе-
нием воды в маrистралях поясним в этом случае на примере.
Пример В.15. Выполним rидравлический расче'l' вертикальиой
однотрубной системы водяноrо отопления 5-этажноrо лечебиоrо
8дания с верхней разводкой, состоящей из ДВУJII симметричиых по-
фасадных частей тепловой мощностью по 127,5 кВ1' и отдельиой
ветви ДlIЯ отоплеиия конфереиц-зала мощиостью 40 кВт (рие. 8. J 1).
Система присоединяется по независимой схеме к наружиым
. теплопроводам; параметры первичноrо теплоносителя воды ti'==
== 150 ОС, t 2 ==70 ОС.
Отопительиые приборы радиаторы МС-140 с тепловой иаrруs-
кой 1275 Вт КаЖДЫЙ устаиавливаются у стеиы под окнами И С
двух сторои присоедиияются к стоякам с кранами КРТ и УТ1сами.
Параметры теплоносителя воды в системе отопления прииимаем:
t r ==85 ОС, t o ==65°C.
rидравлический расчет системы отопления начииаем с наиболее
удалеиноrо от тепловоrо пункта стояка 5 (см. риа. B.II).
Расход воды в стояке 5 при ero тепловой иаrрузке 1275.10==
== 12 750 Вт найдем по формуле (7.23), принимая о/величеиный иа
4 ос перепад температуры воды в ием (по сравнению с перепадом
температуры воды в системе в целом)
12750.3,6.1,04.1,02 485 I
а ст . 5 == 4, 187 (85 65+4) Kr ч.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
868 rлаеа 8. ruдраеАuчеСlCuf2 расчет системы еодянеео отОflАенuя
вшо
f!:.L С,. 2 Cr. j ст.1I Ст.5"
/ШО 12150 ififO /!Т5О 1ШQ
f{ S11JIJO --f!.1!: ШIJD/ l
и J fD ...".,. 1 !i' 1 1
r ,..& о' Т 7 ' !
5" Т2 .toIIт-+ J
JiШJ ШIJD
t r 6 i
,i/
6
ц
ff,f f,/f
1115 ' '" ; '" - 121;
[]f rl I
,
Рис. 8.11. Схема вертикальиой одиотрубиой системы водяиоrо отоплеиия с верхней
разВОi!коil и тупиковым двнжением воды в маrнстралях (к прнмеру 8.12)
!(РТ ... кран рerулнрующнй трехходовой; ВВП водо-водяной подоrреватель;
ЦtJ цнркуляцнонные насосы тнпа ЦВЦ; Ц цнркуляциониая труба расши-
РИТeJIьноrо бака; rp rряэевик: Р расШнрнтельная труба; С!( сборный
КOJJлекII'ОР; pl( распределнтельный коллектор; цнфры теПловые наrрузки,
Вт, и длины участков, м
Характеристику rидравлическоrо сопротивления стояка 5
определим. суммируя характеристнкн пяти двойных приборных
узлов и шестн последовательно соеднняющих их частков [по фор-
муле (8.19)].
Выбираем по табл. 8.9 диаметр труб стояка Dy 15, при котором
скорость двнжения воды в них будет менее предельно допустимой
(485: 690==0,7 м!с).
Рассчнтаем сначала характеристику сопротивлення левой (или
правой, что то же) ПОЛовины двойноrо приборноrо узла по формуле
(8.14) при ДЛнне труб 2,2 м
81"'" 10,6 [(2,7.2,2)+ 18,4) 10 4 == 258 .IO 4 Па/(кr/ч)2,
принимая следующие коэффнциенты MeCTHoro сопротивления
(I(МC): тройника на растекании 6,3; двух уток 1,6; крана
КРТ на проходе 3,5; радиатора 1,3; тройннка на проходе
0,7; тройника на противотоке 5,0; Bcero 18.4.
Тоrда общая характеристика сопротивлення двойноrо прибор-
иоrо узла по формуле (8.18)
8 уз == 81: 4 =:258.IO 4:4 ==e4,5.IO 4.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 4. РадРа8Аuческuй расчет системы 80{Jяноао отопАенuя по S 369
Найдем характеристику сопротивления шести последовательно
соединенных !Участков стояка общей длиной 27,9 м
Sуч== 10,6 (2,7.27,9+ 15,9) 10 4==967.10 '
при кмс: двух тройников на проходе 4,4; двух пробочных кра-
нов 7,0; двух спускных тройников на проходе 1,4; двух OT
водов 1,6; виезапных расширения и сужения 1,5; Bcero
15,9.
ОТсюда характеристика сопротивления Bcero стояка 5 по фор
муле (8.19)
SCT.I==[(64,5,5)+96711O 4== 1289,5.10 ' Па/(кr/ч)2,
Потери давления в стояке 5 по формуле (8.12) составят
ДРст. 5== 1289,5.10 4.4852==30 332 Па,
Перейдем к rидравлическому расчету стояка 4 (см. рис. 8.11),
rде при известном циркуляционном давлении найдем расход воды.
Для этоrо определим характеристику сопротивления стояка, кото-
рый состоит из таких же пяти двойных приборных узлов и участков
общей длиной 17,9 м.
При том же диаметре труб стояка Dy 15 характеристика сопро-
тивления участков стоя ка 4 составит
Sуч == 10,6 [(2,7.17,9) + 14,0110 4 ==660, 7 .10 4,
rде 14,0 сумма следующих кмс: тройника на ответвлении при
делеиии потока 1,34; четырех отводов 3,2; двух пробочных
кранов 7,0; двух тройников на проходе 1,4; тройника на
ответвлении при слиянии потоков 1,1.
Характеристика сопротивления стояка 4
SCT. 4==[(64.5.5)+660,7110 4==983,2.10 ' Па/(кr/q)2.
Определим расход воды в стояке 4 при циркуляционном дaB
леиии 30332 Па из формулы (8.12)
Ост. 4 == 100 (30 332;983,2)O, ==555 кr/ч.
При найденном расходе установим перепад температуры воды
в стояке 4 из формулы (7.23)
М 12750.3,6.1,04.1 ,02 21 ос
сТ.4 4,187.555 .
Теперь можно рассчитать потери давления на двух участках
маrистралей, Прилеrающих к стояку 4. Расход воды на этих участках
6 7 (подающей) и 6' 7' (обратной) маrистралей равен сумме рас-
ходов воды в стояках 4 и 5
06 7==06' 7,==555+485== 1040 Kr/Q.
Принимая диаметр участков Dy 25 (при скорости движения
воды w== 1040 : 2000==0.52 М!С см. табл. 8.9) и зная общую длину
12 м, определим характеристику их сопротивления
Sуч== 1,23 [(I,4.12)+5,3110 '==27,2.10 4.
24......765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
870 rAQea 8 ruдра8АUЧUIШй расчет системы 80дяноео оmoп..ения
rде 5,3 сумма кмс: двух тройников на проходе 2,3; воздухо-
сборннка 1,5; внезапных расширения н суження 1,5.
Тоrда потери давлеиия на участках маrистрамй б 7 и б' 7C
составят
t1руч. Mar ==27,2.1O 4.10402 ==2942 Па.
Перейдем к rндравлнческому расчету стояка 3.
Стояк 3 по конструкцнн аналоrичен стояку 4 (см. рис. 8.1 J).
Однако ero характернстика сопротивления несколько уменьшена в
связи с тем, что КМС тройников иа ответвленнн при делении и
слнянии потоков (в местах присоединения стояка к маrнстралям)
составляют 1,2 и 0,9, т. е. меньше по значению, чем для стояка 4.
Характеристнка сопротнвлеиия участков стояка 3 из труб
Dy 15 при длине 17,9 м и сумме кмс, равиой 13,7:
Sуч == 10,6 [(2,7 .17,9)+ 13,7110 4==657,5.10 4.
Общая характеристнка сопротивления стояка 3:
SCT.9==[(64,5.5)+657,5) 10 4==980.1O 4 Па/(кr/ч)2.
Располаrаемое циркуляционное давлеиие для стояка 3 состав-
ляет
t1PCT. 9 == t1PCT. 5+ t1руч. Mar ==30 332+2942 ==33 274 Па.
TorAa расход воды в стояке 9
ОСТ. 9== 100 (33274:980)0,5==583 кr/ч.
При таком расходе перепад температуры воды в стояке 8
М 12 750.3,6.1,04.1,02 ==199 ос
СТ.9 4,187.583 ,.
Проделанные и дальнейшие rндравлические расчеты сведем
в табл. 8.13. Отметнм, что расчеты проведены без учета различия
в зиачениях естествеиноrо циркулнционноrо давления в стояках
ввиду ero иезначительностн (менее 1 %).
При составлении табл. 8.13 учтены следующие местиые сопро-
тнвлення на участках маrистралей (см. рис. 8.11):
5 б и 5' б' два тройника на проходе (сумма КМС 1,9);
4 5 и 4' 5' ДBa тройиика на проходе, внезапные расширение
и сужеиие (3,2);
3 4 и 8' 4' тройникн на растекании и противотоке, вне--
запиые расширеиие и сужение (12,8);
2 3 и 2' 8' пять отводов, две задвижки, два спускиых
тройиика иа проходе, внезапные расшнренне н сужеиие (5.4);
1 2 и }' 2' пять отводов, четыре задвижкн, rрязевик,
обратный клапаи, тройники на ответвленнн и проходе (19,8).
В результате rидравлическоrо расчета получено, как и следо-
вало ожидать в системе с тупиковым движеиием воды в маrистралях,
постепениое увеличение расхода воды в стояках по мере прнближе-
ния к тепловому пункту (от 485 до 620 кr/ч). При этом происходит
сокращение перепада температуры воды в стояках (от 24 до 18,8 ос).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 4 ruдРа8Аи</I!CКUЙ pac'lem системы водяноео оmопмнuя пв S 371
о;
:=
=
11>
"1
==
О
...
О
О
...
(3
=
о;
о(
о
110
:э
J!
.u
...
"""'"
=0;
""::
0:==
g
10110
>,=
с.'"
,.. <:)
ос.
:==
0(<:)
о'"
o:=
О...
=""
a.
0:111>
I\C
=0:1
><!
...
&!8
""<:)
"'==
с....
0:=<:)
;=
""'--'
11>
:1"
=
::i
0:1
С.
о(
:01
t..
м
....
OG
=
i
'i-u с1> <D 00
""'.... I I I I I
" о c"i C'I с1> 00
....
<1
О
11)
О
C'I ('1 со< "'" со< <=> о <D О 11) а> с1>
.'" с'? с'? .... 1'-- со< с1> о с1> <D О 00 "'"
t:: с'? с'? с1> со< .... <D с1> 11) со< 11) <D 11
00 со< с'? .... .... со< 1'-- с'? 11) со<
С'?С'? с'? с') с'? ..
t4.
<!
о' 11) 11) о с'? с'? э; 1'-- О 1'-- .... со<
00 I.Q ..,.. 00 со< со< с'? 1'-- 1'--
ci ..,.. I.Q ;:; 11) <D 11) <D <D ....
'" .... 11) с'?
....
11)
IN :... * 11) .... 11)
о I.Q C'I со< о "'" с1> О О 1'-- ....
'" ". а> С'? c':i "",. .....
. t:: 1'-- О 11) 11) с1> О
00 00 со< 00 ас 1'--
t/) СО<С1> с1> с1> с1>
с'? с1> со< 00 "'" ао
..
_1 11) .... с'? s:! 11) с1>
...:;:; s:! s:! s:! <D 00
со<
. 1'-- LI, с'?
;:; 1'--1'-- "'" 1'-- О О 1'-- 00 11) со<
KI I»:::;- СО<. c':i . c-i' . . СО<.
.... .... со< .... о о о
со<
IN "'"
О со< <D
'" ". с'? с1> с'? 8
-tr't:: <D <D c"i <D <D с'? <D со<
» '" ЗЗ .... з о ;:; о. ;:; о о о
">:
. :>: 11) 11) со< I.Q со< о о
Q»;s с'? .... с':) "'" 11)
00 о о о о о о о 8 8
11) 11) о 11) 11) 11) о 11) 11)
.... 1'--1'-- 11) 1'-- со< 1'-- О 1'-- 1'-- 11) О
O' s:!s:! 11) s:! 00 s:! .... s:! с'? 1'--
со< с'? 11) <D s:!
.", :--
"'о ""'''''
"'...
. .t---t--- .I.CI.C ."",,,,,, .""""",:>",:>""""
u'" ,..,.. " ,.. " ,.. I I ,.. I I I I I I
;>, UUI.C' U""', U"", U"':>' ""'....'
I.C "'" "" "':> "" ....
>.
!iJ
".
и
..
""
;>.
:>:1
JI
:;i
о
'
24*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
"72 ,rлава 8. ruдравлuческuй расчет системы водЯllО20 отопления
В системе отопления в целом устаиовлен общий перепад тем-
пературы JIOды
Л f == 295000.3,6.1,04.1,02 20 4 0 ()
L\ е 4, 187. 13 172 "
,достаточно близкий к задаиному (20 ос).
Потокораспределение по стоякам системы отопления получено
без проведеиия искусствеиных мероприятий (без установки, напри-
мер, дросселирующих диафраrм на стояках). Кроме Toro, выявлеиы
значения температуры теплоиосителя в стояках, иеобходимые для
точноrо расчета площади отопительиых приборов.
Пример 8.16. Рассчитаем водо-водяиой теплообмеиник скорост-
иоrо типа и подберем цирку ляциоииый иасос для системы водяноrо
отоплеиия по условиям примера 8.13 (см, рис. 8.11).
Требуемую площадь иаrревательной поверхности теплообмен-
Иика иайдем по формуле (6.1)
А 295 000. 1 .04. 1 , 02 8 7 2
Т. O 1500.24 ' м.
rде коэффициеит теплопередачи принят равным 1500 Вт/ (M ,ОС)
без детальиоrо расчета, а средияя разиость температуры rреющей
(параметры 150 н 70 ос) и иаrреваемой (параметры 85 и 85 20,4==
==64,6 ос) воды определена по формуле
Мер (150 85) (70 64,6) 24 ос,
2,31g (65:5.4)
Выбирая теплообмениик иаружиым диаметром 114 мм (площадь
одной секции дЛИНой 4 м 3,54 M ), получим число секций по
Формуле (6.2) N ==8,7:3,54==2,5 секции. Прииимаем к установке
3 секции.
Потери давлеиия при движеиии иаrреваемой воды системы
отоплеиия в межтрубном простраистве теплообмеииика (см. рис. 8.11)
найдем по формуле (6.3) /1PT.o==lO,79.0,75 2 .3==18,21 кПа,
rде скорость движения воды в межтрубиом простраистве (площадь
поперечноrо сечеиия 0,005 м 2 ) вычислеиа по формуле (6.4)
13172
w 0,75 м/с
3600. 9 75.0,005
при средией плотиости иаrреваемой воды 975 Kr/M 3 (при температу-
ре воды 75 0 С).
Центробежный насос для создаиия циркуляции в СИстеме ото-
плеиия должеи иметь подачу L п :=.13172:980==13,5 м3/ч,
rде 980 Kr/M 3 ПЛОТИОсть обратной воды при температуре 65 ос.
Давлеиие, создаваемое циркуляциоиным насосом, складывается
из потерь давления в системе отоплеиия, найденИЫХ в примере 8.15
(с запасом 10%), и в теплообмеииике за Вычетом естествеиноrо
циркуляциониоrо давлеиия:
/1рп == 1,1.49050+ 18 210 1100==71065 Па.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 8.6. ОсобеНflостu еидравАuческоео расчета систеМЫ с прuборамu и" труб 373
rде 1100 Па естественное циркуляциониое давление, возиикаю
щее вследствие охлаждеиия воды в отопительных приборах cpeд
Hero стояка 3 (см. рис. 8.11), найдениое по формуле (7.28).
Отсюда требуемый напор насоса
71 065
HH 9,81.1000 7,2 м.
Принимаем к установке два (рабочий и резервный) циркуляци-
оиных бесфундаментных насоса типа ЦВЦ 16-6,7 диаметром 50 мм,
учитывая повышение давления при уменьшении их подачи от номи-
нальных 16 до необходимых 13,5 м 3 /ч.
11. При rидравлическом расчете вертикальной однотруб-
ной системы отопления с попутным движением воды в
маrистралях расчет начинают с одноrо из крайних стоя-
ков дальнеtо или ближнеrо к тепловому пункту. Начав,
например, с ближнеrо стояка (стояка 1 на рис. 8.1, б),
задаются, как в примере 8.10, расходом воды, диаметром
труб и находят потери давления в нем. Далее определяют,
как в примере 8.12, потери давления на участке 1' 2'
обратной маrистрали и участке 1 2 подающей маrистрали,
причем расход воды на участке 1 2 ПрИНИМaIОТ равным
разности заданноrо общеrо расхода на участке A 1 и
расхода в стояке 1.
Располаrаемый перепад давления в стояке 2 рассчиты
вают как сумму потерь давления в стояке 1 и на участке
1' 2' за вычетом потери давления на участке 1 2 подаю
щей маrистрали. Вычислив, как в примере 8.11, расход и
перепад температуры воды в стояке 2, переходят к расчету
потерь давления на прилеrающих участках 2 3 и 2' 3'
маrистралей и т. д. до дальнеrо стояка 7 (см. рис. 8.1, б).
Общие потери давления в системе с попутным движением
воды определяют как сумму потерь давления на всех после
Довательно соединенных участках, включая любой стояк и
участки общих маrистралей (участки A 1 и 7' Б на
рис. 8.1, б). Потери давления в параллельно соединенных
частях системы увязывают, как в варианте 1 примера 8.13,
с пересчетом расходов воды.
8.5. Особениости rидравлическоrо расчета
системы отопления с при борами из труб
При rидравлическом расчете потери давления в разноrо
вида отопительных приборах вычисляют различно. Потери
давления в приборах со значительной площадью попереч-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
374 rAasa 8. ruдраSАUЧескuй расчет системЫ еодJlН020 omоnllСНUЯ
Horo сечения «каналов» (в колончатых радиаторах, rладких
и ребристых трубах) находят по постоянному значению ко-
эффициента MecTHoro сопротивления (КМС) прибора, вклю-
чающему значения КМС при входе и выходе воды из при-
бора. Потерей давления при движении воды внутри таких
приборов пренебреrают, так как скорость движения в «ка-
налах» очень мала.
Потери давления в конвекторах, основанных на приме-
нении труб Dy 15 или 20 мм, т. е. труб, диаметр которых
близок к диаметру подводок, являются прежде Bcero поте-
рями линейными. Поэтому, приступая к rидравлическому
расчету системы с конвекторами, необходимо решить, ка-
ким образом их определять. Можно при расчете принимать
среднее значение КМС дЛЯ всех конвекторов, входящих в
стояк или ветвь системы (см. табл. 4.2), и находить приб-
лизительное значение потерь давления.
Для точноro же rидравлическоro расчета необходимо
знать длину труб каждоro конвектора, а также схему соеди-
неиия труб между собой. Для этоrо предварительно назна-
чают типоразмер каждоrо конвектора, ориентируясь на
значения номинальноrо тепловоrо потока в Вт, приведен
ные в Справочнике проектировщика (см. табл. Х.l).
Простым для расчета является двухтрубный конвектор
(например, типа «Аккорд») в однотрубном стояке (см.
рис. 5.3, б): длину подводок увеличивают на длину труб
конвектора, равную удвоенной длине прибора, и учиты-
вают как местное сопротивление калач в торце конвектора.
При двухъярусной установке TaKoro конвектора длину труб
увеличивают на учетверенную ero длину и учитывают три
калача (см. рис. 4.5, а). Аналоrично поступают при приме-
нении конвектора типа «Универсал-С» (средней rлубины с
четырьмя rреющими трубами).
В rоризонтальной однотрубной ветви длину труб двух-
трубных конвекторов (например, конвекторов «Универ-
сал»), соединенных по бифилярной схеме (см. рис. 7.24, б),
принимают равной удвоенной длине конвекторов, а местным
сопротивлением является только калач концевоrо конвек-
тора.
Несколько сложнее rидравлический расчет rреющих
труб прибора, соединенных по параллельно-последователь-
ной схеме, как это делается, например, в бетонных отопи-
тельных панелях (см. рис. 4.4, б и 4.5, 6). В этом случае
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.6. Особен.н.остu 2uдра8АuчесКО20 расчета gн.uфuцuрован.н.ой системы 375
предварительно определяют характеристику сопротивле-
ния приборноrо узла по формуле (8.18). Если посчитать
характеристику сопротивления каждой из параллельно
соединенных труб одинаковой и равной 81' то характери-
стика сопротивления узла из двух параллельных труб соста.
вит 8i/4, из трех параллельных труб 81/9. Это упрощаю-
щее расчет допущение вполне применимо при rидравличе-
СКОМ расчете rоризонтальных однотрубных ветвей, коrда
вода параллельными потоками пропускается по трубам
цепочки конвекторов (например, типа «Универсал»).
Если при rидравлическом расчете вертикальных однот-
рубных систем отопления приходится рассчитывать распре-
деление потоков воды внетиповых приборных узлах, co
стоящих из неравных по диаметру и длине параллельных
участков (см. рис. 8.4), то используют формулу (8.28).
В таких случаях при известной проводимости 0'1 и О'!
двух, например, параллельно соединенных участков рас-
ходы воды 01 И 02 находят, зная также, что их сумма равна
расходу воды в стояке Ост' Torдa, например,
01 == + <11 Ост.
<11 <12
(8.42)
Отдельно выполняют rидравлический расчет узла из
параллельно соединенных приборов, один из которых
расположен выше друrоrо. Распределение потоков воды в
этом случае рассчитывают с учетом дополнительноrо есте-
cTBeHHoro циркуляционноrо Давления, как в малом цирку-
ляционном кольце (см. 8.3).
По завершении rидравлическоrо расчета системы типо.
размеры конвекторов уточняют с учетом фактически полу-
ченных значений температуры теплоносителя и теплоотда-
чи труб в помещениях здания.
8.6. Особенности rидравлическоrо расчета
системы отопления со стояками
унифицированной конструкции
Унифицированные стояки, т. е. стояки одной и той же
конструкции во всем здании, применяют с целью повыше-
ния ПРОИЗВОДительности труда при заrотовительно-монтаж-
ных работах. Такие стояки используют в вертикальных
однотрубных системах с тупиковым движением воды в ма-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
876 РАа8а 8 ruдрав//uческuй расчет системы водЯН020 отопления
rнстралях для отопления мноrоэтажных зданий MaccoBoro
стронтельства.
Стояки прннимают из труб D у 20 (или D у 15) с односто-.
ронним присоединением отопительных приборов. Прибор-
ные узлы предусматривают проточноrо типа при отопитель-
ных приборах с воздушными КJlапанами (конвекторах «Ком-
форт» или «Универсал»), проточно-реrулируемоrо типа с
кранами КРТ при друrих отопительных приборах (см.
рис. 6.2 6.4).
Тепловые наrрузки стояков по возможности выравни-
вают (наrрузки должны отличаться не более чем на 40%),
причем стояки с увеличенной тепловой наrрузкой следует
размещать ближе к началу системы (или ее части).
rидравлический расчет выполняют в два этапа. На
первом этапе проводят прикидочные расчеты. При этом
исходят из ориентировочной проводимости стояков с одно-
сторонними проточно-реrулируемыми радиаторными узла-
ми, зная, что она изменяется при D у 20 от 5,7 в 5-этажных
До 3,6 кr/(ч.ПаО' ) в 16-этажных зданиях, при Dy 15
от 3,2 до 1,8 Kr! (ч. Пао,ъ) (дифференцированные значения
даны в Справочнике проектировщика). Если вместо радиа-
торов применяют конвекторы «Универсал», то проводимость
стояков уменьшают на 15 %, а при конвекторах остальных
типов на 20%.
Ориентировочная проводимость стояков должна быть!
насколько это возможно, приближена для устойчивой ра-
боты системы к требуемой. Требуемую проводимость стояков
О'треб, Kr/ (ч. Па О '2), определяют исходя из потерь давления
в них, равных (с запасом 10%) 70% !:!.Рр расчетноrо цир-
куляционноrо давления в системе (п. 3.33 rлавы СНиП
2.04.05 86), по формуле
1,26QcT
атреб I1t 11 0.6 '
С С Рр
(8.43)
rде QCT тепловая наrрузка стояка, Вт; I1t c заданный перепад
температуры воды в системе, ос.
Пример 8.17. Определим требуемую и ориентировочиую прово-
димости одиотрубноrо стояка Dy 20 с односторонними проточно-
реrулируемыми конвекторными узлами (коивектор «Аккорд») си-
стемы водя Horo отопления )Q-9тажноrо здания, если I1t c ==35 ос, рас-
'1етиое циркуляционное давление в системе 16 кПа, а тепловая
иаrруэка стояка 14 кВт.
Требуемая проводимость стояка по формуле (8.43)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
в 6 Осо6ен.н.остu еuдрав.лuческоео расчета ун.ифUцuроеан.1IеQ системы 377
Стреб == (1,26.14000.3,6): [4,187.35 (16 ooo)o. ) == 3,4 нr/(ч. ПаО' ).
Ориентировочная проводимость стояка (по интерполяции)
Оор==4,4.0,8==3,5 Kr/ (ч 'Па Об ) достаточио близка к требуемой, и
диаметр труб стояка (D y 20) оставляем без иэмеиения.
Ориентировочную проводимость стояков О'ор можно ис-
пользовать для определения расхода воды в них с целью
проверки скорости движения воды, а также для предва
рительноrо расчета размера приборов. Ориентировочный
расход воды в стояке О ор , кr/ч, вычисляЮТ по формуле
а ор == О,8а ор P 'Ь. (8.44)
rAe Pp расчетное циркуляциониое давлеиие в системе, Па.
Для paBHoMepHoro распределения теплоносителя по
стоякам (при их одинаковой тепловой наrрузке) необхо-
димо, чтобы проводимость стояков постепенно увеличива-
лась в направлении от начала системы (или части системы)
к ее концу (к последнему стояку), При четырех пяти
стояках, например, проводимость последнеrо (тупиковоrо)
стояка должна быть больше проводимости первоrо стояка
на 15 %.
Для увеличения проводимости отдельных стояков, имею-
щих повышенную тепловую наrрузку по сравнению с оста-
льными стояками, можно видоизменять их конструкцию:
применять, например, приборные узлы с замыкающими
участками и кранами КРП. в системе с нижней разводкой
можно использовать стояки с транзитной (без приборов)
подъемной частью и одной (П-образные стоЯlШ) или двумя
(1 -образные стояки) опускными частями. В системе с
«опрокииутой» циркуляцией воды можно устраивать парные
стояки (о приборными узлами через этаж), стояки с парал-
лельным транзитным теплопроводом до среДнеrо этажа (ч-
образные стояки).
Действительную проводимость сконструированных сто-
яков определяют по характеристике rидравлическоrо сопро-
тивления их составных частей. Характеристика сопротив
ления унифицированных этажестояков при высоте этажа
здания 2,8 м приведена в Справочнике проектировщика
(при иной высоте этажа вводятся поправки).
На основании выбранной проводимости стояков уни-
фицированной конструкции выполняют окончательный rид
равлический расчет (второй этап), Конечной целью KOToporo
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
378 rлава 8 ruдравлuческuй расчет CUCmeAlbt водян.оео отоплен.ШI
является определение действительноrо расхода воды в
стояках и уточнение потерь давления в системе (см. п. 10.11
в Справочнике проектировщика). При расчете диаметр уча-
стков маrистралей устанавливают по значениям Sуд р [по
формуле (8.34)], причем Rcp вычисляют только для маrи-
стралей (по величине 0,3 I1р р ).
При системе, состоящей из двух частей, рассчитывают
отдельно каждую часть. Затем, считая основным расчет,
например, левой части, находят по соотношению проводи-
мастей обеих частей [исходя из формулы (8.15)] коэффи-
циент пересчета расхода воды в правой части системы.
При системе, состоящей из четырех частей, поступают
аналоrично. Рассчитывают отдельно каждую половину си-
стемы. Затем, считая расчет одной половины основным,
определяют коэффициент пересчета расхода воды в друrой
половине системы.
t 8.7. Особенности rидравлическоrо расчета
системы отопления с естественной циркуляцией воды
Систему водяноrо отопления для увеличения естествен-
Horo циркуляционноrо давления устраивают, как уже из-
вестно, с верхней разводкой. Расчетное циркуляционное
давление А.Р р определяют по формуле (7.18).
rидравлический расчет системы обычно выполняют по
способу удельных линейных потерь давления, выбирая
основное циркуляционное кольцо по выражению (8.21).
Нередко основное кольцо проходит не через дальний, а че-
рез ближний к тепловому пункту прибор, особенно в двух-
трубных системах одноэтажных зданий (см. 6.7).
Вспомоrательную величину среднее ориентировоч-
ное значение удельной линейной потери давления R cp ,
Па/м, определяют по формуле
0,5 !:!рр
Rcp== '2:1 (845)
Формула (8.45) по структуре аналоrична формуле (8.22).
Она отражает примерное равенство линейных и местных
потерь давления в системах отопления с естественной цир-
куляцией воды.
rидравлический расчет системы проводят, пользуясь уже
известными приемами, по правилам, приведенным в 8.3.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 7 Особен1'lости еuдраВАUЧССКоео pac'lcтa еllа.uтациО1'lIlОЙ ollc'fIcM/iI
87.
е
При расчете системы отопления с естественной циркуля-
цией воды по способу характеристик сопротивления и
проводимостей применение формулы (8.12) приводит к
значительному преуменьшению потерь давления, особенно
при скорости в трубах ниже 0,1 м/с. Поэтому потери давле-
ния на Ka OM участке с использованием характеристики
их сопротивления при малой скорости движения воды в си-
стеме необходимо определять по формуле
L'1p =='I'S02, (8.46)
rде 'I'==л/л'ще,Р поправочный коэффициент, учитывающий уве-
личенне коэqxpнцнента rндравлнческоrо трення л по сравненню со
эиачеиием Л тер прн турбулентном двнженин воды, принятым при
составлении вспомоrательной таблицы (см. табл. 8.9). S харак-
теристика rндравлнческоrо сопротивлення участка, Па! (кr7ч)t,
определяемая по формуле (8.14); О расход воды на участке, кrlч.
Коэффициент 'Ф одновременно увеличивает значения ко-
эффициента местных сопротивлений в такой же степени,
как и значения коэффициента rидравлическоrо трения А,
что обеспечивает некоторый запас (значения возрастают
в меньшей степени).
При rидравлическом расчете rравитационной системы
водяноrо отопления малоэтажноrо здания, особенно си
стемы квартирноrо отопления, коrда теплообменник рас-
полаrается на одном уровне с отопительными приборами,
необходимо достаточно точно определять естественное цирку-
ляционное давление, связанное с охлаждение1\{ теплоноси-
теля воды в трубах. rидравлический расчет поэтому делят
на предварительный и уточняющий, а после предваритель-
HOro rидравлическоrо расчета выполняют тепловой расчет
труб.
Предварительный rидравлический расчет проводят ис-
ходя из приблизительноrо значения расчетноrо циркуля-
ционноrо давления p , Па, вычисляемоrо для двухтрубной
системы отопления по эмпирической формуле
L'1p ==g [Ыхl' (l+hl') :1: /11 (pO PI')J, (847)
rде Ь<:О,4 коэффицнент, эавнсящий от покрытия труб теп-
ловой изоляцией; hl' расстояние по вертикалн от центра иаrре-
ваиия до подающей маrистрали, м; 1 расстоянне по rоризоитали
от rлавноrо до расчетноrо стоика, м; h 1 расстоянне по вертикали
от цеитра наrревання до центра охлаждення в приборе, м; знак
плюс соответствует расположению центра ОХЛаждения выше центра
иаrревания, знак минус ниже центра наrреваиия,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3ВО r лава 8. rидравличес"ий р чет системы водЯНОIJ() отоплен.ия
Первый, основной, член правой части формулы (8.47)
выражает ориентировочное значение /).Pe:rp eCTeCTBeH
Horo циркуляционноrо давления, возникающеrо вследствие
охлаждения воды в теплопроводах (C:\>I. 7.3). Вычислить
ero значение точно невозможно, так как еще неизвестны Диа
метр труб и температура воды в них. Второй член опреде-
ляет значение /).Ре.пр eCTecTBeHHoro циркуляционноrо
давления, связанноrо с охлаждением воды в отопительных
приборах, которое может способствовать или противодей-
ствовать циркуляции БОДЫ в системе.
Предварительный rидравлический расчет выполняют,
определяя расход воды по формуле (8.2) в предположении,
что теплопотери помещений возмещаются только при борами
(без учета теплоотдачи теплопроводов). После выбора Диа-
метра труб и вычисления потерь давления в системе /).Рпот
проводят тепловой расчет труб с получением значений тем-
пературы воды на участках системы. Тепловой расчет труб
выполняется исходя из следующих положений.
Теплоотдача теплопровода QTP на участке длиной ITP'
соrласно формуле (4.28), может быть найдена как
QTP == QTpITP' (8.48)
rде QTP теплоотдача I м вертнкально нлн rОРИЗ0нтально проло-
женноrо теплопровода, определяемая по табл, II.22 СпраВочника
проектировщнка прн известной начальной температуре теплоноси-
теля, т. е. по разностн температуры t паq tB'
Теплоотдачу QTP можно считать равной изменению эн-
тальпии теплоносителя воды QT при ее движении от начала
до конца участка теплопровода
QT == атс (tHaq tKOJl), (8.49)
rде а т расход теплоноснтеля воды на участке, кr/ч, по предва-
рительному rндравлическому расчету; ( нач н t ион температура
воды соответственно в начале и конце участка, ОС.
По формулам (8.48) и (8.49) найдем
QTplTp
( кон == tHaq G
С т
(8.50)
При тепловом расчете длинных участков расчет для
уточнения приходится выполнять ДважДЫ исходя при
вторичном определении не из начальной, а из средней тем-
пературы воды на участке.
Электронная бнблнотека http://tgv.khstи.rи/
8.7. Особенности 2идравАическ о расчета ера8uтационной системы 381
Тепловой расчет начинают с первоrо участка от тепло-
обменника, считая tHa'l===t r . Принимая найденную t ион
в качестве tHa'l для последующеrо участка, продолжают
расчет и таким путем определяют температуру (а следова-
тельно, и плотность) воды в каждой узловой точке системы,
в том числе при входе воды в приборы.
Пример 8.18. Найдем теплоотдачу в помещен не прн t B == 18 ос
и температуру воды в конце участка неизолнрованноrо вертикаль-
Horo теплопровода Dy 20 длнной 2,1 м, если расход теплоносителя
воды G r ==86 кr/ч и t»8'1==89,4 0 c.
Решенне заПисываем в табл. 8.14.
Таблица 8.14. Тепловой расчет участка теплопровода
системы водяноrо отопления
U ;.
о
::ii Q
". '" f:;- .... ..!"
<:- ::ii ::! U I '" щ I
:.: ::ii
.. Q. ;,. о ". Q. Q. ".
". j.. i>, '" ... '" .... '"
.... tz: .. !-< tz:U 1tI
:>.. Q <о- о' о
7 I 86 1 2 ,} 1 20 189,41 IВ 171,41 79 I 166 }.71 87 ,7
Уточняющий rидравлический расчет проводят в том
случае, если обнаружится значительное расхождение между
подсчитанными потерями давления в системе 6.р пот и дей-
ствительным располаrаемым циркуляционным давлением
Jlpg, которое определяют по формуле
p ==g [ ht (Pl+i pj) :1: hi (pg Pr) J (В.51)
Первый член правой части формулы (8.51)' повторяет
формулу (7.22), которую теперь уже можно использовать,
так как стала известной плотность воды, второй вклю-
чает плотность обратной воды при ее действительной темпе-
ратуре.
rидравлический расчет системы уточняют, если I'1p пот<
<0,85 I'1p или I'1рпот>l'1р . Однако в этом случае при fИД-
равлическом пересчете допустимо тепловой расчет труб не
повторять.
Если окажется, что I'1рпот<О,7I'1р или I'1рпот>I,15Jlр ,
то уточняют не только rидравлический расчет, но и
тепловой расчет труб, т. е. фактически заново проводят
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
382 r лава 8. ruдраsлuческиfl расчет систвмы водЯIiDeО отопления
весь расчет. При удачно выполненном предварительном
rидравлическом расчете, коrда I'1Рпот== (O,85+1,O)I'1 ,
rидравлический и тепловой расчеты оставляют без измене-
ний.
Данные тепловоrо расчета труб используют при расчете
площади отопительных приборов. Необходимую тепловую
мощность Q пр каждоrо прибора вычисляют по уравнению,
аналоrичному уравнению (4.27):
Qnp==Qn LknQTp, (852)
rAe Qп расчетная теплопотребность помещения; LknQTP CYM
марная полезная теплоотдача имеющихся в помещении теплопро-
водов, известная из тепловоrо расчета труб.
Плотность тепловоrо потока каждоrо прибора qпр ( 4.6)
вычисляют по действительной средней температуре воды.
Эrу температуру находят по формуле (4.21) при действи
тельных значениях тепловой мощности, расхода и темпера-
туры воды в месте входа теплоносителя в прибор.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Что выражают тепловые наrрузки участков подающеrо и
обратноrо теплопроводов?
2. Сравните значения коэффициента rидравлическоrо трения
по формулам Колбрука и Альтшуля при турбулентном движеиии
воды в стояках однотрубных систем отопления.
3. Выведите формулы для определения потери давления на
fчастке теплопровода при rидравлнческом расчете по приведенным
длинам и динамическим давлениям.
4. Сопоставьте проводимости приборных узлов (проточноrо.
проточно-реrулируемоrо и с замыкающими участками) при одииако-
вой длине радиаторов и конвекторов.
5. Разработайте способ определения действительноrо значеиия
коэффициента затекания воды в отопительный прибор одиотрубной
системы отопления с замыкающими участками (при задаиной кон-
струкции маЛоrо циркуляционноrо кольца).
6. Проделайте rидравлический расчет стояка 1 (рис. 8.7) од-
нотрубной системы водяиоrо отопления по условиям примера 8.4
и сравните с результатами расчета в примере 8.11.
7. Проверьте аналитически правильность выбора значения
(0,5) коэффициента затекания воды в отопительный прибор на пер-
вом этаже в стояке 2 (рис. 8.7) однотрубион системы отоплеиия.
8. Закончите rидравлический расчет участков двухтрубноrо
СТОяка УН tpис. 8,8) по iYсловиям примеров 8.6 и 8.8.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8,7. Особенности еидрамичеСКО20 расчета 2раеuтацивнноа системы 388
9. Постройте эпюру u.иркуляu.ионноrо давления в вертикаль-
ных участках стояка У/ J двухтрубной системы водяноrо отопления,
изображенной на рис. 8,8.
10. Составьте алrоритм rидравлическоrо расчета ветвей rори-
ЗОнтальной однотрубной системы водяноrо отоплення мноrоэтаж-
Horo здания.
, 11. Установите нзменение расхода металла на радиаторы
типа МС-140 дЛЯ одНоrо однотрубноrо стояка по рнс. 8.11 при из-
мененни в нем перепада температуры БОДЫ от 10 до 30 ОС, приняв
в формуле (4.24) qиом==725 Вт7м2, п==О,3; р==О, прн площади сек-
цин 0,24 м 2 , массе секции 7,4 Kr (считая Qnp==Qn, t B ==20 ОС, 3== 1,0).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л 'У. ПАРОВОЕ, ВОЗДУШНОЕ н
ПАНЕЛЬНО.ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ
rЛАВА 9. ПАРОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ
t 9.1. Система паровоrо отопления
в системе паровоrо отопления зданий и сооружений
используется водяной пар, свойства KOToporo как теплоно-
сителя для отопления рассмотрены в rл. 1. Водяной пар в
системе состоит из смеси cyxoro насы[Ценноrо пара и Ка-
пелек воды, т. е. находится во влажном состоянии. Влажное
r.остояние изменяется при движении пара по трубам. По
пути движения пара происходит, как ее называют, попутная
конденсация части пара вследствие теплопередачи через
стенки труб в окружающую среду. Поэтому, cTporo rOBop я,
по паропроводам системы перемещается пароконденсатная
смесь, плотность которой должна вычисляться по плотности
cyxoro насы[Ценноrо пара с учетом erO доли в смеси (сте-
пени сухости пара) при данном содержании влаrи. Прак-
тически же при расчетах паропроводов исходят из плот.
ности cyxoro пара.
Общая классификация и характеристика системы паро-
Boro отопления даны в rл. 1. Напомним, что система паро-
Boro отопления обладает по сравнению с системой водяноrо
отопления некоторыми преимуществами:
1) возможность быстроrо наrревания помещений при
подаче пара в отопительные приборы и столь же быстроro
их охлаждения при выключении подачи пара;
2) сокращение капитальных вложений и расхода металла
вследствие уменьшения размеров отопительных приборов и
конденсатопроводов;
3) возможность отопления зданий любой этажности,
так как столб пара не создает значительно повышенноrо
rидростатическоrо давления в нижней части системы.
Видно, что система паровоrо отопления более приroдна,
чем система водяноrо отопления. для периодическоrо обоrре-
вания поме[Цений (например, для дежурноrо отопления).
Однако эксплуатационные недостатки системы Паровоrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 9 1. Система nароеО20 оmОnll81lия 881)
отопления настолько су[Цественны, что значительно orpa-
Ничивают область ее применения. Недостатками системы
Паровоrо отопления являются:
1) невозможность реrулирования теплоотдачи отопи-
тельных приборов путем изменения температуры теплоно-
сителя, т. е. невозможность качественноrо реrулирования;
2) постоянно высокая температура (100 ос и более)
поверхности теплопроводов и отопительных приборов, что
вызывает разложение оседаю[Цей орrанической пыли, а
также вынуждает устраивать перерывы в подаче пара;
перерывы в подаче пара приводят к колебанию температу-
ры воздуха в поме[Цениях, т. е. к понижению уровня теп-
ловоrо комфорта;
3) увеличение бесполезных теплопотерь паропроводами,
коrда они проложены в необоrреваемых поме[Цениях;
4) шум при действии систем, особенно при возобновле-
НиИ работы после перерыва;
5) сокра[Цение срока службы теплопроводов; при пере-
рывах в подаче пара теплопроводы заполНяются воздухом,
Что усиливает коррозию их внутренней поверхности.
Вследствие этих недостатков система Паровоro отопле-
ния не допускается к применению в жилых, об[Цественных
и административно-бытовых зданиях, а также в произ-
lюдственных поме[Цениях с повышенными требованиями к
чистоте воздуха.
Паровое отопление может устраиваться в производст-
венных поме[Цениях без выделения пыли и аэрозолей или G
выделением неroрючей и неядовитой пыли, неrорючих и не
поддерживаю[Цих rорение rазов и паров, со значительны-
ми влаrовыделениями, а также для обоrревания лестнич-
ных клеток, пешеходных переходов, вестибюлей зданий.
Во всех случаях Паровое отопление допускается приме-
нять при обосновании (например, при избытке пара, исполь-
syeMoro в техНолоrическом процессе производства). Отме-
тим, что при реконструкции старых предприятий имею[Цие-
ся системы паровоro отопления заменяютСЯ водяными как
более экономичНыми и надежными в эксплуатации.
15 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
886 r "ша 9 Ла1Ю80е отО1lAI!ние
9.2. Схемы и устройство системы napoBoro отопленНJI
Система паровоrо отопления изобретена в Анrлии в сере-
дине ХУll 1 в. Наибольшее распространение она получила
в виде системы BblcoKoro давления в первой половине
Х lХ в. С середины Х 1 Х в. стала применяться система
низкоrо давления. В настоящее время паровое отопление
используют оrраниченно (см. 9.1) в основном, коrда
технолоrический процесс связан с потреблением пара.
Пар для ведения технолоrическоrо процесса подают, как
правило, от внешних источников при сравнительно высо-
ком давлении. В этих условиях для отопления используют
«мятый» (отработавший) снизивший давление после тех-
нолоrическоrо оборудования, или редуцированный (с пони-
жением давления) пар, предусматривая разомкнутые систе-
мы (см. рис. 1.6,6). Замкнутые системы (см. рис. 1.6, а)
встречаются редко.
Паровое отопление основано на передаче в помещения
скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при
конденсации насыщенноrо пара. Для отопления может
быть использован переrретый пар, но специальное переrре-
вание пара экономически не оправданно, так как дополни-
тельно получаемое количество теплоты невелико (мала
теплоемкость пара) сравнительно с тепловым эqxpeктом фа-
зовоrо превращения пара в воду.
Расчеты систем паровоrо отопления проводят , как уже
сказано, по показателям cyxoro насыщенноro пара, давле-
нию Koтoporo всеrда соответствует определенная темпера-
тура.
Удельная энтальпия cyxoro насыщенноrо пара i П1
кДж/кr, зависящая от давления, под которым находится
пар, определяется по формуле
i n == iж+r,
(9.1)
rде i ж дельная энтальпня кнпящей ВОДЫ, полученная прн на-
rреванни 1 Kr ВОДЫ от температуры замерзания (обычно от О ОС)
дО температуры кнпения, кДж/кr; r удельная теплота парооб-
разования, полученная В результате превращения 1 Kr воды В пар
при температуре кнпення, кДж/кr.
Пример 9.1. Найдем по таблнцам у дельную энтальпию cyxoro
насыщенноrо пара пр и нзбыточном (манометрнческом) давлении
0,02 МПа.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 2 Схемы и устройство системы nаРО8оео отопления 887
Удельная энтальпия пара '"
i п 439+2245 2684 кДж/кr.
В системе паровоrо отопления применяются те же ото-
пительные приборы, что и в системе водяноrо отопления.
Вода, охлаждаясь в приборе, передает в современных рас-
четныХ условиях в отопливаемое помещение 84
335 кДж/кr. Пар, конденсируясь в приборе, выделяет в pac
чете на 1 Kr значительно большее количество теплоты (по
примеру 9.1 выделяется удельная теплота парообразования
/==2245 кДж/кr). При превращении пара в воду темпера
тура ero, как известно, не изменяется, т. е. температура
! конденсата должна быть равна температуре насыщенноrо
пара (tK==t Hac ; в примере 9.1 t Hac == 105 ОС). Объем пара
уменьшается в среднем в 1000 раз: 1 Kr пара до превраще
ния в 1 Kr воды занимает объем около 1 м 3 .
Если в отопительный прибор поступает расчетное коли
чество пара [формула (4.4)] и обеспечено свободное удаление
конденсата, прибор целиком заполняется паром. Конден-
сат в виде пленки стекает по стенкам прибора вниз
(рис. 9.1, а). Коrда количество поступающеrо пара YMeHb
шается, в нижней части прибора остается невытесненный
воздух (рис. 9.1,6). Если же при этом еще затруднено
удаление конденсата, то конденсат задерживается в прн
боре (рис. 9.1, в) и, соприкасаясь с более холодными поверх-
ностями, «переохлаждается», т. е. ero температура стано-
вится ниже температуры пара (tl{<t иас ),
Следовательно, при количественном реrулировании
(уменьшении расчетноro расхода пара) теплопоступление в
помещение от каЖДоrо килоrрамма пара, поступающеrо в
прибор, увеличивается до
q==r+c (tHac tK)' (92)
однако в целом теплопередача прибора уменьшается.
Расширяя классификацию систем, приведенную в 1.4,
отнесем к системам низкоrо давления системы при избы-
точном давлении пара O,005 O,02 МПа, а системы при
давлении пара 0,02 0,07 МПа назовем системами повы.
шенноrо давления. Системы низкоrо давления, как правило,
устраивают замкнутыми, а системы повышенноrо и BblcoKoro
'" РИВКИИ С. Л., Александров А. А. Термодинамические свои-
ства воды И во.jtяноrо пара. М., Энерrоатомиздат, 1984.
25.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
888 Рllава 9. ПаРО80е отопление
(1)
р}
В)
.. . . i . . . .
.:: :пr ::
" ".' "
. .' . j " . .
. .
" . .. "
. .
. . . .
. .
" "1" "
. .
, .
. "1. .
. . . 1 ' . . .
.." "..
.' . r\ р'.'
. .r. .
" . "
"" . " ..
. . I .
.. .. " "
. . . ?A I P" .
., .
. " ."
. , .
, .
ВОЗДУХ
. .
. ..
. -
KOHJ\EHCAT
Рнс. 9.1. Распределенне пара, конденсата н воздуха в ОТОПНТeJlЬНОМ прнборе прн
подаче пара в расчетном количеСтве (а) н в уменьшенном (б, е)
давления разомкнутыми. В системах низкоrо давления во
всех отопительных приборах давление близко к атмосфер
ному.
Разводка пароПроводов в зависимости от места их Про
КЛадки относительно отопительных приборов бывает Bepx
ней (см. рис. 5.1, а) I нижней (см. рис. 5.1, б) и средней,
коrда паропровод размещают на промежуточном этаже
здания (например, под перекрытием BToporo этажа трех-
этажноrо вдания). Маrистральные паропроводы и KOНДeH
сатопроводы MorYT быть, как и в системах водяноrо отопле-
ния, с тупиковым (встречным) и попутным движением тепло-
носителя (см. рис. 5.1).
Схема замкнутой двухтрубной системы низкоrо давления
с тупиковым движением пара и конденсата в маrистралях
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 2 Схемы и устройство системы nароооео отоnлеff.ия 389
изображена на рис. 9.2. Система проста по конструкции и
удобна в эксплуатации. Перед пуском система заполняется
водоЙ до уровня I I. После наrревания воды до темпера-
туры кипения в котле образуется пар, собирающийся в Па-
росборнике. Давление пара определяет высоту h, м (см.
рисунок), на которую поднимается вода:
h == Риао/Ук' (9.3)
rде Риа9 избыточное давление пара в котле, Па; ,\,1{ удельный
вес, Н/м 3 , коиденсата.
Пример 9.2. Найдем высоту стояния кондеисата h В конденса-
топроводе иад уровнем воды в паросбориике при давлении пара
Риаб==0,02 МПа.
Уровень воды 1 1 I 1 в конденсатопроводе установится: ВЫШе
\ fРОВНЯ: воды 1 l (рис. 9.2) окруrленно иа h== Ризб/Уl{== Ризб/рl{g==
==0,02.106: (1000.9,81)==2 м.
В примере 9.2 найдена высота столба воды, создающеrо
rидростатическое давление, которое уравновешивает давле-
ние пара в котле. При работе системы фактическая высота
столба воды несколько больше h, так как необходи-
мо дополнительное давление, чтобы преодолеть сопрот в-
ление движению конденсата по «мокрому» (целиком запол-
ненному) конденсатопроводу до котла. Поэтому над уров-
нем ll ll во избежание затопления roризонтальноrо «су-
xoro» (частично заполненноrо) конденсатопровода оставля-
ют еще не менее 0,25 м (см. рис. 9.2).
Для защиты системы от повышения давления пара сверх
расчетноrо используют простое, но надежное автоматически
действующее предохранительное устройство rидравли-
ческий затвор, дополненный бачком для сбора выбрасывае-
мой паром воды и выпуска лишнеrо пара в атмосферу.
Пар из котла поступает по паропроводам в приборы;
давление пара в приборах близко к атмосферному. Распре-
деление пара по приборам реrулируют вентилями перед
приборами, контролируя полноту ero конденсации в при-
борах при открытых отверстиях специальных тройников 8.
При движении по паропроводу часть пара, как известно,
конденсируется в паропроводе появляется попутный
конденсат. При средней разводке, показанной на рис. 9.2,
попутный конденсат из rоризонтальноrо паропровода сте-
кает в нижние приборы. Попутный конденсат в стояках для
верхних приборов увлекается поднимающI'lМСЯ паром, при
этом возникают щелчки, треск и даже rидравлические уда-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
890 r АOIЮ !j. ПоfЮl(Je отопление
.5
t-...
......
4
][
TtJ
1
Рис. 9.2. Замкиутая система паровото
отоплеиия иизкото давлеиия со средией
разводкоЙ
1 котел; 2 паросборннк; 3 пре-
дохранительное устройство; 4 сухой
конденсатопровод; fj пароПрОВОД; 6
воздушная труба; 7 паровой вентнль;
8 тройннк е пробкой; 9 мокрый
конденсатопровод (в кружках.... номера
расчетных участков)
..t::
g
'v
t[J
rr---*
j 1
77
1
Т7
78
3
'"
0..1::::
2
'"
->:::
5'1
Рве. 9.3. Схема сlIcтемы осушкн пара ПрИ Иижней разводке naропроводов (о) и
верхней (6)
I .... пароПрОВОД; 2 тндравлическнiI затвор; 3 конденеатопровод; 4 калач;
fj конденсатиый стояк
ры. Для оrраничения указанноrо явления системы со сред-
ней или нижней разводкой проектируют таким образом,
чтобы пар поднимался в стояках на высоту не более двух
этажей. При нижней разводке предусматривают отведение
попутноrо конденсата через rидравлический затвор в конце
паропровода (рис. 9.3, а).
Малошумная работа системы обеспечивается при верх-
ней разводке, так как попутно образующийся конденсат
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 9 2. Схемы и устро{Ц:т80 системы nарО80ео отопления 391
Рис. 9.4. Обвод сухим коидеисаТОПРО80-
дом дверноrо проема
1 воздушиая труба: 2 изолирован-
на" труба в подпольиом канаяе. '3
тройник с пробкоit
( ' -I
I !
I 1
. .
3
всюду перемещается по уклону (уклон покаэан стрелкой) в
направлении движения пара. Для удаления попутноrо
конденсата, минуя приборы (конденсат уменьшает тепло-
передачу), возможно присоединение стояков к паропроводу
через калачи с установкой rидравлическоrо затвора в конце
паропровода (рис. 9.3, 6).
В открытых системах паровоrо отопления воздух нахо-
дится в свободном состоянии. Удельный вес воздуха больше
приблизительно в 1,6 раза, чем вес пара при температу-
ре 100 ос соотношение 9 Н!м З (плотность 0,92 кr!м З ) к
5,7 Н/м З (плотность 0,58 кr/м З ). Этим объясняется скопле-
иие воздуха в низких местах системы над поверхностью
конденсата. Растворимость воздуха в конденсате незначи-
тельная (из-за высокой температуры конденсата) и воздух
остается в свободном состоянии.
В сухом конденсатопроводе воздух перемещается над
стекающим по уклону конденсатом. В Са:\ЮЙ низкой точке
воздух удаляется в атмосферу по воздушной трубе через
открытый вентиль (см. рис. 9.2). Воздушная труба служит
также для впуска воздуха с целью ликвидации разреже-
ния, возникающеrо при конденсации пара в периоды прек-
ращения работы системы.
При мокрых конденсатных трубах прокладывают спе-
циальные воздушные трубы для сбора воздуха над поверх-
ностью конденсата и последующеrо ero удаления в атмос-
феру в одном месте (обычно около котла).
При прокладке cyxoro конденсатопровода над полом
первоrо этажа трубу у проемов дверей и ворот опускают в
подпольный канал, изолируют, снабжают тройником с
пробкой для опорожнения и прочистки и воздушной тру-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
392 Рлива 9. Паровое отопление
т7
v 6 v
< <*< < < < <--zr<тg( < < <*-(....
НО но
Рис. 9.5. Разомкиутая система паровоrо отопле
иия BblcoKoro давления со средией разводкой
1 водоотделитель; 2 редукциоииый кла-
пан; 3 предохранительный клапаи; 4
коллектор; 5 паровой веИ'ТI<ЛЬ; 6 коидеи-
сатоотводчик; 7 кондеисатиый бак; 8 воз-
душиая труба; 9 конденсатиый насос
бой Dy 15 над проемом (рис. 9.4). При мокром конденсато-
проводе вверху добавляют кран для выпуска воздуха.
Стояки устраивают, как правило, двухтрубными. При
однотрубных стояках подводки к приборам делают снизу с
установкой уrловых запорно реrулирующих вентилей и
воздушных кранов посередине высоты каждоrо прибора.
Работа вертикальных однотрубных систем сопровождается
шумом и rидравлическим ударами. Поэтому их чаще устраи-
вают rоризонтальными проточноrо типа.
При давлении пара выше 0,02 МПа применяют вместо
замкнутых разомкнутые системы (иноrда делаются и при
низком давлении). Схема разомкнутой двухтрубной системы
с тупиковым движением пара и конденсата в маrистралях
приведена на рис. 9.5. Пар после сепарации в водоотделите-
ле попутноrо конденсата, образовавшеrося в наружном
пар оп ров оде, проходит через редукционный клапан в
распределительный коллектор. В редукционном клапане
давление пара понижается и поддерживается на заданном
уровне. Коллектор снабжен манометром и предохранитель-
ным клапаном.
Для спокойной и надежной работы системы при высоком
давлении предпочтение отдают средней и особенно верхней
разводке с уклоном паропровоДОВ в направлении движения
пара во избежание встречноrо движения попутно образую-
щеrося конденсата (см. 5.2). На прямых участках маrи-
стралей для компенсации тепловых удлинений труб уста-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.2. Схемы и устройство системы nарОfJ020 отопления 39з
навливают П образные компенсаторы между неподвижны-
ми опорами (н. о на рис. 9.5).
На спускных трубах от водоотделителя и распредели-
тельноrо коллектора установлены конденсатоотводчики.
Конденсатоотводчики помещены и после каждоrо прибора.
ВентилИ для полноro отключения приборов предусмотре-
ны и I:Ia паровых, и на конденсатных подводках, таК как
при установке лишь одноro вентиля пар может ПрОНИКатЬ
в приборы ИЗ конденсатопроводов.
Конденсат собирается в конденсатный бак. Конденсат-
ные баки делают открытыми, сообщающимися с атмосфе
рой, и закрытыми, находящимися под небольшим избыточ-
ным давлением. Открытый бак применяют в системе низко-
ro давления с самотечными конденсатопроводами (недо-
статок повышенная коррозия труб). В системе высокоro
давления в напорных конденсатопроводах появляется пар
вторичноrо вскипания, образую!цийся при кипении высо-
котемпературноrо конденсата после понижения давления
в конденсатоотводчиках ( 9.9). Использование OТKpbITOro
бака в этом случае привело бы к дополнительным теплопо-
терям с паром вторичноro вскипания, уходящим в атмосфе-
ру (10 15%). Для уменьшения теплопотерь в СИС1еме
BbIcoKoro давления применяют закрытый бак.
Воздух (оставшийся в системе после «продувки» паром)
в напорных конденсатопроводах захватывается конденса-
том, движущимся G высокой скоростью. Водовоздушная
эмульсия по трубам попадает в закрытый конденсатный бак
и только там воздух отделяется от конденсата и периодиче-
ски отводится в атмосферу через специальную воздушную
трубу.
Конденсат, собирающийся в бак, перекачивается НаСо-
сом на тепловую станцию. Конденсатные насосы (рабочий If
резервный) устанавливают ниже уровня ДНа конденсатноro
бака (на O,4 O,5 м), как rоворят, <ШОД валяю. Это дела-
ется во избежание вскипания конденсата, нарушающеro
работу Насоса.
Воздуховыпускные вентили помещают не только в ме-
стах сбора конденсата; в крупных системах их устанавли-
вают и в самых удаленных от тепловоrо пункта меСТах для
«продувки» системы при пуске Пара.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
94 [лава 9 Паровое отопление
t 9.3. Оборудоввнне системы napoBoro отопления
В системе паровоrо отоп-
ления применяют, кроме обыч-
Horo для системы центрально-
ro отопления, специальное
оборудование: водоотдели-
тель, редукционный клапан,
конденсатоотводчики, конден-
сатные бак и насос, бак-сепа-
ратор, предохранительный
клапан.
Водоотделитель предназна-
чен для осушки пара от-
деления попутноrо конденса-
та, накопившеrося в наруж-
ном паропроводе, от пара,
поступающеrо в систему отоп-
ления.
Водоотделитель сосуд
круrлой формы подбирают
в зависимости от диаметра
присоединяемоrо паропрово-
да, принимая ero диаметр в
3 4 раза, а высоту в 4 8
раз больше диаметра паропро-
вода. Конденсат, настилаясь
на стенку водоотделителя и
встречая на своем пути пре-
пятствия «шоры)}, стеКает
вниз к отверстию в дне. Диа-
метр конденсатноrо отверстия (и патрубка) делают в 4 5
раз меньше диаметра паропровода (но не менее 20 мм).
Осушенный пар поступает в редукционный клапан.
Редукционный клапан выполняют пружинным или rрузовым.
Ero устанавливают на rоризонтальном участке паропрово-
да. Схема основной части более СЛОЖноrо пружинноrо
редукционноrо клапана изображена на рис. 9.6. Золотник,
расположенный на пути движения пара, жестко связан
штоком с поршнем. Давление пара Рl передается по трубке
BOKpyr штока в пространство над поршнем. Первоначаль-
ное реrулирование положения поршня и золотника, а также
"
e:bl=»
Рис. 9.6. Схема редУкциоииоrо КJlа-
паиа
1 ЗОJlОТИИК. 2 шток. 3 пру-
жииа; 4 поршеиь. 5 трубка;
6 сеДJlО
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 9 3. Оборудование систеJCЫ nарОВ020 отопления 3911
сжатия пружины, расположенной BOKpyr трубки, прово-
дится вращением маховика под поршнем. При этом прибли-
жают золотник к седлу, устанавливая степень открытия
золотниковоrо отверстия, необходимую для понижения
давления протекающеrо пара от Р! до Р2'
Площади золотника и поршня одинаковы, и изменение
давления пара Рl (перед клапаном) не влияет на степень
открытия золотНИковоrо отверстия. Увеличение давления
после клапана (сверх заданноro Р2) вызывает опускание
золотника с поршнем и дополнительное сжатие пружины .'3,
вследствие чеrо восстанавливается необходимое давление
Р2' При понижении давления после клапана пружина раз-
жимается, поршень с золотником поднимаются, что вновь
приводит К восстановлению давления Р2'
Редукционный клапан может выполнять функции запор-
ной арматуры. В верхней части клапана имеется второй
маховик, с помощью KOToporo можно, сжимая пружину,
опустить золотник до сеДЛа, прекратив протекание пара.
Редукционные клапаны различают по условному про-
ходу присоединительных патрубков (D y ==25-----150 мм, и
площади BHYTpeHHero отверстия (изменяется от 2 до 52,2 см!).
Выбор редукционноrо клапана делают по необходимой
площади BHYTpeHHero отверстия а, CM , определяя ее по
формуле
а == G п /О,6gf. (9.4)
rде ОП расход пара через клапан, кr/ч; gf расход пара через
, 1 см 2 отверстия клапаиа, Kr/ (ч ,см 2 ); определяется в зависимости
от разности давления пара перед (Pl) и после (Р2) клапана.
При значительной разности давления пара Pf и Pr,
коrда давление должно быть снижено более чем в 5 раз,
подбирают ДВа клапана, устанавливая их последовательно.
Пример 9.3. Выберем редукциоииый клапан для снижения
избыточиоrо давлеиия насыщенноrо пара от 0,35 до 0,17 МПа при
расходе 280 кr/ч.
По HOMorpaMMe (см. рис. 11.16 в Справочнике проектировщика)
находим gl== 137 Kr/ (ч ,см 2 ). Тоrда площадь отверстия клапана по
формуле (9.4)
а ==280: (0,6.137) ==3,4 см 2 .
По заводским данным выбираем редукционный клапан Dy 40.
имеющнй площадь BHYTpeHHero отверстия 3,48 см 2 .
Конденсатоотводчики. Простейшими устройствами для
отведенИI Аонденсата и задержания пара являются rид-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
396 r лава 9. Паровое отопление
равлические затворы U образные петли из труб (см.
рис. 9.3). В таких затворах rидростатическое давление
столба конденсата предотвращает прорыв пара в конденса-
топроводы. Высота rидравлическоrо затвора h з , м:
h з 100 !1р+0,2, (9.5)
rде !1р разность давления до и после затвора, МПа.
Диаметр труб rидравлическоro затвора принимают до-
статочным для протекания максимальноrо количества кон-
денсата со скоростью 0,2 0,3 м/с.
В системах повышенноrо и BbIcoKoro давления вместо
затворов, высота которых была бы слишком большой,
применяют специальные приборы конденсатоотводчики.
Конденсатоотводчики бывают поплавковые и термические.
Приборы термическоrо действия леrче и надежнее поплав-
ковых.
Конденсатоотводчики с опрокинутым (открытым снизу)
поплавком (так их называют в отличие от ранее применяв
шихся приборов с поплавком, открытым сверху) D у от 15
до 50 мм устанавливают на маrистралях при давлении
менее 0,1 МПа. Действует конденсатоотводчик следующим
образом: поплавок всплывает, если снизу в Hero поступает
не только конденсат, но и пар. При этом шаровой клапан,
соединенный с поплавком рычаrом, закрывает выходное
отверстие. Во время накопления конденсата пар частично
конденсируется, частично выходит через небольшое отвер-
стие (диаметром 2 мм) в крышке поплавка. Поплавок,
заполненный конденсатом, опускается, и выходное отвер-
стие открывается. После выпуска порции конденсата весь
цикл повторяется сначала. В крышке конденсатоотводчика
имеется пробка для ero заливки при первоначальном пуске
системы.
После отопительных приборов (и друrих потребителей
пара, например, калориферов) для задержания несконден-
сировавшеrося пара (так называемоrо пролетноro пара)
применяют конденсатоотводчики термостатическоrо типа
(их также называют сильфонными). Термостатический KOH
денсатоотводчик (рис. 9.7, а) состоит из корпуса, кРышкиi
припаянноrо к ней rофрированноrо сильфона (термостата)
с золотником на конце. Сильфон частично заполнен жидко:
стью, кипящей при 90 95 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
а)
9.3. Оборудованив системы nаровО20 отопления 397
2
1
'1
5
)11
Рис. 9.7. Схемы термостатическоrо (а) и термодииамическоrо (б) коиденсатоотlIO,II_
ЧИКОВ
1 корпус. 2 сильфон; 3 КРlIIшка; 4 седло: 5 золотиик; 6 диск
Рис. 9.8. Схема устаиовки по-
плав!!овоrо коидеисатоотвод.
ЧИК8 иа маrистрали
1 КОllденсатоотвод'lИК: 2
воздушиый кран. 3 обрат-
иый клапаи; 4 обводиая лн,
ния
Рис. 9.9. I<оидеисатныl\ ба!!
1 воздушиая труба; 2 поплав-
ковые реле; 3 водомерное стекло
с краном; 4 и 5 переливиая и
спускиая трубы
14З СИСТ.Емы
,.....,
]:1
If
3
s
1< НАсосу \
При поступлении вместе с конденсатом пара жидкость в
сильфоне вскипает. Сильфон в результате повышения внут-
peHHero давления удлиняется, и золотник закрывает выход-
ное отверстие в седле. После заполнения корпуса конденса-
том и понижения ero температуры на 8 20 ос пары жидко-
сти в сильфоне конденсируются, сильфон укорачивается, и
ВЫХОДное отверстие открывается.
Термостатические конденсатоотводчики имеют присоеди-
нительный диаметр условноro прохода 15 и 20 мм; MorY1'
работать при начальном давлении до 0,6 NU1a и ПрОТИ
давлении до 50%.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
"8 Тllа8а 9. Паровое оmопАение
Термодинамические (их еще называют лабиринтовыми)
-,онденсатоотводчики устанавливают, как и поплавковые,
llа маrистралях при давлении выше 0.1 МПа. Термодинами-
ческий конденсатоотводчик (рис. 9.7,6) проще друrих по
конструкции: в корпус помещено седло с входным (по вер-
tикальной оси прибора) и выходным (сбоку) отверстиями,
под крышкой на поверхности седла свободно лежит диск.
При поступлении конденсата снизу диск приподнимается
пад седлом, и конденсат протекает по кольцевому пазу в
седле к выходному отверстию. Если вместе с конденсатом
проходит пар, то он заполняет камеру между крышкой и
диском. Так как площадь диска значительно больше пло-
щади входноrо отверстия, то возникающая сила, действую-
щая на диск сверху, преодолевая силу, действующую снизу,
прижимает диск к седлу, закрывая проход пара. При сни-
tкении давления над диском вследствие конденсации пара
диск вновь получает возможность приподняться.
Термодинамические конденсатоотводчики имеют присое-
динительный диаметр условноrо прохода от 15 до 50 мм.
Представление о размерах прибора дают длина 200 мм и
высота 103 мм (от оси отверстий) caMoro крупноrо конден-
сатоотводчика Dy 50. Приборы устанавливают крышкой
вверх.
При установке конденсатоотводчика на маrистрали пре-
дусматривают обводную линию для использования при
пуске системы, коrда образуется максимальное количество
конденсата, или при ремонте конденсатоотводчика. На
рис. 9.8 показана схема установки поплавковоro конденса-
(fоотводчика. Конденсатоотводчик должен быть установлен
cтporo вертикально. Обратный клапан применяют в том
случае, если предусматривают подачу конденсата после кон-
денсатоотводчика наверх с противодавлением (см.
рис. 9.12).
Для выбора конденсатоотводчика по заводским показа-
телям определяют коэффициент пропускной способности
k v , т/ч, по формуле
k 200 к
'и ( PPK)O' '
(9.6)
rде Он максимальный расход конденсата, т/ч; Рн плотность,
Kr/M 3 , конденсата при температуре перед конденсаТООТВОДЧИКОМj
Ap==Pl P2 разность давления до и после конденсатоотводчика,
МПа; давление РI==О,95рпр при установке ero иепосредствеино З8
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.8. Оборудование cucтeJIIbI пв{ЮtЮetl отОfUения .,.
отопительным прибором, давление Р2<.0,7Рl (при свободном сливе
кондеисата Р2==0),
Коэффициент пропускной способности выражает макси-
мальнЫЙ расход ХОЛОДНОЙ воды (р== 1000 Kr/M 3 ) при потере
давления в конденсатоотводчике 0,1 МПа.
Пример 9.4. Подберем коиденсатоотводчик для конденсата.
ПрОБода с максимальиым расходом 650 кr/ч, если давлеиие перед
ближайшим отопительиым прибором 0,05 МПа, после конденсатоот-
80дчика 0,02 МПа, плотность коиденсата 950 Kr/M 3 .
При Рl==0,95.0,05==0,0475 МПа по формуле (9.6)
k 20.0,65 2 54
v V ' т/ч.
(0,0475 0.02) 950
Принимаем к установке коидеисатоотводчик с опрокинутым
поплавком типа 2М Dy 40, имеющий по паспорту kv==2,95 т/ч.
Конденсатный бак для сбора конденсата из системы
делают прямоуrольным, из листовой стали, G люком сверху
(рис. 9.9). Бак снабжают водомерным стеклом, переливной и
спускной трубами. При периодической перекачке конден-
сата из бака управление насосом автоматизируется: вклю-
чение и выключение насоса происходит а помощью пОПЛаВ-
ковых реле соответственно BepxHero и нижнеrо уровня,
установленных на баке.
Полезный объем кондеНсатноrо бака V к . б , м 3 , опре-
деляют по формуле
zQc
У к . б== Рк' ' (9.7)
rде z прододжительность накопления кондеисата, ч; Qc теп-
ловая мощиость системы отоплеиия, кДж/ч; , удельиая теплота
парообразования (коидеисации), кДж/кr.
Конденсатом должно заполняться не более 80% объема
бака.
Пример 9.5. Определим полезиый объем конденсатноrо бака
для ОДllочасовоrо накоплеиия кондеисата из сисrемы паровоrо отоп'
леиия тепловой мощностью 300 кВт при давлении 0,02 МПа.
По формуле (9.7) при z== 1 ч
] .300.3600
Vк.б== 955.2245 0,5M3.
Бак-сепаратор применяют в конденсатопроводах систем
BblCoKoro давления для отделения пара вторичноrо вСКИПа-
ния от конденсата. Пар вторичноrо вскипания отБИраю'D
для использования ero в системе Паровоrо отопления низ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
t rЛа8а 9. ПаРО80е отупление
t:::.
от ВОДОПРОВОДА
с.,
I<J
't::
!fd /5'
[.....!
8 АТМОСФЕРУ
5'
ОТВОД KOHДEHCATA
Рис. 9.10. Бак-сепаратор с rидравли-
ческIIМ затвором
1 бачок возврата воды в затвор;
2 бачок защиты затвора от раз-
рядки, 3 поступление KOHAeHcara,
4 бак-еепаратов. 5 rидравли-
чеекий затвор. I I уровень воды в
затворе прн ero заполнении, 1 I
1I то же, при давлении пара
Koro давления или для наrревания воды в системе rорячеro
водоснабжения. В баке-сепараторе поддерживают с помо-
щью rидравлическоrо затвора или предохранительноro
клапана избыточное давление 0,02 0,05 МПа, скорость
движения пара в нем должна быть не более 2 м/с, конден-
сата не более 0,25 м/с. Конденсатом должно заполняться
не более 20% объема бака. Бак-сепаратор и соединенный с
l'IЯМ rидравлический затвор изroтовляют из труб и листовой
стали (рис. 9.10). Ориентировочно объем бака-сепаратора
определяют по паровой наrрузке, принимая ее от 200 до
400 м 3 /ч на 1 м 3 бака.
Более точно объем бака-сепаратора V б . е . м 3 , вычисляют
по формуле
v б. с == О,5хG к /рп,
(9.8)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 3 Оборудоеан.ие системы nароеО20 отОnАен.ия 4ВI
rД6 х доля содержания пара в конденсате (сухость влажноrо
пара); 011 расход конденсата, т/ч, Рп ПЛОТНОСТь пара при
давлении в баке, Kr/M 3 .
Вак-сепаратор целесообразно размещать поблизости от
сборноrо конденсатноrо бака, устанавливая ero выше KOH
денсатоотводчиков для лучшеrо отделения образовавшеrося
вторичноro пара.
Дросселирующие шайбы применяют для поrашения
излишнеrо давления в параллельных частях системы. Шай-
ба представляет собой металлический диск толщиной 2
5 мм с отверстием в центре. Диаметр отверстия определяют
по расчету в зависимости от количества теплоносителя и
величины поrашаемоrо давления (но не менее 4 мм во избе-
жание засорения). Шайбы устанавливают в муфrе корпуса
паровоrо вентиля перед прибором или во фланцевом соеди
нении труб.
Предохранительный клапан, как и предохранительное
устройство в системе низкоrо давления, предотвращает
повышение давления в системе сверх расчетноrо. Предохра-
нительные клапаны бывают пружинными и рычажными (с
одним или двумя рычаrами). У распространенных рычаж
ных клапанов тарелка прижимается к седлу под действием
силы, передаваемой через рычаr от rруза. Чем больше
длина рычаrа и масса rруза, тем больше давление пара,
при котором клапан остается закрытым. При увеличении
давления избыток пара через приоткрывающийся клапан
удаляется в атмосферу, и заданное давление пара восстанав-
ливается.
Конденсатный насос для перекачки конденсата из бака
на тепловую станцию выбирают для подачи в 1 ч не менее,
чем удвоенное количество накапливающеrося конденсата
[см. формулу (9.7)]. Развиваемоrо насосом давления долж-
но быть достаточно для подъема конденсата и преодоления
конечноrо давления в точке, куда подается конденсат, с
учетом потерь давления в трубах /j,Рпот по пути от КОНДен-
caTHoro бака.
Если конденсат подается нз бака в котел, то давление
насоса ДРн, Па, определяют по формуле
Арн == lО6 рп + ук (h+ 1)+Арпот, (9.9)
fде Ун удельный вес, Н/м 3 , конденсата; рп давление пара в
kотле, МПа; h вертикальное расстояние между уровнями кон-
денсата верхним в котле и нижним в баке, м (с запасом 1 м).
26 76::'
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
402 rAaвa 9. ПаРOllIJe omопАенИе
Мощность электродвиrателя к насосу вычисляют по
формуле (6.11).
Пример 9.6. Найдем подачу, давление и мощность насоса для
перекачки конденсата нз бака в котел по условиям примера 9.5,
если рп==О,1 МПа, h==5 м, Др пот ==5000 Па.
Примем подачу насоса L п ==2 .0,5== 1,0 м 3 /ч.
Давление, развнваемое насосом, по формуле (9.9) ДРн== 106X
XO,I+955.9,81 (5+1)+5000==161210 Па.
Мощность Насоса (без запаса) по формуле (6.1/)
N 1,0.161210 75 Вт.
н 3600.0,6
9.4. Системы bakyym-паровоrо
и субатмосферноrо отопления
Паровое отопление даже низкоrо давления обладает из-
вестным rиrиеническим недостатком высокой и практи-
чески неизменяемой температурой поверхности отопитель-
ных приборов в течение Bcero отопительноrо сезона. При
этом понижается уровень тепловоrо комфорта в помещениях
по сравнению с водяным отоплением.
Можно несколько понизить температуру поверхности
отопительных приборов, если создать в них смесь пара и
воздуха. Температура внешней поверхности приборов пони-
ЗИТся вследствие уменьшения коэффициента теплообмена на
их внутренней поверхности. В этом случае пар нужно п<r
давать в радиатор снизу, так как воздух имеет плотность
выше, чем пар при тех же давлении и температуре. Пар по-
дается в радиатор через вкладной патрон, перфориро-
ванный патрубок. Струйки пара, выходящие из мелких
отверстий в патроне, равномерно перемешиваются с возду-
хом. Конденсат может выводиться из радиатора как со сто-
роны ввода пара (через кольцевое отверстие BOKpyr патро-
на), так и с противоположной стороны.
Однако, устанавливая таким образом температуру по-
верхности отопительных приборов ниже 100 ос, не устра-
няют все же еще один серьезный недостаток паровоrо отоп-
ления невозможность проведения качественноrо реrули-
рования в системе в течение отопительноrо сезона.
Проведение качественноrо реrулирования G получением
температуры пара в приборах ниже 100 ос возможно, если
понижать давление ниже атмосфер Horo. Для этоrо исполь.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.4. Системы 8йкуум-nаРО8020 и субamмОСФеРl<О20 оmОnАl!ния 40-8
зуют вакуумный насос, создающий различной rлубины
разрежение в конденсатопроводах и приборах. Если, на-
пример, абсолютное давление пара понизить До 0,07 МПа,
то температура пара составит 90 ос; если же еще уменьшить
абсолютное давление, например, До 0,03 МПа, то темпера-
тура пара дойдет До 69,1 ос.
Следовательно, изменяя величину вакуума в системе,
можно, как и в системе водяноrо отопления, изменять тем-
пературу пара в зависимости от температуры наружноrо
воздуха, т. е. проводить качественное реrулирование.
Различают два вида таких систем отопления вакуум-
паровую и субатмосферную.
В вакуум паровой системе пар до отопительных пр и-
боров движется под действием небольшоrо избыточноrо дав-
(Ieния в котлах (0,o05 0,01 МПа), а затем пар в приборах и
конденсат перемещаются под влиянием пониженноrо давле-
ния, создаваемоrо специальным вакуум-насосом. Изменяя
величину вакуума с помощью этоrо насоса, откачивающеrо
из системы конденсат, а также воздух, можно централизо-
ванно реrулировать температуру пара в отопительных
приборах. Если это делать в зависимости от наружных ат-
мосферных условий, то теплоотдача приборов может в тече-
ние длительноrо времени соответствовать теплопотерям
помещений. Температуру пара для этоrо принято изменять
в пределах от 90 до 60 ос.
В субатмосферной системе паровоrо отопления под
влиянием разрежения, создаваемоrо вакуум-насосом, тепло-
носитель перемещается и по паропроводам, и по конденсато-
проводам. В системе происходит не только качественное, но
и количественное реrулирование одновременно изменя-
ются и температура, и количество Пара, поступающеrо в
отопительные приборы. Для этоrо при средней, например,
температуре отопительноrо сезона давление в системе долж-
НО быть ниже атмосферноrо, составляя по абсолютной вели-
чине около 0,06 МПа.
Централизованно реrулируемые системы паровоrо отоп-
ления применяются в США, особенно при отоплении высот-
ных зданий (устраняя чрезмерное rидростатическое давле-
ние в системе, как при водяном отоплении).
Системы вакуум-паровоrо и субатмосферноrо отопления
подлежат особо тщательному монтажу с обеспечением rep-
метичности соединений. Недостатками являются необхо-
26"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
404 rла8а 9 ПаРО80е отопление
ДИМОСТЬ применения специальноrо оборудования и армату-
ры, а также трудность обнаружения мест подсоса воздуха,
нарушающеro их действие. К недостаткам относится также
ускоренная внутренняя коррозия труб вследствие Проника-
ния воздуха через неплотности, значительный расход
электроэнерrии вакуумными насосами.
В нашей стране вакуум-паровые и субатмосферные
системы отопления не применяются. Известно лишь суще-
ствование в прежние rоды такой системы для отопления
фабрики швейных машин, построенной в r. Подольске
фирмой «3инrер».
t 9.5. Выбор начальноrо давления пара в системе
Давление пара в начале системы обусловливается допу-
стимой температурой теплоносителя, схемой и радиусом
действия системы, способом возвращения конденсата на
тепловую станцию. При выборе давления исходят прежде
Bcero из нормативноrо оrраничения температуры пара в
отопительных при борах: как известно, максимальная тем-
пература не должна превышать 130 ос, а во взрыво- и пожа-
роопасных помещениях даже 110 ос.
В замкнутой системе с непосредственным возвра-
щением конденсата в котел начальное давление пара Рш
МПа, определяют исходя из высоты помещения котель-
ной
Рп== 10 2 [hпом ('1кот+О,5D+О,55)J, (9.10)
rде h пом высота помещения котельной, м; h ИОТ и D высота
котла и диаметр ero паросборника, м.
Помещения котельных обычно имеют высоту 3,5 4 м.
Начальное давление пара при этом не будет превышать
0,02 МПа.
Пример 9.7. Определим давление пара в котле замкнутой си-
стемы отопления с сухим конденсатопроводом при h пом ==4,0 м,
h ИОТ == 1,7 м, D==0,5 м.
Давлеиие пара по формуле (9.10)
Рп == 10 2 [4,0 (1,7 +0,5.0,5+0,55)] ==0,015 МПа.
В разомкнутой системе с возвращением конденсата через
сборный конденсатный бак начальное давление пара зави-
сит от конечноro давления и потерь давления в системе.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fi 9. 6 rudравлuческий расчет nароnроввд08 '"",Э"020 давления 405
При открытом конденсатном баке и самотечном конден-
сатопроводе начальное давление пара
Рп Рпар+ Рпр, (9.11)
rде Рпар потери давления в паропроводе от тепловоrо пункта
до наиболее удаленноrо (концевоrо) отопительноrо прнбора; Рпр
необходимое давление перед вентилем концевоrо прибора, прини-
маемое равным 2000 Па при отсутствии конденсатоотводчика за
прибором и 3500 Па при использовании термостатическоrо конден-
саТоотводчика.
При закрытом конденсатном баке и напорном конденса-
топроводе начальное давление пара
Рп Рпар+ Рконд+Ркон, (912)
rде PIIOHД потери давлення в напорном конденсатопроводе
(включая конденсатоотводчик); РIIОН конечное избыточное дав-
ление в закрытом баке, принимаемое равным 0,02 0,05 МПа.
Потери давления в напорном конденсатопроводе рав-
няются разности давления в концевом отопительном при-
боре и в конденсатном баке. При этом давление в отопитель-
ном приборе предопределяется значением максимально
допустимой температуры пара для KOHKpeTHoro помещения.
Потери давления в паропроводах зависят от пара-
метров движущеrося пара и характера внутренней поверх-
ности труб. Формулы, используемые для rидравлическоrо
расчета, одинаковы для систем водяноrо и паровоrо отопле-
ния.
t 9.6. rидравлический расчет паропроводов
ннзкоrо давления
При движении пара по длине участка ero количество
уменьшается вследствие попутной конденсации, снижается
также ero плотность из-за потери давления. Снижение
плотности сопровождается увеличением, несмотря на ча-
стичную конденсацию, объема пара к концу участка, что
приводит к возрастанию скорости движения пара.
В системе низкоrо давления при давлении пара 0,OO5
0,02 МПа эти сложные процессы вызывают практически
незначительные изменения параметров пара. Поэтому при-
нимают расход пара постоянным на каждом участке, а
плотность пара постоянной на всех участках системы. При
этих двух условиях rидравлический расчет паропроводов
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
406 rAa.a 9. ПарОдое отопление
проводят по у)Ке известному способу расчета по удельной
линейной потере давления (см. 8.3), исходя из тепловых
наrрузок участков.
Расчет начинают с ветви паропровода наиболее неблзrо-
приятно располо)Кенноrо отопительноrо прибора, каковым
является прибор, наиболее удаленный от котла.
Для rидравлическоrо расчета паропроводов низкоrо дав-
ления используют табл. Н.4 и Н.5 (см. Справочник проек-
тировщика), составленные при плотности 0,634 Kr/M 3 , со-
ответствующей среднему избыточному давлению пара
0,01 МПа, и эквивалентной шероховатости труб k э ==0,ООО2 м
(0,2 мм). Эти таблицы, по структуре аналоrичные табл. 8.1
и 8.2, отличаются величиной удельных потерь на трение,
обусловленной иными значениями плотности и кинемати-
ческой вязкости пара, а так)Ке коэффициента rидравличе-
cKoro трения 'л для труб. В таблицы внесены тепловые
наrрузки Q, ВТ, и скорость дви)Кения пара w, м/с.
В системах низкоrо и повышенноrо давления во избе)Ка-
ние шума установлена предельная скорость пара: 30 м/с при
дви)Кении пара и попутноrо конденсата в трубе в одном и том
)Ке направлении, 20 м/с при встречном их дви)Кении.
Для ориентации при подборе диаметра паропроводов
вычисляют, как и при расчете систем водяноrо отопления,
среднее значение возмо)Кной удельной линейной потери
давления Rcp по формуле
0,65 (РП Рпр)
R cp == }:,l ' (9.13)
пар
rде РП начальное избыточное давление пара, Па; }:,lпар общая
длина частков паропровода до наиболее удаленноrо отопитеЛЬНоrо
прибора, м.
Для преодоления сопротивлений, не учтенных при рас-
чете или введенных в систему в процессе ее монта)Ка, остав-
ляют запас давления до 10% расчетной разности давления,
т. е. сумма линейных и местных потерь давления по основ-
ному расчетному направлению дол)Кна составлять около
0,9 (рп Рпр).
После расчета ветви паропровода до наиболее неблаrо-
приятно располо)Кенноrо прибора переходят к расчету вет-
вей паропровода до друrих отопительных приборов. Этот
расчет сводится к увязке потерь давления на параллельно
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 6 ruдраВАuческuй расчет паропроводов HU8KOi!O даВАРНUIl 407
..
Таблица 9.1. rидравлический расчет паропроводов
системы отоплеиия иизкоrо давления
учас- I Qуч' 1 1, I Dy' I w, I R, I Rl, I ,, I z, I Rl+z,
10К ВТ м мм м/с Па/м Па " Па Па
.
Расчет nароnроводов к нижнему прибору дальнеео стояка
t:.p p ==8000 Па
1
2
3
4
б
64 000 6 50 20,4 75 450 1,2 158
32 000 14 32 22,1 146 2044 10,5 1632
16000 9 25 19,5 165 1485 2,0 241
8000 4 20 15,9 155 620 1,5 120
4000 1 15 14,5 194 194 3,0 200
:Еl пар == 34 I :ЕЮ == 4793 :EZ == 2351
608
3676
1726
740
394
J'
7144
Запас давлеиия: 100 (8000 7144) :8000== 10,7%_
Расчет nароnроводОIJ /с lJерхн.ему прибору дальн.еео стояка
t:.p p == 1134 Па
I 8000 I 2 1 20 1 15,9 1 155 1 310 1 2,7 1 216
'f 4000 1 15 14,5 194 194 3,0 200
526
394
920
Невязка: 100 (1134 920): 1134 == 18,9% > 15%.
Расчет парОnроlJодОIJ к нижнему прибору ближнеео стояка
t:.р р ==28БО Па
8 9 1 8000 1 4 1 20 1 15,9 I 155 1 620 I 3, О I 240
4000 1 15 14,5 194 194 3,0 200
860
394
1254
Невизка: 100 (2860 1254) :2860 ==56% > 15%.
соединенных участках основной (уже рассчитанной) и
второстепенной (подлежащей расче1У) ветвях.
При увязке потерь давления на параллельно соединен-
ных участках паропроводов допустима невязка до 15%.
В случае нев03МОЖНОСТИ увязки потерь давления применя-
ют дросселирующую шайбу ( 9.3). Диаметр отверстия
дросселирующей шайбы d ш , мм, определяют по формуле
d ш ==0,92 (Q чlt:.рш)О' ., (9.14)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
408 rrAaea 9 Пароеое отопление
rде Qуч тепЛовая наrрузка участка, Вт; tJ.Pm излишек дав-
ления, Па, подлежащий дросселированию.
Шайбы целесообразно применять для поrашения излиш-
Hero давления, превышающеrо 300 Па.
Пример 9.8. Выполним rидравлический расчет одной из ДВУJli
одинаковых частей паропроводов замкнутой системы отопления
низкоrо давления (см. рис. 9.2). Давление пара в котле 0,01 МПа.
Тепловая наrрузка каждоrо из 16 приборов 4000 Вт. Длины уча.
стков приведены в табл. 9.1.
Средняя удельная линейная потеря давления по формуле (9.13)
R 0,65 (10 0(Ю 2000) 153 П /
cp 34 а м.
Ориентируясь на значение R cp ' по тепловым наrрузкам участ-
Ков (наrрузку участка 1 принимаем равной удвоенной наrрузке
участка 2) вычисляем диаметр труб, скорость движения пара и
действительные значения R. Данные расчета сводим в табл. 9.1.
Потери давления на участках б н 7 должны быть равны по-
терям на участках 4 и 5 (1134 Па). В результате расчета полу-
чена невязка 18,9%. Сократить ее путем уменьшения диаметра
участка б до 15 мм нельзя, так как скорость движения пара при
встречном движении попутноrо конденсата превысит допустимую
20 М/с. Дросселирующие шайбы не устанавливаем, так как разница
в потерях давления меньше 300 Па.
Потери давления на участках 8 и 9 ДОЛЖНБ1 быть равны поте-
рям на участках 3, 4 и 5 (2860 Па). В результате расчета получен
излишек давления 2860 1254== 1606 Па. Для ero страиения пре-
дусматриваем установку дросселнрующих шайб в муфтах вентилей
у оооих нижних приборов, имеющих тепловую наrрузку по 4000 Вт.
Диаметр отверстня каждой шайбы по формуле (9.14)
d ш == 0,92 (40002; 1606)O,2 == 9,2 мм.
9.7. fндравлнческн" расчет паропроводов
BbIcoKoro давления
Расчет паропроводов систем повышенноrо и BbIcoKoro
давления проводят G учетом изменения объема и плотности
пара при изменении ero давления и уменьшения расхода
пара вследствие попутной конденсации. В учае, коrда
известно начальное давление пара Рп и задано конечное дав-
ление перед отопительными приборами Р пр, расчет паро-
проводов выполняют до расчета конденсатопроводов.
Конечный расход пара Окон находят по формуле (4.4)
в зависимости от тепловой наrрузки и давления пара у при-
бора. Средний расчетный расход пара на участке ОПределяют
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.7. rиiJравлическиt1 расчет nароnроводов I1blCOKWO давления 4011
по транзитному расходу ОНОН С прибавлением половины
расхода пара, теряемоrо при попутной конденсации:
Оуч == Окон + 0,50 п . к, (9.15)
rде Оп.к дополнительное количество пара в начале участка,
определяемое по формуле
On.K==QTp/r; (9.16)
, удельная теплота парообразования (конденсации) при давле-
нии пара в конце участка; QTP теплопередача через стенку трубы
на участке; определяют по формуле (8.48), KorAa уже известен диа-
метр 1руб; ориентировочно принимают по следующим зависимо-
стям: при Dy== 15 20 мм Qтр==0,116Qиои; при Dy==25 50 мм
Qтр==0,035Qиои; при Dy>50 мм Qтр==0,023Qиои (QИОН количество
теплоты, которое требуется доставить в прибор или в конец участ-
ка паропровода).
rидравлический расчет выполняют по способу приве
денных длин, который применяется в том случае, коrда
линейные потери давления ЯВЛяются основными (около
80%), а потери давления в местных сопротивлениях сравни-
тельно малы. Исходная формула для определения потерь
давления на каждом участке приведена в 8.1 [формула
(8.4)).
При расчете линейных потерь давления в паропроводах
используют табл. II.6 из Справочника проектировщика
составленную для труб с эквивалентной шероховатостью
внутренней поверхности k э ==оО,2 мм, по которым перемеща-
ется пар, имеющий условно постоянную плотность 1 Kr/MQ
[избыточное давление TaKoro пара 0,076 МПа, температура
116, 2 ОС, кинематическая вязкость 21.10 6 M 2 /cJ. В табли-
цу внесены расход О, кr/ч, и скорость движения W, м/с,
пара. Для подбора диаметра труб по таблице вычисляют
среднее условное значение удельной линейной потери дав-
ления
0,8 (Рп Рпр) Рср
R cp . усл (9.17)
lпар
rде Рср средняя плотность пара, Kr/M 3 , при среднем ero давлении
в системе 0,5 (Рп+Рпр); остальные пояснения даиы к формулам
(9.11) и (9.13).
По вспомоrательной таблице получают в зависимости
от среднеrо расчетноrо расхода пара УQJIовные значения
удельной линейной потери давления R усл и скорости
движения пара wycJ!' Переход от условных значений к
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
410 rлаеа 9 Пароеое отопление
действительным, соответствующим параметрам пара на
каждом участке, делают по формулам
R == Rусл/Рср. уч; Ш==Ш ус1 /РсР. уч, (9 18)
rJl,e Рср уч действительное среднее значение плотности пара на
fчастке, Kr/M 3 ; определяемое по ero среднему давлению на тоМ же
rчастке
Действительная скорость пара не должна превышать
80 м/с (30 м/с в системе повышенноrо давления) при движе-
нии пара и попутноrо конденсата в одном и том же направ-
пении и 60 м/с (20 м/с в системе повышенноrо давления)
при встречном их движении.
Итак, rидравлический расчет проводится с усреднением
значений плотности пара на каждом участке, а не в целом
для системы, как это делается при rидравлических расчетах
систем водяноrо отопления и паровоrо отопления низкоrо
давления.
Потери давления в местных сопротивлениях, составляю--
щие Bcero около 20% общих потерь, определяют через эк-
вивалентные им потери давления по длине труб. Эквива-
лентную местным сопротивлениям, дополнительную длину
трубы находят по формуле
lэкв== (dв/л), (919)
Значения dв/л приведены в табл. П.7 в Справочнике
проектировщика. Видно, что эти значения должны возра-
стать с увеличением диаметра труб. Действительно, если
для трубы D y15 diл==0,33 м, то для трубы D у 50 они со-
ставЛЯЮТ 1,85 м. Эти цифры показывают длину трубы,
при которой потеря давления на трение равна потере в
местном сопротивлении с коэффициентом == 1 ,О.
Общие потери давления f:1р ч на каждом участке паро-
провода G учетом эквивалентнои длины определяют по фор-
муле
!:!"Руч==R (l+'экв)==R' прив , (920)
rде lприв==l+lэкв расчетная прнведенная длина участка, м,
включающая фактическую и эквивалентную местным сопротивле-
ниям длины участка.
Для преодоления сопротивлений, не учтенных при рас-
чете по основным направлениям, принимают запас не менее
10% расче1ноrо перепада давлений. При увязке потерь
давления в параллельно соединенНых участках допуСТИl«а,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 8 Fuдравлuческuй рас.,ет кондежатопРО80дО8 411
как и при расчете паропроводов ннзкоrо давления, невязка
до 15%.
В системах BbIcoKoro давления в большинстве случаев
rидравлический расчет паропроводов выполняют после
расчета конденсатопроводов, в результате KOToporo опре-
деляется давление перед отопительными приборами Рпр
(с проверкой ero допустимости по температуре t п ). Далее!
если известно начальное давление пара Рп в распредели-
тельном коллекторе, расчет паропроводов делают как ука-
зано выше. Если же давление Р D не задано, то ero находят,
проводя расчет по предельно допустимой скорости движе-
ния пара.
9.8. rндраВ1iнческн;i расчет конденсатопроводов
Диаметр самотечных сухих и мокрых конденсатопроводов
подбирают без расчета (по специальной таблице в справоч-
ной литературе) в зависимости от количества теплоты, вы-
деленноrо паром при образовании Конденсата, положения
(rоризонтальные, вертикальные) и длины труб.
Пропускная спосоБНОС1Ь конденсатопроводов различна.
Например, при Dy 15 по rоризонтальному сухому конденса-
т()проводу в 1 ч может быть пропущено 7 Kr, по вертикаль-
ному сухому 11 Kr, а по мокрому 52 Kr конденсата.
Следовательно, для Toro чтобы пропустить одно и то же
определенное количество конденсата наибольший диаметр
трубы потребуется для rоризонтальноrо cyxoro, наимень-
ший для MOKporo вертикальноrо конденсатопровода.
Если необходимо провести детальный rидравлический
расчет cyxoro самотечноrо конденсатопровода в системе G
давлением пара до 0,07 МПа, располаrаемый перепад
давления ДРр, Па, вычисляют по формуле
/),.рр == 0,5pgh == 0,5')'h, (9.21)
rде 0,5 поправочный коэффициент, учитывающий наличие двух-
фаэиой среды (кроме конденсата в трубах имеется воздух или дви-
жется пароводяная эмульсия); при давлении пара в снстеме более
0,07 МПа поправочный коэф ициент увеличивают до 0,65; ')'
удельный вес конденсата, Н/м; h вертикальное расстояние меж-
ду начальной и конечной точками конденсатопровода, м.
Детальный ра чет проводят аналоrично расчету тепло-
проводов систем водяноrо отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
412 r лава 9 Парооое отопление
ОТБОР ПАРА
P'I
2
r
1
.....
...(;:
Р2
Т8
Т8
q
о
Р3
Рис. 9.11. Схема ПрОКJlадки напорноrо (а) н двухФазноrо (б) конденсатопроводов
J конденсатны!\ бак; 2 бак-сепаратор; 3 конденсатоотводчик; 4 ото.
ПИ1мьные приборы снстемы паровоrо отопления BblcoKoro давления; 5
паропровод
Прнмер 9.9. Найдем диаметр конденсатопроводов ветви замк-
нутой системы паровоrо отопления ннзкоrо давлеиия (см. рис. 9.2)
по условиям примера 9.8.
По табл. 11.4 в Справочннке проектировщика выбираем диаметр
труб:
конденсатные подводкн ко всем приборам (rорнзонтальные
сухие) при тепловой наrрузке 4000 Вт Dy 15;
коидеисатные стояки (вертикальные сух не) при тепловых на.
rрузках 8000 и 16000 Вт Dy 20;
сборныЙ конденсатопровод rоризонтальный сухой пр н тепло-
вых иаrрузках 16000 Вт Dy 20, при 32000 Вт Dy 25;
то же, мокрыЙ при тепловоЙ наrрузке 64000 Вт ру 20 (для
сравнения отметим, что паропровод прн аналоrичиои наrрузке
имеет Dy 50 см. пример 9.8).
Конденсатопроводы в системе паровоrо отопления с
закрытым конденсатным баком MorYT быть напорными и
двухфазными.
Напорными называют конденсатопроводы, целиком за-
полненные конденсатом, движущимся под давлением пара
за отопительным прибором, в баке или создаваемым насо-
сом, двухфазными или эмульсионными конденсатопро-
воды, по которым движутся одновременно и конденсат, и
пар вторичноrо вскипания.
На рис. 9.11 показана схема про кладки конденсатопро-
водов. После конденсатоотводчика вследствие снижения
давления при протекании конденсата через суженное отвер-
стие ПрОИСХодит вторичное ero вскипание с образованием
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.8. ruдравлuческuй расчет конденсатопроводов 41 S
пара вторичноrо вскипания; труба б является двухфазным
конденсатопроводом. Вторичное вскипание приводит к
тому, что по конденсатопроводу движется пароводяная
смесь, плотность которой меньше плотности воды. Пар BTO
ричноrо вскипания отделяется от конденсата в баке сепа-
раторе и направляется в систему теплоиспользования. KOH
денсат по напорному конденсатопроводу а направляется в
конденсатный бак и далее к конденсатному насосу для
перекачки на тепловую станцию.
Расчетный расход конденсата G и, кr/ч, определяют по
формуле
G K == 1,25 (Gион+G п . к), (9.22)
rде 1,25 повышающий коэффициент для учета увеличения pac
хода конденсата в период проrревания системы при пуске; в скоб-
ках максимальное количество пара в Начале паропровода IФор
мулы (9.15) и (9.16)].
LLля конденсатопроводов характерно значительное уве-
личение шероховатости их внутренней поверхности поте-
ри давления на трение по меньшей мере в 1 ,3 1 ,4 раза боль-
ше потерь в трубах систем водяноrо отопления. Поэтому для
rидравлическоrо расчета напорных конденсатопроводов ис
пользуют вспомоrательную таблицу, составленную при
эквивалентной шероховатости k B ==0,0005 м (0,5 мм). В
таблицу внесены расход О, кr/ч, и скорость движения w,
м/с, конденсата. При выборе диаметра труб ориентируются
на максимально возможную скорость движения конденсата
(до 1 1,5 м/с).
Потери давления I1р у ч на каждом участке напорноrо
конденсатопровода определяют по формуле (9.20), прибав-
ляя к действительной длине участка дополнительную, эк-
вивалентную местным сопротивлениям длину по формуле
(9.19).
Если потери давления на участках известны, то давление
в начале конденсатопровода находят G учетом разности
rеодезическнх отметок ero конца и начала:
Рнач == Ркон + /!,.руч + yh, (9.23)
rде РИОН давленне, необходнмое в конце конденсатопровода;
у удельный вес, Н/м3, прн ПЛОТНОСтн пароконденсатной смесн,
перемещаемой по конденсатопроводу; прн определеннн диаметра
труб удеЛЬНЫй вес прннимают равным 9,81 кН/м 8 с учетом периода
пуска снстемы, коrда плотность конденсата р== 1000 Kr/M8; h раз-
Ность отметок конца и начала конденсатопровода, м (получается
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
414 Fла8а 9 ПаРО80е отопление
со знаком плюс при движении конденсата вверх, со знаком минус
прн движении по трубе вниз).
Например, давление в баке-сепараторе по схеме на
рис. 9.11 составит Р4==РНО н+ДРуч a -rh2' а давление за
конденсатоотводчиком РЗ==Р4+ Д РУЧ б+-rhl' если ДРуч а
И ДРуч б потери давления в напорных конденсатопрово-
дах соответственно от бака-сепаратора до конденсатноrо
бака (участок А Б) и от конденсатоотводчика до бака-
сепаратора (участок B п. Высоту подъема конденсатаlt,
оrраничивают 5 м. Можно также исходить из необходимо-
ro давления в баке-сепараторе.
При rидравлическом расчете разветвленных напорных
конденсатопроводов следует обеспечивать одинаковое дав-
ление в каждом ответвлении перед слиянием конденсата в
общий конденсатопровод (невязка потерь давления на па
раллельных участках не должна превышать 10%), приме-
няя в случаях необходимости дросселирующие шайбы.
По конденсатопроводам может двиrаться пароконден-
сатная смесь вследствие образования пара вторичноrо
вскипания или попадания «пролетноrо» пара. Тоrда объем
перемещаемой смеси будет больше, а плотность меньше, чем
при движении только расчетноrо количества конденсата.
При rидравлическом расчете двухфазных конденсато-
проводов диаметр труб определяют дважды. Сначала диа-
метр труб и потери давления находят как для напорных
чисто водяных конденсатопроводов. Затем пересчитывают
диаметр труб на каждом участке, (1 тем чтобы оставить
потери давления без изменения при пропуске действитель-
Horo объема пароконденсатной смеси пониженной плотно-
сти:
d CM dK' (924)
rде d eM диаметр двухфазноrо конденсатопровода; d H расчет-
ный диаметр напорноrо конденсатопровода, полученный при рас-
ходе конденсата ОН [по форуле (9.22)]; поправочный коэф-
фициент, учитывающий увеличение объема и уменьшение п OT-
ности пароконденсатной смеси по сравнению с объемом и плот-
ностью конденсата:
== 0,9 (lOOO/PC,.)O,19; (9 25)
Рем плотность пароконденсатной смеси, Kr/M 3 , прннимаемая по
таблице в справочной литературе,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f} 9 9 Последовательность расчета систем", паРмоео отопления 418
пд Н О
. ,.........
"
t--.
HO
:::::::-t 1)(
t:
4
5;95
l'
'1 //6
P3
ПАР
Рис. 9.12. Расчетиая схема разомкиутоii систе.-
мы napoBoro отопления BblcoKoro давлеИия с
закрытым коидеисатным баком (избыточиое дав-
ление в баке 0,04 МПа)
J калорифер воздушно,отопите.льиоrо I!тре-
тата, 2 конденсатиыii бак
i 9.9. Поспедоватепьность расчета системы
napOBoro отоппення
Последовательность rидравличесКоrо расчета системы
паровоrо отопления BblcoKoro давления разберем на при-
мере.
Лример 9.10. Выполним rидравлический расчет одной из двух
симметричных ветвей разомкнутой системы паровоrо отоплення вы-
cOKoro давлення (рнс. 9.12) с закрытым конденсатиым баком, нахо-
дящимся под избыточным давлением 0,04 МПа. Паро- и конденса-
топроводы проложены по колоннам цеха на высоте 6 м. Отопитель-
»ымн приборами являются калориферы воздушно-отопительных
arperaTOB теПЛОDОЙ МОЩНОСТЬЮ по 116 кВт.
Начальное давление пара не задано. Примем, что пар подходит
к калориферам сдавленнем 0,17 МПа, пр н котором температура
пара (130 ОС) допустима для цеха, rде rорючая и взрывоопасная
пыль не выделяется.
Расчет начннаем с конденсатопровода, который является двух-
фазным. Для определення общеrо расхода конденсата (с учетом
попутноrо) зададимся днаметром участков паропровода: 1 50 мм,
2 н 3 32 мм, 4 25 мм (см. рнс. 9.12). Тоrда, напр, нмер длн уча-
стка 3 попутные теплопотерн по формуле (8.48) составят (с нсполь-
зованием табл. II.23 в Справочннке проектировщнка). QTp==242x
х54 .10 3== 13,06 кВт.
Попутные теплопотери проставлены на рнс. 9.12 У номера каж-
доrо участка паропровода в знаменателе, а в чнслнтеле Прнведено
количество теплоты, которое потребуется доставнть в конец каЖдоrо
участка.
Расчетный расход конденсата на участках 3' н 4' 'ВЫЧИсляем
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
116 rAaea 9 Паровое отопление
:з
:iE"
41
""
U
::
u
'"
t:(
illl
О ::
(>.=
1::41
О ..
:
ut:(
О
:6
u
"" :а
11>/0
:r
1.>111
'" ::
(>.=
':
:.:=
:r 0
::
:g
g.g,
e-i
ф
'"
::r
::
..
\о
. :!i О C<I C<I
:!i u":> с") с")
cj
00 u":> '<f< '<f<
с G> C<I 00 00
C<I
j,.", с::; C<I C<I
"'1:: t-- t--
",,'" '" t-- (j) ос> ос> C<I
ос> 3
с") t-- с")
.'" -.t' u":> -.t'
-<:1:: I I (j) (j) о>
Р-", C'I 1 C<I
.. '" о с::; о с::;
01:: '<f< -.t'
'" '" t-- (j) (j)
"- со со
. '" ос> u":> 00 (j) "'"
I:: с") 00 о C'I t--
"" '" со ф 00- со c<i
«:1 (j)
'" о ос> C<I 00
s,:s 00 с") с") C<I
....'" u":> со
:s (j) -.t' со C<I
О u":> 00 (j)
(j) C'I C<I
. О
'" о о
э 00 о о о
00 ао -.t'
О О О О
. :s о u":> u":>
Cj>- :- C'I
C<I со со u":>
..... :!i u":> О u":> u":>
u":> u":>
.. -.t' t-- R
. ..... !:3 со
'" .. u":> C<I C'I
<:> '"
'"
о
t ;:., о.:.
..
..
;.,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.9. ПООlleдоsатеАьность расчета сuстемЬ4 nароеоео отОnАSНUЯ 417
по формуле (9.22):
Ок. З' =:: 1 ,25.3600 (116+ 13,06) :2175 ==267:
Ок. 4' == 1,25. 36001(116+0,83):2175+ 13,78: 2163] ==270 кr/ч,
причем на участке 4' добавляем попутныЙ конденсат из участка 2.
Результаты расчета участков конденсатопровода (по табл. II.B
в Справочнике проектировщика) вносим в табл. 9.2.
Общая приведенная длнна участков lприв в табл. 9.2 найдена
путем добавлення к действнтельной длине эквнвалентной длнны по
формуле (9.19): l == 15,2+0,56.5==18,0 м (учтены местные сопро-
тивления два отвода, троЙник на проходе, внезапное расширенне);
l ==50,6+0,зз .9==53,6 м (четыре отвода, тройник на противотоке);
l ==55,6+0,зз .23==63,2 м (вентнль, тройник на ответвлении, обрат-
ный клапан, отвод, тройник на проходе); l ==5,5+0,зз .22== 12,8 м
(вентиль, два тройника на ответвленин, обратный клапан).
Потер н давления на участках конденсатопровода получены по
формуле (9.20). rидростатическое давление составляет: прн двнже-
нии конденсата вннз yh==9,81 O 6)== 49 кПа, при подъеме кон-
денсата 9,81 (6 3)==29,43 кПа. Давление в начале каждоrо
\Участка найдено по формуле (9.23). Например, для участка 1':
:Рнач==40+ 16,36 49==7,36 кПа. Полученное давленне в начале
участка l' является конечным для участка 2'.
В результате расчета оказалось, что давленне за конденсатоот-
водчиком после калорифера дальнеrо arperaTa составляет 116, 72кПа
илн 116,72 : 170==0,69 прннятоrо давления перед калорифером (т. е.
меньше рекомендуемоrо предела 0,7).
Значения поправочноrо коэффициента для диаметра участков
двухфазноrо конденсатопровода наЙдены по табл. 11.7 в Справоч-
ннке проектировщнка. Они зависят от разности давления перед
калориферамн и в конце рассчитываемоrо участка конденсатопрово-
да [чем больше эта разность, тем больше значение коэффициента
вследствне уменьшения плотностн пароконденсатной смеси см.
формулу (9.25)J. Окончательный диаметр участков двухфазноrо
конденсатопровода определен по формуле (9.24). Как вндно, Диа-
метр участков пришлось увеличнть на 3 4 ToproBbIx размера
(например, на участке l' с 20 до 50 мм).
Перейдем к расчету паропровода, имея в виду, что на участке 1
допустима предельная скорость ДБI!жения пара 60 м/с, на осталь-
ных участках 80 м/с.
Расчетный расход пара на участках паропровода вычисляем
по формуле (9.15)
04 == 3600 (116+0,5.0,1<3): 2175 == 193;
ОЗ == 3600 (116+ 0,5.13,06): 2175 == 203;
02==3600 [(232+0,83+ 13,06): 2175+ (0,5. 13, 78):2163] == 418;
01 ==3600 [(464+2.0,83+2.13,06):2175+
+ (2.13,78): 2163+ (0,5.5,95) :2120] == 865 кr/ч.
Результаты расчета участков паропровода (с использованием
табл. 11.6 в Справочнике проектировщика) вносим в табл. 9.3.
27......765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
418 rAaea 1. Паро6М OтOflAtHUt
:а
:iE"
"
!о
...
=
...
",111
"1:=
О =
.."
00;
с."
='"
0"1:
с. о
s
.. :о:
8
;:, :а
"'..
с.
0=:111
= =
2
= О
Б
g,:;
a;
'-о
с.
ф
'"
::r
=
о;
\с)
'"
!-
с") (j) t-- с")
. .. t-- ао t--
c:: - ф
ф о
t---
C"'J C"I
с") ф ао r-.. ""'
t--- C"I Ф
'" '" -.,j<" со ф
<1 ""' C"I C"I
C"I
.. ""' ао C"I
::2 Ф t-- Ф ""'
C ""' tf)
::2 ёО t3 C"I
ci=- о
ао ф C"I C"I
t:: С")-
'" о C"I .....
u (j) C'-I
э c<i "
-.t' -.,j<
с") tf) I!)
:e C"I C"'J t-- О
p.i:" ф 1!) t---
C"I" C"I" "
u'" .....
со
с") о'> ао
.... t--- ао о
ot:: g ф о о
",011 ..... t--- со
C"I C"'J C"I
. ::2 О со с") -.,j<
........ о -.,j<
u .. t--- ....
I>-t:: . c<i
о: '" tf) tf)
;''' с") r-.. с'>1
,, tf) c<i r-: С>1
»::2 tf) о о'>
:3
?::2 C'-I C"I О tf)
Q ::2 C"'J с") tf) С>,
....::2 .... со "'1'
tf) tf)
:r с") ао tf) C"'J
.
с <.. О Ф о'>
\:) C"I ао
,
,,
"'о с") CN ..... ....
>;'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.10. ИспОАьзование пара вторичнrюо вскипания 419
в табл. 9.3 действительные значения скорости движения пара
w и удельной линейной потери давления R наЙдены по формуле
(9.18) при плотности пара Рср. уч. вычисленной при среднем давле-
нии на участках.
Общая приведенная длина участков l пупн получена с приме-
нением формулы (9.19): 14==4+0,83.1,5==5,2 м (учтено местное
сопротивление тройник на ответвлении); 1з== 54+ 1,07.2,0== 56,1 м
(тройник на проходе, отвод); 12==50+ 1,07 .7==57,5 м (тройник на
растекании, четыре отвода); 11== 15+ 1,85.1,0== 16,8 м (задвижка,
отnод) .
Потери давления на участках найдены по формуле (9.20). по-
лученное давление в начале участка 3 прииято не только за конеч-
ное для участка 2, но и за начальное давление для участка 4,
параллельно соеднненноrо с участком 3. При rидравлическом
расчете участка 4 получена невязка: 100 (46,73 16,65) : 46,73==
==64% (>15%).
Для устранения излишка давления (30,1 кПа) предусматриваем
установку На участке 4 дросселирующей шайбы. Диаметр шайбы
по формуле (9.14)
d ш ==0,92 (1160002:30100)°,25==23,8 мм.
Полученные потери давления в паропроводе и конденсатопро-
воде снстемы отопления (с учетом потерь давления в калорнфере
и конденсатоотводчике) позволяют установить необходимое началь-
ное давление. Начальное давление пара в системе с запасом 10%
составит по формуле (9.12)
Рп == 1,1.391,17 .10 3+ 0,04==0,47 МПа.
Пар при давлении 0,47 МПа имеет температуру около 157 ос
и плотность 3 Kr/M 3 .
i 9.10. Испопьзованне пара вторнчноrо вскнпання
Пар вторичноrо вскипания, как известно, появляется в
напорных конденсатопроводах систем BbIcoKoro давления.
Условием вскипания конденсата является значительное
понижение давления (например, в конденсатоотводчике или
при подъеме конденсата), коrда фактическая температура
конденсата становится выше температуры насыщенноrо
пара (при пониженном давлении). Появившийся излишек
энтальпии конденсата вызывает частичное превращение ero
в пар. Чем значительнее понижение давления, тем больше
доля повторно испарившеrося конденсата.
Удельное количество пара вторичноrо вскипания, полу-
чившеrося из 1 Kr конденсата (долю пара), определяюr по
формуле
iнач iкон
gв.п 'нон '
(9.26)
27*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
420 rAasa 9. ПаРOSf1e отопление
rде i нач И i ион удельная энтальпия конденсата, кДж/кr, прн
давлении соответственно перед конденсатоотводчнком и в конце
конденсатопровода (за конденсатоотводчнком, в баке-сепараторе
нли закрытом конденсатном баке); 'нон удельная теплота паро-
образования, кДж/кr, при давленнн в конце конденсатопровода.
Полное количество пара вторичноrо вскипания Ов.н,
кr/ч, в конденсатопроводах си темы BbIcoKoro давления
G B . n ==gB. nGK' (9.27)
rде GJ{ расход конденсата в снстеме, кr/ч, определяемый по фор-
муле (9.22) без учета коэффнциента 1,25.
Пример 9.11. Найдем количество пара вторичноrо вскипания,
получающеrося в двухфазном конденсатопроводе системы паровоrо
отоплеН:IЯ BbIcoKoro давления по условиям примера 9.10.
Прнннмаем давление перед конденсатоотводчнком [с четом
поясненнй к формуле (9.6)]
Рнач ==о,95рпр ==0,95.170 == 161 ,5 кПа.
Удельная энтальпня конденсата прн этом давлении i нач ==
==541,7 кДж/кr; при давленни в конденсатном баке (40 кПа) i ион ==
==458,4 кДж/кr (удельная теплота парообразоваиия (==
==2232,4 кДж/кr).
Удельное количество пара вторичноrо вскипання по формуле
(9.26)
gB. п. == (541,7 458,4) :2232,4 == 0,0373 Kr/Kr конденсата,
Расчетное количество конденсата в системе G и == 1074 : 1,25==
==859 кr/ч (см. табл. 9.2).
Полное колнчество пара вторнчноrо вскипания по формуле
(9.27)
G п . n ==0,0373.859 == 32,0 кr/ч.
Этот пар может быть использован во вспомоrательной системе
отоплення, имеющеЙ тепловую мощность
0,9.32,0.2232,4
Qc 3600 17,86 кВт.
Расчеты по примеру 9.11 справедливы для коротких
конденса'IOПрОВОДОВ, коrда можно пренебречь теПЛОПоте-
рями через стенки труб. При значительном расстоянии
между местами вскипания KOHдeH€3Ta и отбора пара попут-
ные rеплопотери заметно сокращают количество теплоты,
которое идет на образование вторичноrо пара.
Пар вторичноrо вскипания целесообразно также исполь-
зовать для наrревания воды, применяемой в технолоrиче-
ском процессе, или в системе rорячеrо водоснабжения,
оеобенно при круrЛОGУ10ЧНОЙ работе предприяIНЯ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 51 11 Система nаРО80;:,(; оtnОflЛfНUЯ !2'
77
2
1
J
D....и--!
nAp
Рис. 9.13. Схема системы napoBoro отопления BbICOKoro даВJIенпя с использованием
пароконденсатной смеси в местных отопительных приборах
1 .... калорифер отопительноrо arpereтa: 2 конденсатоотводчнк; 3 Местный
отопительный прибор
При желании избежать вторичноrо вскипания приме-
няют «переохлаждение» конденсата до 90 100 ос. Для этоrо
напорный конденсаroпровод прокладывают через второ-
степенные помещения, rде устанавливают местные оroпи.
тельные приборы (рис. 9.13). Переохлаждения конден<?ата
можно достиrнуть такж непосреДGтвенно в местных отопи-
тельных приборах и Кil.лориферах воздушно отопительных
arperaToB, развивая площадь их наrревательной поверх-
ности. Возможна подача пароконденсатной емеси в калори-
феры систем притпчной вентиляции, rде будет ПРОИСХОДИ1ь
кондеысация вroричноrо пара 13 последующим охлаждением
конденсат а.
Применяя переохлаждение конденсата в СИGтемах отоп-
ления BbIcoKoro давления, можно сократить расход пара и
обеспечить нормальную работу конденсатных насосов.
9.11. Сне тема пароводяноrо отоплення
Пароводяную систему отопления применяют при цент-
рализованном теплоснабжении промышленноrо предприя-
тия паром и необходимости устройства в одном из зданий
Водяноrо отопления, отличающеrося ПОIlиженной (и Пере-
меНIIОЙ в течение отопительноrо сезона) температурой
теплоносителя.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
422 Тдава 9. Паровое отопление
Систему пароводяноrо отопления применяют также в
верХНей части вы<.:отных зданий, куда без больших затруд-
нений может быть подан ПерВИЧНЫЙ теплоноситель пар.
При вертикальном подъеме пара теплоносителя малоЙ
плотности обеспечивают лишь отведение попутно обра-
зуЮLЦеrося конденсата. Конденсат удаляется через конден-
сатоотводчики в конденсатопровод, по которому сте"кает
конденсат из вышерасположенноrо теплообменника. Так
устроено, в частности, отопление верхней (четвертой) зоны
центральной части I'лаВНоrо корпуса MOCKoBcKoro rocy-
дарственноrо университета.
Подобная система пароводяноrо отопления называется
централизованной. В централизованной системе вода может
наrреваlЬСЯ в емкостном или скоростном теплообменникt.
В емкостном теплообменнике Вода заполняет цилиндри-
ческий корпус, а пар поступает в змеевик, находяLЦИЙСЯ в
нижней части корпуса. Пар подается в верхний патрубок
змеевика, rде превраLЦается в конденсат, который удаляется
через нижний патрубок змеевика, не смешиваясь а водоЙ,
ЦИрКУЛИрУЮLЦей в системе отопления. Наrреваемая вода
попадает в теплообменник снизу, наrретая более леrкая
вода через верхний патрубок поступает в систему отопле-
ния.
Емкостные теплообменники 01личаются незначитеЛЬНbJМ
сопротивлением ( ==2,0) движению через них воды, поэто-
му применяются в системе отопления с естественной цирку-
ляцией воды. Система может быть выполнена по любой из-
вестной схеме @ верхней разводкой подаЮLЦей маrистрали.
CYLЦecTBeHHЫM недостатком емкостных теплообменников
является их rромоздкость, обусловленная тем, что коэффи-
циент теплопередачи змеевиков не превышает при стальных
трубах 700 Вт/ (м 2 . К), при лаlУННЫХ или мt:щных трубах
840 Вт/ (м 2 . К). Блаrодаря большому объему наХОДЯLЦейся в
теплообменниках воды пар в них может подаВ81ЬСЯ G боль-
шими или меньшими перерывами в зависимости от темпера-
туры наружноrо воздуха.
CYLЦecTBeHHo меньшие размеры имеют скоростные теп-
лообменники, в которых наrреваемая вода движется после-
довательно через два пучка стальных или латунных трубоI{
с большой скоростью (от 0,5 до 2,5 м/с). Теплоноситель
пар подается сверху в межтрубное пространство цилиндри-
ческоrо корпуса, конденсат 01ВОДИТСЯ снизу. ПЛОLЦадь
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 9.JJ Система nаРО80дяноео отопления 423
О) о)
f 2 3
7 cJ 1
7 If
5 Lf 2 Z
Рис. 9.14. Радиаторы децентрализованной пароводяной системы отопления
а стандартный чуrунный; б без напорный стальной; 1 паровой стояк;
2 парОБОЙ вентиль; 3 чуrУНlfЫЙ раднатор; 4 коиденсатный стояк; 5
вентиль (иормально закрыт); б перфорироваиная труба; 7 стальноЙ радиа-
тор; 8 водоналивиой патрубок; 9 водонаrревательиая труба
наrревательной поверхности трубок скоростных теплооб
менников значительно меньше площади змеевика емкост-
ных теплообменников в связи G повышением (примерно в
3 раза) коэффициента теплопередачи. Вместе с тем вслед-
ствие большоrо rидравлическоrо сопротивления скоростные
теплообменники MorYT применятъся только в системе отоп-
ления с насосной циркуляцией воды. Для реrулирования
температуры воды, поступающей в систему отопления, ВОК-
pyr теплообменников устраивают обводную линию с pery-
лирующим клапаном.
В системе пароводяноrо ОТОП.1ения для обеспечения бес-
перебойной работы устанавливают два теплообменника,
каждый из которых рассчитывается на половину тепловой
мощности системы.
В децентрализованной системе пароводяноrо отопления
вода наrревается паром непосредственно в отопительных
приборах.
В одной из конструкций децентрализованной системы
применяются стандартные чуrунные радиаторы, в нижнюю
часть которых закладываются перфорированные трубы
(рис. 9.14, а) с заrлушенным концом. С одной стороны в Э1И
трубы подается пар, который через ряд мелких отверстий
выходит в радиатор (см. также Э 9.4). Образующийся кон-
денсат заполняет радиаторы, и во время работы системы
отопления радиаторы всеrда залиты конденсатом до уровня
верхней сливной подводки.
Необходимая температура воды в радиаторах поддержи-
вается путем впуска в них большеrо или меньшеrо коли-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
424 rла6а 9 Параеое отопление
чества пара через ПОДВОДI\.У, начинающуюся 01 паровоrо
стояка несколько выше верха приборов. Излишек конден-
сата сливается в конденсатный стояк.
Выпуск воды из радиаторов в случае необходимости
осуществляется через нормально закрытый вентиль на
нижней конденсатной подводке в конденсатный стояк.
В друrой конструкции децентрализованной системы
(рис. 9.14, б) пар из паровоrо стояка подается в водонаrре-
вательную трубу (без отверстий), помещенную также в
нижней части приборов (см. также Э 18.4). Безнапорные
стальные приборы радиаторы заполняются водой через
специальный патрубок в их верхней части.
Вода в радиаторах наrревается при теплопередаче че-
рез стенки трубы в процессе конденсации пара. Конденсат
удаляется через конденсатную подводку в стояк.
Достоинствами децентрализованной системы пароводя-
Horo отопления являются меньший расход металла по
сравнению G обычными системами водяноrо отопления и
темПература поверхности радиаторов ниже 100 ос (в системе
паровоrо отопления даже низкоrо давления она составляет
100 ос и выше).
Недостатки этой системы существенны. К ним относятся
сложное реrулирование, шум и вероятность rидравлических
ударов в отопительных приборах. Децентрализованная
система пароводяноrо отопления распространения не полу-
Чила.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Укажите условия применения замкнутой системы паровоrо
отопления.
2. ОбоснуЙте необходимость удаления воздуха из системы
паровоrо отопления.
3. ПереЧИСЛиТе функции редукционноrо клапана в системе
Паровоrо отопления.
4. Сравните принципы действия поплавковоrо и термодинами-
ческоrо конденсатоотводчиков.
5. Укажите способ проведения центральноrо качественноrо
реrулирования в Системе napoBoro отопления.
6. На сколько снизится давление пара низкоrо давлеиия при
ero передвижении со скоростью 15 М/С по прямолннеЙному паропро-
воду Dy 25 длиной 20 м? Какую тепловую мощиость для отопления
несет в себе этот пар?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{} 9 J J Система м"душпО20 отопления
42&
'"
7. Сравните диаметры паропровода (скорость 60 м!с) и конден-
сатопровода (скорость 1,5 м/с) для пропуска адеКВатноrо количест-
ва пара и конденсата.
8. Объясните необходимость поддержания определенноrо из-
быточноrо давления пара (2 кПа) перед реrулировочным вентилем
у отопительноrо прибора системы низкоrо давления.
9. В чем закЛючается способ rидравлическоrо расчета системы
по приведенным длинам? к.оrда применяется этот способ?
10. Определите предельно возможную разность давления в рас-
четном отопительном приборе и в закрытом конденсатном баке
в двух случаях, коrда максимально допустимая температура пара
в приборе составляет, во-первых, 130 ос. и, во-вторых, 110 ОС.
11. Сформулируйте У .'lовия появления в КОНДенсатопроводе
пара вторичноrо вскипания и укажите места наиболее вероятноrо
ero появления.
12. Назовите признаки централизованной и децентрализоваи-
ноЙ систем пароводяноrо отопления.
r n а в а fO. Воздушное отопnенне
10.1. Система B03AYWHoro отопления
В системах воздушноrо отопления используется атмос-
ферный воздух, свойства Koтoporo как теплоносителя рас-
смотрены в rл. 1.
Воздушное отопление имеет MHoro общеrо с друrими ви-
дами центраЛИЗ0ванноrо отопления. И воздушное, и водя-
ное отопление основано на передаче теплоты в отапливае-
мые помещения от охлаждающеrося теплоносителя. В цент-
ральной системе воздушноrо отопления, как и в системах
водяноrо и паровоrо отопления, имеются теплоrенератор
центральная установка для наrревания воздуха и теп-
лопроводы каналы для перемещения теплоносителя воз-
духа.
Воздух для отопления обычно является вторичным тепло-
носителем, так как наrревается в калориферах (см. 4.3)
друrим, первичным теплоносителем rорячей водой или
паром. Таким образом, система воздушноrо отопления фак-
тически становится комбинированной водовоздушной
или паровоздушной. Для наrревания воздуха используют
также друrие отопительные приборы и иные теплоисточни-
ки. Например, в ранее распространенной системе оrневоз-
душноrо отопления воздух наrревался в orHeBbIx печах.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
428 rЛЙ8Й 10 Воздушное отопление
в системе воздушноrо отопления воздух, наrретый до
температуры более высокой, чем температура воздуха в
помещениях, отдает избыток теплоты и, охладившись, возв-
ращается для повторноrо наrревания. Этот процесс может
осуществляться двумя способами:
1) наrретый воздух, попадая В обоrреваемое помещение,
смешивается с окружающим воздухом и охлаждается до
температуры этоrо воздуха;
2) наrретый воздух не попадает в обоrреваемое помеще
ние, а перемещается в окружающих помещение каналах,
нarревая их стенки.
В настоящее время распространен первый способ (рас-
сматривае1'viЫЙ в данной rлаве). Второй способ после HaTYP
ной проверки в жилых зданиях в начале второй половины
хх в не получил широкоrо распространения. Экспери.
менты показали, что в процессе эксплуатации системы
нарушается ПЛ01НОСТЬ каналов. В стенках и стыках кана-
лов, расширяющихся при наrревании и сжимающихся при
охлаждении, появляются трещины, в результа1е чеrо иска.
жается необходимое воздухораспределение. Это, в свою
очередь, приводит к переrреванию одних и недоrреванию
друrих помещений
Известно одно из достоинств применяемой центральной
системы воздушноrо отопления отсутствие отопит"льных
приборов в обоrреваемых помещениях. Однако, если ра
диус действия систе1l,1Ы воздушноrо отопления сужается до
одноrо помещения, то воздухонаrреватель может устанав.
ливаться непосредственно в этом помещении, и тоrда си
стема становится местной. Отличие ее от системы ВОДЯIЮП 1
отопления будет в том, что тепловая мощность воздухонаr
ревателя значительно больше мощности одноrо обычноrс
отопительноrо прибора, и в помещении создается интенсив
ная циркуляция воздуха
Местной делают систему воздушноrо отопления в том
случае, если в помещении отсутствует центральная система
приточной вентиляции, а также при незначительном объеме
приточноrо воздуха, Подаваемоrо в течение 1 ч (менее поло-
вины объема помещения).
Для воздушноrо отопления характерно повышение са.
нитарно rиrиенических показателей воздушноЙ среды поме-
щения MorYT быть обеспечены подвижность воздуха,
блаrоприятная для нормальноrо самочувствия людей,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 1 Система 80эдушноео отОflAенuя 427
равномерность температуры помещения, а также смена,
очистка и увлажнение воздуха. Кроме Toro, при устройстве
местной системы воздушноrо отопления ДОСlИrается эконо-
мия металла.
Свойство системы воздушноrо отопления быстро изме-
нять теплоподачу в помещение используется при осу-
ществлении периодическоrо или дежурноrо отопления.
Вместе G тем, воздушное отопление не лишено сущест-
венНЫХ недостатков. Как извесIНО (см. табл. 1.1), площадь
поперечноrо сечения и поверхности воздуховодов из-за
малой теплоаккумулирующей способности воздуха во
MHoro раз превышает площадь сечения и поверхности жид-
костных теплопроводов. В сети значительной протяженно-
сти заметно. охлаждается воздух, несмотря на то, что возду-
ховоды покрывают тепловой изоляцией. По этим причинам
применение центральной системы воздушноrо отопления в
сравнении с друrимн системами может оказываться эконо-
мически нецелесообразным. Местное воздушное отопление
не имеет перечисленных недостатков, однако не лишено
отрицательных черт, обусловленных размещением отопи-
тельноrо оборудования непосредственно в помещении.
Необходимость устранения отопительных приборов из
помещения может препятствовать использованию MecTHoro
воздушноrо отопления. Если к тому же требуется обеспе-
чить ряд помещений приточной вентиляцией, то только при
центральной системе воздушноrо отопления совместно вы-
полняются оба эти условия.
Возможность совмещения воздушноrо отопления с при-
точной вентиляцией в холодный период, с охлаждением
помещений в летний период сближает воздушное отопление
с вентиляцией и кондиционированием воздуха и предопре-
деляет дополнительное рассмотрение общих вопросов при
изучении соответствующих дисциплин.
В настоящее время системы воздушноrо отопления устра-
ивают в производственных, rражданских и сельскохозяй-
ственных зданиях, применяя рециркуляцию воздуха или
совмещая отопление с общеобменной приточной вентиляци-
ей. Известно также использование Harpeтoro воздуха для
отопления жилых зданий и rостиниц (например, ОIопление
корпусов пансионата на Клязьминском водохранилище под
Москвой).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4%8 r давй 10 ВоадуиJIIМ отопление
10.1. Схемы системы воздуwноrо отопления
На рис. 10.1 даны принципиальные схемы местной си
стемы воздушноrо отопления. Чисто отопительная система
с полной рециркуляцией теплоносителя воздуха может БЫI ь
бесканальной (рис. 10.1, а) и канальной (рис. 10.1, 6). При
бесканальной системе внутренний воздух, имеющиЙ 1Е''')-
пературу t B , наrревается первичным теплоносителем в ка-
лорифере до температуры t r и перемещается вентилятором.
Наличие вертикальноrо канала для rорячеrо воздуха вы-
зывает естественную циркуляцию BHYTpeHHero воздуха
через помещение и калорифер. Эти две схемы применяют
для MecTHoro воздушноrо отопления помещений, не нуж-
дающихся в искусственной приточной вентиляции.
Для MecTHoro воздушноrо отопления помещения одно-
временно G ero приточно-вытяжной вентиляцией исполь-
зуют две друrие схемы, изображенные на рис. 10,1, в, е.
ПО схеме на рис. 10.1, в с частичной рециркуляцией часть
воздуха забирается снаружи, друrая часть BHYTpeHHero
воздуха подмешивается к наружному (осуществляется ча-
стичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух доrре-
вается в калорифере и подается вентилятором в помещение.
Помещение обоrревается всем поступающим в Hero возду-
хом, а веН1илируется только той ero частЬЮ, которая заби-
рается снаружи. Эта чаС1Ь воздуха удаляется из помещения
в атмосферу (по каналу 7 на рис. 10.1, в).
Схема на рис. 10.1, е прямоточная: наружный воздух
в количестве, необходимом для вентиляции помещения,
ДОПОЛНllrельно наrревается для отопления, а после охлаж-
дения до температуры помещения удаляется в таком же
количеС1ве в атмосферу.
Центральная система воздушноrо отопления каналь-
ная. Воздух наrревается до необходимой температуры в
тепловом центре здания и выпускается в помещения через
воздухораспределители. Принципиальные схемы централь-
ной системы принедены на рис. 10.2.
В схеме на рис. 10.2, а наrретый воздух по специальным
каналам распределяется по помещениям, а охладившийся
воздух по друrим каналам возвращается для повторноrо
наrревания в теплообменнике калорифере. Совершается,
как и в схеме на рис. 10.1, а, полная рециркуляция воз-
духа без вентиляции помещений. Теплопередача в калори-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
и) о)
---3
1
z t g 2
i8 4
g) е)
5" i!J 7' 5 t g /
0[> i r Tl/. t r
............ ........ ......................................
5 { в 2 ts
Рис. 10.1. Прииципиальные схемы месТНоЙ системы ВО3дУшноrо отопления
а, б полностью рециркуляциоиные; в частичн,,> рецнркуляционная; е
прямоточная; 1 ....... отопительный arperaT; 2 ....... рабочая Зона; 3 ....... канал нэrрето"
(о воздуха; 4 теплообменннк-калорнфер; fj воздухозабор; 6 рециркули-
рующнй воздух; 7 канаЛ ВЫТЯЖНоЙ вентиляции
а) о)
2 2
tr
t 8 .........
3
8)
[ н 2
5 ................
t«
1} /'
3
t 8
7
Рис. 10.2. При", ипиальные схемы центральной системы ВО3дУшноrо отопления
а полностью рециркУЛяцнониая; б частично рецнркуляционная; в пря-
Моточная; е рекуперативная; 1 теплообменник-калорифер. 2 канал на-
rpeToro воздуха с воздухораспределнтелем на конце; 3 канал BHyTf'eHHero воз-
Духа; 4 вентилятор; 5 канал Нdружноrо воздуха, 6 воздуха-воздушный
теплообменннк; 7 рабочая зона
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
430 rлаеа 10 Воздушное отопАение
фере соответствует теплопотерям помещений, т. е. схема
является чисто отопительной.
Схема на рис. 10.2, б с частичной рециркуляцией по дей-
ствию не отличается от схемы на рис. 10.1, 8. На рис. 10.2, 8
изооражена прямоточная схема центральной системы воз-
душноrо отопления, аналоrичная схеме на рис. 10.1, е.
В схе.1\1ах на рис. 10.1, а, 6 и 10.2, а Тlплозатраты на
наrревание воздуха определяются только теплопотерями
помещений; в схемах на рис. 10.1, в и 10.2, б они возраста-
ют в результате предварительноrо наrревания части воз-
духа от температуры наружноrо воздуха t н до температуры
t B : в схемах на рис. 10.1, е и 10.2, в теплозатраты наиболь-
шие, так как весь воздух необходимо HarpeTb сначала от
температуры t н до tB' а потом переrреть ди t r (тепловая
энерrия расходуется и на отопление, и на полную веН1ИЛЯ-
цию помещений).
Рециркуляциониая система 80здушноrо отопления от-
личается меньшими первоначальными вложениями и эк.
сплуатационными затратами. Система может применяться,
если в помещении допускается рециркуляция воздуха, а
температура поверхности наrревательных элементов соот-
ветствует требованиям rиrиены, пожар\). и взрывобезопас-
ности этоrо помещения. Радиус действия центральной сис-
темы с естественной циркуляцией (без вентилятора) orpa-
ничен 8 10 м, считая по rпризонтальному пути от тепло-
Boro центра до наиболее удаленноrо вертикальноrо канала.
Объясняется это незначительностью действующеrо естест-
вепноrо циркуляционноrо давления, составляющеrо даже
при значительной температуре HarpeToro т:'Оздуха Bcero лишь
около 2 Па на каждый метр высоты канала.
Система 80здушноrо отопления с частичной рециркуля-
цией устраивается с механическим побуждением движения
воздуха и является наиболее rибкой. Она может действо-
вать в различных режимах; в помещениях помимо частич-
ной MorYT осуществляться полная замена, а также полная
рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система
работает как отопительно-вентиляционная, чисто вентиля-
ционная и чисто отопительная. Все зависит от Toro, забира-
еl'::Я ли и в каком количестве воздух снаружи и до какой
температуры наrревается воздух в калорифере.
Прямоточная система 80здушиоrо отопления отличается
самыми высокими эксплуатационными затратами. Ее приме-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f} 10 9. КОАuчестsо u температура вовдуха дАЛ отопления 411
няют, коrда требуется вентиляция помещений в объеме не
меНЬШем, чем объем воздуха для отопления (например, в
помещениях катеrорий А и В, rде выделяются вещеСlва,
взрывоопасные и пожароопасные, а также вредные для здо-
ровья людей, обладающие неприятным запахом). Для умень-
шеНИЯ теплозатрат в прямоточной системе при сохранении
ее OCHoBHoro преимущества полной вентиляции помеще-
ний используют схему с рекуперацией (см. рис. 10.2, е),
rде применен дополнительный воздухо-воздушный теплооб-
менниК, позволяющий утилизировать чаСIЬ теплоты уходя-
щеrо воздуха для наrревания наружноrо воздуха.
10.3. Количество и температура воздуха
для отопления
Воздух для отопления подается в помещение HarpeтblM
до такой температуры '", чтобы в результате ero смешеНИЯ с
внутренним воздухом и теплообмена с поверхностью оrраж-
дений поддерживалась заданная температура помещения.
Следовательно, количество аккумулированной воздухом
теплоты должно быть равно Q Il максимальной тепЛопоТ-
ребности для поддержания в помещении расчетной t p
Gотс(t,, tв) Qп.
Отсюда расход HarpeToro воздуха О от , Kr/c, для отопле-
ния помещения
G Qn
OT С (t,, tB) ,
(10.1)
rде с удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1005
Дж/ (Kr. К).
ДЛЯ получения расхода воздуха в кrlч теПЛОПО1реб-
Ность помещения в Вт (Дж/с) следует выразить в Дж/ч,
т. е. умножить на 3600 с.
Объем подаваемоrо воздуха L OT . мЗ/ч, при температуре
/" HarpeToro воздуха
L OT == Оот/Р". (10.2)
Воздухообмен Ln, мз/ч, В помещении несколько отлича-
ется от L oт , так как определяется при температуре /в внут-
peHHero воздуха
Ln == G о r/Pa.
(10.3)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
482 rлйs/) 10 ВоэдС;Шllое отОnМllие
rдерr и Рв ПЛОТНОС1Ь воздуха, Kr/M 3 , при ero lемпераrуре Ir н 1"
Температура воздуха t r должна быть возможно более
высокой для уменьшения, как это видно И3 уравнения (10.1),
Количества подаваемоrо воздуха. В связи с этим соответ-
ственно сокращаются размеры каналов, а также снижается
расход электроэнерrии при механическом побуждении
движения воздуха
Однако правилами rиrиены устанавливается опредеЛt н-
ный верхний предел температуры воздух не следует
HarpeBaTb выше 60 ос, чтобы он не тtрял своих СвойсIВ как
среда, вдыхаемая людьми. Эта температура и принимается
как предельная для систем воздушноrо ОlOпления помt'ще-
ний с посrоянным или длительным (более 2 '1) пребыва-
нием людей. Отклонения 01 этоrо общеrо правила делают
для воздушно-тепловых завес. Для завес у внешниХ ворот и
rехнолоrических проемов, выходящих наружу, допускается
tlOвышение температуры подаваемоrо воздуха до 70 ос;
для завес у наружных входных дверей понижение тем-
пературы до 50 ос.
Конкретные значения температуры воздуха при воздуш-
ном отоплении связаны со способами ero подачи из воздухо-
распредели rелей, а именно dависят от Toro, подается ли
воздух вертикально сверху вниз, наклонно в направлении
рабочей зоны или rоризонтально в верхней зоне помещения.
В пределе, еСЛИ люди подверrаются длительному непо-
средственному влиянию сrруи Harperoro воздуха, темпера-
туру HarpeToro воздуха рекомендуется понижать до 25 ос.
По формуле (10.1) определяют количество воздуха, по-
даваемоrо в помещение только с целью ero отопления, и
систему устраивают рециркуляционной. Коrда же воздуш-
ная система отопления являетСЯ одновременно и системой
вентиляции, количество вводимоrо в помещение воздуха
устанавливаюr следующим образом:
если Gor GBeHT количество воздуха для отопления
оказывается равным количеству воздуха, необходимому
для вентиляции, или превышает ero), то сохраняют коли-
чество и температуру отопительноrо воздуха, а систему
выбирают прямоточной или с частичной рециркуляцией;
если Овент>Оот (количество вентиляционноrо воздуха
превышает колИчество воздуха, которое необходимо для
отопления), то ПРИНИlI.1ают количество воздуха, потребное
для вентиляции, систему делают прямоточной, а темпера-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
108 Количест80 и температура 80эдуха дАЛ отопления 433
туру подаваемоrо воздуха вычисляют по формуле
tr==tB+ G Qn , (10.4)
С веит'
полученной из уравнения (10,1).
Количество воздуха для отопления помещения или ero
температуру уменьшают, если в помещении имеются По-
стоянные теПЛОВblделения.
При центральной отопительно-вентиляционной системе
температура HarpeToro воздуха, определяемая по формуле
(lО.4),, .южет оказаться для каждоrо помещения различной.
Подача в отдельные помещения воздуха при различной тем-
пературе технически осуществима. Однако проще подавать
во все помещения воздух при одинаковой температуре.
Для этоrо общую температуру HarpeToro воздуха прини
мают равной низшей из расчетных для отдельных помеще-
ний, а количество подаваемоrо воздуха пересчитывают по
формуле (10.1).
После уточнения воздухообмена определяют теплозат-
раты на наrревание воздуха по формулам:
для рециркуляционной системы воздушноrо отоп пения
Q == ОотС (tr tB); (10.5)
для частично рецпркуляционной отопительно-вентиля-
ционной системы
Q == ОотС (/r ' в )+ Gвеитс ив /и); (106)
для прямоточной отопительно-вентиляционной систеМbI
Q ==ОвентС (tr tH)' (10.7)
rде О от и О вент расход воздуха, Kr/c, для целей отопления и
вентиляции; t H температура наружноrо воздуха для проекти-
рОВаНИЯ отопления.
в формуле (10.6) количество рециркуляционноrо возду
ха Opeц==aOT aBeHT' так как а от выражает количество
смешанноrо воздуха, HarpeToro до температуры t r с целью
отопления.
Пример 10.1. Определим количество IlОЗДУла, подаваемоrо
при t r ==45 ос, дЛЯ поддержания в помещении температуры 20 ос,
если ero теплопотери составляют 2000 Вт.
Количество подаваемоrо воздуха по формуле (10.1)
2000.3600
О от == 1005 (45 20) 287 Kr{Q.
28 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4Н rлйiiй 10. ВО8дgшн OтoпAtHIU
Объем подаваемоrо воздуха по формуле (10.2)
L01:==287:1,11 ==259 м 3 /ч.
Воздухообмен в помещении по формуле (10.3)
L п ==287:1,205==238 м 3 /ч.
Пример 10.2. Найдем теплозатраты на иаrреваиие воздуха по
условиям примера 10.1, если объем иаружиоrо воздуха, подаваемоrо
для вентиляции помещения, L BeH 1:== 100 м 3 /ч. Температура наружноrо
воздуха tH== 25 ос.
Теплозатраты в частично рециркуляциониой системе по форму
ле (10.6)
Q == ;: [287 (45 20)+ 100.1,205 (20+25)] ==3517 Вт или
12660 КДЖ/'I.
Объем рециркуляционноrо воздуха составляет
Lп LвеН1:== I 5 100==138 м 3 {ч,
а дополнительные (сверх теплопотерь помещения) теплозатраты на
иаrревание вентиляционноrо воздуха 3517 2000== 1517 Вт.
Прямоточная система в данном случае неприменима, так как
температура HarpeToro воздуха превысила бы допустимую, даже при
подаче воздуха в верхнюю зону. В самом деле, по формуле (10.4)
2000.3600
t r ==20+ 1005.100.1,205 20+59,5 == 79,5 °G > 60 ос.
10.4. Местное воздуwное отоппенне
Местное воздушное отопление предусматривают в зда
ни ях в следующих случаях:
в рабочее время при отсутствии центральной системы
приточной вентиляции, причем система отопления может
быть чисто отопительной и совмещенной с местной приточ-
ной вентиляцией;
в нерабочее время при отсутствии и невозможности или
экономической нецелесообразности использования для
отопления имеющейся центральной системы приточной
вентиляции.
Для MecTHoro воздушноrо отопления применяют:
1) рециркуляционные отопительные arperaTbI с меха-
ническим побуждением движения воздуха (рис. 10.1, а);
2) отопительно вентиляционные arperaTbI с частичной
р ециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механиче-
ским побуждением движения воздуха по схемам на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.5 Отоnuт льnые аериаты 435
рис. 10.1, в, е (рассматриваются rлавным образом в дис
циплине «Вентиляция»);
3) рециркуляционные воздухонаrреватели с eCTeCTBeH
ным движением воздуха (рис. 10.1, б).
Отопительные arperaTbI предназначены для отопления
производственных помещений катеrорий В, r и д, TeXHO
лоrический процесс в которых не сопровождается выделе
нием пыли, крупных помещений общественных и сельскохо
зяйственных зданий. Специальные отопительно-вентиля-
ционные arperaTbI применяют для отопления жилых квар-
тир. Рециркуляционные воздухонаrреватели служат для
отопления лестничных клеток мноrоэтажных зданиЙ и от-
дельных помещений общественных зданий.
10.5. ОтопнтеПl.ные arperaTbl
Отопительным arperaToM называется комплекс стандарт-
ных элементов, собираемых воедино на заводе, имеющий
определенную воздушную, тепловую и электрическую мощ-
ность. ArperaTbI изrотовляют для установки непосредствен
но в отапливаемых помещениях. Они представляют собой
компактное, мощное и сравнительно недороrое оборудова-
ние. Недостатком arperaToB является шум при действии
вентилятора, что оrраничивает ВОЗ:.1:0ЖНОСТЬ их применения
в рабочее время.
Отопительные arperaTbl подразделяются на подвесные
и напольные. Подвесном отопительным arperaT представлен
на рис. 10.3. Корпус, имеющий воздухозаборное отверстие,
соединен с воздухонаrревателем (калорифером). Внутри
корпуса находится осевой вентилятор с электродвиrателем.
Воздух, забираемый из помещения вентилятором, Про
пускается через калорифер, наrреваемый высокотемпера-
турной водой, и выпускается снова в помещение в нужном
направлении через створки реrулирующеrо мноrостворча
ToI'o клапана. ArperaT снабжен кронштейнами для подвески
ero в помещении.
В зависимости от модели один подвесной отопительный
arperaT при небольшой электрической мощности двиrателя
Может HarpeBaTb до 20 тыс. мЗ/ч воздуха, тепловая мощность
достиrает 250 кВт. На рис. 10.3 изображен отопительный
arperaT модели A02 4 тепловой мощностью 47,7 кВт; воз
дух наrревается в пластинчатом мноrоходовом калорифере
28*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4а6 rлава 10. Воздушное отопление
>;)
2
1765
а}
'" ""
""
-<::
..
-<::
/
х
Рис. 10.a. Лодвсснo/i воздушно ре_
циркуляционный отопительиый ar-
peraT АО2-4 (боковой ВИД)
1 I{ОрПУС; 2 воздухоиаrрева.
II'сль; 8 мноrостворчатый клапан;
4 кронштейн; 5 осевой венТи-
лятор; б электродвиrатель
"
5'
Рис.10.4. Напольный воздушно-рецИрКу-
ляционный arperaT СТД-800М
1 электродвиrатсль; 2 воздуховы-
пускной патрубок; 8 воздухонаrре-
ватель; 4 корпус; 5 ременная пере-
дача в защиТНОМ кожухе
о}
Рис. 10.5. Схемы наклонной (а) и сосре/l,оточенной (6) подачи HarpCToro воздуха
отопнтельным arperaToM, установлснным на высоте h
А расчетная точка в рабочей зоне; В вершпна воздушноЙ струи
марки КВБ-7п. ArperaT рассчитан на подачу 4000 мЗ/ч
(индекс «4») воздуха при температуре 51 ос, если темпера-
тура входящеrо в Hero воздуха 16 ос. В arperaTe установлен
осевой вентилятор типа 06-300 с электродвиrателем 0,37 кВт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 10.5. Отопuтельные I12peeaтbl 437
Скорость воздуха на выходе из arperaтa 4,4 м/с. rидравли-
ческое сопротивление калорифера (по теплоносителю)
2207 Па.
Подобным же образом характеризуется каждый из ocтa
льных трех моделей (индексы 6,3; 10; 20) выпускаемых
подвесных отопительных arperaToB А02. Большей дально
бойносТЬЮ обладают arperaTbI типа АОД2 с обводным воз-
душным каналом над калорифером. Общим недостатком
arperaToB А02 является высокий уровень звуковой мощно-
сти (88 дБА).
Подвесной отопительный arperaT друrой модели СТД-
300п тепловой мощностью 349 кВт, рассчитанныЙ на пода-
чу 24600 мЗ/ч HarpeToro до 60 ос воздуха, отличается повы-
шенной до 10,2 м/с скоростью выпуска воздуха.
В напольных отопительных arperaTax используют не
только осевые, но и центробежные вентиляторы (рис. 10.4);
их мощность может превышать мощность подвесных arpe-
raTOB. Воздух наrревается не только водой, но и паром, а
также при сжиrании rазообразноrо топлива. Схема наполь-
Horo rазовоздушноrо отопительноrо arperaTa тепловоЙ мощ-
ностью 9,65 кВт изображена на рис. 1.3.
Для отопления помещения устанавливают не менее двух
arperaToB, причем их тепловую мощность выбирают доста-
точной для поддержания температуры не ниже 5 ос при вы-
ходе из строя одноrо из arperaToB.
При выпуске воздуха в свободное пространство крупноrо
помещения через реrулирующиЙ мноrостворчатый клапан
arperaTa образуется так называемая компактная струя.
Воздушная струя превращается в неполную веерную в том
случае, коrда реrулирующий клапан дополняют рассеиваю
щей решеткой.
Подачу HarpeToro воздуха при использовании отопитель-
ных arpeTaToB осуществляют двумя способами: наклонными
струями сверху в направлении рабочей зоны (рис. 10.5, а)
или rоризонтальными струями выше рабочей зоны
(рис. 10.5, б). Наклонной подаче отдается предпочтение,
так как наrретый воздух попадает непосредственно в рабо-
чую зону. Для этоrо воздух выпускается под уrлом 350
к rоризонту, что обеспечивает наибольшую дальнобойность
HarpeTbIx струй.
rоризонтальную подачу, получившую название cocpe
J!оточенной, применяют, Коrда при наклонной подаче
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4,,8 r Ааеа 10 Воздуuтое отопление
температура и скорость движения воздуха в рабочей зоне
(в точке А на рис, 10.5, а) превышают допустимые значе-
ния. ArperaTbI для rоризонтальной (или под малым уrлом к
rоризонту, как показано на рис. 10.5, б) подачи помещают
на высоте от пола h==(0,35+0,65) Н по т. е. в средней зоне
по высоте помещения. Воздушные струи при этом полу-
чаются ненастилающимися (настилаются они на потолок
при h>0,85 Н п' и ЭТО В высоких помещениях вызывает пе-
реrревание верхней зоны).
При сосредоточенной подаче под воздушной струей в
нижней части помещения возникает обратный поток Воз-
духа. В месте, rде расширяющаяся воздушная струя наи-
более близко проходит своей нижней rраницей к рабочей
зоне, обратный поток движется с максимальной скоростью.
В этом месте (точка А на рис. 10.5, б) и проверяют допусти-
мость получающихся значений скорости движения и тем-
пературы Боздуха.
В крупных помещениях отопитеJlьные arperaTbl разме-
щают так, чтобы получалось несколько параллельных ком-
пактных или неполных веерных воздушных струй. При
параллельных компактных струях (рис. 10.6, а) arperaTbI
располаrают на расстоянии Ь <.3Н п (Н п высота поме.
щения), при неполных веерных струях до 10 Н п
(рис. 10.6, б). В плане arperaTbl устанавливают о учетом
расположения колонн и крупноrабаритноrо оборудования,
которые MorYT нарушать свободное развитие воздушных
струй в помещении.
Выбор модели отопительных arperaToB для крупных
помещений де.пают в предположении, что будет принята
наклонная подача воздуха, исходя из длины 1, м, зоны обслу-
живания одним arperaToM, рекомендуемой в справочной
литературе (например, для модели А02-4 I==9 12 м).
Предварительно принимая ширину этой зоны b==l, сопо-
ставляЮТ теплопотери обслуживаемой части помещения
(с повышающим коэффициентом 1,10) с тепловой мощностыо
arperaToB. Выбрав окончательно модель arperaTa, уточняют
объем части помещения, приходящийся на один arperaT, и
число arperaToB.
При наклонной подаче воздуха допустимо получение
размера Ь==(0,5+2,0) 1.
Экономически выrодиее применять укрупненные ото-
пительные arperaTbl. При использовании крупных отопи-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
106. РiJ(]чет подачи воэдуха. наареmоео в оmonuте.u,н.ом а2ремте 439
с) и)
/ \ []
IФ <fo /V\
!J!> v v
[] []
} 'h }
Рис. 10.6. Схемы расположения отопительиых arperaTOB в плаие помещения при
параJlJlМЬИЫХ воздушиых струях (а) и при неполных веорных воздушных струях (6)
тельных arperaToB температура воздуха в ПО'\1ещении MO
жет остаться довольно равномерной (отличие в верхней зоне
от расчетной в рабочей зоне не более чем на 2 3 ос допусти-
мо во мноrих производственных зданиях), особенно если
там обеспечивается 2 3 кратный воздухообмен.
10.6. Расчет подачи воздуха, HarpeToro
в отопительном arperaTe
В высоком помещении наrретый воздух, подаваемый
отопительными аrреrатами, образует свободно развиваю-
щиеся, постепенно всплывающие круrлые воздушные струи.
В такой воздушной струе, подаваемой как наклонно вниз,
так и rоризонтально, происходит теплоаэродинамический
процесс затухания скорости ее движения и понижения тем-
пературы при подмешивании окружающеrо воздуха.
Рассмотрим методику расчета каждоrо из способов по-
дачи HarpeToro воздуха в помещение.
1. РАСЧЕТ НАКЛОННОй ПОДАЧИ HArPEТOrO ВОЗДУХА
Траектория и параметры круrлой неизометрической воз-
душной струи зависят от расчетных показателей выбранной
модели отопительноrо arperaTa. Перечислим эти показатели:
площадь воздухораспределяющеrо устройства Ао, м2, Ha
чальная скорость подаваемоrо воздуха и о , м/с, избыточная
температура воздуха (tr tB)' ос. Например, для отопитель-
Horo arperaTa модели А02А (рис. 10.3) А о ==О,25 м 2 , и о ==
==4,4 м/с, tr tB==35,8 ос.
Расчет подачи начинается с определения rеометриче-
Ской характеристики воздушной струи Н, создаваемой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
440 r ТАаеа 10. Воздушное отопление
arperaTOM. Значение Н, М, круrлой воздушной струи вы-
числяется по формуле
mv o Ag. 25
Н ==5,45 [п (tr tB)J0,5 ' (10.8)
rде m и n скоростной и температурный коэффициенты воздушиоЙ
струи, зависящие от конструкции воздухораспределительноrо уст-
ройства (для миоrостворчатоrо клапана arperaToB модели АО2"":'
т==4,5; n==3,8; модели CTД.300 т==6,0; п==4,5).
Скоростной коэффициент характеризует интенсивность
затухания скорости движения воздушной струи при приме-
нении воздухораспределительноrо устройства той или иной
конструкции (клапана, решетки и т. п.), температурный
интенсивность понижения температуры воздуха в струе.
Пример 10.3. Найдем rеометрическую характеристику Kpyr-
лой воздушиой струи, создаваемой отопительиым arperaToM модели
А02'4.
По формуле (10.8)
Н 5 454,5.4,4.0,250,25 6 5
, (3,8.35,8)0,5 ' 4 м.
По зиачению rеометрической характеристики струи проверя-
ется выбраниая длииа 1 зоны обслуживания arperaToM
1==1,58H. (10.9)
Выражение (10.9) получеио как среднее для соотношения х/
/1==0,3+0,5, rде x координата вершины воздушной струи (точка В
на рис. 10.5, а), определяемая по формуле
х=оО,635 Н. (10.10)
Вторую координату вершины струи находят по формуле
z==0,307 Н; (10.11)
тоrда длина пути струи 8 от arperaTa до ее вершины составит
8==0,7 Н. (10.12)
Пример 10.4. Определим по условиям примера 10.3 длины зоны
обслуживания arperaToM и пути воздушной струи от arperaTa до ее
вершины.
По формулам (10.9) (10.12) иайдем длину зоны обслужива-
ния отопительным arperaToM 1== 1,58 .6,54== 10,3 м, а также дли
пути струи до ее вершины 8==0,70.6,54==4,6 м при x==0,635.6,54
==4,15 м и z==0,307.6,54==2,0 м.
В вершине воздушной струи максимальная скорость ее
движения и в , м/с, и избыточная температура t1t s , ос, апре-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1$ 10 6 Расчет подачи 6П70уха. I/аёреmосо 6 отопительном aap "aтe 441
деляются по формулам
тv o Ag. 5
vs== ;
А О5
/).t n (tr tB) о'
s s
(10.13)
(10.14)
Получаемые по формулам (10.13) и (10.14) значения ско-
рости движения и те\шературы в вершине воздушной струи
сопоставляют с соответствующими предельно допустимыми
(нормативными) значениями для рабочей зоны помещения.
Ес.1И они не превышают нормативных значений, то предва-
рительно выбранную высоту установки отопительноrо arpe-
raTa (на z м выше вершины струи) можно оставить без
изменения. Если же вычисленные значения скорости v в
И температуры I1t s превышают нормируемые, то для их
уменьшения следует поднять вершину воздушной струи
над уровнем рабочей зоны помещения.
Пример 10.5. Вычислим скорость движения и избыточную
температуру в вершине воздушноЙ струи (в точке В на рис. 10.5. а)
по условиям ,rримеров 10.3 и 10.4.
По формуле (10.13) и (10.14) получим
4,5.4,4.€),25 005 2 J5 /
v s == 4,6 . м с и
Лt 3,8.35,8.0,250.5 14 800
L.l S 4,6 ,.
Найденные значения скорости движения н избыточноЙ темпе.
ратуры в вершине воздушной струи превышают предельно допу-
стимые.
в этом случае определяют величину дополнительноrо
превышения (h n на рис. 10.5, а) вершины воздушной струи
над уровнем рабочей зоны. Дополнительное превышение
h n ВЫЧИСЛЯЮТ из двух нижеследующих формул (подставляя
в них нормативные значения скорости V ИОРМ и избыточ-
ной температуры I1t но рм)
74.4(h л /s)2.
VHOp"' VSe ,
л Л t 37.2(hл/s)2
L.1t HOP "" L.1 ве .
Выбирая большее из полученных значений
более 2 м), выбирают окончательно высоту
(10.15)
(10.16)
h n (но не
установки
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
442 Тлава 10. ВоздgUlН.ое отопление
отопительноrо arperaTa над поверхностью пола
h==h p . з+hп+ z .
(10.17)
Во всех расчетах h hр.з должно быть не менее 2 м.
R развитие примера lO.5 расчетами по приведенным форму-
лам получено, что при наклонной подаче Harpeтoro воздуха
arопительный arperaT модели А02-4 следует установить
на высоте 4,7 м от поверхности пола. При этом в рабочей
зоне помещения (в точке А на рис. 10.5, а) скорость дви-
жения воздуха составит V р . з ==0,4 м/с, а ero избыточная
температура Atр,з ==6 ос.
Если полученное по формулам (10.15) и (10.16) значение
h п превышает 2 м, то рекомендуется либо уменьшить отк-
лонение оси выпускаемой воздушной струи от rоризонтали
(уrол а==35 0 на рис. 10.5, а), либо понизить температуру
подаваемоrо воздуха t r , используя более общую формулу
tт,.;;;;tв+lз[ .зза ]2 А:'3 . 00.J8)
Наконец, можно заменить наклонную подачу Harpeтoro
воздуха сосредоточенной.
2. ТЕПЛОАЭРО'nИНАМИЧЕСКVй РАСЧЕТ
СОСРЕДОТОЧЕННОй ПОДАЧИ ВОЗДУХА,
HArPETorO в ОТОПИТЕЛЬНОМ ArPErATE
При сосредоточенной подаче начальная температура
струи HarpeToro воздуха во избежание быстроrо ее «всплы-
вания» не должна превышать полученной по формуле
t G::. t + 1300v A ,5 ( 10.19 )
Т""= в mпЬН п '
rде Ь расстояние между отопительными аrреrатами, 1\1; Н п
высота помещения, м [остальные обозначения см. формулу (10.8)1.
ArperaTbI устанавливают на высоте над пове!'>хностью
пола помещения, вычисляемой по формуле
h==h р . з +О,з(ьн п )о,f>. (10.20)
Расчет сосредоточенной подачи воздуха сводится к опре-
делению максимальной скорости движения воздуха в раБЬ-
чей зоне помещения, т. е. в обратном потоке воздуха (в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
»10.6 Расчет подачи воэдуха. liU2pem080 в отопитеАыiмM аареоате 443
точке А на рис. 10.5, б) по формуле
Vобр == kvo (А о /ЬН п )О,6, (10.21)
[де k поправочный коэффициент, учитывающиЙ число отопитель-
ных arperaToB, устанавливаемых в одии ряд (изменяется от 1,15
при двух arperaTax и 1,05 при четырех до 0,9 при десяти arperaTax
в ряду).
Определяется также максимальная избыточная темпе-
ратура обратноrо потока воздуха в рабочей зоне
Мобр== 1,4 (tr tB) (Ао/!;Нп)О'>, (10.22)
Скорость движения обратноrо потока воздуха в рабочей
зоне не должна превышать 0,7 м/с, избыточная температу-
ра обратноrо потока 2 ос.
При выборе тепловой мощности l\!одели отопительных
arperaToB, предназначенных для сосредоточенной подачи
HarpeToro воздуха, к теплопотерям помещения вводят повы-
шающий коэффициент 1,25 (при наклонной подаче воздуха
1,10). Это объясняется тем, что в rоризонталыюй наrретой
воздушной струе действует сила, вызывающая ее подъем.
При ускоренном (по сравнению с наклонной подачей) подъе-
ме HarpeToro воздуха переrревается верхняя зона, вследст-
вие чеrо увеличиваются теплопотери через покрытие поме-
щения и недоrревается рабочая зона.
Равномерность температуры воздуха по площади и вы-
соте связана с кратностью воздухообмена в помещении
k D ==Ln/1iD' (10.23)
[де L п воздухообмеи, м 3 /ч, в помещеиии объемом V п ' м 3 ,
Температура воздуха по высоте помещения выравнива-
ется с увеличением кратности воздухообмена от 1 до 3.
Дальнейшее увеличение кратности воздухообмена практи-
чески не влияет на температуру воздуха в верхней зоне.
При соб.'Iюдении описанных выше условий в отношении вы-
соты выпуска воздуха и кратности воздухообмена сосредо-
точенная подача HarpeToro воздуха вызывает изменение тем-
пературы воздуха Bcero на O,1 0,15 ос на 1 м высоты и
температура воздуха в верхней зоне высоких цехов отлича-
ется от температуры в рабочей зоне не более чем на 3 ос.
Длину обслуживаемоrо одним отопительным arperaToM
объема помещения (дальнобойность воздушной струи) прове-
ряют по выражению
1 0,7т (ЬН п )О,5.
(10.24)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
444 r лава 10 Воэдушное оmоnление
Расчетами при ЬН п==21 м 2 применительно к ранее выб-
ранной модели отопптельноrо arperaTa А02-4 (примеры
IO.3 10.5) получено, что для обеспечения примерно тех же
параметров воздуха в рабочей зоне помещения как и при
наклонной подаче arperaT при сосредоточенной подаче воз-
духа следует установить на высоте 3,4 м от поверхности
пола (на 1,3 м ниже), а дальнобойность воздушной струи
составит 12 15 м (на 3 м больше, чем при наклонной пода-
че).
Пример 10.6. Рассчитаем систему воздушноrо отоплеиия ar.
реrатами, обоrреваемыми водой (температура 150 70 ОС), с наl(ЛОН-
ной подачей воздуха в цехе длииоЙ 50, ШИРllИОЙ 20 Н высотоЙ 9 м,
если теплопотери цеха 170 кВт, t B == 15°С, tl иорм ==0,5 М!С и tHOI' I==
=== 3 ОС.
Выбираем подачу воздуха четырьмя отопительными аrреrатами
по схеме, изображенноЙ на рис. \0.6, а, коrда зона обслуживаНI!Я
(== 10 м.
Необходимая тепловая мощиость отопительиых arperaroB
Ql== 1,1.170:4==46,8 кВт.
Принимаем к устаиовке arperaTb! моделн АО2-4 тепловой мощ-
ностью по 47,7 кВт прн подаче 4000 м 3 /ч воздуха.
Получающаяся кратиость возбухообмена по формуле (10.23)
k n == 4000. 4:(50.20. 9) == 1,8
удовлетворяет условию равномерности температуры воздуха в цехе.
HailДeM необходимую высоту устаиовки отопнтельиых arperaToD
над поверлностью пола цеха, нспо.IЬЗУЯ результаты расчетов в при-
мерах 10.3 IO.5.
Определим ДОПОЛНИfельиое превышение вершииы воздушной
струи иад уровием рабочей зоны по формулам (10.15) н (10.16).
Из формулы (10.15) при tl s ==2,15 м/с и s==4,6 м получим Il п ==
==0,65 м. Из формулы (10.16) при Мз== 14,8 ос иайдем h п ==0,95 м.
Тоrда при высоте рабочей зоны 2,0 м определим высоту уста-
новки отопительиых arperaToB по формуле (10.17)
h==2,O+0,95+2,O 5,0 м.
Пример 10.7. I1роверим, можио ли использовать отопительные
arperaTbI модели АО2-4, прннятые к установке по условиям примера
10.6, для отоплеиия TOro же цеха при сосредоточениой rop изоиталь-
ной подаче HarpeToro воздуха.
Максимальная скорость двнжеиия воздуха в обратном по-
токе в рабочеЙ зоие составит по формуле (10.21)
V о бр==I,!5.4,4[0,25:(25.9)j0,5==0,17 м/с < tl иорм .
Максимальную избыточную температуру обратиоrо потока в
рабочей зоне наЙдем по формуле (10.22)
Мобр== 1,4'35,8 [0.25:(25.9)jO, == 1,7 ос < М норм .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
107. Квартирная система 8оэдУШ1l0ео отопления 445
рис. 10.7. Приици"иальвая схема авто-
матизации работы 80здушиоrо отопн-
тельиоrо arperaTa
J калорифер; 2 вентилятор; В
9лектродвиrатель; 4 маrиитиЫй пус-
катель; 5 промежуточиве реле; 6
датчиК температуры; 7 исполнитель- ...........
нЫЙ механизм; 8 реrулирующий ор.
rOH
в
Однако тепловая МОЩНОСТЬ arperaToB прннятой модели (47,7кВт)
недостаточна, так как при сосредоточенной подаче HarpeToro воз-
духа потребуются отопительные arperaTbl, имеющие тепловую
мощность не менее
Ql==1,25.170:4==53,1 кВт.
Воздушное отопление крупных помещений автоматизи-
руется. Принципиальная схема автоматизации работы ото-
пителЫlOrо arperaTa дана на рис. 10.7. Для реrулирования
температуры воздуха в помещениях применяют биметалли-
ческие датчики двухпозиционноrо действия, которые обес-
печивают точность поддержания температуры воздуха
+ 1,5 0 С.
10.7. Квартнрная система воздуwноrо отопления
Квартирное воздушное отопление можно отнести к Ка-
нальной системе MecTHoro воздушноro отопления. Ее прин-
ципиальная схема близка к схеме, изображенной на
рис. 10.1, в. Наrретый воздух подается в жилые комнаты,
обеспечивая не только их отопление, но и вентиляцию;
охладившийся воздух из комнат поступает во вспомоrа-
тельные помещения квартиры в кухню, ванную и убор-
ную, откуда он удаляется наружу.
Отопительно-вентиляционный arperaT квартирноrо воз-
душноrо отопления (рис. 10.8) состоит из водовоздушноrо
теплообменника калорифера, электровентилятора, фильт-
ра, воздушных клапанов наружноrо, рециркуляпионноrо и
обводноrо для реrулирования температуры подаваемоrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
446 rЛа8а 10 ВQlJдушное отопленuе
. 5 5" Рис. 16.8. !<ваРIИР"ЫЙ ОIОПИ
'М'""""""'""'"""" ."..".
1 7 1 клапан наРУЖlюrо воздуха;
:J фнльтр; iJ вентнлятор:
I \ 4 рецнркуляционныЙ клапа»:
"" 5 теплообменник-калорнфер:
б Каl!ал HarpeToro воздуха;
7 обводноЙ КЛапан
/
850 7 t
воздуха. Вентилятор приводится в действие однофазным
электродвиrателем мощностью 18 Вт, рассчитанным на
перемещение 85 170 мЗ/ч воздуха и создание давления
118 Па.
Кроме arperaTa, размещаемоrо в подшивке под потолком
коридора квартиры, прокладываются еще воздуховод Ha
ружноrо воздуха с воздухозаборной решеткой, рециркуля
ционный воздуховод и приточные воздуховоды с реrули
рующим клапаном в каждой жилой комнате.
В жилые комнаты может подаваться только Наружный
воздух, воздух при частичной и полной рециркуляции
(например, прн отсутствии людей). ArperaT может также
использоваться для летнеrо охлаждения воздуха в одноЙ из
комнат квартиры при наличии хладоносителя.
Часто, особенно для отопления малоэтажных зданий в
США, применяют чисто рециркуляционную квартирную
систему воздушноrо отопления. Наrретый до 40 45 ос
воздух выпускается, как правило, в нижнюю зону KOMHaT
на высоте O,3 O,5 м от пола. Возможна также подача BO.3
духа, HarpeToro до более высокой температуры, на высоте
1,5 м от пола и под потолком помещений.
В рециркуляционной квартирной системе воздух может
забираться из отапливаемых комнат, а также из прилеrаю
щих к комнатам коридоров. В первом случае обеспечива
ется более ровная температура помещений.
Преимуществами квартирноrо воздушноrо отопления
являются: независимое отопление отдельных I<ва;>тир, малая
тепловая инерция, простое реrулирование, экономное pac
ходование тепловой энерrии. К ero недостаткам относятся
шум, возникающий при действии электровентилятора,
особенно ощутимый ночью, и отсутствие увлажнения воз-
духа.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.8. Рецttркумщuоtltlш /tosagxollaiipeoaтeAU 447
10.8. Рецнрку пяционные 80здухонаrреватели
Рециркуляционный воздухонаrреватель с естествен-
нЫМ движением воздуха это отопительный прибор типа
BblcoKoro конвектора, обоrреваемый теплоносителем
вОДОЙ (см. рис. 4.11). По способу отопления помещения,
связанному с интенсивной циркуляцией воздуха при cocpe
доточенном ero наrревании, рециркуляционный воздухона
rреватель считают прибором MecTHoro ВОДовоздушноrо
отопления.
Рециркуляционные воздухонаrреватели по тепловой МОЩ
ности занимают промежуточное место между обычными oтo
пительными приборами систем водяноrо и парОБоrо отопле
ния и отопительными аrреrатами систем воздушноrо отоп-
.'JенИя. Их мощность состаВ.'Jяет от 5 до 20 25 кВт. При
меняют их для ОТОП.'Jения отдедьных помещений, не имею
щих постоянных рабочих мест у наружных оrраждений
и периодически используемых людьми, в первую очередь
для отопления лестничных клеток мноrоэтажных зданий.
В лестничноЙ клетке, отапливаемой рецирку.'JЯЦИОННЫМ
воздухонаrревателем, помещенным близ наружной входной
двери (рис. 10.9, а), обеспечивается более ровная темпера-
тура воздуха, чем при водяном отоплении приборами,
расположенными на неско.'JЬКИХ лестничных П.'Jощадках.
Этому способствует усиленное проrревание наружноrо воз-
духа, проникающеrо через открываемую входную дверь.
В общественных и вспомоrательных помещениях (в
вестибюлях, ходдах, ToproBbIx за.'Jах, складах и т. п.),
имеющих значительную П.'Jощадь при оrраниченной высоте
и сообщающихся с наружным воздухом, рецирку.'JЯЦИ
онные воздухонаrреватели устанавливают при входах
(рис. 10.9, б). Они поддерживают равномерную темпера
туру, ВОВ.'Jекая в ЦИРКУ.'Jяцию и наrревая как внутренний,
так и холодный наружный воздух, поступающий в поме
щения.
Рециркуляционные воздухонаrреватели применяют TaK
же Д.'JЯ отопления помещений, окруженных по периметру
постоянно отапливаемой частью здания и ОХ.'Jаждающихся
в основном через покрытия (рис. 10.9, 8). К таким помеще-
ниям относятся зрительные залы театров, концертные и
друrие .залы, а также цехи.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
44 8 r лава 10 Воздушнов amOllмние
Рис. 10 9. Примеllение рециркулиционноrо воздухонаl P "aTe_
па ДЛЯ отопления лестничной клетки миоrОЭТdЖНl)rо здания
(а). низкоrо помещении (6) и BblroKoro помещения (в)
о}
РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ
ВОЭДУХОНАrРЕВАТ ЛЬ
а) о) 6) /
k ir (
7 /ix
2
t t
Ан
/' /:I: q /
% / ,-
1ш
Рис. 10.10. l<онстРУКЦНИ рециркуляциоииых воздухонаrревателеil
а...... со встроен.ным каналом, б ПРИСТdВНОЙ С каналом нз строительных материв-
1I0В, в прнставнои металлический. J наrреВdтель. 2 Кclllал rорячеrо воз-
духа. Ан площадь наrреватели. Ах площадь ПОПеречноrо сечення канала
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
JO 8 Рщuрк:уляцuонныв воэдУХОfl<wревателu 449
КОНСТРУКЦИЯ рециркуляционноrо воздухонаrревателя.
Как каждый конвектор, этот прибор состоит из двух эле
ментов наrревателя и канала. НаrреВ8Тель собирают
из стандартных отопительных приборов ребристых
труб, радиаторов или калориферов. Ребристые трубы и
радиаторы используют для наrревателей меньшей мощности
(до 8 кВт), калориферы для получения более мощных
наrревателей. При равной площади, заНИl,1аемой в ПОl\ле-
щении, тепловая мощность рециркуляционных HarpeBaTe-
лей с калориферами получается в несколько раз больше их
тепловой мощности с наrревателями из ребристых труб и
радиаторов, что объясняется значительной площадью по-
верхности калориферов. Ка.lориферы выбирают пластин-
чатоrо типа для уменьшения аэродинамическоro сопротив-
ления и мноrоходовые для увеличения скорости движения
теплоносителя.
Канал высотой 1,5 З м выполняют встроенным во
внутреннюю стену (рис. 10.10, а) или приставным из неме-
таллических (рис. 10.10, б) и металлических (рис. 10.10, в)
строительных материалов. Ширина канала равняется длине
наrревателя, а ero rлубина определяется в зависимости от
количества циркулирующеrо воздуха или ширины Harpe-
вателя (как на рис. 10.10,6).
Достоинствами рециркуляционных воздухонаrревателей
являются:
1) создание сильноrо восходящеrо потока HarpeToro
воздуха, вызывающеrо интенсивную циркуляцию воздуха
с выравниванием температуры по площади и высоте поме-
щения;
2) простота устройства и эксплуатации, надежность
действия без специальноrо наблюдения;
3) пониженные стоимость (например, для отопления
лестничной клетки в 1,5 раза по сравнению с радиаторным
отопление'\f) и расход металла (в том же примере почти
в 2 раза) на отопительную установку;
4) количественное самореrулирование, характерное для
системы отопления с естественной циркуляцией воды (см.
6.7).
Количественное самореrулирование в данном случае
заключается в изменении количества циркулирующеrо
воздуха по мере изменения ero температуры. Температура
Harpeтoro воздуха опр еляется температурой теплоноси-
29 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4&0 Тдаеа 10. В08душное отопление
теJ1Я в наrревателе. Если этим теплоносителем является
rорячая вода, то изменение ее температуры (по rрафику
реrулирования в зависимости от температуры наружноrо
воздуха) отражается в результате на интенсивности цирку-
ляции воздуха в помещении. При этом по мере изменения
температуры наружноrо воздуха усиливается теплопереда-
ча от теплоносителя к воздуху и возрастает кратность
воздухообмена в помещении.
o ценное свойство улучшать проrревание помещений
при низкой температуре наружноrо воздуха отличает ре-
циркуляционные воздухонаrреватели от отопительных уста-
новок с искусственной циркуляцией воздуха.
Наряду с этими достоинствами при отоплении рецирку-
ляционными воздухонаrревателями возможно (ес.1И не
проведены необходимые расчеты и мероприятия) переrрева-
ние верхней зоны и, как следствие, возрастание теплопотерь
через покрытие помещения. В таком случае отмечается по-
Ilиженная температура воздуха в рабочей зоне помещения.
В качестве теплоносителя д.1Я рециркуляционных воз-
духонаrревателей в первую очередь используется высоко-
температурная вода. Увеличение разности температуры
rреющей воды и HarpeBaeMoro воздуха дает возможность
сократить площадь поверхности наrревателя.
Наrреватели присоединяют к теплопроводам систем во-
ДЯ!lоrо отопления по различным схемам. Они MorYT быть
присоединены как обычные отопительные приборы в преде-
лах основной системы, но это приводит К значительному
увеличению их площади вследствие уменьшения темпера-
туры теплоносителя. Поэтому, если допустимо использо-
вание высокотемпературной воды, прежде Bcero применя-
ются друrие схемы (рис. 10.11) соединения воздухонаrрева-
телей с системой отопления.
По первой из двух основных схем осуществляется по-
следовательное соединение (предвключение) воздухонаrре-
вателя с системой водя Horo отопления здания (рис. 10.11, а).
Все количество высокотемпературной воды, необходимой
для отопления здания, предварительно пропускают через
воздухонаrреватель 1 (задвижка 2 закрыта), и ее темпера-
тура понижается от t 1 до t;. Включение воздухонаrревате-
ля перед основной системой отопления ПОЗволяет макси-
мально увеличить в нем температурный напор и скорость
движения воды, что способствует уменьшению ero площади.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 10 8 РЩtlРКУАяцuонные 80здУХОНа2ре8аmеАU 451
, а}
\
Z 3
о)
-С"
3
'!.i
{'
1
11
t z
Рис. 10.11. ПоследоваТeJlъная (а) и lIараЛЛeJIъная (б) схемы lIрисоединеиия B03ДYXO
наrревателя к теплопроводам
1 воздухонаrреватель; 2 задвнжка на обводной трубе; 3 Пuдающая ма-
rиrтраль основной сисТе'\lЫ отопления; 4 реrулят"р расхода воды
[2
Схему используют для присоединения постоянно действую
щеrо нереrулируемоrо рециркуляционноrо воздухонаrре
вателя, если он расположен вблизи тепловоrо пункта.
Температура воды, выходящей из предвключенноrо
наrревателя
, Qр.и
t l ==t l
COl '
(10.25)
rде Qр.и тепловая мощность рециркуляционноrо воздухонаrре-
!Jdтеля; 01 расход высокотемпературной воды на вводе в здание
и воздухонаrреватель, определяемый по формуле
О Q р. в + Q с .
1 С (t 1 t 2) ,
(10.26)
Qc тепловая мощность основноЙ системы водяноrо отопления.
По второй из основных схем автоматически управляемый
воздухонаrреватель соединяют с системой водяпоrо отоп-
ления здания параллельно (рис. 10.11, 6). Реrулирование и
полное выключение подачи воДЫ в воздухонаrреватель при
этом не отражаются на действии основной системы отопле
ния, но площадь наrревателя возрастает вследствие пони-
жения средней температуры и скорости движения воды.
Расход rреющей воды в таком воздухонаrревателе опреде-
Ляется по формуле (4.3).
Теплоаэродинамический расчет рециркуляционноrо воз
духонаrревателя заключается в выборе размеров канала и
площади наrревателя, достаточных для необходимой тепло-
передачи и создания усиленной циркуляции воздуха в по
r;:ещении [не менее однократной по формуле (10.23)],
29'10
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
452
rAaea 10. В!.,QУШНО8 отопА8ни8
Зная тепловую наrрузку, расход и температуру rреющей
воды и задаваясь размерами канала, можно найти темпера-
туру и скорость движения rорячеrо воздуха в канале.
Температура rорячеrо воздуха t r , ос, в канале rлуби-
ной Ь Н при расчетной высоте h (см. рис. 10.10, б) оп редел я-
е1СЯ по формуле
t ==t + ( [Q,9 q 1 ) 2/3 ( ) 1/8.
r в СРЬ к 2ghfl'
спорость движения rорячеrо воздуха V r , м/с,
v == ( O,9Ql 2ghfl ) 1/3
r СРЬ к ·
rде Ql тепловая мощность, кВт, приходящаяся на еднницу длины
наrревателя; fl коэффицнент объемноrо расширення воздуха;
сумма коэффициентов MeCTHoro сопротивлення по пути Дви-
ження воздуха в рециркуляционном воздухонаrревателе.
В процессе конструирования рециркуляционноrо воз-
духонаrревателя с выбором размеров наrревателя проводят
аэродинамический расчет для уточнения расхода рецирку-
лирующеro воздуха.
Аэродинамический расчет основан на равенстве естест-
BeHHoro циркуляционноrо давления, возникающеrо при
наrревании воздуха, аэродинамическим потерям давления
в рециркуляционном наrревателе
!!"Ре == !!"Рс'
Равенство (10.29) аналоrично
водяноrо отопления.
Естественное циркуляционное давление, создающее
ДВИЖение воздуха, находят в соответствии с формулой {7.4}
!!"Pe==gh (PB Pr), (10.30)
Плотность воздуха в интервале температуры ()'II 15 до
60 ос уменьшается в среднем на 0,0036 Kr/M3 при увели-
чении температуры на 1 ос. Принимая это значение для
расчета, с учетом формулы (10.1) получим
!!"Ре ==О,ООЗ6gh (tr tB) ==O.0036gh Q a P ' в ,
с от
rде Оот расход рецнркуляциоиноrо HarpeToro воздуха, Kr/C 1
предназначенноrо для отопления помещення.
(10,27)
(10.28)
(10,29)
выражению (7.5) для
(10.31)
Аэродинамические потери давления в рециркуляцион-
110М воздухонаrревателе слаrаются из потерь давления В
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 8 РеЦUРКl/lIяцuонные воэдl/канаёрматеЛlt 453
канале и наrревателе
Pc == PK + PH' (10.32)
Пренебреrая весьма малыми потерями давления, воз-
никающими при трении о стенки канала воздуха, двюку-
щеroся с низкой массовой скоростью [иp==1 1,5 Kr/(c'M )J,
найдем потери давления в канале
А r C1 K ( Оот ) 2
up" ""p ==
2 2р А к '
(10.33)
rде А R площадь поперечноrо сечения канала, м 2 .
Потери давления в наrревателе описываются зависимо-
стью, устанавливаемой в результате обработки экспери-
ментальных данных
( аот ) Р
!1рн==т(ир)Р==т Ан '
(10.34)
rде А н площадь живоrо сечения наrревателя по воздуху. м 2 ;
т, Р экспернментальные чнсловые Показателн.
Подставляя найденные выражения в равенство (10.29),
получим уравнение для определения расхода рециркуля-
ционноrо HarpeToro воздуха
O,0036gh Qp. в ==.Ь. ( Оот ) 2+ m ( Оот ) Р. (10.35)
сО от 2р А к Ан
Уравнение леrко решается при р==2, в друrих случаях
расход подбирается. Решение уравнения (10.35) возможно
также относительно высоты h, если задаться температурой
rорячеrо воздуха и этим самым предопределить ero расход.
Рассмотрим примеры расчета рециркуляционных воз-
духонаrревателей для крупноrо помещения с HarpeBaTe-
лем калорифером и для лестничных клеток с иаrрева-
телем ребристыми трубами.
Пример 10. 8. РаССЧИ1аем предвключенный рециркуляцион-
ныЙ воздухонаrревателlt для поддержания в помещении объемом
630 мВ температуры t B == 18 се. ес.1Н тепловые мощности наrревателя
15 кВт, основной снстемы отопления 225 кВт, расчетная темпера-
тура теплоноснтеля воды t 1 == 150 ос, (2==70 ос.
1. Расход rреющей воды в воздухонаrревателе находим по
формуле (10.26)
01
15+225
4,187 (150 70)
0,72 Kr/c.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
454 rIiasa 10 ВаздУШliое отопление
2. Температуру воды, выходящеЙ из воздухонаrрсвателя,
вычисляем по формуле (10.25)
t == 150 15 150 5== 145°С.
4,187.0,72
Следовательно, средНЯЯ температура rрею еЙ воды в воэдухо-
наrревателе равняется 0,5 «(150+ 145)== 147,5 С.
3. 3адаемся те'Wпературой narpe1oro воздуха t r ==60 сс и массо-
вой скоростью воздуха в канале ир== 1,2 кс/ (с ,м 2 ). Тоrда КО.1ичество
воздуха для отоплення помещения по формуле (10.1) БУАет равно
15
а ОТ 1 ,005 «(ю 18) 0,36 Kr!c.
4. Кратность воздухообмена в по'Wещен!!и при этом с уче10М
формул (10.3) и (10.23) составнт
k Ln О О. 0,36.3600 1 7
"п==-v;== PBVn 1,213.630 "
т. е. является приемлемой для воздушноrо отоплення.
5. Требуемая площадь попереЧllоrо сечения канала н живоrо
сечеиия воздухонаrревателя по воздуху при выбранноЙ массовоЙ
СКорости должна равияться
Ак==А н == G"T :;::; 0'3 2 6 ==0,30 м2,
ир 1,
6. Выбираем по справочнику мноrоходовой пластннчатый
калорнфер типа КВС-П, нмеющий необходимую площадь живоrо
сечення по воздуху А н ==0,3033 м 2 , а именно KBClO-П площадью
наrревательной поверхности 25,08 м 2 и длииой 1155 мм. TorAa
rлубина канала при ero шнрине 1155 мм (раВIlОЙ длнне нш ревателя)
составит
Ь К == A,,/IK == 0,30/1,155 == 0,26 м.
7. Зная коэффицненты местносо сопротивления при входе п
выходе воздуха нз канала (с поворотом потока), составляющие
H==0.6+ 1,3== 1,9, найдем потер н давлеиня в канале по формуле
(10.33) при средней плотности воздуха р== 1, 13 Kr/:'1 3 .
А " ( ) 2 1,9 1 2 1
"'Рк F::: 2р ир ""' 2.1,13 ,2 == ,2 Па.
8. Потери давления в воздухоиаrревателе ВЫЧИСЛШJ по форму.
ле вида (10.34), выбранной по сп'равочнику для плаСТИНЧа10rо кало-
рифера типа КВС-П
.1рн==2,16 (ир)Ы2==2,16.1,2Ы2==:2,9 Па,
Правильиость выбора площади наrревательноЙ поверхиости
калорифера можно Провернть по формуле (6.1).
9. Расчетную высоту канала (вертикальное расстояние между
середннамн калорнфера и воздуховыпускиоrо отверстня) определнм
из формулы (10.31) прн условни, выраженном равенствами (10.29)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
108 Рецuркg.tЯЦUОННbtе еоздухонаареваmет 455
и (10.32)
.1Ре== ДРн + .1Рн == 1,2 +2,9==4,1 Па;
.1Ре 4,1
h==О ,ООЗ6g (tr t B ) == 0,0036.9,81 (60 18) ==2,8 м.
10. Температуру HarpeToro воздуха проверяем по формуле
(1027) при rлубиие канала Ь н ==0,26 м и расчетной высоте h==2,8 М,
учитывая, что тепловая мощность наrревателя приходится на
1,155 м ero длнны
( 0,9.15 ) 2/3 ( 6,45.273 ) 1/3
t r == 18+ 1,005.} ,044.0,26.1 ,155 2.9,81.2,8 ==
== 18+39==57 ОС.
Температура получилась достаточно близкой к первоначально
принятому значенню t r ==60°C. Сумма коэффициентов MecTHoro сопро
тивления рециркуляционноrо воздухонаrревателя при расчете
Пр!!НЯТа равной
1" 1" 1" ,. + 2рдрн 2.1,13.2,9
L == H+ H=="H (ир)2 ==1,9+ 1,22 1,9+4,55==6,45.
11. Скорость движения HarpeToro воздуха в канале по фор"'уле
(10.28)
( 0,9.15.2.9,81.2,8 ) 1/3
V r == 1,0О5.},13.0,26.6,45.273.1,155 ==1,1 м/с
Также близка к предварительно выбранной скорости. Следует OTMe
Тить, что проверка по пп. 10 и 11 не является обязательной
Пример 10.9. Рассчитаем предвключенные рециркуляционные
воздухонаrреватели для отопления четырех лестинчных клеток
пятиэтажноrо жилоrо здания, если теплопотери здаиня, ВКЛЮЧdЯ
лестничные клетки, составляют 200 кВт, отдельно одной лестничной
клетки 6,5 кВт, расчетная температура теплоиосителя воды t 1 ==
==150 ОС, t 2 ==70 ОС, t B == 16 ОС. Высота канала воздухонаrревателя
1,5 м.
1. Расход высокотемпературной воды на вводе в зданне наХО1Н\I
по формуле (10.26)
200
01 4,187 (150 70) 0,6 Kr/c.
2. Выбираем попарио последовательное соединение теплопрово
дов воздухонаrревателеЙ по схеме, приведениой на рис. 10 12.
Тоrда температура воды, выходящей из воздухонаrревателей 2 и 3,
rю формуле (10.25)
t == 150 4,187 O 5.0,6 150 5,2== 144,8 ОС;
температура воды, выходящей из воздухонаrревателей 1 и 4
t == 150 5,2.2 == 139,6 ос.
3. Прннимаем в качестве наrревателей круrлые ребристые
трубы (наружный диаметр ребер 175 мм, диаметр канала для теп-
Лоносителя 70 мм) см, рис. 4.7.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
456 rла<а 10 Воздушное отоплеНие
[ 1
Т 2
t r
QC = 174
Рис. 10.12. Схема теплопроводов рецнркуляциоиных воздухоиаrревателеА для
отопления лестничиых клеТок жилоrо здания с Jlеваториой снстемой водяноrо
ОТОПJlения (к примеру 10.9)
1 4 реЦИРКУJlяцнонные воэдухонаrреваТeJlИ
Скорость движения воды в канале ребристых труб
0,5.0,6.4
w 950.3,14'0,072 0,082 hIjc.
4. Расчет проведем для воздухонаrревателей 1 и 4 при поии-
жен ной температуре rреющей воды. Задаваясь скоростью движеиия
воздуха в живом сечении ребристой трубы v== 1 м/с, определяем по
rрафику в специальной литературе * коэффидиент теплопередачи
k llP == 10,7 Вт/ (м 2 .ОС). Вычисляем требуемую площадь наrреватель-
ной поверхности ребристых труб
А== Qp.D 6,5.1000
k np Мср 10,7 (142,2 33) 5,6 м 2 ,
rде Мер находчм по формуле (4.17) при (ср. вд==0,5Х (144,8+ 139,6)==
== 142,2 ОС и (ср Dэ==0,5 (50+ 16)==33 ОС, принимая температуру Har-
peToro воздуха . t r == 50 ОС.
5. Выбираем две ребристые трубы длиной по 1,5 м для уста-
новки в два яруса общей площадью 6 м 2 . Получаем п.'lощадь жи-
80ro сечениЯ наrревателя по воздуху A n ==0,15 м 2 . воздушноrо ка.
нала А и ==0,18.1,83==0,зЗ M (ширина канала 6==0,175+0,005==
==0,18 м см. рис. 10.10, б, длниа 1,83 м с учетом калача).
6. Напишем, используя выражение (10.35), уравнение для
определения расхода циркулирующеrо воздуха в воздухоиаrрева-
теле с ребристыми трубами
00036 h Qp. в == ( + ..h. ) O T
, g со А 2 А 2 2()'
оТ к II t'
(10.36)
rде H коэффидиент местиоrо сопротивления наrревателя, опре-
деляемый для ребристых труб в завиСимости от числа ярусов п
110 эмпирической формуле
p.T==2,3n I,5. (10.37)
* Щеки" Р. В. и др. Расчет систем дентральноrо отопления.
КИсВ: Вища школа», 1975 (рис. 59).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 10.9. Центральное воздУШНОJ Ql':!onЛeliuе 457
Подставляя в уравнение (10.36) значення {;.k== 1 + 1,3== 2,3 и
ер т==2,3 .2 1,5==3, 1, а также друrие известные величнны, най-
де'м GOT==O, 17 Kr/c. Воздухообмен в лестничной клетке при этом
получается близким к двух кратному в 1 ч.
7. Определим действительные значения скорости движения
воздуха в жнвом сечении ребристой трубы
0,17 О 8
v I,15.0,15 ,9 м/с
и температуры HarpeToro воздуха по формуле (10.4)
t r == 16+ 1 ,00 .50, 1 7 16+38==54 ОС.
8. Фактическая тепловая мощность воздухонаrревателей 1 и 4
при уточненном значенип коэффициента теплопередачи k пр ==
== 10,6 Вт/(м 2 . 0 С) составит
Qp.B ==kпрА Мер== 10,6.6,0 [142,2 0,5 (16+54») ==6818 Вт,
т. е. больше заданной на 5%. Для воздухонаrревателей 2 и 3 заПас
тепловой мощностн увелпчивается до 10%.
10.9. Центральное воздуwное отопление
Центральное воздушное отопление применяlOТ в пt>Ме-
щениях производственных, rражданских и аrропромыш-
ленных зданий при наличии центральной системы приточ-
ной вентиляции. Отопление осуществляют по трем описан-
ным выше схемам: с полной рециркуляцией (рис. 10.2, а),
с частичной реЦИРКУ.l1яцией (рис. 10.2, б) и прямоточной
(рис. 10.2, в).
Полную рециркуляцию воздуха применяют rлавным
образом в нерабочее время для дежурноrо отопления или
для наrревания помещений перед началом работы при
прерывистом отопленин. Так поступаюr, если полная ре-
ниркуляция не противоречит требованиям rиrиены, пожаро-
I! взрывобезопасности помещений. При этом используется
I1меющаяся центральная система приточной вен тиляции,
но воздух забирается не снаружи, а из отапливаемых по-
мещений и наrревается до температуры, определяемой по
формуле (10.4).
В рабочее время центральное воздушное отопление под-
чиняется условиям вентилирования помещений. Приточ-
ный воздух наrревается до температуры более высокой,
чем температура помещений в зависимости от теплопотреб-
ности. выявленной при составлении тепловоrо баланса
этих помещений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
458 rлава 10 Ваздушпое IImOnJleпue
в системе центральноrо воздушноrо отопления исполь-
зуются все конструктивные элементы системы приточной
вентиляции: фильтр, калориферы, электровентилятор, воз-
духоводы и пр. 1'епловая мощность калориферов в совме-
щенной системе отопления и вентиляции повышается на
величину тепловой мощности системы отопления. Друrим
отличием является установка резервноrо вентилятора,
электродвиrатель Koтoporo должен автоматически вклю-
чаться при остановке OCHoBHoro вентилятора.
Если для крупноrо помещения предусмотрено несколько
совмещенных систем отопления и вентиляции, то резерв-
ные вентиляторы не устанавливаются, а rоловные участки
воздуховодов отдельных систем соединяются перемыч-
ками перепускными воздуховодами с нормально закры-
тыми клапанами. Тепловая мощность таких систем подби-
рается в расчете на поддержание в помещении режима
дежурноrо отопления при выходе одной из НИХ ИЗ строя.
Наrретый воздух может подаваться в обоrреваемые по-
мещения одной или несколькими rоризонтальными струями,
т. е. уже известным способом сосредоточенной подачн.
В высокие помещения (высотой Н п более 8 м) воздух выпу-
скается через воздухораспределительные устройства, раз-
мещаемые в средней зоне f(0,35+0,65)Н п l на высоте от
поверхности пола, определяемой по формуле (10.20). Пре-
дельное значение начальной температуры струи HarpeToro
воздуха вычисляется по формуле (10.19).
Наrретый воздух может также подаваться вертикальио
сверху вниз. Начальную температуру воздуха t ro ос, дЛЯ
обеспечения такой подачи приниМают не более получаемой
по формуле
[ тио ] 2 A ,5
t r .::;;;;;t п +6 н h ,
n р.з n
rде т 1J n скоростной и температурный коэффицнеИТbJ воздушноiI
СТI:УИ, зависящие от КОНСТРУКЦИН воздухораспределительноrо уст-
роиства.
(10.38)
в помещениях при такой подаче образуются так назы-
ваемые ненастилающиеся воздушные струи.
В случаях, Коrда наrретый воздух выпускается под
потолком помещений (h>О,85Н п ), например в относительно
низких помещениях (при высоте Н п менее 8 Ml, воздушные
струи становятся настилающимися.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
109 Цеh.траЛЬNое 80эiJУШNое отопление 459
НаСТИJlающиеся воздушные струи получаются также
прИ подаче Harpeтoro воздуха снизу вдоль вертикальных
наруЖНЫХ оrраждений, особенно вдоль стекла световых
nроемов. Так поступают в холодных районах нашей страны,
если рабочие места людей расположены близ этих проемов.
Рассмотрим расчет воздушноrо отопления помещений
в этих двух случаях при образовании ненастилающихся
11 настилающихея воздушных струй.
При расчете цеНтральноrо 80здушноrо отопления с
ненастилающимися струями устанавливают начальные па-
раметры и число воздушных струй в помещении (при рас-
чете MeCТHoro отопления аrреrатами см. 10.6 исход-
ными являются тепловая мощность, начальные температура
11 скорость воздуха, выпускаемоrо из arperaToB). Опреде-
ляют диаметр, чис.'ю воздухораспределителей и начальную
скорость V o возд)шных струй для обеспечения скорости
движения воздуха в рабочей зоне не более нормируемой
"'норм' Определяют также начальную температуру воздуха
tr> которая не должна превышать максимально допустимой.
Расчет начинают с вычисления предварительноrо зна-
чения шаrа Ь'. м, размещения воздухораспределителей в
помещении по формуле
ь,I,58 [ 1ОЬ ( и норм ) 3 ] 2 (10.39)
== Н п lmпq (t р. з t H)""""""""k '
при условии, что длина обоrреваемоro одной воздушиой
струей объема помещения 1, м, соответствует выражению
(10.24).
в формуле (10.39) t р . з и t H ра(.четная температура, ос, соотве1-
rTBeHHO рабочеЙ 80НЫ и наружноrо воздуха; q удельная тепловая
характеристнка помещения, Вт/ (м 3 .oq; k поправочный коэф-
фицнент [см. формулу (10.21)1.
Затем устанавливают число возду хораспределителей N,
исходя ИЗ длнны помещения и полученноrо значения Ь'
(если соблюдается условие Ь' 3Нп)'
Вычисляют площадь выходноrо отверстия Ао, M , одноrо
воздухораспределителя по формуле
Ао ::ЬНП С:::м у . (10.40)
rде ио начальная скорость В08ДУШНОЙ стр и, м/с, выбираемая с
учетом акустических требований, предъявляемых к помещению.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
460 rлава 10. Вовдушное отопJleние
в формулу (10.40) подставляют уточненный размер l
в зависимости от выбранноrо числа воздухораспредели.
телей.
Наконец, определяют начальную температуру подава.
eMOrO воздуха по формуле
t t + 1.25Qп
r р. в cpAovoN'
rде Qn теплопотребность, Вт, для поддержания в ПомещенИl
расчетноЙ температуры рабочей зоны t p . B ; с и р теплоемкость
ДЖ! (Kr .ОС), и плотность, Kr/M 3 , воздуха [при расчетах прннимаЮ1
ер== 1200 дж! (м 3 .ОС)).
Пример 10.10. Рассчитаем систему центральноrо воздушноr(
отопления с сосредоточенноЙ подачеЙ воздуха через цилиндрическщ
трубы (т==6,8; п==4,8) по условиям примера 10.6, если удельнаf
тепловая характеристика цеха 0,54 Вт/(м З , О С) при t Il == 20 ОС.
НаЙдем предварительное значенне шаrа размещения воздухо,
распределителей по формуле (10.39) при длине зоны обслужива
ния струн, равной шнрине цеха ([==20 м), т. е. при установке возду'
хораспределителей в один ряд вдоль продольной стены цеха
, 1,58 [ 106 ( 0,5 ) 3 ] 2
Ь ==9 20.6,8.4,8.0,54(15+20) 1,05 :=.=13,4 м.
Прииимая к установке четыре воздухораспределителя с шаrо
Ь==50 : 4== 12,5 м «3 Нп==3.9==27 м), определим площадь выход'
Horo отверстия одноrо воздухораспределителя по формуле (10.40:
А ( 0,5 ) 2
0==12,5.9 12.1,05 ==0,18 м 2 ,
тде начальная скорость воздушиой струи принята равной 12 м/с.
Отсюда диаметр цилиндрической трубы каждоrо воздухораспреде.
лителя d==O,48""'0,5 м. Принятая дальнобойность воздушной CTPYI
(20 м) меньше предельной По формуле (10.21)
l==0,7.6,8(12,5.9)o,6==50 м.
Начальная температура подаваемоrо в цех ВОЗДУХа по формущ
(10.41)
1,25.170.103 О
t r ==15+ 1200.0,18.12.4 15+20,5==35,5 С
предельно допустимой (36,6 ОС), получеииой по формул,
(10.41
меньще
(10.19).
Кратность воздухообмена в дехе по формуле (10.23)
k О,18.12.4.3600 з 5
п 50.20.9 '
приемлема для воздушноrо отопления.
Рассмотренный способ распределения Harpeтoro приточ'
Horo воздуха ненастилающ.имися струями распространен 1!
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.9. Центральное еоздушное отопление 461
производственных и коммунальных (rаражи, прачечные)
зданиях.
В помещениях общественных и административно-быто-
вых зданий (сравнительно низких) чаще встречается по-
дача воздуха вдоль оrраждений, при которой получаются
настилающиеся струи. При выпуске в таких условиях на-
rpeToro воздуха из щелевидноrо отверстия воздухораспре-
делителя образуется плоская неизотермическая струя,
настилающаяся на поверхность наружноrо оrраждения
стены, потолка или стекла cBeToBoro проема. Связанное о
этим повышение температуры внутренней поверхности
наружноrо оrраждения блаrоприятно сказывается на са-
мочувствии людей, хотя и вызывает увеличение теплопотерь
наружу.
fеометрическая характеристика плоской воздушной
струи Н, м, определяется по формуле
Н == 9,6 (mvо)4/З b /3 [n (tr tB)J 2/3. (10.42)
rде Ь О ширина воздуховыпускноrо отверстия, м. Остальные
обозначения приведены к формуле (10.8).
Из формулы (10.42) можно установить, что между [ео-
метрической характеристикой плоской наrретой струи и
числом Архимеда существует опре.l.еленная связь: харак-
теристика Н пропорциональна
т 4 / 3 Ь о
(п Ar)2/3
При подаче воздуха из OTKpbIToro щелевидноrо отверстия
пли из отверстия с параллельными направляющими лопат-
ками коэффициенты т и п в формуле (10.42) для плоской
воздушной струи равны: m==3,5 и п==2,8. Тоrда rеометри-
чес!<ая характеристика плоской воздушной струи приоб-
ретает вид
и4/3 b 1 / 3
Н-==25,7 О о
(tO tB)2/3
Расчет плоской настилающейся струи заключается в
проверке допустимости начальных и конечных параметров
Воздуха. Обычно определяют начальную скорость движе-
ния воздуха и температуру воздуха в струе на расчетном
расстоянии х от места ее выпуска (например, в точке входа
(10.42, а)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
462 rлава /0 ВО9душное отопленuе
струи в рабочую зону). Начальную скорость движеНИll
плоской воздушной струи V o , м/с, при условии, что х ;;;бlry
(10 длина отверстия щелевоrо воздухораспределителя),
находят по <Рормуле
ио== з, kс ( ) 0.5,
rде и х скорость движеиня воздуха в расчетной точке помещення,
м/с; kc поправочный коэффициент учета стеснения струи, завнся-
щий от соотношения между расчетным расстояиием х и высотой по-
мещения н п ; kc:==1 при х<н п ; kc<1 при Х НП (см. рис. 10.13).
Объемное количество воздуха [ 1 , м 3 /с, подаваемоrо из
отверстия длиной 1 м щелевоro воздухораспределителя,
при известных ширине щели Ь о и начальной скорости Vo
составляет
L 1 == Ьоио. (10.44)
Длина одноrо воздухораспределителя [о и число воздухо-
распределителей в помещении определнются количеством
ПОДаваемоrо HarpeToro воздуха ,-от И необходимостью вы-
полнить условие х<,бt 0 .
В помещении возможно оrраничение скорости выпуска
воздуха из приточноro отверстия по акустическим усло-
виям; тоrда ширина и длина щели MorYT увеличиваться.
Максимальная температура воздуха [ х , ос, в плоскоЙ
настилающейся струе на расчетном расстоянии х от места
ее выпуска рассчитывается по формуле
tx==tB+2,8(tr tB) ( Ь; )0'5. (10.45)
В зоне прямоrо воздействия приточной струи допустимо
отклонение температуры в струе от нормируемой для жи-
лых, общественных и административно-бытовых помеще-
ний на 3 ос, дЛЯ производственных помещений на 5 ос.
(1 О .43)
Пример 10.11. Рассчитаем подачу воздуха в объеме L OT ==
:==0,27 м 3 /с, иаrретоrо до 35 ос, через плоский воздухораспреде-
литель с щелью шприиой Ь О ==О,03 м, располаrаемый под потолком
общественноrо помещения (рис. 10.13, а) высотой Н п ==3,5 м, для
обеспечеиия на расстояиии х==8 м от места выпуска струн (6 м по
rоризонтали и 2 м по вертикали) скорости движеиия и х ==0,5 м/с и
температуры ( х == 18+3== 18+3:==21 ос.
1. Начальиую скорость плоской настилающейся воздушной
струи определяем по формуле (10.43)
0,5 ( 8 ) 0,5
иo 3,5.0,77 0,03 ==3 М{С,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 10 9 Центральное еоздушное отоп .енuе 463
а) 1/0 I t r с)
/
{ \ .:::: .... т 7\'
{
2 3 , '" 1fx,fx Н {с
, ::t:;
. ....J. I
'" Ifx. ;-tx 1f/;;tr
"" 1
-t::
.( 0,0 -1-
Рис. 10.13. Центральное 80З шное отопление помещения с подачей HarpeToro
воздуха через подпотолочный (а) и напольный (6) щелевой 80здухораспре.!!eJlИТCJlЬ
1 воздухораспределитель; 2 rpаница иастилающеllся воздушной crpyltl
3 rраницв рабочей ЗОНЫ, -1 Нdружное оrражденне
так как при х/ н п== 8 : 3,5==2,3k c ==0,77 (по специальной литера-
туре).
2. 3иачение rеометрической характеристики плоской воздуш-
НОЙ струи по формуле (10.42а) составит
Н :=25,7.3 4 / 3 .О,оз1/3
5,2 м.
(З5 18)2/3
3. Объемиое количество воздуха, подаваемоrо из отверстия
ДЛl!иоii } м щелевоrо воздухораспределителя, находим по уравне-
нию (10.44)
L 1 ==0,03.3==0.09 M 3 JC.
4. Общая длина ВОЗДУХОВЫПУСКНОЙ щели составит
1== Lor/Ll ==0,27/0,09==3 м.
Для обеспечеИilЯ условия х':;;;;;6/ 0 ПРИlIимаем к установке два
щелевых воздухораспределителя длиной по 10== 1,5 М.
Проверяем температуру в воздушной струе На расстоянии х==8м
от щели по формуле (10.45)
tх==}8+2,8(З5 }8) ( о, з у.Б ==18+2,9==20,9 < 21 ос.
В системе центральноrо воздушноrо отопления наrретая струя,
ВЬJllускаемая из сравнительно узкоЙ щели, характеризуется числом
Ar<O,OOI, т. е. относится к катеrории слабо неизотермических
cTpyii. На основиом участке такой струи интенсивно падает скорость
ДВИжения воздуха и относительнО медленнО снижается температура.
Температура воздуха понижается более заметно при
движении наrретой струи вдоль наружноro оrраждеНIIЯ,
особенно вдоль стекла cBeтoBoro проема. Понижение тем-
пературы воздушной струи ускоряется вследствие интен-
сификации конвективноrо теплообмена на внутренней по-
верхности оrраждения. Это дополнительное понижение
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
'14 rлава /0. Воздушное отопление
'feмпературы в изложенном выше методе расчета наrретоЙ
плоской настилающейся струи во внимание не принималось.
Однако при усилении теплообмена на внутренней по
верхности повышается ее температура и увеличиваются
теплопотери через оrраждение наружу. Для возмещения
дополнительных теплопотерь следует соответственно по-
высить начальную температуру воздушной струи.
В случае подачи HarpeToro воздуха плоской настилаю-
щейся струей снизу вверх значение коэффициента конвек-
тивноrо теплообмена а к , Вт/ (м 2 . ОС), между струей и внут-
ренней поверхностью, среднее по высоте оrраждения Н о
(при H,, 14,5b o ), может быть найдено при температуре
окружэющеrо воздуха около 20 ОС по формуле
50 ( Ь 2 ) 0,4
а к == H .6 оио . (10.46)
При известном коэффициенте а к можно уточнить теп-
лопотери через наружное оrраждение и начальную тем-
пературу воздушной струи.
В этом же случае наrретая воздушная струя не только
возмещает теплопотери помещения, но и защищает рабочую
зону от ниспадающеrо потока воздуха, охлаждающеrося
у наружноrо оrраждения. Струя должна лишь оставаться
настилаlOщейся по всей высоте помещения Но (рис. 10.13, б).
Для выполнения этоrо условия начальная скорость
наrретой струи, выпускаемой из щели в полу шириной Ь о ,
должна удовлетворять соотношению, полученному в ре-
зультате исследований
2 0,72 ( t 'т ) 091 H 1 . 73 ( 10.47)
иO 103bo B 'B' о,
rде иB 'B) разность TeMlIepaTypbI при (8""20 ос и температуре
внутреннеи поверхности наружноrо оrраждения 'в, вычисленной
для обычных условиii естественной конвекции.
Пример 10.12. НаЙдем начальную скорость наrрС10Й воздуш,
ной струи, выпускаемоЙ из щели в полу шириноЙ Ь о ==О,ОI м, прое-
ШlТствующей образоваНIIЮ ниспадающеrо потока воздуха у двой-
lIoro стеклянноrо внтража высотой 5 м, если температура воздуха
t B == 18 ос, внутреннеЙ поверхностн стекла 3,4 ос (см. РНС. 10.13,6).
Начальную скорость движения воздушной струи при tB 'B==
== 18 3,4== 14,6 ос определяем из уравнення (10.47)
2 0,72
и o == 14 6°,91.51,73.
103.0,01' ,
vо==(13,5)0,Б==3,7 м/с,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 10.10. ОсобеЮUJсти расчета воздуховодов цeHтpaA HOi!O отопления 485
Среднее значение коэффициента конвективноrо теплообмена
на поверхности BHYTpeHHero стекла витража по формуле (10.46)
составит
а к == ; 6 (0,01 . 13,5)М=: 8,6 Вт/(м 2 . ОС).
ДЛЯ данноrо примера коэффициент конвективноrо теплообмена
получился прнблизительно в 2 раза большим, чем ПрН естественной
конвекции. При этом коэффнциент теплообмена ан на внутренней
поверхности оrраждения повышается в 1,5 раза н возрастает тепло-
вой поток наружу. В рассмотренном случае тепловой поток через
двойной витраж увелнчпвается на 13,3%. Очевидно, что должна
быть соответственно повышена и начальная температура БОЗДУШ-
ной струи.
t 10.10. Особенности расчета воздуховодов
центральноrо воздуwноrо отопления
Аэродинамический расчет воздуховодов, расчет и под-
бор оборудования рассматриваются в дисциплине «Вен-
тиляция». Здесь остановимся лишь на особенностях тепло-
аэродинамическоrо расчета воздуховодов, предназначенных
для подачи HarpeToro воздуха в отапливаемые помещения.
В системах центральноrо воздушноrо отопления в от-
личие от систем центральной приточной вентиляции пере-
мещается воздух меньшей и переменной плотности по срав-
нению с плотностью воздуха, окружающеrо воздуховоды.
В связи с ЭТИМ можно отметить две особенности действия
систем центральноrо воздушноrо отопления: наrретый
воздух заметно охлаждается по пути ero движения; коли-
чество воздуха, поступающеrо в помещения, изменяется в
течение отопительноrо сезона, особенно при естественном
движении.
В вентиляторных системах воздушноrо отопления or-
раниченной длины и высоты эти два фактора обычно во
внимание не принимаются. В разветвленных протяженных
системах воздушноrо отопления крупных зданий, особенно
высоких, необходимо оrраничивать как охлаждение воз-
духа в воздуховодах, так И перераспределение воздуха,
поступающеrо в помещения, под влиянием изменяющеrося
eCTeCТBeHHoro циркуляционноrо давления.
Для оrраничения и учета охлаждения воздуха выпол-
няют тепловой расчет воздуховодов, устанавливают на-
чальную температуру воздуха и уточняют ero расчетный
расход.
30 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4!\1\ Тлава 10 ВQздУШllое отопление
Для оrраничения отклонения расхода HarpeToro воз-
духа от расчетноrо, т. е. для повышения тепловой устой-
чивости систем отопления, проверяют аэродинамическии
режим воздуховодов. При необходимо(.'Ти увеличивают
потери давления в концевых О1ветвлениях воздуховодов
для непосредственной подачи воздуха в помещения. По-
мимо уменьшения диаметра ответвленнй, на них устанав-
ливают диафраrмы, а также увеличивают коэффициент
MecTHoro сопротивления (КМС) воздухораспределительных
клапанов. При этом имеют в виду, что при потере давле-
ния в клапане, равной 20 Па, повышение или понижение
температуры наружноrо воздуха на 20 ос (от О ОС) значи-
тельно отражается на пропускной способности клапанов.
По шведским ДанНЫМ, в lO этажном здании с естественной
вентиляцией такое изменение температуры наружноrо
воздуха вызывает изменение расхода воздуха в клапанах
на 40%. Для Toro чтобы сократить это изменение в тех же
условиях до допустимых 7 % в Швеции применяют клапаны,
рассчитанные на потерю давления, равную 160 Па.
Тепловой поток через
представим как
'. ТЕПЛОВОй РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ
стенки воздуховода Длиной 1
Q охл == q1l,
rде ql тепловой поток через стенки воздуловода длиной
ределяемый по формуле
tcP tB
ql==kA 1 (tCp tB) Rl
( 10.48)
1 м, оп-
(1 О 49)
Rl сопротивление теплопередаче от l'arpeTOro воздуха, имею-
щеrо среднюю температуру ' ер ' через пдощадь А 1 стенок ДЛI!НОЙ 1 м
воздуховода в помещеине пр и температуре ' в '
Сопротивление теплопередаче находят по общей формуле
(2.19) с дополнениями, которые изложены в rл. 11. До-
полнения относятся к условиям теплопередачи через 1 м
воздуховода, у KOToporo площадь внешней поверхности
может быть значительно больше внутренней и l\Iожет от-
деляться от последней промежуточными слоями. Величины,
слаrающие Rl' вычисляют по формулам (11.33) (11.37).
Тепловой поток через стенки воздуховода при устано-
вившемся состоянии соответствует степени охлаждения
потока HarpeToro воздуха, перемещающеrося по воздухо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* /о 1 О ОсобеЩlOстu расчета воэдуховодоо централыlzоo отопленuя 467
воду. Поэтому можно написать уравнение тепловоrо ба-
ланса, выражая ql в кДж/ч:
qll==Gотс(tнач tr), (10.50)
rде О от количество воздуха для отОПЛения помещения, кr/ч.
Iноч и t r температура HarpeToro ВОЗДУХа соответственно в на-
ча.1е воздуховода и выпускаемоrо в помещение, ос; с удельная
теплоемкость ВОЗДУХа, кДж/ (Kr. К).
Уравнение тепловоrо баланса (10.50) дает возможность
установить начальную температуру воздуха в воздуховоде
по заданной конечной или, наоборот, уточнить температуру
воздуха, выпускаемоrо в помещение, и при необходимости
расход воздуха.
Температура HarpeToro воздуха в начале воздуховода
на основании формулы (10.4) равна
iнач==-t в + Qп+(1 Тj) QOXJI (tr tB)' (1051)
rде 1'] доля от Qохл, поступающая в ОтапЛиваемое помещение;
причем Qохл в первом приближении можно определять по формулаМ
(10.48) и (1049), подстаВляя известную температуру t r вместо тем-
пературы t ep '
Уточненный расход rорячеrо воздуха в воздуховоде,
кr/ч, с учетом формулы (10.1) составит
О от == Qп+(! Тj) QOX1 . (10.52)
с (tcP tB)
Пример 10.13. Найдем иачальиую тенпературу воздуха в воз-
духоводе (R 1 ==0,23 К ,м/Вт) длиной 10 м. проложенном вне Отапли-
BaeMoro помещения, в которое для возмещения теплопотерь, рав-
ных 6 кВт при ( в == 16 ос, ПодаеТСя по ВОЗДУХОВОДУ 600 мS/ч Harpe-
Toro воздуха.
1. Температуру воздуха для отоПления помещения определяем
по формуле (10.4)
6.3600
t r == 16+ 1 ,0.1 ,076.600 16+ 33,5==49,5 ос.
2. Ориентировочиый тепловой поток Через стенкя воздуховода
ДЛИНОй 1 м по формуле (10.49), принимая tcp==tl!' соСтавит
, 49,5 16 146 Вт / м.
ql == 0,23
3. Предварительиую температуру воздуха в начале воздухо-
вода находим по формуле (10.51) при Тj==O
, 6.103+ 146.10
t иа, ==16+ 6.10 J (49,5 16)==16+41,7==57,7"C.
30*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
468 rлава 10. Воэдушно, отопмни,
4. Уточиеииый тепловой поток через стеикн воздуховода опре-
деляем по формуле (10.48) при t cp ==0,5(57,7+49,5)==53,6°C
53,6 16 В
Qолл== 0,23 10==1635 Т.
5. Окоичвтельная 1емпература воздуха в начале воздуховода
будет равна
6.103+ 1635 о
' на ,,==16+ 6.108 (49,5 16)== 16+42,6==58,6 С.
Таким образом, получено, что rорячий воздух в воздуховоде
длииой 10 м при малом сопротивлении теплопередаче ero стеики
охлаждается почти на 10 ос. Для уменьшения охлаждеиия тепло-
иоснтеля Воздуха, если теплопотери через стеики не нспользуются
для отопления, воздуховод вне отаПЛIIваемоrо помещеиия нужио
ПОкрывать тепловой изоляцией.
2. АЭРОДИНАМИЧЕСКИй РЕЖИМ ВОЗДУХОВОДОВ
В течение отопительноrо сезона в воздуховодах прямо-
точной механическоЙ системы uентральноrо воздушноrо
отопления и в помещениях отапливаемоrо ею здания не-
прерывно колеблется давление под влиянием изменения
температуры наружноrо и rорячеr о воздуха, скорости и
направления ветра, индивидуальноrо реrулирования воз-
духообмена. При этом возможно нарушение расчетноrо
распределения rорячеrо воздуха по помещениям, т. е. аэро-
динамическое разреrулирование, приводящее, в свою оче-
редь, к тепловому разреrулированию системы отопления.
Для сохранения тепловоrо режима помещений с допу-
стимой степенью отклонения от расчетных условий фак-
rrическое количество rорячеrо воздуха G ф , поступающеrо
в каждое помещение, может быть больше, но Должно быть
достаточно близким к расчетному количеству воздуха о от '
Это условие может быть выполнено путем оrраничения
изменения избыточноrо давления в воздуховодах. Напишем
аэродинамическую зависимость между давлением в возду-
ховоде и количеством воздуха при ero механическом пере-
мещении в виде
P+ P ..", ( Gф ) 2 ,
(10.53)
р О от
rде р избыточное давление в воздуховоде по ОТНОшеншо к дав-
леиию в помещении, создаllаемое вентилятором для Подачи воздуха
в количестве О от ; Др дополнительное избыточное даВЛеиие в
воздуховоде, возникающее под влияние'.1 Перечисленных выше
факторов и вызывающее увеличеиие расхода воздуха до Gф.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.10 Особенности расчета воздуховодов цвнтраЛI1НОi!О отопления 469
Отношение фактическоrо расхода воздуха Оф к расчет-
ному Оот является показателем аэродинамическоrо разре-
rу.rIирования системы центральноrо воздушноrо отопления.
Обозначив ero kp, перепишем уравнение (10.53), решив ero
относительно избыточноrо давления, создаваемоrо венти-
лятором,
Др
р== kp 1 .
(10.54)
Показатель разреrулирования kр==Оф!G от в последней
формуле выражает отклонение фактическоrо расхода воз-
духа от расчетноrо под влиянием величины !:!.р при опре-
деленном давлении вентилятора. Очевидно, что kp>1,
и чем больше он отличается от единицы, тем значительнее
будет аэродинамическое, а с ним и тепловое разреrулиро-
вание системы центральноrо воздушноrо отопления. На-
оборот, чем ближе будет значение kp к единице, тем более
постоянными станут аэродинамический режим воздухо-
водов и воздухораспределение. Вместе с этим, будет умень-
шаться отклонение температуры воздуха в помещениях от
расчетной. Для выражения показателя разреrулирования
через температуру используем формулу (10.1), написав
ее в форме, отвечающей тепловому балансу в помещении
при подаче rорячеrо воздуха в количестве Оф
О ф ==:Z (kA) [(t B +MB) tHI ,
c[tr (tB+MB)J (10.55)
rде дt в повышенне температуры Воздуха В помещеннн прн уве-
J1нченни расхода erO от ООТ дО Оф.
Придав аналоrичный вид формуле для вычисления рас-
четноrо расхода воздуха 00"[' после преобразования получим
kp оф (tB tH)+MB tr tB .
(10.56)
ООТ tB tH (tl, tB) MB
Из последней формулы видно, что показатель разре,
rулирования может быть распространен на всю систему
центральноrо воздушноrо отопления здания в конкретных
климатических условиях, если оrраничить повышение
температуры воздуха против расчетной в помещениях,
заведомо наиболее неблаrоприятных в отношении разреrу-
JIирования воздушно-тепловоrо режима. Это обеспечит
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
470 Тлава 10. Воздушное отопление
воздушно тепловой режим с меньшим отклонением от рас-
четноrо во всех остальных помещениях здания.
В системе центральноrо воздушноrо отопления MHoro-
этажноrо здания такими неблаrоприятными являются по-
мещения BepXHero этажа. Именно в эти помещения под
влиянием дополнительноrо избыточноrо давления в воздухо-
водах поступает относительно большее количество rорячеrо
воздуха по сравнению с расчетным, чем в друrие ниже
расположенные помещения.
Дополнительное избыточное давление в воздуховодах
определяется r.'1aBHbIM образом климатическими особен-
ностями местности и высотой здания. Максимальное до-
полнительное избыточное давление в вертикальных воз-
духоводах для помещений верхпеrо этажа можно считать
(с достаточной для AaHHoro расчета точностью) равным
разности аэростатическоrо давления снаружи здания вы-
сотой Н эд, м, и внутри воздуховодов в расчетных условиях,
т. е.
!!р==Н эд (YH YT)' (10.57)
[де ун и 1'т удельный вес воздуха, Н/м З , соответствеино при TeM
пературе иаружиоrо и rорячеrо воздуха.
Пример 10.14. Найдем избыточиое давление, которое следуеr
поддерживать веитилятором в вертикальных воздуховодах системы
централыюrо воздушиоrо отоплеиия для подачи воздуха, иаrрето! о
до температуры 40 ос, в помещения здаиия высотой 25 м, если при
tH== 15 ос допускается увеличение t B ==20 ос в помещениях верх-
иеrО этажа иа 2 ос.
Показатель разреrулирования системы воздушнOI о отоплен I,Я
устанавливаем по формуле (10.56)
20 ( 15)+2 40 20
kp== 20 ( 15) 40 Ю 2 1,17J.
3Н1!.чение k p == 1, 175 показывает, что для выполнения задаииых
условии количество rорячеrо воздуха, поступающеrо в помещеиня
BepxHero этажа зданИЯ, не должно увеличиваться более чем на
17,5% расчетиоrо.
Дополиительное избыточное давление в вертикальиых воздухо-
водах для этих помещений вычисляем по формуле (10.57)
!!р==25 (lз,42 11.065)==58,9 Па.
Избыточное давлеиие в этих воздуховодах, со?даВаемое веИ1 и-
лятором, определяем по формуле (10.54)
58,9 155 П
р 1.1752 1 а.
Следовательио, в заданиых условиях требуется создание аз-
родинамическоrо реЖIIма в вертикальных воздуховодах системы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 11 Смесительные 80эдУШl<о-тепЛО8t>te 9lI8eCt.l 471
воздушноrо отопления, который характеризуется изменением из.
быточноrо давления в этнх воздуховодах в течение отопитеЛьноrо се.
зона в пределах от 155 до 213,9 Па,
Поддержание значительноrо избыточноrо давления воз-
можно при использовании достаточно плотных воздухо,
водов (например, из листовой стали), а также воздухорас-
пределительных клапанов повышенноrо аэродинамиче-
CKoro сопротивления с шумоrлушителями, что отражается
на стоимости сист мы воздушноrо отопления. Кроме Toro,
при эксплуатации такой системы возрастает расход элект-
рической энерrии для создания повышенноrо давления в
воздуховодах. Поэтому наряду с расчетами аэродинами-
ческоrо и тепловоrо режимов проводятся экономические
расчеты, учитывающие как положительные, так и отрица-
тельные показатели конкретной системы центральноrо
воздушноrо отопления.
i t О. t 1. Смесительные воздуwно-тепловые завесы
При движении людей или транспорта через входные
двери и ворота, перемещении материалов через открытые
технолоrические проемы в здание поступает холодный
наружный воздух. Частое открывание дверей и ворот при-
водит к чрезмерному охлаждению прилеrающих к ним
помещений, если не осуществляются мероприятия по or-
раничению количества и наrреванию проникающеrо наруж-
Horo воздуха. Одним из таких мероприятий является со-
здание воздушной или воздушно-тепловой завесы в откры-
том проеме входа.
В воротах, открытых теХНОJIоrических проемах произ-
водственных зданий создаются высокоскоростные (скорость
выпуска воздуха 25 м/с) воздушные завесы шиберующеrо
Типа, выполняющие роль шибера, оrраничивающеrо и даже
предотвращающеrо врывание холодноrо воздуха. Такие
воздушные завесы рассматриваются в дисциплине «Вен-
тиляция».
Во входах общественных и административно-бытовых
зданий устраивают низкоскоростные (скорость выпуска
воздуха не более 8 м/с) воздушно тепловые завесы смеси
тельноrо типа, рассчитанные на наrревание холодноrо
Воздуха, проникающеrо снаружи. Оrраничение поступ-
ления наружноrо воздуха достиrают, изменяя конструкцию
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
472 rЛQвQ 10. Воздушное отопление
,. Lf
'---
Рис. 10.14. Смесительная ВОЗдушио-
тепловая завеса у наружноrо входа
здания с ДВОЙИblМИ дверями, разде_
ленными тамбуром
1 воздухозаборное отверстие; 2
кавал; 3 при мная камера; 4......
калорифер; б радиальиый венти-
лятор; 6 воздуховод; 7 возду_
хораспределительная камера; 8
ВО3ДУХОDыпускные решеткн; !i
тамбур
3
Входа, в результате чеrо повышается сопротивление Воз-
духопроницанию.
Воздушно-тепловые завесы смесительноrо типа приме-
няют в холодных районах страны, rде расчетная темпера-
тура наружноrо воздуха для проектирования отопления
ниже 15 ос, при значительном числе ПрОХОДЯЩI1Х людей.
Так, например, воздушно-тепловые завесы предусматри-
вают у входных дверей при расчетной температуре оТ
26 ос до 40 ос, если через двери в течение 1 ч проходит
250 чел. и более, или у входов в предприятия обществен-
Horo питания, имеющие не менее 100 посадочных мест в
залах. Завесы предусматривают также у наружных дверей
зданий, если к вестибюлю примыкают помещения без там.
бура, оборудованные системами кондиционирования воз.
духа, или помещения с мокрым режимом.
Воздушно-тепловая завеса создается рециркуляцион-
ной установкой MecTHoro [схема на рис. 10.1, а) или цент-
ральноrо (рис. 10.2, а) воздушноrо отопления. Внутренний
воздух забирается обычно из вестибюля в верхней зоне и
подоrревается до температуры не выше 50 ос, так как он
непосредственно воздействует на проходящих людей.
На рис. 10.14 на разрезе по подвальному и первому
этажам здания показана примерная конструкция канальной
системы смесительной воздушно-тепловой завесы. Внут-
ренний воздух через отверстие и канал попадаеr в прием-
ную камеру с внутренней звукопоrлощающей облицовкой.
После наrревания в калорифере воздух радиальным вен-
тилятором по воздуховоду направляется в воздухораспре-
делительную камеру также с звукопоrлощающей облицов-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 11. Смесительные 80sдушно-тепЛО8ые Меесь< 47.
КОЙ. Из камеры воздух выпускается в нижнюю зону (ДО
1,5 м от пола) тамбура сбоку от входных дверей. ВОЗДуХ<r
выпускные решетки конструируют так, чтобы наrретый
воздух для лучшеrо перемешивания с холодны"! подавался
параллельно полу по направлению к наружной двери.
Наrретыи воздух иноrда выпускается у внутренних
дверей тамбура со стороны вестибюля. При таком способе
ero подачи устраняется усиленное движение воздуха через
внутренние двери тамбура, однако увеличивается зона п<r
ниженнои температуры в вестибюле.
Количество воздуха О" кr/ч, HarpeToro до температуры
( с для создания воздушно-тепловой завесы, определяют
по формуле
тде QBX теплозатраты
никающеrо через вход:
Qnx==Gnxc (tn tH)' (10.59)
Подставляя выражение (10.59) в формулу (10.58), n<r
лучим
G Qnx
3 С (tr iB) ,
на HarpeBaHHe Наружноrо воздуха, про-
(10.58)
G G tn tH
3== BX t t '
C в
(10.58з)
rде а вх количество холодноrо наружноrо Воздуха, поступаю-
щеrо в здаиие через BXO;J., KrfQ.
Количество холодноrо воздуха, проникающеrо в здание,
зависит от разности давления воздуха снарYJКИ и внутри
и от сопротивления воздухопроницанию оrраждающей
конструкции, в данном случае сопротивления конструкции
входа.
Разность аэростатическоrо давления на наружной По-
верхности оrраждепня и внутри помещения возникает, как
известно, под совместным действием сил rравитации и
ветра. Кроме Toro, на аэростатическое давление внутри
помещения может влиять воздушный дебаланс. возникаю-
щий при действии вентиляции.
При низкой температуре наружноrо воздуха скорость
ветра, как правило, понижается. По мноrолетним наблю-
дениям в среднеЙ полосе COBeTcKoro Союза при температуре
от 15 до 21 ос скорость ветра в rородах даже на высоте
50 75 м от земли не превышает 3,9 4,5 м/с, а при тем-
пературе от 21 до зо ос 3,4 4 м/с.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
474 FAasa /0. воздушное отопАение
в этих условиях, расчетных для отопления, разность
давления, создаваемая ветром во входах, сравнительно
невелика даже на наветренной стороне зданий. С некото-
рым приближением для зданий высотой до 50 м ее моЖНо
выразить через rравитационную разность давления, Воз-
никающую по высоте Bcero лишь одноrо этажа. Torдa
расчетная разность давления !!Рпх, Па, на уровне середиНы
высоты входных дверей при сбалансированном действии
вентиляции в здании составит
дрпх==0,5 (Нзд+2hэт hдп (Ун 1'п), oo.60
тде НЗ;J. высота здания от поверхности земли до верха лестнич-
ной клетки; Iz эт полная высота одноrо этажа; h дв высОта:
створки входных дверей, м; Ун и Ув удельный вес воздуха, Н/м:!,!
соответственно при расчетной температуре наружноrо н внутрен-
нето воздуха.
Под влиянием этой разности давления во входе при
открывании дверей устанавливается поток холодноrо воз-
духа, скорость KOToporo зависит от сопротивления воз-
духопроницанию конструкции входа (при CYrКРЫ1ЪiХ дверях
с учетом влияния тамбуров). Если, пренебреrая трениеV!
воздуха о стенки тамбуров входа, считать сопротивлеюн::
конструкции входа пропорциональным коэффициенту мест-
Horo сопротивления BX' то потери давления во входе
2 .2
ДРвх == (1 + Bx)PH V;x (1 + BX) : '
(10.61)
тде V BX средияя скорость движеиия холодиоrо воздуха в откры-
том проеме наружной входной двери, м/с; BX коэффициент
MeCTHoro сопротивления конструкции входа, вычисленный при
проведении экспериментов по потере статическоrо давления во
входе, отнесенной к динамическому давлеиию при V BX ; iBX удель-
иый поток холодИоrО воздуха, Kr/ (с ,м 2 ), через 1 м 2 OTKpbIToro про-
ема наружиой входной двери.
Из уравнения (10.61) находим выражение для удель-
Horo потока ХОЛОДноrо воздуха
- ( 2РII ДРВХ ) 0,. 2 Д о.
lвх== l+bBX ==(..tBX( Рн Рвх)"
1
тде J.tBX (1 + CBX)O, коэффициеит расхода воздуха во входе
без учета действия воздушиой завесы и ВJ[ИIlНШI фиrуры человека,
проходящеrо через вход.
(10.62)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!О.Н. слleсuтелыlеe воsдУШIIО тепловые 8аеесы 475
Уменьшение коэффициента расхода воздуха отражает
возрастание сопротивления воздухопроницанию ВХОДа. Пу
теМ конструктивноrо изменения обычноrо входа с Двойными
дверяМИ, разделенными тамбуром (создав зиrзаrообразный
путь), можно сократить ero воздухопроницание почти на
30%; при замене ero входом с тройными дверями можно
уменьшить расход холодноrо ВОЗДУХа в 2 раза. При YCTa
новке во входе вращающейся (турникетной) двери КОЛИ-
чествО наружноrо воздуха, проникающеrо в здание, снижа
ется в 7 7,5 раза.
Для большинства общественных зданий характерно
MHoroKpaTHoe открывание входных дверей. В отдельных
случаях входные двери остаются ПОСТОЯННб открытыми
(например, в крупном маrазине), и тоrда удельный поток
холодноrо воздуха по формуле (10.62) определяет мощность
воздушно-тепловой завесы. Во всех друrих случаях теп-
ловая мощность завесы может быть снижена пропорцио-
нально времени поступления холодноrо воздуха в течение
1 ч. Torдoa при периодическом открывании дверей небольшие,
часто поступающие порции холодноrо воздуха будут быстро
проrреваться rорячим воздухом непрерывно действующеЙ
завесы умеренной мощности, и в помещениях, прилеrаю-
щих ко входу, может поддерживаться достаточно ровная
температура (в вестибюлях общественных и аДМИНИстра
тивно-бытовых зданий дuпустима температура воздуха
12 ОС).
Следовательно, для выбора тепловой мощности завесы
необходимо знать общее время, в течение KOToporo входные
двери будут открытыми. При проходе одноrо человека
створка входных дверей в течение HeKoToporo промежутка
времени (до 10 с) раскрывается и вновь закрывается. Общее
время постепенноrо раскрывания и закрывания СТВОРКII,
коrда площадь OTKpblToro проема непрерывно изменяется,
можно привести к эквивалентному (по воздухопроницанию)
времени нахождения створок дверей входа в ПО,1НОСТЬЮ
раскрытом состоянии, условно считая, что створки MrHo-
венно распахиваются и столь же быстро закрываются.
Экспериментально установлено, что эквивалентное время
ТВ при одиночном проходе человека через одинарные двери
Составляет 2 с, через двойные 1,5 с и через тройные 1 1,2 с.
Зная число людей, проходящих через ВХОД в течение 1 '1,
можно определить общее количество ХОJIодноrо воздуха Оно
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
476 rAf18a 10. Воздушное отопление
кr/ч, ВХОДящее в формулу (10.58а):
ОВХ ==О,9jвх А дв Т в Л/,
(10.63)
rде iBX удельный поток холодноrо воздуха, Kr/ (с ,м 2 ), опреде-
ляемый по формуле (10.62); А ДВ площадь одной открываемой
створки дверей входа, м 2 ; ТВ эквивалентное время открывания
дверей, с; N чнсло людей, проходящнх через вход в 1 ч.
в формуле (10.63) коэффициент 0,9 учитывает задерЖII-
вающее влияние фиrуры человека, проходящеrо Через
дверной проем площадью около 2 M , на количество одно-
временно протекающеrо воздуха.
Из рассмотрения формул (10.5&), (10.62) и (10.63)
можно сделать вывод, что технико-экономические показа-
тели воздушно-тепловой завесы (мощность и связанные с
ней капитальные и эксплуатационные затраты) зависят
от параметров наружноrо воздуха, высоты здания, КОII-
струкции входа и режима ero использования. При прочих
равных условиях МОЩНОСТЬ завесы в значительной степени
определяется величиноЙ сопротивления воздухопроюща-
нию выбранной конструкции входа.
Тепловая мощность калориферов Qэ рециркуляционноЙ
смесительной установки воздушно-тепловой завесы равна
теплозатратам на наrревание наружноrо воздуха, ПРОНН-
кающеrо через ВХОД tcM. формулу (10.59)], т. е.
Qa == QBX' (10.64)
Иноrда воздух для воздушно-тепловой завесы забирают
снаружи и предусматривают использование также для
вентиляции помещений, прилеrающих ко входу. В этом
случае теплозатраты на наrревание воздуха в калориферах
увеличиваются и вычисляются по формуле
Qa==Gac (tr tH)' (10.65)
тде с удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1005
Дж! (кт. К).
Пример 10.15. Рассчитаем рециркуляцонную воздушно-теп-
ловую завесу для вхо...а в девятиэтажиое здание rостиницы в Москве
при высоте этажа 3 м и числе проходящих людей 1000 чел. в 1 ч.
Вход состоит из трех дверей, расположенных под уrлом 900 друr к
друrу, со створкамн размером О,8Х 2,5 м, разделенных двумя
тамбурамн ( вх==з,8).
Расчетную разность давления по обе стороны входа при 111==
== 26 ос определяем по формуле (10.60)
t1PBx ==0,5 (3.9+2.3 2,5) (14,02 ll,82)==33,5 Па.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.11. Смесительные 80эдушно-тепД08btе эаеесы 477
Удельный поток холодноrо воздуха находим по формуле (10,62)
J ( 2'1 ,429.ЗЗ,5 ) 0.& 4 5 /( . 2 )
BX 1 +3,8 ,Kr с м .
Количество холодиоrо воздуха, поступающеrо в здание, по
формуле (10.63)
ОВХ ==0,9.4,5.0,8.2,5.1,1.1000== 8910 кr/ч.
Теплозатраты на наrревание холодноrо ноздуха по ФОРМiYле
(10.59)
1005
QBx==8910. 3600 (20+26) == 114420 Вт,
Расход воздуха, ш>даваемоrо для воздушио-тепловой завесы,
JfarpeTOro до tl'==50 ОС, по формуле (10.58а)
20+26
08==8910 50 20 ==13660 кr/ч,
Объем подаваемоrо воздуха по формуле (10.2)
13 660
L 8 == 1,098 == 12 440 мЗ/ч.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Устаиовите целесообразность применения HarpeToro сжатоrо
воздуха для целей отоплеНИIl помещениЙ.
2. Охарактеризуйте известные Вам моделн отопительиых ar-
peraToB, предназначениых ДЛIl воздушноrо отопления.
3. Перечислнте УСЛОВИIl применеиия иаклонной подачи Har-
peToro воздуха из воздухораспределителей систем ВОЗДУlllноrо
отоплеИИIl.
4. Определите при равиых i>'СЛОВИIlХ значеНИIl предельно допу-
стимой температуры HarpeToro воздуха, подаваемоrо из воздухо-
распределитеЛIl вертикально, наклонио и rоризонтально.
5. Сравните способы расчета цеитральноrо воздушноrо отоп-
леНИIl помещеНИIl при настилаЮЩИХСIl и ненастилаЮЩИХСIl ВОЗДУlll-
ных струях.
6. Как обеспечить самореrулирование работы реЦИРКУЛIlЦИОН-
Horo воздухонаrреватеЛIl?
7. ПостроЙте rрафик изменеllИIl количества воздуха, HarpeBae-
Moro в реЦИРКУЛIlЦИОННОМ воздухонаrревателе, в течение отопитель-
Horo сезоиа.
8. Разработайте схему воздухораспределительноrо клапана
повышенноrо аэродинамическоrо сопротивлеН!l1l со звукопоrлощаю-
щим вкладышем для центральных систем воздушноrо отопления
МIfоrоэтаж ных зда нпil.
9. Сравните способы подачи воздуха для смесительной воздуш-
но-тепловой завесы сверху, снизу и сбоку от входиых дверей в зда-
Ние,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
478 Fлава 11. ПанеЛЬflО-.Ilучистое отопление
rЛА8А 11. ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ
11.1. Система панельно-лучистоrо отопления
Лучистым, как уже известно, называют способ отоп-
ления, при котором радиационная температура помещения
превышает температуру воздуха. Для получения лучистоrо
отопления применяют rреющие панели отопительные
приборы со сплошной rладкой наrревательной поверхно-
стью. rреющие панели совместно с теплопроводами обра-
зуют систему панельно-лучистоrо отопления. При исполь-
зовании такой системы в помещениях создается темпера-
турная обстановка, характерная для лучистоrо способа
отопления.
Итак, условиями, определяющими получение лучистоrо
отопления в помещении, служат применение панелей и
выполнение неравенства
tR > t B (11.1)
rде t R радиационная емпература (осреДненная температура
поверхности всех оrраждений наружиых и внутренних 11
отопительиых па нелей, обращенных в помещение); t n темпера-
тура воздуха помещения.
При панельно-лучистом отоплении помещенне обоrре-
вается rлавным образом за счет лучистоrо теплообмена
между отопительными панелями и поверхностью оrраж-
дений. Излучение от HarpeTbIx панелей, попадая на поверх-
ность оrраждениЙ и предметов, частично поrлощается,
частично отражается. При этом возникает так называемое
вторичное излучение, также в конце концов поrлощаемое
предметами и оrраждениями помещения.
Интенсивность облучения отопительной панелью по-
верхности различных оrраждений помещения характери-
зуется данными, приведенными в табл. 11.1, полученными
при замерах освещенности облучаемой поверхности свето-
вой моделью панели.
Из таблицы видно, что оrраждение, в плоскости KOToporo
установлена отопительная панель, получает путем вторич-
Horo излучения Bcero 9 12% общеrо лучистоrо потока.
При расположении отопительной панели у наружной стены
под окном или ПОД потолком соответственно усиливается
облучение пола (26%) или потолка (42%) помещения.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.1. СистеАЩ птН:ДЬ1l0-АучистOi!О отопления 47'
Таблица 11.1. Распределеиие (в до.'lЯХ едиНlЩЫ) лучистоrо потом
от отопительнuй па нели между оrраждеииями помещения
I
о Внутренние стены
'"
"':.:
",О '"
Место распределения = :.: '"
о '"
Пане.nи '1 ..
>,'" '" '" о
о '" '" =
0.'" t; ... '" '" о.
ro" О О <li О. О
:r:t; t: t: t; t:: ...
У наружной стены:
ПОД ОКНОМ 0,1 0,26 0,18 0,207 0,207 0,046
» потолком 0,09 0,153 0,42 0,135 (),135 0,067
У правой внутренней стены 0,32 0,125 0,177 0,15 0,12 0,108
Блаrодаря лучистому теплообмену повышается темпе-
ратура внутренней поверхности оrраждений по сравнению
с температурой при конвективном отоплении и в большин-
стве случаев оиа превышает температуру воздуха поме-
щения.
Лучистое отопление может быть устроено при низкой
(до 70 ОС), средней (от 70 до 250 ОС) и высокой (до 900 ОС)
температуре излучающей поверхности. Система отопления
делается при этом местной и центральной.
К местиой системе ( 1.2) относят отопление помещеннй
панелями и отражательными экранами, если энерrоноси-
телями для них являклся электрический ток и rорючий
rаз, а также твердое топливо (при сжиrании ero в каминах).
В настоящее время нормами предусмотрено применение
излучателей при те.l\шературе нх поверхности не выше
250 Ос.
В центральной системе панельно-лучистоrо отопления
применяются низко- и среднетемпературные панели и от-
ражательные экраны с централизованным теплоснабже-
нием при помощи HarpeтbIx воды и воздуха, пара Бысокоrо
и низкоrо давления.
Отопительные приборы размещают в потолке или полу,
у потолка или стен помещения. Систему панельно-лучи-
cToro отопления соответственно иазывают потолочной,
напольной или стеновой. Местоположение панелеЙ и 01'-
ражательиых экранов выбирают на основании технолоrи-
ческих, rиrиенических и технико-экономических сообра-
жений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
480 rлава 11. Панельно-лучuстое отопление
Теплопередача только излучением возможна лишь в
безвоздушном пространстве. В помещении лучистый теп
лообмен всеrда сопровождается конвективным. Теплоиз-
лучения распределяются по поверхности оrраждений Не-
равномерно: по закону Ламберта они пропорциональны
косинусу уrла направления излучения к нормали излу-
чающей поверхности. При этом вследствие различия тем-
пературы поверхностей возникает движение воздуха в
помещении, которое усиливается блаrодаря развитию нис-
ходящих потоков воздуха у охлаждающихся поверхностей.
В результате отопительная панель часть теплоты передает
конвекцией воздуху, перемещающемуся у ее поверхности.
Размещение отопительноЙ панели в потолке затрудняет
конвективный теплоперенос, и в теплопередаче панели
теплообмен излучением составляет 70 75%. [реющая
панель в полу активизирует теплоперенос конвекцией,
и на долю теплообмена излучением приходится Bcero зо
40%. Вертикальная панель в стене в зависимости от высоты
передает излучением 30 60% всей теплоты, причем доля
теплообмена излучением возрастает с увеличением высоты
панели.
Лишь потолочное панельное отопление, во всех случаях
передающее в помещение излучением более 50% теплоты,
моrло бы быть названо лучистым. При напольном отоп
лении, а также почти всеrда при стеновом в общей тепло-
передаче панелей преобладает конвективный теплоперенос.
Однако способ отопления лучистое оно или конвектив
ное характеризуется не доминирующим способом теп-
лоподачи, а температурной обстановкой в помещении [см.
выражение (11.1»).
Действительно, при низкотемпературных (26 38 ОС),
а следовательно, развитых по площади потолочных и на-
польных панелях увеличивается температура поверхности
оrраждений помещения, и способ обоrревания всеrда OTHO
сится к лучистому. При стеновых же панелях в зависимости
от их размеров и температуры поверхности способ отоп-
ления помещения может быть отнесен и к лучистому, и к
конвективному (если радиационная температура окажется
ниже температуры воздуха). Однако по общности конст-
руктивной схемы и способа отопления помещений потолоч-
ному, напольному и стеновому панельному отоплению
дается общее наименование панельно лучистое.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 11.1. Cacт Ma flalleAblIlJ-Аучастоео отОIlАеllUЯ 481
в системах панельно лучистоro отоплеtIllЯ применяют
металлические па нели с отражательными экранами и бе-
тонные панели.
Металлические па нели предназначены для отопления
широких производственных помещений, перекрыrых фер-
мами, не нуждающихся в усиленной вентиляции (механи-
ческие, инструментальные, модеЛЫlЫе цех и, aHrapbI, склады
и т. п. ПО\1:ещения). Излучающие панели, подвешиваемые в
верхней зоне таких Ilомещ ний, сосrоят из метаЛJlИче-
CKOro отражательноrо экрана с козырьками, к нижней
поверхносПl KOToporo прикреплены rреющие трубы, а
верхняя поверхность покрыта слоем тепловой изоля
ции.
Конструкция подвесных панелей должна быть такоЙ,
чтобы теплоотдача излучением вниз составляла не менее
60% общей теплоотдачи. Только тоrда достиrается равномер-
ность температуры воздуха по высоте помещений и эконо-
мите я тепловая энерrия по сравнению с конвективным
отоплением обычноrо вида, особенно воздушным.
Бетонные панели с заМОНОJ1иченными стальными rрею-
щими трубами применяются в стеновых системах панельно-
лучистоrо отопления в основном в полносборных зданиях
MaccoBoro строительства. В rод с панельным отоплением
сооружалось жилых зданий площадью около 2 млн. м 2 .
Бетонные панели сейчас используются для отопления
общественных и производственных зданий преимущест
венно с оrраждающими конструкциями из стеновых панелеЙ
и плит, особенно коrда к помещениям ЭТИх зданий предъ-
являются повышенные санитарно-rиrиенические требова-
ния.
Приоритет по конструированию и применению на прак-
тике, на основании идеи проф. В. М. Чаплина, системы
отопления с заделкой стальных труб в толщу стен, потолков
и полов, а также колонн, пилястр и даже лестничных перил
и балясин (Р. Саратов, 1905 r.) принадлежит русскому
инженеру В. А. Яхимовичу. Эта система была названа им
панельным отоплением (анrлийский патент 1907 r.). За
короткий срок (l907 1911 rr.) по проектам В. А. Яхимо-
вича такими системами отопленпя были оборудованы в
Поволжье свыше 20 крупных больничных, школьных и
общественных зданий. В качестве теплоносителя в этих
системах использовались rорячая вода и пар.
31 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
482 Fлава 11. Панельно-лучистое отопление
в том же 1907 1'. анrлийский инженер Баркер также
получил патент на устройство систем отопления с ПЛОСIШМИ
IIаrревательными поверхностями.
В дальнеЙшем, в конце 20 x rодов, подобные системы.
панельноrо отопления получили распространение в зару-
бежноЙ практике под названием лучистоrо отопления.
В Советском Союзе бетонные rреющие пане,Т]и ст[Jли
использоваться в массовом строительстве с 50 x rодон в
связи с переходом к индустриальным методам возведения
:-щаниЙ. При отопитеЛЬНbIх панелях, скрытых в строитеJlЬ-
IIЫХ конструкциях, обеспеЧI!ваются повышенные санитар-
но-rиrиенические требования (см. табл. 4.1), не занимается
полезная площадь помещений. Температура поверхности
rреющих панелеЙ значительно ниже температуры теплоно
сителя, при этом исключается приrорание пыли, ослаблен
ее разнос. Уменьшается расход металла по сравнению с
расходом на чуrунные радиаторы, на rJJадкотрубные при-
боры; выравнивается температура воздуха по высоте обо-
rpeBaeMbIx помещений.
К достоинствам систем панеЛЬНО-ЛУЧI стоrо отопления
можно также отнести сокращение затрат труда на месте
строительства зданий при заводском изrотовлении КОН-
струкций с замоноличенными rреющими элементами. Воз-
М1ЖНО сокращение теплозатрат па отопление помещепиЙ
при относительном понижении температуры воздуха.
Недостатками систем панеЛЬНО ЛУЧИСТОI о отопления
являются трудность ремонта замоноличенных rреющих
элементов, сложность реrулирования теплоотдачи отопи-
тельных панелеЙ, увеличение бесполезных теплопотерь при
размещении панелей в Наружных оrраждениях, повышение
капитальных вложений (по сравнению с конвективным
отоплением) при низкой температуре теплоносителя.
Панельно-лучистое отопление применяют в жилых зда
ниях, общих комнатах на первом этаже детских дошкоЛl>
llЫХ учреждений, в операционных, родовых, наркозных
и тому подобных помещениях лечебно-профнлактических
учреждений, в помещениях и вестибюлях (теплые полы)
общественных здаНИЙ.
Отопительные панели используют также для обоrре
вания основных помещений вокзалов, аэропортов, aHrapoB,
высоких сборочных пехов, помещениЙ катеrорий r и Д
(кроме помещений со значительным влаrовыделением),
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.2. Т емператур"ая обстановка 8 помещtllUU при лучистом отоплении 4 Ч 3
применяют в производственных помещениях с особыми
требованиями к чистоте (производство пищевых Продуктов,
сборка точных приборов и т. п.).
11.2. Температурная обстановка
в помещеню при панепьно-пучистом отоплении
При панельно-лучистом отоплении температура каждой
поверхности оrраждений, участвующих в лучистом тепло-
обмене, повышается. При этом создается температурная
обстановка, более блаrоприятная для человека.
Известно, что самочувствие человеКа значительно улуч-
шается при повышении доли конвективноrо теплопереноса
в общей теплоотдаче ero тела и уменьшении излучения па
холодные поверхности (радиационноrо охлаждения). Это
как раз и обеспечивается при системе панельно-лучистоrо
отопления, коrда теплоотдача человека путем излучения
уменьшается вследствие повышения температуры поверх-
ности оrраждений.
Одновременно несколько понижают против обычной
температуру воздуха в помещении, в связи с чем происходит
дальнейшее увеличение конвективноrо теплообмена че-
ловека, что опять-таки способствует улучшению ero само-
чувстви я.
Таким образом, при применении системы панельно-
лучистоrо отопления возрастает средняя температура по-
верхности оrраждении. Отметим некоторое повышение
относительной влажности при снижении температуры воз-
духа, что также блаrоприятствует созданию комфортных
условий в помещениях.
Обычную (нормативную для конвективноrо отопления)
температуру воздуха в помещениях допустимо понижать
Па 1 3 ос. Установлено, что в обычных условиях хорошее
самочувствие людей обеспечивается при температуре воз-
духа в помещении 17,4 ос при стеновых отопительных
панелях и 19,3 ос при конвективном отоплении.
В табл. 11.2 приведены средняя температура поверх-
nости оrраждений и тела человека, температура воздуха
в различных помещениях при панельно-лучистом отоп-
лении (для сравнения дана температура воздуха помещений
при конвективном отоплении).
31*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 4 Тлааа 11. Пан.ельн.о'лучистое отоплен.ие
Таблица 11.2. Средияя температура, ОС,
внутренней поверхности оrраждений, тела человека, воздуха
(допустимая) в помещеииях при панепьно-лучистом отоплении
" Температура
..
.. Средняя температура воздуха [ в
о поверхности при отопле.
о нии
"..
Помещения 5
.. -
"," :s ,
"'.: оrражде. о
тела человек а .. .::s
1б ний (J "0
Т. ., '""
< '1:8 .. .,'"
.... 0:0
U.. " .:..
Вестибюли, коридоры, 151 13 17,5 18 23,З 14 12 16
лестни JНыe клетки, ма-
rазины и т. п. (люди в
верхней одежде) 21 24,6 25,6 16 18 18 20
Жилые и общие места 128
пребывания людей (лю-
дн В обычной одежде) 105 23.5 22 26.4 27,5 20 24 22 26
Ваниые, операционные
(люди в одежде)
Данные табл. 11.2 подтверждают, что при паlIельно-
лучистом отоплении допустимо понижение температуры
воздуха помещений в среднем на 2 ос против температуры
воздуха при конвективном (радиаторами и конвекторами)
отоплении; средняя температура внутренней поверхности
оrраждениЙ в большинстве случаев получается выше тем-
пературы воздуха.
Температурный комфорт в помещении при нормальных
влажности и подвижности воздуха определяется, как из-
вестно, не только температурой воздуха t 8 , но и средней
температурой HarpeTbIx и охлажденных поверхностей,
обращенных в помещение (радиационной температурой
t н' воздействие которой с точки зрения теПЛоотдачи чело-
века равноценно воздействию температуры окружающих
ero поверхностей).
РадиаIlИОННУЮ температуру для человека, находящеrося
в середине помещения, можно найти по формуле [см. фор-
мулу (2.7)]
tR== >tiqJч i, (11.2)
[де q:>Ч I коэффнцнент облученности с поверхностн тела чело-
века (индекс «ч») в сторону i-й поверхности, нмеющей температуру
'tj'
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
р 11.2. Температурная обстuновкав помещении при лучистом отоплении 485
Для упрощения часто принимают температуру поверх-
ности внутренних оrраждений равной температуре воз-
духа t B , а радиационную температуру t R определяют как
средневзвешенную по площадям
t 'tiAi (11.3)
R Ai .
Значение радиационной температуры t R , найденное по
формулам (11.2) или (11.3), для выполнения первоrо ус-
ловия температурной комфортности должно находиться в
CTporo опреде,пенных пределах (см. 2.1).
В помещениях с rреющими панелями наряду с обеспе-
чением общеrо температурноrо комфорта (первоrо условия
температурной комфортности) может возникнуть опасность
интенсивноrо облучения или наrревания отдельных частей
тела человека, прежде Bcero rоловы и ступней Hor.
Исследованиями установлено, что комфортными отно-
сительно наrретой поверхности являются условия, коrда
находящаяся против этой поверхности часть rоловы че-
ловека теряет излучением около 11,6 Вт/м 2 . Следовательно,
для температурноrо комфорта человека, находящеrося под
rреющей потолочной панелью, температура поверхности
последней должна быть оrраничена (второе условие тем-
пературной комфортности см. 2.1).
Предельно допустимая температура поверхности пото-
лочной rреющей панели .. IJ' ОС, определяется в зависимости
от ее размера и расстояния до rоловы человека по формуле
(2.3)
тп';;;;; 19,2+ Q ,
<рq п
( 11.4)
rде <рq п коэффнцнент облученности с поверхности rоловы че-
ловека на потолочную панель, приблизительно (для значений
q»O,2) равный
<рч п==I О,8 ;
(ll.
у расстоянне от rоловы человека до потолочной отопнтельной
панелн; 1 осредненный размер отопительной панели (прн из-
вестной Площадн панелн AIJ равный А Б, м).
При коэффициенте облученности около 0,2 допустимая
температура поверхности потолочной отопительной панели
приближается к 60 ОС, т. е. к предельному значению для
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
486 r лава 11. П аllелыl-лучистоеe отоплеllие
....
""
потолок
Рис. 11.1. Схема взаИМНОrо
расположения в помещении
человека и ПОТОлоqиоrо ОТО-
пителЬНоrо ,,"крана (к примеру
nOJt 11.1)
низкотемпературных панелеЙ. Возможность дальнейшеrо
повышения температуры излучающей поверхности связана
с уменьшением размеров панелей переходом от панелей,
занимающих всю или почти всю площадь потолка, к rpe-
ющим экранам оrраниченных размеров. Уменьшающееся
при этом значение коэффициента облученности должно
определяться более точно, чем по формуле (11.5), с уче10М
взаимноrо расположения в помещении Р:J.бочеrо места
человека и экрана. РаССМОТРИI\1 1 акой случай на примере.
"риме!> 11.1. ПровеРИ\1 ДОПУСТИ\IOсть принятой температуры
поверхности потолОчноrо экрана раЗ\1ером 2,ОХ 2,0 м (70 0q для
человека, ВЫПО.1няющеrо в помещении умеренную рdботу, если вер-
тикальное расстояние от rоловы человека до точки 7 на потоrке
(рис. 11.1) составляет 2,7 м, а ближние к этой 10чке края экрана
отстоят от нее по rоризонтали на 1,0 м.
Коэффицнент облу"енностн с элементарноЙ площадкп на rолове
человека на поверхность отопительноrо экрана наидем, используя
rрафик, приведенный в учебнике *, обозначив НI!жеследующие че-
тыре площадКИ на потолке, примыкающие к точке 7, цифрами по их
уrлам (рис. 11.1):
1) коэффициент облученности на первую площадку (1 3
9 7) ([ч п. 1==0,145;
2) то Же, на вторую площадку (4 б 9 7) 9Ч П.2==О,О75;
3) то же, на третью площадку (l 2 8 7) Ifq n 1==0,075;
4) то же, на четвертую площадку (4 5 8 7) ([ч n.4==0,037.
ДеЙствительный коэффициент облученности на наrретую по-
верхность экрана (на площадку 2 3 б 5) qJq э==l:f'q п.l qJq п.2
* Боrословскиli В. Н. Строительная теПЛОфИЗИhа Учеб. для
БУ30Б. 2-е изд. М.: Быст. школа, 1982, рис. 1.9.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 11 31 Теплообмен 8 помещении при паNеЛЬNо-лучистОAl отоплении 487
('Тq л з <рq л.4)==О, 145 O.075 (О,О75 О.ОЗ7)==О,QЗ2.
Максимальная допустимая температура поверхности 9крана
в рассматриваемых условиях по формуле (11.4)
Т" MaI<c==19,2+(8,7:0,032)==291 > 70 ос.
Следовательно, принятая температура поверхности ПОТОЛОЧНОrО
отопительноrо экрана допустима
Среднюю температуру поверхностн напольных отопи
тельных панелей также оrраничивают во избежание пере-
rревания Hor человека. В нормах установлена максималь-
ная температура 26 ос дЛЯ полов помещений с постоянным
пребыванием людей (31 ос дЛЯ полов помещений с времен-
ным их пребыванием, 22 ос дЛЯ полов в иrровых детских
комнатах). Кроме Toro, оrоваривается, что температура
поверхности пола по оси наrревательноrо элемента в дет-
ских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассей-
нах не должна превышать 35 СС.
Итак, при применении системы панельно-лучистоrо
отопления обеспечивается повышение температуры внут-
ренней поверхности оrраждений. Температура поверхности
отопительных панелей не должна превышать допустимой,
определяемой с учетом взаимноrо расположения панелей
и рабочих мест. При ЭТО1\А условии В помещениях в резуль-
тате лучисто конвективноrо теп.l00бмена может устанав-
ливаться КОYlфортная температура.
Происходящее изменение радиационноrо реЖИYlа поме-
щений при панеЛЬНО-ЛУЧИСТО\1 отоплении используют в
районах с суровым климаТО\1 для компенсации радиацион-
Horo охлаждения людей в сторону оrраждений с понижен-
ной температурой внутренней поверхности.
11.3. Теплообмен в помещеню
при панельно-лучистом отоплении
Теплообмен в помещении рассчитывают при установив-
шемся состоянии и тепловые потоки от rреющей панели в
помещение и из помещения наружу считают равными. При
этом исходят из известных: температуры наружноrо t II
И BHYTpeHHero t B воздуха, температуры помещения t п (при
нимают при спокойном состоянии человека 23 ОС, леrкой
работе 21 ОС, умеренной работе 18,5 ОС, тяжелой 16 ОС),
температуры rреющей панели т п, сопротивления тепло-
передаче наружных оrраждений R.o.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
488 rllaaa 11. паllелыl-лучu.тоеe отоплеН1Je
Задачей расчета является нахождение температуры
внутренней поверхности оrраждений с учетом лучистоrо
теплообмена между отопительной панелью и остальными
взаимно параллельными и перпендикулярными поверхно
стями и конвективноrо теплообмена между воздухом и
оrраждениями. Знание этих температур позволяет прове-
рить соблюдение комфортной температурной обстановки,
уточнить теплопотери помещения и тепловую мощность
отопительной панели. В зависимости от полученных зна-
чений температуры поверхности наружных оrраЖАений
теплопотери помещения будут отличаться от теплопотерь
при конвективном отоплении.
Напишем в общем виде уравнение тепловоrо баланса для
Внутренней поверхности наружноrо оrраждения 1 площадью
А 1 при установившемся состоянии
Qи==QJI+Qк, (Н.б)
в уравнении (11.6) Qи выражает тепловой поток от внут-
ренней fiоверхности оrраждения 1 (температура Tl) к на-
ружному воздуху (температура i и )
Qи== S 't"d , tи dA 1 ,
А, Ro.d А,
(11.7)
тде R .dAl==Ro.dAl RB.dAl неполное (без сопротивления тепло-
обмену на внутреннеЙ поверхности) сопротивление теплопередаче
оrраждения.
Лучистый теплообмен поверхности оrраждения 1 пло
щадью Аl с друrими поверхностями оrраждений i площадью
А ; выражается уравнением
Qл==2: ('(' <PdA. dA ( EdA. EdA ) dAidAl:::;
j j l 1 l 1
Ai A ,
:::; 55 <РdАi dА,елрсо[( У ( : , Y]dA;dAf. (11.8)
Ai A ,
в это уравнение включается сумма лучистых потоков
с уrих поверхностей на поверхность A i и собственный
лучистый поток с поверхности Аl на остальные поверхности
А ; без учета отраженноrо излучения.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:$ 1] 3 Теnлоо6мен в помещении при лучистом отоплении 489
Конвективный теплообмен между воздухом и поверх
ностью А 1 составляет
Qx == ах. dA, ив TaA,) dA 1 , (11.9)
А,
rде ак.аАж локальное значение коэффициента теплообмена кон-
веКllией на элементе поверхностн dA].
Уравнение тепловоrо баланса для поверхности площадью
А 1 после подстановок на основании выражений (11.6)
(11.9) имеет вид
S 'tdA tH SS [( ТаА; ) 4 ( TdA, ) . ]
R..' dAl== <PdAi aA, ЕпрС о 100 100 х
А, () аА, Ai A ,
xdA t dA 1 + aK.dA,(tB TdA,)dAl' (11.10)
А,
Уравнение (11.10) составлено с использованием извест
Horo принципа распределительности лучистых потоков,
соrласно которому лучистый поток от первоrо тела на
второе арифметически складывается из лучистых потоков
между отдельными частями этих тел. Здесь также по дpy
rOMY принципу расчета лучистоrо теплообмена замыка-
емости лучистых потоков может быть принято, что сумма
коэфрициентов облученности
N
(jJn i==l. (11.11)
i= 1
Выражение (11.11) справедливо дJ:!я случая, коrда из.
лучающая поверхность А п полностью окружена друrими
поверхностями. Отметим, что в помещении, rде происходит
теплообмен одной плоской поверхности панели со всеми
остаЛЬНЫI\1И поверхностями, суммарный коэффициент об
лученности равняется единице.
В помещении обычной IЮНСТРУКЦИИ имеются поверх-
ности пяти видов, участвующие в теплообмене (кроме
отопительной панели): наружные стены, окна, пол, потолок,
внутренние стены. Для определения температуры всех
поверхностей в помещении потребуется составить столько
уравнений тепловоrо баланса, сколько оrраждений участ-
вует в теплообмене. Сюда еще необходимо добавить урав-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
490 r лава 11 П анелЫiO-лучuсmое оmОnАтие
нение конвективноrо теплообмена между отопительной
панелью и воздухом помещения.
Все эти уравнения тепловоrо баланса для оrраждений
потребуется еще дополнить, если имеется приточная вен-
тиляция, уравнением тепловоrо баланса для приточноr'J
вентиляционноrо воздуха при ОТЛИЧI1И ero температуры
от температуры BHYTpeHHero воздуха.
Напишем уравнение теШIOвоrо баланса для приточноrо
вентиляционноrо воздуха (температура притока t IIp<t [),
поступающеrо в помещение в количестве О ир , Kr/c:
N
Gnpc(tB tnp)==.2; aK.dAi(tdAi tnp)dAi' (11.12)
1=1 А.
1
в уравнении (11.12) теплозатраты на наrревание при-
точноrо воздуха (левая часть уравнения) равняются сум-.
марной теплоподаче в воздух при конвективном теплооб.
мене с N поверхностями оrраждений и отопительной па нели
помещения (правая часть).
Решение уравнений тепловоrо баланса, подобных урав-
нению (11.10), связано с вычислением коэффициента облу-
ченности <р. Точноrо определения коэффициента облучен
ноети, связанноrо с интеrрированием по площади поверXj
ности каждоrо оrраждения, в практических расчетах ДЛ1
плоских поверхностей в помещении не проводят. В такЩ
расчетах оrраничиваются опреде.lением среднеrо по площад
значения КОЭффИllиента облученности. При этом упрощени!
система интеrральных уравнений тепловоrо баланса, со
стоящая из уравнении типа (11.10), сводится к системе ал
rебраических уравнений.
Система алrебраических уравнений тепловоrо баланс<
для каждой поверхности может быть оrраничена уравне
ниЯми для трех характерных rрупп поверхностей в поме
щении теплотеряющих (наружные оrраждения), адиа
батных (внутренние оrраждения) и теШlОподающих (ото-'
пительные панели).
Для дальнейшеrо упрощения практических расчетов
систему алrебраических уравнений можно привести к
одному уравнению, определяющему теплообмен между на-
rретой поверхностью, остальНыми поверхностями и возду-
хом помещения, с добавлением, правда, еще одноrо урав-
нения тепловоrо баланса для воздуха.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.1 Теплообмен в помещении при лучистом отоплении 49 t
Ilриведем два способа замены системы уравнений тепло-
обмена в помещении одним уравнением: по первому спо-
собу лучистый теплообмен в помещении представлен как
теплообмен излучение 1 между отопительной панелью н
осредненной наружной поверхностью, считая внутренние
rlОверхности отражающими; по второму способу рассмат-
ривают лучистый теплообмен в помещении ыеж.ду отопи-
rелыюЙ панелью и одной условной поверхностью, имеющеЙ
осредненную радиационную температуру.
Ilo первому способу уравнение тепловоrо баланса ото-
пительной панели записывается в виде
k AH ('t'H. о tн)==алАп ('t'п 'tн.о)+Q,кАп ('t'п tв), (11.13)
rде в левой части, как !I в выражении (11.7), учитывается тепловой
поток от внутренней поверхности наружных оrраждений (стен.
окон) общей площадью А и со средним неполным коэффициентом
теплопередачи k и средней температурой '"Сн.о К наружному воздуху,
имеющему температуру ' н ' Этот тепловой поток есть теплопотери
помещения через наружные оrраждения.
В правой части уравнения (11.13) первое слаrаемое вы-
ражает лучистый, второе конвективный теплообмен ото-
пительной панели, имеющей площадь А п при температуре
поверхности 'r п, соответственно с наружными оrражениями
(средняя температура поверхности Т н . о ) и с воздухом (тем-
пература t B ) помещения.
Коэффициент теплообмена излучением а.,!, ВТ! (м 2 . К),
определяют по несколько видоизмененной формуле (2.6)
[( Тп ) 4 ( Ти.о ) 4 ]
ал==впрС о 100 100 Ф==СпрЬФ, (11.14)
Тп Тн. О
rде "'пр приведениый коэффициент относительноrо излученин;
дл!! строительных материалов изменяется в небольшнх пределах
и может быть принят равным 0,90 0,91; С о ==5,78 BT/(M 2 .I{4)
коэффициент излучения аБСО.1IOТНО черноrо тела; С пр==ВпрС о
приведенныЙ коэффициент излучения; для строительных материалов
может быть принят равным 5,1 5,2 Вт/(м 2 ,К4); Ь температур-
ный коэффициент; выражение для ero определения ясно из формулы
(11.14); приближенно значение коэффициента Ь, К3, может быть
найдено по формуле
Ь==0,81 +0,005 (тп+ Т и . о); (11.15)
Ф коэффициент полной облученности наружных оrражденпй
отопительной панелью, вычисляемый по формуле
Ан/Ап <р _и (11,16 )
Ф==q>п-н+q> -н Аи/Ап 2<рп,н+l '
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
492 rла.а 1/ Паliелыю-лучистое отопление
с учетом коэффициентов как прямой облученности отопительной
паиелью иаружных оrраждений (QJп и), так и косвеиной облучен-
ности панелью тех же наружных оrраждений (QJ -и) путем отраже-
иия от поверхиостн внутреиних оrраждений.
В формулу (11.13) входит также коэффициент конвек-
тивноrо теплообмена ан, Вт! (м 2 . К), вычисляемый по фор-
муле (2.8). Для предварительных расчетов ero значение
принимают: для потолочной отопительной панели 2,3
2,9; для стеновой панели 5,O 7,O; дЛЯ напольноЙ панели
4,1 5,5 Вт!(м 2 .К).
'П0 второму способу теплообмен отопительной панели
площадью А п с воздухом и одной условной поверхностью
площадью (Ao A п) всех оrраждений помещения опреде-
ляется уравнением тепловorо баланса, сходным с уравне-
нием (11.13):
k (Ао Ап) (tR tи) ==!хлА п ('t'п tR)+!ХкАп ('t'п tв), (11.17)
rAe k; неполный эквивалентный коэффициент теплопередачи,
Вт/ (м 2 .К) (без учета СОПРОТIIвления теплооб\lену на внутренней
поверхности оrраждений, которое при лучистом отоплении ори-
ентировочно может быть принято RB==O, 107 l( ,м 2 /Вт), вычисляемый
по формуле
. 1
kэ (I/kэ) Rв '
(11.18)
в формулу (11.18) входит эквивалентный коэффициент
теплопередачи k э условноrо оrраждения, найденный в
предположении, что вся площадь внутренней поверхности
помещения Ао составлена из двух частей: из отопительной
nанели площадью А п и остальной площади (Ao A п), не
обоrреваемой теплоносителем.
Эквивалентный коэффициент теплопередачи условноrо
оrра)кдения, не обоrреваемоrо теплоносителем, можно
найти по формуле
ka == [ (kА)и.с+(kА)ок I (1 + )+ пl (kA)B. с+ п 2 (kА)пл+пз (kА)пт .
Ао Ап Ао Ап
(11 19)
Формула (11.19) написана в наиболее полном ВИДе, Korдa
в помещении имеются теплотеряющие не только наружные
стены и окна, но и внутренние стены, пол и потолок (их
коэффициеиты теплопередачи k и площади А соответственно
помечены в формуле индексами «н. С», «ою> и т. д.). В фор-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
JJ 3 Тепло()()мен 8 помещении при JJучuстоN. отопА8Нии 493
муле коэффициент учета дополнительных теплопотерь
через вертикальные наружные оrраждения (см, 3.3). ni, n 2 ,
nз коэффициенты учета уменьшения температурноro на-
пора в оrраждении по сравнению с расчетной разностью
температуры (tB tH)'
Левая часть уравнения (11.17), как и уравнения (11.13),
выражает тепловой поток от внутренней поверхности ус-
ловноrо оrраждения площадью (Ao A п) к наружному
воздуху, т. е. теплопотери помещения через наружные
оrраждения.
В правоЙ части управления (11.17) первое слаrаемое
определяет полный лучистый поток от rреющей панели па
поверхность условноrо оrраждения, имеющеrо температуру
tR., При замене реальных оrраждений одним условным
оrраждением используется выражение (11.11) коэффи-
циент облученности панелью этоrо условноrо оrраждения
равен единице.
Второе слаrаемое учитывает конвективный теплообмен
отопительноЙ панели с воздухом помещения или, что то же,
конвективный теплообмен воздуха помещения с поверх-
ностью условноrо оrраждения, так как
акА п ('tп tв) == a (Ао Ап) ив tR)' (11.20)
При использовании этоrо равенства возникают затруд-
нения с определением коэффициента конвективноrо тепло-
обмена a для поверхности условноrо оrраждения, тоrда
как коэффициент а 11 находится сравнительно просто в
зависимости от положения панели в помещении и темпе-
ратуры ее поверхности.
По уравнению (11.17) при известных площади, положе-
нии в помещении и температуре поверхности отопительной
панели может быть установлена средняя радиационная
температура поверхности условноrо оrраждения, т. е. всех
оrраждений помещения, не обоrреваемых теплоносителем:
tR [аJ\'tп+ак ('tп tв) k;tн] Ап+k;tнА о (11.21)
(aJ\ k ) Ап+k;А о
Эта температура на практике получается несколько ниже
температуры воздуха в помещении (в среднем примерно на
1 ОС). Она используется для уточнения теплопотерь поме-
щения.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 '4 Тлава //. Пан-ельн-о-лучuстое отоплен-uе
При расчетах по двум изложенным способам процессы
теплообмена между отопительной панелью и остальными
поверхностями помещения заменяются взаимодействием
ыежду двумя поверхностями панелью и наружным (нер-
11ЫИ способ) или условным (второи способ) оrраждением.
т оrда вместо ВЫЧИС.7Iения коэффициентов облученности
панелью всех остальных поверхностей оrраничиваются в
первом способе определением одноro коэффициента полной
облученности, а во втором, если панель одна, можно вообще
обоитись без их определения.
11.4. КОНСТРУКЦI<IЯ отопительных панелей
Отопительная панель, как уже известно, представляет
собой элемент, в котором имеются наrревательные каналы
для теплоносителя змеевиковои или колончатои формы
(рис. 11.2). При змеевиковой форме (рис. 11.2, а) обеспе-
чивается последовательное движение всей массы теплоно-
сителя по каналам, что способствует удалению из них
воздуха. Поэтому змеевиковая форма rреющих труб ис-
пользуется преимущественно при rоризонтально распо
лаrаемых панелях.
При колончатои форме наrревательных элементов (рис.
11.2, б), применяемои в вертикальных панелях, поток
теплоносителя делится на части в зависимости от числа
параллельно расположенных rреющих труб, присоединен-
ных к колонкам. Достоинство панелей с наrревательными
элементами колончатои формы незначительные потери
давления при протекании теплоносителя.
Наrревательные элементы в вертикальных панелях
MorYT быть устроены и без колонок. При этом параллельные
rреющие трубы прокладываются через пане.'Ш насквозь
и соединяются подводками либо по проточнои, либо по би-
филярнои схемам. При бифилярнои схеме предусматривают
движение теплоносителя по двум из четырех, например
параллельных, труб слева направо, а по двум друrим тру-
бам наоборот, справа налево.
В системах панельно-лучистоrо отопления здании встре-
чаются отопительные панели двух видов:
1) совмещенные, представляющие одно целое с оrраж-
дающими конструкциями здания, коrда KaHa.TIЫ для теп-
JIOНосителя устраивают в наружных стенах, несущих пли-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 4. J(}нструкцuл oтoпuтrAbHbtX панелeri 4911
и!
о}
1
з
........
........
z
Рис. 11.2. Схемы HarpeBaTeJlLHbl'< элементов отопи rельной панеJ\И змеевиковой
(а} и реrистровой (б} формы
1, 2, 3 соответстВенно среднне, крайние и одиночные трубы
тах перекрытий и лестничных площадоК при их изrотов-
лении (ранее они устраивались также во внутренних па-
нельных стенах);
2) подвесные и лриставные, изrотовленные отдельно I!
смонтированные рядом, в специальных нишах строительных
конструкций или под ними.
Совмещенные панели наиБОJlее полно отвечают задаЧЮ1
комплекснои механизации строительства здании система
отопления монтируется в процессе сборки здания. При
использовании подвесных и приставных пане.1ей степень
индустриальности монтажа зависит от конструкции панелей.
Так, монтаж потолочных или напольных паНeJlей требует
ббльших затрат ручноrо труда, чем монтаж стеновых па-
нелей.
В подвесных металлических отопительных ланелях ка-
налами змеевиковой формы являются стальные трубы D у20,
прижатые к тонкостенному алюминиевому или стальному
экрану. При наличии воздушноrо зазора между rреющей
трубой и экраном теплоотдача панелеи заметно уменьша-
ется. Эти четЫре шесть rреющиХ труб размещаются по
площади панели с шаrом s==IOO 200 мм.
Экран может быть плоским или волнообразной формы.
Плоский экран (рис. 11.3, а) проще в ИЗfОТОВJIении, но Не
исключает взаимноrо облучения труб, уменьшающеrо теп-
лоотдачу излучением. Коэффициент облучеНlIОСТИ для
отопительной панели с плоским экраном составляет 0,57.
При экране волнообразнои формы (рис. 11.3, б) коэф-
фициент облученности возрастает до 0,63. Следовательно,
в этом случае большая доля теплоотдачи панели передается
в рабочую зону, а конвективная теплоотдача в верхнюю
зону помещения значительно уменьшается (на 20 25%).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
496 rлаеr11J. ПанеJlЬно-лучшJтlJе omOnA8IlUe
а) J 't
' 4
1)., ВТ/М
1о; h/1lll: f
1st
( O
f!I
Ш
1Н!
!!
Jt
11
58
1fJ
,I(Кdлf(qмf
l1fq
бd
5d
00 70 80
(tcp6oдbI t s ), '(;
о) 4- S
2
f
Рис. 11.3. Подвесная металлическая отопи.
телЬНая панель С плоским 9краном (а) и с
9краном ВОJlНообразноЙ формы (6)
1 "реющие трубы, 2 козырек, 3
пл@скиЙ экран, 4 тепловая изоляция;
5 волнообразный экран
ю
Рис. 11.4. ТеЩlOпередача . м одиночной тру-
бы Dy15 20 мм в возцухенв отопительной
па нели с односторонней (сплошные линии)
и двусторонней (пунктирные JШНИИ) теПJIO-
отдачей
1 труба в воздухе, 2 и 3 труба в бе-
тоне [соответственно при ),:=0 1,05 И 1,28
Вт/(м ОС)]
Металлические отопительные панели обоrреваются вы-
сокотемпературным теплоносителем паром BbIcoKoro дав-
ления или водой с параметрами 150 70 ос. При воде при
средней разности температуры Mcp==tcp tB==0,5 (150+
+70) 15==95 ос поверхностная плотность общей тепло-
отдачи металлических панелей составляет 800 Вт/м 2 .
Для ИЗfотовления более распространенных бетонных
отопительных паНeJIей используют тяжелый бетон, обла-
Дающий сравнительно высокой теплопроводностью [напри-
Мер, 1,5 Вт/ (м. ОС) при О ОС И плотности в сухом состоянии
2400 кr/м З ] и коэффициентом линейноrо расширения 1,15 х
х1О б м/(м,ОС).
I..f аrревательные элементы чаще Bcero устраивают из
стальных труб, коэффициент линейноrо расширения ко-
торых (1,2. lO б) весьма близок к коэффициенту расширения
бетона. Разница между коэффициентами тепловоrо расши-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 4 1(Оllструкцuя oтOflUтeAbllblX nаllелей 497
рения этих материалов компенсируется в отопительной
панели тем, ЧТО темпе.ратура стали (с меныцим значением
коэффициента лиНейноrо расширения) выше, чем темпера-
тура бетона.
Заделка труб в бетон дает существенный теплотехниче-
ский эффект теплопередача труб увеличивается в среднем
на 60% по сравнению с открыто проложенными. Это яв-
ление закономерно: теплопередача наrретой трубы, изо-
лированной снаружи теплопроводным материалом, возра-
стает с увеличением толщины слоя покрытия. Возрастание
происходит до HeKoToporo «критическоrо» значения внешнеrо
диаметра d ир изолированной трубы, которое приблизи-
тельно можно определить по формуле
d кр ==2f.../а и . (11.22)
Ltля бетонноrо цилиндра BOKpyr трубы при теплопро-
водности бетона л== 1 ,28 Вт/ (м. ОС) и коэффициенте наруж-
HOro теплообмена а н == 11 6 Вт/ (м 2 . ОС) «критический» ДИа-
метр равен ",,220 мм. Возрастание теплопередачи обетони-
рованной трубы объясняется увеличением площади внеш-
ней теплоотдающей поверхности, которая с ростом диаметра
развивается быстрее, чем растет термическое сопротивление
слоя бетона.
На рис. 11.4 показано изменение теплопередачи 1 м
одиночной трубы диаметром 15 20 мм: линия 1 харак-
теризует теплопередачу трубы в воздухе, линии 2 и 3
той же трубы в бетоне при различной ero теплопровод-
ности. Как видно, теплопередача трубы возрастает с уве-
личением теплопроводности бетона, в который она заде-
лана; двусторонняя теплоотдача (пунктирные линии) выше
односторонней. Можно сделать вывод о целесообразности
заделки наrревательных элементов в тяжелый бетон.
Теплопередача не одной, а ряда труб в бетонной панели,
приведенная к 1 м, несколько ниже теплопередачи одиноч-
f!ОЙ трубы в бетоне и зависит от расстояния между трубами
(шаrа труб) и их положения в панели (см. рис. 11.2).
Блаrодаря повышению теплопередачи стальных труб,
находящихся в бетоне, можно сократить расход металла на
отопительные приборы. При применении бетонных отопи-
тельных панелей со стальными трубами вместо чуrунных
радиаторов расход металла на отопительные приборы сни-
жается примерно в 2 раза.
32 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
498 rлава 11 Панельно-,учuстое отопленu Р
..
1- 5" б 7 8
dl ft!g
8 б J
Рис. 11.5. Совмещ,енные ПОТОЛОччые бетонныf" ОТQПl1теJiьные панелн с расположе"
иием rреющю" труб в несущем беrониом слое (а) н под несущими ПУСТОТeJlЫМИ
блоками (6)
1 теплоизоляция, 2 стя,кка, 3 покрытие, 4 сетКа. 5 rреющая труба.
б ШТУКdтурка. 7 apMa ypa. 8 беТОИпЫЙ слой, 9 пустотелый блок
'"
2
"
J
Рис. .. .6. Подвесиая пото-
лочная отопительная панель
1 lJодвеска, 2 перекры'
тие, 8 тепловая изоляция,
4 труба для теплоиосите-
ля. fj перФорироваиныll
металлический лист
а) f 2 J ь) 2 j If.
--
4
f q
Рис. 11.7. Напольиые бетоииые отопительные пиИeJIИ с расположеиием rреющих
труб в несущей чисти п рекрытия (а) и над ией (6)
1 нокрытие нола, :/ теНЛОИЗ0ЛЯЦИОИИЫЙ \!атерпал. 3 железобетониое
иесущее переКрБJтие, 4 rреющая тр, ба. fj бетоиная папель, б штукатурка
Стальные трубы в бетонных панелях имеют сроК амор-
тизации, значительно превышающий срок с.lIужбы открыто
проложенных труб. Сравнительная долrовечность обето-
нированных стальных труб объясняется незначительной
коррозией их внешней поверхности при отсутствии кон-
такта с воздухом
Все же следует отметить, что поверхностная плотность
теплоотдачи отопительных панелей меньше плотности теп
лоотдачи метаЛJJнческих отопительных приборов, и это
приводит К значительному увеличению Длины rреющих
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 5 Описание бетОNЧЫХ отопительных панелей 49'
труб. Для сокращения расхода стальных труб возможна
заделка в бетон чуrунных элементов, пластмассовых и
стеклянных труб или даже создание пустот в плотном бе
тоне, образующих систему каналов для протекания тепло-
носителя.
i 11.5. Описание бетонных отопительных пане1fi: Й
Потолочные отопительные панели MorYT быть совме-
щенньрvlИ и подвесными. Совмещенные панели изображены
на рис. 11.5, rде в одной из конструкций rреющие трубы
включены в бетон несущей части междуэтажноrо перекры-
тия (рис. 11.5, а). Это делается таким образом, чтобы под
ними было бы достаточно места для размещения арматуры-,
необходимой для увеличения несущей способности и теп-
лопроводности бетона. Также для усиления теплопере-
дачи вниз в верхней части перекрытия помещают теплоизо-
ляционный слой.
В качестве теплоизоляции применяют твердые малотеп-
лопроводные материалы, способные выдерживать давление
со стороны пола. Пол устраивают из рулонных материалов
по цементной стяжке или деревянным.
На рис. 11.5, б показана друrая конструкция совме-
щенной потолочной панели, расположенной в перекрытии
из пустотелых блоков. Пустоты выполняют роль теплоизо-
ляции.
Совмещенные потолочные отопительные панели приме-
няют при условии, что температура теплоносителя поддер-
живается на невысоком уровне (до 55 60 ОС). При тем-
пературе теплоносителя выше 60 ос (60 90 ОС) отопитель-
ные панели приведенных конструкций раЗl\1ещают в поме-
щениях длительноrо пребывания людей не по всей площади,
а только по периметру потолка или по контуру здания,
вдоль ero наружных стен.
Известен недостаток совмещенных отопительных па-
нелей большая тепловая инерция и связанная с ней
трудность реrулирования теплоотдачи, так как изменение
температуры теплоносителя проявляется на rреющей по-
верхности только по истечении значительноrо промежутка
времени.
Потолочное панельно-лучистое отопление может быть
устроено с малой тепловой инерцией, Для этоrо rреющие
32*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
500 Т,щва 11. Панельно-лучuстое отопленuе
трубы располаrают в нижнем штукатурном слое или при-
меняют металлические листы, соединенные с трубами для
развития теплоотдающей поверхности.
Подобная подвесная потолочная отопительная панель
приведена на рис. 11.6. Тонкие перфорированные стальные
или алюминиевые листы прикрепляются к rреющим трубам,
со стороны перекрытия покрываются звуко- и теплоизоля-
ционным слоем. При такой конструкции подвесных отопи-
тельных па нелей помимо обеспечения передачи OCHoBHoro
тепловоrо потока через потолок и звукоизоляции поме-
щений появляется возможность автоматизировать дей-
ствие системы отопления, повышать температуру теплоно-
сителя, не достиrая предельно допустимых значений для
их поверхности.
Пространство над подвесными отопительными панелями
может использоваться для ПрОКJlадки труб и кабелей, раз-
меlЦfНИЯ светильников и воздуховодов.
Подвесные HarpeBaeMbIe панели можно ремонтировать
в процессе эксплуатации системы отопления без вскрытия
основных строительных конструкций. Однако они не ли-
шены недостатков: междуэтажные перекрытия усложня-
ются ПО конструкции, возрастают их масса и толщина,
а следовательно, высота и стоимость здания. Монтаж со-
ответствующей системы отопления может проводиться
только после возведения основных строительных конструк-
ций, а при такой последовательности работ увеличиваются
сроки строительства здания.
Напольные отопительные па нели MorYT быть совмещен-
ными и приставными (рис. 11.7). Конструкция совмещенной
напольной панели показана на рис. 11.7, а. fреющие трубы
заделаны, как и в потолочной совмещенной панели, в бетон
несущей части (монолитной или сборной) междуэтажноrо
перекрытия при ее изrотовлении. Над трубами со стороны
пола помещены теплоизоляционные вкладыши, способ-
ствующие равномерному распределению температуры по
поверхности пола. Такая конструкция напольных панелей
распространена в Корее.
Данную конструкцию отопительной панели следует
отнести скорее к напольно-потолочной, так как часть теп-
ловоrо потока от труб направляется вниз через потолок.
В тех случаях, Коrда необходимо большую часть тепловоrо
потока передавать через пол (например, при устройстве
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 11 5. Описание бетонных отоnительnых Папелей 501
теплоrо пола в вестибюле здания), под перекрытием подве-
шивают дополнительный слой тепловой изоляции.
ПристаВliые бетонные отопительные панели (рис. 11.7,6)
изrотовляют в заводских условиях отдельно от несущей
части перекрытия в виде секций оrраниченных размеров
(для удобства транспортирования и монтажа). Эти секции
укладывают и соединяют одну с друrой на строительстве.
Возможна также укладка поверх несущей части перекры-
тий змеевиков, которые после сварки и rидравлическоrо
испытания покрывают на месте слоем бетона. При втором
способе ПрО!Iзводства работ увеличивается срок строитель-
ства здания, что является ero недостатком.
Стеновые отопительные панели. rоризонтальные пото
лочные и напольные отопительные панели, сложные в
монтаже, устраивают сравнительно редко. Большее рас-
пространение имеют стеновые отопительные панели двух
типов плинтусные и подоконные. Раньше, как уже
сказано, широко применяли панели совмещенноrо вида:
переrородочные панели, частично заменяющие внутренние
стены, и стеновые панели, встроенные в наружные стены
зданий.
Переrородочные отопительные панели, устанавливав-
шиеся впритык к наружным стенам, включали в себя по-
мимо rреющих труб отопительные стояки, блаrодаря чему
открыто расположенные трубы в помещениях отсутствовали.
Теплоотдача этих панелей была двусторонней и целиком
«полезной», тепловая изоляция не требовалась.
Недостатками переrородочных отопительных панелеЙ
являлись одинаковая теплоотдача в два смежных поме-
щения обычно с различными теплопотерями и невозмож-
ность реrулирования теплопоступления в каждое поме-
щение. Кроме Toro, существовали оrраничения в расста-
новке предметов в помещениях, появлялись щели в местах
примыкания панелей к внутренним стенам.
Совмещенные стеновые отопительные панели бетони-
руют вместе с отопительными стояками в заводских усло-
виях одновременно с изrотовлением наружных стен для
полносборных зданий. Стояк, заделанный в бетон, служит
частью наrревательной поверхности отопительной панели.
Для примера на рис. 11.8 показано расположение rрею-
щих труб, выполненных по бифилярной схеме, в трехслой-
ной наружной стене, предназначенной для BepxHero этажа
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
502 rлава 11. Панельно лучuстое отопленuе
t
А
Jl'y /0
е
Е9
Рис. 11.8. Бифилярный стояк систе'l'ы ВОl\яноrо оfопления и rреющие злемеНты
змеевиковой формы, совмещенные с lрехслойной наружной стеной
1 тепловая изоляцня; 2 наруЖIIЫII железобетонный слой; 3 rреющая
труба; 4 внутренний железобетонный слой; 5 штукатурка
1
4
Рис. 11.9. Плиитусиая прис
тавиая бетонная отопитедь-
ная паиель
1 бетон; 2 концы rрею-
щих труб для присоедииення
, к стояку; 8 поверхность
чистоrо пола; 4 теплова я
изоляция
здания. [реющие трубы размещены во внутреннем бетонном
слое с некоторым смещением к внутренней поверхности
стены Йв==З0 мм при толщине BHYTpeHHero бетонноrо слоя
80 мм).
Бетонные отопительные панели, совмещенные с наруж
ными стенами, стали применять в массовом строительстве
зданий оrраниченно для сокращения теплопотерь, беспо
лезных для отопления помещений.
Плинтусные отопительные панели, заменяющие собой
плинтус, распространены в странах с умеренным климатом
(США, Анrлия) для отопления маrазинов, выставочных
залов и друrих подобных помещений. Там применяются
чуrунные или стальные плинтусные панели, представ-
ляющие собой большей частью пустотелые элементы с r лад-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
J J 5 ОпиСа/ше бетOfillЫХ отопитмы,ых па"елей 503
кой поверхностью r.'Iубиной 45 60 мм и высотой 150
300 мм, по форме напоминающие обычные деревянные
плинтусы. Панели с двусторонней теплоотдачей TaKoro
типа снабжены с тыльной стороны вертикальными ребрами,
и теплоотдача их возрастает на 60% по сравнению с пло-
скими плинтусными панелями с односторонней тешIOОТ-
дачей.
В нашей стране плинтусные панели используют для
отопления детских учреждений, причем применяют панели
из бетона марки 150 200 с односторонней теплоотдачей
(рис. J 1.9). Для уменьшения бесполезных теплопотерь
между плинтусной панелью и наружной стеноЙ помещают
слой тепловой изоляции.
При использовании для отопления плинтусных панелей
уменьшается вертикальный rрадиент температуры воздуха.
Установлено, что разность температуры воздуха под по-
толком и у пола помещений, обоrреваемых плинтусными
панеJIЯМИ, составляет не более 1 ОС, тоrда как при радИа-
торном отоплении она доходит до 3 ос. Кроме Toro, на-
блюдается относительное повышение температуры воздуха
у пола и телпературы поверхности пола и стен в нижней
зоне помещений, что особенно важно Д.1Я детских комнат.
При отоплении помещениЙ плинтуснымн панелямн тем-
пературу воздуха по условиям тепловоrо комфорта прини-
мают равной расчетной температуре воздуха для конвек-
тивноrо отопления.
Подоконные бетонные отопительные панели устанав-
ливают в тех местах под окнами ПО:vIещений, rде принято
размещать металлические отопительные приборы. Панели
MorYT быть приставными ИЮI вставленными в выемку (нишу)
в стене. Такие панели бывают с односторонней (рис. 11.10, а)
и двусторонней (рис. 11.10, б) теплоотдачей с их поверх-
ности. Соединяются они с трубами системы отопления как
обычные отопительные приборы.
При использовании панели с двусторонней теплоотда-
чей увеличивается теплопередача в помещение в расчете
на единицу длины панели, а также сокращаются бесполсз-
ные теплопотери наружу по сравнению с панелью, вплот-
ную приставленной к стене. Однако такая панель с трудно-
доступным конвективным каналом уступает в санитар НО-
rиrиеническом отношении панели с односторонней тепло-
отдачей.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
(/) о)
б 04 r лава 11. П анельно-лучистое отопление
2
J
70
Рис. 11.10. Подоконные приставные бетонные отопительные па нели С односторон-
ней теплоотдачей (а), двусторонней теплоотдачей (6) 11 С двусторонней теплоотдачей
и каналом для подачи подоrретоrо наружноrо воздуха (в)
1 тепловая изоляция; 2 конвективный канал; 8..... отопительная панмь;
4 приточный канал; б запорный клапан; б стальной экран
На рис. 11.10, в показана конструкция, сочетающая
отопительную панель с каналом для подачи подоrретоrо
свежеrо воздуха в отапливаемое помещение. Тепловая
изоляция здесь отсутствует, а частЬ тепловоrо потока, ухо-
дящеrо наружу, используется для наrревания приточноrо
воздуха. Такую конструкцию панелей можно использо-
вать в малоэтажных зданиях. В мноrоэтажных зданиях их
применять не рекомендуется из-за неравномерности и не-
устойчивости движения воздуха Б приточных каналах на
различных этажах.
Низкие подоконные панели, поверхность которых из- а
этоrо может иметь относительно более высокую темпера-
туру, получаются меньших размеров, чем панели друrих
типов. При использовании подоконных панелей сокра-
щается площадь охлажденной поверхности наружных
стен, уменьшаются радиационное охлаждение людей и зона
распространения холодноrо воздуха от окон, не затруд-
няется, как при переrороДОЧНЫХ панелях, расстановка
предметов в помещениях.
Электронная библиотека http://tgv.khs и.rи/
11.6. Теплоносители и схемы паНеЛЬН020 отопления 505
11.6. Теппоноситепи и схемы системы
naHenbHoro отоппения
Теплоносителем в системах панельноrо отопления яв
ляется преимущественно rорячая вода. При ИСПОЛЬЗова
нии воды вследствие относительно невысокой температуры
разоrревание бетонных панелей происходит медленно и не
сопровождается возникновением трещин, Что бывает при
быстром наrревании панелей паром. Применение воды по-
зволяет проводить центральное качественное реrулирова-
нне систем. При циркуляции воды по стальным трубам па
нелей внутренняя коррозия их происходит менее интен-
сивно, чем при использовании пара. Вследствие значитель-
ной тепловой инерции бетонных панелей важное свойство
пара быстро HarpeBaTb помещения в известной сте-
пени утрачивает свое значение. По этим причинам пар
редко применяют в центральных системах панельноrо
отопления.
Использование HarpeToro воздуха как теплоносителя
в системах панельноrо отопления позволяет экономитЬ
металл, не создает опасности течей. Однако для приме
нения воздуха в системах панельноrо ОТОШlения необхо-
димо устраивать каналы значительных размеров как во
внутренних стенах, так и в перекрытиях, и поддерживать
их плотность при эксплуатации зданий. Следует отметить,
что в качестве таких каналов MorYT быть использованы
пустоты блочных и панельных внутренних стен, а также
железобетонных настилов.
Известной попыткой в этом направлении было осуществ-
ление в 1951 r. системы потолочно лучистоrо отопления
трехэтажноrо жилоrо дома в Севастополе, заброшенной
впоследствии из за дефектов монтажа и замененной системой
водяноrо отопления. Более удачными оказались подобные
системы, сданные в эксплуатацию в 1959 1960 rr. в Харь-
кове. Но и их пришлось заменитЬ вследствие нарушения
плотности сопряжения каналов.
Наrревание панелей электричеством может быть ocy
ществлено без больших затруднений (см. rл. 14). В Част-
ности, MorYT применяться rреющие панели из токопрово-
дящей листовой резины и слоистоrо пластика при темпе-
ратуре поверхности, не превышающей 40 ОС; пане.пи из
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1106 rлава 11 Паlirльно-лучuстос отОnЛСIiUС
электропроводноrо бетона с заданными электрическими
свойствами (так называемый «Бетэл»).
Расчетная температура воды, обоrревающей стеновые
бетонные панели, обычно Не выходит за предеЛЫ 100 0 с.
Расчеты и исс.i'Iедования показывают, что средняя темпе
ратура поверхности бетонных панелей ниже температуры
теплоносителя на 20 40 ОС, поэтому при температуре воды
130 ос температура поверхности низких стеновых панелеЙ
моrла бы быть на допустимом уровне 90 95 Ос. Однако
опасность деrидратации и снижения прочности бетона за
ставляет оrраничивать предельную температуру воды 100 ос.
И только при применении подвесных металлических панелей
расчетная температура rреющей воды может превышать
100 Ос.
Если в системе отопления зданий используют только
бетонные отопите.i'Iьные панели, то расчетную температуру
rорячей воды принимают при стеновых панелях 95 ОС,
при напольно-потолочных панелях ниже 95 ос в за-
висимости от конструкции, размещения и размеров панелей,
которые влияют на допустимую температуру их поверх-
ности.
Если бетонные отопитеЛьные панели устанавливают
только в отдеЛЬНЫХ помещениях, то расчетную температуру
rорячей воды выбирают по условиям отопления основных
помещений зданий, а бетонные панели присоединяют,
если это возможно, к подающей маrистрали (обычно сте-
новые панели) или к обратной маrистрали (обычно наполь
но--потолочные панели) системы отопления. Например, для
наrревания напольныХ панелей в вестибюле здания исполь-
зуют обратную воду основной системы отопления с рас-
четной температурой 70 0 с. При этом понижение темпера
туры воды в панеляХ определяют в зависимости от тепловой
мощности панелей и количества воды, пропускаемой через
ниХ (чаще всех понижение температуры выдерживают в
пределах 5 1 О ОС).
Системы водяноrо отопления с бетонными панелями
выполняют однотрубными и двухтрубными с нижней и
верхней разводкой маrистралей.
При напольно-потолочныХ бетонных отопительных па-
нелях испоЛьзуются двухтрубные сиСтемы. На рис. 11.11
изображена часть двухтрубноrо стояка с «опрокинутой»
циркуляцией воды: обратная вода поднимается наверх.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
(j 11 6 ТепЛOl<осителu и схемы паfiеЛЫiоео отопЛefiUЯ 607
Рис. 11.11. Схема стояка двухтрубиоi! системы паиеJlьиоrQ отоплеиия ССОПРОI<ИИУ.
той' циркуляцией поды
1 ..... обратный стояк; 2 наПОJIЫЮ"ПоТолочные отопительные nанелн, 3..... зв'"
ПОР!lо-реrулирующие краны, 4 спускной краи, 5 подающий стояк
i
Рис. 11. t 2. Схема IJрисоединение напольиЫХ
паlJелсi! кобра тной маrИСl рали системы во-
ДЯllоrо ОТQr'ЛСIIИЯ
1 наПОЛЬ!lh.е отопительньте панели; 2
воздухосборник, 3 TepMO\leTpbl, 4 за.
КрдНЫ, 5 обратчая маrистраль в тепловой пункт
б 06ротная Маrнстраль снстемы. 7 реrулнрующнЙ
кран на обводнои трубе. 8 сп) скной кран
порные
здания,
Движение воды снизу вверх способствует уносу воздуха из
труб rоризонтальных llанелей. Каждую отопительную
панель независимо от друrой можно оп{лючать, опорожнять,
ремонтировать и промывать.
По такоЙ схеме бьша ВЫПО.тIнена система отопления
пятиэтажноrо лечебноrо здания в .москве. Напольно-
ПОТО.тIочные панели с змеевика1о,1И D у20 были забетонированы
поверх сборных пустотных железосетонных настилов пере-
крытий. Система успешно работала в течение нескольких
отопительных сезонов, пока не была засорена в результате
нарушения правил ее эксплуатации.
На рис. 11.12 показано присоединение двух напольных
бетонных панелеи к обратной маrистрали основноЙ системы
водяноrо отопления. Количество воды в напольных панелях
реrулируется при помощи крана на обводной трубе, а
степень ее охлаждения контролируеrся термометрами.
Воздух удаляется через воздухосборник, усrановленный
в повышенной части обратной трубы ПaI:е.тIей перед ее
опуском к основной обратной маrистрали. Панели MorYT
отключаться и опорожняться через спускной кран.
По такоЙ схеме присоединения панелей к ОСНОВНОЙ
системе Водяноrо оТопления устроено напольное панельное
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
508 rлава 11 Паllелы;о-лучuсmое оmопЛ8lluе
отопление rлавных входных вестибюлей основных зданий
MfY в .москве.
Плинтусные бетонные отопительные панели чаще Bcero
соеДИНЯЮТ по несколько штук в rоризонтальные цепочки,
в которых вода движется по бифилярной схеме. Цепочки
плинтусных панелей присоединяют к двухтрубным стоякам.
При вертикальныХ ПОДОКОННЫХ бетонных отопительныХ
панелях стояки системы водяноrо отопления преимуще
ственно делают однотрубными. Схемы стояков Не отлича
ются от рассмотренных в rл. 6. При совместном исполь
зова нии в системе отопления бетонных панелей и металли
ческих отопительных приборов посдедние снабжают кра-
нами повышенноrо сопротивдения, так как потери дaB
лени я в rреющих змеевиках панелей заметно превышают
потери давдения в приборах.
9 11.7. ППОЩDДЬ и температура поверхности
отопительных панелей
Площадь наrревательной поверхности отопитедьной па
неди связана прежде Bcero с ее тепловой мощностью. Рас-
четы панельных систем отопления показывают, Что доля
наrреваемой части общей площади оrраждений помещения
может изменяться в различных условиях от 8 до 20 %.
При равной тепловой мощности пдощадь панели зависит
от температуры ее поверхности.
Температура поверхности бетонной отопительной па-
нели т п определяется диаметром d и шаrом s rреющиХ труб,
r лубиной h иХ заложения и теплопроводностью л бетона,
температурой теплоносителя ' т и помещения t п, т. е.
'Lп==f(d, 5, h, Л, t T , t л ). (11.23)
Среди этих Шести переменных четыре изменяются в
сравнитедьно узких пределаХ иди MorYT быть заранее оп-
ределены: диаметр труб (обычно D у равен 15 и 20 мм),
теплопроводность бетона, температура теплоносителя и
помещения. Следовательно, для каждоrо диаметра труб при
определенных л, ' т и t п температура поверхности отопи-
тельной панели зависит от шаrа труб s и r лубины h зало-
жения их в бетон. Эта зависимость видна на рис. 4.15,
rде дается термическое сопротивление массива бетона
(лм==l,О) при различных s и h.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 11 7. ПлощаiJь и температура повврхности lIтllnuтвлыltхx паllвлей 509
в массиве бетона BOKpyr каждой rреющей трубы обра-
зуется температурное поле, на котором можно построить
линии, показывающие направление тепловых потоков.
В простейшем случае для отдельно расположенной тон-
кой панели с симметрично заделанными rреющими трубами
допустимо предположение о линейном (одномерном) рас-
пространении тепловых потоков от труб к середине рас-
стояния между ними (5/2). При этом тонкой СЧитается бетон-
ная панель, для которой число Био не превышает 0,3, т. е.
Bi== : h<;О,З, (11.24)
[де ан коэффициент теплообмена на поверх ностн панели, Вт/ (м2Х
ХОС); л'м теплопроводность массива бетона, Вт/(м,ОС); h рас-
стояние от поверхности панели до оси rреющих труб, м
Если принять средние значения а н== 10 Вт/ (м 2 . ОС) и
л м == 1 Вт/ (м. ОС), то при Bi==0,3 получим h==0,03 м. Сле-
довательно, тонкой можно считать бетонную панель тол-
щиной до б==2h==0,06 м.
Для тонких бетонных панелей среднюю избыточную
ТЕ'мпературу их поверхности, т. е. разность средней темпе-
ра [уры поверхности панелей и теr..шературы окружающей
среды dт п , ОС, определяют по формуле *
(Ь f !. ( схлиц+схтыл ) о,ъ ]
2 '1'А м
L\'tn==L\TTp ) '
( схлиц+СХтыл 0.6
2 h'A M
[де L\TTp==TTp tB избыточная теыпература поверхности rреющих
труб (для металлических труб 't Tp можно считать равной (т тем-
пературе теплоносителя); а лиц 11 а тыл коэффициент теплообмеиа,
Вт/ (м 2 .ОС) , соответственно на лицевой и 1ЫЛЬНОЙ поверхностях
па нели.
(11 .25)
в случаях, коrда тонкие бетонные отопительные панели
прилеrают к слоям друrих материалов или покрываются
дополнительными слоями, при определении температуры
наружной поверхности (с лицевой или тЫЛьной стороны
панели) учитывают термическое сопротивление таких слоев.
Тоrда формула (11.25) применительно к определению из-
быточной температуры лицевой (обращенной в помещение)
* Банхиди Л., Мачкаши А. Лучистое отопление. М.: Строй.
издат. 1985.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
51 О r ЛJ,а 11 l1анельн.о-лучистое отопление
поверхности конструкции (после покрытия панели Допол
нительными слоями материалов) принимает вид
th [ !... ( k;J u+k;blf' ) 0.5 ]
t:.. t:..'t Tp 2 Ы." (11.26)
ТП l+аJIиu(Rм+ R,) .::. ( k иu+k Ыl ) 05 '
2 hл м
rAe RM термическое СОПРОТИВ.'lение массива бетона; "Z R,==
== (бi/Лi) сумма термических сопротивлений дополиительных
слоев, ос .м 2 /Вт; k иц и k;bI l,еполный коэффиrщент теплопе-
редачи, Вт/ (м 2 .ОС), дЛЯ допол нительных слоев маТf'риалов, приле-
rающих соответственно к лицевой и тыльной сторонам панели,
определяется дЛЯ дополните льных слоев, например на лнцевой
стороне панели, по формуле
, 1
k.,иц== 1/ ' 2:R .
(а лиц ), ,
(11.27)
Напомним, что при выводе формул (11.25) и (11.26)
принято, что в относительно тонкоМ бетонном слое отопи-
тельной панели наблюдается только линейная теплопро-
водность. Дальнейшее распространение теплоты проис-
ходит через прилеrающие или покрывающие слои материа-
лов только в направлении, перпендикулярном поверх-
иости панели.
Для утолщенных бетонных отопительных панелей, Kor-
да получают по формуле (11.24) число Bi>0,3 (практически
при толщине панелей 0,08 м и более), необходимо уже
считаться с двухмерностью теплопроводности их массива.
rрафически картина двухмерной теплопроводности в толще
отопиrельной панели представлена на рис. 11.13, rде
показаны концентрические линии изотермы и лииии
тепловых потоков, перпендикулярные на исходе к поверх-
ности панели.
Двухмерное температурное поле в массиве панели в
стационарных условиях теплопередачи при постоянной
температуре теплоносителя описывается дифференциальным
уравнением Лапласа в частных производных.
Аналитическое решение ди ренциальноrо уравнения
для построения темпеР31урноrо поля предстаВЛЯет собой
сложную задачу. Обычно используют приближенные чис-
ленные методы решения уравнения Лапласа, в том числе
метод решения в виде конечных разностей. Этот ме10Д
заключается в составлении системы уравнений для опре-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 7 Площадь и температура поверхности отопительных панелей 511
Рис. 11.13. Cxe'lla изотерм и 1 еПJ10ВЫХ
П010"ОВ в массиве бетона и rрафик нз-
меиеllИЯ температуры поверхности
отопитеЛl ной напели с двухсторон...
ней теплоотдачей
1 6е,0нная панель, 2 rреющая
труба, 3 изотер"а, 4 лиНИЯ тел-
лоВоrо потока
1
2
деления температуры в заданныХ точках поверхности (обыч-
но с последовательным приближением).
Изменение термическоrо сопрО1ивления массива бетона
по различным направлениям от rреющих труб делает по-
верхность отопитедьной панели неизотермичноЙ. На рис.
11.13 показан характер изменения температуры поверх-
ности бетонной панели: наибодее высокая температура То
наблюдается непосредственно над трубами, наиболее низ-
кая температура 1'5/2 посередине между rрубами (на
расстоянии 5/2 от оси труб).
Приблизительно среднюю температуру поверхности бе-
тонной отопительной панели можно опредедять по эмпири-
ческой формуле, если известна температура в двух харак-
терных точках над трубами То и между трубами 1'$/2:
Tn"=TS/2+k (TO Ts/2)' (11.28)
rде k коэффициент, характеризующий измеиеиие температуры
поверхности панели между rреющими трубами.
Коэффициент k зависиТ от шаrа 5 и rлубины заложения h
труб в бетоне. Для отопительных панелей с шаrом труб до
250 мм и rлубиноЙ заложения до 40 IM k==0,45, при шаrе
труб более 250 мм коэффициент k уменьшается до 0,33.
В расчетах лучисто-конвективноrо теплооб;\lена учиты-
вается средняя температура Н2rревательной поверхности
панелей, отнесенная к условиям определения теплопотерь
помещений. Эта расчетная средняя температура является
наивысшей температурой rреющей поверхности в течение
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
512 rлааа 11. Панелыю-лuquстое отопление
отопительноrо сезона, С друrой стороны, максимальная
расчетная температура поверхности панелей не должна
превосходить допустимую по условиям температурной
комфортности для людей в помещениях (см. 2.1).
Для потолочных панелей допустимую температуру BЫ
числяют по формуле (11.4). Ее значение тем выше, чем
больше размеры помещения и меньше ширина, а также
площадь панели. В нормах указана предельнаЯ темпера
тура Bcero HarpeToro потолка: при высоте помещения 2,5
2,8 м она не должна быть выше 28 ос, до 3 м 30 ос, до
3,5 м 33 ос, до 4 м 36 ос, до 6 м 38 ос.
Допустимая средняя температура поверхности наполь-
ных панелей зависит от назначения помещений и подвиж-
ности людей в них.
Для низких стеновых отопительных панелей допустима
более высокая температура поверхности, такая же, как и
для металлических отопительных приборов. ЛИШЬ для
панелей радиационноrо обоrревания рабочих мест темпе-
ратура их поверхности оrраничена 60 ос.
Принимая допустимую температуру поверхности за
расчетную, можно определить предварительную площадь
поверхности отопительной панели A , м2, по формуле
А' Q OT (11.29)
п ан (т п tB) ,
rде Q OT теплопотери помещения, Вт, вычислеНIIые по методике,
приведеиноЙ в rл. 3; t B расчетная температура воздуха при лу-
чистом отоплеиии, ос; ан коэффициент теплообмеиа на поверх-
ности панели, определяемый по формуле (2.11).
Среднее значение коэффициента а н (в пределах прак
тически возможноrо изменения температуры поверхности
панели 1" п), Вт/ (м 2 . ОС), составляет:
для потолочной паиели .............. 7,9
»напольной » .............. 9,9
»стеиовой » ........ . . . . . . 11,6
Площадь панели, найденная по формуле (11.29), назы-
вается предварительной не только потому, что вычис-
ляется на основании приблизительных величин, а скорее
из-за Toro, что она обычно несколько отличается от окон-
чательной, которую устанавливают в процессе конструи-
рования панели с учетом конкретных условий размещения,
подвода теплоносителя, типизации размеров и тому подоб-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11. 7 Площадь а температура поверхности отопитеЛЫIblХ панелей 513
ных оrраничений. Предварительную площадь отопитель-
ной панели необходимо знать для проверки условий тем-
nepaTypHoro комфорта в помещении и дальнейшеrо проек-
тирования.
При размещении отопительной панели в помещении
помимо известных уже положений (см. rл. 2 и 3) необхо-
димо учитывать следующее. В по:-лещении с развитым ос-
теклением целесообразно для У:-'1еньшения радиационноrо
охлаждения людей и локализации ниспадающеrо потока
холодноrо воздуха размещать отопительную панель с по-
вышенной температурой поверхности под остеклением или
в узкой полосе пола, прилеrающей к наружному оrраж-
дению.
Если в помещении должна обоrреваться только часть
пола или потолка, то рекомендуется для приблизительно'
одинаковоrо облучения людей располаrать отопительную
панель в виде полосы по периметру помещения. При этом,
как уже отмечалось, расчетная теr.шература поверхности
панели может быть несколько Itовышена.
Пример 11.2. Найдем площадь потолочной отопительной панели,
радиационную температуру и проверим условия температурноrо
комфорта в палате площадью 36 м 2 , расположенной на среднем
этаже больницы. Наружная стена размером 6,4Х 3,9 м и два
двойных окна в ней размером 2Х 2,5 м имеют коэффнцненты тепло
передач.и соответственно 1,05 и 2,68 Вт! (м 2 .ОС). Общая площадь
наружной и трех внутренних стен 86,4 м 2 . Теплопотерн через Ha
ружные стену и окна, подсчитанные по методнке, приведенной в
rл. 3, при температуре наружноrо воздуха 26 ос составляют
2267 Вт.
1. Задаемся средней температурой поверхности потолочной
отопительной панели 't'п==32 ос и находим по формуле (11.29) Преk
варительную ПЛощадь панели
А' 2267 21 2 2
П 7,9(З2 18,5) , м.
Температуру воздуха при лучистом отопленни приннмаем на
1,5 ос ниже нормативной для палат при конвективном отоплении
tB==20 1,5== 18,5 ОС.
2. Лучисто конвективный теплообмен в палате рассчитаем по
способу с применением эквивалентноrо коэффнциента теплопередач.и
условноrо оrраждения. Определяем эквивалентный коэффициент
теплопередачи по формуле (11.19), принимаи ==o, 16, при общей
площади оrраждений помещения Ао==86,4+ (36.2)== 158,4 M
k (I.05.6.4.З,9)+(2.68 I,О5)2.2,5.2 11 6 О 3 5 9 в {( 2.0 С)
e 158,4 21.2 ' , т м .
Зз 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
514 rлава 11 Панелыю-лучистое отопление
3. Находим неполный эквивалентиыЙ коэффициент теплопере
дачи по формуле (11.18)
k 1 0,373 BTj(M 2 .OC).
1
O.359 О, 107
4. Определяем радиационную температуру внутренней nOBepx
ност!! оrраждений палаты, не обоrреваемых теплоносителем, по
формуле (11.21}
t' (5.41.32+2,77 (32 18,5)+0,373.26121 ,2 0,З73.26.158,4
R. (5,41 0,373) 21,2+0,373.158,4
== 18,8 ос.
Зде<.ь по формулам (11.14) и (11.15) с учетом формулы (11.11)
а л ==5 1.10601==541 BTj(M 2 .OC); b==O,81+0,005(32+18,8)==1,06;
по ф рмуле (2.8)' aH==I,16(32 18,5) /,==2,77 Вт/(м 2 .0С).
5. Вычисляем действительные тепдопотери через наружиые
оrраждения палаты, используя левую часть формулы (J 1.17),
QnoT==0,373 (l58,4 21 ,2) (18,8+26)== 2293 Вт,
IЮлучившиеся весьма близкими к рассчнтапным оБЫ'lНЫМ способом
(2267 Вт).
6. Находим действи rельную усредненную РdДl1ационную тем-
пературу поверхности всех оrраждений палаты, включая отопитель
ную панель, по формуле (11.3)
t == 21,2 32 + 158,4 21,2 188==20 6°С t ==18 5.С
R 158,4 158,4 ' , > n , .
Так как по выражению (11.1) t R >t B , то способ отопления
палаты относится к лучистому.
7. Определяем температуру помещения как полусумму темпе
ратуры воздуха и радиационной температуры
t п ==0,5 (18,5+20,6) == 19,56 ос
п проверяем обеспечение Первоrо условия температурпоi\ комфорт-
ности, вычисляя необходимую для этоrо радиационную темпера-
туру по формуле (2 2)
tIf==I,57.19,55 O,57.18,5:f: 1,5; tkP==20,15:f: ',5 0 С.
Действительная радиационная температура (20,6 ОС) достаточно
близка (отклонение менее 1,5 ОС) к требуемой радиационной темпе-
ратуре помещения, т. е. первое условие температурной комфорт-
ности выполняется.
8. Проверяем правильиость предварительноrо выбора темпе-
ратуры поверхности панели (32°q с учетом ее площади (21,2 м 2 ).
При среДНеМ размере панелн 1==21,2 D . o ==4,6 м коэффициент
облучепиости для стоящеrО человека высотой 1,7 м находим по
формуле (11 5)
З,6 1,7
<rч п==I 0,8 4,Ь ==0,67.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 7 Площадь и температура nosepXllocmu от'1nитеЛЬNЫХ nаNел'й 515
Предельно допустимая температура поверхности ПQТОЛОЧНОЙ
отопительной панели по формуле (J 1.4)
't"л === 19,2+ ::7 ==32,2 ОС.
оказалась несколько выше предваРllтельно выбранной температуры.
Для сидящеrо человека (у===2,3 ы) ДОПУСТJI\lая температура по-
вышается до 33,7 ос, для лежэщеrо (у===2,9 м) ,дo 36,7 ОС. Таким
образом, выполняется и второе условие температурной комфорт-
ности
Пример 11.3. Определи'\! площадь НIIЗКОЙ стеновой отопитель-
ной панели, радиационную те\шературу и провеРН\1 температурную
комфортность в палате по ус,товия'\! ПрllМера 11 2.
1. Задаваясь те\шературой поверхности низко н отопительной
панели тп== 75 ос (как и для металлических приборов), иаходим по
формуле (11.29) ее предваритеЛЫ1}Ю площадь
, 2267
А л == 12,89 (75 20) 3,2 м 2 ,
rде по формулам (28), (11.4) и (11.15) с учето\! формулы (11.11)
ан === (5,1.1,29 1) + 1,66 (75 20) 1/3 ==6,58+6,31 === 12,89 Вт/(м 2 . 'С);
Ь::::О,81 +0,005 (75+21) == 1,29 .
Температуру воздуха принимаем раВhОЙ нормативной темпера-
туре для палат, предполаrая наличие конвективноrо отопления,
т. е. { в ==20 ос.
2. Определяе'ol эквиваЛентиый коэффициент теплопередачи ус-
ловноrо оrраждения по формуле (11.19), приннмая ===0,08,
(1,05.6,4.3,9)+(2,68 1,05) 2.2,5.2 1 08 == 0 """ В /( 2.0 С)
ka 158,4 3,2 ,,"'::1\J т М
И неполный эквивалентный коэффициент теплопередачи по формуле
(11.18), считая R n ==0,1I4 M 2 .°C!Br при конвективном отоплении
,1 о
k э == I 0,31 Вт/(м 2 . С).
0,296 O,1I4
3. Вычисляем радиационную температуру внутренней поверх-
ности оrражденнй, не обоrреваемых теплоносителем, по формуле
(11.21)
{д [6,58. 75+6,31 (75 20)+O,31 .261 3,2 0,31.26. 158,4 20 8 ос
(6,51) 0,31) 3,2+0,31.158,4 ' .
4. Находим действительиые теплопотери через fldружные от-
раждения палаты, применяя левую часть формулы (11 17),
QnoT==0,:31 (l58,4 3,2) {20,8 + 26) ==2252 Вт,
получившиеся, как и в примере 11.2, близким!! к рассчитанным
обычным способом (2267 Вт).
5. Определяем действительную радиационную температуру по-
верхности всех оrраждениЙ палаты, включая отопительную панель,
33*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
516 Рлusu 11. Пuнельно.лучистое отопление
по формуле (11.3)
t == 7 5+ 158,4 з,2 208;::21 9 ОС>! ==20 0 С
R 158,4 158,4 ' , в .
Так как по выражению (11.1) tR>t B , то, вопреки первоначаль-
ному предположению, способ отопления палаты следует отнести к
лучистому.
6. Проверяем выполненне первorо условия температурной
комфортности в палате, приняв температуру помещения t n ==0,5X
Х (20+21,9)==21 ОС и определив требуемую радиационную темпе-
ратуру по формуле (2.2)
щ== 1,57.21 O,57.20:!: 1,5; t1==21,6:!: 1,5°C.
Видно, что действительная радиационная температура поверх-
ности оrраждений (21,9 ОС) соответствует требуемой радиационной
температуре помещения, т. е. первое условие комфортности выпол-
няется.
Проверку BToporo условия температурной комфорт-
ности не делаем, так как принятая температура поверх-
ности низкой отопительной панели (75 ОС) рекомендуется
нормами для больничных палат, т. е. для помещений, к
которым предъявляются повышенные санитарно-rиrиени-
ческие требования.
11.8. Расчет теппопередачи отопительных панелен
Рассмотрим расчет теплопередачи для распространенных
бетонныХ отопительных панелей.
Каждая отопительная панель передает теплоту со всей
внешней поверхности. Однако принято называть, подчер-
кивая величину OCHoBHoro тепловоrо потока, панели при-
ставные или подвесные панелями с односторонней теплоот-
дачей, панели, встроенные в перекрытия или имеющие
конвектиВный канал (см. рис. 11.10, б, в), панелями с
двусторонней теплоотдачей. Фактически же для любой
отопительной панели следует рассчитывать теплопередачу
в обе стороны.
Для панели с односторонней теплоотдачей общая теп-
лопередача складывается из OCHoBHoro тепловоrо потока с
лицевой поверхности, направленноrо Б отапливаемое по-
мещение, лицевой теплоотдачи QJ/ИЦ и дополнительноrо
тыльноrо тепловоrо потока, направленноrо, например, для
приставных стеновых панелеЙ j наружу, тыльной тепло-
отдачи Qтыл (рис. 11.14):
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.8. Расчет теплопередачи отопительных панелей 517
1
2
Рис. 11.14. Разрез наружното ОТ
раждения с приставноii бетон но ii
отопительной панелью
1 отопительная панель с од-
НОСТОрОfНlей теПЛОQТД8'lей; 2
слон отраждения; 3 тепловая
изоляци я
Qлuu,
....... '"
(} тыл
'"
{ н
t,
J
6 fHPrl/J/ 82 f
05
f
Qn== Qлиц+ QTblJl' (11.30)
Для панели с двусторонней теплоотдачей второе слаrае.
мое в уравнении (11.30) выражает теплопередачу в сосед.
нее помещение или в конвективный канал. Например, для
апольно-потолочной панели
Qп==Qпл+Qпт:
при теплопередаче в конвектиВный
тельно)
(11.30а)
канал (приблизи-
Qn== 1,7Qлиц.
(11.306)
При расчетах теплоотдачи тонких отопительных пане.
лей (толщиной до 0,06 м) определяют, как изложено в 11.7,
среднюю избыточную температуру их поверхности. Зная
избыточную температуру и коэффициент теплообмена на
поверхности панели, находят удельный тепловой поток,
поступающий от панели в помещение.
При практических расчетах лицевой и тыльной тепло--
отдачи утолщенных отопительных панелей (толщиной
0,08 м и более) ПрШlеняют способ, основанный на расчете
теплопередачи 1 м каждой rреющей трубы.
Лицевая теплоотдача бетонной отопительной панели
по этому способу рассматривается как слаrающаяся из
теплопередачи отделЬНЫХ rреющих труб, различным об-
разом расположенных в панели. На рис. 11.2 отмечено
различие в положении труб, отражающееся на их теr1ЛО'
передаче: трубы названы средниМи, крайнимии одиночными.
Наиболее ннтенсИВна теплоотдача одиночных труб, тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
бl8 Тлава 11 Панельно-лучuстое отопЛIнuе
отдача крайних и особенно средниХ труб тормозится вза-
имным проrреванием бетонноrо массива соседними трубами.
Если известна теплопередача 1 м трубы, то лицевая теп
лоотдача отопительной панели составИт
QJ1ИЦ qCl>lCl> + qИl>lИl> + qOдloIt, (11.31)
rAe Qep' qJtp, qoIt теплопередача 1 м средних, крайних и одиtf'оч-
ных труб В бетонном массиве; [ер' [нр' [од длина соответствую-
щих труб в панеЛI!.
Лицевую теплоотдачу 1 м трубы qJ1ИЦ' ВТ/М, определяют
с учетом термическоrо сопротивления отдельных слоев в
конструкции панели и оrраждения, отделяющих теплоно-
ситель с температурой t T от помещения:
tT tn
qJ/"Ц== '
ДИU
(11.32)
rAe ' п температура помещения; RJ1jЩ ==RB+ReT+RM+ Rz+
+RH общее сопротивление теплопередаче от теплоносителя в
помещение.
Сопротивление теплопередаче находят по общей для
всех OJопительных приборов формуле (4.7). Особенность
заключается в увеличенном термическом сопротивлении
массива бетона, как отмечалось в rл. 4, по сравнению с
сопротивлением чуrунной или стальной стенки прибора.
Добавочные слои конструкции панели и оrраждения яв-
ляются также дополнительным термическим сопротив-
лением.
В формуле (11.32) все сопротивления теплообмену
на внутренней поверхности трубы ян, термические стенки
трубы ЯСТ' массива бетона ЯМ, добавочных слоев Я Z и
теплообмену на внешней поверхности панели Я н отно-
сятся к 1 м трубы. Поэтому при их определении учитывают
площадь поверхности теплообмена на ДЛИНе 1 м, а резуль-
тат выражают в ос. м/Вт.
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности
1 м трубы с учетом формулы (4.8) составляет
1
RH== A ' (11.33)
ан н
rде Ав площадь внутреl!ней поверхностн теплообмена 1 м трубы.
При внутреннем диаметре трубы d B дlIЯ паиелей с односторонней
теплоотдачей Ав==лd в , с двусторонней AB O,5ndB' м 2 /м.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:j f f 8 Расчет теплопередачи отопительных панелей 519
Термическое сопротивление стенки 1 м трубы с учетом
формулы (4.9)
бет
ReT """""""' A '
I\.C'I СУ
(11 34)
rAe бет толщииа стенки трубы, А ет средняя площадь стенки
1 м трубы. При наружном диаметре трубы d H для панелей с одно-
стороиней теплоотдачей Acт 0,5п (dB+d H ), с двусторонней А ст ==
O,25п (dB+d H ) , м 2 /м.
Термическое сопротивление массива бетона с учетом
формулы (4.10)
RM R I/ЛМ' (11.35)
rAe R термическое сопротивление массива бетоиа при коэф-
фнциенте теплопроводиостн бетона, равном ] ,О (это СОПРОТI!вление
зависиТ от расположеиия rреющих труб в бетоне см. рис. 4.15);
Л М действительное значение теплопроводиости массива бетона.
ТермичеСl ое сопротивление добавочных слоев панели
(на рис. 11.14 изображен один добавочный слой толщиной
(1) вычисляется по формуле
Rl ...!.. ?' , (11.36)
S IVj
rде S площадь внешией поверхности, приходящаяся на 1 м ДЛllНЫ
трубы (см. рис. 1] .14), м 2 /м.
Наконец, сопротивление теплообмену на внешней по-
верхности панели
I
R И ==
аиs'
(11.37)
rде ан коэффициеит внешнеrО теплообмеиа, определяемый по
формуле (2.11).
Для одиночных rреющих труб в бетоне считают, что
теплоотдающая поверхность составляет полосу шириной
0,4 м.
Пример 11. 4. Определим лицевую теплоотдачу I м средних
стекляниых труб диаметром 18Х 2,7 мм, заделанных с шаrом 0,08 м
в бетоиную стеиовую паиель толщииой 0,08 м с одиосторонней
теплоотдачеil, еслн расход воды 30 кr/ч н разность температуры
tт tп==65 ОС. Пdнель оклеена обоями ТОЛЩИНОй 0,002 м. Тепло-
проводиость: бетона 1,37. стекла 0,815, бумаrи 0,175 вт/(м,ОС).
1. Сопротивление теплообмеиу на внутренией поверх ности
трубы при dn 12,6 мм находим по рис. 4.13 R n ==0,043 ос ,м/Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
520 rла8а 11 Панельно-лучистое отопление
2. Термическое сопротивление стенки стекля нной трубы дли-
ной 1 м по формуле (11.34)
R 0,0027 o 069 0 С,м/вт.
СТ 0,815.0,5.3,14 (0,0126+0,018) ,
3. Термическое сопротивление массива бетона определяем при
h==0,08: 2==0,04 м; h/d и ==0,04: 0,018==2,22; s/d и ==0,08; 0,018==
==4,44 по рис. 4.15, а R ==0,56 ОС.м/Вт.
Действительное сопротивление, отнесенное к 1 м трубы, на-
ходим по формуле (11.35)
RM == 0,56: 1.37 == 0,409 ос. м/Вт.
4. Термическое сопротивление слоя бумаrи (обоев) вычисляем
по qюрмуле (11.36)
R == 0,002: (0,08. О, 175)== 0,143 ОС. м/Вт.
5. Определяем предварительное значение сопротнвлення тепло-
обмену на внешней поверхности панели по формуле (11.47), при-
нимая <Х н == 11,6 Вт/ (м 2 .ОС) [по примеqаНlI!О к формуле (11.29) 1
R == 1 : (11,6'0,08) == 1 ,078 ОС. м/Вт.
6. Находим избыточную температуру лицевой поверхности па-
нели (разность температуры поверхности панели и помещения)
t.Тп R (tт tп) ,
Rв+Rст+Rм+Rб+R н
1,078.65
0,043+0,069+0,409+0,143+ 1,078 40,2 ос.
7. Рассчитываем действительные значения коэффициеита <Хн
при полученной избыточной температуре по формулам (2.6) и (2.8)
<х" == 5, 1.1,2 + 1,66.40,21/3 == 1 1,8 Вт/(м 2 . ОС)
и сопротивлеШНI теплообмену по формуле (11.37)
1
R" 11,8.0,01:\ 1,059 ос. м/Вт.
8. Определяем лицевую теплоотдачу 1 м среднеЙ стеI(ЛЯННОЙ
трубы в бетонной панели по формуле (11.32)
65
qлии== 0,043+0,О69+u,409+0,143+ I.U59 37,7 Вт/м.
Тыльная теплоотдача бетонной отопительной панелй
Б наружный воздух, так же как и лицевая теплоотдача,
складывается из теплопередачи отдельных rреющих труб,
т. е. определяется по формуле (11.31).
Тыльную теплоотдачу 1 м трубы приставноЙ, подвесной
или совмещенной панели qтыд, Вт/м, находят с учетом 'тер-
мическоrо сопротивления не только слоев панели, но и
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 11.8. Расчет теплопередачи отопительных панелей 521
слоев конструкции наружноrо оrраждения, отделяющих
панель от наружноrо воздуха, по формуле
tт tи
qтыл R + R ' (11.38)
тыл из
rAe t п расчетная температура наружноrо воздуха; Rтыл==R в +
+Rст+Rм+J;Ri+Rп общее сопротивление теплопередаче от
теплоносителя в наружный воздух, отнесенное к 1 м трубы, ос 'м/Вт;
R из термическое сопротнвление ДОПОлнительноrо слоя тепловой
изоляции для уменьшения теплопотерь через наружное оrражденне
(см. рис. 11.14).
Сопротивления теплообмену на внутренней поверх-
ности трубы R B , термические стенки трубы R CT и массива
бетона RM вычисляют как для панели с двусторонней
теплоотдачей. Поэтому при определении тыльной тепло-
отдачи формула (11.33) записывается в виде
2
RB== d ' (11.33з)
авл в
а формула (11.34) принимает вид
R 40 ст (11.34з)
СТ ЛстЛ (d B + d и )'
Тыльная теплоотдача в большей степени, чем лицевая,
зависит от термическоrо сопротивления слоев оrраждаlOщей
конструкции (на рис. 11.14 изображены два слоя толщиной
()2 И ба). Тепловая изоляция увеличивает это сопротив
ление. Все же тыльная теплоотдача по площади панели
может быть больше основных теплопотерь через наружное
оrраждение той же площади при отсутствии панели. Если
считать возмещение этих теплопотерь полезной теплоот
дачей панели, то дальнейшее возрастание тыльной тепло
отдачи панели будет связано с бесполезной затратой теп-
ловой энерrии.
Установим, что полезная теплоотдача через наружное
оrраждение площадью s, м 2 , имеющее коэффициент тепло
передачи k orp , равна k or Р'<; (t п t п). Тоrда дополнительная
бесполезная теплоотдача через наружное оrраждение, свя-
занная с установкой отопительной панели, в расчете на 1 м
длины rреющей трубы панели составит
qдоп ==qтыл kоrрS (f п t и ). (11.39)
Чтобы свести дополнительную бесполезную теплоот-
дачу к нулю, следует по уравнению (11.39) приравнять
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
522 Fлава 11 Панельно-лучuстое отопление
тыльную теплоотдачу 1 м трубы основным теплопотерям
через наружное оrраждение, подсчитанным обычным путем
qтыл===kоrрS (tп tн)
ИЛИ
S (t n t н)
qTbIJJ.:== R .
о!р
Подставляя это значение qтыл В формулу (l1.38), полу
чим
5 (tn tH)
R orp
tr tH
R тыл + R,!з .
Отсюда найдем необходимое термическое сопротивление
тепловой изоляции Rиз, ос. м/Вт, помещаемой за панелью,
ROIP tT tH
Rиз tn tlf RTbI"
И толщину слоя д из , м, этой тепловой изоляции
В из === R ьз Л нз 5.
(ll .40)
(11.41)
Расчетами установлено, что для уменьшения ТЫЛЬНОЙ
теплоотдачи отопительных панелей (считая, что дополни
тельные теплопотери помещений не должны превышать
10% основных) термическое сопротивление запанельных
участков наружных оrраждений в средней полосе СССР
следует увеличивать не менее чем до 2 Ос,м 2 /Вт. Это зна-
чение термическоrо сопротивления относится к пристав
ным стеновым панелям. Оно должно быть еще более YBe
личено при напольных панелях в нижнем этаже и потолоч-
ных в верхнем этаже зданий.
Пример 11.5. определиы общую теплоотдачу подоконной бе-
тонной отопнтельной панели и толщину слоя тепловой изоляции
пр и условии НСК. ючен ня дополнительных (бесполезных) теплопо-
терь, если сопротивление теплопередаче наружной стены R H С===
==0,95 ос . м 2 /Вт, теплопроводность тепловой изоляции д. 3===
==0,07 Вт! (м,ОС). Приставная панель площадью Ап==1,6 м 2 имеет
14,3 средних rреющих стеклянных труб н 5,8 м краЙних труб,
расположенных с шаrом 5==80 мм. Расчетная температура: тепло-
носителя t T ==85 ос, помещения t n равна температуре BHYTpeHHero
ВОЗДуха t B ==20 ос, наружноrо воздуха tlI== 26 ос.
1. Принимаем лицевую теплоотдачу 1 м средннх труб по рас-
чету в примере 11.4 равной 37,7 Вт/м.
Определяем лнцевую теплоотдачу 1 м крайних труб по отдель-
иому расчету в количестве 73,5 Вт/м.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 11 9 Осоое1l1l0сти проектироваllия системы панелыl20o отоплеllия 5 2
2. Вычисляем лицевую теПЛООТД<lЧУ всей отопительной павел и
по формуле (11.31)
QJlIЩ %:qcp1cp+ q"p1KP ==37,7 .14,3+73,5.5,8=:0965 Вт.
3. Находим тыльную теПЛf)отдачу отопительиоi\ панели, кото-
рая по условию должна быть равиа основным теплопотерям через
наружную стеиу
Q Ап(tв tн) 1.6(20 ( 26)] 77 В
тыл R H . С 0,95 т.
4. Определяем общую полезную теплоотдачу отопительной
панели по формуле (11.30)
Qп==965+77=:о1042 Вт.
5. Рассчитываем сопротивление тыльноi\ теплопередаче от '
теплоноснтеля в наружный воздух, отнесенное к 1 м средней тру-
бы, с учетом результатов расчетов в примере 11.4 и формул (l1.33a)
и (11 .34а).
R rыл == RB+ R CT + RM+ Ri+RH=:o2.0,043+2'0,069+
+0,409+ [ о, 95 ( 8 7 + 21з ) ]: 0,08+ (1 : (23.0,О8)] == 11,070 "С. м/Вт.
6. Вычисляем термическое сопротивлеине слоя тепловой нзо-
.'!яции по формуле (11.40)
0,95 85 ( 26)
Rиз::= 0,0820 ( 26) 11,07=:0 17,58°С,м/Вт.
7. Определием толщину запанельноrо с.'!оя тепловой ИЗОЛЯЦии
по формуле (11.41)
оиз==17,58.0,07.0,08:::::0,1 м.
11.9. Особенности проектнровання СНС1'емы
naHenbHoro отоппення
Проектирование системы отопления здания с бетонными
панелями начинается с выбора вида панелей и мест ИХ
расположения в помещенияХ. Отопительные панели в
помещениях с увеличенной площадью остекления целе
сообразно для уменьшения радиаЦИОННОl'О охлаждения
людей и локализаЦllИ потоков холодноrо воздуха разме-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
52. rЛава 11. Панельно-лучистое отопление
Щ6ть, как уже сказано, под световыми проемами или в
узкой полосе пола, прилеrающей к наружным оrражде
ниям. Если в помещеНИI;! должна обоrреваться только часть
Пола Или потолка, то отопительную панель следует распо
лаrать в виде полосы по периметру помещения.
Установив тепловую мощность и температуру поверх-
ности панелей, рассчитывают их предварительную пло-
щадь. После проверки выполнения условий температурноrо
комфорта уточняют теплопотери через оrраждающие кон-
струкции характерных помещений.
Затем выбирают необходююе количество типоразмерuв
отопительных панелей. Тип бетонной панели определяется
числом параллельных (средних и двух крайних) труб,
размер длиной панели (например, типоразмер панели,
обозначенный П 6-1 ,6, имеет шесть параллельных труб,
длина панели 1,6 м). РеКОN1ендуется оrраничивать число
tипов панелей в здании двумя тремя при общем числе
типоразмеров четыре шесть.
Для выбора типораЗN1ерав панелей значения предвари-
тельной площади панелей (теплопотери всех помещений)
объединяют в rруппы. Средняя величина теплопотерь в
пределах каждой rруппы не должна отличаться более чем
на 15% от аналоrичной величины в соседних rруппах, а
теплопередача панелей, предназначенных для каждоrо
помещения, на + 10 и 5% расчетных теплопотерь (Ha
пример, отопительную панель с полезной теплоотдачей
700 Вт можно устанавливать в ПО:\lещениях с теплопоте
рями 637 737 Вт).
Как известно, температура поверхности бетона значи-
тельно ниже температуры труб. Возникающее различие в
удлинении вызывает растяжение бетона. Для предотвра
щения образования трещин в бетоне расстояние между
трубами панелей не должно быть слишком большим. В част-
ности, для стеновых панелей оптимальным с учетом также
экономических показателей считается шаr труб, равный
100 150 мм.
Площадь отдельных напольно-потолочных панелей же.
лательно принимать до 1O 15 м 2 при длине не более 5 м,
исходя из удобства транспортирования и размещения па.
нелей в помещениях.
После выбора параметров теплоносителя (как правило,
воды) в трубах панелей в зависимости от принятой схемы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.9. Особе/иlости nроектuроваllUЯ сш:;темы пан.ельн.Оi!О отоnлен.uя 525
системы отопления проводят окончательные конструиро-
вание и расчет теплопередачи панелей с уточнением при-
нятоrо расположения их в помещениях. Детальную раз-
работку панелей выполняют с расчетом заложенной в них
несущей арматуры. Бетонные отопительные панели вклю-
чают в общую номенклатуру изделий для сооружения
здания.
При проектировании системы отопления с теплоноси-
телем водой обращают внимание на обеспечение полноrо
удаления воздуха из панелей, особенно rоризонтальных,
что достиrается при совпадении направлений движения
воды и воздуха в трубах панелей.
Завершается проектирование панельноrо ОТОШlения rид-
равлическим расчетом труб с учетом длины, изrибов и
соединений наrревательных элементов панелей. Тепловую
наrрузку панелей принимают с учетом дополнительных
бесполезных теплопотерь через наружные оrраждения,
если они имеются.
В случае cOBMecTHoro использования в системе отоп-
ления различных отошпельных прнборов металлические
радиаторы и конвекторы снабжают кранами повышенноrо
сопротивлении, так каУ( пщравлическое сопротивление
труб бетонных панелеЙ заметно превышает сопротивление
параллельно прасоединенных обычных приборов.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
526 rлава /1 Пан.ельн.о-лучистое отоплен.ие
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Обосиуйте возможность понижеиия температуры воздуха
в помещенин прн лучистом отоплении по сравнению с температурой
воздуха при конвективном отопЛеННI!.
2. В чем отличие раднационной температуры помещения, вы-
численноЙ относительно человека, находящеrося посередине поме-
щення, и относитеЛьно отопительной панели?
3. УстаНОВlIте закономерность измеllения cpeAHero значення
коэффициента KOHBeKTIIBHoro теплообмена на поверхностн стеиовой
Отопнтельной паиели при изменении ее высоты.
4. Составьте систему алrебраических уравнений тепловоrо
баланса Д.'1я трех rрупп поверхностей в помещенни (теплотеряlO-
щих, аднабатных и теплоотдающих).
5. Дайте критическую оценку приведенным в rл. 11 способам
расчета теплообмена в ПО'l!ещении при помощн oAHoro уравнения
тепловоrо баланса.
6. Сопоставьте коэффициенты теплопередачи rреющих труб
одннаКовоrо днаметра открыто проложенных в ПО\lещении н за-
МОНОЛfiченных в бетон.
7. Выведите формулу (11.22).
8. Проведнте реферативиое исследование применения неметал-
Лических наrревательных элементОв в 6етонныхrотопнтельных пане-
лях.
9. Напишите формулу для определения неполноrо коэффнцнента
теплопередачн через ДОПОЛНlIтельные слои материалов, прнлеrаю-
щие к тыльной стороне бетониой отопительноЙ панели.
10. Составьте, используя дополннтельную литературу, снсте-
му уравнений для определення температуры в заданных тОчках по-
верхности 6етоииой отопнтельНой панелн,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л V. МЕСТНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
rЛАВА 12. ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
12.1. Характеристика печноrо отоппения
Печное отопление относится к местным системам отоп-
ления, при которых получение, перенос и передача теплоты
происходят в одном и том же обоrреваемом помещении.
Теплота rенерируется при сrорании топлива в топливнике
печи. rорячие дымовые rазы наrревают внутреннюю по-
верхность каналов дымооборотов, теплота через стенки
каналов передается в отапливаемое помещение. Охладив-
шиеся дымовые rазы удаляются через дымовую трубу в
атмосферу.
Топливо сжиrается в печи периодически, поэтому теп-
лота IIоступаеr в помещение неравномерно, и в нем наблю-
дается нестационарный тепловой режим. Наибольшая теп-
лоотдача печи приходится на конец топки, коrда темпера-
тура ее стенок достиrает максимума; наименьшая тепло-
отдача относится ко времени перед началом очередной
топки.
Изменение теплоподачи в помещение характеризуют
коэффициентом неравномерности теплопередачи печи М,
выражающим отношение полуразности максимальной и
минимальной теплопередачи печи к ее среднt:.lvrу значению
[формула (2.59)]. Коэффициент неравномерности теплопе-
редачи зависит от числа топок в сутки; определяется для
каждой конструкции печи экспериментально.
Колебания теплоподачи вызывают изменение темпера-
туры воздуха и радиационной температуры помещения.
При печном отоплении происходит постоянное изменение
температуры помещения, зависящее от ero теплоустойчи-
вости. Как известно, чем больше способность оrраждений
и оборудования помещения поrлощать теплоту, тем выше
ero теплоустойчивость. Достаточно теплоустойчивым счи-
тают помещение, в котором при неравномерно передающей
теплоту отопительной печи обеспечиваются колебания тем-
пературы воздуха в пределах ::1:3 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
528 rлаба 12 Печное отопление
Печное отопление имеет распространение и в настоя-
щее время. В нашей стране почти треть жилоrо фонда (в
основном за счет старых домов в сельской местности) обо-
рудована печами. При новом капитальном строительстве
печное отопление применяется оrраниченно.
По действующим нормам (rлава СНиП 2.04.05-86) не
допускается применение печей для отопления ПРQИЗВОД-
cTBeHHыx помещений катеrорий А, Б и В. Устройство
печноrо отопления в rородах и населенных пунктах rород.
CKoro типа должно специально обосновываться.
Печное отопление допускается в жилых домах, зданиях
сельских советов и управлений при числе этажей не более
двух (не считая цокольноrо этажа), небольших общест-
венных зданияХ (например, в общеобразовательных шко.
лах при числе мест не более 80), производственных помеще-
ниях катеrорий r и Д площадью не более 500 м 2 . Печное
отопление часто устраивается в садовых домиках.
Распространение печноrо отопления объясняется ero
достоинствами: меньшей стоимостью устройства по срав-
нению с друrими видами отопления, малой затратой ме-
талла (только на колосниковую решетку, дверцы, задвижки,
иноrда на каркас), простотой устройства и обслуживания,
независимостью отопления отдельных помещений, одновре-
менным обеспечением вентиляции помещений.
Достоинства печноrо отопления свидете ьствуют о ero
широкой доступности. Однако установленные оrраничения
в отношении дальнейшеrо распространения (отметим еще
раз, что печное отопление иноrда допускается, но никоrда
не рекомендуется) отражают ero серьезные недостаТIШ.
Недостатки печноrо отопления: пониженный уровень
тепловоrо комфорта по сравнению с водяным отоплением
(нестационарный тепловой режим, а также переохлаждение
нижней зоны помещения), затруднения при эксплуатации
(заботы о топливе, уход за печью, заrрязнение помещения),
повышенная пожарная опасность, возможность отрав-
ления окисью уrлерода при неправильном уходе за печью,
Потеря (до 5%) рабочей площади помещеиия.
При печном отоплении печи обычно размещают в по-
мещениях у внутренних стен, используя эти стены для
прокладки дымовых каналов. При этом облеrчается вывод
дымовых каналов в атмосферу, сокращается длина оrолов-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 12.1 Характеристика пеЧftО20 отоnЛeftUЯ 528
' 1
t
t JJ t
L
.<-._ 1
ДЫМОВдFlТРУI>АЦ'
11:
'\ "
i,
ОТОnИТЕЛ!,.
НА А ПЕЧЬ
D
D
ФУндд ент .==t.
Рис. 12.1. Направление движения воздуха в помещенин при расположении отопи-
тельной печн у виутреиней стеиы
ков (участков каналов над кровлей), что улучшает тяrу
8 печах.
Однако при таком расположении печей переохлаж-
дается нижняя зона помещениЙ. Потоки Воздуха, HarpeBa-
ющеrося у поверхности печи, поднимаются к потолку по--
мещения. Потоки воздуха, охлаждающеrося у поверх-
ности наружНых оrраждений, опускаются к полу. В поме-
щении устанавливается циркуляция воздуха, показанная
на рис. 12.1. В результате охлажденный воздух переме.
щается вдоль пола в сторону печи, нарушая нормальное
самочувствие людей, находящихся в помещении.
Такой циркуляции воздуха с холодным дутьем по HoraM
людей можно избежать, переместив печь в помещении к
наружным оrраждениям. Но в этом случае потребуется
утепление дымовых каналов в наружных стенах во из-
бежание конденсации на их внутренней поверхности влаrи
из отводимых дымовых rазов. При этом все же неизбежны
ухудшение тяrи в печи, дополнительное заrрязнение по-
мещения при переносе топлива, золы и шлака.
При устройстве печноrо отопления не допускаются
отвод дымовых rазов в вентиляционные каналы, а также
установка вентиляционных решеток на дымовых каналах.
34 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5ЧО rAasa 12 Печное отопАенuе
Следовательно, каналы обеих систем печноrо отопления
и естественной вытяжной вентиляции должны быть
обособлены во избежание нарушения их действия.
Печи в здании размещают так, чтобы одна печь обоrре
вала не более трех помещений, расположенных на одном
этаже. В здании с коридорной системой связи пvмещеннй
печи устанавливают таким образом, чтобы обслуживание
осуществлялось из коридоров или подсобных помещений,
имеющих окна с форточками и оборудованных eCTecTBeH
ной вытяжной вентиляцией. В двухэтажных зданИЯХ можно
устраивать двухъярусные печи как обособленные, так и G
одной общей топкой на первом этаже.
12.2. Общее опнсание отопительных печей
Печи предназначаются для различных целей: для отоп-
ления (ОТОПИlельные печи), наrревания воды (пеЧИ Кd-
менки, приrотовления пищи (варочные печи),сушки про-
дуктов, одежды, материалов (сушильные печи). Эти функ-
ции MorYT выполняться отдельно и MorYT быть совмещены
в одной конструкции печи. В учебнике рассматриваются
одноцелевые отопительные печи.
К конструкции отопительной печи предъявляются сле-
дующие требования:
1) обеспечение достаточно равномерной температуры
воздуха в обоrреваемом помещении в течение суток (допу-
стимое отклонение + 3 ОС);
2) экономичное сжиrание топлива [с возможно боще
высоким коэффициентом полезноrо действия (кпд)],
3) безопасность при эксплуатации;
4) оrраничение температуры поверхности: 90 ос в по-
мещениях детских дошкольных и лечебно профилактиче
скиЙ учреждений, в друrих помещениях 110 ос на площади
не более 15% (l20°C He более 5%) общей площади по
верхности печи; в помещении с временным пребыванием
.'Iюдей допустимо применение печи при температуре ее
поверхности выше 120 0 с.
Печь состоит из трех основных элементов: топливника
(топки), rазоходов (дыюоборотов)) и дымовой трубы. В топ
ливнике может сжиrаться твердое (как правило, на колос-
никовой решетке), жидкое и rазообразное (см. 13.2) топ-
ливо. В зависимости от вида топлива изменяют€я размер
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
122 Классификация omoпиmeAb1ibtx пРчеи 531
и форма топливника. Под топливником устраивают под-
дувало (зольник при твердом топливе), через которое воз-
дух из помещения поступает к rорящему топливу. Pery-
лирование количества поступающеrо воздуха осуществ-
ляется поддувальной дверкой.
Массивные печи возводят на собственном фундаменте,
не связаННОlvl с фундаментом стен, отделяя фундамент от
КЛадки печи слоеl\1 rидроизоляции. Облеrченные печи MorYT
устанавливаться без фундаl\1ента непосредственно на
полу помещения. В этих случаях под поддувалом устраи-
вают шанцы небольшие сквозные каналы, предотвраща-
ющие переrрев пола вследствие циркуляции через них
воздуха помещения.
rорячие ды\-!овые rазы под влияние\-! естественной тяrи
перемещаютсq из топливника по rазоходам печи rазоходы
MorYT состоять из одноrо или нескольких дымооборотов.
по которы\-! ды\ювые rазы движутся и снизу вверх, и сверху
вниз. Над верхним перевалом ДЫl\10ВЫХ rазов устраивают
перекрытие перекрышу печи. В иижних точках дымо-
оборотов (в подвертке, rде rазы совершают поворот снизу
вверх) помещают небольшие пр очистные дверцы чистки
для удаления сажи и летучей золы В последнем rазоходе
перед дымовой 1рубой помещают задвижки для реrули-
рования скорости ДВИА<ения ды\ювых rазов и полноrо пре-
кращения их ДВИА<ения после окончания топки печи.
Для YCKopeHHoro наrревания помещений в начальный
период отопления в массиве печей иноrда устраивают теп-
ловоздушные камеры, представляющие собой открытые в
ПОl\1ещения полости, не сообщающиеся с дымооборотами.
Для лучшеrо обоrревания нижней зоны отапливаемых
помещений печи (особенно расположенные у внутренних
стен) часто делают с подтопочным дымооборотом, что обес-
печивает усиленный проrрев нижней их части.
12.3. Классификация отопительных пече
Конструктивное исполнение печей чрезвычайно разно-
образно. На конструкцию оказывают влияние вид исполь-
зуемоrо топлива и технолоrия возведения печей. Отли-
чаются основные материалы массива, толщина ero стенок,
форма печей в плане и их высота. Различны MorYT быть
34*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
582 Т..ава 12. Печное отопление
схемы движения дымовых rазов внутри печей и способы
их отвода в атмосферу.
Печи рассчитывают на различную периоДИЧНОСТЬ ис-
пользования их в течение суток. Периодичность ИСПОЛЬ-
зования печи зависит от ее теплоемкости, т. е. от Toro ко-
личества теплоты, которое накапливается (аккумулируется)
в массиве печи во время топки и передается затем в поме-
щение вплоть до начала следующей топки. Принято счи-
тать, что новую топку печи необходимо начинать, коrда
средняя температура ее внешней поверхности понцзится
до температуры, превышающей на 100 температуру воз-
духа в помещении. Период времени от конца одной ТОПКИ
до начала .пруrой называется сроком остывания печи.
По теплоемкости печи делят на теплоемкие и нетепло-
емкие. Понятие о сроке остывания относится к теплоем-
ким печам, так как нетеплоемкие печи теплоту не аккуму-
лируют и требуют постоянной топки.
Теплоемкие печи в зависимости от срока их остывания
подразделяют на печи большой теплоемкости (со сроком
остывания до 12 ч), средней (8 ч) и малой (3 4 ч) теплоем-
кости. Таким образом, печи большой теплоемкости потре-
буется протапливать при расчетной температуре наруж-
110ro воздуха для проектирования отопления (параметры Б
по rлаве СНиП 2.04.05-86) 2 раза в сутки, печи средней
теплоемкости 3 раза, печи малой теплоемкости то-
пить снезначительными перерывами.
Более точно теплоемкость печей характеризует их ак-
тивный объем, от Koтoporo зависит и lюэффициент нерав-
IIOмерностн теплопередачи печей М (см. 12.1). Печи,
имеющие активный объем 0,2 м 3 и более, относят к тепло-
емким; при аК1ИВНОМ объеме менее 0,2 м 3 печи считают
нетеплоемкими.
Активным объемом называют объем наrревающеroся
массива печи (включая пустоты), определяемый произве-
дением площади печи на уровне низа топки на активную
(расчетную) высоту. Активная высота печи принимается от
низ,а топки или дна нижележащеrо подтопочноrо канала
(см. рис. 12.3,6) до верхней (при толщине перекрыши до
140 мм) или нижней (> 140 мм) ПЛОСIЮСТИ перекрыши.
Теплоемкие печи применяют для отопления жилых и
общественных зданий, нетеплоемкие для отопления зда-
ний с. кратковременным пребыванием людей.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.3. КлассиФикация отопительных пеЧей 533
а) о) 8) с) iJ )
r---
е)
х)
*)
з)
11)
;;,1
л) м) Н)
crl
в
); (
Рис. 12.2. Схемы движения ДЫМОВЫХ rазов в отопителЬНЫХ печах
1 топливник; 2 теПЛОВО3ДУШНdЯ камера
По температуре теплоотдающей поверхности в COOTBeT
ствии с предъявляемыми требованиями различают печи
умеренноео проерева (толстостенные печи с толщиной сте-
нок 120 мм и более, наrревающиеся в отдельныХ местах
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
534 rЛQвQ 12. Печное отопление
до температуры 90 ОС), nовышенноzо nроерева (TOHKOCTeH
ные печи с толщиной стенок rазохода до 70 мм, темпера
тура поверхности которых в отдельных точках доходит до
11 120 ОС) и высокоео nроерева (печи, температура поверх
ности которых не оrраничена).
По схеме движения дымовых rазов печи устраивают:
с движением rазов по каналам, соедииенным nоследова-
телыlO: однооборотные (рис. 12.2, а) с одним подъемным
каналом, двухоборотные (рис. 12.2, 6) с двумя подъемными
каналами, мноrооборотные с восходящим движением rазов
(рис. 12.2, в) по нескольким подъемным каналам;
с движением rазов по каналам, соединенным nараллель
но: однооборотные (рис. 12.2, ё), двухоборотные (рис.
12.2, д);
со свободным движением rазов бесканальные (колпако
вые) (рис. 12.2, е, ж);
с движением rазов по комбинированной СIlстеме каналов
с нижним проrревом (с подтопочным дымооБОРОТОl\l) по-
следовательных (рис. 12.2, з, и), параллельных (рис. 12.2,
к, л), с бесканальной надтопочной частью (рис. 12.2, ..и);
с движением rазов по каналам, соединенным последо-
вательно BOKpyr тепловоздушных камер (рис. 12.2, н).
По материалу массива и отде.же внешней поверхности
печи бывают (в порядке убывания теплоемкости): 1) кирпич-
ные изразцовые; 2) кирпичные оштукатуренные; 3) бетон-
ные из жаростойких блоков; 4) кирпичные в металличе-
ских футлярах; 5) стальные с внутренней футеровкой из
оrнеупорноrо кирпича; 6) чуrунные без футеровки.
По форме в плане печи ВЫПО.1НЯЮТ прямоуrольными,
квадратными, круrлыми, уrловыми (треуrольными).
По способу отвода дымовых rазов различают печи с
удалением rазов через внутристеНIIые каналы, через на-
садные и коренные дымовые трубы. Внyrристенные дoмo
вые каналы устраивают в кирпичной кладке стен зданий.
Печи соединяют с каналами rоризонтальными металличе
скими патрубками длиной не более 400 мм. Насадиые трубы
возводят непосредственно над печами (см. рис. 12.1). Ко-
ренные трубы сооружают относительно редко на самостоя-
тельных фундаментах.
При массовом строительстве обычно используют типо
вые печи, заранее разработанные для сжиrания определеl!
Horo вида топлива, причем печи MorYT быть рассчитаны на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.4. КонструиРО8ание и расчет тОn.IJИ8НUКО8 теп.IJоемкuх печей 535
периодическую топку, на непрерывное или затяжное [о-
рение топлива. Конструкции таких печей имеют теплотех-
нические характеристики, полученные на основе лабора-
торных испытаний.
12.4. Конструирование и расчет топливников
теплоемких печей
Топливники печей представляют собой камеры, в ко-
торые для rорения топлива подводится воздух, [де ПОk
держивается высокая температура и откуда отводятся на-
[ретые продукты сrорания. При этом имеют место частичная
теплоаккуму.'1ЯЦИЯ в массиве топок и теплопередача через
их стенки в помещения. Топливники должны обеС'печивать
получение расчетных количеств теплоты, создавать усло-
,вин для наиболее полноrо сжиrания топлива (с КПД не
'менее 90 %) и pery лирования интенсивности rорения, обес-
печивать удобство и безопасность эксплуатации.
Топочные процессы rорения аналоrнчны процессам,
рассматриваемым в дисциплине «Теплоrенерирующие ус-
тановки». При конструировании топливников и их тепловом
расчете ориентируются на усредненные параметры вы-
бранноrо вида топлива, причем исходят из ero низшей
теплоты сrорания (Q ,кДж/кr).
Топливники печей подразделяют на слоевые (rорение
в основном в слое твердоrо топлива) и факельные (rорение
rазообразноrо топлива, опилок, лузrи и друrоrо пылевид-
Horo топлива во взвешенном состоянии).
В зависимости от вида применяемоrо топлива разли-
чают топливники для сжиrания дров, буроrо и KaMeHHoro
уrля, антрацита, торфа, rорючих сланцев, а также соломы,
лузrи, шелухи, опилок, кизяка и друrих местных rорючих
веществ.
Рассмотрим конструкции топливников наиболее распро-
страненных теплоемких печей, предназначенных для сжи-
rания твердоrо топлива.
Топливники старой конструкции для сжиrания дров
делали с rлухим подом (рис. 12.3, а). Дрова, лежащие на
поде, плохо омывались воздухом, поступавшим только че-
рез открытую топочную дверцу. Поэтому значительная
часть воздуха не участвовала в процессе rорения топлива
и охлаждала топочное пространство. Избыток воздуха до-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
536 j rла6а 12 Печное отопление
и.}
В)
'1
3
/;
Е) оу
1
f
1; fO
7 /;
j
s
с;
w
....
«
1iE
-«
"-
....
о
g
Рие. 12.3. КОНСТРУКl\ии печиых топливииКОВ с rлухим ПОДОМ (а), с колосииково/\
решеткой для сжиrаИIIЯ дров (6), камеииоrо уrля (6), аитрацита (2), влаЖllOrо TOp
фа (о). с буик ро" для сжиrаиия местиых п)рючих веществ (е)
1 топочная дверца. 2 под топон 3 шанцы, 4 поддувальная дверца;
5 прое'\f для отвода продуктов сrорания топлива, 6 колосниковая решетка,
7 подТОПОЧНЫЙ канал для ниЖнеI о проrрева печи, 8 ........ подцувало н зольник;
9 rидроизоляция, 10 ШУРОВОЧИdИ дверца. 11 футеРОВКа
стиrал большой величины. кпд топливника с rлухим
подом не превышал 35 % .
На рис. 12.3, 6 представлен топливник для сжиrания
дров с колосниковой решеткой. Воздух через поддувало
снизу довольно равномерно пронизывает весь слой rори
зонтально уложенных поленьев. Избыток воздуха умень-
шается, повышается температура rорения, в результате
увеличивается кпд топливника. Топливник делают срав-
нительно высоким для дожиrания летучих веществ топлива.
На рисунке изображен топливник печи с нижним проrре-
вом: продукты rорения из топки сначала опускаются в
подтопочный канал и лишь затем поднимаются в надтопоч-
ную часть печи. Топливники тепловой мощностью более
3000 Вт футеруют изнутри оrнеупорным или туrоплавким
кирпичом.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
& 124 Конструирование и расчет топливников теплоемких печей 537
Топливник для сжиrания KaMeHHoro уrля (рис. 12.3, в)
оборудуют колосниковой решеткой с увеличенной площадью
живоrо сечения (для rорения требуется большее количе
ство воздуха, чем для дров). Толщина слоя уrля доходит
до 200 мм, поэтому колосниковую решетку несколько опу
скают по отношению к низу заrрузочной дверцы. Выход
,1lетучих веществ при rорении уrля небольшой, и высоту
топливника делают несколько меньшей, чем при сжиrании
дров.
При сжиrании буроrо уrля, топлива, имеющеrо BЫCO
кую ЗОЛЫIOсть (12 % и более), необходимо увеличивать
размеры зольника.
Топливник для сжиrания аН1'рацита (рис. 12.3, е) YCT
раивают с неrлубокой шахтой, в основании которой поме-
щают колосниковую решетку увеличенной площади. Это
способствует образованию слоя топлива, в котором раз-
вивается высокая температура. Антрацит rорит с малым
выходом леrучих веществ, поэтому объем топливника зна-
чительно сокращается по сравнению с ero объемом при
сжиrании дров.
Для сжиrания влажноrо торфа (рис. 12.3, д) применяют
полушахтный топливник, имеющий наклонную и rоризон
таЛhНУЮ колосниковые решетки. В передней стенке топ-
ливнИ!<а помещают третью дверцу шуровочную. На
наклонной решетке торф подсушивается. Выделяющийся
в процессе сушки водяной пар отводится через паровыпуск-
ную щель в верхней части топки. Сrорание высушенноrо
сползающеrо торфа происходит на rоризонтальной решетке.
Подобным же образом устраивают топливники для
сжиrания кизяка.
Топливник для сжиrания СОЛОМbl, опилок, подсолнечной
лузrи (рис. 12.3, е) дополняется наружным бункером для
топлива. Под бункером помещается стальной конус с от-
верстиями диаметром 6 мм для подвода воздуха к топливу,
поступающему в топку. Частички топлива подхватываЮТСJ1
струями воздуха и сrорают налету. ДополнительныЙ воз-
дух может подаваться через щели в поде с реrулированием
при помощи поддувальной дверцы.
Сжиrание твердоrо топлива в топливниках теплоемких
печей происходит при нестационарном режиме rорения.
Тепловой расчет топливников выполняют для OCHOBHoro
периода интенсивноrо rорепия топлива, хотя при торении
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
538 r лава 12 Печное отопление
топлива наблюдаются начальный период, коrДа темпе-
ратура в топке нарастает, и завершающий период, коrда
температура понижается.
Размеры топливника определяют в зависимости от теп
ловой мощности печи и удельноrо тепловоrо напряжения
объема топки (прил. 1), допустимоrо для выбранноrо вида
топлива.
Расход топлива О, Kr, за время одной топки печи
G==3,6Qп (m+n)/QR'YJп, (12.1)
rде Qп расчетные теплопотери, Вт, отапливаемых печью поме-
щений или, что то же, тепловая мощность печи; m+n продолжи-
тельность топки и срок остываниЯ печи, ч; для основных видов
топлнва продолжите,;ьность топки печи т может быть принята
по табл. 12.1; Q низшая теплота сrорания топлнва, кДж/кr
Таблица 12.1. Средняя продолжительность топки
теплоемких печей умереиноrо nporpeBa r.п
Топливо
Значения т, ч, при тепловой МОЩНОСТИ печи
Qп. ВТ
1750 3500 I 3500 6000 I более 6000
менее
1750
Дрова
Каменный уrоль
Антрацит
1
1,5
2
1,25
1,9
2,5
1,6
2,4
3,2
2
3
4
(прнл. 1); 'YJ п КПД печи; для печей с колосниковой решеткой
при сжиrании антрацита 'YJ п== О, 75, при сжиrании ТОПЛlIва друrих
видов 0,7, для печей с rлухим подом 0,35.
Затем, зная количество заrружаемоrо в печь топлива,
определяют площадь ее пода А под , м 2 :
Апод==G/рhСJI' (12.2)
rде р плотность топлива, Kr/M3i h сп толщина слоя топлива, м.
Средние значения двух последних величин приведены в прил. 1.
При использовании типовоrо проекта печи площадь
пода не рассчитывают, а принимают по чертежам и сразу
переходят к уточнению высоты топливника.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12 -1 Конструирование и расчет тOпAUBHUKQ8 теплоемких печей 53'
Площадь КОЛОСНИКОВОЙ решетки, размещаемой в преде
лах пода А к . р , м 2 , вычисляют по формуле
А к . р. == G/mB p , (12.3)
rде Вр допустимое удельное напряжение колосниковой ре-
шетки, Kr/ (ч ,м 2 ); средние ЗНачения данЫ в прил. 1.
Размеры пода и Колосниковой решетки выбирают в
зависимости от размеров кирпича, блоков.
Далее находят иЛИ уточняют (имея типовые чертежи)
высоту топливника печи. Топливник по высоте должен
вмещать слой топлива необходимой толщины и свободное
пространство над этим слоем. Объем свободноrо простран-
ства должен быть тем больше, чем выше содержание в
топливе летучих веществ.
Высоту топливника h p м, определяют, используя за-
вИсимость удельноrо тепловоrо напряжения объема топ
ливника QT/V т' Вт/м 3 , от Вида топлива:
h GQ 1]T
T 3,6тА под (QT/V T ) '
(12.4)
rде 1lт кпд ТОПЛИВНlIка, учитывающиЙ неполное сrорание и
провал в зольник части ТОПЛlIва; принимают при колосниковой
решетке равным 0,9, при rлухом поде 0,7; т продолжитель
ность топки, ч (см. табл. 12.1); QT/VT допустимое удельное теп
ловое напряжение объема топливника, Вт/м 3 (прил. 1).
Высоту топливника, полученную по формуле (12.4),
окруrляют, ориентируясь при кирпичных печах на целое
число рядов уложенноrо плашмя кирпича (толщина одноrо
ряда 70 мм), при блочных печах на целое число БЛОIЮВ.
При этом для поддержания BblCOKoro КПД топки
фактическое удельное тепловое напряжение объема топ-
ливника не должно отличаться от принятоrо более чем
на 15%.
Наконец, рассчитывают площадь поддувальноrо от-
верстия Ап.о, M
А GLo (1 + ' Е /273)
п. о 3600ти .
(12.5)
rде Lo объем воздуха, практичеСКII необходимоrо при ero TeM
пературе О ос и нормальном атмосферном давлении для сжиrаиия
1 Kr топлива, M 3 /Kr (ПрIlЛ. 1); t B температура воздуха в поме-
щении, ос; v скорость движения воздуХа в живом сечении под-
дувальноrо отверстия; принимают равной 1 2 м/с,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
540 rлава 12. ПеЧ1l0е отопление
12.5. Конструирование и расчет rазоходов
теплоемких печей
rорячие дымовые rазы поступают под действием ес-
тественной тяrи из топливника в rазоходы печи. rазоходы,
как видно из классификации печей, представляют собой
разветвленную систему дымооборотов, внутренние поверх-
ности которых, непосредственно омываемые дымовыми
rазами, являются тепловоспринимающими.
rазоходы конструируют таким образом, чтобы за счет
теплообмена на тепловоспринимающих поверхностях тем-
пература дымовых rазов понижалась до 110 130 ос, т. е.
до уровня, ниже KOToporo возможны недопустимые яв-
ления конденсация водяноrо пара и интенсивное выпа-
дение сажи.
В помещение теплота передается при теплообмене на
наружных теплоотдающих поверхностях печи. Теплоотдаю
щими называют наружные поверхности rазоходов, омы-
ваемые с внутренней стороны дымовыми rазами, а с наруж-
ной воздухом помещения. Наружную поверхность пере-
крыши считают теплоотдающей, если ее толщина меньше
210 мм, а высота печи не превышает 2100 мм.
ТеПd10отдающие поверхности печи MorYT быть откры-
тыми, обращенными в отступку (полость между стеной
помещения и поверхностью печи) или в тепловоздушную
камеру. Теплоотдача в открытую с двух сторон широкую
(шириной 130 мм и более) отступку отличается незначи-
тельно от теплоотдачи с открытой поверхности печи. При
закрытой по бокам отстуш(е теплоотдача с поверхности
выходящей в отступку стенки печи заметно уменьшается
(на 25 50%).
При конструировании теплоемких печей придержива-
ются следующих общих правил:
1) площадь теплоотдающих поперхностей должна соот-
ветствовать площади тепловоспринимающих;
2) скорость движения дымовых rазов должна быть, с
одной стороны, возможно большей для увеличения плот-
ности тепловоrо потока на тепловоспринимающей ПОВерх-
ности; с друrой стороны, оrраничена для Toro, чтобы по-
тери давления при движении rазов соответствовали воз-
никающему естественному циркуляционному давлению
(тяrе);
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 12.5. /(онструирование и расчет еазоходов теплоемких печей 541
3) объем массива должен быть достаточен для поддер-
жания заданноrо тепловоrо режима помещений.
При конструировании печей с последовательными ДЫMO
оборотами (см. рис. 12.2, а, б) число оборотов оrраничи
вают. В старых мноrооборотных печах (см. рис. 12.2, в)
наблюдался неравномерный проrрев rазоходов, вызывав
ший появление трещин в кладке; вследствие повышения
потерь давления в печах приходилось увеличивать высоту
дымовых труб; Та!{же увеличенным было число мест, rде
скапливалась сажа.
Последовательные дымообороты делают преимущест
вен но вертикальными, а не rоризонтальным:и, избеFая
явления недоrрева нижних стено!{ rоризонтальных каналов,
что приводит к понижению КПД печей.
Печи с параллельными дымооборотами введены в прак-
тику русским архитектором И. И. Свиязевым (см. рис.
12.2, е, д). При их конструировании подъемный канал
предусматривают одиночным, опускных каналов устраи
вают несколько. Кроме Toro, каналы прокладывают с по
путным движением дымовых rазов, в результате чеrо обес
печиваются равномерность распределения rазов по спуск-
ным каналам (и их проrревания), а также самореrулиро-
вание этоrо распределения. Напротив, равномерность про-
rревания нарушается, если параллельные каналы сделать
подъемными или с тупиковым движением rазов в ниХ.
Преимуществами печей с параллельными дымооборо
тами являются уменьшение потерь давления в rазоходах,
увеличение теплоаккумулирующеrо массива.
Для устранения недостатка таких печей переrрева-
ния их верхней зоны предусматривают направление
наиболее rорячих rазов из топливника в ПОДТОIIОЧНЫЙ
канал, т. е. печи устраивают с нижним проrревом.
Бесканальные (колпаковые) печи разработаны рУСС!<ИМ
инженером В. Е. rрум rржимайло (см. рис. 12.2, е, ж).
В надтопочнои части такой печи rазоходы отсутствуют.
fорячие rазы из топливюша поднимаются в виде активной
центральной струи. Дойдя до перекрыши печи и далее,
соприкасаясь с тепловоспринимающей поверхностью сте-
нок, rазы охлаждаются и, утяжеляясь, опус!{аются вниз.
При этом rазы частично подмешиваются к восходящей
струе, частично внизу удаляются из печи в дымовой канал.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&.2 r лава 12. Печное отопление
Для увеличения массива внутрь печи вводят контрфорсы
устраивают колодцевую кладку.
Основными достоинствами бесканальных печей явля-
ются простота конструкции, высокая теплоотдача вслед-
ствие повышения КПД, lIезначительные потери давления.
К недостаткам их (помимо общих) относится переrрев верх-
ней части, а следовательно, верхней зоны помещений. Для
уменьшения переrрева устраивают комбинированные ra-
зоходы перед колПаками rазы пропускают через под-
топочный канал (см. рис. 12.2. ,1,t).
Теплоаэродинамический расчет rазоходов печей выпол-
няют, как и тепловой расчет топливников, для OCHoBHoro
периода интенсивноrо rорения топлива.
При расчете rазоходов сконструированной печи или
печи выбранной типовой конструкции исходят из резуль-
татов теПJ10воrо расчета топливника. Предварительно,
после уточнения высоты топливнИ!{а по формуле (12.4),
соответственно увеличивают или уменьшают высоту над-
топочноЙ части печи с тем, чтобы обеспечить условия теп-
ловоrо расчета rазоходов.
Теплоаэродинамический расчет rазоходов заключается
в проверках:
1) тепловосприятия стенками топливника и каналов;
2) скорости движения rазов в каналах;
3) теплоаккумулирующей способности массива печи;
4) плотности тепловоrо потока на теплоотдающей по-
вер хности печи.
1. Расчет тепловосприятия печи. Проверяется соответ-
ствие действительноrо тепловосприятия печи необходи-
мому тепловосприятию. За период времени от начала одной
топки до начала друrой, т. е. с учетом срока остывания,
от печи в помещение должно БЫТh передано общее количе-
ство теплоты QоБЩI кДж, равное теплопотерям помеЩt:ниЯ
за этот же период [показаны в числителе формулы (12.1)J:
Qь щ== 3,6Qn (m+ п). (12.6)
Это общее количество теплоты де IIЖНО быть воспринято
внутренними поверхностями топливника и rазоходов за
период времени от начала до конца одной топки печи (за
т часов), т. е. должно удовлетворяться равенство
Qобщ == mQnocnp,
(12.7)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.5. 1(онструирование и расчет 2а90ходов тепАоемки< печей 543
rде Qnocnp действительное тепловосприятие стенками топлив-
ника и rазоходов печи, кДж/ч; практически вычисляется по формуле
Qnоспр == 3,6 (qTa T + qlal + qKaK + q пр llпр+qпос.,ll п о с .,); (12.8)
qT' ql, qK' qпр, qпосп плотность воспринимаемоrо тепловоrо
потока, BT/M 2 (прил. 2), соответственно на внутренней поверхности
топливника (индекс «т»), первоrо rазохода (<<1»), колпака (<<к»),
промежуточных (<<пр») и последнеrо (<<поел») rазоходов; а т , Щ, a R ,
а пр , а посл площадь, м 2 , соответствующих rазоходов.
2. Расчет скорости движения rазов в каналах печи. Про-
веряется скорость движения rазов в характерных местах
rазоходов.
Скорость движения rазов Vr> м/с, определяют по видоиз-
мененной формуле (12.5)
0[0 (1 + t 1/273)
V r == 3600тА кан '
(12.9)
rде t r среднее значение температуры дымовых rазов в отдельных
частях rазоходов печи, ос; при расчетах прннимают по прил. 2;
AKaH площадь поперечноrо сечения каналов, м 2 .
Получаемые при расчетах значения скорости движения
должны находиться в пределах, указанных в прил. 2, что
будет свидетельствовать о их допустимости в отношении
ВОЗМОЖН/;>IХ потерь давления в печи при естественной тяrе.
3. Расчет теплоаккумуляции печи. Проверяется соответ-
ствие действительной теплоаккумуляции массивом печи
необходимой теплоаккумуляции.
За период времени от начала до конца одной отдельной
топки (за т часов) помимо восполнения теплопотерь поме-
щения, в массиве печи должно быть аККУМУJIировано ко-
личество теплоты Q31<Н, кДж, равное теплопотерям поме-
щения за период времени от конца одной топки до начала
друrой (за срок остывания п, ч), т. е.
Q K==3,6Qnп. (12.10)
Действительную теплоаккумулирующую способность
сплошноrо массива печи вычисляют по формуле
QaKK==(Va Vn)PMCMM, (12.11)
rде V a активный объем печи, м 3 ; V п объем полостеЙ в преде-
лах активноrо объема, м 3 ; при предварительных расчетах прииимают
долю полостей в V a для толстостенных круrлых печеЙ 0,25, тол.
стостениых прямоуrольных 0,3, тонкостенных бескаркасных
0,35, тонкостенных каркасных 0,38; Рм плотность масснва,
Kr/M 3 ; СМ удельная теплоемкость массива, кДжl (Kr .ОС); 6.!
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
544 rлава 12. Печное отопление
среднее изменение температуры массива, ос, в промежутке времени
от начала топки до макснмально разоrретоrо состояния массива
печи; изменение температуры приблизительио составляет 80 ос
для толстостеиных печей, 120 ос для тонкостенных печей массой
свыше 1000 Kr, 160 ос для более леrких тонкостениых печей.
4. Проверка теплоотдачи печи. Проверяется соответст-
вие действительной теплоотдачи печи средней необходимой
(заранее установленной) теплоотдаче. Для проверки оп
ределяют плотность тепловorо потока на теплоотдающей
ПQверхности сконструированной печи или печи выбранной
типовой конструкции (с учетом изменений, внесенных в
нее при уточнении высоты топливника). ПЛОПlOсть тепло
Boro потока на теплоотдающей поверхности печи QOTlJ.' Вт/м 2 ,
вычис.ляют по формуле
qотд == QnlAn. (12.12)
rде Qп тепловая мощиость печи, Вт; А п суммарная расчет
иая площадь тепЛоотдающей поверхности печи, м 2 ; при расчете
учитывают не только площадь открытой поверхности печ и, но и
боковой поверхности, обращенной в отступку (с коэффи циентом
0,75 при узкой шириной 0,07 0, 13 м или закрытой с боков
отступке; с коэффициеитом 0,5 при полностью закрытой отступке
с решетками), а также перекрышн (с коэффициеНТО\f 0,75 при ее
толщине 0,14 м).
Полученное значение плотности тепловоrо потока со-
поставляют со средними значениями плотности, указан-
ными в специальной литературе (например, в Справочнике
проектировщика, 3 e изд., 1975 r.). К примеру, плотность
тепловоrо потока толстостенной печи при двукратной в
сутки топке дровами дол)Кна находиться в пределах 460
640 Вт/м 2 , для тонкостенной печи эти значения увеличи-
ваются на 20%.
Одновременно удовлетворить трем уравнениям (12.7),
(12.10) и (12.12), выражающим требования по тепловос-
приятию, теплоаКI(УМУЛЯЦИИ и теплоотдаче печи, затрудни-
тельно. Поэтому при тепловых расчетах по указанным
уравнениям допускаются отклонения до + 15 %.
12.6. Конструироввние дымовых труб для печей
Для ка)Кдой печи прокладывают отдельный дымовой
канал в стене или дымовую трубу. Как исключение, к од-
ной дымовой трубе МО)КНО присоединить две печи, распо-
ло)Кенные в одн ой квартире на одном эта)Ке здания, но с
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.6. /(Оllструироваllие дымовых труб для nвчей 545
устройством в трубе рассечки высотой не менее 1 м от низа
присоединительных патрубков печей. Предпочтение от-
дают дымовым каналам в стенах, и только в тех случаях,
коrда их устроить невозможно, применяют насадные и
коренные трубы.
Размер поперечноrо сечения дымовых каналов и труб
вависит от тепловой мощности печей и определяется ИСХодя
из скорости движения дымовых rазов 1 ,5 2 м/с. На прак-
тике принимают каналы и трубы размером 0,14 х о, 14 м
при тепловой мощности печей до 3,5 кВт, 0,14XO,2 м от
3,5 до 5,2 кВт, 0,14ХО,27 от 5,2 до 7 кВт.
Дымовые трубы должны быть вертикальными, хотя в
случае необходимости возможно отклонение трубы от
вертикали в сторону (увод), которое делают под уrлом 300,
с относом ПО осям не более 1 м.
Трубы выкладывают из rлиняноrо кирпича на извест-
ковом растворе со стенками толщиной 0,12 м или из жара-
стойкоrо бетона толщиной не менее 0,06 м. Высоту дымовых
'труб (в!{лючая высоту печей от уровня колосниковой
решетки) принимают не менее 5 м для создания достаточной
естественной тяrи, При этом оrоловок труб устраивают
таким образом, чтобы их устье возвышалось не менее чем
на 0,5 м над плоской кровлей, парапетом или коньком
скатной крыши при выводе труб на расстояние до 1,5 м
от конька; располаrалось не ниже парапета или конька
кровли при расстоянии от 1,5 до 3 м и не ниже линии,
проведенной от конька вниз под уrлом 100 к rоризонту,
при расстоянии более 3 м. По этим же правилам выводят
оrОЛОВЮ1 печей по отношению к кровле более BbIcOKoro
вдания, пристроенноrо к зданию с печным отоплением.
30НlЫ и друrие насадки над устьем дымовых труб не
устраивают. Предусматривают лишь искроуловители из
металлической сетки с отверстиями не более 5 Х 5 мм, если
вдание имеет кровлю, выполненную из rорючих материалов.
Устье кирпичных труб покрывают на высоту 0,02 м слоем
цементНоrо раствора.
Естественная тяrа возникает вследствие различия в
плотности относительно холодноrо наружноrо воздуха и
rорячих дымовых rазов по высоте печи и дымовой трубы.
Чем больше разность температуры rазов и воздуха, а сле
довательно, и их плотности и удельноrо веса, тем больше
естественная тяrа как разность аэростатическоrо давления.
35 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
546 r Асюа 12 Печное отОnАение
Разность аэростатическоrо давления наружноrо Воз
духа и дымовых rазов (естественное циркуляционное дав-
ление при воздушном отоплении см. 10.8) /).Ре' Па,
при высоте печи h 1 , м (от колосниковой решетки до верха
rазоходов) и дымовой трубы h 2 , м (от верха rазоходов печИ
до устья дымовой трубы) можно считать равной
6. Ре ==g [h 1 (PH pl)+h2 (Рн p2») ==h 1 (Ун Yl) +h2 (YH Y2)' (12.13)
rде Ун, 1'1, 1'2 средннй удельный вес, Н/м 3 , соответственно наруж-
Horo воздуха, дымовых rазов по высоте печн н дымовой трубы.
Располаrаемую для расчетов разность давления опреде-
ляют при сравнительно высокой температуре наружноrо
воздуха (О ОС), имея в виду, что печь при этой температуре
должна исправно действовать, обеспечивая необходимую
тяrу.
Дальнейшие расчеты заключаются в проверке СООТ-
ветствия располаrаемой разности давления суммарным
потерям давления при входе воздуха под кодосниковую
решетку, в сдое топдива, при движении дымовых rазов
в rазоходах печи и по дымовой трубе впдоть до их выхода
в атмосферу. Расчет потерь давдения в воздушно-rазовом
тракте выподняют так же, как они рассчитываются в [а-
зоходах котельных установок.
Соответствие суммарных потерь давления в печи и ды-
мовой трубе располаrаемой разности давдения в БОДЫIlИН-
стве случаев обеспечивается при собдюдении правид кон-
струирования дымовых труб, а также скоростей движения
дымовых rазов, приведенных в прил. 2.
12.7. Современные теплоемкие отопительные печи
В процессе MHorOBeKOBoro применения в нашей стране
печноrо отопдения печи технически совершенствовадись,
происходид отбор перспективных конструкций печей. В На-
стоящее время посде проверки тепдотехнических свойств,
эффективности исподьзования топдива, проrреваемости ниж-
ней части наибодее часто применяемых типов печей бьши
выбраны печи, предназначенные ддя MaccoBoro и индивиду-
альноrо строитедьства. Создан «Перечень рекомендуемых
отопитедьных печей для жилых и общественных зданий
тепловой мощностью 1400 7000 Вт». В перечень вкдючены
37 конструкций печей YMepeHHoro и повышенноrо проrрева
Электронная бнблнотека http://tgv.khstи.rи/
g 12.1. coepeMehHыe тепАоемн:ае oтoпuтeAьHые печи 547
как одноярусных, так и двухъярусных (для двухэтажных
зданий) с указанием коэффициента неравномерности теп-
лопередачи. В печах предусмотрено применение унифици-
рованной печной rарнитуры (дверок, заслонок, колосни-
ковых решеток).
Типовые конструкции теплоемких отопительных печей
обозначены ПТО (печи типовые одноярусные), ПТД (двухъ-
ярусные), ПТК (каркаспые), ПТИ (изразцовые) с добав-
лением значений тепловой мощности печей в Вт при двух
топках в сутки (например, ПТО 3300). Печи ПТО и ПТД
yмepeHHoro nporpeBa, печи ПТК и ПТИ повышенноrо
проrрева.
Печи ПТО, ПТД, ПТК устраивают в основном прямо
уrолыlмI! из полнотелоro rлиняноrо кирпича (ПЛОТНОСl ью
более 1600 Kr/M,j); для кладки топливника применяют также
оrнеупорные материалы Печи ПТИ выполняют из полно
телых керамическиХ элементов заводскоrо изrотовления
размером 0,22ХО,2 м.
Рассмотрим конструкции толстостенных одноярусных
кирпичных печей типа ПТО.
На рис. 12.4 представлена двухоборотная отопительная
печь YMepeHHoro проrрева марки ПТО 2500 (М==0,3; !1п==
==0,65 при сжиrаНИll дров), компактная, простая по кон-
струкции, с хорошим nporpeBoM средней части. Топливник
предназначен для сжиrания дров, но в нем можно сжиrать
также торф, каменный уrоль, антрацит. Двухъярусная
система дымооборотов обеспечивает повышение КПД, УВС-
личение объема массива и теплоемкости печи.
Движение дымовых rазов пронсходит по следующей
схеме: продукты сrорания поднимаются из топливника по
короткому вертикалыlOМУ надтопочному каналу, затем в
средней части опускаются от нижпеrо перевала к нижней
подвертке, вновь поднимаются к верхнему перевалу и по
сле верхней подвертки поступают в последНИЙ rазоход,
переходящий в насадную дымовую трубу.
Для отключения печи от дымовой трубы в последнем
rазоходе устанавливают две последовательно расположен-
ные задвижки (при сжиrании уrля и торфа их заменяют
одной задвижкой с отверстием в ней диаметро\1. 15 мм).
Для удалення сажи из подверток имеются две прочистные
дверцы (чистки). Особенностью печи является скопление
rазов в области BepxHero перевала, разобщающих печь
35*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
548
rAa8a Н. ЛRНof отО#А8нае
ФАСАД
A A
"'"
;:;;
ш
1А
6'
б б '-
1р
7
{/
АТ
g
t:1
l.!
Рис. 12.4. Толстостеиная отопительная печь YMepeHHoro nporpeBa марки ПТО-2500
с двумя последоваТeJlЬИЫМИ дымооборотам"
J поддувало; 2 топлнвник; 3 чистка; 4 рассечка; 5 аерхиий пере-
вал; б Д5lмовая труба; 7 аадвижки; 8 инжияя подвертка; 9 колосии-
ковая решетка; 10 слой rлинопесчаиоrо раствора; 11 rидРОИЗОЛЯЦИЯ
с наружным воздухом при неплотно закрытых задвиж-
ках.
Печь сооружают из rлиняноrо кирпича (245 шт.),
топливник печи с 5 по 15 ряд из туrоплавкоrо кирпича
(110 шт.). На рис. 12.4 показана выкладка в плане кирпича
на 1, 5 и 9 рядах. Недостатком печи является слабый про-
rpeB ее нижней части, что, как известно, отрицательно
в31ИЯет на температурные условия в обоrреваемом поме-
щении.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2
Б Ь
770 540
!I
В-В 3 д д
Р8 6
J6
24 (1 I( (1
22 I Ei
20
18 (
16 (1
:;.::
14
12 110
10 1 120
tJ
б ч J
4
2 g
770 1010 89(]
j..
в 5 А
Рнс. 12.5. Толстостенная отопнтмьная печь YMepeHHoro ПРоrрсва маркн ЛТQ-3300
с ннжннм проrревом
1 топливинк; 2 последиий rазоход: 3 иасадная дымовая труба; 4 под-
I'ОПОЧllыil rаЗQХОД; 6 чистка; 6 задвижка; 7, 8 подвертки; 9 подцувало
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
550 rAaea 12. Печное отопАение
На рис. 12.5 изображена толстостенная отопительная
печь YMepeHHoro проrрева марки ПТО 3300 (масса 1500 Kr,
М==0,3; 'I1n==0,7 при сжиrании дров), отличающаяся улуч-
шенным нижним nporpeBoM.
Дымовые rазы из топливника этой печи через отверстие
в боковой стенке, показаНIlое на разрезах B B и r T,
опускаются через перевал по узкому каналу в подтопочную
часть. Из rазохода, находящеrося под топливником, rазы
попадают в вертикальный канал и поднимаются в верхнюю
часть печи (разрезы A A и Д Д) дО перекрыши. В На-
садную дымовую трубу rазЫ уходят через верхнюю под-
вертку на 1 18 рядах кирпича. Топливник печи ВЫКЛа-
дывают из оrнеупорноrо кирпича. Ширина печи 0,64 м,
длина 0,89 м.
Печь, рассчитанную на обоrрев нижней зоны помеще-
ния, применяют в первую очередь для отопления жилых
зданий, лечебных и детских учреждений. Недостатком
печи является зауженный топливник, что вызывает экс-
плуатационные неудобства, особенно при использовании
уrля и торфа.
Толстостенные двухъярусные кирпичные печи прин-
ципиально не отличаются от одноярусных печей. Они Moryr
иметь один (общий) топливник или отдельные топливники
на каждом этаже зданий. Сооружение толстостенных печей
YMepeHHoro проrрева требует значительных затрат труда.
Поэтому в тех случаях, коrда допустимо применение печей
повышенноrо проrрева, мноrодельным толстостенным пе.
чам предпочитаЮl облеrченные быстромонтируемые печи,
собираемые в каркасе и из керамических элементов и бе.
тонных блоков.
Рассмотрим конструкцию тонкостенных каркасных ото-
пительных печей типа ПТК. Сварной или сборный метал-
лический каркас является пространственной конструкцией
из уrловой и полосовой стали, к которой прикрепляют
заrрузочную и друrие дверцы. Печь полосовой связкой
каркаса разделяют по высоте на нижний и верхний пояса.
Каркас фундамента не имеет, ero устанавливают на ножках
непосредственно на пол помещения. 30ЛЬНИКОВУЮ (подду-
вальную) коробку и дымовыпускной патрубок с задвижкой
изrотовляют заранее из металла. Если каркасную печь
предусмотрено облицевать асбестоцементными или метал-
лическими листами, то эти листы Вкладывают в кар каО
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f 127 Соеременные mellAOeмKue отопительные печи 551
/
t::,
1
5М
5ZO
210
g
\,.,
t:::
10
O
B
;
A A
77,
б 5
5/0
РЯДЫ
(')
('!
(}
12
11
10
9
n
7
6
5'
4
3
2
1
J f
4
2
БТ
'То
Ji
1!,Н
!!f
tJ
Рис. 12.6. Тонкостенная каркасная отопнтельная печь повышенноrо проrр ва
марк н ПТI( 3000
1 Чистка; 2 дымовыпускной патрубок; 3 каркас; 4 стальной лист
толщиноfi I мм
по мере сборки сначала нижнеrо, а затем BepXHero пояса
печи.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
аН rA(JI/a 12. ПеЧЖlе отопАение
При наличии каркаса и облицовки надтопочную часть
печей (для маломощных печей и топочную) устраиваЮl1
тонкостенной из кирпича, устанавливаемоrо на ребро,
т. е. со стенками толщиной 65 мм. В результате каркасные
печи получаются значительно менее массивными, чем тол-
стостенные печи. Однако при Этом заметно возрастает не-
равномерность их теплопередачи. Следовательно, при
пользовании каркасными печами увеличивается колебание
температуры воздуха в обоrреваемых помещениях. С дру-
rой стороны, единица активноrо объема каркасных печей
характеризуется увеличенной теплоотдачей, что позволяет
уменьшать rабариты таких печей по сравнению с размерами
толстостенных.
На рис. 12.6 дана тонкостенная каркасная отопительная
печь повышенноrо проrрева марки птк-зооо (масса 780 Kr,
М ==0,44; YJп==0,7 при сжиrании дров). Показана однообо-
ротная печь с параллельными опускными каналами и уда-
лением rазов через внутристенный дымовой канал или
коренную дымовую трубу. Каркас ее выполняют из уrловой
стали ЗОХ4 мм, кладку облицовывают асбестоцементными
листами толщиной 5 мм. В нижнем поясе печи располаrают
топливник, складываемый из оrнеупорноrо кирпича для
сжиrания KycKoBoro твердоrо топлива, со стенками тол-
щиной 125 мм.
Дымовые rазы ИЗ топливника через проем в своде под-
нимаются по центральному каналу в верхнем поясе печи
до перекрыши толщиной 140 мм. После перевала поток
rазов разделяется и по четырем периметральным каналам
опускается вдоль стенок толщнной 65 мм. Над топлив-
ником rазы собираются в rоризонтальном канале, снаб-
женном тремя чистками, и направляются к дымовыпуск-
ному патрубку.
Каркасная печь компактная и сравнительно леrкая;
ее масса в 2 раза меньше массы толстостенной печи ПТО
такой же мощности. Недостатком печи является неравно-
мерность теплопередачи коэффициент неравномерности
теплопередачи М при двух топках в сутки составляет 0,44
(вместо м==о,З для печи ПТО-ЗЗОО).
Тонкостенные сборно-блочные отопительные печи типа
ПТИ лишены этоrо недостатка. Печи из изразцовых блоков
для увеличения теплоемкости снабжают насадками и рас-
сечками в rазоходах. На рис. 12.7 показана тонкостенная
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:$ J 2 7. Современные теnлоеМКUr uтoпUтeA.bHbte печи 558
ИО 770
БЛОКИ РАДЫ
б JL
" tf
15' Lf
4 !i.
r 15
* !J..
3
5' tf
tO
q -t
7 2 7
J L
2 f
т 1
.1...
1 2
1
Рис. 12.7. Тонкостенная сборно бJlочная отопите_чьная печь повышенноrо проrРева
марки ПТИ 3500
, ЗОЛЬНИК; 2 топливник. 3 'lHCTI\a. 4 рассе'lКИ. 5 аеревал. б ДЫМО-
выпускной патрубок; 7 изразцовые блокн
отопительная печь ПТИ 3500 (М==0,32) повышенноrо про
rpeBa, собираемая из изразцовых блоков. Печь однооборот
ная с удалением охлажденных rазов через внутристенный
дымовой канал.
Печь устанавливают на подставках, на которые поме
щают стальной лист по двум прокладкам из уrловой стали.
Над зольником, находящимся в пределах первоrо рЯда
блоков, выкладывают топливник из оrнеупорноrо кирпича
на ребро внутри BToporo, TpeTbero и четвертоrо рядов бло
ков. Внутри последующих четырех рядов блоков устраи-
вают подъемный и опускные каналы с рассечками из обык-
HOBeHHoro кирпича. Стенки печи образуют изразцовые
блоки толщиной 90 мм, укладываемые, как и кирпичи, на
rлиняном растворе. Блоки перекрыши защищают одним
рядом кирпича. Дымовыпускной патрубок устанавливают
по месту в JUOбой боковой стенке печи.
Дымовые rазы из топливника печи ПТИ-3500, как и в
!<аркасной печи, поступают по центральному каналу до
перекрыши, после перевала опускаются у наружных cтe
нок и поверх топливника направляются к ДЫМОВЫПУСКНОМУ
патрубку.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
554 rлава /2 Печное отопление
В индивидуальном дачном строительстве целесообразно
применять малоrабаритные тонкостенные отопительные
печи повышенноrо проrрева, рассчитанные на периоди-
ческое использование, отличающиеся сравнительно высоким
КПД и равномерной теплоотдачей. К печам TaKoro типа
относится отопительная печь марки П-1600, имеющая раз-
мер в плане 0,5х 0,57 м. Печь проста по конструкции, так
как устраивается бесканальной (колпаковой) с внутренней
насадкой. При ее малой высоте (Bcero 1,6 м) смяrчается
недостаток колпаковых печей переrрев верхней части
помещений.
Печь П-1600 (масса 820 Kr) можно УGТанавливать без
фундамента на пол по усиленным балкам. ОднЭI{О печь не
рассчитана на наrрузку от насадной дымовой трубы, и для
удаления из нее rазов необходимо сооружение коренной
дымовой трубы.
Дли кладки указанных печей используют следующие
основные материалы и изделия: кирпич и rлину обыкновен-
ные, туrоплавкие и оrнеупорные, изразцовые и бетонные
жаростойкие б.тюки, песок, шамотный порошок, печную
rарнитуру, печную проволоку толщиной 1,5 мм.
Кирпичные печи выкладывают из отборноrо (правильной
формы, полномерноrо), хорошо обожженноrо, полнотелоrо
rлиняноrо кирпича. Силикатный кирпич не применяют,
так как он разрушается при высокой температуре. Обык-
новенный красный кирпич перед укладкой на место выдер-
живают в воде в течение 2 3 мин, а оrнеупорный увлаж-
няIOТ. Кирпичи и блоки кладут на rлиняном растворе,
представляющем собой жидкую смесь rлины и песка в со-
отношении 1 : 1 или 1 : 2. При кладке оrнеупорноrо кир
пича вместо песка используют шамотный порошок.
Туrоплавкий кирпич (типа rжельскоrо) применяют при
возведении стенок или футеровки топливников для сжи-
rания дров, оrнеупорный кирпич (шамотный) для сжи-
rания уrля и антрацита. Укладываемые кирпичи футеровки
с основной кладкой печи не перевязывают.
Все кирпичи или блоки укладывают обязательно с пере-
вязкой швов (как правило, в пределах полукирпича или
полублока). Толщина швов при кладке обыкновенноro
кирпича должна быть не более 5 мм, оrнеупорноrо не
более 3 мм. Все rоризонтальные и вертикальные швы под-
лежат тщательному заполнению раствором.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.8. HeтeпJlOeAlKUe отопитеАЬНЫ8 печи 11611
Одновременно с возведением печи устанавливают чу-
rYHHble печные приборы: заrрузочную, поддувальную, про-
чистные дверцы, колосниковую решетку, задвижКИ, скреп-
ляя их в необходимых случаях с кладкой отожженной про-
волокой.
Внутреннюю поверхность топливника и rазоходов де-
лают rладкой, без штукатурки, с затертыми швами. Наруж-
ная поверхность толстостенных печей может быть выпол-
нена с декоративной расшивкой швов; чаще поверхность
оштукатуривают rлиняным раствором с добавлением волок-
нистых материалов (асбеста, стеКЛОВОЛОlша). Тонкостенные
печи заключают в металлический футляр или отделывают
асбестоцементными листами (см. рис. 12.6). В старину
печи покрывали декоративными изразцами.
i 12.8. Нетеплоемкие отопительные печи
Теплоемкие печи с развитым теплоаккумулирующим
массивом rромоздки, занимают рабочую площадь в поме
щениях. Простейшие нетеплоемкие печи (так называемые
«времянки») имеют малые rабариты, бесфундаментные,
их можно устанавливать в помещениях только на отопи-
тельный сезон. К таким печам относятся металЛические
печи, изrотовляемые из листовой стали или отливаемые из
Чуrуна. Металлические стенки MoryT защищаться футе-
ровкой. Печи обычно состоят из одноrо топливника без
внутренних rазоходов.
Печи TaKoro типа быстро наrревают помещеНIIЯ, но
поддерживают необходимую температуру воздуха только в
период топки. Температура отходящих rазов чрезмерно
высока, поэтому КПД печей понижен (0,4 0,5). Кроме
Toro, эти печи неудовлетворительны в rиrиеническом, эс-
тетическом и пожарном отношениях. Применяют их orpa-
ниченно для отопления временных сооружений и помеще-
ний при периодическом пребывании людей.
Более совершенны и распространены нетеплоемкие печи
длительноrо rорения, в которые топливо заrружается пе-
риодически, но при этом обеспечивается их продолжитель-
ная работа в течение 8 ч. Печи имеют незначительныи
массив и шахтный топливник увеличенноrо объема.
На рис. 12.8 изображена стационарная каркасная ото-
пительная печь ддительноro roрения тепловой мощностью
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
666 rлава 12 Печное отrJпленuе
Б
'4
A A
Б 5 А
490 r
2
5.90
7
6
6
.
I
Б
Рис. 12.8. Каркасная отопите.льная печь ДJlительноrо rорення АКХ-9 теПJlОВОЙ
мощностью 2790 Вт
1 ЗОЛЬЮIК, :1 поддувальная дверI\а' 3 шуровочная дверца, 4 топлив-
ник с колосниковой решеткой; 5 промеЖуточная каМера. б топочная ДB p-
ца 7 шахта; 8 коллектор. 9 средний канал, /0 боковые каналы
2790 Вт (масса 350 Kr, площадь наrревательной поверхности
2,4 м 2 , КПД печи 0,85 0,88) Топливник печи выполняют
в виде узкой внутренней шахты из оrнеупорноrо кирпича
на ребро; кладку топливника стяrивают двумя болтами.
Подом шахты служит подвижная колосниковая решетка.
В верхней части шахты устраивают отверстие для уда-
ления водяноrо пара и частично rазов, выделяющихся при
подсушке и rорении топлива. Поддувальную дверцу снаб-
жают приспособлением для реrулирования подачи воздуха
и, таким образом, интенсивности rорения топлива (0,26
1,0 кr/ч).
rорение происходит на поверхности eCTeCТBeHHoro OT
Коса топлива. В процессе rорения топливо постепенно спол-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/2 8. Hemen/lOeAlKU8 оmоnuте/lЫiШ ne'/U 55'(
зает вниз, и слой rорящеrо топлива сохраняет постоянную
толщину, т. е. в печи поддерживается постоянный режим
rорения.
При расчете нетеплоемких печей определяют площадь
наружной наrревательной поверхности при известной теп-
ловой мощности, задаваясь величиной удельноrо тепловоrо
ПОТOI<а по опытным данным (например, 3500 Вт/м 2 для
rладкой металлической поверхности печи при сжиrании
уrля). При этом учитывают также теплоотдачу стальных
печных труб, если они имеются.
Расход топлива Oj, кr/ч, находят по формуле [обозна-
чения см. формулу (12.1)]
Gl===з,6Qп/Q 1']п, (1214)
rде 1']п принимают равным 0,4 для кустарных металлических печей;
0,65 для футерованных печей.
Зная расход топлива, устанавливают объем топливника
V T , м З , печи
V т === kG1/PT, (12.15)
rде k коэффициент запаса топлнва, применяется при печах дли-
тельноrо rорения; Рт плотность топлива, кr/м З .
к нетеплоемким печам относят камины, представляю-
щие собой нишу для OTKpbIToro сжиrания топлива. Нишу
оформляют в виде прямоуrольноrо или полукруrлоrо пор-
тала. Очаr для сжиrания топлива лишь частично оrраж-
дают стенками. В помещение поступает излучение от cro-
рающеrо топлива и HarpeTblx стенок,
Камин является декоративным элементом интерьера,
блаrоприятно воздействует на людей, ускоренно обоrревает
помещение, способствует увеличению в нем воздухообмена.
Однако как отопительное устройство камин несовершенен
ero КПД не превышает О, 15 O,2.
По конструкции чаще встречаются камины с односто-
ронним излучением от наклонной задней и развернутых
боковых стенок (рис. 12.9), хотя возможно устройство
менее эффективных по теплотехническим показателям ка-
минов с двух- И трехсторонним излучением.
На рисунке даны общий вид и разрезы по камину,
находящемуся на промежуточном этаже здания. Под ка-
мина снабжают колосниковой решеткой. Заднюю стенку
выполняют наклонной (см. разрез на рис. 12.9) для уси-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
558 TAQВa 12. Пtчное отоиlние
ОБЩИЙ ВИД
б!
ПЛАНЫ
. 1
11
I
о
5
3
2
W"
100
Рис. 12.9. Камии с односторонним ИЗJlучением
I ... зольник, 2 ПОД С кощюниковой решеткой Посередине. 3 lI'оплииник;
11 .... наклонная вадняя стенка; 5 ды\ювой карниз; 6 дымовая каМера; 7
задвижка; 8 дымовая rорловина; 9 отвод, /0 дымовая труба; 1/ под-
топочный JlИСТ
ления излучения в нижнюю зону помещения. Над задней
стенкой устраивают выступ дымовой карниз для сбора
конденсата, выпадающеrо из rазов при растопке камина.
Выше карниза помещают дымовую камеру для сбора про-
дуктов сrорания топлива перед rорловиной. Боковые и
заднюю стенки, а также под камина футеруют оrнеупорным
кирпичом.
9 11.9. Проектирование печноrо отопления
Прежде Bcero выбирают печь, подходящую для отоп-
ления помещения, с учетом требований, предъявляемых
к ее КО!lСТРУКЦИИ ( 12.2). Желателен выбор печи типовой
конструкции, причем тепловая мощность, указанная в ее
техническом паспорте, должна равняться расчетным тепло-
потерям помещения. Точноrо совпадения этих показателей
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj /2.9 Проектироеание печН080 отопления 559
оБЫЧIIО не достиrают (при выборе печи допустимо отклоне-
ние :1::15%), поэтому после выбора теплоемкой печи при-
ходится приводить ее теплоотдачу в соответствие с тепло-
потерями помещения. Для этоrо уточняют размеры и По-
казатели элементов печи с учетом вида топлива и распо-
ложениЯ ее в помещении: проверяют высоту топливника
(см. 12.4), тепловосприятие и скорость движения rазов в
каналах, теплоаккумулирующую способность и плотность
тепловоrо потока на теплоотдающей поверхности (см. 12.5).
Затем выявляют влияние неравномерности теплопере-
дачи печи на изменение температуры воздуха в помещении.
Известно, что при эксплуатации одной и той же печи в
различных по конструкции помещениях колебания темпе-
ратуры воздуха в них MorYT значительно отличаться. По-
этому проделанные расчеты дополняют проверкой на теп-
лоустойчивость помещения, характеризующуюся ампли-
тудой колебания температуры воздуха в этом помещении.
Амплитуду колебания температуры воздуха At, ос,
при печном отоплении помещения определяют по формуле
А О,7МQп ( 12.16 )
t п .
(BA)j
i=1
rде М коэффициент неравномерности теплопередачи, принима-
емый по паспорту печи; В коэффициент теплопоrлощения i-й
оrраждающей коиструкции помещеиия, Вт/ (M .ОС); вычисляется
по формулам, приведенным в rл. 2; А площадь внутренней по-
верхности i-й оrраждающей конструкции, м 2 .
в формуле (12.16) числитель выражает тепловой поток,
недодаваемый или излишне подаваемый печью в помещение
при периодической топке; знаменатель тепловой поток,
выделяеМЫЙ или поrлощаемый поверхностью всех оrраж-
дений при изменении на 1 ос температуры воздуха в том же
помещении.
Значение At, вычисленное по формуле (12.16), не должно
превышать 3 ос. Если At>3 ос, то, несмотря на удовлетво-
рительное выполнение предыдущих проверок, необходимо
вновь возвратиться к выбору печи, но более массивной с
пониженным значением коэффициента М.
Проектирование печноrо отопления завершают разработ-
кой противОпожарных мероприятий по проверенным на
практике правилам.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
580 rлавй 12. Печное отопление
Печи устанавливают так, чтобы расстояние от топоч-
ной дверцы до противоположной стены было не менее
1250 мм, от поверхности пола до дна зольника и rазообо-
ротов не менее 210 мм, от верха перекрыши до незащи-
щенноrо от возrорания потолка не менее 350 мм для
печей с периодической топкой и 1000 мм для печей дли-
тельноrо rорения (при защищенном потолке было
250 и 700 мм).
Конструкции здания из rорючих или трудноrорючих
материалов, примыкающие к печам и дымовым трубам,
защищают от возrорания «разделками» вставками из
неrорючих материалов. Вертикальные разделки у печей
и дымовых труб, установленных в проемах стен из rорючих
материалов, предусматривают на всю их высоту в пределах
помещений, причем толщину разделок принимают не менее
толщины стены. rоризонтальные разделки устраивают в
тех местах, rде конструкции здания из rорючих или труд-
ноrорючих материалов примыкают к дымовым каналам.
Разделки выполняют в виде утолщения кладки каналов
по правилаМ J указанным в прил. 15 к rл. СНиП 2.04.05-86.
Верх разделки делают выступающим на 70 мм над полом
вышерасположенноrо помещения.
При расположении печей и дымовых труб вдоль стен
устраивают воздушные полости «отступки» на всю их
высоту (шириной не менее 130 мм при толстостенных пе-
чах и 250 мм при тонкостенных). Стены и переrородки в
отступках из rорючих или трудноrорючих материалов за-
щищают теплоизоляционными неrорючими материалами.
В чердачных помещениях расстояние от наружной по-
верхности дымовых каналов до конструкции из rорючих
и трудноrорючих материалов принимают в свету не менее
130 мм; при конструкциях из металла или железобетона
расстояние не менее 130 мм считают от внутренней поверх-
ности стенок каналов.
Пол из rорючих или трудноrорючих материалов перед
фронтом печей защищают металлическими листами; пол
под каркасными печами на ножках металлическими ли-
стами по асбестовому картону толщиной 10 мм.
Пример 12.1. Проверим !lриrодность тонкостенной печи повы-
шенноrо проrрева марки ПТК-З000 (см. рис. 12.6) для отопления
;уrловоrо помещения деревянноrо здания. Помещение имеет размер
в плаие 5,25Х 3,55 м, высоту 3 М, двойные окна ПЛощадью 4,8 M'i.
внутреннюю дверь ПЛощадью 1,8 м 2 ; теплопотери Qп==3100 Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.9 Проектированuе nечноео отопления 1>81
Топливо для печи дрова с Q == 12600 кДж/кr. Печь массой 780 Kr
обладает коэффициентом М==0,44 при двух топках в суткн.
Приннмаем продолжительность топкн печи по табл. ] 2.1 с поп-
равочным коэффициентом 1,5 для печи повышеиноrо проrрева, т. е.
m== 1,25 .1,5== 1,9 ч. При двух топках в сутки промежуток времени
между топками n==12 1,9==1O,1 ч.
1. Расчет топливника. Расход дров за одну топку по формуле
(12.1) составляет
3 6.3100.12
О== i2600.0 7 15,2 Kr.
,
Расчетная площадь пода печн по формуле (12.2) при р==400 Kr/мa
и h сл ==0,3 м (пр ил. 1)
А под == 4d;:; з ==0,127 м 2
,
близка к фактической площади пода (см. рис. 12.6), равной 0,5\ Х
хО,26==0,133 м 2 .
В топливнике печи установлена колосниковая решетка размером
0,25х О, 15 м. Удельное напряжеиие колосниковой решетки найдем
из формулы (12.3)
Bp 1 9.015;.0 15 213 кr/(ч,м2),
, , ,
что меньше допустимоrо напряжения, 250 Kr/ (ч ,м 2 ).
Требуемую высоту топливника вычислим по формуле (12.4)
при QT/VT==405000 Вт/м 3 (прил. 1)
15.2.12600.0,9
h T == 3,6.1,9.0,133.405000 0,47 м.
Высоту топливника печи по рис. 12.6 (0,42 0,49 м) оставляем
без нзменения.
Площадь поддувальноrо отверстия печи составляет А п. 0==
==0,12.0,12==0,0144 м 2 . Скорость движения воздуха в поддуваль
ном отверстнн определим из формулы (12.5) при Lo==IO M 3 /Kr
(прил. 1) н t n ==20 ос.
15,2.10 [1 + (20:273)]
v 3600.1,9.0,0144 1,7 м/с.
Скорость движения воздуха в допустимых пределах.
2. Проверка тепловосприития печи. Печь за срок наrревания
и остывания (12 ч) должна передать в помещение общее коли-
чество теплоты, найденное по формуле (12.6),
QЬ щ ==3,6.3100.12== 133920 кДж.
ПО рис. 12.6 установим площадь внутренней поверхности топ-
ливника и rаэоходов печи, по прил. 2 плотность воспринимаемоrо
тепловото потока;
36 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
562 rлава 12. Печное отопление
.L
топливник. . . . . . .. а т ==О,9 м 2 , QT==7oo0 BTjM 2
первый rазоход с перева-
лом . . . '" . . . ., аl==I,03 », Ql==52oo »
промежуточные rазоходы а пр == 1,5 », Qnp== 2670 »
Тепловосприятие внутренннми стенками печи в течение 1 ч вы-
числим по формуле (\2.8)
QBпcnp==з,6 (7000.0,9+5200.1,03+2670.1,5)==56380 кДж/ч.
В течение одной топки (\,9 ч) тепловосприятие печи составит
Qобщ ==mQBOCf'p== 1,9.56380== 107120 кДж,
что значительно меньше требуемоrо тепловоеприятия (133920 кДж).
Увеличим высоту rазоходов печи на 0,13 м (одиu ряд кирпича
на ребро). Площадь восприятия возрастет: первоrо rазохода на
0,10 м 2 , промежуточных на 0,46 м 2 , тоrда
mQвоспр== 1,9,3,6 (7000,0,9+5200.1,13+2670.1,96) == 119080 кДж,
(отклонение от Q щ, равное 11 %, допустимо).
Таким образом, принимаем высоту печи 1,55+0,13==1,68 м.
3. Расчет скорости движении rазов в каналах печи. Скорость
движения rазов найдем по формуле (12.9):
в первом rазоходе (см, рис. 12.6) при температуре rазов 700 ос
(прил. 2)
15.2,10 [l + (700: 273)]
Vl == 3600.1,9, О, 13.0, 26 2,34 м/с;
в промежуточиых rазоходах при температуре rазов 500 ос
15,2.10 [1 + (500:273)]
v np 3600,1,9 [(0,445.0,06)+(0,255.0, 125)]2
Скорость двнжения rазов находится в допустимых пределах
(прил. 2).
4. Проверка теплоаккумулиции печи. Печь должна аккумули-
ровать количество теплоты, вычисленное по формуле (12,10)
Q к==з,6.31О0.10,1==112716 кДж.
Активный объем (см. рис, 12.6) с учетом увеличения высоты
печи V a ==0,775.0,52 (1,35+0,13)==0,596 м 3 .
Объем ПОЛостей в печи:
в топливнике 0,51.0,26.0,42==0,0557 м 3 ;
в вертикальных каналах 0,255.0,58 (0,51+0, 13)==0,0946 мВ;
в каналах 14-ro ряда 0,34.0,39.0, 13 .2 0,21 .0,065х
ХО 13.4==0028 м 3 '
'у заrрузочноЙ дверцы 0,2.0,4.0,12==0,0096 м 3 .
Общнй объем полостей в пределах активноrо объема печи
V п==О, 188 м 3 .
Действительная теплоаккумулиция печн по формуле (12.11)
QaKK==(0,596 0,188) 1650-.0,88.160==94787 кДж.
(отклонение от Q'Шк, равное 15%. допустимо),
0.54 м/с.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 129. Проектuрованuе nечноео отОnАения 563
5. Проверка плотности теплоотдачи печи. Площадь наружной
наrревательной поверхности, относящейся к активному объему
печи, СОС1авляет:
боковых стенок (включая теплоотдачу в широкую отступку)
(0,775+0,52) 2 (1,35+0,13)==3,83 м 2 ;
перекрыши (с поправочным коэффициентом 0,75) 0,775.0,52x
ХО,75==0,30 M .
Общая «приведеиная» площадь А п==4, 13 м 2 .
Плотность тепловоrо потока на «прнведенной» теплоотдающей
поверхности печи повышенноrо проrрева, вычисленная по формуле
(12.12),
qотд == 3100: 4, 13== 750 Вт/м2,
находится в допустимых пределах
6. Расчет амплитуды колебаиий темпе)атуры воздуха в обоrре-
ваемом Помещении. Для определения амплитуды вычисЛим сумму
произведениii коэффициента теплопоrлощения В на площадь А
всех оrраждеиий помещения, используя зиачеиия В, приведенные
в rл. «Печное отопление» Справочника проектировщика, 1975 r.
наружные стены дощатые с известковой штукатуркой
(ВА)". с ==4,3 (5,25+ 3,55) 3 4,8) ==92,9;
двойные окна
(В А)ок == 2,67.4,8 == 12,8;
внутренние стены дощатые с известковой штукатуркой
(ВА)в. с==4,21 (5,25+3,55) 3)== lll,1;
дверь
(ВА)дв==2,9.1,8==5,2;
пол деревянный
(В А)пл == 2,99. 5,25.3,55 == 55,7;
потолок деревянный
(ВА)пт ==3,62.5,25.3,55 == 67,5 Вт/ОС.
Bcero (ВА)==345,2 Вт/ОС.
Амплитуду колебаний температуры воздуха в помещении най
дем по формуле (12.16)
At==0,7.0,44.3100f345,2==2,8°C < 3°С.
Вывод: печь марки ПТК-З000 (см. рис. 12.6) приrодна для отоп-
ления dаданиоrо помещеиия при условии увеличения высоты ее ra-
зоходов иа 0.13 м, т, е. иа одни ряд кладки кирпича на ребро.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Составьте порядовки кладки кирпнча, начнная с 10'ro ряда
печи, представленной на рис. 12,7 двумя разрезами.
2. Изобразите расположение оrоловков дымовых труб, удален-
ных от конька крыши здания на 1, на 2 и более 3 м.
36*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
564 rЛй6й 12. rЙЗО80е отопление
3. KaKoro вида песок применяют для приrотовления rЛИНЯноrо
раствора?
4. Разработайте конструкцию кирпичной разделки дымовой
трубы (дополнительно используя неrорючие материалы) в месте
соприкосновения ее с перекрытием из rорючеrо материала толщи
ной 210 мм.
5. Рассчитайте плотность тепловоrо потока, воспринимаемоrо
стенками rазохода печи при температуре rазов 700 ос и скорости их
движения 2 м/с.
6. Выполните аэродинамический расчет печи, изображенной на
рис. 12.4, при температуре наружноrо воздуха О ос, сжиrании в печи
дров и расстоянии от устья дымовой трубы до колосниковой решет
ки 5 м.
7. Подсчитано, что при печном отоплен ни аМплитуда колебаний
температуры воздуха в проектируемом помещении превышает 3 ос.
Какими способами можно довести амплитуду до 3 ос?
8. Опишите по литературным источникам особенности KOHCTPYK
ции русской печи с обоrревательным щиткоМ.
r п а в а f3. rаэовое отоппение
13.1. Общие сведения
Из всех видов топлива rаз эколоrически наиболее
чистое, так как при правильной орrанизации процесса ero
сжиrания содержание вредных веществ (канцероrенов,
окислов азота, оксида уrлерода) в продуктах сrорания
минимально. Около 30% потребляемоrо в СССР rаза pac
ходуется на нужды теплоснабжения. Использование rаза
экономически выrодно, что обусловлено повышением кпд
arperaTOB и сокращением расхода топлива, более леrким
реrулированием температурных полей и состава rазовой
среды в рабочем пространстве отопительных установок_
Значительно упрощается и эксплуатация arperaToB.
В СССР используют природные и сжиженные rазы. При-
родные rазы состоят в основном из метана, друrих уrле
водородов MeTaHoBoro ряда, а также небольшоrо количества
азота идиоксида уrлерода (уrлекислоrо rаза). Низшая
теплота сrорания сухих при родных rазов Q ==36 ooo
40000 кДж/м S , плотность p==0,73 1,0 Kr/M s . Сжиженные
уrлеводородные rазы (СУП, которые получают на специ-
альных заводах в результате переработки нeфrи и природ-
ных rазов, состоят из пропана и бутанов. Х ранят и тран-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13.2 rазоеые отопителЬные печи 565
спортируют пропан бутаны на большие расстояния в сжи
женном виде, а перед использованием жидкий rаз испаряют.
Низшая теплота сrорания паров Cyr (смесь 50% пропана
и 50% бутанов) примерно 110000 кДж/м 3 , а плотность
2 35 Kr/M 3 .
, rазовое топливо имеет два основных недостатка взры
воопасность rазовоздушных смесей и токсичность caMoro
rаза (особенно продуктов ero неполноrо сrорания), в связи
с чем необходимо предусматривать систему безопасности,
а также предъявлять повышенные требования при экс
плуатации установок rазовоrо отопления.
Для отопления rаз используют в различных установках:
обычных или специальных котлах, комнатных печах, при-
борах квартирноrо или MecTHoro отопления, в rазовых
отопительно вентиляционных arperaTax. Под термином Ha
зовое отопление» понимают системы отопления:
1) с комнатными печами, работающими на rазе;
2) с rазовымИ водонаrревателями;
3) с rазовыми нетеплоемкими отопительными приборами;
4) с rазовоздушными теплообменниками;
5) с rазовоздушными излучателями;
6) с rазовымИ rорелками инфракрасноrо излучения.
Первый и третий виды систем rазовоrо отопления
местные, остальные MorYT устраиваться как центральными,
так и местными.
13.2. r азовые отопительные печи
rазовые печи наиболее экономичны среди друrих ви
дов печей (их КПД примерно в 1,3 раза выше КПД печей
на твердом топливе), работа их может быть полностью
автоматизирована Сейчас в стране около 2 млн. отопи-
тельных печей, работающих на rазе.
В теплоемкой печи АКХ-14 (рис. 13.1) стенки топлив
ника при установке rорелок непрерывноrо действия вы-
кладывают из rлиняноrо кирпича, rорелок периодическоrо
действия из оrнеупорноr6. В верхней части топливника
устанавливают решетку из оrнеупорноrо кирпича. Из
лучение от нее дополнитt'льно HarpeBaeT стены топливника,
что способствует более равномерному наrреванию поме-
щения по высоте.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
566 [!ЛЙ8Й 13. rйЭО80е отопмние
A
A A
A
510
f
G
770
Рис. 13.1. rазовая отопиrельиая печь АКХ-14
1 рассекаТель. 2 dаслоика, 3 rерметичиая дверка, 4 путь движеиия
продуктов сrорання rаза, 5 сборные коллекторы, б кирпичи насадки, 7
топливннк; 8 rорелка
Каналы печи выкладывают из кирпича в три яруса для
развития тепловоспринимаюrцей поверхности на коротком
пути движения продуктов сrорания rаза. В центре ВОСХО-
дяrцих потоков rорючих rазов расположены одии над дру-
rим три ряда рассекателей, которые направляют продукты
СfQраиия к боковым стеиам печи. Печь сверху Дополияют
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 132 rазО8ые отопитeJIьньсе печи 567
A
/2
А A
4 "б
7
8
I(J
tf
A.".,J
5JJ
Рис 13.2. Отопитель"а" печь заводскоrо Иdrотовления AKX CM-l
1 корпуо печн, 2 ПОДЦУВdЛО, 3 rореЛl<а; 4 выходной патруБОI<. 5
шлаковата, б заслонка, 7 крышка, 8 муФта. 9 металличеСI<ая пола"
K3Mepd, 10 съе\!иая оправа, 11 стекло; 12 тер\!ореrулятор
тяrопрерывателем, который предохраняет ее от избыточ-
ной и обратной тяrи, что важно для устойчивой работы
rорелки (показан на рис. 13,3). Кроме Toro, через тяrопре
рыватель осуществляется постоянное вентилирование верх-
ней зоны помещения.
Тепловая мощность печи AKX 14 при двух топках в
сутки (продолжительностью не более 2 ч подряд) COCTaB
ляет 2600 ВТ, КПД достиrает 90%. При работе с rорелками
непрерывноrо действия теплоотдача печи увеличивается на
30 %. Недостатком печи яв.тIЯетсЯ ее кустарное изrотовлеНllе.
Печь AKX CM 1 (рис. 13.2) тепловой мощностью 2000 Вт
сконструирована для заводскоrо изrотовления и рассчитана
на непрерывную топку. Ее доставля в rOToBoM виде и
устраивают без фундамента. Топливник печи не футеруют
оrнеупорным кирпичом, так как ero внутренняя поверх
ность наrревается не выше 250 ОС. В нижней зоне печи yc
танавливают rорелку и металлический патрубок для подачи
воздуха в топливник. Для наблюдения за rорением в ниж-
ней части печи расположено смотровое окно. Над rорелкой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
668 rAaea 13. rаэоеое отопление
установлена металлическая полая камера. Продукты cro-
рания rаза поднимаются вверх по кольцевому каналу меж-
ду корпусом печи и камерой и передают теплоту стенкам
печи. В верхней зоне продукты сrорания проходят в rазо-
сборник и, минуя заслонку, через стальной соединительный
патрубок попадают в дымоход. Подачу воздуха в печь
реrулируют заслонкой, установленной непосредственно
перед выходным патрубком.
Разработана также печь AKX-CM 2 большей мощности
(4300 Вт), диаметром 693 мм и высотой 2000 мм, которая
по конструкции принципиально не отличается от печи АКХ-
CM l.
в печах АКХ устанавливают rорелочное устройство,
rлавные элементы KOToporo основная и запальная ro
ре.пки и автоматика безопасности. Основная rорелка
эжекционная, первичный воздух (50% необходимоrо для
полноrо сжиrания) проходит в rорелку, остальная часть
воздуха подмешивается к пламени непосредственно в топ-
ке. Подача rаза на запальную rорелку начинается при
нажатии пусковой кнопки автоматики безопасности. Ав-
томатика безопасности предназначена для прекращения
подачи rаза на основную и запальную rорелки в с.l1едуlO-
щих случаях: при отсутствии тяrи в дымоходе печи, поrа-
сании пламени на запальной rорелке, падении давления
rаза перед rорелкой ниже допустимоrо предела (последнее
может привести к проскоку пламени внутрь rорелки или
поrасанию ero).
Для поддержания заданной температуры воздуха в
помещении устанавливают термореrулятор (см. рис. 13.2),
и теплоотдачу печи реrулируют изменением расхода rаза.
Внутри цилиндрическоrо корпуса термореrулятора поме-
щен баллон, заполненный керосином, в который впаян
сильфон. Шток затвора находится внутри сильфона. При
повышении температуры воздуха в помещении керосин
расширяется, сжимает сильфон, и затвор закрывает седло.
В этом случае rаз идет через малое отверстие в количестве,
необходимом для устойчивоrо rорения. При понижении
температуры затвор отходит от седла, и расход rаза уве-
личивается.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13 3 rаэоеые eoaoHazpeeameAu 569
13.3 rазовые водонаrревателн
При неплотной застройке жилых районов OДHO ДBYX
этажными зданиями применяют системы квартирноrо отоп-
ления (см. 6.7). Источником теплоты в квартирной си-
стеме водяноrо отопления может быть rазовый водонаrре-
ватель.
Автоматический rазовый водонаrреватель ArB 80 (BMe
стимость бака 80 л, тепловая мощность 7 кВт, КПД не
менее 81 % ) используют для отопления помещений пло-
щадью 50 60 м 2 . Водонаrреватель (рис. 13.3) состоит из
внешнеrо цилиндра (кожуха), BHyTpeHHero бака из сталь-
Horo оцинкованноrо листа толщиной 3 мм, основной И За-
пальной rазовых rорелок и rазоотводящеrо устройст-.ва.
В центре бака расположена теплообменная жаровая труба.
Холодная вода поступает в бак внизу и, постепенно Harpe-
ваясь, поднимается к выходному патрубку в верхней ero
части. В нижней части аппарата расположены основная
и запальная rорелки. Основная rорелка эжекционная,
rде происходит частичное предварительное смешивание
rаза с воздухом. Первичный воздух (в количестве 55% Teo
ретически необходимоrо для полноrо сжиrания) поступает
из помещения в rорелку, эжектируясь струей rаза. rазо-
воздушная смесь, выходя из orHeBbIx отверстий чуrунной
rоловки rорелки, поджиrается пламенем запальной ro
релки. Вторичный воздух поступает к пламени уже в самой
Топке.
При работе основной rорелки вода наrревается до
требуемой температуры (80 90 ОС), после чеrо терморе-
rулятор автоматически прекращает доступ rаза к основной
rорелке. Запальная rорелка работает постоянно, и при
понижении температуры воды воспламеняет rазовоздушную
смесь, вновь выходящую ИЗ основной rорелки. Подача rаза
в аппарат автоматически прекращается при недопустимом
снижении давления rаза, а также при уменьшении разре-
жения в дымоходе.
В ArB-120 (вместимость бака 120 л, тепловая мощность
14 кВт) нижнее днище образует водяную рубашку, которая
повышает КПД аппарата на 5% и одновременно снижает
температуру нИжней части кожуха.
Для ВОДяноrо отопления используют также комбиниро-
ванные аппараты с водяным контуром типа AKrB с двумя
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
57 О r лава 13. rазоеое отопление
4 6'
1.:.
!
J
2
' O
o
m
б
<G
2-
I
4::>
1
о
ХОЛОДНАЯ
ВОДА
d y J2
m
о
7
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/3.4. rаэовые NeтenADe.llKUe оmопumВАЬNШ прuборы 1171
Рис. 13.3. Автоматический rазовый емкостный водонаrреватель ArB-80М
/ реrулятор первичноrо воздуха основной rорелки; 2 электромаrИИТНБlII
клапаи. 3 rазовыЙ Фильтр; 4 термометр; 5 тяrопрерыватель; б кожух;
7 резервуар; 8 жаРОВ8Я труба; 9 термореrулятор; /0 теПловая нзо-
ляция; / / запальиая rорелка; /2 термопара; /3 основная rорелка
Рис. 13.4. rазовыll отопнтельныlI аппарат с ВОЛЯНЫМ контуром AorB-2з,2
/ rазовый кран; 2 rазопровод; 3 блок автоматики реrулирования; 4 ...
блок автоматики безопасности; 5 датчик тяrи; б датчик температуры воды;
7 термометр; 8 основная rорелка; 9 патрубок входа; /0 змеевик тепло.
обменника; 11 выход rорячей воды; /2 короб дымоотвода; /3 патрубок
дымоотвода; /4 ЗаПальнаЯ rорелка; /5 рerулятор первичноrо воздуха ос-
новной rорелки
отдельными теплообменниками для rорячеrо водоснабжения
и отопления. Основные характеристики аппарата: тепловая
мощность 29 кВт, температура наrретой воды 50
90 ос, КПД не менее 83%. rабаритные размеры: rлубина
570, ширина 750, высота 850 мм.
Применяют также специальные отопительные rазовые
аппараты с водяным контуром типа AOrB, предназначен-
ные для работы на природном и сжиженном rазе. Эти ком-
пактные приборы длиной 550 мм и высотой 850 мм, теп-
ловой мощностью 11 ,6 29 кВт предназначены для отоп-
ления помещений площадью 80 200 м 2 .
Отопительный аппарат AOrB-6 разработан на базе
ArB 80 тепловой мощностью 6 кВт с измененной конст-
рукцией теплообменника. Аппарат выполнен в виде прямо-
уrольной тумбы длиной 415, шириной 380, высотой 800 мм.
На рис. 13.4 показан отопительный аппарат AOrB-23,2,
представляющий собой напольный шкаф из листовой стали.
В конструкцию отопителя входят теплообменник, rope-
лочные устройства с эжекционной rорелкой, блоки авто-
матики. Теплообменник выполнен в виде cBapHoro штам-
пованноrо радиатора, размещенноrо rоризонтально и имею-
щеrо со стороны задней стенки аппарата трубы входа и
выхода воды. Перед патрубком дымоотвода создана специ-
альная полость короб, служащий для стабилизации
тяrи в камере сrорания,
13.4. rазовые нетеппоемкие отопительные прнборы
Для сезонноrо обоrревания жилых помещений в южных
районах страны используют rазовые воздухонаrреватели
камины радиационноrо и конвективноrо действия.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
672 Тлава 18 Тазовое отопленuе
J
f
'
Рис. 13.5. rазовый отопительиый камии
«AMpa радиациоиноrо действия
1 rope.lll<a иифраКРАсиоrо излучеиия
2 теплообменник. 8 блок автома-
tики безопасиости, 4 rазопровод' 5
автоматический реrулятор тяrи, 6
дымоотводящий патрубок
Рис. 13.6. rазовый отопитель-
ный камнн AOr-5 коивектив-
Horo действия
1 запальиое устройство,
2 камера crораиия. 8
облицовка, 4 КАиал стеи.
иой, 5 экраи, 6 термо-
пара, 7 провод пьезоэлект-
рнческоrо запальиоrо устрой-
стаа. 8 трубка запальиика;
9 rазопровод, 10 rорелка
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/8.5. rа8080эдУШНblе теllAооб.ll8ННUКU 678
Камин «Амра» (рис. 13.5), предназначенный для мест-
Horo отопления помещений с теплопотерями до 3,5 кВт,
являетсЯ аппаратом радиационноrо действия с отводом
продуктов сrорания в дымоход. Аппарат состоит из rорелки
инфракрасноrо излучения с керамической насадкой (см.
9 13.7), теплообменника, через который проходят про
дукты сrорания, отходящие от rорелки и наrревающие
воздух, дымоотводящеrо патрубка, в котором установлен
реrуляТОр тяrи, и блока автоматики безопасности, отклю-
чающеrо подачу rаза в rорелку при поrасании пламени.
Камин Kr (или AOr 5) конвективноrо действия YCTa
навливается у наружной стены помещения (рис. 13.6).
Камера сrорания камина конструктивно состоит из трех
отсеков: собственно камеры сrорания, камеры уходящих
rазов и воздушноrо канала. Стенной канал выполнен из
наружноrо и BHYTpeHHero коробов с фасадной решеткой.
Через один короб выбрасываются продукты сrорания на-
ружу, а через друrой подсасьшается воздух к rорелке.
Эжекционная rорелка, установленная в нижней части
камеры сrорания, состоит из корпуса со смесителем и or-
невой насадки. На корпусе имеется заслонка, которая
служит для реrулирования подачи воздуха.
Пределы реrулирования температуры воздуха в поме-
щении от 10 до 35 0 с. Тепловая мощность камина 5 кВт,
КПД не менее 80 % .
13.5. fазовоздуwные теплообменники
В системах воздушноrо отопления (см. rл. 10) воздух
может наrреваться в rазовоздушных теплообменниках,
коrда теплота продуктов сrорания rаза частично или пол
ностью передается холодному воздуху. При теплопередаче
через стенку КПД прямоточных или циркуляционных
rазовоздушных теплообменников составляет 70 90 %, а при
наrревании воздуха в результате непосредственноrо сме-
шения с продуктами сrорания rаза КПД смесительных
теплообменников возрастает до 100 %.
Особое значение такие воздухоподоrреватели приобре-
тают при отоплении объектов на Крайнем Севере, rде при
низкой температуре наружноrо воздуха возможны замер
зание теплоносителя и длительная остановка систем воДЯ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Б74 r Ай"й 13 ra'JDВO! отопленав
т:"'.,"" ,,,,,"",
10
==;
...>-
ш<:t
t8
IQ
Рис. 13.7. rазовоздушныii теплообменннк Tr 450
1 Тазовая торелка; 2 воздушный патрубок Торелкн, 3 раднальныЙ вен-
IfНЛЯТОР для подачн воздуха, 4 дымовая труба; 5 камера сТорання; 6 коль-
цевой теплообменник: 7 вннтообразная переТОрОДl<а; 8 проволочная CeTI<d;
9 Эl<рdН; 10 НdРУЖНЫЙ кожух
ХОЛОДНЫЙ ВОЗДУХ
о)
rАЗ
i{
'"
1
HArPET АА
СМЕСЬ
3 HArpEТAR
СМЕСЬ
rАЗ
Рис. 13.8. Лрииципиальные схемы смесительных rазовоздушиых наrреватеJIСИ
Brc с разбавлением продуктов сrорання в спецнальной камере (а) и сжнтаllием
rаза lIепосредст оеllИО в потоке воздуха (6)
1 блок Тазовых тормок: 2 камера смешею'я; 3 веитилятор
Horo отопления, что приносит большой экономический 11
социальный ущерб.
Прямоточные или рециркуляционные rаЗ0воздушные
теплообменники разработаны тепловой мощностью до
6 МВт. На рис. 13.7 приведен теплообменник Tr 450. в этом
теплоrеllераторе установлена вихревая rазовая rорелка.
Из камеры сrорания rазы по радиальному каналу посту-
пают в кольцевой теплообменник, откуда через Дымовую
трубу удаляются в атмосферу. Стенки кольцевоrо тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 13 5 rаэовоэдушные теплообменники 575
обмен ника с обеих сторон омываются HarpeBaeMbI 1 возду-
XOVI, HarHeTaeMbIM радиальным вентилятором. Воздух в
количестве до 16000 мз/ч, не смешиваясь с продуктами
сrор"ниЯ, наrревается на 100 110 ос и поступает в систему
воздушноrо отопления. Теплоrенератор снабжен системой
аВТО'l1атикИ, реrулирования, которая обеспечивает двух-
ступенчатое реrулирование тепловой мощности (50 и 100%
номинальной наrрузки). Автоматика безопасности преду-
сматривает автоматический пуск теплоrенератора и аварий-
ное отключение rаза. Номинальная тепловая мощность
теплоreнератора 450 кВт, электрическая до 22 кВт.
Смесительные rаЗ0воздушные теплообменники (BrC)
применяют для COBMecTHoro отопления и вентиляции про-
изводственных помещений, коrда вентиляционная тепловая
наrрузка превышает отопительную, что характерно для
большинства промышленных зданий. Смесительные возду-
хонаrреватели находят (особенно за рубежом) широкое
применение в качестве децентрализованных теплоисточ-
ников В помещения подают смесь наружноrо воздуха с
продуктами сrорания rаза, причем рециркуляция воздуха
исключается.
В смесительных воздухонаrревателях rаз можно сжи-
[ать при небольшом коэффициенте избытка воздуха (1 ,05
1,2), а продукты сrорания далее смешивать с потоком хо-
лодноrо воздуха (рис. 13.8, а). Можно сжиrать непосред-
ственно в потоке HarpeBaeMoro воздуха, при этом коэф-
фициент разбавления продуктов сrорания воздухом опреде-
ляется температурой HarpeBaeMoro воздуха (рис. 13.8, б).
Чаще применяют BrC BToporo типа. Смесительные
воздухонаrреватели из-за Toro, что температура наруж-
Horo воздуха переменна, имеют широкий диапазон pery-
лирования. В наrревателях установлены диффузионные
rорелки (без предварительноrо смешения rаза с воздухом).
BrC разработаны трех типоразмеров с номинальной тепло-
вой мощностью 1,0 6,4 МВт при количестве HarpeBaeMoro
воздуха 50 250 тыс. мЗ/ч.
Все наrреватели оснащены автоматикой реrулирова-
ния температуры смеси, а также автоматикой безопасности.
Основные достоинства BrC практически полное ис-
пользование химической теплоты сжиrания rаза (КПД
около 100%), значительное снижение затрат на сооружение
котельных и тепловых сетей из-за уменьшения их мощ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
576 r лава 13 rаэовое оmопленuв
НОСТИ 11 протяженности. Основной недостаток BrC по
вышенное содержание вредНЫХ веществ (в основном СО)
в воздухе, подаваемом в помещение.
В производственных и вспомоrательных зданиях про
мышленных предприятий BrC применяют также в каче.
стве первой ступени наrревания воздуха (с последующим
доrреванием ero до требуемой температуры в водяных
калориферах) или второй ступени наrревания воздуха
после первичноrо наrревания в утилизаторах теплоты
выбросноrо вентиляционноrо воздуха.
13.6. fазовоздуwное лучистое отопление
В системе rазовоздушноrо отопления с излучателями'
функцию отопительных приборов выполняют теплоизлу-;
чающие трубы, проложенные в верхней зоне (не ниже 5 м :
от поверхности пола) помещения (рис. 13.9). Внутри замк- 1
HYToro контура теплоизлучающих труб циркулирует смесь
HarpeToro воздуха с продуктами сrорания. Теплоотдача
с поверхности труб в помещение происходит преимущест-
венно ИЗ.JIучением (58 %).
Излучатели собирают на фланцах из тонкостенных
стальных труб (толщина стенки 0,7 мм) диаметром 400 мм
и длиной 6 м. Для уменьшения теплопотерь в верхнюю
З0НУ помещения теплоизлучающие трубы покрывают сверху
теплоизоляцией (рис 13.9), а сбоку устанавливают про-
дольные вертикальные стальные экраны (козырьки).
Смесь воздуха с продуктами сrорания rаза проходит
через теплоrенератор. Принципиальная схема движения
потоков в теплоrенераторе тrЛ-О,5 показана на рис. 13.10.
Охладившийся в системе отопления до температуры 8O
90 ос теплоноситель в теплоrенераторе разделяется на два
потока. Основной смешивается с новой порцией продуктов
сrорания rаза rаз cropaeT в дутьевой rорелке, которая
может работать с переменным коэффициентом расхода
воздуха. Далее наrретая смесь с температурой до 340 ос
поступает в систему отопления. Друrая часть теплоноси-
теля в объеме, равном объему продуктов сrорания, про-
ходит через утилизационны.й reплообменник (ТУ) и выбра-
сывается в атмосферу. В ТУ за счет теплоты теплоносителя
наrревается воздух, забираемый из помещения и направ-
/Iяемый в rорелку для сжиrания rаза. При этом несколько
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 136. rавоsо,iJlIШное JI'(ucmoe отоп;lтuе 1;41
2
Рис. 13.9, Схема системы воздушиоrо lIYЧистоrо отоплеиия (: теПЛОИSllучаЮЩИ8lИ
трубами в межфермеином пространстве цеха
1 теплоизлучающие трубы d==400; 2 теплоrеиератор; 3 теПДQИЗОЛЯЦИJl:
4 козырьки
ПРОДУКТЫ В СИСТЕМУ
сrОРАНИIf ОТОПЛЕf\ИIt
rL /
/ :-
!о ..
I ,.
.-
.. I . ,.
.. I ..
I )о
...
rA3
f
!
Мз СИСТЕМЫ
ЕИН
,.
ВОЗДУХ
ИЭ ЦЕXI',
..
3
к
ПРОДУКТЫ сrОРАНИflll АТМОСФЕРУ
Рис. 13.10. Прииципиальиая схема поТоКов rаза, воздуха и rВЗОВОЗдУWИоА смеси
в теплоrеиераторе Tr Л-о, 5
1 rазовая rорелка, 2 дутьевоl! вентилятор. 3 rеПJlоутилш.атор
37 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Б78 Т.4а8а /8. Тasoвое отопление
снижается расход rаза и повышается кпд установки (до
96%).
Теплоrенератор тrЛ 0,5 тепловой мощностью 500 кВт
имеет следующее основное оборудование: дымосос ДА-9,
выполняющий роль циркуляционноrо вентилятора (подача
10000 м з /ч), мощностью 13 кВт; дутьевой вентилятор
Ц 10-28 мощностью 4 кВт; rазовая roрелка ПИВ 450; пла
стинчатый теплоутилизатор СТД.
Преимущества rазовоздушноrо лучистоrо отопления по
сравнению с воздушным отоплением экономия тепловой
энерrии за счет уменьшения rрадиента температуры по
высоте помещения; возможность снижения температуры
воздуха в рабочей зоне при сохранении условий тепловоrо
комфорта; автономность, незамерзаемость, удобство pery-
лирования.
'13.7. fаэовое лучистое отопление
Отопительными приборами в этой системе являются:
rорелки инфракрасноrо излучения. Систему лучистоro!
отопления наиболее целесообразно применять в больших!
помещениях со значительными теплопотерями. Особенн
эффективна она при обоrревании частично или полностью
открытых рабочих площадок (монтажных, сборочных, oт
крытых стоянок автомобилей и т. д.). Небольшие размеры
и масса инфракрасных rорелок делают их удобными дли:
размещения в отапливаемых помещениях. Их теплопере..;
дающая поверхность по площади почти в 10 раз меньше.
чем площадь наrревательной поверхности отопительных
приборов водяноrо отопления. rазовое лучистое отопление
применяется также в различных сельскохозяйственных и
складских помещениях. Существуют системы rазолучи-
cToro отопления крупных сборочных, прокатных и литей-
ных цехов машиностроительных заводов.
На рис. 13.11 показана унифицированная rазовая [о-
релка инфракрасноrо излучения тепловой мощностью 3,7
4,4 кВт. Излучающая оrнеупорная оrневая насадка [о-
релки собрана из 1 О керамических плиток размером 65 х 45 х
х 12 мм каждая. В каждой плитке имеется большое коли-
чество (около 1000) цилиндрических каналов диаметром
1,5 мм.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13.7. rазО80е лучистое отопление 579
1
2
f
t rдз
275
r:t.
tI f,fj
1;5'
Рис. 13.11. rазоваll rорелка инфракраснorо излучення
1 излучатель; 2 CeTl{a; 3 сопло; 4 смеситель; 5 I{ронштейн
Применяется rорелка эжекционноrо типа для rаза низ-
KOro давления с полным предварительным смешиванием
rаза и воздуха. fаз, выходя из сопла, засасывает окружаю-
щий воздух в количестве, необходимом для полноrо сжи-
rания (!Х==: 1 ,05), и перемешивается с ним в смесителе.
fазовая смесь после диффузора смесителя поступает
в распределительную камеру относительноrо большоrо
объема. Скорость потока смеси значительно уменьшается,
чем обеспечивается почти одинаковое статическое давление
на ВНУ1 реннюю поверхность плиток. При этом rазовоздуш-
37*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
580 rAa8a 13. ra3080e omoпAВNue
ная смесь движется с примерно равной скоростью во все}
orHeBbIx цилиндрических каналах и, следовательно, со'
,ЗДает факелы одинаковой длины. ,
При работе rорелки керамические плитки проrрева-
ются на некоторую rлубину и подоrревают rазовоздушную
смесь в orHeBbIx каналах. rазовоздушная смесь cropaeT в
тонком слое над наружной поверхностью плиток, которая
разоrревается примерно до 850 ос. Металлическая сетка,
расположенная над керамическим излучателем, при работе i
rорелки наrревателя становится сама дополнительным
излучателем и, кроме Toro, служит стабилизатором [оре-
ния, предотвращая отрыв пламени.
При температуре излучающей поверхности 850 ос около
60% теплоты, выделившейся при сrорании rаза, передается
излучением, при этом в основном в виде инфракрасныIx
лучей с длиной волны 2,5 2, 7 мкм.
Расчеты систем отопления с излучающими rорелкаМli
для помещений различноrо назначения MorYT значительне
отличаться. Так, для помещений с мало- или нетеплоем,
кими оrраждающими конструкциями, а также для отоп,
ления рабочих мест на открытом воздухе или в случаЕ
зонноrо обоrрева отопительную наrрузку можно определить
по условию комфортной облученности человека. В осталь-
ных случаях наrрузку следует определять с учетом тепло.
потерь помещения и лучисто конвективноrо теплообмена
системы отопления с помещением.
При инфракрасном отоплении сельскохозяйственных
помещений существенное значение имеет плотность облу.
ченности животных, растений, а также обслуживающеrс
персонала, которая не должна превышать 348 Вт/м 2 . Прli
превышении этоrо значения влияние радиационных тепло-
избытков уменьшают воздушным душированием с подачеiJ
наружноrо воздуха на места постоянноrо пребывания
работающих.
Размещение rорелок (число рядов, расстояние межд}l
rорелками в ряду, высоту их подвески над полом, yrOJJ
наклона rорелок) определяют исходя из норм облучеННОСТli
и в зависимости от типа rорелок.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13.7. r иЗ0808 Аучисm!'J8 отопА8ни8 68 t
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Для отопительноrо аппарата AOrB-29 тепловой мощностыо
29 кВт определите необходимый часовой расход прпродноrо rаза
(V r , м 3 /ч) или паров Cyr.
2. в помещеииях, rде установлены rазовые приборы, иеобхо-
дима вытяжиая вентиляция. Из какой зоны помещения (верхней или
НlIжней) необходимо удалять больше воздуха при использовании
природноrо rаза или паров суп
3. Для повышения КПД arperaToB, в которых сжиrается топ-
ливо, необходимо максимально снижать температуру уходящих
rазов. Почему для rазовых водонаrревателей температура продук-
тов сrорания на выходе из аппарата должна быть: при эксплуатацни
в районах с умеренным климатом не менее 110 ос, а в районах с
холодным климаТGМ не менее 200 ос?
4. Зачем в иижней части двери помещения, rДе устанавливают
rазовые водоиаrреватели (иапример, кухни), иужно предусматри-
вать решетку или зазор между дверыо и полом площадt.Ю не менее
0,02 м 2 ?
5. Исходя из стехиометрическоrо уравнения реакции rорения,
определите теоретически иеобходимое количество воздуха для сжиrа-
иия 1 м 3 метана (У о . м 3 воздуха/м 3 rаза), приняв состав воздуха:
79% азота и 21 % кислорода.
6. Для смесительноrо rазовоrо воздухонаrревателя (BrC),
пренебреrая потерями в окружающую среду, можно считать, что
теплота смеси иаrретоrо наружноrо воздуха и продуктов сrорания
rаза QOM равиа сумме химической теплоты rаза Qr и теплоты, виоси-
мой наружиым воздухом. Следовательно, уравнение тепловоrо
баланса BrC: Qr+ Qs== QOM'
Из этоrо уравнения получнте выражение для коэффнциента раз-
бавления К отношения объема HarpeBaeMoro воздуха к объему
Воздуха, необходимоrо для сжиrаиия rаза в стехиометрических
словнях. При выводе можно принять, что объемные теплоемкости
ВОЗДУХа 11 смеси примерио равиы.
7. Определите значения коэффициента разбавления (см. п. 6)
для BrC, работающих в климатических условиях Москвы, Нориль-
ска, BaK , при сжиrании природиоrо rаза (Q ==36000 кДж/м8,
У о ==9,5 м /м 3 ). Температура смеси на выходе из BrC /ом==+25 ос,
средняя теплоемкость воздуха и смеси с== ] ,25 кДж/ (м3 .ОС).
8. Сколько выделяется водяных паров и С0 2 (мЗ/ч) в помеще-
иие, rде устаиовлеиа одна rорелка иифракрасиоrо излучения, ра-
ботающая иа природном rазе (метане)?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
582 rлава 14, ЭАetcтрическов отопление
r Л А. В А 14. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ
14.1. Общие сведения
При электрическом отоплении получение теплоты свя.
за но с преобразованием электрической энерrии. По способу
получения теплоты электрическое отопление может быть
с прямым преобразованием электрической энерrии в теп.
ловую и с трансформацией электричества в теплоту в теп-
ловых насосах.
Системы электрическоrо отопления подраЗДeJIЯЮТСЯ на
местные, коrда электроэнерrия преобразуется в тепловую
в обоrреваемых помещениях или в непосредственной бли-
зости от них, и центральные с электрокотлами.
По степени использования электроэнерrии для отоп-
ления различают системы с полным покрытием отопитель-
ной наrрузки и с частичным ее ПОКРl;>rrием (комбинирован.
ное отопление см. 14.5 и 18.4) в качестве как фоновой
(базисной), так и доrревающей частей системы.
Системы электрическоrо отопления MorYT работать по
свободному и вынужденному (например, только ночью)
rрафикам.
Достоинствами систем электрическоrо отопления яв-
лЯ/О'rся высокие rиrиенические показатели, малый расход
металла, простота монтажа при сравнительно небольших
капитальных вложениях, управляемость в широких пре-
делах с автоматизацией реrулирования. Возможность rиб-
Koro управления процессом получения теплоты позволяет
создавать системы отопления, быстро реаrирующие на
изменение теплопотребности помещений.
Вь окая транспортабельность создает условия для
использования электрической энерrии в системах отоп-
леюlЯ зданий и сооружений в отдаленных районах, не
имеющих друrих источников теплоты, а отсутствие про-
дуктов сrорания в эколоrически чистых зонах.
К недостаткам электрическоrо отопления относят высо.
кую температуру rреющих элементов, повышенную пожар-
ную опасность. Распространение электрическоrо отоп-
ления в стране сдерживается неэкономичным использова-
нием топлива, а также оrраниченным уровнем выработки
электроэнерrии. Отпускная стоимость энерrии высокая
из-за значительных капитальных вложений в электро-
станции и линии передач, потерь при транспортировании.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
142 Электрические отопительные приборы 5SJ
Полное электроотопление зданий требует значитель-
Horo расхода электроэнерrии. rодовой расход электроэнер-
rии для отопления 100 м 2 площади rражданскоrо здания
колеблется от 35 на юrе страны до 125 r Дж на севере.
Для уменьшения расхода топлива целесообразно при-
менЯТЬ отопительные установки с использованием тепло
вых насосов. Так, если принять расход топлива на ТЭЦ
мощностью 150 МВт за единицу, то на тепловЫХ станциях
расходуется топлива: районных 1,25, домовых 1,42;
для электрическоrо отопления с приборами прямоrо пре-
образования в теплоту требуется затратить топлива 1,б
2,3, а при электрическом отоплении с тепловыми Haco
сами Bcero 1,08.
Целесообразность применения электрическоrо отопле-
ния в конкретном случае определяют путем сравнения тех-
нико-экономических показателей различных вариантов отоп-
ления здания. При сравнении исходят из стоимости топ-
лива или электроэнерrии с учетом их транспортирования и
потерь при этом, коэффициента использования ТОПЛИВCt,
стоимости сооружения и эксплуатации систем отопления
и теплоснабжения. Принимают также во внимание возмож-
ность реrулирования теплоотдачи приборов и понижения
температуры помещения в нерабочее время. Оценивают
улучшение социально-rиrиенических условий при приме-
нени и электроотоплен ия.
В современных условиях применение электрическоrо
отопления экономически целесообразно в районах распо-
ложения крупных rидростанций, а также при отсутствии
MeCTIJOrO топлива (отдаленные районы Восточной Сибири,
Краинеrо Севера). В будущем следует ожидать использо-
вания электроэнерrии для отопления рассредоточенных
потребителей сельских районов страны.
14.1. Электрические отопитепьные при60РЫ
Электрические приборы с прямым преобразованием
элею рической энерrии в тепловую, как и обычные отопи-
тельные приборы (см. rл. 4), подразделяют по преобладаю-
щему способу теплоотдачи на радиационные, конвективные
и радиационно-конвективные. При температуре rреющей
поверхности ниже 70 ос ИХ относят к низкотемпературным,
выше 100 ос к высокотемпературным.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&-8'4 rAaea 14. ЭАекmрuческое отопАение
о)
о
D) (4
2 ] 1f.
!i
6)
t;.
fj
Рис. 14.1. rреющиЙ кабель в перек.
рытиях здаиий
а замоиоличеииый; 6 в ВОdДУШ,
ноЙ прослоЙке; в замонолнченныЙ
под воздушноЙ прослоЙкоЙ; 1 по.
крытие пола; 2 стяжка толщиноЙ
20 30 мм; 3 замонолнчивающий
слоЙ толщнноЙ40 50 мм; 4 rрею-
щиЙ кабель; 5 звуко-теплоизоля-
цня; 6 несущая железобетонная
плита; 7 воздушная прослоЙка
толщиноЙ 40 50 мм; 8 лаrа 50Х
Х50 мм; 9 настил ПОЛа толщиной
20 мм; 10 замоноличивающий слой
толщиноЙ 20 мм; 1 1 воздуШиая
прослойка толщиной 30 мм
Электроотопительные приборы MorYT быть стационар-
ными и переносными (напольными, настольными, настен-
ными, потолочными); безынерционными и с аккумуляцией
теплоты; нереrулируемыми и со ступенчатым, бесступенча-
тым и автоматическим реrулированием. В зависимости от
конструкции электрические отопительные приборы назы-
вают электроконвекторами, электрокалориферами, эле кт-
ротепловентиляторами. Выпускают также электрические
печи, подвесные панели, rреющие обои, панели с rреющим
кабелем.
Панели электрическоrо отопления с rреющим кабелем
делают совмещенными со строительными консТрукциями
и приставными к ним (см. rл. 11). В панми закладывают
rреющие провода или кабели диаметром 2 6 мм. Провода
обоrревательные с полиэтиленовой (ПОСХП) или полив и-
иилхлоридной (ПОСХВ) изоляцией выполняют из оцин-
кованной стальной проволоки диаметром 1,1 или 1,4 мм.
Кабели наrревательные с маrнезиальной изоляцией и сталь-
ной оболочкой (КНМС) выпускают с токопроводящими
жилами из нержавеющей стали (С), никеля (Н) и нихрома
(НХ). Применяют также провода и кабели друrоrо типа с
никелевой жилой диаметром 1 и 1,2 мм. Электрическое
сопротивление изоляции проводов и кабелей изменяется
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
so 14.2. ЭАектРUЧ8Ci<uе отопительные приборы 51>5
от 1 до 60 ТОм. м *, а термическое сопротивление от
0,6 до 1,2 0 C'M 2 /BT. Минимально допустимые радиусы из-
rиба 5 7,5 диаметров кабеля. Напряжение, на которое
рассчитана изоляция, 380 В и выше. Монтаж кабелей про-
изводят при температуре не ниже 15 ос.
За рубежом известны rреющие кабели, в которых токо-
пр.оводящая жила выполнена из сплавов, обладающих
низким температурным коэффициентом сопротивления, что
значительно упрощает тепловые расчеты. В настоящее
вреМЯ разрабатывают принципиально новую конструкцию
кабелей, теплоотдача которых опр еляется только напря-
жением питания. При таких кабелях необходимая плот-
ность тепловоrо потока будет достиrаться варьированием
шаrа их раскладки.
Наибольшее распространение получили потолоЧно-на-
польные системы электроотопления, при которых кабель
или провод закладывается в междуэтажное перекрытие.
При значительных теплопотерях дополнительные HarpeBa-
тельные панели размещают в нижней зоне вертикальных
оrраждений (высотой до 0,5 м) помещения.
На рис. 14.1 показаны варианты заложения rреющих
кабелей в междуэтажные перекрытия, предложенные Пром-
стройниипроектом.
В общественных зданиях применяют замоноличивание
rреющеrо кабеля в конструкцию пола (рис. 14.1, а). Для
помещений, rде возможно увлажнение пола, над rреющим
кабелем пр усматривают укладку экранирующей сетки,
которая предотвращает вынос электрическоrо напряжения
на поверхность пола. Термическое сопротивление слоев.
расположенных между кабелем и покрытием пола, прини-
мают в пр елах 0,045 O,2 Ос,м 2 /Вт.
В жилыIx зданиях, а также в детских учреждениях
rреющий кабель раСПOJIаrают в воздушной прослойке
(рис. 14.1, б) для выравнивания температуры поверхности
пола; при этом менее вероятно местное переrревание ка-
беля. Для интенсификации конвективноrо теплообмена в
воздушной прослойке в уrлах помещения оставляют вен-
тнляционные отверстня, перекрытые решетками. Недостат-
ком конструкции является перерасход кабеля Из-за умень-
шения ero теплоотдачи.
* ТОм'м (тераом'метр/: едииица удельиоrо электрическоrо
сопротивлеиия, равиая 102 Ом'м
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
686 rлава 14 Электрическое отопление
В жилых зданиях применяют также замоноличиваНие
кабеля и устройство воздушной прослойки над замоно.1И.
чивающим слоем (рис. 14.1, в). Такая ){онструкция совме.
щает в себе преимущества первых двух: увеличенную теп.
лоотдачу и предотвращение MecTHoro переrревания кабеля,
Расчетная температура токопроводящих жил кабелей
по условиям пожарной безопасности не должна превышать
70 ОС, а при применении проводов с поливинилхлоридной
изоляцией 60 ос.
Реrулирование теплоотдачи панели электрическоrо отоп.
ления выполняют двухпозиционно по отклонению темпе-
ратуры воздуха в помещении от заданноrо значения. В ка.
Честве датчиков используют термореrуляторы с чувстви-
!ТельнЫМ элементом в виде биметаллической пластинки *.
Все большее распространение находят rреющие панели,
Часто используемые как rреющие обои. В них наrреватель-
ный элемент замоноличен в теплопроводную и электроизо-
ляционную массу. К таким панелям относятся rреющая
резина (выпускается в Курске), пластины из токопрово-
дящей пластмассы (в Ташкенте), наrревательные элементы
Слотерм (в Ленинrраде). Листы rреющей резины состоят
из электродов (медная сетка), заложенных в термопровод-
ную резину и покрытых защитным слоем резины толщиной
1,5 2 мм. Элементы Слотерм представляют собой листовой
СЛОИСl ыЙ пластик с внутренним токопроводящим слоем из
карболоволокнистой бумаrи с заделанным электрическим
сопротивлением. rреющие панели применяют для локал
Horo обоrревания рабочих мест в холодных производствеll
ных помещениях. Температура поверхности панели H
превышает 45 0 с.
Для отопления производственных помещений большоrо
объема применяют подвесные электропанели. Тепловую
мощность подвесных панелей рассчитывают по балансам
теплоты в верхней (над панелью) и нижней (под панелью)
частях помещения. При этом считают, что теплопотери верх-
ней зоны компенсируются теплоотдачей панели вверх, а
!Теплопотери нижней зоны теплоотдачей вниз. На рис. 14.2
дана схеМа конструкции подвесной панели (разработана в
Красноярске). При изолированном кабеле плотность теп-
* Более подробно см. Орлов В. А., Квач И. К., Кротов ю. r.
Электроотопление зданий на CeBepe. п.: Строй издат, 1981.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.2. Электрические отопительные при(Юры 1187
2
Рис. 14.2. Подвесная па нель с 9J1ектрообоrревом изолироваииым кабеJlем
1 стальной кожух; 2 теплонзоляцня нз пенопласта; 3 наrреват8ЛЬ
I 2
825
ППDППОППОП
Рис. 14.3. Лечь 9лектронатревательиая ЛЭТ (боковой вид)
1 трубчатые злектронаrревателя; 2 стальной кожух; 9 КрЫШIШ; 4
болт заземления; 5 перемычки; 6 токоведУЩне шпильки; 7 дио; 8 .... ОТ-
верстне d 20 мм для ВВОДа злектропитаняя
Рис. 14.4. ЭJlектрокамии со сферическим от-
ражателем
1 защитиая декоративная решетка; 2
наrревательный элемент; 13 сфернческиii
отражатель; 4 патрон; 5 шнур элект-
Ропитання; 6 кронштеiiн; 7 поворот-
ный винт; 8 подставка
j
ловоrо потока в них составляет 465 Вт/м 2 (теплоотдача вниз
85%), при неизолированном кабеле 840 Вт/м 2 (теплоот-
дача вниз около 88%).
Для отопления отдельных помещений используют
электронаrревательные печи ПЭТ (рис. 14.3). В печи под
перфорированным кожухом помещены на фарфоровых ко-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1188 I'Aala 14. Эдекmрuческое отопАение
лодках трубчатые электронаrревательные элементы (ТЭН)
мощностью O,5 1 кВт. Температура поверхности ТЭН
на 130 150 ос выше температуры окружающеrо воздуха
При монтаже печи как в rоризонтальном, так и вертикаль-
ном положении (с электропитанием снизу) к болту зазем-
ления присоединяют заземляющий провод.
Ilереносные электроотопительные приборы применяют
для дополнительноrо отопления ЖИлых и общественных i
зданий, садовых домиков. В нашей стране ежеrодно выпу-;
сКаЮТ около 2 млн. электроприборов 30 типоразмеров.
Распространенным электроотопительным прибором яв ,
ляется электрокамин, который по исполнению может быть
настенным, напольным, универсальным. Наrревательные
элементы бывают сосредоточенными или линейными с тем-
пературой 750 8000C.
Выпускают электрокамины чисто функциональные, пред-
назначенные только для отопления, и декоративно-функ-
циональные, являющиеся, кроме Toro, частью интерьера.
На рис. 14.4 показана конструкция функционалыюrо
электрокамина со сферическим отражателем. Для изме-
нения направления радиационноrо тепловоrо потока OTpa
жатель может поворачиваться. В декоративно-функцио-
налыюм электрокамине (рис. 14.5) имитируется rорение
дров. Теплый воздух вращает вертушку с прорезями, и
на панель и экран падают блики света от красной лампы_
Электрорадиаторы делают напольными (с промежуточ-
IIЫМ теплоносителем минеральным маслом) мощностью
0,5 1 ,25 кВт. Они бывают панельными (рис. 14.6) и ceK
ционными, коrда корпус собирается из отдельных секций,
сваренных между собоЙ.
Теплоотдача электрорадиатора излучением составляет
50% общеrо тепловоrо ПОТОКа. Максимальная температура
поверхности радиатора достиrает 110 ос, а средняя 85
95 0 с. ЭлеI<трорадиаторы, как правило, имеют TepMoor-
раничитель, отключающий прибор при достижении темпе-
ратуры 130 ос па корпусе. Выносной термореrулятор, 1<0-
торым укомплектовано большинство электрорадиаторов,
позволяет поддерживать необходимую температуру в обо
rpeBaeMoM помещении.
В электроконвекторах теплоотдача осуществляется пре-
имущественно (90%) естественной конвекцией. Наиболее
распространенной является наПОЛьная модель (рис. 14.7).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.2. Электрические отопительные приборы 58!!.
а)
о)
f
2
.5
б
7
8
9
1/1
11
f
Рис. 14.5. Декоративно-фуикциональный электрокамин
а вид спереди: б вид сбоку; 1 деревяииый корпус; 2 металлический
корпус; 3 па нель имитации дров; 4 декоративио-защитиая решетка. 5
1l000упрозрачиый экран; б вертушка; 7 I<роиштеfiи с иrлой; 8 красная
лампа: 9 отражаТeJ1Ь; 10 патрон; 11 наrреваТeJJьиые элементы
Рис. 14.6. 3лектрораднатор
naHeJlbHorO типа
1 rеРМеТиЧиыЙ корпус, за-
полненный маслом; 2 pe
rулятор температуры; 3
Шнур питаиня; 4 ТЭН
't
z
Электроконвектор мощностью O,75 1,25 кВт представляет
собой корпус, внутри KOToporo расположены наrреватель-
ные элементы спираль из сплава BbIcoKoro сопротив-
ления (как правило, нихрома) или трубчатый электрона-
rреватель. Температура открытой спирали 600 900 ос,
трубчатоrо наrревателя 450 500 ос. Температура вы-
ХОдящеrо из конвектора воздуха не превышает температуры
окружающеrо воздуха более чем на 85 ос. Новые конст-
руКции конвекторов оснащают термореrуляторами.
Электротепловентилятор отопительный прибор с теп-
ЛООТдачей при вынужденной конвекции, создаваемой встро-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.10 ТАма 14. Эмкmрuческос отопАен.ие
1
Рис. 14.7. ЭлеКТРОКОlIвектор
I корпус прибора; 2
lIаrреиательиый элемент иэ
стальных пластин; 3 пык"
lIючатели; 4 шнур
2
енным вентилятором. Наrревательньrе элементы в электро-
тепловентиляторах такие л(е, как в электроконвекторах.
Приборы имеют ступени реrулирования мощности и, как
правило, две частоты вращения вентилятора. Для защиты
от переrрева в цепь наrревательиых элементов включают
!fepMOOrpa ничитель.
Выпускают также комбинированные электроприборы:
электрокамины конвекторы и электрокамины радиаторы.
В основе расчетов тепловой мощности Q, ВТ, отопитель
ных приборов с прямым преобразованием электрической
энерrии в тепловую лежит закон Джоуля Ленца, при-
менительно к переменному току имеющий следующее
выражен не
Q == [ 2 , ==- U J k== U 2 k 2 fr,
(14.1)
rAe J сила тока, проходящеrо по проводнику. А; , активное
сопротивление ПрОВОДННКа, Ом; и напряжение, подаваемое на
проводник, В; k коэффициент мощности проводника (при Ча
CТQTe тока 50 [ц k изменяется от 0,96 до 0,98 11 ero приравнивают
к еДИНице, но вводят иеКОtорый запас мощиости).
В расчетах количества теплоты, выдеЛяемой rреющим
кабелем, учитывают зависимость аКТИВНQrо сопротивления
проводника от ero температуры. Для металли.ческих (из
стали, алюминия, меди) токопроводящих жил rреющих
кабелей сопротивление 't, Ом, при температуре до 100 ос
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
составляет
fj 14 2. ЭАектрuческuе ornoпuтeAbH/JUI при60ры 51.
Ро1к
't == (1 +cчtпр),
а
(14.2)
тде Ро удельное Э.'lектрическое сопротивление провода или ка-
беля, Ом ,м, при температуре О ос; 1м длина rреющеrо элемеита,
м; а площадь ПОПеречноrо сечеиия пgовода или кабеля, м 2 ;
t пр температура rреющеrо элемента, с; (хо температурный
коэффициент сопротнвления прн О ос, 1/ О С.
Расчет теплоотдачи панели при шаrе раскладки кабелей
O,04 O, 15 м выполняют в предположении равномерности
температурноrо поля на поверхностн. Прн этом для панели
площадью А пзн , м 2 , С шаrом раскладки кабеля 5, м, длину
rреющеrо кабеля 1 н , м, определяют по формуле
1 к == Апзн/s. (14.3)
После подстановки (14.2) и (14.3) в (14.1) получим урав-
нение с двумя неизвестными 5 и t пр' Поэтому в расчетах
используют уравнение, в котором на основе эксперимен-
тальных данных температура на поверхности изоляции
кабеля t н связывается с шаrом раскладки кабеля 5 и теп-
лоотдачей 1 м 2 rреющей панели q н.
Теплоотдачу qH, Вт/м 2 , складывают из теплоотдачи ли-
цевой qЛИЦ и тыльной qтыл сторон
qк==qлиц+qтыл, (14.4)
При проектировании rреющей панели электрическоro
лучистоrо отопления может быть принят следующий по--
рядок расчета.
1. Назначают площадь отопительной панели А пзи , м 2 ,
И по заданной тепловой наrрузке определяют требуемую
плотность тепловоrо потока qлиц, Вт/м 2 , панели в сторону
расчетноrо помещения.
2. Вычисляют температуру лицевой поверхности панели
'П,ЛИЦ С проверкой допустимости ее как для панели водяноro
отопления (см. пример 11.1) и коэффициенты лучистоrо
ал,лиц и конвективноrо (Х,к.ЛИЦ теплообмена.
3. Находят требуемую среднюю температуру 'ер, ос,
на оси заложения rреющеrо провода или кабеля
tcp==t B . лиц+Rлицqлиц (14.5)
и плотность тепловоrо потока qтыл, Вт/м 2 , с тыльной CTO
роны панели
qтыл == (t ер i в. Tbl;J/ R тыл'
( 14.6)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
$"92 rЛQ8(J Н. ЭАеf(три"ееf(О oтOll"'"
rде t в ..1ИЦ. tB.T JI температура воздуха С uицевой 11 тыльной ето-
рон панели, с; R Jlиц , RrLlJl сопротивлеиия теплопередаче от
оси источников к воздуху с лицевой н тыльной сторен панелн,
"с ,м 2 /Вт.
4. ПО вычисленному значению qTblll рассчитывают тем-
пературу поверхности панели с тыльной стороны t а . тыл и
плотность тепловоrо потока панели q К, Вт/м 2 .
5. Определяют шаr раСК.lJадки кабеля s и температуру на
поверхности изоляции кабеля t к, используя уравнение
(14.1), а также некоторые эмпирические зависимости.
6. Если ' к оказалась ниже предельно допустимой, а s
больше минимально В03можноrо [(10+ 15)D KJ, то по фор-
муле (14.3) находят длину кабеля. В противном случае
делают перерасчет.
t t4.3. Электрическое аккумуляционное отопление
Электротеплоаккумулирующие приборы потребляют
электроэнерrию только в периоды снижения друrих элект-
рических наrрузок. Такие приборы, выравнивающие су-
точное потребление электроэнерrllИ, повышают эффектив-
иость работы энерrосистем.
Общий суточный цикл работы электротеплоаккумули-
рующеrо прибора включает в себя период «З81JЯДКИ» (обыч-
НО ночной), в течение KOToporo наrревательные элементы
подключены к электрической сети, и период «разрядки»,
Коrда наrревательные элементы от сети отключены.
Наибольшее распространение получили теилоаККУМУJlИ
рующие печи. Для аккумуляции теплоты в печах имее1СЯ
сердечник из теплоемкоrо, теплопроводноrо, взрывобезо-
пасноrо дешевоrо материала без запаха (табл. 14.1). ЭффеК-
тивным материалом считается маrнезит.
В бытовых электротеплоаккумулирующих печах тем-
пература сердечника не превышает 600 ос. Для увеличения
продолжительности разряда и оrраничения те1\fпературы
кожуха 100 ос применяют тепловую изоляцию сердечника.
Э.lJектротеплоаккумулирующие печи с твердым теплоак-
кумулирующим материалом подразделяют на три типа
(рис. 14.8):
1) нереrулируемые (рис. 14.8, а) наиболее простые и
дешевые; при ИХ применении возникают наибольшие ко-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 14 3 Электрическое aJCКJUlJlмщft()l(ное ОflЮfluние 51"
Таблица 14.1. Технические показатели
иекоторых аккумулирующих материалов
Рабочая Удельная Накопленная Объемная
теплоем- накоплеlfна.я.
Материал температура, кость. тепnота. теПЛ0'l'8,
ос кДж/(кr,ОС) кДж/кr кДж/дм'
Бетон 100 400 0,88 264 582
Шамот 1 OO 400 0,92 461 921
Маrнезит 70 600 1,13 603 1745
Чуrун 50 500 0,54 243 1758
лебания температуры помещения. Теплоту они отдают за
счет излучения и конвекции примерно в равных долях;
2) аккумулирующие конвекторы (рис. 14.8, б); BHYT
ренний конвективный канал и реrулирующий клапан по
зволяют поддерживать более ровную температуру поме
щения в течение суток;
3) динамические теплоаккумуляторы (рис. 14.8, в)
наиболее совершенные, со встроенным двухскорестным
вентилятором и реrулирующим клапаном. Основной спо
соб теплоотдачи вынужденная конвекция. Высокотем-
пературный воздух, прошедший через П-образный канал,
смешивается с воздухом помещения, что обеспечивает дo
пустимую (обычно 40 50 ОС) температуру на выходе из
решетки. Сиrнал на включение и выключение вентилятора
поступает от датчика температуры, устанавливаемоrо в
помещении.
В настоящее время в Литве rотовятся к серий
ному выпуску печи TpeTbero типа мощностью 1 и 2 кВт,
рассчитанные на 8 ч зарядки.
На рис. 14.9 показана схема управления сист мой эле кт-
роаккумуляционноrо отопления одноквартирноrо дома с
зарядкой приборов в ночное время, продолжительность
которой реrулируется в зависимости от температуры на-
ружноrо воздуха и остаточной теплоты в приборах.
В южных районах страны электротеплоаккумуляцион-
ное отопление может быть обеспечено применением не
только печей, но и панелей с rреющим электрическим кa
белем.
Так как при зарядке создается запас тепловой энерrии.
то установленная мощность аккумулирующеrо прибора
38 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&94 rAOВQ 14. ЭAllCтриЧIClCое отопАение
О)
1)
1 2
3 q
3 4 5
6)
Рис. 14.8. Электрические теплоаККУl\IYляциоииые печи различиых типов
1 наrревательные элементы; 2 теПJIоаккумулирующий слой; 3 теплоизо_
ляционный слой; 4 воздушный канал; 5 клапан; 6 решетка; 7 клапаны
ДЛЯ байпасирования воздуха; 8 вентилятор
..
*
J
Рис. 14.9. Схема 9лектротеплоакку,
муляциониoi! систеМы отоПлеиия од.
иоквартирноrо дома
1 датчик температуры наружноrо
воздуха; 2 силовой кабель; 3
электротеплоаккумуляционный при-
бор; 4 датчик-реrулятор темпера-
туры внутрениеrо воздуха; 5 ка-
бель управлени я; 6 блок автома-
тикн; 7 трехфазный ВВОД
Qи.з должна быть больше мощности Q ПоМ постоянно рабо-
!fающеrо прибора. Мощность QИ,9 увеличивают во столько
раз, во сколько продолжительность периода зарядки т
меньше продолжительности полноrо цикла Т;
т
Qн.э==Qпом m . (14.7)
При повышении мощности электроаккумулирующих
приборов соответственно увеличивают площадь попереч-
Horo сечения проводов ввода и внутридомовой электриче-
скоЙ сети.
Теплоотдача от встроенных наrревательных элементов
в толще прибора имеe'f прерывистый характер (рис. 14.10, а).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.3. ЭАектрuческое аККlJмулqцuонное отопленщ 595
а}
Q/(8
Q= (}н.э
т
т
т п
(j=O
ь)
(j3JKBT
{} З,О
В)
t 'С
8,
t s . o
3
{j 9
12 11} 10 21 2Н
Рис. 14.10. Изменен не тепловоrо потока от Нd.ревательных элементов (а), тепло-
поступленнЙ от наружной повер"ности теплоаккумулнрующеrо прнбора (6). тем-
перат) ры воздуха при 8-часовой зарядке (8)
Теплоотдача наrревательных элементов Qн.э постоянна в
течение периода зарядки т. Тепловой поток от HarpeBa-
тельных элементов к наружной поверхности печи проходит
через аккумулирующий и изоляционный слои, которые
являются своеобразным rармоническим тепловым фильт-
ром. ПрlI этом тепловой поток из прерывистоrо трансфор-
мируется в неправильный периодический (рис. 14.10, б).
В качестве сравнительноrо показателя теплоинерцион-
ных свойств электротеплоаккумулирующих приборов при-
нято затухание "э тепловой волны в приборе при суточном
периоде эксплуатации. Чем больше значение "э, тем рав-
номернее передается теплота в помещение.
При известной мощности электроаккумулирующей печи
Qи.э и ПРОДОЛЖительности периода зарядки т тепловой
38.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Slэ
698 rлаеа /4, Электричеекое отопление
,
0,03
о
-{}, 09
J U
3
15"
f8
11
2Н
G
12
g
ЧАСЫ поспЕ НАЧАЛА теПЛОПЕРЕДАЧИ
Рис. 14.11. Расчетные зНачения показателя Qэ при периоде зарядки аккумуJlИ-
рующей печи, равном 8 ч (кривые J. 2) и 8 + 2 ч (3, 4); ДJlЯ приборов с 'l'a"'"
7,9 (J, 3) и 10 (2,4)
У rroм / А пом
5
2
"
O
5;0
1 D
20,0
2 O QН.Э/Лfll ОС
Рис. 14.12. rрафик /YIЯ подбора тепаоаккумуаирующих отоrrительных Ilрllборов
'. 4 "B 7.9; 2. 5 "в IO; 3. 6 lэ 12,8; 1, 2, 3 зарядка 8 ч; 4, 5.
6 зарядка 8 + 2 ч
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 14 3 Элеl>трuчеСl>ое аl>I>умuллцuонное отопленuе 597
поток Q, на поверхности прибора в каждый момент време-
ни определяют по формуле
Qэ==Qн, ( ; )+Qн.эQз, (148)
rде О, коэффициент прерывистости тепловоrо потока (см. 29)
иа поверхности прибора для каждоrо часа суток в зависимости от
т/Т и v..
На рнс. 14.11 показано изменение коэффициента преры-
вистости Q, для теплоаккумулирующих приборов с раз-
личным показателем '\', при продолжительности периода
зарядки m==8 ч, а также для случая дополнительной днев-
ноЙ 2-часовой подзарядки после 6-часовоrо перерыва (ли-
нии 3 и 4). Видно, что дневная подзарядка выравнивает
теплоотдачу прибора.
На рис. 14.12 приведен rрафик для подбора электро-
теплоаккумулирующеrо прибора при оrраничении f1t n ===
=== + 2 ос. При подборе исходят из теплоустойчивости по-
мещения (см. Э 2.9) и заданноrо rрафика электропитания,
Зная nоказатели теплоусвоения помещения У пом , ин-
тенсивности конвективноrо теплообмена на поверхностях
помещения Апом [формула (19,9)], а также мощность при-
бора Q",э, по рисунку подбирают прибор, который в поме-
щении обеспечит необходимую температуру, причем коле-
бания ее не превысят допустимых, Каждый электротепло-
аккумулирующий прибор характеризуется показателем
затухания тепловой волны '\',.
По рис, 14.12 можно выбрать один из двух режимов
эксплуатации прибора: при зарядке 8 ч и при дополни-
тельной дневной подзарядке продолжительностью 2 ч.
Каждая кривая на рисунке соответствует условию
f1tn.MaKc===2 ОС. в левом секторе от кривой находятся соче-
тания У ПОМ / Апом и Qн.э/ А пом , для которых обеспечивается
условие Ып.макс<2 ОС при применении заданной кривой
типа прибора. Например, в помещении с Qи э/ Апом ===
=== 15,0 ос и У пом / Апом === 1,8 электротеплоаккумулирующая
печь с показателем затухания тепловой волны '\'э==7,9, ра-
ботающая в режиме только 8-часовой зарядки, непримени-
ма, Эта печь может быть использована при дополнитель-
ноЙ дневной подзарядке. Печи с показателем '\'э 10 мож-
но применять как при дневной подзарядке, так и без нее.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1198 r лава 14. Электрическое отопление
t 14.4. Электрическое отопление с помощьЮ
TennoBoro насоса
Тепловым насосом называют установку, предназначен-
ную для передачи теплоты от низкотемпературноrо источ-
ника к среде с более высокой температурой. При мени-
тельно к электрическому отоплению тепловой насос «пере-
качивает» энерrию от среды с более НИЗКим тепловым
потенциалом к среде с более высоким потенциалом, на-
правляя ее для отопления зданий. Теоретически тепловым
насосом является всякая холодильная машина, потому что
наряду с холодом она неизменно вырабатывает и теплоту.
Но тепловым насосом холодильную машину называют
лишь в том случае, коrда она специально предназначена
для получения теплоты. При этом тепловой насос, как
правило, действует при более высоких нижнем и верхнем
уровнях температуры, чем холодильная машина.
В системах отопления в основном применяlOТСЯ тепло-
вые насосы парокомпрессионноrо типа. Принцип работы
компрессионноrо тепловоrо насоса установлен Кельвином
в 1852 r.
На рис. 14.13 изображена принципиальная схема паро-
компрессионной теплонасосной установки. В компрес-
соре 1 при подводе механической энерrии сжимается пар
хладаrента, при этом повышается ero температура. Про-
ходя через конденсатор (теплообменник) 2, пар, превра-
щаясь в жидкость, отдает наrреваемой среде (воздуху по-
мещения или промежуточному теплоносителю) теплоту
neperpeBa и конденсации. Жидкий хладаrент поступает к
дроссельному вентилю 3, лос.л KOToporo он при понижен-
ном давлении переходит в парообразное состояние. Затем
в испарителе 4 при неизменных давлении и температуре
пар расширяется, отбирая теплоту от низкотемпературной
среды. После этоrо получившийся влажный пар вновь
поступает в компрессор, и процесс повторяется.
Перспективным для отопления может стать тепловой
насос, использующий термоэлектрический эффект Пельтье
(1834 r.). Сущность эффекта заключается в ВЫделении или
поrлощении теплоты при прохождении тока через !юнтакт
(спай) двух разных проводников, причем количество теп-
лоты пропорционально силе тока. Академик А. Ф. Иоффе
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
144 Эмктрuческое отоnмние с помощью тerиoвoeo насоса 599
IIСТОЧНИК
rJПЛ ОТЫ
<::::>
({ ,\
\ \ , , I
""....1--" /
....
2
СИСТЕМА
ОТОПЛЕНИА
Рис. 14.13. Схема парокомпрессиоиноrо TenJlOBoro насоса
1 компрессор; 2 конденсатор; 3 реrулируюший вентнль; 4 исПаритель
17)
9
8)
ItJ
8
7
б
Рис. 14.14. Тепловой насос на полупроводниках (а), отопление помещения drpera-
rjroM типа СВО3дУх воздух_ (6) и типа своздух вода- (в)
1 полупроводннк; 2 теплонзоляцнонный матервал; 8 оре6ренне rарячнк
спаев; 4 оребрение холодных спаев, 5 патрубок с решеткой для входа на-
rpeBaeMoro воздуха; б вентилятор для перемещения виутреннеrо воздуха;
7, 8 решетки для входа 11 выхода наружноrо воздуха; 9 венТИЛЯТОР для
перемещення наРУЖНQrо воздуха; 10 патрубок с решеткой для выхода Harpe-
lI'ото воздуха; 11. 12 патрубки для подачи и отвода ннзкотемпературной воды
в 1949 r. предложил использовать цепь Пельтье для отоп-
ления помещений. В 1957 r. в МЭИ были разработаны полу-
проводниковые отопительно-охлаДительные arperaTbl, в Ко-
торых теплота выделялась в месте спая полупроводника с
дырчатой (положительной) проводимостью и полупровод-
ника с электронной (отрицательной) проводимостью при
протекании через спай постоянноrо тока. Теплота выде--
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
800 rЛ04й 14. Электрическое отопление
ляется при протекании электрическоrо тока от положи-
тельноrо полупроводника к отрицательному и поrлощается
при движении тока в обратном направлении.
Термоэлектрическую батарею, состоящую из большоrо
числа спаев, устраивают так, чтобы спаи, поrлощающие и
выделяющие теплоту, были разделены и находились в
изолированных друr от друrа каналах. В одном канале
происходит охлаждение среды, в друrом наrревание
(рис. 14.14, а), Наrретую среду используют для отопле-
ния помещений, применяя схему «воздух воздух»
(рис. 14.14, б) или «воздух вода» (рис. 14.14, в).
Показателем э ктивности теплсвоrо насоса является
коэффициент преобразования энерrии '1'] п. называемый
также отопительным коэффициентом. Коэффициент пре-
образования равен отношению количества теплоты QT'
получаемоrо для отопления, к количеству теплоты Qэ,
эквивалентному затратам энерrии на приведение установки
в действие:
т]п == Qт/Qэ.
(14 9)
Теплота Qэ в компрессионных установках эквивалентна
количеству электроэнерrии, затрачиваемой на работу ком-
прессора; в термоэлектрических количеству электроэнер-
rии, подведенной к полупроводниковой батарее. Теплота
QT помимо теплоты Qэ включает теплоту Qx, отбираемую
тепловым насосом от низкотемпературной среды, но умень-
шается за счет неизбежных теплопотерь Q ПОТ в контуре
установки, т. е. Qт==Qэ+Qх Qпот. Таким образом, ото-
пительный коэффициент равен
llп Qэ+Qх QПОТ I+ Qх Qпот (14.10)
Qa Qa .
Отопительный коэффициент '1'] п будет больше единицы
в тех случаях, коrда теплопотери Qпот меньше теплоты Qx.
Следовательно, в тепловом насосе может вырабатываться
теплоты больше, чем затрачивается энерrии на ero привод.
При компрессионных 'Iепловых иасосах с использова-
нием в качестве источника низкопотенциальной теплоты
природных сред (воздуха, воды, rpYHTa) значения отопи-
тельноrо коэффициента 'YJ п> 1 получают, если температура
среды, наrреваемой в конденсаторе, Не превышает 55
65 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.5 Электрокомбuнuрованное отоnленuе 60\
Отопительный коэффициент 11 п термоэлектрическоrо теп-
ловоrо насоса при применяемых полупроводниковых ма-
териалах (висмут-теллур и висмут-селен) доходит до 2,5
3. Достоинства этоrо тепловоrо насоса отсутствие ком-
прессоров, компактность, малошумность, Долrовечность,
простота обслуживания и реrулирования.
Приняв среднесезонное значение отопительноrо коэф-
фициента 11 п==2,5, получим, что расход электроэнерrии на
отопление с помощью тепловоrо насоса составит 40 45 %
расхода в системе отопления с прямым преобразованием
электричества в теплоту. Тем не менее широкое применение
тепловых насосов для отоплення зданий в средней полосе
страны потребует значительноrо (пятикратноrо) повыше-
ния пропускной способности электросетей и существенноrо
увеличения мощности reHepaTopoB электроэнерrии. Затраты
на электроrенераторы MorYT быть сокращены при аккуму-
ляции теплоты для отопления в часы провала суточноrо
rрафика электронаrрузки ( 14.3). Однако в этом случае
должны возрасти мощности тепловых насосов, которые
будут вырабатывать суточное количество теплоты на отоп-
ление за 6 8 ч.
Экономичность теплонасосноrо отопления может быть
повышена при использовании тепловоrо насоса в системах
комбинированноrо отопления.
14.5. Комбинированное отопление
с использоаанием электрической энерrии
Известны разнообразные комбинированные системы ото-
пления с использованием электрической энерrии: централь-
ное водяное отопление с электрокотлами; электровоздуш-
ное отопление с электрокалориферами; базовое электро-
ОТОП.'Iение панелями, теплоаккумулирующими печами при
доrревающем водяном или воздушном отоплении; доrре-
вающее отопление электрическими приборами при базовой
системе воздушноrо или водяноrо отопления.
Электрокотлы применяют в системах отопления зданий
раЗличноrо назначения в ряде районов Сибири и северной
зоны. В электрокотельных, сооружаемых при наличии из-
быточной электроэнерrии, уменьшается масса оборудова-
ния, снижается трудоемкость эксплуатации (электрокотель-
ные работают без дежурноrо персонала). Однако остается
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
002 rлава /4. Электрuческсs oтonAet<u<J
.
Рис. 14.15. Схема ЭJlеКТРОКОТJlа
/ корпус; 2 пакет диэлектрических
пластии; 3 пакет электродов; 4 пат_
рубок дли входа иаrреваемой воды; 5
вводы электропитания; 6 патрубок для
выхода иаrретой воды
, основной недостаток электричес-
6 Koro отопления перерасход
первичноrо топлива.
2 В отопительных системах
применяют водоrрейные элект-
родные котлы, работа которых
основана на прямом наrревании
воды электрическим током. Ток
протекает через движущуюся
в котле воду, представляющую
собой активное сопротивление.
Цилиндрический корпус котла
(рис. 14.15), выполняемый из
специальных сталей, имеет вход-
ной и выходной патрубки для
воды. Вода движется между
пластинчатыми или цилиндри-
ческими электродами, связанны-
ми в один пакет. В корпусе по-
мещено устройство для реrули-
рования мощности котла в виде
пакета диэлектрических пластин или цилиндров, входящих
в зазоры между электродами и перемещающихся вдоль
них. Котлы изrотовляют номинальной мощностью от 9 кВт
до 1 МВт (низкоrо напряжения) пот 1 до 10 МВт (высо-
Koro напряжения) для работы на переменном токе. При
высоком напряжении (6------1 О кВ) их устанавливают в
специальном помещении, а при низком напряжении (0,4
кВ) непосредственно в обоrреваемом здании.
Мощность электрокотлов зависит от удельноrо элект-
рическоrо сопротивления наrреваемой воды. Поэтому в
паспорте котла указывают расчетное электросопротив-
пение воды R расч при 20 ос, которому соответствует номи-
нальная мощность N но м котла. При работе на воде с дру-
rим удельным электросопротивлением при 20 ос Rso МОЩ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/4,5. Э.tектРОКОAlбuнuроеанное OпUJnAeHиe 603
насть котла N и, кВт, измеИИ-j'СЯ
R расч
Nк==NИОМ R .
20
(14.11)
Удельиое электросопротивлеиие природиых вод изме-
няетсЯ от 5000 2000 в озерах и реках Севера страны до
500 3000 Ом,см в артезианских скважииах.
Расход воды Он, кr/ч, в электрокотле мощностью N н.
кВт, рассчитывают по формуле
G 3600N K
K С (tr to)'
(14.12)
rде с удельная теплоемкость воды [4,187 кДж/(кr .oq); t o , t r
расчетная температура воды, входящей н выходящей из котла. ос.
Выпускаемые водоrрейиые электродиые котлы рассчи-
таны на иаrреваиие воды от 70 до 95, 130, 150 0 c.
Для иадежности отопления устанавливают не менее
двух котлов (один резервиый). Каждый котел сблокиро-
ваи с циркуляциониым иасосом котел отключается при
остановке иасоса. Обеспечивается также автоматическое
включеиие резервноrо иасоса при остановке работающеrо.
Прииципиальная схема теплопроводов местной водо-
rрейной электрокотельной практически не отличается от
приведеииой в rл. 6 (см. рис. 6.8).
В системах воздушноrо отопления сельскохозяйствеи-
ных и промышлениых зданий применяют электрокалорифе-
ры. Выпускаются электрокалорпферы марки СФО мощ-
ностью 25 250 кВт для наrревания 2150 18 700 кr/ч
воздуха от 20 до 100 ОС. Электрокалорифер работает от
сети напряжением 380 В, при этом на трубчатых HarpeBa-
телях, соединенных по схеме «звезда», поддерживается
220 В. Электрокалорифер должеи устанавливаться в за-
крытом помещении.
Электрокалорифер состоит из кожуха, оребренных
трубчатых электронаrревателей, выводов и шин. Кожух
изrотовляlOТ из листовой стали на сварке. Трубчатые
электронаrреватели установлены внутри кожуха в три
ряда в шахматном порядке. Каждый вертикальный ряд
представляет собой самостоятельную тепловую и электри-
ческую секцию, что позволяет работать на ступеиях 100,
66,7 и 33,3% установочной мощности.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
'04 r 1IОllа 14 Электрическое отоплеНUе
При включении установки в сеть электрокалорифер
работает на 100%-ной мощности. При повышении темпе
ратуры воздуха в отапливаемом помещении выше ycтaHOB
ленноrо значения отключается одна секция, при дальнейшем
повышении температуры еще одна секция. Третья сек-
ция может автоматически отключаться при повышении
температуры на поверхности оребрения выше 190 ос.
При доrревающем электроотоплении понижается об-
щий расход первичноrо топлива на отопление зданий и
уменьшается установленная мощность электроотопитель
ных приборов. В комбинированной системе, например,
общественноrо здания с центральным базовым водяным
или воздушным отоплением, обеспечивающим поддержа-
ние в течение отопительноrо сезона температуры 12
14 ос, и электроотопительными приборами, повышающими
температуру помещений в рабочее время, сочетаются
преимущества автоматическоrо поддержания требуемой
температуры BHyтpeHHero воздуха с экономичностью цент-
ральноrо отопления от ТЭЦ и крупных тепловых станций.
Увеличение капитальных затрат на установку доводчи-
ков или друrих дополнительных электроотопительных
приборов частично компенсируется экономией от снижения
тепловой мощности базовой системы отопления. Экономия
первичноrо топлива в условиях автоматическоrо поддержа-
ния необходимой температуры в течение суток составляет
не менее 5 %, а при отключении дополнительной системы
в нерабочий период времени увеличивается до 15 % .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
145 ЭлекmРQком6инировлНff,Оf отопление еоз
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Какие виды электрическоrо отопления экоиомически оправ
да!lНЫ в южных районах, в северной зоне, на Урале и в европейской
часТИ страны?
2 Перечислнте составляющие приведеиных затрат иа системы
отоплення от домовой электрокотельиой н котельной Hd твердом
топливе. Как будут отличаться эти составляющие для Мирноrо
(Якутской АССР), Красноярска, Москвы, небольшоrо поселка в
300 км 01' rорода в Белоруссии?
3 Какой электробытовой отопительиый прнбор Вы преДПОЧЛlI
бы для быстроrо обоrреваиия комнаты на даче при KpaTKOBpel\1eHHOM
пребываиии в ней
4. Какой электробытовой отопительный прибор ЛУЧll.lе исполь-
зовать для сушки свежепобелеиных потолков ДllЯ отопления вы-
сокнх (4 м) помещений
5. Что определяет экономическую эффективность ЭJlектротеп
лоаккумуляциоиноrо отопления? Направлен ли этот вид электри-
ческоrо отоплення на экономию первичноrо топлива?
6. Почему электротеплоаккумулирующие приборы лучше ис-
пользовать для базовоrо отопления, чем для полноrо
7. Почему для сельскохозяйственных животноводческих зда-
ний электроотоплениеэкономнчески более оправданно, чем для rраж-
данских?
8. Предложнте конструкцню комбннированноrо отоплеиия с
примеиением электроэнерrни.
9. Предложите конструкции систем отопления с тепловыми
насосами,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л У.. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
ЦЕНТРАльноrо ОТОПЛЕНИЯ
r л А В А f5. СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Каждая из систем отопления предназначена для дости-
жения общей цели подачи в обоrреваемые помещения
необходимоrо количества теплоты в любой период отопи-
тельноrо сезона. При выборе той или иной системы, имея
в виду эту цель, сравнивают эqxpeктивность различных
систем отопления.
Эффективность системы отопления (см. 7.5) рассмат-
ривают при этом как комплексное понятие, выражающее
'J'ехническое совершенство и надежность при принятой
обеспеченности внутренних условий.
Техническое совершенство системы отопления на достиr-
нутом уровне техники характеризуется свойствами: ре-
жимной управляемостью, живучестью (противостоянием
возмущениям) и безопасностью для людей и окружающей
среды.
Надежность системьr отопления выражается такими
свойствами, как безотказность (сохр ние работоспособ-
ности в течение заданноrо периода времени) и ремонтопри-
rодность (приспособленность к предупреждению и устра-
нению повреждений).
Наиболее эффективной считают систему отопления, при
которой в определенных условиях функционирования можно
обеспечить cTporoe соответствие теплоподачи в помещения
расчетным предположениям в течение длительноrо срока
эксплуатации.
При сравнении и выборе различных систем отопления
помимо технических показателей принимают во внимание
еще и показатели экономические. Рассмотрим подробнее
сравнительные технические и экономические показатели
основных систем отопления (водяноrо, паровоrо, воздуШ-
Horo).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
151 Технические nокаэатели систеА< отопления 607
15.1. Технические показатепи систем отоппения
При выборе той или иной системы отопления учитывают
особенности теПЛО80rо режима помещений (см. Э 3.9). Для
достижения тепловоrо комфорта в помещениях необходимо
равномерное наrревание оrраждений, коrДа устраняются
усиленные (вредные для здоровья людей) радиационное
охлаждение и движение холодноrо воздуха у пола.
При обычном водяном и воздушном отоплении, не ro-
воря уже о паровом, достичь paBHoMepHoro наrреваниЯ
оrраждений затруднительно. Степень равномерности на-
rpевания оrраждений при этих системах отопления можно
косвенно оценить по изменению температуры воздуха 8
помещении. Если принять температуру на высоте 1,5 м
от поверхности пола помещения одинаковой при различных
системах отопления, то по мере приближения к поверх-
ностям пола и потолка она не останется постоянной и будет
изменяться с различной интенсивностью (см. рис. 3.7).
Наивысшая температура воздуха в верхней зоне отме-
чается при воздушном отоплении с подачей rорячеrо воз-
духа под потолком помещения. При этом повышается тем-
пература поверхности потолка и возрастают теплопотери
наружу, однако увеличивается блаrоприятное излучение
с поверхности потолка. Температура воздуха становится
более равномерной по высоте помещения при подаче Harpe-
Toro воздуха снизу вдоль вертикальных наружных or-
раждений. В этом случае хотя и увеличиваются теплопо-
тери через эти оrраждения вследствие возрастания тем-
пературы их поверхности, ослабляются радиационное ох-
лаждение людей и потоки охлажденноrо воздуха в поме-
щении.
При водяном отоплении наблюдается более равномерная
температура воздуха по высоте помещений, че при воз-
душном, причем равномерность температуры зависит от
места расположения и вида отопительных приборов.
Наrретая водой или паром поверхность вертикальных
отопительных приборов, расположенных вдоль световых
проемов, ослабляет и даже предупреждает радиационное
переохлаждение людей, а струи теплоrо воздуха над ними
отклоняют ниспадающие холодные потоки воздуха от
НИжней рабочей зоны помещений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.08 r A(UJa 15 Cp(UJHeHue fJCНОВIШX eutmeM отопления
Длительное работоспособное состояние системы Отопле. 1
ния обеспечивается при наличии ее тепловой УСТойчиво..;
сти свойства пропорционально изменять теплоподачу;
в помещения при изменении общеrо расхода и температуры
теплоносителя. Тепловая устойчивость различных систем
отопления не одинакова, она обусловлена конструкцией
систем, способами создания циркуляции теплоносителя и
управления работой.
Практически в любой центральной системе отопле!IИЯ
мноrоэтажноrо здания наблюдается отклонение 0'1 условия
тепловой устойчивости тепловое разреrулирование. по-
казателем тепловоrо разреrулирования является отноше-
ние действительной теплоподачи в помещение к требуемой
по расчету. Разреrулирование может быть rоризонталь-
ным (по длине системы) и вертикальным, может вызывать
недоrревание и переrревание помещений. Причинами теп-
ловоrо разреrулирования служат неточности, допущен-
ные при проектных и монтажных работах. Вертикальное
разреrулирование систем водяноrо и воздушноrо отопления
происходит также под неравномерным воздействием силы
rравитации, однако более устойчивой является система B<r
дяноrо отопления.
В системе паровоrо roПЛениЯ МОЖНО')/J.обиться устой-
чивоrо распределения теплоносителя по отопительным при-
борам, но как раз это вызывает (при постоянных парамет-
рах пара) тепловое разреrулирование в теплые периоды
отопительноrо сезона.
При выборе эффективной по различным свойствам и по-
казателям системы отопления учитывают возможность по-
вышения ее тепловой устойчивости, например, путем час-
тичноrо использования при rидравлическом расчете на-
сосной системы водяноrо отопления возникающеrо естест-
BeHHoro циркуляционноrо давления или повышения аэро-
динамическоrо сопротивления воздуховыпускных насад.
ков.
Большей эффективностью, которая обусловлена срав-
нительной безотказностью, живучестью и долrовечностью,
обладает система водяноrо отопления, простая и удобная
в эксплуатации. Близко к ней подходит система MecTHoro
воздушноrо отопления при водяном теплоснабжении, дей-
ствие которой леrко автоматизируется, Хотя надежность ее
и понижается при увеличении числа побудителей циркуля.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 16.1. ТехнuчесRtl4 покаэатеди систем отопАеНuя 609
U,ИИ воздуха вентиляторов. Менее эффективна система
napoBoro отопления, как более сложная по конструкции
и в обслуживании, имеющая сокращенный срок амортиза
U,ии, подверженная тепловому разреrулированию. ПО
lJИжена также эффективность системы центральноrо воз-
душноrо отопления из за ее усложнения и возможноrо Ha
рушения распределения воздуха по помещениям, так как
воздуховоды из кровельной и тонколистовой стали недолrо--
вечНЫ, а из неметаллических материалов (кирпича, блоков,
плит, листов) недостаточно плотны. Правда, решающими
факторами при выборе MorYT оказаться попутное обеспече
ние вентиляции и устранение отопительных приборов из
помещений.
Необходимые rиrиенические и акустические показатели
MorYT быть достиrнуты при использовании систем водяноrо
и Центральноro воздушноrо отопления. Это, однако, свя
зано с оrраничениями температуры и скорости движения
теплоносителя, отражающимися на экономических показа
телях систем. Применение паровой и местной воздушной
(при высокотемпературном первичном теплоносителе) си
стем сопровождается понижением rиrиенических и аку-
стических показателей отопления.
Радиус действия систем различен: при воздушном отоп
лении он оrраничен вследствие малой теплоемкости тепло-
носителя; при водяном отоплении допустима значительная
rоризонтальная протяженность, но по вертикали он также
оrраничен из за возрастания rидростатическоrо давления;
при паровом отоплении возможна значительная протя
женность не только rоризонтальная, но и вертикальная.
Система водяноrо отопления обладает значительной теп
ловой инерцией, особенно при массивных (бетонные пане-
ли) или водоемких (чуrунные радиаторы) отопительных
приборах. При этом ухудшается режимная управляемость,
но повышается живучесть системы при аварийном наруше
нии теплоснабжения (некоторое время поддерживается
отопление помещений). Системы паровоrо и воздушноrо
отопления обладают малой тепловой инерцией. Это их свой-
ство может оказаться важным и даже предопределяющим
выбор системы.
39 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
61 О r Aйilй 15. Cpa иeHae ОСН/Jtol<Ш cucтeJМ отОnАеl<UЯ
! 15.2. Экономические показатели систем отопленv.я
Экономичность системы отопления обусловлена стои-
мостью материалов и оборудования, изrотовления и сбор-
ки, а также эксплуатации. Показателями экономичности
являклся технолоrичность КОNСТРУКЦИИ, масса элементов,
затраты труда и сроки изrотовления и монтажа, расходы
на наладку, управление и ремонт *.
Технолоrичность Конструкции включает такпе реаль-
ные мероприятия, как упрощение схемы, унификация и
уменьшение числа деталей, применение нормалей, удоб.-
ство сборки, которые обеспечивают изrотовление и монтаж
с минимальными затратами времени, средств и труда.
Создание экономичной системы отопления невозможно
без модернизадии и внедрения новой техники. В настоя-
щее время испытывают новые отопительные установки
(например, rазовоздушные теплообменники, рассмотрен-
ные в 13.5), применяют малометалльные отопительные
приборы и arperaTbI, используют тонкостенные трубы и
воздуховоды. Систему отопления расчленяют на ряд по-
вторяющихся монтажных узлов, состоящих из нормализо-
ванных деталей. Унификация УЗЛОIr rfовы шает степень
индустриаЛьности при изrотовленнИ, снижает стоИмость и
продолжительность монтажа сlltтем.
Экономический эффект выявляется при проведении
технико-экономическоrо сравнения различных проектных
решений. Сравнение позволяет выбрать систему отопления,
наиболее экономичную в данных конкретных условиях.
При экономическом сравнении вариантов применяют
следующие показатели: капитальные вложения К, экс-
плуатационные затраты И, продолжительность монтаж-
ных работ и эксплуатации системы отопления. Обычно ис-
пользукл часть этих показателей. Самым простым является
сравнение систем отопления с раЗЛИЧНblJ\fИ приборами, но с
одним видом теплоносителя и с одной схемой, так как оно
делается только по капитальным вложениям. Чаще Bcero
сопоставляют системы по Капитальным вложениям и экс-
плуатационным затратам. Реже учитывают еще сроки мон-
тажа и службы систем, наличие трудовых резервов.
* Боrусланский JJ. д. и др. Экономика теnлоrаЗОСt,абжеиия и
веитиляции: Учеб. для BY30B. З-е изд. М.: СТРОЙllздат, 1988.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15.2. ЭКOI омuч ск:uе покаэатеАU систем отОnАеНUя 6! I
Наиболее экономичен вариант, имеющий минимальные
суммарные капитальные вложения и эксплуатационные
ватраты. Обычно приходится сравнивать два варианта,
один из которых имеет меньшие капитальные вложения,
друrой меньшие эксплуатационные затраты. Так, при
уменьшении диаметра труб насосноЙ водяной системы отоп,
ления капитальные вложения уменьшаются, но увеличи-
вается расход электроэнерrии; автоматизация системы
увеличивает капитальные вложения, по уменьшает экс-
плуатационные затраты. Экономически более эффективныЙ
вариант выявляют в подобных случаях в зависимости от
срока z, лет, окупаемости дополнительных капитальных
вложений
К 1 K2
z== И2 Иl .
(15.1 )
Если этот срок Z ZИ нормативноrо срока окупае-
мости дополнительных капитальных вложений за счет ани-
жени я эксплуатационных затрат, то целесообразноосущеат-
вить вариант с большими капитальными вложениями Ki и
меньшими средними rодовыми эксплуатационными затра-
тами И 1 . Если Z>ZH' то целесообразен вариант G меньшими
капитальными вложениями К 2 и большеЙ среднеЙ стои-
мостью эксплуатации И 2 В течение rода. Нормативный срок
ZH окупаемости вложепии в систему отопления принят рав-
ным 8,33 [ода (12,5 [ода для новоЙ техники и энерrосбере-
rающих мероприятий) независимо от вида здания.
При экономическом сопоставлении нескольких систем
или вариантов системы для каждоrо из них находят при-
веденные затраты
к
3== +И,
ZH
(15.2)
и более эффективным считают вариант, имеющий наимень-
шие приведенные затраты за нормативный срок окупае-
мости.
Пример 15.1. Сравним затраты на монтаж и эксплуатацию
двух систем отопления здания: 1 цеитральной воздушиой при
каПитальных вложениях 21 ТЫС. руб. и среднеrодовых эксплуата-
ЦИонных затратах 6,4 тЫс. руб. в rод; 2 водяной при затратах
СОответственно 28 и 5 тыс. руб.
31==(21:8,33)+6,4==8,92 тЫс. руб.;
32== (28: 8,33) + 5 == 8,36 ТЫс. руб.
39*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 J 2 r лава 15 Сра.нение основных систем отопления
Так как 32<31, то система Бодяноrо отоплеиия даиноrо здания
экономически выrоднее центральной системы воэдушиоrо отопле-
ния
Капитальные вложения в систему отопления осуществ-
ляются, как правило, в течение одноrо rода. Эксплуата-
ционные затраты ежеrодно изменяются; кроме Toro, они
зависят от срока службы !<ак системы, так и отдельных ее
элеl4ентов.
rbдoBble эксплуатационные затраты состоят из прямых
расходов на обслуживание системы отопления и амортиза-
ционных расходов
И==Ипр+А, (15.3)
rде И пр прямые эксплуатационные расходы, склздывающиеся
из rодовых затрат на получаемую тепловую эиерrию (топливо),
электроэнерrию, заработную плату обслуживающеrо персоиала,
управление системой и текущнй ремонт; А амортизациоиные
aexoды, включающие rодовые затраты на капитальный ремонт
системы и отчисления иа полное восстановлеиие капитальиых
вложений.
Chчисления на восстановление капитальных вложений
связаны с нормативным CPOI{OM службы системы, опреде-
ляемым исходя из сроков физическоrо износа ее элементов:
радиаторов (40 лет), водоводов (30 лет), паропроводов,
центробежных насосов, клапанов (10 лет), вентиляторов,
калориферов, отопительных arperaToB (8 лет), фильтров
(6 лет), конденсатопроводов (4 rода).
Срок службы определяется не только физическим, но и
моральным износом системы отопления, причем моральным
износом считают потерю способности померживать темпе-
ратуру во всех обслуживаемых помещениях на требуемом
у ровне. Нормативный срок службы распространенных сис-
тем водяноrо отопления в настоящее время принимается
равным 30 35 rодам (меньший срок для конвекторов).
При определении экономически более целесообразноrо
варианта системы отопления часто сопоставляют системы
(или элементы систем), имеющие разные сроки службы (см.
пример 15.1). В этих случаях для уточнения расчетов не-
обходимо добавлять капитальные вложения будущих лет
на демонтаж и замену вышедших из строя элементов. Кро-
ме Toro, ВОЗможны изменения во времени эксплуатацион-
ных затрат.
Изменения во времени величин и сроков осуществления
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15 2 ЭКОflОВluческuе rtоказате.4U систем тoп <тuя 618
капитальных вложений и эксплуатационных затрат учи-
тывают путем введения в формулу (15.2) коэффициентов
при веденИЯ * разновременных затрат к rоду ввода систем
отоплениЯ в действие, имеющих общий вид,
сх == (1 + Е и. п) a, (15.4)
rде Е Н.П норМатив для приведения дополнительных вложений н
измененных затрат, равный 0,08; d число лет, отделяющих до-
полнительные вложения и затраты от rода ввода системы отопле-
ния в действие.
При сопоставлении различных систем отопления ею-
блюдают равные или хотя бы близкие эксплуатационны
показатели для всех вариантов: системы должны обеспечи-
BaTb выполнение санитарно-rиrиенических, противопожар-
ных и противовзрывных требований, а также должны обла-
дать равноценной эффективностью.
Эффективность какоЙ-либо системы отопления может
быть повышен" за счет применения дополнительных авто-
матических приборов, насосов и арматуры. Это требует
дополнительных капитальных вложений Kдon==K2 K!,
но дает возможность сократить расход тепловой энерr!lll
(И 2<Ид. rодовой экономическиЙ эффект приблизителыю
может быть найден по формуле (без учета коэффициентов
приведения а)
ЭФ==(Иl И2)
K2 Kf
Zи
(15.5)
rде Иi И 2 средняя rодовая экономия эксплуатационных за-
трат по сравниваемым вариантам, руб/rод.
Пример 15.2. Определим rодовой экономический эффект приме-
нения водяноrо отопления вместо центральиоrо ВОЗДУШ!lоrо по усло-
Виям примера 15.1.
По формуле (15.5) находим
28 21
Эф==(6,4 5,0) 833==I,4 0,84==О,56 тыс. руб.
,
По истечеиин нормативноrо срока окупаемости ежеrодная эко-
номия будет равна 1,4 тыс. руб.
Местная система воздушноrо отопления с использова-
нием высокотемпературноrо первичноro теплоносителя име-
ет преимущество по капитальНым вложениям перед друrи-
* Боrуславский Л. д. Сиижение расхода энерrии при работе
СИстем отопления И вентиляции. 2-е ИЭД. М.\ Стройиэдат. 1985.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
614 ТАава 15 CpQ8HeHue ()(;'Ю6НЫХ систем отопАения
ми системами. В системе napOBoro отопления в равных рас-
четных условиях, учитывая уменьшение площади отопи-
тельных приборов И диаметра конденсатопроводов, расхо-
дуется меньше металла и первоначальная ее СТОИ'vlOсть не-
сколько ниже, чем системы водяноrо отопления. Стоимость
устройства центральной системы воздушноrо отопления
бл изка к капитальным затратам на создание системы водя-
Horo отопления, а расход металла в связи с возможностью
изrотовления воздуховодов из строительных материалов
часто оказывается даже ниже, чем в системе napoBoro
отопления_
Срок службы систем водяноrо отопления, как уже из-
вестно, наибольшиЙ. Блаrодаря уменьшению амортиза-
ционных расходов при этом, ЭКОНОМ!1I! электрической и
тепловой энерrии сокращаются стоимость эксплуатации,
а следовательно, и приведенные затраты. ПОЭТОl\lУ система
водяноrо отопления обычно становится эконОМически более
эqxpективной, чем система napoBoro отопления.
Различие в тепловом комфорте, создаваемом в помеще-
ниях при сравниваемых системах отопления, учитывают
изменением срока службы и степени использования площа-
ди помещений. Для системы, обеспечивающей более ком-
фортные уСЛовия, увеличивают расчетный срок службы
на 5 10 лет (считаясь с меньшим моральным износом).
Кроме Toro, учитывают использование рабочей площади
помещений в холодное время rода (за счет изменения раз-
меров зоны дискомфорта), добавляя часть затрат на строи-
тельные работы по обесцененной площади к сметной стои-
мости друrой системы.
Все же rлавным показателем экономичности системы
отопления являются теплозатраты в процессе ее эксплуата-
ции. Известно, что только rодовЫе затраты на эксплуата-
цию превышают половину стоимости устройства системы.
И основная часть затрат приходится на оплату расходуемой
теплоты. 1'еплозатраты на отопление при паровой или
центральной воздушной системе превышают расход теп-
лоты в системе ВОДяноrо отопления вследствие возрастания
попутных теплопотерь через стенки паропроводов и возду-
ховодов, бесполезных для обоrрева рабочих помещений.
Вместе с тем при рассмотрении различных вариантов
системы отопления решающими для выбора возможно ока-
жутся такие дополнительные, но важные в конкретных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15 а ОБАаcmu прuмененuя СlJстем отопАтuя 615
услоВИЯХ факторы, как наличие оборудования, оrраниче-
иие срока монтажных работ, необходимость частичноrо
ввода системы в эксплуатацию, недостаток квалифицирован-
иоrо персонала и т. п.
9 15.3. Области примеиения систем отопления
Тепловой режим помещений определяется назначением,
конструкцией и условиями эксплуатации зданий. Особен-
ности тепловоrо режима отражаются на конструкции,
параметрах и режиме действия систем отопления. Техни-
ческие и экономические показатели центральных систем
отопления, а также свойства теплоносителей (см. 1.3)
определяют общие области их применения.
Системы водяноrо отопления, надежные и rиrиенически
приемлемые, получившие широкое распространение в усло-
виях теплофикации rородов и поселков, применяют в rраж-
данских и производственных зданиях.
Системы паровоrо отопления из-за санитарно-rиrиени-
ческих и эксплуатационных недостатков запрещено приме-
нять в rражданских зданиях. Паровое отопление можно
устраивать в производственных зданиях, в лестничных
клетках, пешеходных переходах и вестибюлях, ero реко-
мендуют для прерывистоrо или дежурноrо (в нерабочее
время) отопления ПО\1ещений.
Возможность сочетания отопления и вентиляции способ-
ствует распространению воздушноrо отопления; централь-
ное воздушное отопление применяют в первую очередь в
производственных, а также rражданских зданиях с меха-
нической приточной вентиляцией. Системы MecTHoro воз-
душноrо отопления используют для прерывистоrо или де-
журноrо обоrревания помещений производственных и об-
щественных зданий.
В сельскохозяйственных зданиях (животноводческих,
Птицеводческих, культивационных) применяют централь-
ное воздушное, местное воздушное и водяное отопление в
зависимости от задаваемоrо тепловоrо режима, наличия и
режима действия приточной вентиляции.
Рассмотрим выбор предпочтительноrо вида отопления и
расчетной температуры теплоносителя в зависимости от
строительно-технолоrических особенностей зданий (по по-
ложениям, принятым в СССР).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
616 r Аава 15. Сравнение основных систеМ отопЛения
Тепловой режим помещений одних зданий поддерживают
неизменным в течение Bcero отопительноrо сезона, друrих
зданий изменяют для экономии тепловой энерrии с су-
точной и недельной периодичностью, в праздничные дни,
во время каникул, проведения наладочныХ, ремонтных и
друrих работ.
Здания с постоянным и переменным тепловыми режима-
ми можно разделить в зависимости от санитарно-rиrиени.
ческих и технолоrических требований на отдельные rруппы.
В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режи-
мом в течение отопительноrо сезона применяют следующие
системы отопления (с предельной температурой теплоносите.
ля t T или теплоотдающей поверхности t поn ):
1) в больницах и стационарах (кроме психиатрических
и нарколоrическнх) системы водяноrо отопления с ра.
диаторами и панелями при t T ==85 ос * (металлические при-
боры) и 95 ос (бетонные приборы) с тем, чтобы средняя тем-
пература поверхности отопительных приборов не пр евы-
шала 75 ос;
2) в детских дошкольных учреждениях, жилых домах,
общежитиях, rостиницах, домах отдыха, санаториях, пан-
сионатах и пионерских лаrерях, поликлиниках, амбула-
ториях, аптеках, здравпунктах, психиатрических и нарко-
лоrических больницах, банях и душевых павильонах, му-
зеях, выставках, книrохранилищах, архивах, библиот
ках, административно-бытовых зданиях при непрерывном
производственном процессе системы водяноrо отопле-
ния с радиаторами и конвекторами (в больницах, банях и
душевых павильонах только с радиаторами) при t T ==<
==95 ос (105 ос для однотрубных систем в перечислен-
ных зданиях, кроме больниц, детских учреждений, бань и
душевых павильонов, и до 130 ос для однотрубных сис-
тем при конвекторах с кожухом, если они допустимы в ука-
занныХ зданиях, за исключением жилых домов и детских
учрежден ий).
В перечисленных зданИях возможно применение элект-
рическоrо отопления (кроме зданий детских учреждений,
бань и душевых павильонов), rазовоrо отопления (исключая
* Предельная температура теплоносителя здесь и далее ука-
зана для вертикальных отопительных приборов, расположенНЫJl
н а высоте не более 1 м от поверхиости пола.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15 8 Об.мсти приМРнения систем оmоп.feния 617
еще и здания больниц) при i T ==95 ос, а также воздушноrо
отопления (кроме зданий больниц и детских учреждений);
3) в вокзалах, аэропортах, плавательных бассейнах,
лестничных клетках, пешеходных переходах, вестибюлях
зданий системы воздушноrо отопления; водяноrо отоп
ления с радиаторами и конвекторами (в бассейнах еще и с
r ладкими трубами) при t T == 150 ос; электрическоrо (кроме
лесТНИЧНЫХ клеток, переходов и вестибюлей) и rазовоrо
отопления ,в плавательных бассейнах при t ПОВ== 150 ос;
паровоrо отопления в лестничных клетках, переходах и
вестибюлях при t T == 130 ос;
4) в производственных помещениях Катеrорий А, Б и В
при непрерывном технолоrическом процессе без выделения
пыли и аэрозолей системы воздушноrо отопления; BO
дяноrо отопления с радиаторами и rладкими трубами при
t T == 150 ос; Паровоrо отопления при t T == 130 ос.
В помещениях катеrории В допустимо применение элект
рическоrо и rазовоrо отопления при t ПОВ== 110 ос.
При выделении пыли и аэрозолей в помещениях катето-
рии А и Б предельную температуру теплоносителя прини-
мают 110 ос, в помещениях катеrории В 130 Ос.
Водяное и паровое отопление не устраивают в помеще-
нияХ катеrорий А и Б в тех случаях, коrда в них хранят или
применяют вещества, образующие при контакте с водой
или водяными парами взрывоопасные смеси, или вещества,
способные к самовозrоранию или взрыву при взаимодей-
ствии с водой.
Кроме Toro, температуру теплоносителя в системах отоп-
ления с местными отопительными приборами в помещениях
катеrорий А, Б и В и для калориферов рециркуляционных
Воздушных завес, размещаемых в этих помещениях, при-
Нимают не менее чем на 20% ниже температуры самовос-
пламенения rазов, паров, пыли или аэрозолей, выделяю
щихся в помещениях;
5) в производственных помещениях катеrорий r и Д
при непрерывном технолоrическом процессе:
а) без выделения пыли и аэрозолей системы воздуш-
ното отопления; водяноrо отопления с' ребристыми труба-
ми, радиаторами и конвекторами при t T == 150 ос; паровото
Отопления при t T == 130 ос; электрическоrо и rазовоrо OTO
плени я с высокотемпературными темными излучателями;
б) при повышенных требованиях к чистоте воздуха
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f 18 r Ааеа 16 Сравнение OCH08HЬtIC системы omIJflАения
системы воздушноrо отопления; Бодяноrо отопления с pa
диаторами, панелями и rладкими трубами при t T == 150 ос;
в) при выделении неrорючих пьтей и аэрозолей систе
мы воздушноrо отоплечия; водяноrо отопления с радиато-
рами при t T == 150 ос; паровоrо отопления при t T == lЗ0 0 С;
электрическоrо и ra30Boro отопления при t пов== 150 ос;
[) при выделении rорючих пылей и аэрозолей систе'\1Ы
воздушноrо отопления; водяноrо отопления с радиаторами
и rладкими трубами при t T == 130 ос; Паровоrо отопления при
t T == 110 ос;
д) при значительных влаrовыделениях системы воз-
душноrо отопления; водяноrо отопления с радиаторами и
ребристыми трубами при t T == 150 ос; паровоrо отопления
при t T == 130 ос; ra30Boro отопления при t пов== 150 ос.
В производственных помещениях с выделением возrо-
няемыХ ядовитых веществ систему отопления выбирают по
специальным нормативным документам.
Во всех перечисленных зданиях и помещениях, кроме
производственных помещений катеrорий А, Б и В, MorYT
быть применены системы водяноrо отопления со встроен-
ными в строительные конструкции наrревательными эле
ментами. Предельно допусrимая средняя температура теп-
лоотдающей поверхности строительных конструкций для
этих случаев приведена в 11.7.
В зданиях и помещениях с nepeMt'HHbIM топловым режи-
МОМ В течение суток применяют системы отопления (с пре-
дельной температурой теплоносителя ' т или теплоотдаю-
щей поверхности t пав):
1) в школах и друrих учебных заведениях, зданиях уп-
равлений, научных и проектных учреждений, конструк-
торских бюро, читальных залах, на предприятиях связи и,
обслуживания населения (при работе сидя близ световых
проемов), в адм.инистративно-бытовых зданиях системы'
водяноrо отопления с радиаторами и конвекторами (кон-
векторы в школах во вспомоrательных помещениях) при
t 1==95 ос для двухтрубных систем, 105 ос для однотрубных
систем (до 130 ос для однотрубных систем при конвекто-
рах с кожухом с изоляцией труб, имеющих температуру
выше 105 ос); ВОЗДУшноrо отопления; электрическоrо и [а-
зовоrо при t пов==95 ос;
2) в театрах, кинотеатрах, клубах, зрительных залах,
ресторанах системы водяноrо отопления с радиаторами
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
}5 3 Области примененtIЛ систем отопления 619
и конвекторами при t T == 115 ОС (до 130 ОС дЛЯ однотруб-
ных систем при конвекторах с кожухом с изоляцией труб,
имеющих температуру выше 115 ОС); воздушноrо отопле-
ния; электрическоrо при t пов== 115 ОС,
Системы водяноrо и электрическоrо отопления должны
обеспечивать понижение теплоотдачи в помещения в He
рабочее время; системы воздушноrо отопления работу
с рециркуляцией Воздуха для дежурноrо отопления;
3) в маrазинах, столовых (кроме ресторанов), кафе, 6y
фетах и закусочных, прачечных, в спортивных сооруж
ниях (кроме плавательных бассейнов) системы водяноrо
отопления с радиаторами, конвекторами (кроме прачечных)
и rладкими трубами при t T == 150 ОС; В03душноrо отопления;
электрическоrо и rазовоrо отопления (кроме прачечных)
при t пов== 150 ОС.
В неутепленных и полуоткрытых зданиях и помещениях
маrазинов и предприятий общественноrо питания может быть
применено электрическое и rазовое отопление с BЫCOKOTeM
пературными (до 250 ОС) темными излучателями;
4) в производственных помещениях катеrорий А, Б, В,
r и Д при работе в одну или две смены применяют системы
отопления, указанные для аналоrичных помещений с по
стоянным тепловым режимом. Системы водяноrо отопле-
ния ДОЛЖIIЫ обеспечивать понижение теплоотдачи в поме-
щения в нерабочее время. Системы воздушноrо отопления
рекомендуется устраивать центральными, совмещенными
с приточной вентиляцией основных крупных помещений, с
применением их для дежурноrо отопления в нерабочее время;
местными с отопительными аrреrатами для дежурноrо
отопления при отсутствии или невозможности использо
вать центральные системы приточной вентиляции.
Для отопления складских помещений и зданий принп-
мают системы отопления как для производственных поме-
щений с учетом противопожарных и санитарных требова-
ний в зависимости от ВИда хранимых в них изделии и Ma
териалов;
5) в отдельных помещениях (кроме помещений катеrорий
А и Б) и на рабочих местах в неотапливаемых зданиях или
в помещениях при пониженной температуре устраивают
системы rазовоrо и электричесl<оrо отопления, в том числе
с высокотемпературными (до 250 ОС) излучателями (в по-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
620 Тлава 15. Оравнение оСновных систем отопАения
мещениях КатеrориИ В при t пов<110 ОС); воздушноrо отоп
ления со струйной подачей HarpeToro воздуха.
В перечисленных зданиях и помещениях (кроме клуб-
ных и зрелищных предприятий, ресторанов и производст
венных помещений катеrорий А, Б и В) MorYT быть выпол-
нены также системы водяноrо отопления со встроенными в
строительные конструкции наrревательными элементами.
Дежурное отопление предуСМ31ривают в нерабочее время
или во время перерывов в использовании помещений, коrда
по условиям технолоrии производства и эксплуатации обо-
рудования, приборов и коммуникаций можно поддерживать
температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5 ос.
При этом обеспечивают восстановление нормируемой тем-
пературы к началу использования помещения или к началу
работы без увеличения приведенных затрат.
Дежурноrо отопления не устраивают совсем при высокой
расчетной температуре наружноrо воздуха для проекти
рования отопления (выше 5 ОС).
В районах с расчетной температурой наружноrо возду
ха 40 ОС и нИже предусматривают наrревание поверх
ностИ полов жилых помещений, расположенных над хо-
лодными подпольями, а также помещений в общественных,
административно бытовых и производственных зданиях,
предназначенных для постоянноrо пребывания людей.
у дверей rлавных входов, ворот, наружных теХнолоrи-
ческих проемов при частом их открывании применяют MeCT
ные воздушные отопительные установки периодическоrо
действия для создания воздушно-тепловых завес в открытых
проемах. Воздушно-тепловые завесы в открываемых прое-
мах устраивают также при КОНДИционировании воздуха,
недопустимости снижения температуры или значительных
влаrовыделениях (плавательные бассейны и др.) в помеще
ниях.
Отопительные установки для создания воздушно-теп
ловых завес предусматривают в производственных зданиях
у наружных ворот (при отсутствии тамбуров или шлюзов),
открываемых чаще чем 5 раз или не менее чем на 40 мин
в смену, а также у открытых технолоrических проемов при
расчетной температуре наружноrо воздуха для проекти-
рования отопления (k об ==0,92) минус 15 ОС и ниже. ИХ
проектируют у входных дверей, через которые (через один
тамбур) проходят 400 чел/ч и более при расчетной темпера-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15.4. Условия выбора системы отОnЛe/lия 62 I
туре от 15 до 25 ос, 250 чел/ч и более при температуре
от 26 до 45 ос и 100 чел/ч и более при температуре ниже
45 ос. В частности, воздушно-тепловые завесы преду-
сматривают в тамбурах входов для посетителей в предприя-
тиях общественноrо питания с числом мест в залах 100 и
более, в маrазинах с торrовыМи залами общей площадью
150 м 2 и более.
15.4. Условия выбора системы отопления
При выборе системы отопления для обеспечения задан-
Horo тепловоrо режима отапливаемых помещений кроме
технических и экономических показателей ( 15.3) учиты-
вают также конструктивные и эксплуатационные условия
и оrраничения, установленные на основании опыта проек-
тирования и эксплуатации здания *.
в системах отопления здания, сооружения, жилоrо райо-
на или промышленной площадки принимают единый вид
теплоносителя для унификации оборудования, приборов и
материалов. Давление теплоносителя устанавливают в со-
ответствии с механической прочностью (допустимым рабо-
чим давлением) выбранных элементов системы в зависимости
от расчетной температуры теплоносителя.
В зданиях, включающих отдельные помещения иноrо
назначения (например, пункт бытовоrо обслуживания насе-
ления в жилом доме), предусматривают одну общую систему
отопления. Крупные помещения или комплексы помещений
специальноrо назначения при основном здании (например,
маrазин, пристроенный к жилому дому; административно-
бытовые помещения производственноrо здания) оборудуюr
отдельными системами отопления.
В зданиях устраивают отдельные системы или ответв-
ления от общих систем отопления для обоrревания помеще-
ний, различно ориентированных по сторонам rоризонта,
имеющих различные технолоrические режимы или с резко
изменяющейся теплопотребностью, либо предназначенных
для периодическоrо пребывания и работы людей. Это дела-
ют с целью уменьшения (в случае необходимости) тепло-
подачи или даже частичноrо выключения отопления.
* Для сооружений аrропромышленноrо комплекса см. Ска-
нави А. Н. Отопление; Учеб. для техникумов. 2-е изд. М.:
Стройиздат, 1988.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
622 r,щва 15. Сравнение основных систем отопАения
Теплопроводы постоянно деЙствующих систем ОТОПле.
ния с местными приборами прокладывают в зданиях, на.
чииая от распределительных коллекторов, отдельно 01
теплопроводов систем прерывистоrо отопления и тепло-
проводов для периодически работающих воздухонаrрева-
телеЙ систем Боздушноrо отопления и воздушно тепловЬ!}(
завес.
В производственных зданиях и помещениях, оборудо-
ванных централизованноЙ приточноЙ вентиляцией, приме-
няют rлавным образом воздушное отопление (при крат-
ности воздухообмена, превышающеЙ единицу в 1 ч). ЧИСЛО
и мощность центральных систем воздушноrо отопления
опредev'1ЯIOТ в зависимости от деления на системы и трас-
сировки воздуховодов приточной вентиляции. Отопитель-
ные приборы небольших вспомоrательных помещениЙ в це-
хах (например, помещения мастера, ОТК, кладовоЙ) при-
соединяют последовательно (по однотрубноЙ схеме) к тепло-
проводам для воздухонаrревателей систем воздушноrо
отопления.
В системах водяноrо отопления отдают предпочтение
однотрубноЙ и бифилярноЙ схемам соединения отопитель-
ных при боров и искусственному (насосному) побуждению
циркуляции воды. Тепловую мощность и протяженность
системы отопления находят, исходя из тепловоЙ наrрузки
отдельных стояков в вертикальноЙ системе или поэтажных
ветвеЙ в rоризонтальноЙ системе и располаrае оrо цирку-
ляционноrо давления.
Максимальная тепловая мощность стояков и поэтажных
ветвей диаметром 10, 15 и 20 мы, подсчитанная при пре-
дельно допустимой по СНиП скорости движения воды для
помещениЙ rражданских зданий (1,5 м/с), дана в табл. 15.1.
В случаях, коrда допустима более высокая скорость дви-
жения воды в трубах и отопительных приборах (в админист-
ративно-бытовых и производственных зданиях), тепловая
МОIll.ность стояков и поэтажных ветвей, указанная в табли-
це, может быть превышена при условии достаточности
циркуляционноrо давления.
При выборе диаметра стояков и поэтажных ветвеЙ име-
ют в виду, что при высокоЙ (но допустимоЙ) скорости дви-
жения воды потери давления в них MorYT быть слишком
велики для водоструЙных элеваторов или местных цирку- ,
ляционных насосов, развивающих сравнительно небольшое
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!} 154. Условия выбора систем", отопления 623
Таблица 15.1. Максимальна и тепловая мощность стояков
и поэтаJhНЫХ ветвей
(ItCTeM ВО)l.яноrо отоплеиия rраждаиских здаиий
(при скорости движения воды 1,5 м/с)
расчетный перепад
темпераVlЫ воды.
Тепловая мощность, кВт. прн внутреннем
днаметре труб d B . мм
12.6
15.7
21,2
85
95 70
105 70
115 70
150 70
15,2
18,8
26,2
33,4
57,4
23,5
29,2
40,6
51,8
89,2
42,9
53,3
74,1
94,5
162,6
давление. Вместе с тем увеличение потерь давления в стоя-
ках и поэтажных ветвях желательно при наличии значи-
тельноrо перепада давления в наружных теплопроводаХ j
вводимых в здание.
В системах водяноrо отопления зданий, возводимых из
сборных строительных конструкций, применяют HarpeBa-
тельные элементы, встроенные в наружные стены, пере-
крытия и полы (см. rл. 11).
Высоту систем водяноrо отопления оrраничивают исходя
из допустимоrо (рабочеrо) rидростатическоrо давления для
выбранных элементов систем (приборов, арматуры, насосов,
теплообменников и т. д.). Высота систем не должна превы-
тать (с некоторым запасом) 55 м при использовании чуrун
ных и стальных приборов и 90 м для приборов со стальными
rреющими трубами.
Высоту систем воздушноrо отопления оrраничивают для
уменьшения попутноrо охлаждения воздуха в вертикаль-
ных каналах.
Для высоты двухтрубных систем водяноrо отопления и
канальных систем воздушноrо отопления устанавливают
предел также во избежание чрезмерноrо нарушения расчет-
Horo тепловоrо режима (тепловоrо разреrу.ТIИрования)
Вследствие непропорциональной теплоподачи в помещения
под влиянием изменяющеrося eCTecTBeHHoro циркуляцион-
Horo давления. Этот предел составляет приблизительно 25 м
при водяном и 15 м при воздушном отоплении.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
824 r Л<J8а 15 Сравнeltие основных систем отоплен',я
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Перечислите свойства системы отопления, опредеЛЯЮЩИе
понятие «эффективность системы».
2. Выведите формулу для определения всех видов затрат при
эксплуатации системы отоплення в 1ечение roAa [в развитие Формулы
(15.3) ].
3. Напишите формулу для вычисления коэффициента приведе-
ния а, в случае выполнения монтажных работ в течение нескольки;
лет. '
4. Составьте формулу приведенных затрат на систему отопл
пия с учетом Замены отдельных ее элементов и измеиения величищ
эксплуатационных затрат в течение срока службы системы.
5. Какова ПрИЧИна принятия в равных технолоrических усл(j
БЛЯХ более низкой допустнмой температуры теплоноснтеля пар
чем допустимая температура теплоносителя воды?
6. Рассчнтайте по образцу табл. 15.1 максимальную теплову)
мощность стояков и ветвей систем водяноrО отоплеиия ПрОИЗВОДС1
венных зданий.
r л А В А 16. РАЗРАБОТКА СИСТЕМbI ОТОПЛЕНИS;
16.1. Процесс проектнровання; состав проекта
отоплення
Проектированне системы центральноrо отопления ест"
процесс разработки технической документации, определяю-
щей тепловую мощность и теплоноситель, конструкцию
системы и тепловоrо пункта, диаметры теплопроводов, раз-
меры приборов и параметры оборудования, стоимость систе-
мы и друrие технико-экономические показатели.
Различают типовые, экспериментальные и индивидуа,1lЬ-
ные проекты отопления.
Типовые проекты выполняют обезличенно (см. 16.5);
индивидуальные и экспериментальные проекты разрабаты-
ваются для конкретных условий строительства зданий и со-
оружений.
К экспериментальным относят проекты ранее не приме-
нявшихся систем отопления, систем с новыми нетрадициоН-
ными узлами и деталями. Такие проекты составляют длЯ,
последующеrо исследования работы систем отопления в на- I
TypHыx условиях и проверки их технико-экономических
показателей.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16.1. Процесс провктщювания; состав проекта отопления 625
При индивидуальном проектировании применяют, как
правилО, технические решения, проверенные На практике.
ИнДивидуальные проекты называют проектами Повторноrо
применения, если эти проекты используются при повторном
строительстве однотипных объектов.
К индивидуальным относят также проекты peKOHCTpYK
циИ существующих систем отопления. Существующие систе-
мы MorYT не только реконструироваться, что обычно делают
при перестройке зданий и сооружений. Возможно проведе-
ние капитальноrо ремонта без изменения структуры систе-
мы, возможна и модернизация отдельных устаревших узлов
и деталей (например, замена водоструйноrо элеватора авто-
матизированным). Все это требует составления проек-
тов.
Выполняют такие ИНДИВидуальные проекты после тех-
нической экспертизы. В отчет об экспертизе включают тех-
нические показатели обследованной системы отопления,
ее первоначальные чертежи (а в случае их отсутствия
обмерные чертежи). Определяют физический и моральный
износ системы и составляют технико экономическое обос-
нование необходимости ремонта, реконструкции, модерни-
зации или замены ее принципиально новой.
Процесс проектирования систе 1.ы отопления в полном
объеме включает три стадии операций по выбору, конструи-
рованию и расчету: технико-экономические расчеты, проект,
рабочая документация. Часто, особенно при ПОВТОРНО\1: ис-
пользовании имеющеrося проекта и применении типовоrо
проекта, отдельные стадии проектирования объединяют.
На стадии технико экономических расчетов (ТЭР) опре-
деляют для крупных объектов ориентировочную тепловую
мощность системы отопления, устанавливают источник
теплоснабжения, вид и параметры теплоносителя, режим
действия и принципы управления системой, виды оборудо-
вания и отопительных приборов, использование научно-
технических достижений, связь с друrими системами ин-
женерноrо оборудования и конструктивным решением зда-
ния и особые условия строительства (сейсмичность, вечная
меРЗлота и т. п.).
На стадии проекта (п) проводят основные расчетно-rра-
фические работы. Законченный технический проект состоит
из поэтажных планов, схем, расчетно-пояснительной запис-
Ки со спецификациями и смет.
40- 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
626 rлйва 16 Раsрабоmка системы отonления
На стадии рабочей документации (Р Д) разрабатывают
узлы и детали тепловоrо пункта, маrистралей, ветвей, стоя-
ков и подводок, приборов И arperaToB. Составляют техни-
ческие условия изrотовления нестандартноrо оборудования,
указания по эксплуатации системы.
Выполняют заrлавный лист проекта, внося в Hero состав
и основные положения проекта, технико-экономические по-
казатели, ссылки на СНиП, СН и ТП, типовые чертежи
элементов и установок, указания по производству монтаж-
ных работ.
По техническому проекту и рабочим чертежам для ин-
дустриализации заrотовительно-монтажных работ иноrда
для крупных объектов выполняют монтажный "роект, пре-
дусматривающий унификацию элементов, включающую
укрупнение и сокращение числа типоразмеров, применение
типовых узлов и нормализованных деталей.
16.2. Нормы и правила проектирования отопления
Системы центральноrо отопления в нашей стране про-
ектируют в специализированных отделах проектных инс-
титутов, основываясь на строительных нормах и правилаХ j
каталожно-справочной литературе, при обязательном со-
блюдении rосударственных стандартов.
Специалисты-проектировщики обязаны использовать ПО-
следние достижения в области отопительной техники для
обеспечения э ктивной и вместе с тем экономичной ра-
боты проектируемых систем отопления. При этом они ру-
ководствуются решениями о всемерной экономии как за-
трат труда и материальных ресурсов при монтажных рабо-
тах, так и энерrозатрат в процессе эксплуатации зданий и
сооружений.
В основу проектирования положены нормативные доку-
менты: общесоюзные, ведомственные и республиканские.
В общесоюзные документы внесены требования к проектам,
нормы проектирования, правила орrанизации, производ-
ства и приемки работ, методы определения стоимости объ-
ектов, требования к их эксплуатации. Ведомственные (ВСН)
и республиканские (РСН) строительные нормы дополняют
общесоюзные строительные нормы и правила (СНиП), от-
ражая особенности проектирования в условиях отрасли на-
родноrо хозяйства страны и союзной республИIШ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16 2 Норм", и правила проеlCтироваllия отмлеllUЯ 627
Эти нормативные документы, равно как и rосударствен-
ные стандарты (rOCT), постоянно совершенствуют (один
раз в rод MorYT быть внесены дополнения и изменения) и
обновлЯЮТ (примерно один раз в десять лет).
Перечень действующих нормативных документов перио-
дически утверждает rосударственный строительный коми-
тет (rосстрой СССР) дЛЯ обязательноrо применения при
проектировании.
К таким основным документам для проектирования
отопления относятся:
rосударственные стандарты (rOCT), разрабатываемые,
например, на стальные трубы, отопительные приборы, на
оформление рабочих чертежей проектов отопления;
строительные нормы и правила (СНиП), состоящие из
общей rлавы по проектированию отопления, вентиляции и
кондиционирования, отдельных rлав по видам зданий и со-
оружений с конкретными нормами, учитывающими осо-
бенности отопления этих сооружений, а также rл ав по
строительной теплотехнике, КЛИ'l1атолоrии и reофизике;
строительные нормы (СН) и технические правила (ТП)
для повсеместноrо применения (например, СН 528-80 «Пе-
речень единиц физических величин, подлежащих примене-
нию в строительстве», ТП 101-81 «Технические правила по
экономному расходованию основных строительных мате-
риалов»);
строительные каталоrи (СК) оборудования.
Для ускорения и облеrчения работы проектировщики
используют вспомоrательные материалы пособия и ру-
Ководства по проектированию систем отопления, справоч-
ники, альбомы типовых деталей и узлов (например, средства
крепления труб и приборов). Выполняют машинизирован-
ные расчеты отдельных разделов проекта (например, с по-
мощью ЭВМ проводят расчет теплопотерь помещениями,
rидравлический расчет систем отопления, тепловой расчет
отопительных приборов). Разрабатывают и внедряют сквоз-
ную систему автоматнческоrо проектирования (САПР)
отопления, особенно при типовом проектировании зданий.
40.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
628 rAaвa 16 Раэра60тка системы отопАения
t 16.3. Последовательность проектнровання отопления
Исходными данными для проектирования системы оТоп-
ления являются: источник теплоснабжения; назначение,
планировка и строительные конструкции здания; техноло-
rический проект и режим эксплуатации основных помеще-
ний; положеиие здания на участке строительства; климато-
лоrия местности.
Показатели климата в районе строительства здания УСТа-
навливают по rлаве СНиП «Строительная климатолоrия и
rеофизика». Конкретное значение расчетной температуры
наружноrо воздуха ' н , при которой определяют тепловую
мощность системы отопления, принимают по параметрам Б
для холодноrо периода rода, приведенным в rлаве СНиП
«Отопление, венТIlЛЯЦИЯ и кондиционирование». Там же
указана расчетная скорость ветра.
Операции по проектированию состоят из четырех основ-
ных разделов: расчет тепловой мощности, выбор, конструи-
рование и теплоrидравлический расчет системы отопления.
Завершается проектирование составлением расчетно-пояс-
нительной записки со спецификациями и сметы.
Расчет тепловой мощности системы отопления начинают
с выбора расчетных значений температуры и влажности
воздуха в помещениях по rлаве норм проектирования, со-
ответствующей назначению этих помещений (например,
для помещений rостиницы по rлаве СНиП «rостиницы»).
На основании теплотехнических расчетов наружных оrраж-
дений (по rлаве СНиП «Строительная теплотехника») опре-
деляют коэффициенты теплопередачи и теплопотери через
оrраждения. Вычисляют теплозатраты на наrревание ин-
фильтрующеrося воздуха (с использованием rлав СНиП
«Отопление, вентиляция и кондиционирование» и «Строи-
тельная теплотехника»), а также поступающих в помещение
снаружи материалов.
После расчета теплопоступлений от людей, технолоrи-
ческоrо оборудования, электрических приборов и освеще-
ния, HarpeTbIx материалов, а иноrда и солнечной радиациИ
составляют тепловой баланс и выявляют дефицит или тепло-
избытки в помещениях. На этом основании устанавливают
теплопотребности помещений тепловые наrрузки ото-
пительных установок в течение расчетноrо часа рабочеro
и нерабочеrо периодов суток.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/63 Последовател.ЬНQсть пflOBKmupOeaHUJJ отопАеНUЯ 629
Тепловые наrрузки, определяющие мощность отопи
тельных установок, MorYT в зависимости от режима ис-
пользования помещений значительно превышать среднюю
теплопотребность в течение суток. В таких С,1учаях COCTaB
ляют суточный И недельный rрафики использования теп
лово й l\!ОЩНОСТИ системы.
Выбор системы отопления зависит от источника теп IТO
снабжения, вида и параметров теплоносителя, вида и типов
приборов и оборудования. Выбор делают в соответствии с
указаниями норм проектирования (в первую очередь по
rлаве СНиП «Отопление, вентиляция и КОНДиционирова
ние»), а также с учетом технико экономических показателей
и конструктивно эксплуатационных оrраничений (см.
rл. 15). Определяют возможность непосредственноrо ис-
пользования теплоносителя в отопительных установках и
приборах, возможность устройства отопления, совмещенно-
ro с вентиляцией.
Схему системы отопления выбирают в соответствии с
планировочными, КОНСТРУКТIIВНЫМИ и технолоrическими
особенностями здания. Устанавливают режим действия и
принципы управления работой системы, целесообразность
отдельноrо дежурноrо отопления.
Конструирование системы отопления начинают с раз-
мещения тепловоrо центра, теплопроводов (труб и возду
ховодов), отопительноrо оборудования в здании. Разделяют
систему на обособленные зоны и части постоянноrо и пе-
риодическоrо действия с учетом отдельноrо отключения и
реrулирования. Учитывают также катеrории пожаровзры.
воопасности помещений.
При размещении труб принимают решения по направ-
лению и величине уклона, компенсации удлинения и теп
ловой изоляции, орrанизации движения, сбора и удаления
Воздуха, спуску и наполнению водой системы, выбору и
расположению арматуры.
На планах подвальноrо и чердачноrо (технических) по
мещений показывают основное оборудование с технической
характеристикой, маrистрали с указанием ДIfаl\Iетра и укло-
на, стояки с номерами, ввод наружных теплопроводов, за
Порную арматуру, компенсаторы, неПОДlшжные опоры,
участки с тепловой изоляцией.
На неповторяющиеся поэтажные I]ланы наносят стояки
с номерами; отопительные приборы с указанием марки,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
630 rла.а 16 Ра3{JаБО'11ка састемы отОnАеНиЯ
числа и ДЛИНЫ элементов; отопительные arperaTbI с техни-
ческой характеристикой; транзитные трубы и ПОДВОдки к
приборам и arperaTaM.
Составляют схемы труб и оборудования тепловоrо цент-
ра и системы отопления. Разрабатывают узлы установки
теплообменников, приборов, arperaTOB, насосов, баков и
прочеrо оборудоваНIIЯ, детали прокладки, подвески и креп-
ления труб и воздуховодов, размещения реrулирующей ар-
матуры и воздуховыпускных устройств.
Схемы маrистралей и тепловоrо пункта вычерчивают в
аксонометричЕ!ёкой проекции, причем стояки часто изо-
бражают отделыю в виде разверток по стенам здания (при
взrляде изнутри).
На схемах показывают оборудование, коллекторы с
КОНТРОЛЬНО IIЗlVlерительными приборами, трубы с запорно-
реrУЛИРУlOщеЙ арматурой, отопительные приборы и кало-
риферы оrопительных arperaToB, воздухосборники, воз
душные и спускные краны, rрязевики, компенсаторы и не-
подвижные опоры. На схе'\1ах наносят: уклон труб, номера
стояков, тепловую наrрузку и диаметр участков маrистра
лей и стояков, расход воды в стояках, тепловую наrрузку и
расчетную площадь приборов и калориферов, помещают
техническую характеристику приборов, оборудования и
системы.
Теплоrидравлический расчет системы отопления вклю-
чает определение температуры, давления и расхода тепло-
носителя, диа\1етра теплопроводов, типоразмера оборудо-
вани я.
Тепловой и rидравлический (или аэродинамический)
расчеты взаимно связаны и, cTporo rоворя, требуется MHoro-
кратное их повторение для выявления действительно не-
обходимых параметров теплоносителя, размеров тепло-
проводов и оборудования Поэтому наиболее точным яв-
ляется расчет системы с помощью ЭВМ
Расчет вручную повторяют 1 2 раза, причем тепловой
и rидравлический расчеты выполняют в различной очеред-
ности.
Тепловой расчет предшествует rидравлическому, KorAa
размеры rреющих элементов (труб, воздухонаrревателей)
значительно влияют на давление и расход теплоносителя
в системе. Например, при использовании конвекторов в
системе водяноrо отопления длину приборов определяют до
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16 4 Проеl(тuро анuр отопмнuя с пОАIОЩЬЮ ЭВМ 63 t
rидравлическоrо расчета, а после уточнения параметров
теплоносителя вносят поправки в размеры приборов.
rJ1дравлический расчет выполняют до тепловоrо, коrда
размеры rреющих элементов практически не влияют на
rпдравлическое сопротивление системы. В результате rид-
равлическоrо расчета определяют диаметр теплопроводов
11 параметры теплоносителя, а затем размеры rреющих эле-
ментов. Так поступают, например, при использовании ко-
лончатЫХ радиаторов в системе водяноrо отопления.
Работы по перечислеННЫvl четырем разделам проводят
последовательно, но с различной степенью детализации на
отдельных стадиях проектирования системы отопления.
Расчетно пояснительная записка включает обычно четы-
ре раздела: общую часть, тепловой пункт, систему отопле-
ния, спецификации. В общей части кратко описывают зда-
ние и участок строительства, запроектированные тепловой
пункт и систему, климатические данные и метеОРОЛО1'иче-
ские условия в основных помещениях. В следующие два
раздела поV!ещают основные расчетные материалы с обос-
нованиеVl выбора констрУКТИВJ-IЫХ элементов, описанием
особенностей системы и оборудования тепловоrо пункта,
ссылками на нормативную и каталожно-справочную лите-
ратуру. Спецификации как основание для составления
сметы состоят из перечней, технических характеристик и
количества необходимых материалов, приборов и обору-
дования со ссылками на rCX:T и Строительные каталоrи.
16.4. Проектнрованне отоппення с помощью ЭВМ
В 4.8 описано применение ЭВМ дЛЯ тепловоrо расчета
одноro из элементов центральных систем водяноrо и парово-
1'0 отопления отопительных приборов. Подробно рас-
смотрены вводимые в ЭВМ исходные данные и этапы после-
довательноrо выполнения расчетов.
Существуют проrраммы расчета с помощью ЭВМ дру-
rих эле\fентов систем отопления. Разрабатывают общую
систему автоматизированиоrо проектирования (САПР)
отопления, предназначенную не только для YCKopeHHoro
Выполнения расчетов, но для маШИНIlзации Bcero процесса
проектирования отоплен и я.
САПР отопления состоит из ряда подсистем, обеспе-
чивающих выполнение следующих работ:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
632 rлава 16 Разра60тка системы отопления
1) получение справочно технической информации;
2) расчет тепловой мощности системы отопления;
3) выбор системы отопления с вариантными техник
экономическими расчетами;
4) конструирование системы отопления с выполненш
чертежей;
5) теплоrидравлические расчеты системы отопления
б) составление расчетно пояснительной записки, спещ, "
фикаций, технико экономических показателей системы отоп-
ления;
7) определение сметной стоимости системы отопления.
Рассмотрим на примере практикуемое применение ЭВМ
типа ЕС дЛЯ теплоrидравлических расчетов распростра-
ненных однотрубных систем водяноrо отопления (по про-
rpaMMe «Поток» *).
Проrрамма расчетов составлена применительно к Вер-
тикальным и rоризонтальным системам, присоединенным
к наружным теплопроводам по зависимой схеме с приме-
нением водоструйноrо элеватора. Проrрамма предусмат-
ривает rидравлический расчет систем с равными и нерав-
ными перепадами температуры воды в стояках; тепловой
расчет отопительных приборов; выбор реrулирующих кла.
панов, контрольно измерительных приборов (КИП), pery-
лятора давления; подбор элеватора; составление специфи-
каций на трубы, арматуру, отопительные приборы, КИП.
Проrрамма предусматривает верхнюю и нижнюю раз-
водку маrистралей с тупиковым и попутным движением
воды в них; вертикальную, rоризонтальную и бифилярную
схемы соединения отопительных приборов различных ти
пов; примене IИе разных приборных узлов проточных,
проточно реrулируемых, реrулируемых с замыкающими
участками, с редукционными вставками.
Предварительно разрабатывают и вычерчивают в масш-
табе расчетную схему системы отопления. На схеме указы-
вают тепловую наrрузку каждоrо отопительноrо прибора.
температуру воздуха в каждом помещении, параметры теп-
лоносителя для системы в целом, располаrаемую разность
давления в месте ввода наружных теплопроводов в здание.
* Иванников В. И. и др. Проектироваиие систем отоплеииЯ,
теплоснабжения калориферов, вып. VI 64. М.: ЦНИИпроект,
1983.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
164 Проектuрованuе отопления с ПОМощЬЮ .эвм 633
основные исходные данные, вводимые в ЭВМ дЛЯ расче-
тов, составлены в виде пяти таблиц (снабженных поясне.
ниями дЛЯ правильноrо их заполнения). В первую таблицу
записывают общие сведения о системе; во вторую харак-
теристиКУ приборных узлов с указанием условий установ-
ки отопительных приборов в помещениях; в третью ха-
рактеристику стояков с разбивкой их на этажестояки и узлы
присоединения к маrистралям; в четвертую характерис-
тику маrистралей с информацией о каждом участке; в пя-
тую характеристику rоловных участков маrистралей,
начиная от ввода по направлению движения теплоносителя.
Алrоритм проектирования основан на способе rидрав-
лическоrо расчета по удельным линейным потерям давле-
ния с учетом eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления,
В03никающеrо при охлаждении воды в системе. Для полу-
чения оптима.1ьноrо варианта проектноrо решения пр име-
нен меrод динамическоrо проrраммирования. За критерий
оптимизации расчетов принято максимальное использова-
ние разности давления в подающем и обратном наружных
теплопроводах в месте ввода их в отапливаемое здание.
При определении общих потерь давления в системе отопле.
ния применен способ характеристик rидравлическоrо со-
противления.
Диаметр любоrо участка может быть задан либо опреде-
лен расчетом. При подборе диаметра маrистралеЙ преду-
смотрено соблюдение условия «телескопичности» после-
довательноrо плавноrо их нзменения. Предусмотрена также
возможность дросселирования rруппы стояков шайбой или
вставкой из трубы меньшеrо диаметра на маrистрали с вы-
явлением при этом экономии металла.
Тепловой расчет стояков заключается в определении
охлаждения воды в трубах при движении теплоносителя до
каждоrо отопительноrо прибора с выявлением ПОЛезной
теплоотдачи в помещения и дополнительных теплопотерь
через наружные оrраждения в местах проклаДIШ труб.
При тепловом расчете отопительных приборов находят ох-
лаждение воды в приборах при принятой к установке их
ПЛощади и дополнительные теплопотери через наружные
оrраждения в местах их установки.
При расчетах используют справочно-техническую ин-
формацию: сортамент стальных труб, теплотехнические по-
казатели отопительных приборов, технические данные за-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
634 rИ6а lб Ра1работ"а системы отопления
порно-реrулирующей арматуры, клапанов, КИП. ина сфор.
мирована автономно (за пределами проrраммы) в виде БИБ.
лиотеки информации, к которой можно обращаться по меРе
неоБХОДИ\1:0СТИ и в которую вносят поправки при появлении
новых изде.'lИЙ и материалов.
На печать выводятся сводные таб.'lИЦЫ с исходными дан-
ными, характеристикой отопительных приборов, стояков
u '
маrистралеи, системы. Даются спецификации отопитель_
ных приборов и друrих материалов и оборудования, а так-
же теХНИJ{о экономические показатели системы отопления.
К этим показателям отнесены: средняя плотностЬ тепЛоотда-
чи отопите,1]ЬНЫХ приборов (Вт/м 2 ), расход труб (Kr!1000 Вт),
расход теплоносителя воды (кr/ч), тепловая мощность сис-
темы (Вт), потери давления в системе (Па), относитеЛЬные
потери давления в стояках (% общих потерь в системе).
Условием оптимизации теплоrидравлических расчетов
может быть также минимизация приведенных затрат (см.
15.2) при заданной тепловой мощности и возможных поте-
рях давления в системе отопления, схема КОТОРОЙ уже опре-
делена. При таких расчетах вертикальных однотрубных
систем водяноrо отопления ПРИНИ\fают во внимание требо-
вание СНиП, чтобы потери давления в стояках составляли
Не менее 70% общих потерь давления в цирку.1JЯЦИОННЫХ
кольцах (без потерь давления в rоловных участках систем).
16.5. Типовые проекты отоппения, их применение
Типовыми называют проекты систем отопления, разра-
ботанные на основе типизации элементов и предназначен-
ные для MHoroKpaTHoro повторения n СТРОИlельстве. При
разработке проводят унификацию элементов (узлов и дета-
лей), выбирая лучшие и экономичные решения с минималь-
ным числом типоразмеров
Разработке типовых проектов предшествуют экспери-
м нтаЛЫIOе проектирование, монтаж и натурные наблюде-
ния для проверки теХНИКО-ЭКОНО\fических показателей и
эксплуатационноrо качества систем. В типовых проектах
используют проrрессивные конструктивные решения, преду-
с:,штривающие индустриальность заrотовительно монтаж-
IIЫХ работ и эффективность действия систем.
Создается сортамент эле\ ентов, обеспечивающий необ-
ходимое число вариантов типовых проектов и изrотовление
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16 5 Типовые про!кты отопления, их приА<енение 635
сборНЫХ узлов на специализированных заводах. Типовые
nрое КТЫ разрабатывают в ведущих проектных орrанизаци-
ях.
Типовые проекты позволяют в короткие сроки обеспе-
чиваТЬ строительство проектной документацией, включаю--
i1I.ей элементы заводскоrо изrотовления. В жилищном
строительстве, например, в настоящее время u по типовым
I1роектам строится подаВЛЯЮщее число здании.
Типовые проекты обновляются через lO лет с учетом
техническоrо проrресса в строительстве и вследствие по--
выlенияя требований к уровню комфорта в зданиях.
В нашей стране с ее rрО'v!адной rерриторией и различи
eVJ природно климатнческих условий установлено около
ЗА проектно строите.1]ЬНЫХ районов В отдельных союзных
республиках выделены два три и даже четыре (РСФСР)
района. Типовые проекты для этих районов отличаются
rеплоВОЙ мощностью систем и их конструктивно-техниче.-
скими характеристиками.
Для каждоrо проектно строительноrо района разраба-
тывают с учетом наличия отопительноrо оборудования
варианты типовых проектов систем, рассчитанные при раз-
личной температуре наружноrо воздуха (параметры Б по
СНиЩ с интервалом 5 СС (например, при 20, 25 ос и
т д.). Вариант типовоrо проекта системы отопления BЫ
бирают так: если здание строится в местности, rде расчет-
ная температура наружноrо воздуха имеет промежуточ-
ное значение, принимают проект, разработанный для бли
жайшей более низкой температуры (например, для 25 ос
в местности с расчетной температурой 22 ОС).
Выбранный вариант типовоrо проекта «привязывают»
(корректируют) применительно к местным условиям строи
тельства здания и теплоснабжения системы отопления.
При привязке проекта учитывают изменения, внесенные в
Нижнюю часть здания, обусловленные использованием
рельефа участка строительства и уточнением планировки
подвальноrо, а иноrда и первоrо этажей В объем работ
по привязке входят изменения и дополнения типовоrо
IIроекта тепловоrо пункта и системы отопления. Проекти-
руют также наружные теплопроводы до ввода их в здание
и внутреннюю их прокладку до тепловоrо пункта.
Привязку типовоrо проекта обычно осуществляют в одну
СТадию (техно-рабочи й проект), выполняя ее в рамках про--
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
686 [.пва 16 Разра60тка системы отопАения
ектно строительноrо объещшения (ПСО) , и только Прl
привязке проекта в условиях ИЗменения технолоrичеСКоl
части здания делают в ДВе стадии.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Напишите характеристику конвекторов по [ОСТ 20849
с изменением от 17 ноября 1986 r.
2. Установите по rлаве СНнП 2.04.05 86 нормативные поло
жения, отражающиеся на тепловой мощности системы отопления:
3. Составьте перечень действующих строительных иорм (СН
и технических правил (ТП) по вопросам отопления зданий.
4. Сделайте выборки нз rлавы СНиП 2.01.07 85 «Наrрузки !I
воздействия», характеризующие изменение скорости ветра по высо-
те над поверхностью земли, а также обдувание зданий ветром.
5. ОпишиТе технические решения систеМы ОТопления здания
общеобразовательной школы, возводимоrо по ТИПовому проекту 8
Вашем rороде.
6. Установите состав типовоrо проекта снстемы Отопления
например, здания детскоrо сада, строящеrося В Вашем rороде,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
рАЗ Д Е Л VII. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
r Л А В А 17. РЕЖИМ РА60ТЬ! И РЕrУЛИРОВАНИЕ
СИСТЕМbI ОТОПЛЕНИЯ
17.1. Режим работы системы отопления
Размеры конструктивных элементов системы отопления
здания или сооружения (диаметр труб, воздуховодов, пло
щаДЬ теплообменников и отопительных приборов) опреде
ляют для конкретных расчетных условий. Поддержание
расчетных параметров теплоносителя (температура, расход)
в этом случае обеспечивает максимально возможную тепло-
подачу системы, соответствующую теплопотребности обо
треваемых помещений при расчетных условиях наружноrо
климата (температура воздуха, скорость ветра, интенсив-
ность солнечной радиации). Подобные условия на терри-
тории нашей страны наблюдаются в течение KopoTKoro пе-
риода времени (см. рис. 1). Большую часть отопительноrо
сезона климатические условия характеризуются показа.
телями, при которых теплопотребность для отопления ниже
расчетной.
Влияние отдельных факторов по-разному сказывается
как на величине, так и на характере изменения теплопо-
требности каждоrо помещения. Не однозначно это влияние
и для различно расположенных однотипных помещений
здаНИ!1 (например, на верхних и нижних этажах или разно
ориентированных по сторонам rоризонта). Переменный xa
рактер теплопотребности здания в течение отопительноrо
сезона предопределяет необходимость изменения тепло
ПОДачи системы отопления для поддержания расчетной
температуры обоrреваемых помещений.
Таким образом, режим работы системы отопления в те-
чение отопительноrо сезона должен быть связан с пере-
менным значением недостатка теплоты, определяемым из.
\1енением отдельных составляющих тепловоrо баланса по
меЩений ( 3.1).
Среди этих составляющих теплопотери через наружные
оrраждающие конструкции Qorp вследствие постоянства их
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
038 rЛа8Q 17. РеЖ:UAI работы и рееулирование СШlтеAlЫ отоплени.
коэффициента теплопередачи можно считать изменяющн_
мися пропорционально разности температуры внутренне.
ro и наружноrо воздуха
, t; tJf 1
Qоrр==Qоrр .,............-, (7.1)
tB tH
rAe Q rp теплопотери через оrраждающие конструкции при
расчетной теыпературе наружноrо воздуха; t и t расчетная
температура соответственио BHYTpeHHero и иаружноrо ВОЗДУХа;
t и текущая температура наружиоrо поздуха.
Сложнее характер изменения теплопотерь, связанных с
наrреванием ПQCтупающеrо в помещение наружноrо поз;J.У-
ха, QH' Помимо изменения температуры ' н изменяется и
расход воздуха Он, зависящий от мноrих факторов и.
прежде Bcero, от разности давления воздуха снаружи и
внутри помещения.
Расход воздуха связан с воздушным режимом здания
в целом. Например, в мноrоэтажных жилых зданиях отме-
чают значительное различие в количестве воздуха, ПРОНИ-
кающеrо через окна помещений, расположенных на разных
этажах. В общем виде изменение теплопотерь на наrреIЫ-
lIие поступающеrо в помещение наружноrо воздуха опред -
ляют по формуле
Q Q '(j t tH
И Н и I l'
tB tH
rAe а ==аIIЮ относительный расход наружиоrо воздуха, по
ступающеrо в поыещеllие (отношение расхода прн текущей темпеJ
ратуре наружноrо воздуха к расходу при расчетной температуреji
Характер изменения величины Qи для зданий различно.
этажности показан на рис. 17.1.
Теплопоступления от технолоrическоrо оборудования
друrих внутренних источников QTexn обычно считают в T
чение отопительноrо сезона постоянными (в ПРОИЗВОДСТ1
венных зданиях их устанавливают для часа с минимальным
тепловыделени ями).
Теплопоступления от солнечной радиации Qc.P' K j
правило, не учитывают в расчетах по определению мощ
насти системы отопления. Однако солнечная радиаци
может существенно изменить температурную обстановку
помещениях, особенно в теплый период отопителыюrо с
зона. Изменение значения Qc.P оценивают по данным о"
(172)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.1 РеЖUAl ра6опш сucтеAlЫ отonленuл 839
jC 11.1. Измененне теllЛОlIотреб- Qи /(/
r. с и на наrревание lIоступающеrо
tI ружноrо вosдуха в однотипны е по-
н ещения мноrоэтажноrо жилоrо зда-
"ия расположенные иа нижних эта.
:ах' 5 12-этажноrо здаllИЯ (1), lIа
верхи их этажах 5 12-8тажноrо (2) и
J 6 22-этажноrо (8) здания. в тече-
lIие отопитеJlьиоrо сезона
Рис. 17.2. Изменение теПЛОlIотреб-
'ЮСТИ з.цавив . те1Jение оrопитель..
Horo сезона без учета (1) и с учетом
(2) теХИОJЮrи..еских и внутренних
теплопоступлении и солнечной радиа-
ции
t H1 'С
ОТО IQ .
fl;5
о
t t Я1 'с
интенсивности прямой, рассеянной и отраженной солнеч-
ной радиации.
Как известно, начало и конец отопительноrо сезона от-
носят к устойчиво установившейся среднесуточной темпе-
ратуре наружноrо воздуха t H ==8 ос. На рис. 17.2 показано
изменение теплопотребности здания без учета и с учетом
технолоrических и внутренних теплопоступлений и сол-
нечной радиации. Видно, что учет Qтехя И Qc.P может при-
вести к значительной экономии тепловой энерrии (заштри-
хованная область на rрафике).
Текущая теплопотребность Q.r.n на отопление помещений
в общем виде составляет
QT. п== Qorp+ Qи Qтехн Qс. р'
(17.3)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
640 rла.а 17 Режим работы и Р132улиРО8ание системы отопления
Поддержание внутренней температуры воздуха в поме
щении на расчетном уровне в течение Bcero отопительноrо
сезона обеспечивается при выполнении условия
Qп==Qт. п. (17.4)
rде Qп текущая теплоотдача элемеитов системы отоплеиия в
помещение.
Изменение теплоотдачи элементов постоянно действую
щей системы отопления обеспечивают прежде Bcero путем
централизованноrо изменения параметров теплоносителя
(температуры, расхода). Реже это достиrают при прерывис-
том отоплении, при переходе к применению друrой отопи-
тельной установки (дежурное отопление) или за счет изме-
нения интенсивности теплоотдачи отопительных приборов
(например, при использовании воздушноrо клапана 'в кон-
векторе с кожухом). Иноrда используют несколько факто-
ров, вызывающих изменение теплоподачи в помещения.
Реrулирование разветвленной системы отопления долж-
но сопровождаться равномерным изменением теплоотдачи
всех элементов системы. Такое свойство системы пропор-
ционально изменять теплоотдачу элементов при изменении
какоrо-либо параметра или их сочетания называют тепловой
устойчивостью системы отопления.
Часто тепловую устойчивость связывают с rидравличс
ской устойчивостью свойством пропорционально изме-
Иять расход теплоносИтеля во всех элементах системы отоп-
ления при централизованном изменении ero количества.
Полной взаимосвязи во всех системах отопления между
rидравлической и тепловой устойчивостью не наблюдается.
Связано это с непостоянством коэффициента теплопередачи
иаrревательных элементов системы при изменении в ней
температуры и расхода теплоносителя.
Рассмотрим переменный тепловой режим элемента сис-
темы на примере участка системы водяноrо отопления.
Теплоотдача участка системы сопровождается изменением
температуры воды на выходе из элемента /0 при известных
значениях температуры воды на входе /р и расхода воды G
по известному выражению
Q==Gc(tl' to), (17.5)
rAe с удельная массовая теплоемкость воды.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.1. Режам работы системы отопления 641
Температура t o может быть определена с использованием
так называемой тепловой характеристики элемента Т *.
Тепловая характеристика предложена при решении диф
ференциальноrо уравнения теплопередачи при движении
наrретой жидкости через участок системы отопления
( мср ) n ( G ) Р
Oc dt == т 70 Q,1 Мср dA,
. tr+t o
rде ,-,tСР== tв,
L\t cp средняя разность температуры, ос; G расход воды, Kr/c;
т, n, Р показатели, Входящие В формулу (4.15).
(176)
После преобразований получим выражения для вычис
ления текущей средней разности температуры теПЛОНОСJ1
теля и окружающеrо элемент воздуха
L\t [ n(tr to) ] lfl+n
cp (to tB) n (tr tB) n ' (17.7)
а также тепловой характеристики элемента Т, определяю
щей процесс теплопередачи элемента системы отопления,
Т== (70)n [и о tB) nn (tr t n ) n) (17 8)
Уравнения (17.7) и (17.8) совместно приводят к формуле
для определения температуры на выходе из теплоотдающе
ro элемента системы при расходе воды, равном расчетному
[см. формулу (4.36)]:
tO==tB+[ (tr tn)n + (70;nТ (1fп. (17.9)
Переменный тепловой режим работы системы водяноrо
отопления характеризуется также возможным изменением
расхода теплоносителя а. Изменение расхода может про
исходить вследствие количественноrо реrулирования или
воздействия eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления.
В этом случае значение тепловой характеристики элемента
т уточняют по формуле
Т==ТI(ЩО/)l р. (17.10)
rде Т' тепловая характеристика элемента, полученная при под.
становке в формулу (I7.8) расчетных температур ных параметров
* Константинова В. Е. Надежность систем центральноrо во-
дяноrо отопления в зданнях повыеннойй этажности. М.: Строй-
издат, 1976.
41 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
042 rлава 17 Режим работы и Рei'улирова1tие системы отопления
Пример 17.1. Определим степеиь уменьшения теплоотдачи ото-
пительноrо прибора конвектора «Универсал-20» В системе водя-
иоrо отоплення при сокращении расхода воды в нем от а'==350 до
а==З00 кr/ч и понижении температуры на входе в прибор от t;== 105
до t['==80 ос, еслн задана t B == t == 18 ос; t == 103 ос. Для конвеКТОра
«Универсал-20» n==0,35, р==0,07.
1. Тепловая характернстнка прибора в расчетных уСловиях
по формуле (17.8)
Т' 0,35 4621
== (70)0.з& 1(103 18) 0'3& (105 18) O,з&} ,.
2. Тепловая характеристика прнбора при измененном раСходе
БОДЫ по формуле (17.10)
Т == 46,21 (300: 350)1 0,07 == 40,03.
3. Температура воды на выходе нз конвектора внерасчетных
условиях по формуле (17.9)
[ 1 О 35 ] 1/0,35
t o == 18+ (80 18)0,з& + (70)0';5.40,03 ==78,54 ос.
4. Теплоотдача прибора в расчетных условиях по формуле
(17.5)
Q ' 350.4187(105 103) 815 В
пр 3600 т.
5. Теплоотдача прибора при измененных параметрах теплоно-
сителя
Q 300.4187 (80 78,54) 510 В
пр 3600 т.
6. Степень уменьшення теплоотдачи отопительноrо прнбора
при измененных температуре и расходе теПлоНосителя воды
Q пр ( 51 О )
l Qпр==I .......,....==l 815 ==0,374.
Qпр
17.2. Реrулирование системы отопления
Под реrулированием системы отопления понимают комп-
лекс мероприятий, направленных на максимальное при-
бл ижение теплоотдачи ее элементов к текущей переменной
теплопотребности отапливаемых помещений в течение ото-
пительноrо сезона для выдерживания расчетной температу-
ры помещений.
Различают пусковое и эксплуатационное реrулирование
системы. Эти виды реrулирования имеют свои особеиностJf
для водяной, воздушной и паровой систем отопления. Рас-
смотрим реrулирование систем центральиоrо отоплениЯ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17 2. Ре?улuроваnuе системы оrnоrr,tenuя 643
При пуске системы отопления rруппы зданий, присо-
единенноЙ к теплопроводам централизованноrо теплоснаб.
»<ения, обеспечивают распределение теплоносител!' по от.
делЬНЫМ зданиям пропорционально их расчетнои тепло.
потребносТИ. Обычно такое реrулирование проводят в
u.ентральныХ тепловых пунктах (ЦТП) и во внутриквар-
тальных тепловых сетях. Способы реrулирования, как при
зависимом, так и при независимом присоединении системы
отопления к теплопроводам, рассматриваются в ДИСЦИПЛИНt!
«Теплоснабжение» .
Незавнсимо от ПРИ\1еняемоrо в системе отопления тепло.
носителя необходимость пусковоrо реrулирования объ-
ясняется тем, что в смонтированной системе может не обес.
nечиваться требуемая теплоотдача наrревательных элемен-
тов. Происходит ЭТо вследствие HeKoToporo отличия факти-
чесКИХ теплотехнических и rидравлических характеристик
элементов от расчетных, неточности rидравлическоro рас-
чета, отклонений от расчетных размеров теплопроводов,
допущенных при монтажных работах.
При пуске систе.МЬ! водян.оео отоnлен.uя здания устанав-
ливают соответствие расхода и температуры теплоносителя
в индивидуальном (местном) тепловом пункте расчетным
показателям при данной температуре наружноrо воздуха.
R процессе пуска указанные параметры контролируют по
оказаниям контрольно-измернтельных приборов (термо-
етров, манометров, тепломера) в местном тепловом пункте
2М. рис. 6.9 6.11). На практике при отсутствии тепломера
ли даже расходомера в тепловом пункте с водоструйным
JleBaTOpoM расход высокотемпературной воды в ero сопле
01 определяют расчетным путем при известных разности
давления в теплопроводах ДРт и диаметре сопла элеватора
d c из формулы (6.18).
Устойчивость работы системы водяноrо отопления в це-
Лом оценивают, как и для любоrо элемеНТа системы, по
температуре воды t o , возвращающейся из системы. Повышен-
Ное значение этой температуры свидетельствует о преуве-
ЛИченни ее суммарной теплоподачп в здание и, следователь-
Но, о переrреве отапливаемых помещений, и наоборот.
Необходимую температуру подаваемоrо в систему отоп-
Ления теплоносите.пя устанаВЛИВaIОТ путем изменения диа-
метра сопла элеватора, расхода охлажденной воды в под-
мешивающей перемычке при смесительном насосе (зави.
41"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
644 rлава 17. Режим работы и рееулирова1lие системы оmопле1lUЯ
симое присоединение системы отопления к тепловой сети)
или расхода высокотемпературной воды в теплообменнике
с помощью реrулирующей арматуры (независимое присоеди-
нение).
Пусковое реrулирование элементов и узлов системы
отопления связано с обеспечением в них расчетноrо расхода
теплоносителя. В однотрубной системе, выполняемой, как
правило, с тупиковым движением воды в маrистралях, это
достиrается при значительном увеличении потерь давления
в стояках по сравнению с потерями давления в разводящих
(без rоловных участков) маrистралях (рекомендуемое COOT
ношение по СНиП 70 и 30%). Особо тщательным должно
быть реrулирование двухтрубной системы водяноrо отопле-
ния, rде переменное действие eCTecTBeHHoro циркуляцион-
Horo давления приводит к существенному перераспределе-
нию потоков теплоносителя, поступающеrо в отопительные
приборы, по высоте стояков.
Требуемое распределение теплоносителя осуществляют
при помощи запорно-реrулирующей арматуры, установ-
ленной на стояках и отдельных ответвлениях системы. Ре-
rулирование распределения теплоносителя в стояках двух-
трубной системы проводят путем повышения потерь давле-
ния в подводках к отопительным приборам. Потери давле-
ния повышают, реrулируя степень открытия крана двойной
реrулировки (см. рис. 5.11) в системе отопления малоэтаж-
ных зданий или применяя реrулирующие краны с дроссе-
лирующим устройством (см. рис. 5.13) в системах отопле-
ния мноrоэтажных зданий ( 18.2).
Пусковое реrулирование осложняется трудностями:
контроля расхода воды в отдельных элементах системы.',
Косвенно результат реrулирования оценивают по темпера';
туре воды, выходящей из какоro-либо элемента системы.
При соблюдении расчетноrо расхода температура воды t Oi
при известных теплотехнических характеристиках эле-.j
мента, текущих и расчетных температурных условиях долж-:
на быть близка к полученной расчетным путем по формуле:
(17.9). О температуре воды в расчетной точке системы с до-
статочной точностью ( + 2 ОС) судят по температуре поверх-
ности трубы, измеряя ее переносным электротермометром
(ЭТП) или ручным одноточечным потенциометром (ПП-63) с
термопарой в качестве датчика. При этом считают, что тем-
пература поверхности тонкостенной неИЗ0лированной сталь-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.2. Рl!2улuровшще систе.I!Ы отопле"uя 6 45
ной трубы незначительно отличается от температуры воды в
измеряемой точке.
Пусковое реrулирование местноео воздушноео отоnле
ния (с отопительными аrреrатами) связано с обеспечением не-
обходимоrо распределения теплоносителя (воды или пара) по
калориферам arperaToB (в водовоздушных калориферах
результат реrулирования можно контролировать по Te:V1-
пературе ) с проверкой расчетной подачи вентиляторов.
Струйная подача воздуха в помещение может привести к
превышению допустимых температуры и скорости движе-
ния воздуха в рабочей зоне. Проверка этих параметров в ходе
испытания предопределяет выбор способа подачи воздуха
(наклонной или сосредоточенной струей).
Наладка рециркуляционноrо воздухонаrревателя за-
ключается в обеспечении требуемоrо количества циркули-
рующеrо воздуха. Способ реrулирования наrревателя зави-
сит от применяемоrо теплоносителя (вода или пар).
В ходе реrулирования воздушно-тепловых завес Прове-
ряют соответствие подачи вентилятора проектному значе
нию, скорость и температуру воздушной струи, а также
уровень шума от работающеrо arperaTa.
Реrулирование центральной системы воздушное о oтon
ления в оСНовном связано с обеспечением проектноrо расхо-
да воздуха в ответвлениях системы и воздухораздаЮЩI!Х
устройствах и наладкой воздухонаrревателей. Методы про-
ведения этой работы и используемые при Этом измеритель-
ные приборы рассматриваются в дисциплине «Вентиляция».
В ходе пусковой проверки такой системы следует убе-
диться, что охлаждение воздуха при ero движении по ка-
налам и воздуховодам находится в допустимых пределах.
Систему nаровоео отопления после окончания монтажных
работ тщательно промывают и продувают паром. Перед
пуеком системы отопления необходимо проверить работу
редукционных клапанов, предохранительных устройств, кон-
денсатоотвоДЧИКОВ. Пуск системы паровоrо отопления (осо-
бенно BblcoKoro давления) начинают с обеспечения расчет-
Horo давления пара путем соответствующей установки ре-
дукционноrо клапана. Теплоотдачу отопительных приборов
при низком давлении реrулируют при открытой пробке
тройника на конденсатной подводке с помощью вентиля
на паровой подводке к прибору до тех пор, пока поступле-
ние пара через конденсатопровод не прекратится.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
848 ['Аава 17 Режим работы и ре2УАирование системы стопмния
Реrулирование расхода пара в отдельных ответвлениях и
частях системы паровоrо отопления проводят с помощью
вентилей или путем установки дросселирующих шайб
( 9.6), обеспечивая полную конденсацию пара в отопи-
тельных приборах.
Эксплуатационное реrулирование системы отопления
ПрОБОДЯТ с целью обеспечения теплоподачи в отапливаемые
помещения соответствующей текущей теплопотребности.
Способы реrулирования различаются также в зависимости
от применяемоrо в системе теплоносителя. В зависимости
от места проведения реrулирования в системе теплоснаб
жения различают центральное, rрупповое, местное и инди-
видуальное реrулирование ( 4.9).
В системе водян.оео menлосн.абжеНtlя центральное pery-
лирование осуществляют на тепловой станции (ТЭЦ, ко-
тельной) по так называемому отопительному rрафику,
устанавливающему связь между параметрами теплоноси
теля (температура при качественном или расход при коли-
чественном реrулировании) и температурой наружноrо
воздуха как OCHoBHoro фактора, определяющеrо перемен
ный характер составляющих тепловоro баланса здания в те-
чение отопительноrо сезона (рис. 17.3). Построение rрафика
ориентировано на обезличенное здание в районе действия
тепловой станции при расчетной температуре BHYTpeHHero
воздуха + 18 ос.
Центральное реrулирование на тепловой станции при
теплоснабжении различных по назначению зданий (жилые,
общественные, производственные и др.) и режиму тепло- !
потребления их инженерных систем (отопление, rорячее
водоснабжение, вентиляция и др.) не может обеспечить ус-
тойчивой работы систем отопления.
Устойчивость работы повышается при приближении
места проведения реrулирования к теплопотребителю за
счет более полноrо учета различных факторов, определяю-
щих теплопотребность помещений отапливаемых зданий.
Так, при rрупповом реrулировании в ЦТП появляется
возможность распределять теплоту по уточненным темпе
ратурным rрафикам, что способствует повышению эконо
мичности отопления каждоrо здания. При местном реrули
ровании в тепловом пуикте здания учитывают особенности
режима ero эксплуатации, ориентацию по сторонам rори-
зонта, действие ветра и солнечной радиации.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17 2 Рееулирован.ие системы отоплен.ия 647
ис. 17.3. Схема rрафика реrу.llИ- t 1,0 С r;
/о8Аиия 'Rмпературы t и расхода
']1'еп.аоносителя в системе ВОДЯ.. i ' {]J
101"0 теП.llосиабжеиия в течение 1
01'ОПИ1'ельноrо сеЗ0на
t1 C"'J/f
70 /
/
18
IIJ 8 t' t Ht 'с
Н
При индивидуальном реrулировании у каждоrо отопи
тельноrо прибора можно независимо и наиболее 10ЧНО реа-
rировать на изменение температурной обстановки в отдель
ных помещениях.
Большой экономический эффект достиrают при пре
рывистом отоплении ( 19.5) зданий с переменным режимом
работы ( 15.3) со снижением температуры BHYTpeHHero
воздуха в нерабочий период времени (например, в учебны,<
зданиях) или в ночные часы (в жилых зданиях). Реrулиро
вание при этом осуществляют, используя одну систему
отопления или две системы (например, водяную и воздуш-
ную), коrда одна из них действует постоянно, а друrую вы-
ключают периодически ( 18.4).
Способы реrулирования систем водяноrо отопления от-
личаются параметром, по которому оценивают требуемую
теплоподачу в систему. Чаще Bcero таким пара\1:етром ЯВ
ляется температура наружноrо воздуха (реrулирование
«по возмущению»). Индивидуальное реrулирование прово-
дят, контролируя температуру BHyтpeHHero воздуха в
отапливаемом помещении (реrулирование (НЮ отклонению»).
Местное (пофасадное) реrулирование осуществляют с при
менением Toro и друrоrо способов. Возможен также способ
изменения теплоподачи в систему отопления в зависимости
от температуры теплоносителя, возвращающеrося из ' асти
системы или системы в целом. Как известно, эта температу
ра показатель изменения температурной обстановки в
отапливаемых помещениях и он может быть заранее pac
Считан.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
648 Т..ава 17 Режим работы и реzулироsание системы отопления
При эксплуатации систем воздушное о отопления, как
правило, используют качественное реrулирование, осуще
ствляемое путем изменения температуры подаваемоrо в по-
мещение воздуха при переменном тепловом режиме работы
наrревающеrо устройства. Достиrается это путем измене
ния расхода теплоносителя через калорифер с помощью
реrулирующих устройств или запорно реrулирующей арма-
турь!.
Uентралъное реrулирование систем паровоео отопления
из за невозможности изменения в широком диапазоне дав-
ления пара, а значит, и ero температуры, осуществляют
пропусками. Вследствие TaKoro реrулирования может быть
значительная неравномерность температуры воздуха в отап-
ливаемЫХ помещениях, что во мноrих случаях недопусти-
мо по rиrиеническим соображениям.
В системе паровоrо отопления при незначительном дав-
лении пара перед отопительным прибором (около 2000 Па)
эфj!eктивным может быть индивидуальное реrулирование
с помощью установленных у приборов вентилей.
17.3. Управление работой системы отопления
В зданиях и сооружениях в зависимости от их назначе-
ния поддерживаlОТ постоянный или переменный тепловой
режим ( 15.3). В зданиях с постоянным тепловым режимом
системы отопления работают круrлосуточно, с переменным
режимом прерывисто.
Поддержание необходимых температурных условий в те-
чение суток, недели, отопительноrо сезона обеспечивают пу-
тем изменения теплоподачи в помещения. Работа системы
отопления эффективна ( 19.2), коrда теплоподача соответ-
ствует теплопотребности в каждый момент времени. Для
этоrо система отопления должна обладать достаточной
тепловоЙ мощностью и способностью изменять теплоподачу
в помещения в широких пределах. Работа такой системы
нуждается в управлении ручном или автоматическом.
Для управления работой систему отопления снабжают
контрольно-измерительными приборами, сиrнальными YCT
ройствами, централизуют управление запорно-реrулирую-
щей ар\1атурой и Оfопительными установками.
I(онтрольно-измерительные приборы (КИП) позволяют
измерять и устанавливать соответствие работы систем дей-
СIВИ1ельным потребностям. Дистанционная сиrнализация
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!i 17 3 Управление работой системы отопления 849
обеспечивает передачу ПОКазаний КИП в центр }правления
(диспетчерский пункт), rде происходят обработка данных
наблюдений и принятие решений по проведению реrулиро-
ваниЯ. Из диспетчерскоrо пункта осуществляют управле-
ние исполнительными механиЗмами реrулирующими ор-
rзнами для необходимоrо изменения работы отдельных при-
боров, узлов и частей системы отопления.
Наиболее совершенным решением является система ав-
томатическоrо управления (АСУ) отоплением здания по за-
данной проrрамме. При применении АСУ уменьшается чис-
ленность обслуживающеrо персонала, улучшаются усло-
вия ero работы, снижаются энерrозатраты на отопле-
ние.
В крупных зданиях и сооружениях принято проектиро-
вать автоматизацию и диспетчеризацию работы систем отоп-
ления, основанные на следующих принципах:
а) автоматичеСКое реrулирование для узлов, в кото-
рых требуются постоянное в данный момент времени под-
держание реrулируемой величинЫ (температуры, давления),
а также автоматическая защита от аварии (например, при
возможности превышения рабочеrо давления для отопи-
тельных приборов);
б) дистанционное управление из диспетчерскоrо пунк-
та для удаленных отопительных установок;
в) ручное управление (пуск, остановка, переключе-
ние) в местах нахождения обслуживающеrо персонала
или редко переключаемых узлов (сетевые задвижКИ, кра-
ны).
р ядом с тепловым пунктом здания размещают диспет-
черский пункт, куда переДaIОТСЯ сиrналы (в том числе све-
том и звуком), rде они обрабатываются и откуда осуществля-
ются управление узлами, аrреrатами и установками, а так-
же общая координация работы инженерноro оборудования
здания.
Наиболее полно реализуются перечисленные принципы
при автоматизации работы систем водяноrо отопления и,
прежде Bcero, с целью экономии тепловой энерrии. Системы
проект ируют с автоматическим реrулированием тепловоro
потока при расходе теплоты за отопительный сезон 1000 rдж
и более. Реrулирование делают по зданию в целом, или по
каждому фасаду, или по крупным помещениям G неравно-
мерным поступлением в них теплоты.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
850 r лава 17. Режа", рабатw и реауларованuе сtlCf!lе"'Ы Оf!lопле"llЯ
Кроме Toro, предусматривают контроль и автоматиза-
цию работы следующих основных узлов систем отопления
(применительно к водяному теплоснабжению зданий):
1) измерения и реrистрации температуры воды в основ-
ных маrистралях системы отопления, температуры воздуха
в контрольных помещениях;
2) измерения и реrистрации теплозатрат на отопление;
3) контроля и реrулирования давления воды в наруж-
ных теплопроводах;
4) управления работой циркуляционных и подпиточ-
ных насосов;
5) сиrвализации на щит диспетчера работы насосов, ar-
peraToB ВОЗДУШIЮl'О отоплеНIIЯ, воздушно-тепловых завес,
уровня воды в расширительном баке.
Автоматическое управление работой arperaToB воздуш-
Horo отопление и воздушно-тепловых завес у ворот и вход-
ных дверей делают индивидуальным в зависимости от тем-
пературы воздуха в обслуживаемых помещениях (см.
рис. 10.7).
В зданиях с переменным тепловым режимом дополни-
тельно предусматривают проrраммное управление работой
системы оrопления в течение суто1\.. Если какую-либо систе-
му проектируют состоящей из двух частей (постоянно и пе-
риодически действующих), то автоматизируют действие
части системы, осуществляющей натоп помещений. Эта
часть системы отопления должна работать по проrрамме,
обеспечивающей наrревание помещений перед началом
работы (<<натоп»), а также поддержание в них минимально
допустимой температуры в нерабочий период времени
( 19.5).
В здаииях с постоянным тепловым режимом введение
пофасадноrо автоматическоrо реrулирования работы систем
ВОДЯНоrо отопления позволяет устранять воздействие на
температуру воздуха в помещении изменений направления
и скорости ветра, солнечной радиации, температуры на-
ружноro воздуха. Поэтому современные системы водяноrо
отопления разделяют, еCJ!И это возможно, на пофасадные
части, предусматривая автоматическое реrулирование тем-
пературы воды, например по схеме на рис. 17.4, коrда тем-
пература воды, направляемой в северо-восточную часть
системы, реrулируется по «возмущению», а в юro-западНую
часть по «отклонению».
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
J 7 4. Особенности работы и рееулuрOtЮНUЯ систеJII отопАеНUя 6б 1
Си
t
......
......
i/< i
Т1 IOЗ
41
{ о '
72 IOз
,
t r <: t r
t r
поДВОД
ТЕПIIOllOй
ЭНЕРrии
i 1
2
{ 2
1
{ о
Рис. 17.4. Прииципиальиая схема автоматическоrо реrулироваиия температуры
ВОДЫ, направляемоil В северо восточную и юrо-западную части системы отоп.nения
1 теплообменник; 2 реrулятор температуры по «возмущениlO»; 3 peTY
лятор температуры по «отклонению». 4 смесительный насос; 5 цнркуля-
ционный насос
Индивидуальное автоматическое реrулирование, как до-
роrостоящее, в настоящее время широко не применяют ,
хотя при нем наиболее заметно можно сократить расход
теплоты на отопление. Индивидуальное реrулирование,
как уже сказано, предусматривают лишь для управления
работой отопительных arperaToB.
t 17.4. Особенности режима работы
и реrупирования разпичных систем отоппения
Режим работы систем водяноrо отопления. Изменение
температуры воды (качественное реrулирование) проводят
для системы Б целом или ее частей. Такое изменение плани-
руют заранее, что при достаточной тепловой устойчивости
системы обеспечивает необходимое пропорциональное из-
менение теплоотдачи отопительных приборов. В системе
отопления в течение отопителыюrо сезона MorYT происхо
дить незапланированные изменения (чаще Bcero понижение)
температуры теплоносителя из-за нарушениЙ теплоснаб-
жения (несоблюдения rрафика качествеНlIоrо реrулирова-
ния, излишние теплопотери в тепловой сети и др.).
Изменение расхода теплоносителя воды в системе отоп-
ления связано прежде Bcero с применяемым способом pery-
лирования. Оно может быт», как и изменение температуры,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
652 rлава 17 Режим рабottzы и рееулирова1lие системЫ отопления
планируемым при проведении количественноrо или сме-
шанноrо (качественно-количественноrо) реrулирования.
Может быть и внеплановым, коrда изменяется режим работы
сетевых насосов, происходит аварийная утечка rреющей
воды, неравномерно воздействует естественное циркуля-
ционное давление, а также нарушается структура самой
системы.
Естественное циркуляционное давление I1Ре ( 7.3 и
7.4) зависит, как известно, от плотности воды в вертикаль-
ных участках системы, а также от взаимноrо расположения
участков с различной плотностью. Плотность воды изме-
няется с изменением температуры теплоносителя в рас-
сматриваемых элементах, а их взаимное расположение за-
висит от конструкции системы водяноrо отопления. Сте-
пень влияния величины I1Ре на режим работы насосноЙ
системы зависит и от ero доли в расчетном циркуляцион-
ном давлении ( 7 .5).
Для установления связи между расходом воды в элемен-
те системы и естественным циркуляционным давлением
воспользуемся так называемым показателем rидравличе-
ской характеристики системы отопления
r 8. p
8.Рн + 8.p .
rде 8.p расчетное для системы отопления естественное цирку-
ляционное давление; 8.Рн насосное циркуляционное давление.
(17 11)
Показатель r выражает существующее в расчетных ус-
ловиях соотношение ecтecTBeHHoro и cYMMapHoro циркуля-
ционноrо давления, обеспечивающеrо движение воды в сис-
теме отопления. Этот показатель в различных системах отоп-
ления может изменяться от О (в rоризонтальной однотруб-
ной системе одноэтажноrо здания) до 1 (в системе с естест-
венной циркуляцией). Например, в насосной однотрубной
системе 5- тажноrо здания при I1рн=:: 10 кПа, расчетной
температуре воды t == 105 ос и t;=::70 ос rидравлическая
характеристика составляет около 0,15. С увеличением вы-
соты здания показатель r (при незначительном изменении
I1ри) растет, что объясняется повышением условноrо cpek
Hero центра охлаждения в однотрубной системе отопления
над центром наrревания.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17 4 Особенности работы и рееулuрования систем отопления 653
Степень изменения расхода G==GЮ' в насосной системе
отопления под влиянием ecтeCТBeHHoro ЦИРI{уляционноrо
давления определяют по формуле
[ ( Ар )J O'&
а== I r 1 I':1p! .
(17.12)
Выразим соотношение текущеrо АРе и расчетноrо Ap
значений ecтeCТBeHHoro циркуляционноrо давления в систе-
ме через температуру теплоносителя
I':1Pe f:\ (tr to)
Ap '(t; t ) ,
(17.13)
, p p;
[де == t' t' среднее увеличение плотности воды в расчет.
r о
ных условиях при поиижении температуры теплоносителя на 1 ос,
Kr/ (м 3 .ос) ( 7.4).
Текущую температуру воды t r и t o для различных эле-
ментов системы можно найти, используя показатель тепло-
вой характеристики системы Т ( 17.1).
Относительное изменение расхода воды G под действием
температурных факторов должно свидетельствовать о до-
статочности rидравлической устойчивости системы отоп-
ления, т. е. о неподверженности ее rидравлическому раз-
реrулированию (рис. 17.5) под влиянием АРе'
Следовательно, при выборе конструкции системы отоп-
ления в здании необходимо учитывать влияние внутрен-
них факторов на предстоящий тепловой и rидравлический
режим ее работы. Поясним это положение примером.
Пример 17.2. Определим изменение расхода воды в вертикал ь-
ной однотрубной системе водяноrо отопления с насосной цирку-
ляцией при понижении температуры теплоносителя до t r == 50°с.
Расчетные характеристики системы: I':1Ри== 1,0 кПа, I':1p ==5,5 кПа,
(;== 105 ос, ( в == ( == 18 ос, п==0,35 (отопительные приборы кон-
векторы «Универсал-20»).
Относительная разность температуры
( ) 50 18
tr tB 105 18 0.37.
По формуле (17.11) находим
5500
r== 10000+5 500 0,35.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8&4 Тлава 17 Режим работы и рееулироrйние систе.мы отопления
(;
"О (=01
0;9 0,2
03
8
"11. 7
. /
O,
0,9
0,7
0,0
o,f
O,!f
0,"5
0,2
0/
f
0/'
tJ,OS'
1
Рис. 17 5 HOMorpaMMa для определення показателя rндравлическоrо разр rулиро-
ваНия системы водяноrо отопления
По рис 175 определяем (ход решения по стрелке) ff==O,86.
Это означает, что в данной системе при значительном сниженин
температуры расход БОДЫ уменьшится на 14%
Вертикальные однотрубные системы 80дяноrо отопления.
В однотрубных системах отопления с их последовательны'v1
соединением отопительных приборов изменение те'v1перату-
ры и расхода по-разному сказывается на теплоотдаче пер-
вых и последних приборов по ходу движения воды в стоя-
ках. В однотрубной системе с верхней разводкой и насосной
циркуляцией (показатель r мал) понижение температуры
воды сопровождается относительны'v1: рОСТО\1 теплопередачи
отопительных приборов на нижних этажах по сравнеН1I10
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 17 4 Осо6еншн;ти работы u рееулuрованuя систем стопления 656
с верхними приборами (ДО 40%). Это необходимо учитывать
при выборе способа реrулирования таких систем.
Снижение расхода воды в стояке прежде Bcero сказы-
вается на снижении теплоотдачи нижних приборов. Ска-
занное свидетельствует о том, что для paBHoMepHoro изме-
нения теплоотдачи всех отопительных приборов однотруб-
Horo стояка требуется проведение смешанноrо (количест-
венно качественноrо) реrулирования (см. рис. 7 25)
В системе с естественной циркуляцией (Т== 1) одновре-
менно с понижением температуры уменьшаются расход
воды в стояках и относительная теплоотдача приборов на
нижних этажах (до 30%). Опасность недоrрева помещений
нижних этажей возникает в стояках с высоко расположен-
ными (например, при разной высоте стояков или при суще-
ственной неравномерности распределения между ними теп-
ловой наrрузки) центрами охлаждения и увеличенным по
сравнению с принятым для системы температурным пере-
падом
В насосной системе с верхней подачеЙ воды допускается
снижение расхода до 11 38% при допустимом снижении
теплоотдачи приборов соответственно до 2,5 11 % Для та-
кой системы, особенно с высоким значением Т, характерно
явление саl\lореrулирования ( 6 7), коrда при снижении по
какой-либо причине температуры воздуха около одноrо или
несколы{их отопительных приборов из за HeKoToporo уве-
личения их теплоотдачи и снижения температуры воды на
выходе из стояка повышается ее плотность, растет естест-
венное циркуляционное давление и расход воды в стояке.
Эт(), в свою очередь, приводит к еще большему увеличению
теплоотдачи и частичному восстановлению температурной
обстановки в обоrреваемых помещениях.
При повышении температуры воздуха явление caMopery-
лирования протекает в обратном порядке, но с тем же ре-
зультатом. В таких системах применимо пофасадно-верти-
кальное реrулирование при изменении температуры 4 до
110 ос и расхода воды в системе 0,5 б<1 9 Однако в стоя-
ках такой системы с пониженным ueHrpoM охлаждения и
малым температурным перепадом возникает опасность су-
щественноrо снижения теплоотдачи приборов нижних эта-
жей при уменьшении расхода, особенно при больших зна-
чениях Т.
в однотрубной системе отопления с нижней разводкой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
656 rла8а 17 Режим работы и ре2улирование системы отопления
обеих маrистралей при расположении отопительных при
боров как на подъемной, так и на ОПУСI<НОЙ частях стояка
в рядом расположенных помещениях из за указанноrо выше
различия в теплоотдаче первых и последних в стояке прибо
ров может создаваться неравномерный тепловой режим.
Допустимо снижение расхода воды, как и в системе с верх-
ней разводкой, за исключением стояков с замыкающими
участками из-за ухудшения проrревания отопительных
приборов на подъемной части стояков. Пофасадно-верти
кальное реrулирование практически неосуществимо. яв-
ление самореrулирования аналоrично системе с верхней
разводкой, но протекает менее интенсивно.
В однотрубной системе отопления с «опрокинутой» на-
сосной циркуляцией (показатель r мал) понижение темпера
туры воды приводит К увеличению до 40% относительной
теплоотдачи отопительных приборов на верхних этажах.
В такой системе недопустимы естественная циркуляция воды
из-за возможноrо прекращения циркуляции в отдельных
стояках, а также применение приборных узлов с замыкаю-
щими участками. Допустимое снижение расхода такое же,
как и в системе с верхней разводкой. Применение пофасад-
Horo реrулирования определяется возможностью изменения
температуры воды до 110 ос и относительноrо расхода в пре-
делах 0,3< 0< 2,8.
Для бифилярной системы отопления характерно про
порциональное изменение суммарной теплоотдачи приборов,
обслуживающих помещения на разных этажах, при ИЗ\fе
не нии температуры подаваемой воды. Допустимы большие
колебания расхода, чем в друrих однотрубных системах
(18 52%). Самореrулирующее влияние eCTeCТBeHHoro цир-
куляционноrо давления такое я(е, как и в однотрубиой
системе отопления. Допустимо пофасадное реrулирование,
но вертикальное реrулирование практически неосуществи-
мо.
В rОРИЗ0нтальной однотрубной системе с насосной цир-
куляцией при малом значении показателя r снижение TeM
пературы t r сопровождается относительным увеличением
теплоотдачи последних по ходу ВОДЫ приборов (до 40%).
При естественной циркуляции в системе l\Iноrоэтажноrо
здания одновременно со снижением температуры теплоноси-
теля снижается и расход воды, что приводит К уменьшению
относительной теплоотдачи последиих по ходу воды прибо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 17 4 Особенности работы и рееулирования систем отопления 657
ров (до 30%). Допустимое понижение расхода и caMopery
лирующее влияние ecтeCТBeHHoro циркуляционноrо давле
ния такие же, как в вертикальной однотрубной системе.
Допустимо пофасадное реrулирование системы.
В вертикальной двухтрубной системе водяноrо отопле.-
ния при равных расчетных перепадах температуры в при
борах понижение температуры воды t r сопровождается зна
чительно БОльшим снижением теПЛОО1lдачи отопительных
приборов на верхних этажах по сравнению с теплоотдачей
приборов на нижних. Исключение составляет крайний слу-
чай при Т== 1 (система с естественной циркуляцией воды),
коrда происходит пропорциональное изменение теплоотда-
чи приборов. Понижение расхода воды в двухтрубной Bep
тикальной системе вызывает существенное уменьшение
теплоотдачи приборов на нижних этажах.
Нарушение структуры системы заметно сказывается на
изменении теплоотдачи приборов в однотрубной (в отличие
от двухтрубной) системе. Относится это, прежде Bcero, к
приборам, непосредственно расположенным после прибора
с умышленно увеличенной площадью теплоотдающей по-
верхности (после прибора понижается t o ) или с уменьшен
ным расходом воды при реrулировании краном на подвод-
ке (повышение t o )' В системе водяноrо отопления с тупико-
вым движением воды в маrистралях отключение отдельных
стояков заметно изменяет расход воды по друrим стоякам.
Однако, чем больше стояков в тупиковой ветви системы, тем
больше ее rидравлическая устойчивость при таких Mepo
приятиях в процессе эксплуатации системы.
В системе MeCTHoro воздушноrо отопления эксплуата
ционное реrулирование осуществляется достаточно леrко
рассмотренными выше способами. Системы центральноrо
воздушноrо отопления мноrоэтажных здании также ПОk
вержены тепловому и аэродинамическому разреrулирова-
нию. Как и в системе водяноrо отопления, это объясняется
действием переменноrо eCTecTBeHHoro циркуляционноrо дaB
ления. Высокая температура воздуха в воздушной системе
определяет высокую долю этоrо давления в общем цирку
ляционном давлении.
Добиться стабильности работы системы в течение Bcero
отопительноrо сезона, особенно в разветвленной MHoroKa
нальной сети, достаточно сложно. Достиrается это обычно
значительным увеличением потерь давления в воздухо-
42 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
658 J лаю 17. Режим работы и рееулирование системы отопления
раздающих устройствах ( 10.10). Эффекта можно достичь
при использовании ступенчатоrо наrревания, коrда темпе
ратура воздуха в каналах системы близка к температуре
воздуха в помещениях, а до нужной температуры воздух
доrревается в специальных доводчиках, установленных
непосредственно в обоrреваемых помещениях ( 18.3).
Особенности работы систем парО80rо отопления опре-
деляются, как уже отмечалось, невозможностью качествен-
ното реrулирования систем и необходимостью осуществлять
реrулирование «пропусками» ( 17.2).
Пусконаладочные работы в системах отопления прово-
дят при cTporoM соблюдении обеспечивающих безопасность
правил. Особенно опасаются воздействия на работающих
высокотемпературноrо теплоносителя, находящеrосЯ под
высоким давлением в оборудовании, арматуре и трубах сис-
тем. TaKoro воздействия следует ожидать, прежде Bcero,
в тепловых пунктах систем с их оборудованием, запор но-
реrулирующей арматурой, контролыю измерительными
приборами, имеющими резьбовые и фланцевые соединения.
Под особым контролем осуществляют заполнение и пуск
систем водяноrо отопления с зависимым присоединением
к тепловой сети. В такие системы теплоноситель подают
постепенно путем плавноrо открывания первой со стороны
тепловоЙ сети задвижки на обратном теплопроводе. Воз-
душные краны в верхних точках держат открытыми до за-
полнения системы водой. Orкрывают краны на импульс-
ных линиях автоматических реrуляторов. Только после это-
ro открывают входную задвижку на наружном подающем
теплопроводе для создания циркуляции воды. После пуска
системы автоматические реrуляторы настраивают на под-
держание расчетных параметров.
Тщательно следят за исправностью контрольно-изме-
рительных приборов, прежде Bcero, манометров. Осторожно
обращаются о приборами, в которых в качестве рабочей
жидкости используется ртуть (термометры, дифманомет-
ры).
Ремонтно-восстановительные работы проводят только
после отключения части или системы отопления в целом и
полноrо спуска теплоносителя. После монтажных и ремонт-
ных работ системы отопления 4юпрессовывают», т. е. запол-
няют водой и выдерживают под определенным давлением в
течение задзнноrо времени. При опреССОВКе части системы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.4. Особенности работы и ре2УАирования систем отопАеllflЯ 859
(например, труб и оборудования тепловоrо пункта) отклю
чение дополняют заrлушками, устанавливаемыми между
фланцами задвижек. Давление при испытании системы за
висит от рабочеrо давления, установленноrо для элементов
систем отопления (например, для отопительных приборов).
Система или ее часть считается выдержавшей испытания,
если в течение не менее 15 мин падение давления не превы
тает 0,01 0,02 .мПа.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Объясните причины различия теплопотерь на Harp еваRпе
поступающеrо наружноrо воздуха в однотипные помещеиия, находя-
щпеся на нижних I! верхних этажах мноrоэтажных зданий.
2. Выведите фОр IУЛУ для определеНI!Я тепловой характери
стики элемента (см. формулу (17.8)] применительно к системе паРОБО-
то отопления.
3. Используя исходные данные примера 17.1, решите обратиую
задачу: на сколько должен быть сокращен расход воды в отопитель-
ном приборе для снижения ero теплоотдачи на 25%.
4. Определите текущее теплопотребление здания при зависимом
присоеднненни системы водяноrо отопления к тепловоЙ сети с по-
мощью водоструЙноrо элеватора, если разность давления воды в
наружных теплопроводах 100 КПа, температура воды в подающеЙ и
обратной маrистралях снстемы отопления соответственно 82 и
48 ос, диаметр СОПла элеватора 11 мм.
5. Какие факторы, влияющие На теплопотребность системы
водяноrо отопления здания, можно будет учесть при переходе от
rрупповоrо в ЦТП к пофасадному реrулированию?
6. Объясните связь между температуроЙ BHYTpeHHero воздуха
в отапливае rых помещениях и температурой теплоноситеЛII на
выходе из системы отоплеюш.
7. Изобразите принципиальную технолоrическую схему автома-
тическоrо реrулирования тепловоrо потока, поступающеrо в систе-
му ВОДlIиоrо отопления здания в течеиие отопительноrо сезона.
8. Предложите схему системы водяноrо отоплеиия с автомати-
ческим реrулированием тепловоrо потока для крупноrо помещения,
работа в котором характеризуется неравномерным поступлеиием
теплоты.
9. Перечнслнте факторы, вызывающие rидравлuческое и тепло-
вое разреrулирование насосных систем водяноrо отопления миоrо-
этажных зданий.
10. "Укажите призиаки вертикальноrо разреrулироваНИII OДHO
трубноЙ н двухтрубноЙ иасосных систем водяноrо отопления MHoro-
этажноrо здания.
11. Назовите мероприятия по повышению вертикальной устой-
чивости деЙствия центральноЙ системы воздушноrо отопления MHoro
этажиоrо здання.
12. Дайте определение свойству системы отоплеНИII rидрав-
лическая устойчивость системы.
42*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
660 rлава 18. СО6ершеl<ствованuе системы центраЛЬНО20 отопления
r л А В А 18. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ
ЦЕНТРАльноrо ОТОПЛЕНИЯ
18.1. Реконструкция системы отопления
Реконструкция системы отопления, т. е. частичная или
полная замена ее элементов, их конструктивная модерни
зация, осуществляется в связи с физическим износом систе-
мы, различноrо рода технолоrическими изменениями, BЫ
званными назначением и объемом здания или условиями
работы системы, ее моральным старением и друrими причи-
нами.
Износ систеМbI водяноrо и паровоrо отопления при дли-
тельной эксплуатации происходит под воздействием BHYT
рен ней, а иноrда и внешней коррозии. Вследствие отложе
ния взвешенных частиц и образования накипи повышается
rидравлическое сопротивление теплопроводов, отопитель-
ных приборов, ухудшаются их теплотехнические свойства.
Этим же процессам подвержены оборудование систем (теп-
лообменники, баки, воздухосборники, rрязевики и пр.) и
запорно реrулирующая арматура.
Исследованиями систем водяноrо отопления, проведен-
ными в условиях эксплуатации их в Москве *, установлено
заметное различие в изменении потерь давления в системах
в течение мноrолетней эксплуатации в зависимости от ка-
чества теплоносителя. Оценить это изменение можно по
формуле
Llрz/LlР р ==0,6+аzО'З8, (18.1)
[де Llpz, I':1P p потери давлеиия в системе отоплеиия соответст-
венно через z лет эксплуатации и расчетные; а коэффициент,
зависящий от качества теплоносителя (а==О, 17 для деаэрироваииой
воды при содержании кислорода в ней до 0,1 Мr/л и а==О,65 для
недеаэрированноЙ и смешаииой воды при содержаиии кислорода
10 мr/л).
В начале эксплуатации потери давления в новой системе
водяноrо отопления составляют около 60% расчетных. Рас-
четные потери давления достиrаются в системах, питаемых
недеаэрированной водой, практичесКИ в первый [од экс-
* Варфоломеева А. П. Надежность систем ВОДЯllоrо отопления
зданиЙ: "Учеб. пособие. М.: МИСИ, 1981.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj /8./. Реконструкция системы отопления 661
.
плуатации, а в системах, работаюiЦИХ на деаэрированной
воде, через 8 lO лет эксплуатации.
Повышение потерь давления в системе приводит к умень-
шению расхода теплоносителя (см. рис. 6.13), к rидравли
ческой и тепловой разреrулировке системы отопления и
снижению теплоотдачи ее элементов.
Срок службы отдельных элементов системы отопления
не одинаков ( 15.2). Долrовечность систем зависит от вида
и Качества используемоrо теплоносителя, условий их рабо
ты. Срок службы систем водяноrо отопления возрастает при
их теплоснабжении от ТЭЦ и тепловых станций, коrда про
водятся умяrчение и деаэрация воды, по сравнению с тепло-
снабжением от местных котельных. Особенности работы
системы паровоrо отопления, более интенсивные процессы
коррозии, ПРОИСХОДЯiЦие в ней, ставят ее на последнее Mec
то по долrовечности среди друrих систем. Наиболее долrо
вечной считают систему воздушноrо отопления (за исклю-
чением воздухонаrревателей).
Срок службы системы отопления зависит и от материала,
из KOToporo сделаны ее элементы, ero качества. Например,
коррозионные процессы, особенно в стальных отопитель-
ных приборах и деталях, быстро понижают их прочность.
Важно и качество изrотовления самих элементов, прове
дения сборочных и монтажных работ.
Решение о частичной или полной замене элементов систе-
мы отопления принимают после специальноrо обследования,
в ходе KOToporo проводят rидраВЛIIческое и тепловое испы
тания системы, определяют расход теплоносителя в системе
в целом и ее отдельных узлах, соответствие теплоотдачи
элементоI3 расчетной. Состояние металла в системе оцени
вают путем исследования обраЗllОВ, извлеченных путем
частичной разборки или вырезки.
Проектируя реконструкцию системы отопления, CTpe
мятся сохранить те ее элементы, которые мало изменили
свои свойства в процессе эксплуатации. К ним относятся
чуrунные радиаторы и ребристые трубы, которые при Ka
чествеНIIОЙ ежеrодной промывке практически не подвер
жены коррозии. Относительно долrо служат и те элементы
системы, которые выполнены из неметаллических материа-
лов (керамические отопительные приборы, стеклянные
трубы в бетонных отопительных панелях и пр.).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
662 F Аава 18 Совершенствование системы центраАЬН020 отопАения
При реконструкции систем отопления с использованием
существующих стальных труб эквивалентную шерохова-
тость их внутренней поверхности принимают: для воды и
пара 0,5, конденсата 1,0 мм.
Реконструкцию системы отопления часто проводят по
причинам, не связанным непосредственно с ее состоянием.
Таи, полную замену системы осуществляют при капиталь-
ном ремонте, связанном с перепланировкой здания. При
этом иноrда принимают принципиально новое схемное реше-
ние системы с заменой устаревших конструкций, использо-
ваllием HOBoro оборудования, обеспечением автоматизации.
Перепроектирование проводят с учетом изменения тепло-
затрат на отопление помещений.
В производственных и коммунальных зданиях конструк-
ция системы отопления может изменяться вследствие изме-
нения технолоrических процессов, тепловоrо режима поме-
щениЙ, а также назначения здания в целом.
Полное перепроектирование системы отопления тре-
буется при замене теплоносителя, например, при переходе
от пара к воде.
Изменение условий теплоснабжения здания (изменение
температуры, давления теплоносителя) вызывает реконст-
рукцию тепловоrо ввода и MecTHoro тепловоrо пункта.
Больших затрат требует, в частности, перевод системы во-
дяноrо отопления с зависимой на независимую схему при-
соединения к тепловой сети ( 6.1). При этом дополнительно
устанавливают теплообменники, циркуляционные и под-
питочные насосы, расширительный бак, новые контрольно-
измерительные приборы, приборы автоматизации, запорно-
реrулирующую арматуру. Каких-либо дополнительных из-
менений непосредственно в системе отопления обычно не
требуется.
ПОВЬ1шение требований к тепловому комфорту в зда-
ниях, качеству работы инженерноrо оборудования со сни-
жением эксплуатационных затрат, в том числе экономией
тепловой энерrии, также вызывает реконструкцию системы
отопления.
Неспособность системы отопления удовлетворять воз-
росшим требованиям называют ее моральным старением.
Качество устаревшей системы повышают путем частичной
модернизации отдельных узлов и деталей, оснащения ее
средствами управления и диспетчерскоrо контроля.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g /8./ РеlCонструкция системы отОf!АеНUЯ 663
ОДНОЙ из ПРИЧИН реконструкции может быть изменение
условий эксплуатации системы отопления. Например,
переход от постоянноrо тепловоrо реЖИ\1а помещений зда-
ния к переменному с прерывистым отоплением. При этом
изменяют мощность системы отопления, ее конструкцию,
схемное решение, вводят новое оборудование.
Новую систему отопления в настоящее время проекти-
руют, предусматривая возможность ее реконструкции или
модернизации в будущем. Например, разделяют систему
ВОДяноrо отопления на пофасадные части для оснащения
в будущем приборами автоматическоrо реrулирования;
предусматривают возможность замены обычноrо элеватора
элеватором с реrулируемым соплом И"lИ смесительным на-
сосом, перехода к независимой схеме присоединения к теп-
ловой сети.
В системах воздушноrо отопления автоматизируют дей-
ствие отопительных arperaToB и воздушно-тепловых завес,
центральных систем, в том числе реrулирование распре-
деления воздуха по каналам и воздуховодам.
В зданиях старой постройки реконструкция системы
отопления, как правило, связана с конструктивными изме-
нениями (например, с перекладкой маrистральных труб).
Учет этих затрат, а также стоимости HOBoro автоматизиро-
BaHHoro оборудования часто приводит к выводу об эконо-
мической нецелесообразности реконструкции морально
устаревшей системы. Окончательное решение и выбор ва-
рианта реконструкции в этом случае увязывают с экономи-
ческой целесообразностью реконструкции Bcero здания в
целом.
Частичную реконструкцию системы отопления может
вызвать какой-либо внуТреННИЙ дефект, который нельзя
устранить путем ремонта. Например, при выходе из строя
замоноличенных в строительные конструкции rреющих
элементов приходится устанавливать новые отопительные
приборы непосредственно в обоrреваемых помещениях,
присоединяя их к существующей системе.
В редких случаях, в условиях особенно суровых зим (на-
пример, зимой 1978/79 rr.), реконструкция вызывается
последствиями аварий, особенно при неправильной экс-
плуатации систем отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
664 Fлава 18 Совершенствование системы центраЛЬН020 отопления
t 18.2. Двухтрубная система водяноrо отопления
повыwенной тепловой устойчивости
Распространенная однотрубная насосная система водя
Horo отопления не лишена недостатков. При эксплуатации
однотрубной системы тепловой режим в отдельных помеще
ниях отклоняется от заданноrо вследствие нарушений
расчетных условий в системе, вызываемых несоответствием
фактической площади наrревательной поверхности прибо
ров расчетной площади и непланомерным изменением TeM
пературы и расхода воды. Эти нарушения усуrубляются
своеобразной цепной реакцией, возникающей при продви
жении воды через последовательно соединенные приборы
каждоrо стояка или ветви. В результате при эксплуатации
вынужденно проводят центральное pery лирование темпе
ратуры rорячей воды, ориентируясь на помещения, нахо-
дящиеся в неблаrоприятных тепловых условиях. Это вызы-
вает переrревание большинства помещений и перерасход
теплоты на обоrревание зданий.
Тепловой комфорт во всех помещениях и экономия теп
лоты, расходуемой на отопление, скорее MorYT быть обес
печены при независимой теплоподаче в каждый отопитель-
ный прибор. При этом упрощается индивидуальное реrули-
рование теплоотдачи приборов с учетом теплопоступлений
f3 помещения от друrих источников. Возможно даже ис-
пользование приборов для охлаждения помещений в летнее
время. Таким образом, по эксплуатационным соображениям
систему отопления желательно выполнять по схеме не толь-
ко с двухтрубными маrистралями, но и с двухтрубными
стояками.
Двухтрубная система водяноrо отопления была заменена
в нашей стране однотрубной в целях экономии металла на
теплопроводах, уменьшения затрат труда при производстве
заrотовительных и монтажных работ, устранения пуско-
наладочноrо реrулирования, т. е. для улучшения заrото
вительно-монтажных показателей. При этом была также
достиrнута повышенная эксплуатационная rидравлическая
устойчивость.
Следовательно, если систему отопления для придания ей
дополнительных эксплуатационных достоинств нужно сде-
лать двухтрубной, то такая система прежде Bcero должна
быть равноценна однотрубной по достиrнутым показателям.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 182 Система отоnJtенUЯ повышенной теnАовой устойчивости 66
Равноценность может быть обеспечена при использовании
двухтрубных стояков в системе с нижней разводкой. В та-
ких стояках увеличение ecтecTBeHHoro циркуляционноrо
давления вследствие охлаждения воды в трубах и приборах
сопровождается увеличением длины циркуляционных ко-
лец. Двухтрубная система с верхним расположением по-
дающей маrистрали для этой цели неприrодна.
Традиционная вертикальная двухтрубная СИстема отоп-
ления (даже с нижней разводкой) отличается при эксплуата-
ции от однотрубной неустойчивостью распределения тепло-
носителя воды между отопительными приборами по высоте
стояков. Неустойчивость распределения воды под воздей-
ствием непропорционально изменяющеrося eCTecTBeHHoro
циркуляционноrо давления приводит к значительному вер-
тикальному тепловому разреrулированию в течение отопи-
тельноrо сезона. Этот недостаток насосной двухтрубной
системы уже отмечался: в теплый период отопительноrо се-
зона переrреваются помещения на нижних этажах за счет
верхних; в холодный период, наоборот, переrреваются по-
мещения на верхних этажах и недоrреваются нижние
помещеНИя.
Для преодоления этоrо недостатка в двухтрубной системе
мноrоэтажноrо здания необходимо повысить потери давле-
ния в подводках к отопительным приборам путем установки
на них дроссельных кранов повышенноrо rидравлическоrо
сопротивления типа КРП с дросселирующим устройством
(см. рис. 5.13). Исследованиями, проведенныМи в МИСИ,
установлено, что потери давления в таких кранах I':1РИР
должны быть не меньше максимальноrо eCTecTBeHHoro цир-
куляционноrо давления, возникающеrо вследствие охлаж-
дения воды, протекающей через отопительные приборы на
верхнем этаже обоrреваемоrо здания:
6.Ркр:;о, 6.Ре, макс'
(18.2)
rде 6.р е.макс максимальное естественное циркуляционное дав-
ление в двухтрубном стояке, Па, определяемое по формуле (7 35).
При выполнении этоrо условия двухтрубная система с
дроссельными кранами у приборов будет действовать в тече-
ние отопительноrо сезона устойчиво без значительноrо
вертикальноrо тепловоrо разреrулирования.
Диаметр дросселирующей диафраrмы d д , мм, в кране
можно выбрать как средний после проведения оценочных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.66 Рлма 18 Совершенствоваlше системы центраЛЬНО20 отопления
расчетов по известной формуле
d д == 3,54 (O p/ l!Рир)О,25. (18.3)
rде G пр расход воды, кr/ч, в отопительном приборе; определяют
по тепловым иаrрузкам приборов, находящихся в средней зоие (по
высоте) трех характерных для системы стояков.
Желате.1ЬНО для всех дроссельных кранов системы при-
нимать один и тот же диаметр диафраrмы. Однако при вы-
боре ее диаметра учитывают возможность возникновения
шума при протекании через краН воды, хотя для улучше-
ния акустической характеристики дросселирующую диаф-
parMY делают конусной (со скошенной кромкой отверстия).
Диаметр диафраrмы выбирают по расчету в пределах
6 мм и проверяют скорость движения воды W, м/с, в подводке
перед дроссельным краном вентильноrо типа по эмпириче-
ской формуле
Wj ==O,054N1,45/ f,535. (18.4)
rде N иомер предельноrо спектра (пq звуковоrо давлеиия,
допустимоrо для помещения; ! КМС диафраrмы в краие, отие-
сенный к скорости Wj.
Как уже указывалось ( 5.6), для жилorо помещения
(ПС-25) при диаметре диафраrмы в кране 3 мм скорость
движения воды в подводке Dv15 должна составлять 0,1 м/с.
Для получения такой скороСти, вычисленной по формуле
(18.4), тепловая наrрузка отопительноrо прибора при пере-
паде температуры воды в нем 25 ос не должна превышать
2000 Вт.
Исходя из оrраничений в выборе диаметра диафраrмы в
кранах установлено: при конструировании двухтрубной
системы повышенной тепловой устойчивости тепловые на-
rрузки отопительных приборов должны по возможности вы-
равниваться; система может применяться в мноrоэтажных
здаииях, имеющих не более восьми Этажей.
При использовании дроссельных краиов повышенноrо
rидравлическоrо сопротивления мноrОЭтажные стояки мож-
но, в отличие от обычной двухтрубной системы, ВЫПОЛНЯТh
из труб малоrо диаметра. В 3 5-этажных зданиях допус-
тим единый диаметр труб Dy15 по всей высоте стояков, в
8-этажных зданиях составные стояки из труб Dy15
и 20 мм с тем, чтобы скорость движения воды при макси-
мальном расходе в основании стояков не превышала пре-
дельно допустимой. При такой унификации диаметров
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f 18.2. Система отопления п06ЫШенной тепловой устойчивости 667
стОЯКОВ не только сокращается расход металла, но И ycт
раняется еще один существенный недостаток ТраДИЦИОННОЙ
двухтрубной системы «телескопическое» строение стоя
ков из труб различноrо диаметра, в том числе значительно
увеличенноrо в нижней их части (см. пример 8.8). Подобное
строение стояков получается вследствие применения обыч
Horo способа их rидравлическоrо расчета, фактически ори
ентированноrо на естественную циркуляцию воды в стоя-
ках.
rидравлический расчет двухтрубной системы повышен-
ной тепловой устойчивости начинают с трех характерных
для нее стояков (дальнеrо, среДНеrо и ближнеrо к тепловому
пункту), причем проводят расчет сверху вниз, начиная с
подводок к верхним отопительным приборам. Расчет вы-
полняют по способу характеристик сопротивления ( 8.4 и
пример 8.15) с учетом изменения eCTeCТBeHHoro циркуля-
ционноrо давления. Потери давления в подводках к при
борам определяют по потерям давления в диафраrмах дрос-
сельных кранов. При этом характеристику сопротивления
диафраrмы в кране Sд, Па/ (кr/ч)2, вычисляют по формуле
Sд== 157jdj,
(18.5)
rде d д выбранный диаметр отверстия диафраrмы в реrулирую
щем кране, мм.
в результате rидравлическоrо расчета стояков получа
ют расход и перепаДЫ температуры воды в отопительных
приборах. Перепады температуры воды характеризуются
постепенным их уменьшением сверху вниз в каждом стояке.
Находят также разность HacocHoro давления в основании
стояков как исходную величину для продолжения rидрав-
лическоrо расчета участков маrистралей между рассчитан
ными стояками и затем промежуточных стояков.
Тепловой расчет отопительных приборов выполняют
после rидравлическоrо расчета исходя из полученной сред-
ней температуры воды в приборах.
К достоинствам двухтрубной системы водяноrо отопле
ния повышенной тепловой устойчивости относится также
возможность ее включения в работу после окончания монта-
жа без проведения специальноrо пусконаладочноrо pery
лирования, xapaKTepHoro для традиционной двухтрубной
системы. Реrулирующие краны с дросселирующей диаф-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
888 rлasа /8. Соqершенствование системы центрйАЬНоео отоп/ltНия
раrмой используют, как и в однотрубной системе, только
для эксплуатационноrо (индивидуальноrо) реrулирования
теплоотдачи оТопительных приборов.
t f8.3. Однотрубная снстема водяноrо отоплення
с термоснфоннымн отопнтельнымн приборамн
в массовом rражданском строительстве в конце текущеrо
столетия стали сооружать здания повышенной этажности,
Имеющие десять этажей и более. В Москве поставлено на по-
ток сооружение 22-этажных жилых зданий. Проектируются
еще более высокие здания.
Для отопления в зданиях повышенной этажности уст-
раивают вертикальную однотрубную cflcTeMY отопления с
конвекторами и «опрокинутой» циркуляцией теплоносителя
воды (см. рис. 6.4). Этажестояки системы делают цельно-
сварными, а для реrулирования теплоотдачи отопитель-
ных приборов используют вместо реrулирующих кранов
воздушные клапаны в кожухе конвекторов.
Высота таких систем водяноrо отопления оrраничена
величиной рабочеrо давления, допустимоrо для отопитель-
ных приборов. При примененни конвекторов, рассчитан-
ных на рабочее давление 1,0 МПа, предельно допустимая
высота системы водяноrо отопления составляет 90 м (см.
6.8).
Для систем водяноrо отопления высотой более 90 м мож-
но разработать конвектор, рассчитанный на рабочее дав-
ление воды более 1,0 МПа. ПО расходу металла с конвекто-
ром может конкурировать стальной панельный радиатор,
обладающий более высоким (примерно в 2 раза) коэффи-
циентом теплопередачи (см. рис. 4.16.)
Однако известно, что выпускаемый стальной радиатор
рассчитан на rидростатическое давление, не превышающее
0,6 МПа, подвержен внутренней коррозии, оrраничивающей
срок ero службы. Следовательно, конструкция стальноrо
радиатора для применения в системе водяноrо отопления
высотных зданий должна быть принципиально изменена.
Таким стальным панельным радиатором может быть отопи-
тельный прибор с фаЗО8ЫМ превращением промежуточноrо
теплоносителя, в котором rидростатическое давление в тру-
бах системы не передается на стенки прибора.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/8 3 Система отопления с термосифонными отопительнымИ при60рами 669
Отопительный прибор с фазовым превращением проме-
жуточноrо теплоносителя, работающий по принципу термо-
сифона, разработан и испытан в институте эксперименталь-
Horo проектирования в Ташкенте.
Термосифонный отопительный прибор имеет отвакууми-
рованный при изrотовлении плоский корпус со змеевиком
D у 15 или 20 мм, через который пропускается rреющая вода
системы отопления. Наружная поверхность змеевика, по-
мещенноrо в нижней части корпуса, соприкасается с про-
межуточным теплоносителем (этиловым спиртом), находЯ'
щимся в приборе в количестве 1,0 1,5% BHYTpeHHero объ-
ема корпуса. Промежуточный теплоноситель при этом ис-
паряется, ero пары, конденсируясь затем на внутренней
поверхности корпуса, передают теплоту конденсации стен-
кам и далее через стенки прибора помещению. Змеевик по-
крыт стальной сеткой для поrашения шума, возникающеrо
при испарении промежуточноrо теплоносителя на ero по-
верхности.
]Lавление в корпусе термосифонноrо прибора при тем-
пературе первичноrо теплоносителя 105 ос не превышает
О, 10 0, 12 МПа, поэтому прибор может изrотовляться из
листовоЙ стали толщиной 0,5 O,8 мм. Внутренняя корро-
зия не развиваетСя из-за отсутствия воздуха в корпусе.
Оптимальной по затрате металла является высота термо-
сифонноrо прибора около 1 м, но она может быть оrраниче-
на традиционным размером 0,6 м. При этом теплоотдача
прибора уменьшается только на 5%. При теплотехнических
испытаниях прибора установлены номинальная плот-
ность тепловоrо потока 652 Вт/м 2 , приближающаяся к но-
минальной плотности стальных радиаторов типа pcr (см.
4.6), а также заметная зависимость теплопередачи от рас-
хода воды в змеевике. Получена одинаковая теплоотдача
прибора при направлении движения теплоносителя воды в
змеевике как сверху вниз, так и снизу вверх. Следователь-
но, термосифонные отопительные приборы целесообразно
применять в системах отопления с «опрокинутой» цирку-
ляцией при расходе rреющей воды, знач ительно превышаю-
щем номинальные 360 кr/ч, т. е. в однотрубных системах
отопления высотных зданий.
]Lостоинства термосифонноrо отопительноrо прибора в
сравнении с выпускаемыми: rладкая поверхность, облеr-
чающая очистку ее от пыли; уменьшенная масса прибора
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
670 rлава /8. Совершенствооание системы централЬН020 отопления
(на 50% по сравнению с массой радиатора PCr-2), при кото-
рой тепловое напряжение металла возрастает до
1,7 BT/(Kr.oC); малая тепловая инерция. Недостатком при-
бора является сложность изrотовления, связанная с необ-
ходимостью вакуумирования и заправки корпуса проме-
жуточным теплоносителем. Затруднительно реrулирование
теплоотдачи прибора, заключающееся в изменении площа-
ди змеевика-испарителя путем осушения части ero поверх-
ности.
t 18.4. Комбинированное отопление
Комбинированными принято называть системы цент-
ральноrо отопления с двумя теплоносителями, коrда пер-
вичный теплоноситель (вода, пар) и пользуют для HarpeBa-
ния вторичноrо (воды, воздуха). В связи с широким рас-
пространением в нашей стране централизованноrо водяноrо
теплоснабжения большинство систем центральноrо отоп-
ления фактически стали комбинированными водо-во-
дяными ИЛИ водовоздушными .
В настоящее время под комбинированным отоплением
стали понимать сочетание двух режимов работы системы
или двух систем для отопления одноrо и Toro же помещения
с переменным тепловым режимом ( 15.3). Проводится
также совершеиствование работы и устройства систем отоп-
ления для улучшения теп.повоrо режима помещений и со-
кращения теп.позатрат на отопление зданий. Конструктив-
но похожее решение встречалось и рапее, коrда для отоп-
ления периодически используемоrо производственноrо по-
мещения предусматривались две системы отопления раз-
личной мощности: одна для рабочеrо периода времени,
друrая (дежурная) для нерабочеrо.
Различают комбинированное отопление двухрежимное,
двухкомпонентное, с прерывистым режимом.
Двухрежимным называют отопление, работающее при
, различной температуре одноrо и Toro же теплоносителя в
разное время суток. Двухрежимной является система во-
дяноrо отопления, в которой в рабочий период времени
циркулирует вода при пониженной температуре (для по-
лезноrо использования внутреННИх тепловыделений), а в
нерабочий период при повышенной (или наоборот). Для
понижения температуры включают смесительный насос,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
184. l(O,u(JUHupoeaHHoe отопление 87)
для повышения применяют прямоточную подачу тепло-
носителя из наружноrо теплопровода без подмешивания
охлажденной воды.
Двухрежимной может быть также система воздушноrо
отопления, совмещенная с приточной вентиляцией в рабо-
1JИЙ период времени, и рециркуляционная внерабочий
период. Температура подаваемоrо воздуха в первый пери-
од ниже, чем во второй.
Двухкомпонентным считают отопление двумя систе-
мами, дополняющими одна друrую для обеспечения необ-
ходимой теплоподачи в помещения. Первую систему, обыч-
но водяноrо отопления, называемую фоновой или базисной,
устраивают пониженной мощности (например, 30% расчет-
ной теплопотребности рядовых помещений) для постоянноrо
нереrулируемоrо действия в течение Bcero отопительноrо
сезона. Задача этой системы выравнивать дефицит теп-
, лоты, приходящейся на единицу площади или объема ря-
довых и уrловых, нижних и верхних однотипных ПО\1ещений
здания (искусственно создавать одинаковые удельные теп-
ловые характеристики основных помещений).
Вторую систему водяноrо, воздушноrо, rазовоrо или
электрическоrо отопления, называемую досревающей, пре-
дусматривают дополнительной мощности для поддержания
необходимой температуры воздуха как в рабочий, так и не-
рабочий периоды времени. Действие доrревающей системы
автоматизируют для работы по заданной проrрамме.
Комбинированное отопление может действовать с пере-
рывами, и тоrда тепловой режим помещений характеризует-
ся тремя состояниями: постоянства температуры в течение
рабочеrо времени, свободноrо понижения температуры при
выключенной доrревающей системе 11 натопа помещений
перед началом работы или в праздничные дни (о преры-
вистом ОТОШlении см. 19.5). Возможны также раЗЛИЧНblе
сочетания перечисленных видов Iюмбинированноrо отоп-
ления, коrда предусматривают двух режимную рабоrу од-
ной или обеих систем двухкомпонентноrо отопления.
Для примера остановимся на использовании принципов
комбинированноrо отопления в системе центральноrо воз.
душноrо отопления мноrоэтажноrо здания.
Основными недостатками центральноrо воздушноrо отоп-
ления ЯВЛЯЮТСЯ значительные площади поперечноrо сече-
ния и поверхности воздуховодов, занимающих определен-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
872 rла8а 18. СО8ершенст808ание системы центра.ьноео отопления
ный объем в здании. Из за этоrо увеличиваются расход
металла и стоимость системы, наrретый воздух охлаждается
по пути движения, возникает вертикальное тепловое раз-
реrулирование под влиянием ecтecTBeHHoro давления. Сис
тема нуждается в совершенствовании еще и потому, ЧТО в
различные помещения подается воздух одинаковой тем-
пературы.
Можно ИСЮIЮЧИТЬ попутное охлаждение HarpeToro воз
духа и ослабить влияние силы rравитации на перемещение
воздуха, если при центральной обработке наружноrо воз
духа HarpeBaTb ero лишь до температуры помещений. В этом
случае центральный подоrреватель дополняют местными
наrревателями для rруппы или для каждоrо помещения.
На рис. 18.1, а дана схема использования rрупповоrо
наrревателя 3, снабжаемоrо воздухом, центрально подоrре-
тым до t B == 15 20 ОС, через ответвление 2 от распредели-
тельноrо воздуховода 1. Воздух, дополнительно наrретый '
максимально до 60 ОС, выпускают под потолком каждоrо
помещения через реrулятор подачи воздуха 5 с шумоrлу
шителем 4. В такой системе обеспечивают rрупповое качест-
венное и индивидуальное количественное реrулирование.
На рис. 18.1, б показан rрупповой наrреватель 3 для вы-
пуска rорячеrо воздуха под окнами помещений через под-
польные или подвесные воздуховоды 6 и реrуляторы подачи
воздуха 7.
Систему центральноrо воздушноrо отопления можно еще
усовершенствовать, если применить индивидуальные водя
ные или электрические наrреватели 8 доводчики темпе
ратуры и влажности воздуха (рис. 18.1, в), размещая их
под окнами помещений. В такой системе значительно по-
вышают скорость движения воздуха (до 20 25 м/с) для
сокращения площади поперечноrо сечения воздуховодов.
Индивидуальные наrреватели-доводчики делают с высоким
аэродинамическим сопротивлением (до 250 300 Па) и
снабжают шумоrлушителями и автоматическими реrулято
рами. Это придает системе аэродинамическую устойчивость
и способствует тепловому комфорту в помещениях.
В здании с переменным тепловым режимом (например,
административном) такую систему центральноrо воздуш
Horo отопления эксплуатируют только в рабочее время, а
для обоrревания помещений в перабочие периоды времени
используют индивидуальные наrреватели (8 на рис. 18.1, в)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
184. КомБUlЩРО8ситое отопЛelluе 673
а}
3
!i
"
о)
t
8)
Рис. 18.1. Схемы комбиннрованноrо отопления мноrоэтажных зданий С централи-
зованной подачей подосретосо ВОЗдУха и местным ДОПОЛНН1ельным наrреванием
а в rpYnnOBOM наrревателе для выпуска воздуха под потолком помещеннй че-
рез шумоrлушитель и реrулятор подачи воздуха, б то же. для выпуска возду-
ха под окнами помещений через подпольныЙ воздуховод и реrулятор подачи воз-
духа; 8 в индивидуальиом наrревателе-доводчике под окном каждоrо поме-
щеиии
(1)
о}
2
f
t 1 7
9- 6' r
; . t 7
6' r?
t 8 7
1V1X
3
Рис. 18.2. Схемы высокоскоростных систем комбинированиоrо воздушноrо отоп-
ления с доводчиками мноrоэтажныx зданий
а вертикальная систеМа с rОрИЗ0нтальноii камерой стаТичесКоrо давления,
б rоризонтальная система с вертикальной распределительной Шахтой
как конвекторы системы водяноrо или электрическоrо
отопления.
Схемы системы центральноrо воздушноrо отопления с
индивидуальными наrревателями- доводчиками изображены
на рис. 18.2. Система состоит из центральноrо arperaTa 1
для очистки, увлажнения и подоrревания воздуха, допол-
HeHHoro rоловным шумоrлушителем 2 для снижения уров-
ня звуковоrо давления, создаваемоrо центральным венти-
лятором 3. Маrистральный воздуховод 4 может быть rори-
зонтальной Ka'\fepOII постоянноrо статическоrо давления
(рис. 18.2, а), находящейся в подвальном или техническом
43 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&74 rЛЩJа 18. Совершенствование системЬ! централЬНО20 отопленuл
этаже здания, или вертикальной шахтой (рис. 18.2, 6).
Распределительные воздуховоды 5 и ответвления 6 к довод-
чикам 7 (соответственно вертикальные или rоризонталь-
вые) раз.\1ещают в зависимости от конструкции здания близ
колонн, над подвесным потолком и дополняют вертикаль-
ным противодымным затвором (петлей) по высоте одноrо
этажа.
Подобная система превращается в одноканальную систе-
му кондиционирования воздуха при охлаждении приточноrо
воздуха в летнее время.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Укажите перечень прнчин, вызывающих реконструкцню
систем отоплення зданий и сооружений.
2. Составьте таблнцу срока службы отдельных элементов раз-
личных систем отопления.
3. Исследуйте отклонение теплоотдачи отопительных приборов
в двухтрубной системе водяноrо отопления повышенной тепловой
устойчивостн от расчетных показателей в теченне отопнтельноrо
сезоиа при выполнении условия (18.2).
4. Опншите физические процессы, протекающие в термоснфон-
ных отопительных приборах.
5. ИСCJIедуйте измеиение теплоотдачи отопительиых приборов
при двухрежимной работе однотрубной системы водяноrо отопления
мноrоэтажноrо обществеиноrо здания, прнсоединенной по зависимой
схеме со смешением воды в тепловой сети (ti== 150 ОС).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е п VIII. ЭНЕРrОС6ЕРЕЖЕНИЕ в СИСТЕМАХ
ОТОПЛЕНИЯ
r ЛА В А f9. ЭКОНОМИЯ ТЕПЛОТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ
i t 9. t. Сннженне энерrопотре6ностн отоплення здання
Основным путем экономии энерrии в строительстве яв-
ляется возведение зданий с эффективным использованием
энерrии (ЗЭИЭ). ЗЭИЭ это такое здание, в котором
предусмотрены оптимальные на перспективу инженерные
методы и средства по эффективному использованию и эко-
номии энерrии, применению нетрадиционных теПЛОlfсТОЧ-
ников.
Отопление обеспечивает необходимый тепловой режим
зданий в зимний период rода с затратой около 25% энер-
rии в балансе страны. Поэтому в реrионах с суровым и
продолжительным отопительным сезоном, типичным для
большей части территории нашеЙ страны, эффективное ис-
пользование энерrии для отопления является определяю-
щим моментом экономии ее для теплообеспечения зданий.
Реализация Энерrетической проrрамм:ы страны, направ-
ленная на эффективное использование и экономию энерrии,
в большей мере определяется энерrоэкономпчностью реше-
ний систем отопления.
Последовательность проектирования оптимальноrо отоп-
ления Лоrически соответствует алrоритму последова-
тельности проектирования при создании cOBpeMeHHoro
ЗЭИЭ.
После выбора расчетных внутренних и наружных клима-
тических условий (см. rл. 2) существенным является выбор
энерrетически рациональных rрадостроительных, объемно-
планировочных и конструктивных решений здания.
Прежде Bcero необходимо стремиться, чтобы здание j ero
защитные свойства были бы в энерrетическом отношении
наилучшими. Нет смысла бороться за эффективное исполь-
зование энерrии на отопление в здании, которое имеет не-
достаточную теплозащиту, плохо rерметизировано. Расчеты
и опыт эксплуатации здания показывают, что выrоднее в
43*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
676 Тлава 19 Экономия теплоты На отопление
2 раза дополнительно утеплить и rерметизировать здание,
чем пытаться в плохо защищенном здании достичь TaKoro же
результата за счет совершенствования эффективности толь-
ко системы отопления. Есть такое выражение, что самой де-
шевой является энерrия, которую не надо расходовать.
Рассмотрим, в чем должна заключаться оптимизация
rрадостроительных, объемно-планировочных и конструк-
ТIIВНЫХ решений здания с позиции экономии энерrии для
отопления.
rрадостроительные решения применительно к рассмат-
риваемому вопросу связаны прежде Bcero с выбором формы
и компактности застройки, а также места расположения
источника теплоснабжения. Повышение плотности жилой
застройки на 10% обеспечивает снижение суммарной тепло-
потребности на 5 7% по сравнению со стандартной за-
стройкой. Рациональное размещение потребителей Тепло-
ты относительно источника, при KOTOpOI\1 наблюдается про-
порциональное снижение наrрузок по мере удаления от ис-
точника, дополнительно обеспечивает снижение бесполез-
ных потерь еще на 15 20%.
Энерrоэкономический эффект, достиrаемый только за
счет отмеченных rрадостроительных решений, оказывается
существенным; при этом обеспечиваются дополнительные
экономические и технолоrические преимущества, например,
на 2 3 % снижается материалоемкость, а также повышает-
ся надежность системы энерrообеспечения за счет сокраще-
ния ее общей протяженности.
Существенное сокращение потерь теплоты на отопле-
ние обеспечивает рациональная аэродинамика застройки.
В частности, при уменьшении скорости ветра в зоне за-
стройки можно сократить в 2 3 раза инфильтрационные
теплопотери зданиями, что равноценно экономии 0,1 Kr
условноrо топлива на 1 м 2 В rод. В этих целях MorYT быть
использованы специальные ветроломные щиты в виде лесо-
насаждений, рациональное строительное зонирование за-
строЙки по этажности со снижением обдуваемости отдель-
ных зданий и друrие приемы. rрадостроительные решения
применительно к рассматриваемому вопросу связаны так-
же с выбором ориентации здания по сторонам rоризонта и
ero положения в застройке. На юrе предпочтительна ши-
ротная, на севере меридиональная ориентация зданиЙ
с целью использования теплоты солнечной радиации для
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 1 СItI.l.Жение анереоnотребности отопления здания 677
отопления и во избежание переrрева зданий в летнее время.
Считается, что переход от одноЙ ориентации к друrой при-
ходится на широту, rде продолжительность отопительноrо
сезона около 200 сут.
Выбор положения здания в застройке с точки зрения
энерrоэффективности связан с направлением доминирую
щих ветров зимой, косыми осадками на вертикальные
оrраждения, экранирующим действием и затенением сол-
нечной радиации рядом расположенными зданиями, раз-
рывами между ними.
Объемио планировочные решения существенно влияют
на энерrопотребности отопления здания. Форма здания
должна быть компактной, надо стремиться к минимальному
отношению площади наружных оrраждений к объему по-
мещения. Идеальной формой является сфера, хорошей
куб или широкий параллелепипед, хуже узкие и длин-
ные здания или в виде ВЫСокой башни. Фасады здания не
должны быть изрезанными, не жеJ1ательны встроенные за-
rлубленные лоджии и эркеры.
Экономию энерrии обеспечивает блокировка различных
цехов и помещений в одном корпусе. Блокировка промыш-
ленных цехов может давать экономию теплоты до 30 40 % .
Предпочтительным является сблокированное здание с ши-
роким корпусом, мноrоэтажное, снеизрезанными, rладки-
ми фасадами.
При планировке здания важно правильно расположить
помещения различноrо назначения в зависимости от ориен-
тации фасадов. Основные помещения, как правило, целе-
сообразно размещать со стороны южноrо фасада, второсте-
пенные ceBepHoro. С точки зрения комфор rности микро-
климата желательно увеличивать высоту помещений, пред-
назначенных для постоянноrо пребывания людей.
К объемно планировочным мероприятиям относится ор-
rанизация аэрации здания. Возможно устройство квартир
с односторонней ориентацией или квартир со сквозным
проветриванием при ДBYX и трехсторонней ориентации.
Необходима защита входных дверей и вестибюлей здания от
врывания холодноrо наружноrо воздуха. Целесообразно
использоваrь лестничные клетки, лифтовые холлы, кори-
доры для орrанизованноrо перетекания воздуха в здании
с целью утилизации теплоты. Возможно устройство спе-
циальных аэрационных шахт и проемов. В последнее время
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&78 FЛG8а 19. Экономия теплоты На отОllAенив
в зданиях применяются атриумы, которые используются
как воздушные резервуары для снижения воздухообмена,
орrанизации перетекания воздуха, а также как накопители
для утилизации теплоты с помощью тепловых насосов, ак-
кумуляторов и др. Аэрационный режим может быть во Вре-
мени непрерывным, прерывистым с дневным или ночным
проветриванием.
Основную роль в формировании тепловоrо режима зда-
ния иrрают конструктивные средства. Оrраждения должны
обладать высокими теплозащитными свойствами, rерметич-
ностью, их внутренние поверхности свойством сорбиро-
вать и десорбировать пары и rазы. Основные теплозащит-
ные свойства определяются сопротивлением теплопередаче
Ro и теплоустойчивостью D, которые принимаются в за-
висимости от назначения здания и способа ero отопления.
Фундаментальные здания должны иметь теплоустойчи-
вые оrраждения с высоким сопротивлением теплопередаче.
Здания для непродолжительной эксплуатации MorYT иметь
оrраждения с минимальным сопротивлением теплопередаче
и малой тепловой инерцией. Здания с эффективным ис-
пользованием энерrии должны иметь повышенную тепло-
изоляцию, т. е. быть «зданием-термосом» с теплоустойчи-
выми внутренними слоями оrраждений, обращенными в по-
мещение.
В энерrоэкономичных зданиях ко ициент теплопере-
дачи стен и перекрытий должен быть уменьшен по сравне-
нию с обычными решениями в 3 4 раза, т. е. до 0,3
0,4 Вт! (м 2 .ОС). Окна по возможности должны быть со стек-
лопакетами, заполненными инертным rазом, с селективными
покрытиями стекол, препятствующими пропусканию длин-
новолновоrо излучения из помещения, оконные перепле-
ты с двойным (тройным) уплотнением. Следовательно,
коэффициент теплопередачи окон может быть уменьшен в
2 3 раза, т. е. до 1,5 Вт!(м 2 .ОС) и ниже.
Теплоустойчивые внутренние слои должны выполнять
функцию аккумуляторов теплоты при различных решени-
ях реrенерации теплоты в помещении. Кроме Toro, функ-
цпи рекуператоров теплоты MorYT выполнять окна и оrраж-
дения с вентилируемыми воздушными прослойками, венти-
лпруемые чердаки. Для реrенерации теплоты MorYT также
исщщьзоваться перекрытия, подполья и [рунт под здани-
ем. С этой же целью начинают проектировать здания в обо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.1. Снижение ЭllеР Оllотребности отОIlAl!НUЯ здания 679
лочке-футляре. ПерспеI{ТИВНОЙ является конструкция на-
ружных оrраждений с термоэлектрическими элементами в
толще и развитыми теплообменными поверхностями с на-
ружной и внутренней стороны. Они работают как термо-
электрические тепловые насосы, утилизирующие энерrИlО
окружающей среды. Рациональны конструкции наруж-
ных оrраждений в виде солнечных коллекторов и абсорбе-
РОВ (см. 920.2). Наружные поверхности оrраждений долж.
ны иметь такие радиационные свойства, чтобы зимой ак-
тивно поr лощать коротковолновую солнечную радиацию
и слабо отдавать длинноволновую радиацию в окружаю.
щую среду.
Основные теплопотери в здании приходятся на окна, по-
этому большую роль иrрает степень остекленности фасадов
зданий. Обычно ее стремятся сократитьдоминимальной по
условию допустимой естественной или смешанной (естест-
венно-искусственной) освещенности помещений. Однако
при хорошей теплозащите окон и их экранировании от воз-
действия солнца летом оптимальная остекленность с уче-
том использования солнечной энерrии для отопления, осо-
бенно в весенне-осенние периоды, может заметно превос-
ходить минимально допустимую по условию освещенности.
Следует также использовать мноrослойное остекление с
применением селективных, отражающих, поrлощающих
и утепленных стекол, а также постоянных и временных
теплозащитных экранов в виде монопанелей, ставней и др.
Рациональное применение совокупности рассмотрен-
ных rрадостроительных, объемно-планировочных и конст-
руктивных мер может значительно (в 1 ,5 2 раза) снизить
потребность энерrии для отопления зданий.
Перспективными с точки зрения экономии энерrии яв-
ляются наружные оrраждения с переменным сопротивле-
нием теплопередаче. Сопротивление можно варьировать В
зависимости от наружных климатических воздействий.
Теоретически возможно оrраждение, в котором сопротив-
ление теплопередаче может изменяться от нуля до беско-
нечности. В большинстве случаев вполне достаточно обес-
печить такое изменение теплозащитных свойств, при кото-
ром на внутренней поверхности оrраждения поддерживает-
ся допустимая температура в любой момент времени. При-
мером TaKoro оrраждения может служить конструкция
двойноrо окна, межстекольное пространство KOToporo ночью
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
680 rлаеа 19. Экономия теплоты На отопление
заполняется с помощью вакуум-насоса элементами из
пенополистирола. В дневные часы дополнительная тепло-
изоляция удаляется, и солнечная радиация свободно про-
никает в помещение. Подобный эффект достиrается путем
вентилирования межстекольноrо пространства внутрен-
ним воздухом, расход KOToporo реrулируется в зависимости
от наружных условий.
Реrулирование теплозащитных свойстВ оrраждения воз-
можно также путем изменения лучистой и конвективной со-
ставляющих тепловоrо потока на ero внутренней поверх-
ности. В первом случае необходимый эффект достиrается
облученпем конструкции потоком требуемой интенсивности,
например, с помощью rорелок инфракрасноrо излучения.
При этом исходное сопротивление теплопередаче конструк-
ции может быть принято HaMHoro меньше требуемоrо, что
существенно снижает капитальные затраты. Такое решение
экономически оправданно для зданий сезонноrо действия.
Во втором случае реrулирование конвективноrо тепловоrо
потока на внутренней поверхности обеспечивается с по-
мощью тепловоздушных завес в виде плоских полуоrрани-
ченных струй.
Активное реrулирование тепловоrо потока через оrраж-
дение можно обеспечить путем ero пороrовоrо проветрива-
ния. При этом наблюдается рекуперация тепловоrо потока
через оrраждение, интенсивность которой реrулируется
потоком фильтрующеrося воздуха. Такое решение целе-
сообразно для вентилируемых зданий, оно позволяет сни-
.ihaTb расходы теплоты на отопление на 40 60 % .
Конструкция наружноrо оrраждения может быть вы-
полнена с тепловым экраном. Тепловой экран, располо-
женный ближе к наружной поверхности оrраждения, обес-
печивает в плоскости расположения повышенную темпера-
туру за счет циркуляции низкотемпературноrо теплоносите-
ля (например, rрунтовой воды). Теплопотери через экра-
нированное оrраждение снижаются до 2 3 раз, а цирку-
ляция теплоносителя возможна за счет rравитационных сил.
Применение этих мероприятий особенно необходимо
в ЗЭИЭ, rде их использование совместно с солнечными кол..
лекторами или абсорберами, суточными, недельными и се-
зонными аккумуляторами теплоты и тепловыми насосами
(см. 19.3) может снизить потребность в подводимой извне
энерrии для целей отопления в 3 4 раза.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f$ 19 2 Повыщение эффективности отопления здания 68 I
Существенное снижение энерrопотребности на отопле
ние зданий может быть достиrнуто при использовании aBTO
матической системы управления (АСУ) работой инженерно
[о оборудования здания. Структурная схема АСУ работой
инженерноrо оборудования здания состоит из нескольких
взаимосвязанных блоков: измерительноrо, включающеrо
датчики реrулируе\1ЫХ и нереrулируе:VIЫХ параметров, YCT
ройства преобразования сиrналов и сиrнализаторы их зна
чений; пульта управления, ЭВМ и коммутаторов, служа
щих для сбора, обработки данных наблюдений и подачи
команд; исполнительноrо блока, управляющеrо работоЙ,
в том числе системы отопления.
Работа АСУ тепловым режиvl.ОМ на ряде объектов общест
BeHHoro и промышленноrо назначения в Москве показала
их высокую эффективность, обеспечивающую экономию
энерrии до 20% при окупаеrvrости дополнительных капи
тальных вложений в течение около одноrо [ода.
19.2. Повыwение эффективности отопления здания
Заключительным этапом алrоритма разработки здания
с эффективным использованием энерrии является оценка
эффективности принятоrо способа отопления как составной
части СКМ здания. На это направлены рассмотренные в
данном разделе инженерные приемы.
Комплексное свойство СКМ здания эффективно выпол
пять свои функции является обычно вероятностной xapaK
теристикой. Эффективность системы отопления (см. также
7.5, rл. 15) определяется тре'rfЯ основнЫ\ш свойствами:
надежностью, управляемостью (или устойчивостью) при
функционировании, обеспеченностью.
Надежность вероятностное обеспечение безотказной
работы механической части системы отопления, ее KOHCTPYI{
тивных узлов И элеrvrентов при эксплуатации в пределах
расчетных сроков и условий.
Управляемость вероятностное выдерживание задан-
ных отклонений в работе отдельных частей и зон системы
отопления в процессе управления и при эксплуатации в те-
чение отопительноrо сезона.
Обеспеченность принятое в проекте выдерЖНВание
с допустимой вероятностью отклонений расчетных внут-
ренних условий в зданин.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
682 r..ала 19. Экономия тепАоты на отопление
Друrие свойства системы отопления, влияющие на эф-
фективность ее работы, MorYT быть учтены при рассмотре-
нии указанных основных свойств.
Имеются оrраниченные сведения о надежности как пока-
зателе безотказной работы узлов и элементов системы отоп-
ления. Имеются данные о rидравлической и тепловой ус-
тойчивости системы отопления и ее управляемости в про-
цессе эксплуатации.
Обеспеченность расчетных условий в здании зависит от
Toro, с каким коэффициентом обеспеченности рассчитаны и
запроектированы система отопления и защитные свойства
здания.
Теория эффективности позволяет определить лоrически
очевидные вероятностные показатели выдерживания за-
данных условий в здании, установить число случаев и об-
щую продолжительность отклонений, а также наиболее не-
выrодное (наибольшее) разовое отклонение внутренних
условий от расчетных.
Отдельные составляющие комплексноrо свойства эффек-
тивности MorYT быть получены расчетом или по экспери-
ментальным данным, натурным наблюдениям. Они должны
быть определены вероятностными показателями К, которые
учитывают или число случаев п, или общую продолжи-
тельность во времени отклонения условий в помещении от
расчетных Дz, в единой форме записи (в одном масштабе
отнесения) в виде
N n z tJ.z
Kп== или Kz== , (19.1)
rде N и z общее число случаев или общая Продолжительность
рассматриваемоrо периода работы системы отопления (отопитель-
ный сезон, 50-летний период работы и т. д.).
Комплексное свойство эффективности К эd " как сово-
купность вероятностных показателей свойств надежности
К Над' управляемости К упр и обеспеченности К Об (см.
2.2), учитывая их относительную независимость, можно
определить в виде
КеФ==КпаI1.КулрКоб. (19.2)
Показатель эффективности К эф в зависимости от функ-
циональноrо назначения здания определяет социальный и
производственный ущерб за счет невыдерживания требуе-
мых внутренних условий в помещениях. В связи с этим
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 3 ТеплонаСОСl<",е ycтal<08KtJ дАЛ отопления 683
эффективность является не только совокупным качествен-
ным свойством системы, но она прямым образом связана
с технико экономическими, в том числе энерrетическими ее
показателями. Чем меньше К аф , тем ниже качество отоп-
ления и больше социально производственный ущерб.
Поэтому, проводя технико-экономическое сравнение ва-
риантов и выбор оптимальноrо решения по приведенным
затратам (см. 15.2): необходимо наряду с капитальными
вложениями К и эксплуатационными затратами И учиты
вать также эффективность отопления в форме ущерба У.
Тоrда приведенные затраты З, определяющие оптимальный
вариант системы отопления, должны рассчитываться по
формуле [см. формулу (15.2)]
з==!5...+ и +У. (19.3)
Zи
Минимальное значение Змии определяется из уравнения
[формула (2.51)]
дЗ/дМ == О,
(19.4)
(например,
rде М принятый показатель отнесения всех затрат
единицы продукцни, площади, объема здания).
Учет эффективности различных решений системы отоп-
ления при определении приведенных затрат позволяет про-
водить теХНl!ко экономическую оценку и сопоставление
возможных вариантов, не равнозначных по своим качест-
венным показателям, что значительно расширяет область
поиска оптимальноrо решения. Важно оценивать эконо-
мичность отопления не только в денежном выражении, но и
совокупным энерrетическим показателем, включающим
оценку материалов, трудовых, транспортных и друrих про
изводственных затрат на заrотовку, монтаж и эксплуатацию
всех элементов системы отопления здания.
19.3. Теплонасосные установки для отопления
J(ля рациональноrо использования энерrии в системах
отопления зданий целесообразно, как и при электрическом
отоплении (см. 14.4), применять тепловой насос. Предпо
сылкой эффективноrо использования теплонасосных YCTa
новок (ТНУ) является всесторонний учет всех внутрен-
них и внешних условий протекания процесса отопления
здания.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
684 rлава 19 Экtтомия теплоты '<а отопление
Энерrетическая эффективность тепловоrо насоса оце-
нивается с помощью коэффициента преобразования '11 п
энерrии [формулы (14.9) и (14.10)].
Коэффициент использования '11 и энерrии тепловых Ha
сосных установок зависит от разности температуры Д Т===
===Т I\ ТИ (Т 1\ температура конденсации, Т и испа
рения) и совершенства конструкции установки:
'lJи == (3р 8 е, (19.5)
rде ее коэффициент преобразования идеальноrо термодинамиче-
CKoro цикла Карно
Т К
ее == Т Т ;
K И
(19.6)
p степень теРМОДl!.намическоrо совериеиства реальноrо про-
цесса в теплонасоснои установке.
На рис. 19.1 представлены приблизительные соотноше
ния коэффициентов идеальноrо цикла Карно и '11 и' дей-
ствующих теплонасосных установок.
Тепловые насосы (компрессионные. сорбционные, термо-
электрические, rазовые, струйные, комбинированные) pa
ботают на различных источниках энерrии, поэтому базой
для сравнения их энерrетической эффективности может слу-
жить первичная энерrия, полученная в установках на ор-
rаничЕ'СКОМ или ядерном топливе.
Коэффициент использования первичной энерrии '!;I П.
находят как отношение полезной энерrии, поступающей в
распоряжение потребителя, к подведенной первичной энер-
rии, не подверженной никаким энерrетическим преобразо-
ваниям,
'lJn. ==YJиl'jк, (19.7)
rде 'lJ1\ коэффициент полезноrо действия электростанции, котла
или друrоrо устройства для получения первичной энерrии.
Например, коэффициент использования первичной энер
rии компрессионными и сорбционными тепловыми насосами
будет в двух случаях приблизительно равен 0,9, если в пер-
вом случае '11 и===3 на базе электростанции ('11 1\==0,3), а во
втором 'I1и===I,4 при кпд котла 'I1H===0,65.
В целях экономии энерrии следует применять в систе-
мах отопления ТНУ, обеспечивающие высокую степень ис-
пользования первичной энерrии '11 П. . В табл. 19.1 приве
дены минимальные значения :rI П. дЛЯ некоторых видов
отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 193. Теплонасосные установки для отопления 685
iиjё е
1;0
2
,
,
[11=JO"c- л t "'БООС
' .И
" "" и 2
"
r........ .......... .... I
:---....... ,.... .
-.........: :, ........... "'
tJ1=fi[J'C"V.. /)O
( "
.
.............. , .-
''':: .
"-
I ...,;: :\
i 200[./
Н ..."
I ,
'"
JO
.20
15
}О
lJ
7
i
.5"
1;
J
1
10
90 30 РР 70 80 fPO
L1t=tx tJ1
Рис. 19.1. Зависимость ко ффициеита использования (1) реальных теплоиасосиых
устаиовок и коэффициеита преобразования (2) идеальноrо термодинамичеСКОJО
цнкла 8с от разностн температуры t;.t в конденсаторе ( к и Jfспарнтеле ( н
[
;р 25" ЗО
Сезонный расход первичной энерrии при эксплуатации
отопительной системы равен
Qп ==Qот/l'jп. , (19.8)
rAe QOT сеЗОнная потребность системы отоплениЯ в тепловой
внерrии.
Коэффициент использования, превышающий единицу,
может быть достиrнут в системе отопления только с по-
мощью тепловоrо насоса.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
886 пава 19 ЭК;ОЖlмия теплоты 'ю отопление
Таблица 19.1. Значения коэффициента использования
первичноА энерrии для некоторых видов отопления
'lJп.8 И 'IJ ин
ВИД отопления
"п.8
,,:нн
Электрическое отопление
Отопление от котлоаrреrата на ro-
радском (искусственном) rазе
То же, с уrольной (бурый уrоль)
топкой
То же, с уrольной топкой мощностью
более 10 мВт
0,28
0,35
0,56
0,28/0,28== 1
0,35/0,28== 1,25
0,56/0,28==2
0,7/0,28==2,5
0,7
Высокая эффективность использования первьчной энер-
[нн в отопленин с ТНУ достнrается тоrда, коrда коэффн-
цнент !l и превышает минимальные значення, приведенные
в табл. 19.1. Из рис. 19.1 видно, что коэффициент преоб-
разовання реально действующнх теплонасосных установок
превышает мнннмальные значення по табл. 19.1 прн /1Т
60 70 ос. Прн пониженнн /). Т значения 'Il и заметно воз-
растают.
Температура нспарения Т и завнснт от температуры нс-
точннка окружающей среды, а температура конденсацин
т н определяется рабочей температурой у потребнтеля (на-
прнмер, температурой теплоноснтеля в подающей лннии
снстемы отоплення). Такнм образом, нспользование теп-
лоты окружающей среды с помощью тепловоrо насоса прн
небольшой разностн температуры /1 Т (50 60 ос н ннже)-
не требует большоrо расхода перВИЧlfОЙ энерrнн.
Источннком теплоты для тепловых насосов является
окружающая среда, энерrетический уровень которой раз-
лнчен в завнснмостн от места расположения объекта н вре-
мени суток и [ода. Это определяется действием солнечной
радиацнн, rеотермальной энерrней, энерrией [равнтацн-
oHHoro поля н вращення Землн, а также энерrней отходя-
щей теплоты энерrетических н технолоrнческнх установок.
Поэтому энерrню окружающей среды необходнмо нсполь-
зовать только в определенных местах н в определенные пе-
риоды временн (рнс. 19.2). Это MorYT быть местные со срав-
нительно высокой температурой источннкн энерrнн: поч-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 19 3 Теплонасосные устаНО8КИ для отопАеНUЯ 687
*
..........
x
1
/!)
-\'
Рис. 19.2. Окружающая среда источиик тешювоii энерrин для тепловоrо насоса
1 солиечиые лучи; 2 rравитация; 3 вращеиие Земли; 4 rеотермальная
почва; 5 rpymOBble воды; 6 поверхиостные воды и водоемы; 7 бытовые
СТОЧИ6Jе воды; 8 внутренннй воздух; 9 отходящая, использованная теплота
энерrетических и технолоrнческнх устаиовок; х место целесообразноrо забора
низкопотенциальной Энерrии для 'lепловоrо насоса
в
--
'1./
3
:q,
з
4
g
/,У у
fl '
Рнс. 19.8. Сопряжение потоков энерrни различных сред внутрн н вне здания
1, l' отапливаемые, конднционнруеМ6Jе и вентнлнруемые помещения; 2, 2'
прочне потребители теплоты и холода; 8 солнечные лучи. 4 внуorренний
удаляемый воздух; 5 бытовые и технолоrическне воды; 6 rpYHToBNe воды;
7 rеотермаЛЬН6Jе источннки; 8 водоемы; 9 наружный воздух: J(J хо-
лодильная машина и тепловой насос; 11 pereHepaTopbl. рекуператоры н дру-
rие теплоутилизаторы. 12 смеснтелн; 13 солнечные коллекторы и абсорберы
вы, rpYHTOBbIe и поверхностные воды, окружающий воз-
дух, а также потоки энерrии перед выравниванием их тем-
пературы с температурой окружающей среды (солнечная
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
688 r Аава J 9 Экономия теплоты на отопление
энерrия, отработавшая теплота промышленных установок,
отработавший воздух, сточные воды). Кроме Toro, источ-
ником может быть и аккумулированная низкотемператур-
ная теплота, используемая периодически или после акку-
МУJ:\ЯЦИИ.
Температура в помещении может незначительно отли-
чаться от температуры источников окружающей среды,
поэтому низкотемпературные системы отопления ( 20.1)
являются особенно подходящими объектами для исполь-
зования ТНУ. При соответствующем расчете и технико-
экономическом обосновании в низкотемпературных систе-
мах отопления MorYT использоваться практически все виды
отопитеJIЬНЫХ приборов, а также arperaTbI воздушноrо
отопления. Подходящими для низкотемпературных систем
являioтся панельно-лучистые приборы, совмещенные с or-
раждающими конструкциями.
В системах отопления здания необходимо целенаправ-
ленное распределение потоков энерrии с применением раз-
личноrо вида энерrетических сопряжений. Они MorYT быть
в виде последовательноrо и параллельноrо соединения, с
помощью смесителей, теплообменников и посредстВом теп-
ловоrо насоса. На рис. 19.3 показаны возможности сопря-
жения потоков энерrии различных сред внутри и вне зда-
ния. Блаrодаря действию тепловоrо насоса эффективность
системы отопления возрастает при снижении поступления
энерrии извне. Следует иметь в виду, что тепловые насосы
требуют комплексноrо территориальноrо использования с
возможно большей продолжительностью работы в течение
rода. Целесообразное размещение тепло- и холодопотреби-
телей и их присоединение в системе с тепловыми насосами и
холодильными машинами позволяют получить значитель-
ный экономический эффект.
Наряду с оценкой энерrетической целесообразности
определяют также общий экономический народнохозяй-
ственный эффект от перехода к отоплению с ТНУ. Для этоrо
наряду с эксплуатационными (в основном энерrетическими)
затратами устанавливают дополнительные капитальные за-
траты на устройство ТНУ и оценивают общий экономиче-
ский эффект сроком окупаемости дополнительных первич-
ных капитальных вложений за счет экономии энерrии в
процессе эксплуатации системы. Расчеты показывают, что
срок окупаемости ТНУ всеrда мал (1,5 3 rода) и ниже
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.8. ТепЛОl<аСОСl<bU! gС!f'/.Йl<М/Щ для отоплеl<UЯ 689
Рис. 19.4. Схема цеитрализован-
80'['0 охлаждения ВОДЫ системы
отоплення в обратном теплопро
воде цеитральиоrо теплоснаб",е
НИИ с ПОМОU\ЬЮ те[Jловоrо насоса
Рис. 19.5. Схема децеитралнзо-
взииоrо отбора теплоты из об-
ратиой маrнстрали системы цент-
ральноrо отопления (теплоснаб
lIIеиия) с помощью теПЛОвОlО из
соса
Y: r " 10'(,
t' -1'С
11
'c 95'c
со
lJ=7!J'C
t r = 70.С
са
to=JO'c
нормативноrо срока окупаемости, принятоrо для систем
отопления.
В существующих системах центральноrо теплоснабже-
ния, особенно при их вынужденном расширении, отмечают
рост затрат на транспортирование тепловой энерrии. Зна
чительно увеличиваются удельные затраты на теплопрово-
ды относительно среднеrодовой стоимости тепловой энер-
rии. В связи с этим целесообразно повышение удельной
пропускной способности тепловых сетей, в том числе путем
снижения температуры воды в обратных маrистралях. Это
может быть достиrнуто за счет прямоrо использования воды
из обратных линий в низкотемпературных системах отоп
ления, работающих снетрадиционными параметрами. При
этом неизбежно потребуются увеличение площади отопи-
тельных приборов, дополнительные мероприятия по по-
вышению теплозащиты зданий, что не везде обеспечит эко
номичность решения.
В этих условиях с экономической точки зрения целесооб-
разным может оказаться использование тепЛОвых насосов
для централизованноrо (рис. 19.4) и децентрализованноrо
(рис. 19.5) понижения температуры в обратных линиях теп-
ловых сетей. Для этой цели предпочтительными оказывают-
44 7()5
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
690 РАйва 19. ЭКОНОМия тепАоты На отопАенае
ся сорбционные тепловые насосы, в которых используется
тепловая энерrия системы теплоснабжения.
При проектировании новых систем центральноrо тепло
снабжения возможно использование комбинированных схем
с тепловыми насосами. Целесообразным в этом случае яв-
ляется не только понижение температуры обратной воды,
но и общее понижение температурноrо уровня, например,
с традиционноrо 150 70 до 120 20 ос и ниже.
При энерrоснабжении от теплоэлектроцентралей приме-
нение компрессионных тепловых насосов с дополнительным
подводом электрической энерrии часто оказывается эконо-
мически невыrодным.
Целесообразной будет система центральноrо отопления,
в которой разновременно или в параллельном режиме ис-
пользуются тепловой насос и энерrоаккумуляционная сис
тема. В период пиковой наrрузки в электросети тепловой
насос отключается. В это время отопление полностью обес-
печивается энерrией от аккумулятора_ В остальное время
работает тепловой насос, а при большом расходе тепло-
ты тепловой насос в сочетании с энерrоаккумуляционной
системой.
В качестве источника теплоты для теплоснабжения MorYT
использоваться rеотермальные воды из скважин ( 20.3).
В этом случае целесообразна двухступенчатая схема, коrда
на первой ступени отбор теплоты происходит непосредст-
венно, и только на второй ступени, коrда температура ста-
новится примерно равной температуре в обратной линии
системы отопления, отбор теплоты осуществляется с по
мощью тепловоrо насоса.
Тепловые насосы MorYT успешно применяться для отоп-
ления одноквартирныХ отдельно стоящих домов. Обяза
тельными условиями их успешноrо применения являются
низкотемпературная система отопления и значительное
(примерно в 2 раза) усиление теплозащиты для снижения
теплопотерь здания. В качестве источников низкопотен-
циальной теплоты MorYT использоваться все выше пере-
численные носители энерrии окружающей среды. В идеаль-
ном случае при дополнительной усиленной теплоизоляции,
использовании солнечных коллекторов и аккумуляторов в
схеме с тепловым насосом расход первичной энерrии по
сравнению с традиционным решением может быть сокращен
в 3-----4 раза.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 194 Экономия тепАоты при lИтоматиэации работы систем отопАения 8111
i 19.4. Экономия теппоты при автоматизации работы
системы отоппения
При работе распространенных систем водяноrо и воз
дуШноrо отопления централизованные теплозатраты на
отопление можно сократить, если использовать для обоrрева-
ния помещений дополнительные местные теплопоступления.
Существенной экономии теплозатрат достиrают, применяя
автоматическое реrулирование тепловоrо потока, посту-
пающеrо в систему отопления. Такое реrулирование по
действующим нормам устраивают в системах отопления
крупных зданий (при расходе тепловой энерrии за отопи-
те,1JЬНЫЙ сезон 1000 rдж и более). В таких зданиях блоки
автоматизации действия системы отопления включают в об-
щую автоматизированную систему управления (АСУ) ра-
ботой инженерноrо оборудования (см. 19.1).
Теплопоступления от различных дополнительных источ-
ников можно считать избыточными, если они вызывают по-
вышение температуры воздуха в рабочей (обслуживаемой)
зоне сверх средней оптимальной, установленной по назна-
чению помещения (например, сверх 21 ос в обслуживаемой
зоне жилых, общественных и административно-бытовых
помещений, коrда люди находятся в них более 2 ч непре-
рывно).
В отапливаемых жилых зданиях к дополнительным теп-
лопоступлениям относятся: часть теплопоступлений от
систем водяноrо отопления при температуре наружноrо
воздуха выше температуры точки излома rрафика реrули-
рования температуры теплоносителя воды в теплофика-
ционных сетях (см. рис. 17.3); часть бытовых тепловыделений ,
вызывающих повышение температуры воздуха в жилых
комнатах сверх 21 ос (обычно при температуре наружноrо
воздуха выше расчетной для проектирования отопления);
теплопоступления от солнечной радиации.
В основных помещениях общественных зданий вместо
бытовых тепловыделений имеются периодические тепло-
поступления от работающих людей и электрическоrо осве-
щения. В помещения производственных зданий в рабочее
время поступает также теплота от электрическоrо оборудо-
вания и технолоrических процессов. Мощность этих ДОПОk
нительных теплоисточников изменяется во времени, пони-
жаясь до минимальноrо значения в ночное инерабочее вре-
44.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
692 ТАава 19 ЭКОНОАfUЯ тепАоты На отоtlАение
мя. При нестационарном характере теплопоступлений часть
теплоизбытков поrлощают наружные и внутренние оrраж-
дения, а также оборудование помещений. Чем больше теп-
лоемкость оrраждений помещений, тем больше они поrло-
щают теплоизбытков, что уменьшает амплитуду колебания
температуры воздуха. При этом, как следствие, роль авто-
матическоrо реrулирования теплоподачи в систему отоп-
ления снижается.
Как известно, реrулирование теплоподачи в систему
отопления можно осуществлять в системе здания в целом,
в пофасадных частях системы, в rоризонтальных поэтаж-
ных ветвях или путем индивидуальноrо реrулирования теп-
лоотдачи отделЬнЫХ отопительных приборов и arperaToB.
Автоматизированное реrулирование теплоподачи в сис-
тему водяноrо отопления здания в целом, осуществляемое
в тепловом пункте при вводе наружных водяных теплопро-
ВОДОВ, позволяет «исправлять» rрафик центральноrо качест-
BeHHoro реrулирования (см. рис. 17.3) и частично учиты-
вать теплопоступлення от солнечной радиации. Исследова-
ния, проведенные в системе водяноrо отопления 16-этаж-
Horo жилоrо здания в Москве, показали, что теплоподача
по скорректированному rрафику качественноrо реrулиро-
вания позволяет экономить 4,3% расхода теплоты за четыре
последних месяца отоПительноrо сезона. За весь сезои в
условиях Москвы экономия при этом доходит до 6 8%.
Автоматизированное пофасадное реrулирование частей
сиСтемы отопления сопровождается дальнейшим сокраще-
нием теплозатрат (ДО 12 %) по сравнению степлозатратами
при обычном центральном качественном реrулировании.
Об этом свидетельствуют результаты натурных наблюде-
ний. В Москве обследована аВТО 1атизированная СИстема
водяноrо отопления 16-этажноrо жилоrо здания. В сол-
нечный день при температуре наружноrо воздуха около
4 ос теплоподача в помещения юrо-восточноrо фасада
здания уменьшалась в 2,5 раза по сравнению с теплопода-
чей при центральном изменении температуры теплоносите-
ля. Суточный расХод теплоты сокращался на 25%.
При пофасадном реrулировании контроль работы час-
тей системы отопления проводят по трем четырем не-
блаrоприятно расположенным (обычно недоrревающимся)
помещениям. Это вызывает переrревание друrих помеще-
ний.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 5. ПреРЫ8uстое отминие sданuй 693
Более эффективно в отношении экономии тепловой энер
rии автоматическое реrулирование теплоподачи в отдель
ные крупные помещения rоризонтальными поэтажными вет-
вями системы водяноrо отопления. При таком поэтажном
реrулировании температура воздуха в обслуживаемых по
мещениях поддерживается на заданном уровне с помощью
реrуляторов прямоrо действия с точностью + 1,5 ос.
Аналоrично по эффективности автоматическое реrули
рование теплоподачи ИНДИвидуальнымИ реrуляторами,
устанавливаемыми на теплопроводах отопительных прибо
ров или arperaToB (см. 4.9). При таком способе реrу,тIИ
рования полезно используются (в отношении экономии
теплозатрат на отопление) теплопоступления в помещения
от Людей, бытовых приборов, солнечной радиации, элект
рическоrо освещения и оборудования и друrих источников,
а также учитывается неблаrоприятное воздействие ветра.
Особенно существенная экономия теплоты достиrается
при прерывистом отоплении зданий с переменным режимом
работы.
19.5. Прерывистое отоппение эданиjf
В зданиях и сооружениях с пер \i!енным тепловым режи
мом (см. 15.3) прибеrают к понижению температуры поме--
щений в нерабочие периоды суток. Для этоrо применяют
прерывистое отопление с понижеНИ \i! или полным от.
ключением теплоподачи.
При сокращении теплопоступлений от системы отоПле
ния по сравнению с теплоподачей в рабочий период суток
в помещениях наблюдаются колебания температуры Воз
духа и радиационной Т \i!пературы. Охлаждение помещений
при отключении отопления рассмотрено в 2.9.
В сухих производственных помещениях возможно по.
нижение температуры в нерабочий период до 5 ос. В поме--
щениях общественных зданий можно также допустить в не--
рабочий период суток понижение температуры, но до TaKoro
уровня, чтобы избежать конденсации водяноrо пара воз
духа на внутренней поверхности наружных оrраждающих
конструкций (за исключеНИ \i! световых проемов).
Будем считать, что к концу рабочеrо дня относительная
вл1fжность воздуха в помещениях при температуре 20 ос
составляет 40% (в соответствии с требованием СНиП).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
894 rлава 19 Экономия теплоты на оrrwплеlШе
Исходя из этоrо найдем, что понижение температуры поме
щений в нерабочий период времени возможно до 8 10 ос.
Примем (с запасом) минимально допустимую температуру
таких помещений равной 12 ос.
Для Пере\1.енноrо тепловоrо режима рабочих помещений
характерна суточная периодичность. В течение суток BЫ
делим рабочий период, коrда внутренние теплопоступления
(например, от людей, оборудования) в той или иной мере
возмещают теплопотери и требуется r лавным образом BeH
тиляция помещений (в помещениях преобладает режим
вентилирования). Нерабочий период разделим на период
eCTecTBeHHoro охлаждения помещений, коrда отопление
отключено и отсутствуют какие либо теплопоступления
(режим охлаждения), и период усиленноrо наrревания по
мещений перед началом работы (режим наrревания или,
как rоворят, «наТОПа»). Продолжительность этих периодов
различна. Если режим вентилирования длится 8 или ]6 ч
(две смены), то продолжительность режима натопа зависит
от температуры наружноrо воздуха и тепловой мощности
системы отопления. Соответственно увеличивается или
уменьшается продолжительность периода охлаждения.
Устанавливается также недельная периодичность теп-
ловоrо режима, связанная с субботне воскресным (или
только воскресным) Перерывом в работе. Недельная перио-
дичность нарушается только в дни праздников.
На рис. 19.6 показано изменение тепловыделений QIIыI.''
температуры воздуха t B и радиационной температуры t п
помещенИЯ, в котором работают от 9 до 18 ч пять дней в He
делю, при условно постоянных теплопотерях QnoT' При
нято, что теплопоступления несколько меньше теплопотерь
(Q"blJI<QnoT)' Поэтому на рисунке изображено, что в Te
чение рабочеrо периода (в режиме вентилирования без из-
менения температуры приточноrо воздуха) температура
воздуха помещения понижается при возрастании радиа
ционной температуры t п . Показано также, что отопитель
ная установка мощностью QOT, значительно превышающей
величину теплопотерь помещения, включается до начала
работы (режим натопа). Отопительная установка включает
ся также в промежутке между последним рабочим днем не-
дели (пятница) и первым рабочим днем новой недеЛИ (поне
дельник), коrда температура помещения t n понижается до
установленн@rо минимальноrо уровня (t MBH на рисунке).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 5 Преры истое отOnАение зданий 6115
и}
llor
Oпof
08ы
о)
ПЯТНИЦА
СУББОТА
ВОСКРЕСЕНЬЕ
-Ьп
I
t'у"щ
.
18 2'1 Р.9 /8 21f 21{. 2'1 4 9. tj
Рис. 111.6. Изменение теп.попоступлений Q(a), температуры (6) воздуха t B (сплош.
ные.llИНИИ) н радиационной температуры t R (пунктирныелииии) рабочеrо помеще-
ния в течеиие четырех дней иеделн в зимнее время
ПРQдолжительность наrревания помещения отличается в
рабочие дни и после воскресенья, так как исходная тем-
пература помещения различна.
Прерывистая теплоподача вызывает периодические из-
менения температуры помещения, зависящие от теплотех-
нических свойств ero оrраждений, величины и продолжи-
тельности теплопоступлений. Конвективная теплота от
отопительной установки поступает в воздух помещения и
от Hero передается внутренней поверхности оrраждений.
Температура воздуха и радиационная температура не-
сколько отличаются; их изменения не совпадают во времени
(см. рис. 19.6, б).
Для расчета изменения температуры воздуха и радиа-
ционной температуры оrраждений помещения определяют
показатели теплоусвоения У лом и теплопоrлощения Р лом
помещения.
Показатель теплоусвоения помещения У "ОМ' в TloC, ха-
рактеризующий изменение температуры внутренней по
верхности всех оrраждений, находят по формуле (2.64)
в зависимости от коэффициента теплоусвоения Уl'
Вт/ (м 2 . ОС), дЛЯ поверхности отдельных оrраждений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
696 ТАаоа 19 Экономия тепАОты на отопАение
Показатель теплопоrлощения оrраждений P orp , BTrC,
выражающий изменение температуры воздуха помещения,
вычисляют по формуле (2.68) с учетом коэффициента тепло
поr лощения для каждоrо оrраждения, а также коэффициента
прерывистости тепловоrо потока Q ( 2.9). Коэффициент
прерывистости определяют в зависимости от отношения
продолжительности наrревания (нато па) к общей продол-
жительности нерабочеrо периода (например, 16 ч при одно-
сменной работе).
В формулу (2.68) входит также величина А пом , BTfC
показатель интенсивности конвективноrо теплообмена на
всей Площади поверхности оrраждений помещения, BЫ
числяемый по формуле
л'пом == а к . ер:ЕА,. (19.9)
rде а н . ер осредненный по поверхности всех оrраждений коэф-
фициент конвективноrо теплообмена [в злмиих условиях 4,0
Вт/ (м 2 .ОС)}.
Таким образом, теплоустойчивость помещения можно
характеризовать отношением показателей .у ПО1\! И А пом ,
входящих В уравнение (2.68). Установим возможные значе-
ния показателя теплоустойчивости помещения У пом/А пом
Таблица 19.2. Материал оrраждеиий
и показатель теплоустойчивости помещения
Материал со стороны помещения .
о
-:
1::
.,
....=
...... :I!
,, с>
.. наружиых внутренннх C
= оштукату- потолка попа D'
.. стен
= ренных стен .."" :I!
о. :< о с>
.. о.... '"
111 t:: ;:..
1 Шлакобетон Желез обе- Линолеум rипсобетон 3,05
(р == тон
==2100 Kr/M 3 )
2 Кирпич То же " Кирпич 2,65
3 » » » Сухая шту- 1,95
катурка
4 Леrкий бе- Фибролит Паркет То же 1,15
тои == (р ==
== 80 Kr /м 3 ) == 300 Kr/M S )
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{} 19.5. ПреРЫ8истое отопление зданий 697
Рнс. 19.7. Зависимость минима.пьной
температуры воздуха пос.пе ночноrо ох- -t-g,"c
.паждения (без отоп.,ення) от теплоустой- 1
ЧИВ()СТИ помещений, имеющих окна с
двойным (сп.поwная лнния) и тройиым 12
(пуиктирная ЛИния) остеклением, ври
tH 20 ос. 10
J
6
1;
2
110 1/3
............,
103
7/ ./ /' ,........ то
........
./ 7J ,4
{;
I
115" 195" 2б'J 305"'
1
z
3
'1
У""
Jriim
при ero оrраждающих конструкциях из различных рас-
пространенных материалов (табл. 19.2).
При прерывистом отоплении минимальная температура
помещения, которая устанавливается к концу периода от-
ключения отопления (режима охлаждения), зависит от
теплоустойчивости, а также теплозащитных свойств наруж-
ных оrраждений этоrо помещения.
На рис. 19.7 даны обобщенные результаты расчетов ми-
нимальной температуры воздуха в четырех помещениях
площадью около 50 м 2 С тремя окнами (с двойным и тройным
остеклением) и оrраждениями, выполненными по вариантам,
приведенным в табл. 19.2. При расчетах принято: темпера-
тура наружноrо воздуха tH== 20 ос, работа в помещениях
односменная, помещения рядовые на среднем этаже зда-
ния, отопление помещений отключено в конце работы.
Видно, что минимальная температура воздуха после
прекращения отопления в течение 16 ч существенно зависит
как от теплоустойчивости помещений, так и их утеплен-
ности. По мере возрастания этих показателей повышается
и минимальная температура воздуха, т. е. замедляется
охлаждение помещений. Можно также установить, что для
обеспечения в режиме охлаждения минимальной темпера-
туры 12 ос следует стремиться к повышению теплоустой-
чиВОСти и теплозащитных свойств оrраждений помещений.
С друrой стороны, при повышении теплоустойчивости
помещений экономия теплоты в условиях прерывистоrо
отопления будет уменьшаться. Это объясняется сохране-
нием в режиме охлаждения повышенноrо уровня тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
898 rлава 19. Экономия теплоты на отопленuе
потерь через оrраждения вследствие более высокой тем-
пературы помещений. Кроме Toro, при повышении тепло-
устойчивости (увеличении показателя У пом/ л пом ) придется
прибеrать к более продолжительному наrреванию помеще-
ний перед началом работы с соответствующим сокращением
продолжительности периода охлаждения. Расчеты показы
вают, что при прерывистом отоплении помещений повышен-
ной теплоустойчивости теплозатраты возрастут на 4 5 % по
сравнению с затратами на отопление помещений понижен-
ной теплоустойчивости.
Экономия теплоты, получаемая при переменном тепло-
вом режиме, зависит не только от теплозащитных свойств
оrраЖдающих конструкций помещений, но и от тепловой
мощности системы отопления. При енение переменноrо теп-
ловоrо режима при повышенных теплозащитных свойствах
оrраждений обеспечивает дополнительную экономию теп-
лоты вследствие сокращения продолжительности натопов
и даже устранения промежуточных натопов (см. рис. 19.6)
в условиях длительноrо охлаждения помещений в BOCK
ресные и праздничные дни. Продолжительность периода
охлаждения может быть в этих случаях увеличена вслед-
ствие относительноrо повышения минимальной температу-
ры воздуха в помещениях (на рис. 19.7 на 2,5 3 ОС).
Повышение тепловой мощности системы прерывистоrо
отопления (по сравнению с мощностью постоянно действую
щей системы отопления) при прочих равных условиях поз-
воляет в еще большей мере экономить теплоту. Расчеты
для крупноrо административноrо здания в климатических
условиях Москвы показывают, что при увеличении тепло-
вой мощности системы отопления (коэффициента натопа)
от 1,3 до 1,7 раза сокращается продолжительность натопа
и экономия теплоты в rод повышается соответственно от
15,4 до 19%.
Дополнительные затраты на увеличение тепловой мощ
ности системы прерывистоrо отопления окупаются за счет
уменьшения эксплуатационных расходов достаточно быст
ро, особенно при повышенной стоимости тепловой энерrии
и продолжительном отопительном сезоне.
Коэффициент натопа целесообразно увеличивать до
2 2,2 и выше, оrраничивая ero величину располаrаемой
мощностью тепловоrо ввода в здание, рассчитанной на по-
КрblТие теплозатрат как на отопление, так и на вентиляцию
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.5. Прерывистое OтOпAel/lle вданий 699
в рабочее время. При этом мощность теплоисточника ocтa
нется без изменения. Изменится лишь суточный rрафик от-
пуска теплоты с общей экономией ее в течение отопительно-
ro сезона. Общая экономия теплоты в течение отопительноrо
сезона при прерывистом отоплении различных зданий со-
ставляет, по данным ЦНИИЭП инженерноrо оборудования,
20 30% по сравнению с теплозатратами на постоянное
отопление.
Система прерывистоrо отопления может быть чисто воз-
душной, коrда установки приточной вентиляции исполь-
зуются в предрабочий период времени для натопа в рецир-
куляционном режиме. Более rибкой в эксплуатации яв-
ляется двухкомпонентная система комбинированноrо отоп
ления (см. 18.4). Такая система состоит из базисной (фо
новой) части в виде водяноrо отопления (особенно при рас-
положении рабочих мест близ световых проемов) и доrре-
вающей части воздушноrо отопления для натопа. Водя-
ное нереrулируемое отопление предназначено для постоя н-
Horo использования с выравниванием теплонедостатка в
различно расположенных помещениях здания. Воздушное
отопление осуществляется установкой приточной вентиля
ции в рециркуляционном режиме, что оrраничивает ее теп-
ловую мощность при натопе.
Расчет двухкомпонентной системы прерывистоrо отоп-
ления заключается не только в определении тепловой мощ-
ности ее частей, но и в выявлении расчетноrо режима ее
работы. Такой расчет проводят в суточном разрезе при
различной температуре (через 5 ОС) наружноrо воздуха в
течение отопительноrо сезона.
Работу доrревающей части системы отопления автомати-
зируют с проrраммным управлением для выдерживания
расчетноrо режима. На случай неожиданноrо резкоrо по-
нижения температуры наружнorо воздуха в контрольных
помещениях устанавливают датчики «минимальной» тем-
пературы. По сиrналу от них включается доrревающая
часть системы отопления в дополнительный режим натопа
помещений (например, на 10 ОС). Эти же датчики исполь-
зуются в воскресные и праздничные дни.
Для примера приведем расчетные режимы работы двух
различных по мощности комбинированных водовоздушных
систем отопления учебноrо здания (при тройном остекле-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
700 rAa8a 19. Экономия тепАоты На отопмние
нии окон и показателе теплоустойчивости учебных помеще-
ний У пом/ л пом == 1 ,95).
l-я система с коэффициентом натопа 1,5: базисная (во-
дяная) часть системы отопления работает только при отри-
цательной температуре наружноrо воздуха; доrревающая
(воздушная) часть с коэффициентом натопа 1,5 включается
ежедневно при tи== 20 ос на 5 ч (на 13 ч после воскресенья),
а при tи==О ос на 1 ч (на 3 ч после воскресенья).
2-я система с коэффициентом натопа 3,0: базисная (водя-
ная) часть системы работает только при tи== 10 ос и ниже;
доrревающая (воздушная) часть включается ежедневно
при tи== 20 ос на 2 ч (на 6 ч после воскресенья), при t и ==
== 11,5 ос на 1 ч (на 4 ч после воскресенья), при t и ==
==0 ос и отключенной базисной части на 2 ч (на 5 ч после
воскресенья) .
19.6. Нормирование отопления жилых зданий
Жилые здания в rородах страны являются одним из ос-
новных потребителей теплоты в системах централизованноrо
теплоснабжения. Важной технико-экономичсской и со-
циальной задачей становится нормирование теплозатрат
на отопление этих зданий при обеспечении тепловоrо ком-
форта в помещениях.
Нормирование теплоподачи в жилые здания делают с
целью упорядочения расхода теплоты на отопление и обес-
печения экономии теплоты в течение отопительноrо сезона
путем сокращения бесполезных теплопотерь. Нормирова-
ние можно проводить на основе существующей структуры
управления жилищным хозяйством rородов, используя ее
основные элементы: информационно-вычислительный центр,
центральный, районные и оперативные диспетчерские пунк-
ты жилых микрорайонов.
При проведении нормирования теплоподачи сравнивают
фактическое теплопотребление на отопление жилых зданий
за некоторый установленный предшествующий период вре-
мени с расчетной теплопотребностью зданий. Сравнение де-
лают с учетом действительных климатических условий в те-
чение контрольноrо периода времени и теплотехнических
особенностей жилых зданий в микрорайоне. При этом вы-
являют и устраняют причины несоrласования фактических
теплозатрат и нормы теплопотребления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.6. Нормирование отопления ?lCилых вданий 701
Расчет нормы теплопотребления за контрольный пе-
РИОД отопительноrо сезона (не менее месяца) для rруппы
жилых домов, обслуживаемых одним центральным тепло-
вым пунктом (ЦТП), выполняют в информационно-вычис-
лите.fJЬНОМ центре (ИВЦ). При этом используют данные об
обоrреваемом объеме жилых зданий, числе людей, прожи-
вающих в этих зданиях. расчетной мощности системы rоря-
чеrо водоснабжения, времени работы нежилых объектов в
микрорайоне и др., а также о фактических климатических
условиях.
Норма теплопотребления складывается из расходов теп-
лоты на отопление и rорячее водоснабжение. Норму тепло-
подачи на отопление зданий устанавливают исходя из су-
точной нормы, определяемой по формуле
QeYT == [ (qOT. NV N) J ив. onT tH. ер), (19.10)
rде N число rрупп жилых зданий с отличающимися теплотех
ническими характеристиками; qOT.N удельиый показатель теп
лоззтрат на отоплеиие данной rруппы зданий, кДж/(сут ,м в .oc ;
V N общий отапливаемый объем зданий данной rруппы, м;
t B . OOT оптимальная температура BHYTpeHHero воздуха в жилых
зданиях, принимаемая по rлаве снип «Отопление. вентиляция и
кондиционирование»; (н.ер среднесуточная температура нзруж
Horo воздуха по данным срочных измерений на ближайшей к ЦТП
rородской метеостанции, ос.
Показатель QOT.N, кДж! (сут' м 3 , ОС), учитывает отдель-
ные составляющие тепловоrо баланса здания
QOT. N==Qo. N+Qи. N Qб. N, (19.11)
rде Qo.N, QH.N удельные показатели теплопотерь через оrраж
дающие конструкцни зданий и на наrревание инфилырующеrося
воздуха через окна и двери здания; Qб.N дельный покззатель
теплопоступленнй от внутренннх бытовых теплоисточн иков.
Составляющие формулы (19.11) рассчитывают по зави-
симостям, получаемым с учетом теплотехнических свойств и
особенностей воздушно-тепловоrо режима зданий, входя
щих В разные rруппы.
Фактические теплозатраты зданий за контрольный пе-
риод времени определяют по показателям теплосчетчиков
(тепломеров), установленных на вводах rородских тепло-
проводов в ЦТП. Контрольный период выбирают в начале
отопительноrо сезона при температуре наружноrо воздуха
выше расчетной для отопления. Проведению измерений
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7&2 rAC14a 19. Экономия meпАоты на отOnА8ние
должна предшествовать тщательная наладка системы отоп
ления в ходе подrотовки зданий к работе в условиях OTO
пительноrо сезона.
При недоиспользовании расчетной нормы теплопотреб
ления (при отсутствии жалоб населения на недоrревание
помещений) устанавливают источники дополнительной эко-
номии теплоты. Опыт экономной эксплуатации может быть
распространен на друrие жилые микрорайоны.
Превышение фактических теплозатрат за контрольный
период времени над расчетной нормой теплопотребления
будет свидетельствовать о перерасходе теплоты и имею-
щихся в жилых зданиях скрытых резервах для ее экономии.
Тоrда на основании обследований и последующеrо анализа
состояния наружных оrраждений, тепловыделяющеrо и
теплопотребляющеrо оборудования составляют перечень
мероприятий по сокращению теплозатрат на отопление зда-
ний микрорайона.
В ходе обследования зданий устанавливают состояние
оборудования ЦТП, внутриквартальных тепловых сетей,
индивидуальных тепловых пунктов, тепловой изоляции в
зданиях, их оrраждающих конструкций (стен, окон, пере
крытий), входных дверей и лестничных клеток.
При обследовании систем отопления зданий после их
приведения в проектное состояние необходимо проверить:
исправность реrу.ТIятора расхода теплоносителя на тепло-
вом вводе;
состояние тепловой изоляции труб в технических под.
валах и на чердаках;
размеры rорловины и сопла элеватора;
исправность действия реrулирующей арматуры у oтo
пительных приборов;
наличие самовольно установленных жителями дополни-
тельных отопительных приборов;
технические показатели циркуляционных насосов;
удаление воздуха из верхних маrистралей и отопитель-
ных приборов;
плотность соединений в оборудовании, арматуре и фа-
сонных частях труб;
уровень температуры возвращаемой из системы отопле-
ния воды (см. 17.2):
наличие rоризонтальной и вертикальной разреrулиров-
ки системы;
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 6. НормиР08ание отопления жилых зданий 703
недоrревание и переrревание отдельных помещений пу
тем MaccoBoro термоrрафирования BHYTpeHHero воздуха в
квартирах. При этом учитывают, что перерасход теплоты
может сопровождаться сверхнормативным снижением TeM
пературы в отдельных помещениях, причинами чеrо может
быть вертикальная и rоризонтальная разреrулировка систем
отопления.
Подтверждением эффективности мероприятий, проводи
мых эксплуатирующими орrанизациями по сокращению
бесполезных теплопотерь, служит последовательное COKpa
щение фактических теплозатрат по сравнению с нормируе
мой теплоподачей на отопление зданий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Роль экономни теплоты иа отопленне зданнй в решении
Энерrетической проrраммы страны.
2. Какие rрадоустронтельные приемы снижают затраты На
отопленне здания?
3. Как изменением объемно-плаиировочноrо решения здаиия
можно сэкономить тепловую энерrню?
4. Какнмн мерамн можно уменьшить теплопотери через наруж-
ные стены, окна, перекрытня здания?
5. В чем смысл тепловоrо экрана в наружном оrражденни?
Предложнте возможные CXf'Mbl решения.
6. В чем сущность оптнмизацин вариаитов отопления здання
с учетом эффектнвностн системы?
7. Что такое АСУ тепловоrо режима здання';>
8. Изобразите принцнпиальные схемы реrулнровання темпе-
ратуры воды, поступающей в систему отоплення «по возмущеННЮ:t
и «по отклонению».
9. Перечнслите факторы, способствующие экономии теплоты
при проведении прерывнстоrо отопления зданнй.
r Л А В А 20. УТИЛИЗАЦИЯ ПРИРОДНОR И С5РОСНОА
ТЕПЛОТЫ в СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ
20.1. Системы низкотемпературноrо отопления
Низкотемпературными называются системы отопления,
температура теплоносителя на входе в которые не превы-
тает 70 ос. В таких системах MorYT использоваться как
традиционные, так инетрадиционные теплоисточники, cpe
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
704 rлава 20 Утилизация природной и сбросной теплоты
ди которых MOrYT быть солнечная радиация, теплота уходя-
щих rазов и воздуха, низкопотенциальных сред (воды, воз-
духа).
Низкотемпературные системы отопления до сих пор щи-
окоrо распространения не получили, несмотря на их эко-
номические преимущества. Препятствием для распростра-
нения является увеличенный расход металла вследствие
развития площади наrревательных поверхностей. В настоя-
щее время ведутся экспериментальные разработки и в бу-
дущем следует ожидать расширения области применения
таких систем.
Системы низкотеvшературноrо отопления подразделяют
в зависимости от способа наrревания теплоносителя На
однокомпонентные, имеющие однотипные теплоприrотови-
тельные установки, и комбинирова ные ( 18.4), имеющие
две разнотипные теплоприrотовительные установки (на-
пример, солнечная теплонасосная установка и электриче-
ский теплообменник).
Системы низкотемпературноrо отопления по виду при-
меняемоrо теплоносителя MorYT быть водяными, паровыми
и воздушными.
Низкотемпературные системы водяноrо отопления вы-
полняют, как правило, насосными из-за незначительности
действующеrо rравитационноrо давления. По своей кон-
струкции они не отличаются от обычных систем водяноrо
отопления. Из-за малоrо перепада температуры воды низко-
температурные системы водяноrо отопления устраивают,
как правило, только двухтрубными и желательно с откры-
тым расширительным баком, который хорошо изолируют
и снабжают циркуляционной линией (см. рис. 6.21). При
отсутствии чердака возможна также установка закрытоrо
расширительноrо бака (см. рис. 6.22). Для удаления возду-
ха из СИС1ем с нижней разводкой предусматривают воздуш-
ную линию (см. рис. 6.5, 6) или воздушные краны непосред-
ственно у приборов (см. рис. 5.19).
При использовании нетрадиционных теплоисточников
периодическоrо действия (солнечная энерrия, сбросная теп-
лота технолоrическоrо процесса) в систему низкотемпера-
TypHoro водяноrо отопления включают теплоаккумуляторы
с жидкими и твердыми заполнителями, а также теплоак-
кумуляторы, использующие теплоту фазовых превращений,
или термохимические. В теплоаккумуляторах Q жидкими
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20 1 СистеАlЫ ни'котемпературно'о отопЛellUfl 705
и твердыми заполнителями (вода, пеза'vfерзающие жидко-
сти водный раствор этиленrликоля, rлизантин, твердое
тело rравий и др.) теПЛО1а накапливается за счет тепло-
емкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккуму-
ляторах накопление теплоты происходит при плавлении
или изменении кристаллической структуры заполнителя,
а высвобождение при ero твердении. В терМохимических
аккумуляторах теплота накапливается при прохождении
эндотермических реакций и высвобождается при экзотер-
мических.
В систему низкотемпературноrо водяноrо отопления
теплоаккумуляторы включают по зависимой (рис. 20.1) и
независимой (рис. 20.2) схемам. Конструктивно теплоак-
кумуляторы выполняют в виде металлических емкостей,
йспользуя серийно выпускаемые аккумуляторы систем ro-
рячеrо водоснабжения или расширительные баки систем
отопления.
В случае значительной сезонной неравномерности в по-
ступлении теплоты от нетрадиционных теплоисточников
(солнечная энерrия, атмосферный воздух и др.) можно ис-
пользовать rpyHToBbIe, скальные сезонные теплоаккумуля-
торы, подземные озера. rpYHToBbIe теплоаккумуляторы
устраивают путем закладки в rpYHT rоризонтальных труб-
ных реrистров с шаrом труб 1 ,5 2 м. В скальный массив
теплоту подают по трубам в скважины, пробуренные верти-
кально или наклонно на rлубину lO 50 м. В подземные
озера или заполненные водой ropHbIe выработки теплоту
подают через rладкотрубные реrистры, помещаемые на
дне, а отбирают через аналоrичные по конструкции тепло-
обменники вблизи поверхности.
В системах низкотемпературноrо паровоrо отопления
используют теплоту конденсации паров теплоносителя, что,
как известно, способствует уменьшению площади отопи-
тельных приборов.
В квартирной системе отопления с одним отопительным
прибором возможно использование ero в качестве конден-
сатора тепловоrо насоса (рис. 20.3), что уменьшает беспо-
лезные теплопотери.
С увеличением тепловоЙ мощности системы и числа ото-
пительных приборов (особенно отключаемых) затрудняется
отвод конденсата. В качестве теплоносителя используют
пары низкокипящих жидкостей, так как при водяном паре
4S 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
706 ТАава 20 УmlfАlfэация прurюдной и с6росноЙ mепАа/1,Ь/
а)
о)
Рис. 20. J. Зависимое включени€' lепл(}ак
кумулятора в контур системы оrОПJit'НИЯ
с зависимым 110ДКJШJ.qеНl1ем rрt'ющеrо
контура (а) и с н('зависимым (6)
/ rр('ющиЙ коитур: 2 контур сис-
темы отопления
i
Рис. 20.2. Н('зависимое вклюqN-fие
еПJlоаККУМУJlятора в KOH YP сис-
темы отопления с зависимым ПОД'"
клюqением rреющ('rо контура (а)
и снезависимым (6)
/ rреющиЙ коитур: 2 кон'
yp сист('мы отоnлеиия
/
в ПСМЕЩЕНИЕ
Рис. 20.3. НеБОJlьшая система низкотемператур-
Horo отопления с теплообменником в виде кои-
денсатора теПJlовоrо насоса
/ цнркуляциоиныЙ насос: 2 исПаритель
I'епловоrо иасоса; [1 компрессор; 4 вен-
I'илятор системы воздушноrо отоплеиия; 5
..еплообмеииик Itондеисатор Ten, OBoro иасо-
са; 6 ДрОСсельиый веитиль
\.
?
;1
и ередней температуре 30 ос давление в системе потребо-
валось бы снизить до 0,0043 МПа, что технически сложно.
Используют пары хладонов, теплофизические свойства
которых приведены в табл.20.2, особенно хладона R114,
который не rорюч, не взрывоопасен, не ядовит и не имеет
запаха. Низкая температура твердения хладонов исклю-
чает замерзание теплоносителя в системе. Кроме Toro,
хладон R114 химически устойчив и не вызывает коррозии
металлов.
В низкотемпературных системах паровоrо отопления
реrулирование теплоотдачи приборов осуществляют воз
действием на давление пара, причем расчет ведется на дав-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 20./. Системы IЩ1/(отемперamgрпО20 отоплепuл 707
ление, соответствующее максимально возможной темпера
туре.
Конденсат из приборов без конденсатоотводчиков само-
теком возвращается в испаритель под воздействием под-
пора в мокрых конденсатопроводах.
Низкотемпературные системы паровоrо отопления уст-
раивают двухтрубными rоризонтальными и вертикальными,
с верхней и нижней разводками (см. 9.1).
Принцип присоединения приборов в rоризонтальной сис-
теме представлен на рис. 20.4. Для реrулирования тепло
отдачи отопительных приборов применяют паровые мемб-
ранные или иrольчатые вентили.
Применение низкотемпературных систем воздушноrо
отопления малоэффективно при незначительном перепаде
температуры теплоносителя, который к тому же обладает
малой теплоемкостью. Для одинаковой теплопередачи ПЛо
щадь теплообмена приходится увеличивать в 2 2,5 раза
по сравнению с традиционными системами. Поэтому низко
температурные системы ВОЗДУШIIоrо отопления применяют
только с искусственным побуждением движения воздуха
и при малых мощности и протяженности систем. Их исполь-
зуют в основном для отопления одноквартирных ДO OB;
причем устраивают централизованное или местное HarpeBa
ние воздуха для rрупп помещений или одноrо большоrо по-
мещения
При малом перепаде температуры воздуха основным спо-
собом реrулирования теплоподачи в помещение является
количественное реrулирование. В системах низкотемпера
TypHoro воздушноrо отопления применяют теплоаккуму
ляторы с твердыми заполнителями rравием или rаль-
кой, обращая серьезное внимание на их антисептическую
обработку, предотвращающую развитие микробов на их
поверхности. В настоящее время ведутся эксперименталь-
ные разработки по применению в системах низкотемпера
TypHoro воздушноrо отопления теплоаккумулирующих на-
садок, использующих теплоту фазовых переходов, что зна
чительно сократит объем теплоаккумулятора, и в будущем
следует ожидать расширения области применения таких
теплоаккумуляторов.
В том случае, если температура теплоисточника ниже
температуры обслуживаемоrо помещения, а также для
снижения расхода металла на HarpeBaтeЛbHble поверхно-
45'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
708 rлава 20 Утилизация п!'иродflОU u сбрrсной mеnл'mы
то
Рис. 20.4. fоризоитаJlьная двухтрубная низкотемпературная система паровоrо
отопления
сти, В низкотемпературные системы отопления включают
тепловой насос. Применяют тепловые насосы практически
всех типов (см. 14.4 и 19.2), однако наибольшее распро-
странение получили компрессионные тепловые насосы, ра-
ботающие на хладонах R12, R114, РС 318, что позволяет
получить температуру конденсации 60 80 ОС. ДЛЯ полу-
чения более высокой температуры используют смеси хладо-
нов R12/R11, R12/R113, R22/R114.
При использовании в низкотемпературных системах
отопления с тепловыми насосами теплоисточников перио-
дическоrо действия теплоаккумуляторы устанавливают,
как правило, в контур испарителя тепловоrо насоса, что
стабилизирует температуру испарения и способствует более
эффективной работе тепловоrо насоса. Тепловую мощность
системы при этом реrулируют, изменяя теПЛООТДачу теп-
ловоrо насоса. В системах, работающих от теплоисточни-
ков со стабильными параметрами (rеотермальные воды),
теплоаккумуляторы устанавливают в контуре конденсатора
тепловоrо насоса.
Использование Toro или иноrо теплоисточника вносит
специфику в конструкцию низкотемпературных систем
отопления. В связи с этим рассмотрим подробнее особен-
ности использования наиболее распространенных нетра-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20.2 Системы СО4неЧН(J80 отоплен,," 709
диционных И rлавным образом возобновляемых нсточников
тепловой энерrии, учитывая расширение в будущем облас-
ти их применения.
20.2. Системы солнечноrо отопления
Системами солнечноrо отопления называются системы,
использующие в качестве теплоисточника энерrию солнеч-
ной радиации. ИХ характерным отличием от друrих систем
низкотемпературноrо отопления является применение спе-
циальноrо элемента rелиоприемника, предназначенноrо
для улавливания солнечной радиации и преобразования ее
в тепловую энерrию.
По способу использования солнечной радиации системы
солнечноrо низкотемпературноrо отопления подразделяют
на пассивные и активные.
Пассивными называются системы солнечноrо отопления,
в которых в качестве элемента, воспринимающеrо солнеч-
ную радиацию и преобразующеrо ее в теплоту, служат само
здание или ero отдельные оrраждения (здание коллек-
тор, стена коллектор рис. 20.5, кровля коллек-
тор и т. п.).
В пассивной системе солнечноrо низкотемпературноrо
отопления «здание коллектор» солнечная радиация, про-
никая через световые проемы в помещение, попадает как бы
в тепловую ловушку. Коротковолновое солнечное излуче-
ние свободно проходит через оконное стекло (коэффициент
пропускания 0,85 1,0) и, попадая на внутренние оrраж-
дения помещения и мебель, преобразуется в теплоту. Тем-
пература поверхностей повышается, и теплота отдается
воздуху и необлученным поверхностям помещения конвек-
цией и излучением. Собственное излучение поверхностей
при этом происходит в Длинноволновом диапазоне и плохо
пропускается оконным стеклом (коэффициент пропуска-
ния 0,1 0,15), которое отражает ero внутрь помещения.
Таким образом, почти вся солнечная радиация, попавшая в
помещение, преобразуется в нем в теплоту и способна час-
тично или полностью (в зависимости от rеоrрафических и
климатических условий, архитектур но-планировочных ре-
шений) компенсировать ero тепловые потери. Массивные
внутренние оrраждения способны аккумулировать часть
теплоты, образовавшейся на их поверхности, и отдавать ее
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7 J О r AQlla 20. УтUЛUlJацил природпой u сброспой тепЛоты
Рис. 20.5. Пассивиая ИИЗКО
температурная система соn-
иеqиоrо отопления CCTeHa
КOJInектор»
1 солнечиые лучи; 2
лучепрозрачнЫй экран; 3
воздуШная заслонка; 4
наrретый воздух, подаваемыll
в помещение; 5 охлажден'
ныll воздух из помещення;
6 собствеНllое дли ниовол-
новое тепловое излучение
массива стены: 7 черная
Jlучевосприиимающая поверх-
ИОСТЬ стены; 8 жаnюзи
J
,
OJ
Рис. 20.6. Коицентрирующие rелиоприемиики
а Пdраболический концентратор; б параБОЛОЦИJlИl!Дрический концентра-
..ор: 1 СОJlнечные JlУЧИ; 2 теПJlовосприиимающнй ЭJlемент (солнечиый котел);
3 зеркаJlО; 4 мехаиизм привода систеМЫ CJIежеиия; 5 трубопроводы, под.
водящие и отводящие теплоиосите.%
помещению постепенно, даже спустя 8 ч после прекра-
щения воздействия на них солнечной радиации.
Для повышения эффективности работы системы «зда-
ние коллектор» световые проемы большой площади по-
мещают на южном фасаде, снабжая их жалюзи, которые при
закрытии должны препятствовать в темное время суток по-
терям с противоизлучением, а в жарский период в сочета-
ни и с друrими солнцезащитными устройствами переrре-
ву помещения. Внутренние поверхности окрашивают в тем-
ные ТОНа.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20 2 Системы СОAlичноео omOf!AeHUR 711
Задачей расчета при данном способе обоrрева является
определение минимально необходимой площади световых
проемов для пропускання в помещение потока солнечнои
радиации, необходимоrо с учетом аккумулирования для
компенсации тепловых потерь. Как правило, мощности
ПаССИВНОЙ системы «здание коллектор» (особенно в хо-
лодный период) оказывается недостаточно, и в здании уста-
навливают дополнительный традиционный или нетради-
ционный теплоисточник, превращая систему в комбиниро-
ванную (см. 20.1). Расчетом при этом определяют эконо-
мически целесообразные площади световых проемов и мощ-
ность дополнительноrо теплоисточника.
Пассивная солнечная система воздушноrо низкотемпера-
TypHoro отопления «стена коллектор» включает мас-
сивную наружную стену, перед которой на небольшом рас-
стоянии устанавливают лучепрозрачный экран с жалюзи.
у пола и под потолком в стене устраивают щелевидные от-
верстия с клапанами. Солнечные лучи, пройдя через луче-
прозрачныЙ экран, поr лощаются поверхностью массивной
стены и преобразуются в теплоту, которая конвекцией пере-
дается воздуху, находящемуся в пространстве между экра-
ном и стеной. Воздух наrревается и поднимается вверх,
попадая через щелевое отверстие под потолком в обслужи-
ваемое помещение, а ero место занимает остывший воздух
из помещения, проникающий в пространство между стеной
и экраном через щелевое отверстие у пола помещения. по-
дачу HarpeToro воздуха в помещение реrулируют открытием
клапана. Если клапан закрыт, происходит аккумуляция
теплоты массивом стены. Эту теплоту можно отобрать кон-
вективным потоком воздуха, открывая клапан в ночное
время или в пасмурную поrоду.
При расчете системы пассивноrо низкотемпературноrо
солнечноrо Боздушноrо отопления со стеной коллекто-
ром определяют необходимую площадь поверхности стены.
Саму стену коллектор рассчитывают обычно как венти-
лируемую воздушную прослойку С лучепрозрачным экра-
ном. Данную систему, как правило, дублируют дополни-
тельным источником теплоты.
Активными называются системы солнечноrо низкотем-
пературноrо отопления, в которых reлиоприемник (в отли-
чие от пассивных систем) является самостоятельным от-
дельным устройством, не относящимся к зданию. В на.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7 j 2 rлава 20. УтUАuэацuя прuродной u с6росной теплоты
стоящее время для активных систем солнечноrо отопления
применяют rеЛ1юприемники двух типов: концентрирующие
и плоские.
Концентрирующие rелиоприемиики представляют собой
сферические или параболические зеркала, параболоцил нд-
ры (рис. 20.6), выполненные из полированноrо металла, в
Ф u I
окус которых помещают тепловоспринимающии элемент
(солнечный котел), заполненный теплоносителем. В качест-
ве теплоносителя используют воду или незамерзаIt:!щие
жидкости. При использовании в качестве теплоносителя
воды в ночные часы и в холодный период систему обяза-
тельно опорожняют для предотвращения ее замерзания.
Для обеспечения высокой эффективности процесса улав-
ливания и преобразования солнечной радиации концентри-
рующий rелиоприемник должен быть постоянно направлен
cTporo на Солнце. С этой целью rелиоприемник снабжают
системой с.'1ежения, включающей датчик направления на
Солнце, электронный блок преобразования сиrналов, элект-
родвиrатель с редуктором для поворота конструкции rелио-
приемника в двух плоскостях.
На рис. 20.7 представлена принципиальная схема жид-
костной комбинированной двух контурной низкотемператур-
ной системы солнечноrо отопления с параболоцилиндриче-
ским концентратором и жидкостным теплоаккумулятором.
В контуре rелиоприемника в качестве теплоносителя при-
менен антифриз, а в контуре системы отопления вода.
Преимуществом систем с концентрирующими reлио-
приемниками является способность выработки теплоты с от-
носительно высокой температурой (40 80 ОС) и даже пара.
К недостаткам следует отнести высокую стоимость конст-
рукции, работу только в светлое время суток, а следова-
тельно, потребность в аккумуляторах большоrо объема j
большие энерrозатраты на привод системы слежения за Хо-
дом Солнца, соизмеримые с вырабатываемой энерrией. Эти
недостатки сдерживают широкое применение активных
низкотемпературных систем солнечноrо отопления с кон-
центрирующими rелиоприемниками. В последнее время
наиболее часто для солнечных низкотемпературных систем
отопления применяют плоские rелиоприемники.
Плоские rелиоприемиики бывают двух видов: плоские
коллекторы и плоские абсорберы.
Плоские коллекторы (рис. 20.8) изrотовляют в виде пЛас-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 20.2. Системы СОЛнеЧНОёО отопления 7 j 3
о
J'
2
.5
x
7
Рис. 20.7. Жидкостная комбиниров аииая ДВУХКОlIтурная ннзкотемпературная си-
стема отопления с параболоuилиндрическим концентратором и ЖИДКОСТНЫМ теПJЮ'"
аккумулятором
1 пзрзболоцилиндрический концеllтратор; 2 жидкостIlыl1 теплоаккумуля-
'l'op; 3 дополнительныЙ теПЛОИСТОЧННI{; 4 TepMO\ieTp; 5 контур системы
отопления; б реrулнрующий веит.!ль; 7 циркуляционный насос
Рис. 20.8. Плоский солнечный коллектор
1 солнечные лучи; 2 остекление; 3 корпус; 4 тепловосприннмающая
пластина; 5 теплоизоляция; 6 уплотнение; 7 собственное ДЛl\нноволновое
излучени е <rепловоспринимающей пласти ны
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
714 r АМа 20 УтUАUзацuя прuродной u сбросной теплоты
тины с каналами для транспорта теплоносителя, помещае
мой в металличе кий или пластмассовый корпус, которую
для предотвращения собственноrо длинноволновоrо излу
чения в окружающее пространство, а также для снижения
конвективных теплопотерь покрывают с наружной cтo
роны одним или несколькими слоями остекления на pac
стоянии 30 50 мм от пластины и между слоями, а с обрат-
ной стороны теплоизолируют. В качестве теплоносителя
используют воду, антифризы ( 20.1), воздух. Выпускае-
мые в нашей стране коллекторы размером 1450 Х 700 мм
обладают достаточно высокой мrновенной эффективностью
(Чмrи,==0,9), т. е. отношением падающей на поверхность
rелиоприемпика солнечной радиации к полезно усвоенной
1еплоте, но относительно низкой суточной (Чсут'==0,5) и
rодовой (Чrод==0,25) эффективностью.
Для лучшеrо поr лощения солнечной радиации коллек-
торы устанавливают зимой под уrлом 80 900 к rоризонту,
летом 20 300, а при круrлоrодичной эксплуатации ПОД
уrлом, равным широте местности, на кровле здания ил!!
рядом с ним. Коллекторы позволяют HarpeBaTb теПЛОНОСI!-
тель максимально ДО 90 ос.
ДЛЯ повышения эффективности коллекторов поверх-
ность теплопоrJ10щающей пластины покрывают спектраль-
но-селективными слоями, хорошо пропускающими KOpOT
коволновое излучение и препятствующими собственному
длинноволновому излучению, а также вакуумируют меж-
стекольное пространство.
На рис. 20.9 представлена принципиальная схема водя-
ной низкотемпературной системы солнечноrо отопления с
солнечными коллекторами, в которой предусмотрен автома-
тический дренаж коллекторов при прекращении воздей.
ствия солнечной радиации.
В условиях СССР применение системы отопления с сол
нечными коллекторами, рассчитанной на покрытие тепло-
потреблени я в течение Bcero отопительноrо сезона на основе
существующих схем, экономически невыrодно. Поэтому
такие системы дублируют традиционными теплоисточни-
ками, а также включают в схему системы тепловой насос
(рис. 20.10). На долю rелиоконтура оставляют примерно
30 50% теплопотребностей обслуживаемоrо объекта.
Плоские абсорберы (в отличие от плоских коллекторов)
не имеют остекления, а часто и теплоизоляции с обратной
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20.2. Системы солн.ечн.оео отоплен.uя 715
1
Рис:. 20.9. Схема водяиоii низкотемпературной системы солнечноrо отопления
с плоскими коллекторами и их автоматическим дРеиажем при прекращении цирку
ляции
1 солнечные плоские коллекторы; 2 расширите.пьиый бак; 3 дополни
тельный теплоисТGЧИНК; 4 теплообмениик; 5 отопнте.пьные приборы; 6,
8 циркуляционные насосы; 7 бак,теплоаккумулятор
1$
Рис. 20. j О. Жидкостная двухкоитуриая комбинироваиная низкотемпературная
система СО..'lНечноrо ОТОПJIеНия с плоскими КОЛJIекторами, теПЛОВblМ насосом и дву-
МЯ жидкостными теПJ10аккумуляторами
1 солиечные коллекторы; 2 воздухосборник; 3 низкотемпературный
!Жидкостный теплоаккумулятор; 4 испаритель тепловоrо насоса; 5 компрес
сор; 6 дроссе.пьиый веитиль; 7 высокотемпературиый жидкостной тепло-
аккумулятор; 8 кондеисатор тепловоrо насоса. 9 дополнительный тепло'
источник; 1 О маrнитиыЙ вентиль; 11 датчи!{ температуры; 12 отопнте.пь.
ные приборы; 13 циркуляцнонный насо(>
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
716 r лtJaй 20 Уmuлuэацuя прuр?дllПЙ u сбросной теплоты
стороны. В них подают теплоноситель с температурой па
3 50 ниже темуературы окружающеrо воздуха. За счет
этоrо не только сводятся к минимуму бесполезные потери
теплоты в окружающую среду, но и дополнительно усваи-
вается теплота атмосферноrо воздуха, осадков, а также фа-
зовых превращений при конденсации и инееобразовании на
поверхности абсорбера. Это дополнительное количество теп-
лоты, например для условий Москвы, примерно равно коли-
Чес'l'ВУ теплоты, получаемому от солнечной радиации.
В качестве абсорберов используют различные конструк-
ции типа лист-труба, штампованные алюминиевые или
стальные радиаторы (например, типа РСВ). Теплоносителем
для ниХ служит rлизантин (см. 20.1). Плоские абсорберы
в 5 раз леrче и в 8 раз дешевле коллекторов. Они обладают
более высокой суточной (ll cyT =o=O,7) И rодовой (1ll'од==о,85)
эффективностью, не требуют ОЧIIСТКИ от пыли.
В зарубежной практике абсорберы широко используют
в качестве элементов наружных оrраждений покрытия
кровли, облицовки фасадов, балконных оrраждений, эле-
ментов оrрады. Абсорберы устанавливают под yr лом, близ-
ким к 900, к rоризонту, так как максимум теплопотребления
приходится на зимние месяцы. Вертикальное положение
способствует также удалению конденсата, инея и cHera с их
поверхности.
Единственным недостатком абсорберов является НИЗкий
уровень температуры HarpeBaeMoro теплоносителя, что тре-
бует при их применении обязательноrо включения в схему
системы отопления тепловоrо насоса (рис. 20.11).
Pery лирование тепловой мощности систем солнечноrо
низкотемпературноrо отопления с плоскими абсорберами и
тепловым насосом осуществляют отключением части абсор-
беров или части цилиндров компрессора, дросселированием
потока хладаrента (при применении реrулируемоrо др ос-
сельноrо вентиля), сбросом избыточной теплоты в тепло-
аккуму ляторы.
20.3. Системы rеотермальноrо отопления
В качестве теплоисточника низкотемпературных систем
отопления может использоваться теплота подземных Harpe-
тых вод или [орных пород. Такое отопление называют [ео-
термальным.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{i 20.3. Системы ееоmерЛlaЛЬНО20 отопЛения 717
Наша страна имеет большие запасы rеотермальных вод,
температура которых значительно выше температуры воз
духа. Вместе с тем rеотермальные воды содержат большое
количество растворенных минеральных солей, вызывающих
IЮррОЗИЮ металлов, а также зарастание труб и аппаратов,
что обусловливает особеНности конструирования и экс
плуатации систем отопления, использующих такую воду.
По степени минерализации rеотермальные воды разде
ляют на две rруппы: с низкой минерализацией (до
10 r/л) и высокой (свыше 10 r/л). По данным специа-
листов, запасы HarpeTbIx вод оцениваются как эквивалент
ные в rод 4 5 млн. тонн условноrо топлива (т у.т.) при
фонтанной добыче, 30 40 при насосном водозаборе и
130 140 млн. т у.Т. при возвращении отработавшей воды
для поддержания внутрипластовоrо давления.
При подаче rеотермальной наrретой воды из скважины в
тепловую сеть системы отопления присоединяют к сети в oc
новном по двум схемам зависимой инезависимой. Неза-
висимую схему присоединения применяют при высокой CTe
пени минерализации rеотермальной воды, при этом качест
во rеотермальной воды не влияет на выбор и эксплуатацию
систем отопления.
fеотермальные воды со степенью минерализации до
10 r/л можно использоватЬ непосредственно в системах
отопления и rорячеrо водоснабжения. В этом случае систе-
мы отопления присоединяют к тепловым сетям rеотермаль
ных вод по зависимой схеме с центральным реrулированием
температуры воды, а также со смешением в тепловых пунк-
тах зданий, если температура воды в сети выше, чем тре-
буется для системы отопления. Охлажденную в системах
отопления воду, как правило, сбрасывают или закачивают
обратно в пласт.
При зависимом присоединении систем отопления к ce
тям rеотермальноrо теплоснабжения срок их службы сни
жается до 15 лет. Учитывая образование накипи, peKOMeH
дуется при расчете принимать заниженные на 30 % коэф-
фициенты теплопередачи отопительных приборов и труб.
Ес.'IИ температура rеотермальной воды недостаточна для
наrревания воды в системе отопления, то систему НИЗКОтем
пературноrо отопления устраивают комбинированной
( 20.1). При этом дополнительное «пиковое» наrревание ис-
пользуют как в rеотермальной теплосети, так и непосред-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
718 rАtШJ 10. VтUАuэация прuродной u сбросной теплотbl
/
к СИСТЕМЕ rОРRЧЕrа
JJOДОСНАБЖЕНИR
Рис. 20 11. Бесслнвная комбннированная rеотермальная система теплоснабження
с «IJИ"ОВЫМ» доrреВОМ
1 скважина; 2 ДОПОlJННТeJ!ЬНЫЙ теплоисточннк (котельная); 8 смеситель-
ный вентнль; 4 реrУЛЯ10Р lемпературы; 5 водоструilный элеватор; 6 ото.
пительные прнборы; 7 ЦIIРI{УЛЯЦНОННЫЙ насос; 8 бак'аккумулятор отрабо-
тавшеi! воды
L L:
5
Рис 20.12. Схема rеотермальной теплосети с централнзованным повышением тем-
перll1"УРЫ теплоносителя с Помощью теПlЮвоrо иасоса и закачкой отработавшеА
воды в пласт
1 скважнна; 2 1'епловоi! насос; 3 потребнтели теплоты; 4 rеотермаль-
ная 1'еплосеть; 5 цнркуляционные иасосы
ственно в системе отопления. L(ополнительное наrревание
rеотермальных вод осуществляют в периодически дей.
ствующих паровыХ котлах с пароводяными теплообменни-
ками, в водоrрейных котлах, электрических теплообмен-
никах.
Наиболее экономична бессливная система теплоснабже-
ния с rеотермальными водами и «пиковым» доrреванием
(рис. 20.11). В систему включен бак-аккумулятор отрабо-
тавшей ВОДЫ, откуда она забирается для смешения с rоря-
чей водой при центральном реrулировании температуры.
Вместимость бака-аккумулятора устанавливается в зави-
симости от дебита скважины, температуры наrретоЙ reo-
термальной воды, требуемой температуры воды в подающем
трубопроводе системы отопления. Баки-аккумуляторы вы-
полняют в виде железобетонных резервуаров, заrлублен-
ных в землю.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!у 2r 4 Системы отопАеllUЯ С ucпОАьэовОlluем с6РОСNОЙ теплоты 719
Повышение температуры rеотермальных вод с помощью
тепловых насосов ( 14.4, 19.2 и 20.1) возможно по двум
схемам: централизованноrо повышения те'\шературы воды
для всей rеотермалыюй теплосети (рис. 20.12) и MecTHoro
повышения температуры воды для отдельных потребителеi-I.
Вторую схему применяют обычно при присоединении к
тепловой сети различных по назначению и параметрам си
стем (например, коrда температура rеотермальных вод
достаточна для системы rорячеrо водоснабжения, но
недостаточна для системы отопления).
Работа тепловых насосов на rеотерм8.ЛЬНОЙ воде высоко
эффективна, так как температура HarpeTbIx вод постоянна в
течение Bcero отопительноrо сезона. Реrулирование тепло-
вой мощности, а также температуры наrретой воды может
осуществляться дроссельным вентилем тепловоrо насоса
путем подмешивания обратной воды из системы отопления
к подаваемой и ступенчатоrо отключения rрупп цилиндров
у компрессора тепловоrо насоса.
20.4. Системы отопления с использованием
сбросной теплоты
Сбросной называют теплоту, отводимую в атмосферу или
водоемы от различных технолоrических установок. При
ежеrодном потреблении в нашей стране около 2 млрд. Т у.т.
сбрасывается до 1,5 млрд. rдж теплоты. Использование это
ro колоссальноrо количества теплоты экономически BbIro
но, так как капитальные затраты на утилизацию значи-
тельно меньше, чем на выработку TaKoro же количества теп-
лоты.
Источником сбросной теплоты (ее относят к так называе-
мым ВЭР вторичным энерrоресурсам) MorYT быть:
1) отработавший (<<мятый») пар;
2) сбросная вода, использованная для охлаждения ма-
шин, рабочих тел, промывки продукции и т. п.;
3) уходящие rазы технолоrическоrо ТОШIИвоиспользую-
щеrо оборудования, удаляемый наrретый воздух;
При использовании теплоты отработавшеrо пара при-
меняют системы паровоrо, водяноrо и воздушноrо отопле-
ния.
Сбросную воду в качестве теплоисточника для систем
водяноrо отопления используют по двум схемам:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
720 rлава 20 'тUЛU8ацuя прщю81l0(J u r6rJOСllОЙ теплоты
а) по зависимоЙ или независимой схеме, коrда наrретая
сбросная вода подается непосредственно в систему отопле-
ния (см. рис. 6.1, е) или отдает свою теплоту в теплообмен
нике воде системы отопления (см. рис. 6.1, 6);
б) по схеме с дополнительным наrреванием с помощью
тепловоrо насоса, если температура воды недостаточна для
непосредственноrо использования в системе отопления
( 20.1).
Теплота УХОДЯЩИХ rазов может использоваться в rазо-
водяных теплообменниках-экономайзерах для наrревания
воды системы отопления или ее предварительноrо подоrре-
ва, а также в rазовоздушных теплообменниках для подо-
rpeBa наружноrо воздуха, поступающеrо к ВОЗДУШНО-ОlОI}И-
тельным arperaTaM.
Перспективным считают использование теплообменни-
ков-утилизаторов с промежуточным теплоносителем, из-
меняющим свое arperaTHoe состояние, так называемых тер-
мосифонов. В качестве промежуточноrо теплоносителя
можно применить низкокипящие жидкости (хладоны)
(920.1). Преимущества таких систем отсутствие пере-
качивающих насосов и незамерзаемость теплоносителя.
В теплообменнике, находящемся в потоке удаляемоrо
воздуха, будет происходить вскипание хладона, пары кото-
poro будут подниматься в теплообменник предварите.'Iьноrо
наrревания воздуха для системы воздушноrо отопления,
rде будут про исходить их конденсация и отбор теплоты.
Конденсат самотеком будет возвращаться в теплообменник-
испаритель. В настоящее время такие системы находятся
в стадии разработки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Определите место установки теплоаккумулятора в схеме
системы низкотемпературноrо отопления с тепловым насосом при
использовании теплоисточников периодическоrо деЙствия и со
стабильными параметрами.
2. Выбер ите тип иизкотемператур иой системы отоплеиия для
случая, коrда мощность нетрадициоииоrо теплоисточника при низ-
кой температуре иаРУJКиоrо воздуха иедостаточна и требуется до-
полнительиое (<<пиковое») доrреваиие теплоносителя.
3. Перечислите способы повышения эффективности пассивной
солнечной низкотемпературиой системы отоплеиия «зданне-коллек-
тор».
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
....
""
::!
;,:
с
":
::!
Q.
t:::
.::
'"
:r
'"
с
:а
::
ОА
о;:
..
::
с
Q
111
Q
:.:
:::
:::
'"
:::
о;:
с
Q
«s
..
:r
u
«s
CI.
01
:i
:::
о;:
..
'"
'"
Q
t:
46 7&5
.W/.LH ,.L 11/.LO
gмича:ииuо.l gW q,90 .Jииаж
"нdш н am:H'IIfUal. аоиqU',э'11'j\
010 'хеЯИНJО[1'О}{ в IQd080dI..1
w 'еаИIl'lIОl. I\;}ои;,
It11H еи;)[qQ иеmqнаl\ПВН
dЯ/.W .07
'tНJИIП10L J}{ 1 HHHeJ
-иж;) иW \![ql\и!tОХ90ан ИЯ;)
-аЬИ.Lяеdu 'вхл!tвов I\a'L90
IЧ,и;)ц
евюruо.L нои;) енит!fОL
(.W'Ь)/JЯ .d g
ИЯJ.<}mаd \!ОQОЯПН;)О!fОЯ
аипажиduен aOHq!faD'
::>0 '1
И!lнаdОJ вdЛ.Lеdаш\аL
.W/J}!
'd евиипо.L q.L;)OH.LO!f!J
JЯ/Ж'[tя ' o
иинеdОJ;) B.LO!fua.L иеmвин
"
"'
'"
о;
"
g
«
'"
щ
0000
0000
0000
11)000
OI!)'"1'
'"1'('f')"<t"
11)11)11)0
C"J C"<""
*
11)11)11:)0 000
'"1' C'\')Ц) \!':)
0000
III I
1I)1l')1.Q!t)
C"<(1") (I')
0000
0...........0 c'H......
....................... ..................
*
""'''"' о
"'''"' '"
o1f)Q
I 1"": I
11)11)00
"'''' '"
.... ё
00
0000
11)0000
C'I C'\4"'"
0000
QOOt--.
orooCn
0000
0'<1"11)0
1I)C"<
0000
оюоо
Фt....,?ООф
С-It-...ф
'"
'"
3
12 !iI
.й ...
'
'" 0.3",
* "':>. @ ::>::
Q)t:( :а
IЦ 8 1::>::
4;
.::)11)00..0..0 О;>.С'3
C'<1I) ;:;t::\O
000
000
000
0""'0
...."''''
.....,.""'
"",о::>
"' ')
000
1 I I
000
....,'"
000
""'00
"''''
000
1 I I
,","о
oo
000
0"",0
<--оо,..
000
000
," '
о
о
ооФ
0"",1
t--t--o
о
ею
0010
0000
ФОО
.....C"\Iф
...... Il')
""
п РUАаженuе 721
00
00
III
""'о
""'....
о о
.' ""
J, I I J
о
....
O
II 1"": I
<=> 00
'" ""'
о
Фt-.фt'--О
..............................
о ,,",о
'" "'....
I
I . I 1
юс 11)11)
'"
о
о
l' f I 1
о
'"
00000
00000
"".......... Il')M 00
........................
о
'"
gggg"j
cr)O':IOO
o
000010000
000000000
C'jС'\')rJ)CDОФФ (I')
t-... ф.....о!.QC'j С'1 00 .....
C'j" C'\')0......"",, ......
;;;
:о
[
'"
'"
""
:а '"
'" '"
.й ...
t:;
о " '"
;. о
g o.
::;::tJ:::х:::зС'3
и :;
5 -g
:.: :I:<U
o o
000
000
""'00
о"",ф
'" '" '"
I
о о о
t-- .... о()
<=> о
1 I I
""' о
о> ....
с;; о
;:1'"
о
'"
1 11
""'
00
о
о
It-- o
It--
t--
'"
о о
Ig
,;;
'"
i
t:{
'"
о
о
'"
'"
gl;;
'"
л
"-"'
Q'
'"
о.
"
"'",
":о
"'",
[00:0
'" "''''
о: 0.",
О"',,
""'о:
« "'''
О",,,,
" '"
,,'" '"
.."'12
g.
O:;U'-'
"
'"
'"
'>
"
о
...
"'
О
о:
u
"
"'
'"
в-
о:
l
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
722 Прuлrxж:енuе
п РlllOженuе 2
Показатели для расчета rа30ХОДОВ отопительных печей
Плотность тепловоrо потока q, Вт/м", температура I r ,
ос, скорость V r , м/с, движения ra30B
.
первый nромежу- последни!!
топ" точ.ные дымовая
кол- rазоход rазоходы, rаЗОХОДJ труба.
ЛИВ- пак vr=I,5 vr=I,5
Вид иик vr=O,5 V r " 2 м/с
топлива 4 м/с 2 м/с 2 м/с
'" '" I A . T
"" u u
"" с> с>
'" 01 .;; ..:' о:: " о:: '"
<> <> "'" "'"
Дрова Б.'Iаж- 7000 3500 5200 700 2670 500 2670 160 130
ностью 25%
Торф:
кусковой 6400 3250 4650 550 2300 350 2300 150 130
брикетный 7000 3250 4850 600 2550 400 2550 160 130
Уrоль:
подмосков- 5800 2900 4050 500 2300 320 2300 140 120
иый
бурый 5800 2900 4050 550 2300 360 2300 140 120
каменный 6400 3250 4650 480 2300 300 2300 120 110
антрацит 5200 2900 3700 500 2300 320 2300 120 110
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
список ЛИТЕРАТУРЫ
Андреевский А. К. Отопление: Учеб. пособие для вузов. 2 e
изд. Минск: Высш. шк., 1982. 432 с.
Боrословский В. Н. Строительная теплофизика: Учеб. для вузов.
2 e иэд. М.: Высш. шк., 1982. 415 с.
Боrуславский Л. д. и др. Экономика теплоrазоснабжения и венти-
ляции: Учеб. для вузов. 3-е изд. М.: Стройнздат, 1988. 351 с,
rрудзинский М. М., Ливчак В. И., Поз М. Я. ОТОПИ1ельно-венrи-
ляционные системы зданИЙ повышенной этажности. М.I Строй-
издат, 1982. 256 с.
Ионин А. А. и др. Теплоснабжеllне: Учеб. для вузов. М.: Строй-
издат, 1982. 336 с.
Калмаков А. А. и др. Автоматика и автоматизация систем тепло.
rазоснабжении и вентиляции: Уче6. дли вузов/Под ред. В. Н. Во-
rословскоrо. М.: С1ройиздат, 1986. 479 с.
Крафт r. Снстены низкотемпературноrо отопления I Пер. с ием.
М.: Стройиздат, ]983. 108 с.
ЛИ8чак И. Ф. Квартнрное ОТОПllение. М. Стройиздат. 1982.
240 с.
Мачкаши А., Баихнди Л. Лучистое отопление I Пер. с BeHr. М.I
Стройиздат, 1985. 464 с.
Одельский Э. Х. и др. Методнка и примеры расчета на ЭВМ систем
центральноrо отопления: Учеб. пособие дли вузов. Мннск: Высш
ШК, 1979. 304 с.
Родин А. К. rазовое лучистое отоплеиие. Л.: Недра, 1987.
127 с.
Сборник 8адач по расчету снстем кондиционировання микроклимата
здания I Под ред. Э. В. Сазоиова. Учеб. пособие для вузов. Во-
ронеж: изд. Bry, 1988. 296 с.
Селнванов Н. П. и др. Энерrоактивные зда!lИЯ. М.: Стройнздат,
1988. 376 с.
Сканави А. Н. Отопление: Учеб. для техникумов. М.: Стройиздат.
1988. 416 с.
Скан ав и А. Н. Конструирован не и расчет систем водяноrо и воз-
душноrо отопления здаинй. М.: Стройиздат, 1983. 304 с.
Соснин Ю. П., Бухаркин Е. Н. Бытовые печи, камины н водонаrре-
ватели. М.: Стройнздат, 1989. 512 с.
Справочник проектировщНка. Внутреннне саНИ1арно-техннческне
стройства. Ч. I. Отоплеиие / Под ред. И. r. Староверова и
Ю. И. Шиллера. М.! Стройнздат, 1990.
Ткачук А. Я. Проектнрование снстем водяноrо отоплення. Киев:
Вища школа, 1989.
Туркин В. П. и др. Автоматнческое 1iправленИ( отоплен нем жилых
зданий. М.: Стройиздат, 1987. 192 с.
Хайнрих r. и др. Теплонасосные устанонки для отопления и rоря-
чеrо водоснабжеиня / Пер. с HeM. М.: Стройиздат, 1985. 351 с.
Чистовнч С. А. и др. Автоматизнронанные системы теплоснабженни
и отоплении. Л.: Строй нз дат, 1987. 250 с.
Эффективные системы отоплеиия зданий / В. Е. Минин, в. К.
Анерьянов, Е. А. Велинкий и дp. Л.: Стройиздат, 1988. 216 с.
46'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
А
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматизация подпитки си.
стемы ВОДЯ!lоrо отопления 229,
250
работы отопительноrо arpe-
raTa 445
системы отопления 649,
692
реrулирования температуры
воды, поступающей в систему
отопления 229, 241, 246
ArperaT отопительный 435
Аккумулятор теплоты 704 706
Амортизатор виброизо.'lИРУЮ-
щиЙ 210
Амплитуда колебания темпе-
ратуры воздуха в помещении
75, 559, 563
Арматура запорно-реrулирую-
щая 192, 198, 199
Б
Бак конденсатный 208, 393, 399
расширительный 214, 221,
248, 249
закрытый 252 254
открытый 207, 229, 250
252
сепаратор 399, 400
Баланс тепловой помещеиия
85, 86
в
Ветвь системы отоплсния 173,
182
Внды систем водяноrо Отопле.
ния 26 28
воздушноrо отопления 30
паровоrо отопления 28,
29
отопительных приборов 126,
494
Вода rеотермальная 717
как теплоноситель 22, 25
Водонаrреватель rазовый 570
Водоотделитель 394
Воздух атмосферный как теп.
лоноситель 22, 26
Воздухонаrреватель рецирку-
ляционный 435, 447
Воздухоотводчик (вантуз) 204,
205
Воздухопроницаемость оrраж-
дениЙ здания 60
Воздухораспределитель 459,
461
Воздухосборник 204, 205
Вставка виброизолирующая
210, 239, 240
Выбор отопительных приборов
118, 137
системы отоплеиия 120,
621 623
циркуляционноrо насоса
236 239
r
fазоходы отопительНЫХ печей
540, 541
fазы в системе водяноrо ото-
пления 200 204
дымовые как теплоноснтель
21, 22
rеЛIlоприемиик 713 715
f ладкотрубный отопительный
прибор 132 133
fорелка инфракрасноrо излу-
чения 578
Д
Давление rидравлическое в
системе водяноrо отопления
269, 270
естественное циркуляцион-
ное 276
B однотрубной системе
водяноrо отопления верти-
кальной 304, 310, 312
rоризон-
тальной 316
в двухтрубной систе-
ме водяноrо отопления 314
при охлаждеиии воды
в малом кольце 309
в отопительных
приборах 307, 308, 314
в теплопрово-
дах 302, 303
воздуха в здании избыточ-
ное 104
пара начальное 29, 404, 405
рабочее 125, 136
циркуляционное насосное
234 236
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ПТJeдметflЫй ука1атель 725
располаrаемое 336
расчетное 318, 319
Дальнобойность воздушной
струи 440, 443
Динамика давления в системе
водяноrо отопления без рас-
щирительноrо бака 291 293
с двумя расши-
рительными баками 294 300
с расширитель-
ным баком rравитационной
273 276
насосной
277 286
районноЙ
286 290
Длина отопительных приборов
161 163
3
Завеса воздушная тепловая
471, 620
Задвижка 198, 199
Закон rенри 201
Джоуля-Ленца 590
Ламберта 480
Затвор rидравлический 199,
389, 390, 396
Затраты на систему отопления
610 614
Зона влажности территории
страны 62
системы водяноrо отопле-
ния всасывания 277, 278
наrнетания 277,
278
по высоте здания
261, 262
и
Изменение давления при дви-
жении воды в rоризонтальныJCi
трубах 271, 272
в вертикальных
трубах 272, 273
Изоляция виброзвуковая 210,
211
тепловая 209
Инерция тепловая оrраждаю-
щей конструкции 43, 58
отопительноrо прибора
128, 129 172, 499
Инфильтрация воздуха 98 103
в помещения одноэтаж-
ных зданий 99, 100
мноrоэтажных зда-
ниЙ 101 103
Использование тепловой мощ-
ности системы отопления 115
История водяноrо отопления
в России 10 14
1(
Калорифер 136, 137
Камин 557, 558
rазовыЙ 573
электрнческий 588
Клапан воздушный в кожухе
конвектора 132, 171
обратный 200, 239, 240
предохраннтельныЙ 253,
392, 401
редукционныЙ 394, 395
Классификация отопнтельных
печеЙ 531
при боров 126
систем отопления 18 21
водяноrо отопления 2
28
воздушноrо отопления
30, 31
паровоrо отопления 28
30, 387
электрическоrо отопле-
ния 582
Кольцо циркуляционное в си-
стеме водяноrо отопления 325
второстепенное
335
малое 309, 341
основное 332
Компенсация удлинения теп-
JlОПРОВОДОВ 179 181, 184
Конвектор без кожуха 134
с кожухом 133, 134
электрический 588
Конденсатоотводчнк 199, 395
398
Конденсатопровод 29,30, 388
двухфазный 414
Конденсат попутныЙ 384, 389
Контрольно- измеритель ные
приборы (КИП) 643
Коэффициент воздух ораспреде-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
726 Предметный указатеАЬ
лите ля скоростной 440, 458, 461
температурныЙ 440, 458,
461
rидравлнческоrо трения 327
затекания воды 340, 341.
343, 359, 360
MecTHOro сопротивления
327, 328, 343 345
отопительных прибо-
ров 374
неравномерности теплоот-
дачи отопитеЛьНОrо прибора
73, 74, 76, 527
обеспеченности 39, 40
облученности 46, 48, 484,
485, 489, 491
смешения воды 241
теплообмена конвективиоrо
46, 47, 492
лучистоrо 48, 491
на поверхиости 46, 49
теплопередачи оrраждаю-
щей КОllСТрУКЦИИ 94
отопнтельноrо прибора
H5 153
теплоусвоения поверхности
оrражденИЯ 56, 57
шероховатости труб 327
экономайзерноrоэффекта 103
эффективности отопитель-
HorO прнбора 109
Кран воздушный 206, 207
двойной реrулнровкн (КР Д)
188, 193, 194
запорный проходной (про-
бочный) 181, 198
реrулнрующнй с дроссели-
рующим устройством 195
проходноIi (КРП) 187,
195, 196
трехходовой (КРТ) 188,
195 197
м
Маrистраль сНстемы централь-
Horo отоплеJIНЯ 173, 174, 182
184
Матернал отопнтельных при-
боров 127
Мероприятия протнвопожар-
ные прн проектнровании печ-
llOro отоплення 560
Метр квадратный эквивалент-
ный 160
Мощиость тепловая отопитель.
прибора 159
системы отоплеиия 17
Н
Наrрузка тепловая отопитель-
Horo прибора 123, 325
системы отопления 326
стояка (ветви) 306
участка 325
Надежность системы отопле-
ния 320, 606, 681
Направленне двнжения тепло-
носителя в маrнстралях 173
Насос конденсатный 393, 401
подпнточный 215, 229, 238
тепловоЙ 598, 683, 709
смесительиый 216, 242 244
циркуляционыЙ 210, 214,
228, 232 234, 236
Натоп помещения 73 76. 671,
700
Нормирование отопления жи-
лых зданий 700 703
О
Обеспеченность расчетных теп-
ловых условий в помещении
38 40
Области применения систем
отоплення 385, 615 621
Обмер площадей оrраждений
помещений 91, 92
Объем активиый отопительной
печИ 532
Окраска отопительных прибо-
ров 155
Отопительные приборы 16,
129 137
Отопленне 5
Отопление воздушное местное
30, 426, 434
цеитральное 31, 426,547
rазовое 564
дежурное 427, 457, 620
зданнй с переменным тепло-
вым режимом 73, 74, 61в........620
с постоянным тепловым
режимом 616 618
квартнрное 379, 445
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
п редметн ьul указатель 727
комбинироваН!lое 425, 601,
670
конвективное 16
лучистое 16, 478, 576
rазовое 578 80
панельно-лучистое 478,
584 586
печное 527
прерывисrое 693
сельскохозяйственных зда-
ний 615
солнечное 710 717
теплонаСОСlIое 583, 598, 683,
709
электрическое 582
аккумуляционное 592
n
Паllель излучающая 126
, отопительная бетонная 131,
481, 496, 499 504
металлическая 130, 481,
495
Параметры наружноrо КЛ!lма-
та 40 4
теплоносителя 24, 27, 29, 30
Пар водяной как теПJrоносн-
тель 22, 26
вторичноrо вскипания 393.
419. 420
Паропровод 29, 388
Печь ОТОllИтельная 530
rазовая 565
электронаrревательная 587
электротеплоаккумулирую-
щая 592
Плотность основных теплоно-
снтелей 22
тепловоrо потока отопи-
тельноrо прнбора 138, 144,
156----158
номинальная 158
Площадь наrревательной по-
верхности отопительноrо прн-
бора 123, 159
оrраждающей конструкцни
расчетная 91, 92
Подача HarpeToro воздуха на-
клоннаи 437, 439
сосредоточенная 437.
442
Подводка к отопительному
прибору 178, 187 191
Показатели затухания н за-
паздывания температурных ко-
лебаниЙ 58, 59, 595
микроклимата помещений
35
Показатель теПЛ080rо напри-
ження металла отопительноrо
прибора 125
Потери давления линейные
275, 328
местные 275, 329
при эксплуатацин систем
водяноrо отоплення 279
у дельные 328
ПОТОК теп, овой номинальиый
157
Применеrше тнповых проектов
отОпления 634
Примеры расчета отопитель-
ных приборов 163 165
Присоединен ие теплоп рово дов
к отопительным приборам
186 191
Проводимость стояка 331
участка теплопровода 330
Проектированне системы ото-
пле!llIЯ 624
Проект отопления последо-
вательность разработкн 628
разработка с помощью
ЭВМ 631
Пункт днспетчерский 649
тепловой системы отопле-
ння 228, 231
Пуск системы отопления 658
р
Радиатор секционный 129, 130
стальноЙ панельный 130, 131
электрнческнй 588
Размещенне отопительныXl
приборов в помещеннн 118,
119, 139, 140
теплопроводов в зданни
177 184
Разность давления воздуха 1I0
обе стороны оrраждеllИЯ 104
Разреrу ли рование rндраВЛllче-
ское пертикальное 322, 468,657
rоризонтальное 337
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
728 ПредМfтНbJй ука,атель
тепловое 608
Распределение температуры в
оrраждении помещения 53
Расход воды в системе отопле-
ния 233, 326
отопительном прибо-
ре относительный 153
в стояке (ветви) 305
на участке системы ото-
пления 325
металла на отопительные
приборы 25
теплопроводы 24
HarpeToro воздуха 431, 432
теплоты на отопление 116,
117
Расчет rидравлическнй конден-
сатопроводов 411 414
двухфазных 414
напорных 413
сухих и мокрых без-
напорных 411, 412
паропроводов 405 411
BbIcoKoro давления
409, 410
нИзкоrо
давления
406, 407
системы водяноrо
отопления 328 332
вертикальноЙ
однотрубноЙ 341 346
с унифи-
цированными стояками 375
377
rоризонтальной
однотрубной 354 356
двухтрубной
346 352
малоrо цирку-
ляционноrо кольца 341, 345,346
по удельным
линейным потерям давления
332 335
характерис-
тикам сопротивления 356 367
паровоrо отоплеиИя
415 419
стояков 336, 339, 345,
352 354
проводимости однотруБИЫJli
стояков системы Водяноrо ото-
пления 360, 361
системы воздушноrо отопле.
ния 444, 459
центральной 460
теплоаэродинамический ra.
зоходов отопительной печи
542, 543
тепловой бетонной отопи.
тельной панели вертикальио
515, 516
rоризонтально
513
отопительных приборOI
159 163
на ЭВМ 165 168
теплопроводов 380, 466
теплоrидравлический ре.
циркуляционноrо воздухона.
rревателя 451 453
теплопотерь через пол по.
мещений 90, 91
топливника отопительно
печи 538, 539
Реrулирование системы отоп,
ления качественное 169, 646,
651
количественное 170.
646, 651
пусковое 643
эксплуатационное 23,
169, 646
теплопередачи отопитель.
ных приборов 23, 16g.......172, 64i
автоматическое 17(
ручное 171
Pery лятор подачи воздуха 67
Режим влажностный оrражде.
ния помещения 61, 71
движения жидкости лами.
нарный 327
турбулентныЙ 327
здания воздушный 98
тепловоЙ 32, 79, 607
помещения нестационарный
72, 527
работы системы отопления
637, 6Ы
тепловой элемента системы
отопления 640
Рекомендации по проектиро.
ванию системы отопления 523,
607. 610
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Предметный указатель 729
Реконструкция системы отоп-
ления 660
Ремонт системы отопления 658
С
Самореrулирование системы
отопления 257, 449, 655
Сезон отопительныЙ 6
Секция радиатора 129, 130
Система конднционнровання
микроклимата (СКМ) 32
отопления 16
вакуумпаровая 403
водяная бнфнлярная 28,
174, 225, 226
вертикальная 27, 174,
218 224
высотных
зданнЙ
262 264
rеотермальная 716
rоризонтальная 27,
174, 225
rравитационная 27,
256 259
двухтрубная 28, 222
224, 506, 664
децентралнзованная
265 268, 423
квартирная, 260, 261,
379 381
насосная 27, 214
однотрубная 28, 218
222, 224, 225
воздушная 425
местная 18, 19, 426, 479
низкотемпературная 704
паровая замкнутая 28,
388, 389
раЗОМКНУ1ая 29, 392
субатмосферная 403
пароводяная 421
прерывистая 699
раЙонная 18
солнечная активная 713
пассивная 710
теплонасосная 690
центральная 18
воздушная 457
панельно-лучнстая 479
Скорость ветра 43
внтания 203
движения воды 211
конденсата 413
HarpeToro воздуха 452
пара 211,410
Соединение трубопроводов 177
Сопротивление оrраждения
воздухопроницанию 103
теплообмену на поверхнос-
ти внутренней 50, 51, 145
147
наружноЙ 50, 51,
148, 149
теплопередаче оrраждения
51, 52
оrраждения прнведен-
ное 68
требуемое 63 66
экономически целесо-
образное 63, 67
CBeTOBoro проема н две-
рн 70
стенкн отопнтельноrо
прибора 145
Состав проекта отопления 625
Способы rидравлнческоrо рас-
чета снстем отопления 328
332, 409, 410
Сравнение снстем отоплення
607, 610
Стояк системы отоплення 173,
180, 181
уннфнцированныЙ
375 377
Схема присоединения отопи-
тельных прнборов к теплопро-
водам 154, 186 191
системы водяноrо отоп-
ления к наружным теплопро-
водам завнсимая прямоточная
214, 216
зависнмая
со смешением 214, 215
незавнси.
мая 214, 215
расчетная система водяно-
ro отопления вертнкальной
однотрубной 305, 310, 311
rорнзонтальной
однотрубной 317
двухтрубноЙ 315
системы водяноrо отопле-
ния 217 226
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
730 Предметный указатель
nОЗДУШНоrо отопления
428
паровоrо отоплеНИfl 388,
392
Т
Таблипа rидравлическоrо рас-
чета напорных конденсатопро
подов 416
систем водяноrо ото-
плення 344. 349........351, 371
паропроводов высо-
Koro давлення 418
низкоrО Д:lвлеНIIЯ
407
Температура внутренней по-
верхиости оrраждения 52, 60
воздуха BHYTpeHHero 16, 36,
37, 484
HarpeToro 30, 432, 442,
452, 458, 460
наружноrо 41 43
наrретой поверхности в по-
мещении допустимая 37, 38,
485, 487
охлажденной поверхности 37
поверхностн оrраждения в
помещении расчетная 52, 60
помещення 35, 36, 487
радиационная 16, 36, 484
теплоносителя 20, 27, 29, 30
в однотрубном стояке
(ветви) системы водяноrо ото-
пления 306
средняя в отопнтельном
прнборе 156, 157
теплообменнике 230
Тепловыделения в помещении
бытовые 110
Теплоемкость воды массовая
удельная 124
материала объемная 108
отопнтельной печи 532
Теплозатраты на наrревание
воздуха 104
материалов 107
отопление текущие 17
Теплонсточник 16
Теплоноситель системы отоп-
ления 17, 21, 25, 505
Теплообмен на поверхности в
помещении 45 48
наружной 49
ТеплообмЕ'ННИК водо водяной
214, 229, 230
rазовоздушный 574, 575
Теплоотдача отопительных
приборов 159
бесполезная 110
теплопроводов 160
бесполезная 110
человека 34, 107
Теплопередача нестационар-
иая 79
стационарная 50 52
Теплопоступлеиия в помеще-
н ие от электрическоrо обору-
дования 108
HarpeTbIx материа-
лов 108
Теплопотери здания по укруп-
ненным измерителям 113, 114
помещения 86, 89
добавочные 92, 93
через оrраждения помеще-
ния 87, 90
Теплопровод 16, 173
Теплота конденсации пара
у дельнан 29, 124
Теплоусвоение пола помеще-
ния 70
Теплоустойчивость оrраждаю-
щеЙ конструкцни 55 59
помещения 72, 74
Топливник отопительноЙ печи
535
Тополоrня системы отоплення
217
Точка постоянноrо давления
в системе водяноrо отопления
276
Требования к системе отопле-
ния 18
к ОТОпнтельным приборам
124, 125
Труба воэдущная 207, 208,
224, 391
дренажная 199
дымовая отопительной печи
544 546
ребристая 134, 135
теплоизлучаю[Цая 576
Трубы для системы ОТОпления
175, 176
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
у
Предметный укйайтеАЬ 181
Увязка при rидравличеСКИJt
расчетах 336
Удаление воздуха из системы
водяноrо отопления 204------208
napoBoro отопления
208
Удлинение теплопроводов 178
Уклои теплопроводов 184 186
Управление работой системы
отопления 648
Уравнение fей-Люссака 251
тепловоrо баланса поверх-
ности 45, 488, 490
Условия температурной ком-
фортиости в помещениИ 36, 37
Установка смесительная 240
У стойчивость системы отопле-
иия rидравлическая 322, 339,
640
тепловая 320 322,
468, 608, 640, 681
Устройство предохранитель-
ное 389
Утка 179
Участок системы отопления 25
Учет влажности материала при
расчете теплопередачи 61, 72
Ф
Фактор формы элемента оrраж-
дения помещения 68, 69
Фасонные частИ труб 327
Фильтрация воздуха через
оrраждение 60, 61, 71
Формула Дарси-Вейсбаха 326
Колбрука 327
Пуазайля 327
Х
Характеристика зданИя тепло-
вая удельная 111, 112
rеометрическая воздушной
струи 438
rидравлическая системы
отопления 652
rидравлическоrо сопротив-
леиия участка системы отоп-
ления 330
удельная 357
узла участков систе-
мы отопления 330
тепловая элемента системы
отопления 641
Ц
Центр наrревания в СИстеме
отопления 302
охлаждения в системе ото-
пления 302
ч
Число Био 509
Рейнольдса 327
Ш
Шайба дроссеЛИРУЮЩ8Я (,циа-
фраrма) 401, 407, 408
Шум в системе отоплеиия 2JO,
211, 235
э
Экоиомичность системы отоп-
ления БJО БJ4
Экономия теплоты на отопле-
н ие 675
Элеватор водоструйный 2J6,
23J, 244 247
Электрокалорифер 603
Электрокамин В88
Электроконвектор 589
Электрокотел 60]
Электрорадиатор 588
Электротепловентилятор 589
Эпюра давления rидростатиче--
cKoro в насосной системе во-
дяноrо отопления 278, 292
циркуляционноrо в си-
стеме водяноrо отопления 334,
338, 352
Эффект Пельтье 598
Эффективность отопления зда-
ния 319
системы отопления 606
609, 681
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
оrЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . .. ............. 3
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Раз д е л 1. Общие сведения об отоплении 16
rлава 1. Характеристика систем отопления 16
9 1.1. Система отопления .. ..... 16
9 1.2. Классификация систем отопления . 18
9 1.3. Теплоносители в системах отопления 21
1.4. Основные виды систем отопления. . 26
rлава 2. Тепловой режим отаnливаеl>tоео здания . . . .. 32
Э 2.1. Тепловая: обстановка и условия: комфортности для
человека в помещении .. .............. 35
9 2.2. Обеспеченность расчетных условий ..... 38
9 2.3. Характеристики наружноrо климата холодноrо
периода rода . .. ................. 41
9 2.4. Теплообмен на наrретой и охлажденной поверх-
ностях в помещении и на наружной поверхности оrражде-
ния здания . .. .................. 45
9 2.5. Стацнонарная передача теплоты через наружные
оrраждения . .. ............... 50
2.6. Теплоустойчивость оrраждений . . . . . . . 55
9 2.7. Влияние воздухопроницания и влажности мате-
риалов на теплопередачу через оrраждение 60
9 2.8. Защитные свойства наружных оrраждеНIIЙ 62
9 2.9. Нестационарный тепловой режим, теплоустойчи-
вость помещения . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72
9 2.10. Реrулярный тепловой режим; остывание н Harpe-
вание помещения . " ........... 79
rлава 3. Тепловая мощность системы отопления . . . 85
9 3.1. Тепловой баланс помещения ........ 85
9 3.2. Потери тепЛоты через отдельные оrраждения в
помещенин . " .................. 87
9 3.3. Расчетные основные теплопотери помещения . .. 89
9 3.4. Потери теплоты на наrревание наружноrо возду-
!Ка при инфильтрации через наружные оrраждения 98
9 3.5. Затраты теплоты на наrревание холодных материа-
лов, тепловыделения в помещении . . . . . . . . .. 107
9 3.6. Тепловая эффективность отопительноrо устройства
в помещении 11 выбор установочной тепловой мощности
системы отопления . .. ............... 109
9 3.7. Удельная: тепловая характеристика здания и расчет
потребности в теплоте на отопление по укрупненным из-
мерителям .... . . . . . . . . . . . . . . . 111
9 3.8. Использование тепловой мощности системы отоп,
леиия и rодовые затраты теплоты на отопление . . .. 114
9 3.9. Учет особенностей тепловоrо режима здания при
выборе ero системы отопления ., .......... 117
Раз Д е л 11. Элементы систем центральноrо отоплении.. 123
r лава 4. Отопительные при60РЫ . . . . . . . . . . . .. 123
9 4.1. Требования, предъявляемые к отопительным при-
борам . . . . . . . . . . . . , 123
9 4.2, Классификация отопительных приборов 126
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ОZAавление 738
4.3. Описание отопительных приборов . ...... 129
4.4. Выбор и размещение отопительных приборов. . 137
4.5. Коэффициент теплопередачи отопительноrо при-
бора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 144
4.6. Плотность тепловоrо потока отопительноrо прибора 15б
4.7. ТепловоЙ расчет отопительных приборов 159
4.8. Тепловой расчет отопительных приборов с помо-
щЬЮ ЭВМ . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . " 165
4.9. Реrулирование теплопередачи отопительных прибо-
ров . .. ...,.............. lб9
F лава 5. Теплопроводы системы отопления 173
5.1. Классификация: и матернал теплопроводов 173
5.2. Размещение теплопроводов в зданин . . . 177
5.3. Присоединение теплопроводов к отопительным при-
борам . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18б
5.4. Размещение запорно-реrулнрующеЙ арыатуры 192
5.5. Удаление воздуха из системы отопления: 200
5.6. Изоля:ция: теплопроводов . . 208
Раздел IH. Водяное отопление. . ...... . 213
Fлава б. Система водяноео отопления ...... 213
б.l. Теплоснабжение системы водя:ноrо отоплепия: 213
б.2. Схемы системы HacocHoro водя:ноrо отопления: 217
6.3. ТепловоЙ пункт систеllЫ водя:ноrо отопления:. 227
б.4. Циркуляционный насос системы водя:ноrо отопле-
ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
б.5. Смесительная: установка систе1lЫ водяноrо отопле-
ния: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
6.б. РасщирительныЙ бак снстемы водя:ноrо отоплення: 248
б.7. Система отопления: с естественной ЦИРКУJlяциеЙ
воды . .. ..................... 255
6.8. Система водя:ноrо отопления: высотных зданиЙ. 261
6.9. Децентрализованная: система водо
водя:ноrо отоп-
ления . .. .................... 265
Fлава 7. Расчет давления в системе водяноео отопления.. 269
7.1. Изменение давленпя: при движении воды в трубах 269
7.2. Динамика давлення: в системе водя:ноrо отопления 273
7.3. Естественное циркуля:цнонНое давление . . .. 300
7.4. Расчет естественното ЦИрКУЛяционноrо давления
в систеllе водяноrо отоплення:. ........... 304
7.5. Расчетное циркуля:ционное давление в насосной
системе водя:ноrо отопления .. ........... 318
Fлава 8. Fидравлический расчет системы водяною отопления 324
8.1. Основные положения: rидравлическоrо расчета
сИстемы водя:ноrо отопления:. .,......... 324
8.2. Способы rидравлическоrо расчета систеllЫ водя:ноrо
отопления: . ., .......,.......... 328
8.3. fидравлический расчет системы водяноrо отопления
по удельной линеЙной потере давленпя: . . . . . .. 332
8.4. fидравлический расчет системы водя:ноrо отопления
по характеристнкам сопротивлення: и проводимостя:м 356
8.5. Особенности rидравлическоrо расчета системы
отопления: с приборами из труб . . . . . . . . . .. 373
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
734 ОzлаВАСнuе
8.6. Особенности rидравличetкоrо расчета системы
отоплеиия со стояками уиифицированной коиструкции
8.7. Особениости rидравлическоrо расчета системы
отоплеиия с естественной цпркуляцией воды .....
Раз Д 8 11 IV. Паровое, воздушное и панельно
лучнстое
отопление . . . . ... . . . . .. .. . . . .. I . . . .
r лава 9. Паровое отопление . . . . . . . . .
9.1. Система паровоrо отопления .........
9.2. Схемы и устройство системы паровоrо отоплеиня
9.3. Оборудование системы ПароВоrо отопления . .
9.4. Системы вакуум
паровоrо и субатмосферноrо отоп-
ления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5. Выбор начальноrо давления пара в системе . .
9.6. rидравлический расчет паропроводов низкоrо дав-
ления . .. ....................
9.7. rндравлический расчет паропроводов BbIcoKoro
давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8. rндравлический расчет коиденсатопроводов
9.9. Последовательность расчета системы Паровоrо
отопления . .. .............,..
9.10. Использованне пара вторичноrо вскнпаНIIЯ
9.11. Система Пароводяиоrо отопления
r/latJa 10. Воздушное отопление . .......
10.1. Система воздуШНоrо отоплеиия .
10.2. Схемы системы воэдушиоrо отоплеиия ....
10.3. Количество и температура воздуха для отоплеиия
10.4. Местное воздушное отопление ........
10.5. Отопительные arperaTbI .. ..........
10.6. Расчет подачи воэдуха, HarpeToro в отопительиом
arperaTe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7. Квартирная система воэдушиоrо отоплення . .
10.8. Рециркуляциоиные воздухонаrреватели
10.9. Центральное воздушиое отопление
10.10. Особенности расчета воздуховодов цеитраль-
Horo воэдушноrо отоплеиия .. .....
10.11. Смесительные воэдушно-тепловые завесы
rAaaa 11. Панельно
лучистое отопление.. ...
11.1. Система панельно,лучистоrо отопления ...
11.2. Температурная обстановка в помещении при па-
нельно-лучистом отопленни .. .........
11.3. Теплообмен в помещении при панельно'лучистом
отоплении . , . " . . . . . . .. . .. . .. .. .. . .. " .. ..
11.4. Конструкция отопнтельных паиелеft .....
11.5. Описание бетонных отопительных паиелей
11.6. Теплоносители и схемы системы панельноrо отопле-
375
378
иия . . . . .. .. . . .. . .. .. .. .. .. . . .. .. .. .. .. . .. .. .
11.7.. Площадь и температура поверхностн отопитеЛьНЫJQ
лаиеЛеи . . ." ........................
11.8. Расчет теплопередачи отопителЬИБIх па нелей. .
11.9. Особенности проектироваиия снстемы паиельноrо
отопления . .. ......
Р а а Д е л У. Местное отопление . . . . . . . . . . . .
384
384
384
386
394
402
404
404
410
411
415
419
421
425
425
428
431
434
435
439
445
447
457
465
471
478
478
483
487
494
499
505
508
566
533
527
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
02/tавлenuе 7Зli
[лава 12. Печное отопление ........ 527
121.1. Характеристика печиоrо отопления 527
12.2. Общее описание отопительных печей 530
12.3. Классификация отопительных печей ..,.. 531
12.4. Конструирование и расчет топливников тепло-
емких печей . . . . . . . . . . . . . . .. 535
12.5. Коиструирование и расчет rаэоходов теплоемких
печей . ., ............... 540
12.6. Коиструирование дымовых труб для печеil 544
12.7. Современные теплоемкие отопительные печи 546
12.8. Нетеплоемкие отопительные печи 555
12.9. Проектирование печиоrо отопления 558
[лава 13. r азовое отопление 564
13.1. Общие сведения . . 564
13.2. fазовые отопительные печи . 565
13.3. fазовые водонаrреватели .. ... .. 569
13.4. fазовые нетеплоемкие отопительные приборы 571
13.5. fазовоздушные теплообменники . . 573
13.6, fазовоздушное лучистое отопление 576
13.7. fазовое лучистое отопленне 578
[лава 14. Электрическое отопление 582
* 14.1. Общие сведения . . . 582
* 14.2. Электрические отопительные приборы 583
14.3. Электрическое аккумуляцИоиное отопление .. 592
* 14.4. Элеl<трическое отопление с помощью тепловоrо
насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 598
14.5. Комбинированное отопление с использованием
электрической энерrии ........... 6Ы
Р а э Д е л VI. Проектирование системы центральноrо отоп-
ления . . . . " . . .. . . . " . . . " . . . . . .. . 606
rлава 15. Сравнение OCHO€JHЫX систем отопления " 606
15.1. Технические покаЗатели систем отопления 607
15.2. Экономические покаэатели систем отоплення 610
9 15.3. Области применения систем отопления 615
15.4. Условия выбора системы оТопления 621
r лава 16. Разработка системы отопления 624
16.1. Процесс проектирования; состав проекта отоп-
ления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 624
16.2. Нормы и правила проектпрования отопления. 626
16.3. Последовательность проектирования отопления 628
* 16.4. Проектирование отопления с помощью ЭВМ "
31
16.5. Типовые проеК1Ы отопления, их применсние .. 634
Р а s Д е л VH. Повышение эффективиости системы отопления 637
[лава 17. Режи!>1 работы и рееулированuе системы отоnле.
ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637
17.1. Режим работы системы отопления 637
17.2. Реrулирование системы отопления 642
* 17.3. Управление работой системы отопления ... 648
17.4. Особенности режима работы и реrулирования раз-
личных систем отопЛения ., ............ 651
r лава 18. Совер шенствование системы центра.llЬНОео опwnления 660
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
73 r. О,лавленuе
18.1. Реконструкция системы отопления
18.2. Двухтрубная система водяноrо отопления повы-
шенноЙ тепловой устойчивости ........
18.3. Однотрубная система водяноrо отопления с термо-
сифонными отопительными приборами .......
18.4. Комбинированное отопление .. .......
Раз Д е л VIII. Энерrосбережение в системах отопления
r лава 19. ЭКОНО.l!ия теплоты на отопление .......
19.1. Снижение энерrопотребностн отопления здания
19.2. Повышение эффективности отопления здания
19.3. Теплонасосные установкн для отоплення
19.4. Экономия теплоты при автоматизации работы
системы отопления . .. ...........
19.5. Прерывистое отопление зданий .....
19.6. Нормирование отопления жилых зданий .
rлава 20. Утилизация природной и сбросной f71Enлоты в си-
стемах отопления . . . . . . . . . . . . . . . .
20.1. Системы низкотемпературноrо отопления
20.2. Системы солнечноrо отопления ..,
20.3. Системы rеотермальноrо отопления .....
20.4. Системы отопления с использованием сбросной теп-
лоты. . . . . . . .
Список литературы . .
Предметный указатель
660
664
668
670
675
675
675
681
683
691
693
700
703
703
709
718
721
723
724
J'ЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Боrословский вЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ,
СКАНАВИ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ
ОТОПЛЕНИЕ
Художественный редактор Л. Ф. EropeHKO
Технический редактор Ю. Л. Циханкова
Корректор Н. А. Маликова
ИБ Н. 4643
Сдано в набор 20.06.90. Подписано в печать 22.01.91.
Формат 84Х 108'/... Бумаrа тип. ,N', 1. rариитура
ЛитературнаЯJ.
П
чать высокая. Усл. печ. л 38.64. Уел. kp.-о1Т. 38.64. Уч.-иад. л. 39.32.
Тираж 43 000 эка. Иад. ,N', А 1
219 9 Закаа,N', 765. Цена 3 руб.
СтройиадаТ. 1 О 1442 Москва. Каляевская, 23а
Ордена Октябрьской Революцнн и ордена Трудовоro KpacHoro Знамени МПО
сПервая Образцовая типоrрафия» rосударственноro комнтета СССР по печати.
113054. Москва. Валовая. 28
Отпечатано с матрнц во Владимирской тнпоrраФии rоскомитета СССР по печаТи
600000. r. Владнмир, Октябрьскнй пр. д. 7
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/