IpAfc
ТЕПЛОТЕХНИКА, ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Учебник для высших учебных заведений
К.В. Тихомиров, Э.С. Сергеенко
ТЕПЛОТЕХНИКА,
ТЕПЛО-
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ
И ВЕНТИЛЯЦИЯ


i-LS.Тихомиров, Э.С. Сергеенко
ТЕПЛОТЕХНИКА,
ТЕПЛО"
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ
И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Допущено
Государственным комитетом СССР по народному
образованию в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности
„Промышленное и гражданское строительство11
4-е издание, переработанное и дополненное
) БИБЛИОТЕКА
!’	ИН л ГII г pur
'•'То И I'. ЯВНОГО HMI*ryin ?
4$1>. Je. и I
Мотива Стройиздат 1Э31
ББК 38.762
'1' 46
УДК 697(075.8)
Рецензент — канд. техн, наук, дон. В. С. Тишкин (МИСИ им.
В В. Куйбышева)
Редактор — М. В. Степанова
Тихомиров К. В., Сергеенко Э. С.
Т46 Теплотехника, теплогазоспабжение и вентиля-
ция: Учеб, для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. —
М.: Стройнздат, 1991. — 480 с.: ил.
ISBN 5-274-00831-3
Даны основные положения проектирования систем тепло-
газоснабжения и вентиляции, расчеты их отдельных элемен-
тов. Представлены конструкции новых отопительных прибо-
ров, освещены вопросы надежности систем теплоснабжения.
Учебник дополнен сведениями о системах горячего водоснаб-
жения, АЭС, нетрадиционных источниках теплоты и другими
материалами. Авт. 3-го изд. (1981 г.) К. В. Тихомиров.
Для студентов строительных вузов, обучающихся по спе-
циальности «Промышленное и гражданское строительство».
3309000000—493
047(01)—91
183—91
ББК 38.762
Учебное издание
Тихомиров Константин Васильевич
Сергеенко Эдуард Сержевич
ТЕПЛОТЕХНИКА, ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Редактор М, В. Степанова
Мл. редактор II. В. Баранова
Технический редактор М. В. Павлова
Корректор Г. Л. Кравченко
И Б № 5270
Сдано в набор 04.12.90. Подписано в печать 15.04.91. Формат 84Х1О8'/32. Бумага
тип. № 1. Гарнитура «Литературная». Печать высокая. Уел. печ. л. 25,2.
Усл. кр.-отт. 25,42. Уч.-изд. л. 26,08. Тираж 33 000 экз. Изд. № AI-3300.
Заказ 693. Цена 2 р. 40 к.
Стройнздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Владимирская типография Госкомпечати СССР
000000. г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7
© Строй издат, 1974
© Тихомиров К. В., Сергеенко Э. С.,
ISBN 5-274-00831-3	1991, с изменениями
Светлой памяти наших отцов
Василия Ивановича Тихомирова
и Сержа Антоновича Сергеенко
посвящаем
ПРЕДИСЛОВИЕ
Уровень развития строительного производства в настоящее вре-
мя определяется в числе других условий наличием высоко квалифи-
цированных специалистов — профессионалов. Важность теплотехни-
ческой подготовки инженера-строителя определяется тем, что си-
стемы обеспечения заданных клнмамических условий в помещениях
являются составными технологическими элементами современных
зданий и на них приходится значительная часть капитальных вло-
жений и эксплуатационных расходов. (Кроме того, знание основ теп-
лотехники, теплогазоснабжения и вентиляции даст возможность бу-
дущему инженеру-строителю планировать и проводить мероприя-
тия. направленные на экономию топливно-энергетических ресурсов,
охрану окружающей среды, на повышение эффективности работы
оборудования.
Учебник написан в полном соответствии с программой учебной
дисциплины «Теплотехника, теплогазоспабжение и вентиляция»,
утвержденной в 1984 г. Учебно-методическим управлением по высше-
му образованию Министерства высшего и среднего специального об-
разования СССР. В четвертом издании материал существенно об-
новлен, в нем учтены современные научно-технические решения в об-
ласти строительства, а также новые нормативные документы.
В отличие от предыдущих изданий в методических целях изме-
нена структура и последовательность изложения материала, который
состоит из пяти разделов.
В 1 разделе изложены теоретические основы теплотехники, тех-
ническая термодинамика и основы теории теплообмена. Во II раз-
деле рассмотрены тепловлажностный и воздушный режимы зданий,
методы и средства их обеспечения, а также тепловой баланс поме-
щений и теплозатраты на отопление зданий. В III разделе представ-
лены основные сведения об отоплении гражданских и промышлен-
ных здании, методы нх расчета и проектирования. В IV разделе
даны основы знаний по вопросам вентиляции зданий, системам кон-
диционирования воздуха, приводятся основные понятия по холодо-
снабжению. В V разделе освещены вопросы теплогазоснабжения
1*
3
зданий и охраны окружающей среды. В отличие от предыдущих
изданий этот раздел по методическим соображениям помещен по-
следним.
Написаны четыре новые главы: «Микроклимат помещения и сис-
темы сто обеспечения» (гл. 3), «Тепловлажпостный и воздушный ре-
жимы помещений» (гл. 4), «Горячее водоснабжение» (гл. 19), «Ре-
конструкция систем обеспечения микроклимата» (гл 22), двадцать
новых параграфов.
При разработке проекта здания или его реализации инженер
строитель должен знать весь комплекс требований, которые предъяв-
ляет к сооружению санитарная техника Поэтому большое внимание
в учебнике уделено вопросам увязки систем отопления, вентиляции,
горячего водоснабжения, газоснабжения и теплоснабжения со строи-
тельными конструкциями зданий.
В учебнике приводятся примерный объем и содержание курсо-
вой проектной работы, предусмотренной учебным планом. В конце
каждой главы для активизации самостоятельной работы студента над
учебником приведены контрольные вопросы, а в конце книги — ли-
тературные источники, которые могут быть полезны студенту при
более детальном самостоятельном изучении отдельных вопросов Ма-
териал «Приложения» существенно обновлен и приведен в мини-
мальном объеме, необходимом для выполнения курсовой проектной
работы
Учебник написан сотрудниками кафедры «Теплогазоснабжекие
и вентиляция» Казанского инженерно-строительного института. Главы
1, 2, II, 14 (кроме § 53, 54), 20, § 66, 67, 82 написаны канд. техн
наук К. В. Тихомировым. Главы 3—6,7 (кроме §26, 27). гл. 8 (кро-
ме § 31). § 53, 54, главы 16, 17 (кроме § 66, 67), 18 (кроме § 82),
19, 21 (кроме § 96), 22. приложения, контрольные вопросы написа-
ны канд. техн, паук, доц. Э. С. Сергеенко, остальной материал на-
писан совместно.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензенту учебни-
ка канд. техн, паук, доц. МИСИ им. В. В. Куйбышева В. С. Тишкину,
а также д-ру техн, наук, проф. В. Н. Посохину, канд. техн, наук,
проф. В. Д Выошину, канд. техн, наук, доц. А. И. Нарбскову за
ценные замечания и пожелания, сделанные при подготовке рукописи
к печати.
ВВЕДЕНИЕ
Теплотехника — область науки и техники, занимающая.я вопро-
сами получения и использования теплоты Различают два вида ис-
пользования теплоты — энергетическое и технологическое. Энергети-
ческое использование теплоты основывается на процессах, преоб-
разующих теплоту в механическую работу. Эти процессы изучаются
технической термодинамикой. Энергетические устройства, в которых
осуществляется преобразование теплоты в работу, называют тепло-
выми двигателями.
Технологическое использование теплоты основывается на реали-
зации теплоты для целенаправленного изменения физико-химических
свойств при осуществлении различных технологических процессов.
К устройствам, в которых непосредственный подвод теплоты исполь-
зуется для технологических целей, относятся различные печи, сушил-
ки, отопительные приборы, калориферы и т д.
Наука, изучающая закономерности теплообмена между телами,
называется теорией теплопередачи Техническая термодинамика и тео-
рия теплопередачи составляют теоретическую часть теплотехнической
науки.
Одним из основоположников теплотехники был великий русский
ученый М. В. Ломоносов. Его классические труды, опубликованные
в 1740—1750 гг., лежат в основе последующего развития теплотех-
ники. В XVIII и XIX вв в результате систематических исследований,
проводимых русскими учеными, а также учеными западноевропей-
ских стран и Америки, накапливались научные данные, способство-
вавшие развитию теплотехники как пауки. Русские ученые были
и остаются пионерами в решении многих важнейших проблем тепло-
техники
К знаменательному этапу развития техники теплоснабжения от-
носятся разработка и внедрение централизованного способа отопле-
ния зданий, при котором несколько помещений или все здание отап-
ливаются из одного центра. Первая система водяного отопления
в России была предложена и осуществлена в 1834 г. инж. П. Г. Со-
болевским. Пар, впервые использованный в 1745 г. для обогрева
оранжерей, получил широкое применение для отопления зданий лишь
в XIX в. В России, в отличие от западноевропейских стран и особен-
но от США, паровое отопление в жилых домах как не отвечающее
санитарно-техническим требованиям почти не применялось.
Отечественным ученым и инженерам принадлежит большая за-
слуга в развитии воздушного отопления. Эта система под названием
«русская система» уже в середине XIX в. широко применялась на
Западе для отопления дворцов и других больших зданий. Начало
5
XX в. в области техники теплоснабжения характеризуется появлени-
ем многих новшеств: в 1903 г. проф. В. М. Чаплин разработал и вне-
дрил систему пароводяного отопления; тогда же в Петербурге было
осуществлено районное теплоснабжение с обслуживанием нескольких
зданий из одного теплового пункта; в 1905 г. инж. В. Л. Яхимович
разработал и внедрил панельно-лучистое отопление, которое тогда
им было названо «паробетонным» — при теплоносителе паре и «во-
добетонным» — прн теплоносителе воде; в 1909 г. инж. Н. П. Мель-
ников достиг успеха в практическом применении системы водяного
отопления с искусственной циркуляцией теплоносителя; в 1924 г.
в Советском Союзе была построена первая теплофикационная уста-
новка с тепловой сетью, по которой подавалась перегретая вода
в несколько общественных здании.
В СССР одним из создателей строительной теплотехники явля-
ется проф. В. Д. Мачинский. Его книга «Теплотехнические основы
гражданского строительства» (1925 г.) была первым фундаменталь-
ным трудом в этой области.
Одновременно с техникой теплоснабжения развивалась н техни-
ка вентиляции зданий. В середине XIX в. в России работал комитет
по изучению различных способов вентиляции помещений. Комитет
выработал нормы воздухообмена, установил оптимальные темпера-
туры воздуха помещений в зависимости от их назначения и ответил
на ряд вопросов по вентиляции зданий.
В 60-х гг. XIX в. в России была устроена прпточно-вытяжиая
вентиляция в нескольких госпиталях и в других общественных зда-
ниях.
В настоящее время в СССР нет ни одного предприятия, которое
не было бы оснащено современными средствами воздухообмена.
В области вентиляции в Советском Союзе имеются большие дости-
жения: создана теория промышленной вентиляции; разработано мно-
го принципиально новых способов воздухообмена и очистки воздуха
как наружного, подаваемого в помещения, так и удаляемого во
внешнюю среду; стало широко применяться кондиционирование воз-
духа; создана промышленность по изготовлению вентиляционного
оборудования и кондиционеров; решаются вопросы охраны окружаю-
щей среды.
Газификация начала развиваться лишь в первой четверти XX сто-
летия. По состоянию на начало 1988 г. суммарная протяженность
только магистральных газопроводов диаметром 530—1420 мм соста-
вила 197 тыс. км. Среднегодовой темп строительства новых газопро-
водов в 1980—1987 гг. превысил 10 тыс. км (в 1960—1970 гг.—
4 тыс. км)
В настоящее время в СССР газифицировано более 70 % горо-
дов и поселков городского типа. Более 210 млн человек пользуются
6
природным газом в быту. Широкая газификация народного хозяй-
ства страны существенно повысила санитарно-гигиенический уровень
производства, улучшила воздушный бассейн наших городов.
Советская теплофикация является результатом развития и реа-
лизации идеи комбинированного способа выработки теплоты и элек-
троэнергии. Как известно, установленная электрическая мощность
тепловых агрегатов в пашей стране составляет около '/з установлен-
ной мощности всех тепловых электростанций страны, работающих
па органическом топливе.
В последние годы в Советском Союзе созданы оригинальные сис-
темы центрального отопления здании. К началу 1988 г. системами
центрального отопления оборудовано более 90 % всей жилой пло-
щади городского жилищного фонда. Разработано на научной основе
и получило большое применение воздушное отопление, организована
индустриальная заготовка элементов и узлов тепловых сетей п сис-
тем отопления. На базе строительной теплотехники в СССР создана
теория проектирования ограждающих конструкций зданий и разра-
ботаны основные проблемы строительной климатологии.
Огромное значение для развития теплотехники имеют научно-
исследовательские работы таких учреждений, как Всесоюзный теп-
лотехнический институт (ВТИ) им. Ф. Э. Дзержинского, Энергети-
ческий институт им. Г. М. Кржижановского АН СССР Центральный
котлотурбинпый институт им. И. И. Ползунова Большая научная
работа, связанная с различными направлениями теплотехники, про-
водится также в ряде других учреждений и во многих вузах Совет-
ского Союза.
РАЗДЕЛ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА
§ 1.	Общие сведения о технической
термодинамике
1.	Предмет технической термодинамики. Технической
термодинамикой называется наука о свойствах тепловой
энергии и законах взаимопреобразования тепловой и ме-
ханической энергии. Техническая термодинамика поло-
жена в основу изучения и усовершенствования всех теп-
ловых двигателей.
Как известно из практики, во взаимопреобразовании
тепловой и механической энергии участвует рабочее те-
ло. Как правило, это газообразные тела — газы и пары.
Использование в качестве рабочего тела газов и паров
объясняется тем, что они, обладая большим коэффициен-
том теплового расширения, могут при нагревании совер-
шать гораздо большую работу, чем жидкости и твер-
дые тела.
В термодинамике приняты два понятия о газе. Газы,
молекулы которых обладают силами взаимодействия
и имеют конечные, хотя и весьма малые, геометрические
размеры, называют реальными газами. Газы, молекулы
которых не обладают силами взаимодействия, а сами мо-
лекулы представляют собой материальные точки с ни-
чтожно малыми объемами, называются идеальными га-
зами. Понятие об идеальном газе введено для упрощения
изучения термодинамических процессов и получения бо-
лее простых расчетных формул.
Водяной пар рассматривают как реальный газ, к ко-
торому нельзя применять законы, установленные для
идеальных газов. Все реальные газы являются парами
тех или иных жидкостей; при этом чем ближе газ к пере-
ходу в жидкое состояние, тем больше его свойства откло-
няются от свойств идеального газа.
2.	Основные параметры состояния газа. К основным
параметрам состояния газов относятся; давление, тем-
пература и удельный объем.
Давление. Давлением вообще называется сила,
действующая на единицу площади поверхности тела пер-
8
Рис. 1.1. Измерение давления
газа в сосуде
о — давление газа в сосуде выше
атмосферного; б — то же, ниже
атмосферного
пендикулярно последней. Давление газа есть средний ре-
зультат силового воздействия громадного числа молекул
газа на внутреннюю поверхность сосуда, в котором за-
ключен газ. Молекулы газа, находясь все время в дви-
жении, ударяются о поверхность сосуда и тем самым
«давят» на его стенки.
В технике различают абсолютное давление рПбс» из-
быточное давление р113с и разрежение р„. Под абсолют-
ным давлением подразумевается полное давление, под
которым находится газ. Под избыточным давлением по-
нимают разность между абсолютным давлением, боль-
шим, чем атмосферное, и атмосферным давлением. Раз-
режение (вакуум) характеризуется разностью между ат-
мосферным давлением и абсолютным давлением,
меньшим, чем атмосферное.
Рассмотрим методы измерения давления с помощью
U-образной трубки, залитой жидкостью и сообщающейся
с атмосферным воздухом (рис. 1.1). Если давление в со-
суде выше атмосферного (рис. 1.1, а), то в правом коле-
не трубки прибора жидкость поднимется выше, чем в ле-
вом. Давление в сосуде будет, очевидно, уравновеши-
ваться давлением атмосферного воздуха и давлением
столба жидкости в трубке высотой h. Следовательно, и в
правом, и в левом коленах трубки прибора в сечении
с—d давление на жидкость одинаково, а отсюда можно
заключить, что
Рабс = Рб + ёгРЛ.	('•!)
где Дабе — абсолютное (полное) давление газа в сосуде; рс — атмос-
ферное давление по барометру; р— ускорение свободного падения
в точке измерения; р — плотность жидкости; h — высота столба жид-
кости; gph давление столба жидкости высотой h, выраженное
в тех же единицах, в каких даны давления ргбс и ре — это давление
является избыточным риз6.
Следовательно,
Рабс ~ Рб + Ризб»	(12)
9
отсюда
РизО — Рабе Рб-	(13)
Если давление в сосуде ниже атмосферного, то уро-
вень жидкости будет выше в левом колене трубки (рис.
1.1, б) и измеряемая среда будет иметь разрежение (ва-
куум):
Рабс = Рб~Рв	( ))
или р„ = р0 — рабс.	(15)
Приборы, служащие для измерения давления газа
больше атмосферного, называются манометрами и пока-
зывают избыточное давление газа над атмосферным.
В практике избыточное давление называют манометри-
ческий! давлением. Для измерения давлений меньше ат-
мосферного применяются вакуумметры, показывающие
насколько давление газа ниже атмосферного.
Температура — параметр, характеризующий теп-
ловое состояние тела. Температура тела, являясь мерой
хаотического движения его молекул, определяет направ-
ление возможного самопроизвольного перехода теплоты
от тела с большей температурой к телу с меньшей тем-
пературой.
В СССР для измерения температур согласно ГОСТ
8.417—81 принята термодинамическая температура Кель-
вина (обозначение — Т), используемая в системе СИ.
Температуру Кельвина выражают в кельвинах. Кельвин
(К) равен ‘/273,15 части термодинамической температуры
тройной точки воды.
Кроме температуры Кельвина, согласно СИ допуска-
ется применять также температуру Цельсия (обозначе-
ние t). Температуру Цельсия выражают в градусах Цель-
сия (обозначение — °C). По размеру градус Цельсия
равен кельвину: 1 °С = К, следовательно,
Д/ = Л7.	(1.6)
Связь между температурой Цельсия и термодинами-
ческой температурой определяется выражениями:
/ = 7 — 273,15К;	(1.7)
T = t + 273.15К.	(1.8)
Удельный объем. Молекулярно-кинетическая
теория устанавливает понятие объема, занимаемого га-
зом, как пространства, в котором перемещаются его мо-
лекулы. Объем газа измеряется в кубических метрах. Ко-
10
личество газа определяется его массой, выраженной в ки-
лограммах.
Удельным объемом, v, м3/кг, называется объем еди-
ницы массы газа, т. е.
v = V/G,	(19)
где у— полный объем газа, м3, С — масса газа, кг,
Обратная величина, кг/м3,
p = G/V	(1.10)
является плотностью, представляющей собой количество
вещества, заключенного в 1 м3, т. е. массу единицы объ-
ема.
Кроме рассмотренных основных параметров газа су-
ществуют и другие параметры состояния: энтропия S,
внутренняя энергия U и энтальпия i. Эти параметры бу-
дут рассмотрены дальше.
3.	Теплота и работа как формы передачи энергии. По
существу, понятие теплоты близко к понятию работы.
Различие между теплотой и работой состоит лишь в том,
что они являются разными формами передачи энергии.
Теплота представляет собой такую форму передачи
энергии, которая определяется либо непосредственным
контактом между телами (теплопроводность, конвекция),
либо лучистым переносом энергии. Особенности превра-
щения теплоты в работу и ее переход от одного тела
к другому не исчерпываются количественными соотноше-
ниями, так как по своей физической природе теплота не
может самопроизвольно превращаться в работу. Этот
принудительный процесс обязательно сопровождается
другими энергетическими изменениями в окружающей
среде, или в рабочем теле, или в среде и теле одновре-
менно. В частности, располагаемая теплота не может
полностью превращаться в работу в тепловом двигате-
ле, так как часть ее передается окружающей среде.
Особенность перехода теплоты состоит в том, что этот
процесс носит односторонний характер — теплота пере-
ходит самопроизвольно только от тела с более высокой
температурой к телу с меньшей температурой. А обрат-
ный переход теплоты от тела с меньшей температурой
к телу с большей температурой может быть лишь прину-
дительным. Для осуществления принудительных процес-
сов превращения и передачи теплоты используют тепло-
вые машины. Условия, при которых возможно превраще-
11
ние теплоты в работу, были выявлены инженером Сади
Карно в 1824 г.
Работа, в отличие от теплоты, представляет собой
макрофизически упорядоченную форму передачи энергии
путем взаимного механического воздействия тел. В этом
и заключается качественное отличие понятий «работа»
и «теплота».
4.	Уравнение состояния идеального газа. Уравнение
состояния идеального газа, полученное Клапейроном,
имеет вид
pv = RT,	(1.11)
где р— абсолютное давление газа, Па; v—удельный объем, м3/кг;
/?—газовая постоянная, отнесенная к массе газа, равной 1 кг, и име-
ющая для каждого газа свое значение; 7 — термодинамическая тем-
пература, К. Размерность газовой постоянной Дж/(кг-К).
Уравнение (1.11) является уравнением состояния для
1 кг газа.
Умножая обе части на G и учитывая, что Gv=V, по-
лучим уравнение состояния для любого количества газа:
pV = CRT.	(1.12)
Если в уравнении (1.12) V заменить объемом, зани-
маемым 1 кмолем (Кы), G — молекулярной массой р, то
получим уравнение состояния для 1 кмоля газа:
рИм = ц/?Г-	(113)
В таком виде уравнение было получено впервые
Д. И. Менделеевым. Из этого уравнения определяется
универсальная газовая постоянная, отнесенная к 1 кмолю
(килограмм-моль) газа*:
pR = pV-t,l/T.	(1.14)
Из физики известно, что при температуре Г=273,16 К
и при давлении р= 101,325 кПа (760 мм рт. ст.), т. е. при
нормальных физических условиях, объем 1 кмоля любого
идеального газа равен 22,4146 м3 (закон Авогадро).
Подставляя числовые значения объема, давления,
температуры в уравнение (1.14), получаем универсаль-
ную газовую постоянную, Дж/(кмоль-К):
101 325-22,4146
pR =----- -------- =8314,9.
f	273,16
(1.15)
* Кнлограмм-молем (кмолем) называется масса вещества, чис-
ленно равная его молекулярной массе и выраженная в кг,
12
Газовая постоянная, Дж/(кг-К), отнесенная к 1кг
любого газа, будет равна
R = 8314,9/р.	(1.16)
Значение газовой постоянной принимают по табли-
цам, приведенным в специальной литературе, или опре-
деляют вычислением.
В практических расчетах нередко уравнение состоя-
ния газа (1.Н) принимается в виде
p = RT/v = pRT.	(1.17)
5.	Газовые смеси. В теплотехнике гораздо чаще при-
ходится иметь дело не с однородным газом, а со смесью
нескольких газов (например, с воздухом, природным га-
зом, продуктами сгорания топлива и др.). Под смесью
идеальных газов понимается механическая смесь раз-
личных газов при условии отсутствия в них химических
реакций, т. е. химически между собой не взаимодейст-
вующих. Смесь идеальных газов тоже подчиняется всем
законам, относящимся к идеальным газам.
Для удобства решения практических задач со смеся-
ми газов введено понятие о кажущейся молекулярной
массе смеси газов. Под последней понимается средняя
масса из действительных молекулярных масс отдельных
компонентов, составляющих смесь.
Кажущаяся молекулярная масса смеси газов может
быть определена из уравнения
Нем ~ Г1 Щ + Г2 1*2 + Г3 Из +' • • + ГП Цп = У ri Hi ,	(1-18)
i
где Дь г2. .... г>< — объемные доли компонентов.
Уравнение состояния смеси газов выводится на осно-
вании уравнений состояния отдельных компонентов сме-
си и имеет вид
рг = о/есмт,	(1.19)
где Рсм — газовая постоянная смеси.
Для того, чтобы можно было пользоваться уравне-
нием (119), следует определить величину газовой по-
стоянной смеси Д?см. Если известны массовые доли от-
дельных компонентов смеси, то газовая постоянная ее мо-
жет быть определена по уравнению
=	+	=	(1.20)
гДе Si, Ё2,	.... gn массовые доли компонентов.
13
Рис. 1.2. К определению понятии средней и
истинной теплоемкости вещества
Газовую постоянную смеси, Дж/(кг-К), можно найти
также по формуле
Rcm = 8314/рсм.	(1-21)
Например, для одной из самых распространенных
смесей — воздуха — р=28,97 кг/кмоль, а следователь-
но, Дсм=287,7 Дж/(кг-К).
6.	Теплоемкость. Количество теплоты. Теплоемкостью
тела называется количество теплоты, необходимой для
нагрева тела на 1°. Теплоемкость измеряется энергети-
ческими единицами — джоулем (Дж) на градус термо-
динамической температуры — Дж/К, допускается едини-
ца Дж/°С; в технических расчетах чаще применяется бо-
лее крупная единица — кДж/K. Если теплоемкость
относят к какой-либо единице количества вещества (кг,
м3, кмоль), то такая теплоемкость называется удельной
и ее единица соответственно будет кДж/(кг-К), кДж/
/(м3-К) и кДж/(кмоль-К).
В зависимости от выбранной количественной единицы
вещества различают массовую с, объемную с' и кило-
мольную рс теплоемкости. Между ними имеют место сле-
дующие соотношения:
С = ЦС/22,41; с' = рс.	(1-22)
Количество теплоты, подводимой для повышения тем-
пературы на 1 °C, существенным образом зависит от ха-
рактера процесса. Поэтому значения теплоемкости в раз-
личных процессах различны.
Пусть в некотором процессе (рис. 1.2) к единице ко-
личества вещества, имеющего параметры р, и и Т, под-
водится количество теплоты Др, в результате чего его
температура повышается на t\T. Тогда отношение kq
к данной разности температур ДТ представляет собой
среднюю теплоемкость вещества в интервале температур
14
от Т[ до Т2 (т. е. на участке 1—2 кривой, изображенной
ла рис. 1.2):
cm = bqlbT.	(1.23)
Среднюю теплоемкость, кроме обозначения ст, часто
обозначают Ст, Ст,
т, п
Представим теперь, что подводимая теплота и соот-
ветственно повышение температуры непременно умень-
шаются, стремясь к нулю.
Тогда
представляет собой теплоемкость тела при данной темпе-
ратуре и называется истинной теплоемкостью.
Таким образом, истинная теплоемкость при данной
температуре представляет собой предел, к которому стре-
мится теплоемкость, средняя для прилегающего темпера-
турного интервала, когда зтот интервал стремится
к нулю.
В соответствии с определениями истинной и средней
теплоемкости можно написать следующие выражения для
теплоты, сообщенной 1 кг газа:
а)	при бесконечно малом изменении температуры га-
за, кДж/кг
dq — cdi-,	(1.25)
б)	при изменении температуры газа от t\ до t2,
кДж/кг,
<7 = Ст ~ Л).	(126)
т. е. количество теплоты, сообщенной 1 кг газа, равно
произведению теплоемкости газа в данном процессе на
изменение его температуры. Для нагревания массы G,
кг, от температуры t\ до температуры t2 потребуется теп-
лота Q, кДж:
Q = Gcm(t2 — G)-	(1.27)
Если количество газа выражается в объемных едини-
цах (м3), то количество теплоты Q, кДж, необходимое
для нагревания ее от температуры Л до температуры f2,
можно подсчитать по формуле
С-28)
15
Рис. 1.3. Два способа подвода
теплоты
Если же количество газа выражается в киломолях, то
Q = рСщ (/g	^1)	। 1 . zD)
и
Особое значение для нагревания (или охлаждения)
газа имеют условия, при которых происходит процесс
подвода (или отвода) теплоты. В теплотехнике наиболее
важным является:
нагревание (или охлаждение) при постоянном объеме
(рис. 1.3, а);
нагревание (или охлаждение) при постоянном давле-
нии (рис. 1.3,6).
Теплоемкость в первом случае называется изохорной,
а во втором — изобарной и обозначается соответственно
С-о И Ср.
Связь между этими теплоемкостями устанавливается
уравнением Майера
cp — cv=R-	(1.30)
При нагревании 1 кг газа на 1 °C при постоянном
объеме сообщаемая газу теплота — теплоемкость cv —
расходуется только на увеличение внутренней энергии
газа, так как внешняя работа не совершается.
При нагревании же 1 кг газа на 1 °C при постоянном
давлении объем газа возрастает и сообщаемую газу теп-
лоту — теплоемкость ср — расходуют не только на уве-
личение внутренней энергии газа, но и на совершение
работы расширения. Поэтому теплоемкость ср всегда
больше, чем теплоемкость с» на величину работы, совер-
шаемой 1 кг газа при нагревании его на 1 °C при постоян-
ном давлении.
16
Теплоемкости смеси газов могут быть определены по
следующим формулам:
массовая
п
ССМ = §1 С1 + #2 с2 + ёз с3 + • • • + ёп СП = gi Ct;
(1-31)
объемная
п
c'CM = c'lri +c>r2+c3r3+---+c>n==Sci ri- (L32)
i
§ 2. Первый закон термодинамики
и газовые процессы
Понятие о термодинамических процессах. В процессе
преобразования теплоты в работу участвует рабочее те-
ло, состояние которого изменяется. Непрерывное изме-
нение состояния рабочего тела в результате взаимодей-
ствия его с окружающей средой называется термодина-
мическим процессом или, сокращенно, процессом.
Различают равновесные (квазистатические) и нерав-
новесные процессы. Процесс, протекающий при значи-
тельной разности температур и давлений окружающей
среды и рабочего тела и создающий неравномерное их
распределение по всей массе рабочего тела, называется
неравновесным. Если же процесс происходит бесконечно
медленно и при ничтожно малой разности температур
окружающей среды и рабочего тела, то можно достиг-
нуть равномерного распределения как температуры, так
и давления по всей массе рабочего тела. Такой процесс
называется равновесным.
На рис. 1.4 изображен некоторый равновесный про-
цесс изменения состояния газа. Равновесный процесс,
проходящий в направлении от состояния 1 к состоянию
2 через промежуточные точки а, Ь, с и т. д. и связанный
с расширением рабочего тела, называется прямым про-
цессом. Равновесный процесс, проходящий в направлении
от состояния 2 к состоянию 1 через те же точки, что и в
прямом процессе, но связанный со сжатием рабочего те-
ла, — обратным процессом.
Процессы, протекающие в прямом и обратном направ-
лениях через одни и те же промежуточные точки, назы-
ваются обратимыми. Для обратимого процесса необхо-
димы следующие условия: отсутствие химических реак-
2 Тихомиров К. В.
17
Рис. 1.4. Равновесный процесс
изменения состояния газа
Рис. 1.5. Работа расширения
рабочего тела в координатах
p—v
ций в рабочем теле; отсутствие внутреннего и внешнего
трения; наличие бесконечно большого числа механиче-
ских и термических равновесных состояний; бесконечно
медленное изменение состояния рабочего тела.
Примером такого идеализированного обратимого про-
цесса может служить цикл Карно, рассматриваемый в § 3.
Если в результате протекания прямого, а затем обрат-
ного процессов происходят изменения, не удовлетворяю-
щие условиям обратимости процессов, и рабочее тело не
приводится к исходному состоянию одновременно с воз-
вращением к этому состоянию всех взаимодействующих
тел, то такие процессы называются необратимыми. К не-
обратимым процессам относятся процесс сгорания топли-
ва, передача теплоты от горячих тел к менее нагретым
и т. д. Все реальные процессы протекают с конечной ско-
ростью. Они сопровождаются трением, диффузией и теп-
лообменом при конечной разности между температурами
системы и внешней среды. Следовательно, все они не-
равновесны и необратимы.
Степень необратимости разнообразных реальных про-
цессов различна. В предельном — идеальном — случае
степень необратимости становится бесконечно малой,
а процесс обратимым. Связь между обратимыми и дей-
ствительными процессами устанавливают введением по-
правочных коэффициентов, найденных экспериментально
при изучении действительных процессов.
Внутренняя энергия рабочего тела. В технической тер-
модинамике под величиной внутренней энергии понима-
ют запас энергии в теле, обусловленной тепловым (хао-
тическим) движением молекул. Таким образом, внутрен-
18
пяя энергия зависит от интенсивности поступательного
и вращательного движения молекул, внутримолекуляр-
ных колебательных движений атомов молекул и от вза-
имного расположения (взаимодействия) молекул.
Кинетическая энергия поступательного и вращатель-
ного движения молекул, а также энергия внутримолеку-
лярных колебательных движений атомов, как это до-
казывается в кинетической теории вещества, зависят
только от температуры. Если принять, что влияние сил
взаимодействия между молекулами равно нулю, т. е.
рассматривать идеальный газ, то величина внутренней
энергии
к = 7(0,	О-33)
где и — внутренняя энергия 1 кг массы газа.
Это положение с достаточной для практики точностью
может быть принято и для реальных разреженных га-
зов, которые по своим свойствам близки к идеальным.
Изменение внутренней энергии рабочего тела не за-
висит от его промежуточных состояний и определяется
полностью величиной его начальных и конечных пара-
метров:
Д« = и2 — ui,	(1 • 34)
где «1 —значение внутренней энергии в начальном состоянии, Дж/кг;
— значение внутренней энергии в конечном состоянии, Дж/кг.
Во всех термодинамических процессах, если o = const,
т. е. рабочее тело не расширяется и не совершает работы,
сообщаемая ему теплота q=cv(T2—Т,) идет только па
увеличение его внутренней энергии, т. е.
И2 Щ = cv (^2	^1)*	(1.35)
Для бесконечно малого изменения состояния du—cvdt
внутренняя энергия тела является параметром состоя-
ния.
Работа расширения и сжатия рабочего тела. Если ра-
бочему телу сообщается теплота, то в общем случае из-
меняется не только внутренняя энергия, но при расшире-
нии рабочего тела совершается и механическая работа.
Для определения работы рабочего тела удобно вос-
пользоваться графическим изображением процессов в ко-
ординатах р—V. На рис. 1.5 в этой системе координат
представлен процесс 1—2. Выделим участок процесса,
в котором происходит бесконечно малое изменение dv
удельного объема рабочего тела. Давление на этом уча-
2*
19
стке равно текущей ординате р. Тогда площадь элемен-
тарной заштрихованной трапеции df, принимаемой ввиду
малости dv за прямоугольник, равна pdv.
Интегрируя эту величину по всему процессу 1—2, по-
лучаем
2
f = ( pdv.	(1.36)
i
Произведение pdv имеет размерность работы, произ-
водимой 1 кг рабочего тела, Дж/кг. Для наглядности
можно представить, что 1 кг рабочего тела при состоянии
1 (pi, vi, 7|) расширяется в цилиндре (см. рис. 1.5) до
состояния 2 (р2, v2, Т2). Элементарная работа, совершае-
мая этим килограммом рабочего тела, при перемещении
поршня на величину ds получается равной
dl = pFds,	(1.37)
где р — переменное давление газа на поршень, Па; F — площадь пор-
шня, м2; s — перемещение поршня, м.
Так как Fds=dv, то dl=pdv. Работа расширения /,
Дж/кг, рабочего тела в процессе 1—2
2
pdv.	(1.38)
1
Сравнивая выражения (1.36) и (1.38), можно уста-
новить, что в системе координат р—v площадь, ограни-
ченная кривой процесса, двумя крайними ординатами
и отрезком абсциссы между ними, графически выражает
работу, совершенную 1 кг рабочего тела (газа) в данном
процессе.
При уменьшении объема газа, когда поршень будет
двигаться справа налево, получим процесс сжатия газа.
Совершаемая при этом работа называется работой сжа-
тия газа. Работу сжатия вычисляют по тем же форму-
лам, что н работу расширения. В этом случае для / бу-
дут получаться отрицательные значения; это будет слу-
жить признаком того, что работа совершается внешней
средой над газом.
Работа расширения считается положительной, а ра-
бота сжатия отрицательной. В отличие от внутренней
энергии работа зависит от характера протекания процес-
са и не является параметром состояния.
Сущность и формулировка первого закона термодина-
мики. Первый закон термодинамики является частным
20
случаем всеобщего закона сохранения и превращения
энергии.
Этот закон устанавливает основные положения взаи-
мопревращения теплоты и механической работы, а так-
же эквивалентность этих превращений. Если, например,
в некотором термодинамическом процессе теплота пол-
ностью превращается в механическую работу L, то со-
гласно этому закону
Z./Q = / = const,	(1.39)
где /— механический эквивалент теплоты, обратная величина кото-
рого 1//=Л называется тепловым эквивалентом механической энер-
гии (работы).
В системе единиц СИ теплота и работа измеряются
в джоулях (Дж), эквиваленты энергии становятся рав-
ными единице и Q = L. Это означает, что во всех тех
случаях, когда исчезает некоторое количество тепловой
энергии, возникает вполне определенное количество ме-
ханической энергии (в виде совершенной работы) и, на-
оборот, при совершении какой-либо работы (за счет рас-
ходуемого при этом равного ей количества механической
энергии) появляется вполне определенное количество
тепловой энергии. В этом заключается сущность первого
закона термодинамики в приложении к тепловым и меха-
ническим явлениям.
Утверждение первого закона термодинамики в пауке
способствовало прекращению попыток построить двига-
тель, который производил бы энергию «из ничего», т. е.
такой двигатель, который вырабатывал бы энергию, не
потребляя сам никакой энергии, например выделяющей-
ся при горении топлива. Этот двигатель получил назва-
ние perpetuum mobile, т. е. «вечный» двигатель первого
рода.
Таким образом, первый закон термодинамики являет-
ся одной из конкретных формулировок закона сохране-
ния и превращения энергии. Всеобщность этого закона
и философское содержание его показаны в следующей
формулировке, дайной Ф. Энгельсом; «Любая форма
движения способна и вынуждена при определенных для
каждого случая условиях превращаться, прямо или кос-
венно, в любую другую форму движения» [39].
В энергетике в качестве единицы работы или энергии
широко применяется 1 киловатт-час (сокращенно
1 кВт-ч); 1 кВт-4 = 3600 кДж.
21
При исследовании термодинамических процессов пер-
вый закон термодинамики выражают в математической
форме. Математическую формулировку первого закона
термодинамики мы получим, анализируя следующий
пример. Допустим, что в цилиндре с подвижным поршнем
находится 1 кг рабочего тела (газа). Если к этому рабо-
чему телу подвести q, Дж, теплоты, то состояние его
изменится (увеличатся температура и объем), поршень
перейдет в другое положение и рабочее тело при этом
совершит I, Дж, работы. Разница между количеством
теплоты, подведенной к рабочему телу, и совершенной им
работой выражает изменение внутренней энергии тела.
Таким образом, можно написать:
q—1 = 42 — 11!	(1-40)
или
? = («2—+	(1-41)
где q — количество теплоты, подведенной к 1 кг газа, Дж; и2—щ —
изменение внутренней энергии 1 кг газа, Дж; / — количество работы,
совершаемой 1 кг газа, Дж.
Для бесконечно малого изменения состояния рабочего
тела (газа) имеем
dq = du-р dl,	(1-42)
где dq — бесконечно малое количество теплоты, Дж/кг; du — беско-
нечно малое изменение внутренней энергии рабочего тела, Дж/кг;
dl — бесконечно малое количество совершаемой работы, Дж/кг.
Полученные уравнения (1.41) и (1.42) являются ана-
литическим выражением первого закона термодинамики,
который формулируется так: если к газу подведено не-
которое количество теплоты, оно расходуется на измене-
ние внутренней энергии и на работу расширения газа.
Если в термодинамическом процессе находится не
один, a G кг рабочего тела, то количество участвующей
в процессе теплоты Q, Дж, будет равно
Q = Gq,	(1.43)
количество совершаемой работы L, Дж,
L = Gl,	(1.44)
изменение внутренней энергии, Дж,
Д2 —1^ = 6(112 — «J.	(1.45)
В зависимости от характера	процесса и его направ-
ления каждый из членов, входящих в уравнение (1.42),
22
Рис. 1.6. Схема, поясняющая по-
нятие энтальпии газа
Рис. 1.7. Основные термодинамические про-
цессы в координатах р—v
° 1' 2' ir о 1' г' v


^Рг^г^г)
может быть положительным и отрицательным. Количест-
во теплоты, подведенной к рабочему телу, считается ве-
личиной положительной (dq>0), а отведенной — отри-
цательной (сй?<0).
Энтальпия газа. Уравнение первого закона термоди-
намики (1.42) можно написать и в следующем виде:
dq = du -р pd v = du 4- pd v v dp — vdp — d (u 4- pv) — vdp.
Величина u-\-pv является параметром состояния, ко-
торый обозначается через i, Дж/кг, и называется эн-
тальпией:
i -- и 4 pv.	(1.4G)
Тогда
dq = di— vdp.	(1.47)
Уравнение (1.47) представляет собой, как и уравне-
ние (1.42), аналитическое выражение первого закона
термодинамики с той разницей, что вместо параметра
состояния и введен параметр состояния I.
Понятию «энтальпия» можно дать следующее пояс-
нение. Пусть в цилиндре под поршнем (рис. 1.6) нахо-
23
дится I кг газа. На поршень сверху положен груз G
уравновешивающий давление газа р. Очевидно, что G —
~pf, где f—площадь поршня. Вся система находится
в равновесии.
В этом случае энергия системы (1 кг газа и груз) бу-
дет равна
и + Gh = и pjh,	(1-481
где и—внутренняя энергия газа; Gh—потенциальная энергия гру-
за, поднятого на высоту 1г.
Так как fh—v, т. е. объему 1 кг газа в цилиндре, то
полная энергия системы равна величине энтальпии га-
за (u.~\-pv).
Энтальпию можно связать с теплоемкостью при по-
стоянном давлении. Для этого подставим в уравнение
(1.46) вместо и и pv их значения при температуре Т,
т. е u=ctTn pv = RT.
Тогда
с = Cv Т 4- RT = (с„ + /?) Т	(1.49)
или
i = cpT,	(1.50)
так как
с„ + /? = ср.	(151)
Если отсчет энтальпии вести от нормального состоя-
ния, то при cp=const
/ = ср7.	(1.52)
Таким образом, энтальпия газа при температуре Т
(или t) численно равна количеству теплоты, которое под-
ведено к газу в процессе нагревания его от О К (или от
О °C) до температуры Т (или /) при постоянном давле-
нии. В термодинамических расчетах обычно принимают
не абсолютное значение энтальпии, а ее изменение
В теплотехнических справочниках приведены значения
энтальпии ряда веществ в различных состояниях.
Процессы изменения состояния идеальных газов.
В термодинамике вначале рассматривают так называе
мне основные процессы изменения состояния идеального
газа. Таких процессов четыре: 1) изохорный (протекаю-
щий при постоянном объеме); 2) изобарный (протекаю-
щий при постоянном давлении); 3) изотермический (про-
текающий при постоянной температуре); 4) адиабатный
24
(протекающий без теплообмена с окружающей средой).
Затем рассматривают обобщающий процесс (политроп-
ный), по отношению к которому перечисленные процес-
сы являются частными случаями.
Рассмотренным процессам придают математическое
выражение и отображают их графически, определяя ко-
личество участвующей теплоты, величину совершенной
работы и изменение внутренней энергии, а также выяв-
ляют связь между параметрами состояния газа в начале
и в конце процесса.
Изохорный процесс (y=const) совершается,
например, в геометрически закрытом сосуде при нагрева-
нии или охлаждении газа. Графически в координатах
р—v изохорный процесс изображается прямой линией,
параллельной оси ординат (рис. 1.7, а). При нагревании
газа давление и температура возрастают, при охлажде-
нии — понижаются. Линия, изображающая изохорный
процесс, называется изохорой.
Связь между параметрами находят из уравнений для
начального и конечного состояний газа:
plv = RT,-, p2v — HT2.	(1.53)
Разделив первое уравнение па второе и произведя
сокращение, получим:
р,/р2 = Т3/Т2.	(1.54)
Это соотношение показывает, что в изохорном процес-
се давление газа изменяется прямо пропорционально его
абсолютной температуре. Так как в этом процессе объем
газа остается постоянным, то, очевидно, никакой работы
не совершается (/=0). Это видно также из уравнения
(1.38) при dt'=O.
Уравнение первого закона термодинамики при dv=0
можно написать в следующем виде;
dqc = du	(I.55)
или
qv — t±u.	(1.56)
Это значит, что в изохорном процессе вся подведен-
ная (или отведенная) теплота идет на увеличение (или
уменьшение) внутренней энергии.
Но, по аналогии с уравнением (1.26),
Яс —	(Т2 Tj).	(1.57)
25
Следовательно, Дщ Дж/кг, будет равно
^„ = ^(7,-7,).	(1.58)
Для определения количества теплоты Qv, Дж, необхо-
димого для изохорного процесса, в котором участвуют
G, кг, или V, м3, газа, формула (1.57) получает вид:
= Чт (^ - Л) =	(Т2 -7,).	(1.59)
Изобарный процесс (р = const). Процессы по-
д >. рева воздуха в топках и нагревания воздуха в поме-
щении практически могут рассматриваться как изобар-
ные. Графически в координатах р—v этот процесс
изображается прямой линией, параллельной оси абсцисс
(рис. 1.7,6). Эта прямая линия называется изобарой.
Из уравнения состояния идеального газа следует, что
при p = const
vJv.^T./T.,,	(l.GO)
т e. в изобарном процессе объем изменяется прямо про-
порционально его абсолютной температуре. В этом про-
цессе часть теплоты, подведенной к рабочему телу, рас-
ходуется на совершение работы, а часть — на изменение
внутренней энергии тела. Уравнение (1.60) является ма-
тематическим выражением закона Гей-Люссака.
Работа /3>, Дж/кг, совершенная массой рабочего тела
в 1 кг, определяется заштрихованной площадью 1—2—
2'—Г—1, расположенной под линией процесса, т. е.
1р = f Pdv = P(V2~ Wl)’	0 -61)
Vi
Если в уравнение (1.61) подставить вместо pv2 и pvt
их значения из уравнения состояния газа pv2—RT2
и pvi—RTi, то получим
/р = /?(7г-71).	(1.62)
При Т2—Т\ = \ °C
lP = R-	(1.63)
Таким образом, газовая постоянная R равна работе
расширения 1 кг газа в изобарном процессе при измене-
нии температуры на 1 °C. Таков физический смысл га-
зовой постоянной R.
Для любого количества газа Lp, Дж,
Гр = бЯ(72—7J.	(1.64)
Количество теплоты, необходимой для осуществле-
26
ния изобарного процесса применительно к 1 кг газа, оп-
ределяется на основании первого закона термодинамики
qp = Ли -j- I	(1 -65)
или с учетом формулы (1.62)
qP = crm (Т2 - Л) + R (Т2 - 7,) =--- (cvm + 7?) (Т2 - 7J. (1.66)
но
сгт + 7? = Срт>	('  ^7)
следовательно, qP, Дж/кг, будет равно
qp~CPm(T2 — 7\).	(1-68)
Если в процессе участвуют G, кг, или V, м3, газа, то
Qp, Дж, равно
<?₽ =	(г2 - Л) = ^'гт (Т2 - 7,).	(1.69)
Напишем уравнение первого закона термодинамики
для изобарного процесса:
dqp = di— vdp; dqp = di;	(1.70)
= if	(I-71)
Формула (1.71) показывает, что теплота, сообщаемая
газу в изобарном процессе, идет на увеличение его эн-
тальпии.
Изотермический процесс (7=const). В ко-
ординатах р—v этот процесс изображается равнобочной
гиперболой (рис. 1.7, с). Процесс 1—2 отображает изо-
термическое расширение газа с подводом теплоты, а про-
цесс 2—1 — изотермическое сжатие газа.
Для вывода соотношений между параметрами в этом
процессе напишем уравнение Клапейрона для началь-
ного и конечного состояния газа:
Pi — 77; р2 v2 — RT.	(1.72)
Из этих уравнений находим	
71 Ц1 = р2 ^2	(1.73)
или	
рх/р = г)2/01,	(1-74)
т. е. отношение абсолютных давлений обратно пропор-
ционально отношению объемов (закон Бойля—Мари-
отта).
Так как процесс изменения состояния газа происхо-
дит при постоянной температуре (dt—O), внутренняя
энергия не изменяется (u=const) и Лн = 0.
27
Первый закон термодинамики в случае изотермиче-
ского процесса примет вид:
dqt = dlt	(1-75)
ИЛИ
<7, = //,	(1.76)
т. е. в изотермическом процессе вся теплота, сообщенная
телу, расходуется на совершение внешней механической
работы.
Работа в изотермическом процессе определяется по
общей формуле
t>2
Й=| pdv.	(177)
Uj
Из уравнения состояния газа находим: p=RT/v, сле-
довательно, Дж/кг
V2
С dv	v9
lt = Rt---- = RT\ii—^-.	(1.78)
J	vi
Vj
Графически эта работа выражается площадью /—2—2'—
Г—1 (см. рис. 1.7, в). Формулу (1.78) можно в соответ-
ствии с соотношением параметров в изотермическом про-
цессе написать в различных видах. Например:
РI	^2
lt = RT\n — ; lt = P1V1\n~ ;
Pi	V!
pi	(1.79)
lt — Pi I11--- и т- Д-
Pi
Для G, кг, газа Lt = Glt Дж.
На основании выражения (1.76) количество теплоты,
подведенной к газу, в изотермическом процессе числен-
но равно работе расширения и определяется по тем же
формулам (1.79).
Адиабатный процесс. Необходимым и опре-
деляющим условием адиабатного процесса является ана-
литическое выражение dq=O, означающее полное отсут-
ствие теплообмена. Параметры состояния р, v, Т в адиа-
батных процессах изменяются. Практически адиабатный
процесс может происходить при расширении или сжатии
газа в цилиндре, стенки которого нетеплопроводны, или
при протекании процесса настолько быстрого (мгновен-
28
пого), что теплообмен между рабочим телом и окружаю-
щей средой не успевает произойти.
Применив к адиабатному процессу первый закон тер-
модинамики, получим
d</an = du 4- dl = 0;	(180)
отсюда dlail=—du, пли
^ад ~ (Ы1 — ua)>	(1
т. е. работа при адиабатном расширении происходит
вследствие изменения (уменьшения) внутренней энергии
рабочего тела.
Исследуя уравнение (1.80), можно установить, что
в адиабатном процессе идеального газа между давлени-
ем р и удельным объемом v существует следующая зави-
симость:
ре* = const,	(1.82)
где k=cv!c,, — показатель адиабаты, для одноатомных газов равный
1,67, для двухатомных—1,4, для трехатомных — 1.29. для реальных
газов величина k зависит от температуры; с повышением температу-
ры величина !< уменьшается.
Уравнение (1.82) для процесса 1—2 может быть запи-
сано в виде
Pl/Pi — (V2/Vi)k-	(1-83)
Отсюда следует, что в адиабатном процессе отноше-
ние давлений обратно пропорционально отношению объ-
емов, возведенных в степень, равную показателю адиа-
баты.
Уравнение, выражающее зависимость между давле-
нием и температурой, в адиабатном процессе имеет сле-
дующий вид (приводим без вывода):
Р1/Р2 = (Л/Го)^--1.	(1.84)
Работу в адиабатном процессе /ад, Дж/кг, можно оп-
ределить из уравнения (1.81), выразив в нем Hi—и2 че-
рез cv(Т\—Т2), т. е. записав его в виде
4>д — св (7\ — Тг).	(1.85)
Известно, что T=pv/R, тогда
УО.®)
но так как
ес//?= 1/(/г—I),	(1.87)
29
то
(1.88)
. Pi t>I — Рг Уг
=	k-\
Графически эта работа выражается площадью /—
2—2'—Г—1 (рис. 1.7, г).
Формулу для определения работы, используя уравне-
ние состояния газа, можно представить в виде
== __।	Т2)
(1.89)
ИЛИ
, _ Pi
ал k— 1
Адиабата в координатах р—v принадлежит к семей-
ству неравнобочных гиперболических кривых (см. рис.
1.7, г). Так как /г>1, адиабата пройдет более круто, чем
изотерма.
Политропный процесс. Политропным процес-
сом называется процесс, в котором могут изменяться все
ранее рассмотренные основные параметры газа, т. е. дав-
ление, объем и температура, или только некоторые из
них.
Уравнение политропного процесса имеет вид
pvn — const,	(1.91)
где п — показатель политропы, изменяющийся для разных процессов
от 0 до ±°с
Рассмотренные нами термодинамические процессы
являются частными случаями политропного процесса.
Действительно, полагая в уравнении (1.91) п=0, бу-
дем иметь p=const — изобарный процесс; если п=1, то
/w=const, т. е. изотермический процесс; при n=k урав-
нение примет вид pvfc=const — адиабатный процесс; при
и —+оо получим o=const — изохорный процесс.
Формула для работы в политропном процессе и фор-
мулы, устанавливающие связь между параметрами, ана-
логичны таковым в адиабатном процессе, так как урав-
нения этих процессов совершенно одинаковы по форме
и различаются только буквенным обозначением постоян-
ного показателя у v.
Например, формула для работы в политропном про-
цессе 1„, Дж/кг, имеет вид
Pi Pi — Р2 Pg
n — 1
(1.90)
(1.92)
—
30
Рис. 1.8. Круговой процесс,
или цикл, в координатах р—v
Формула для определения зависимости между давле-
нием и объемом
Pi/p2 = (и2/С1)п-	П-йЗ)
Теплоемкость идеального газа в политропном про-
цессе определяется по формуле (приводим без вывода)
Количество теплоты qn, Дж/кг, в политропном про-
цессе
fl г- k
?n=Q------(1.95)
п — 1
Если в процессе участвует G кг газа, то Qn, Дж:
Qa = Gqn.	(1-96)
§ 3. Второй закон термодинамики
1. Понятие о круговом процессе. Для работы любого
теплового двигателя необходимо, чтобы рабочее тело,
с помощью которого тепловая энергия превращается в ра-
боту, совершило замкнутый процесс и возвратилось
в свое первоначальное состояние. Этот замкнутый про-
цесс называется круговым процессом, или циклом.
Рассмотрим цикл в координатах р—v (рис. 1.8, а).
Допустим, что на участке 1—а—2 цикла к рабочему те-
лу подводится теплота qit а на участке 2—б—1 от него
отводится теплота q2. На участке 1—а.—2 данного цикла
рабочее тело расширяется п производит при этом поло-
жительную работу расширения 1—а—2—3—4—1. На
другом участке рабочее тело сжимается по линии 2—б—1
с затратой работы сжатия, выраженной площадью 2—
б—1—4—3—2. После завершения цикла (в точке 1) ра-
бочее тело приходит в первоначальное состояние, поэто-
му параметры его, в том числе и внутренняя энергия,
остаются неизменными.
31
На основании первого закона термодинамики для
цикла в целом можно написать:
9l Ч2 — Qn — Im	(В97)
где <?ц — использованная в цикле теплота; /ц — произведенная за
цикл полезная работа.
Таким образом, работа произведенная за цикл,
равна разности подведенного количества теплоты qt к ра-
бочему телу в круговом процессе и отведенного от него
в этом процессе количества теплоты q2, т. е. l4=qi—q2-
Для подвода и отвода теплоты служат источники теп-
лоты. Если источник отдает рабочему телу теплоту, то
его называют теплоотдатчнком, или источником теплоты
высокой температуры Т\, а если получает теплоту от ра-
бочего тела — теплоприемником, или источником теп-
лоты низкой температуры.
Важнейшей тепловой характеристикой цикла является
термический коэффициент полезного действия (КПД),
представляющий собой отношение теплоты, превращен-
ной в полезную работу, к теплоте подведенной. Терми-
ческий КПД равен
1]< = А =	=	(1.98)
91	91	91
Термический КПД показывает, насколько рациональ-
но используется подведенная теплота в тепловом двига-
теле. Из формулы (1.98) следует, что термический КПД
всегда меньше единицы, так как </2> 1 Для увеличения
КПД надо стремиться уменьшить <?2 и увеличить qt.
Мы рассмотрели цикл, который совершается в направ-
лении вращения часовой стрелки. Подобные циклы назы-
ваются прямыми. По прямым циклам работают все теп-
ловые двигатели, как паровые, так и газовые.
Если процесс будет идти в обратном направлении,
т. е. против часовой стрелки, то линия сжатия будет вы-
ше линии расширения. В этом случае работа, ограничен-
ная контуром цикла, затрачивается на его осуществле-
ние. Такие циклы называются обратными. В обратном
цикле положительная работа 1—a—2—3—4—1 меньше
отрицательной 2—б—1—4—3—2, поэтому полезная рабо-
та не производится, а наоборот, затрачивается работа
(—/ц) от постороннего источника энергии. Направление
величин q\ и q2 меняется на обратное (рис. 1.8,6).
В последнем случае теплота q2 передается рабочему
телу, участвующему в цикле, от холодного источника
(теплсприемннка), а теплота q{ отдается горячему источ-
нику (теплоотдатчику). Следовательно, в обратном цик-
ле теплота переходит от холодного тела к горячему, но
это должно обязательно сопровождаться затратой рабо-
ты, которая также превращается в теплоту. Поэтому
91 = ?2 + /п-	(1.99)
Обратные циклы осуществляются в холодильных
установках н тепловых насосах. Экономичность холо-
дильных установок определяется холодильным коэффи-
циентом
с< —	-- .	I *  1 Wf
Й1 <71 — <?2
т. е. отношением полезной теплоты q2, отнятой от холод-
ного источника, к теплоте, эквивалентной затраченной ра-
боте /ц.
2. Цикл Карно и его термодинамическое значение.
Чем больше теплоты в прямом цикле превращено в по-
лезную работу н чем меньше поэтому ее передано теп-
лоприемнпку, тем цикл более экономичен и тем, следо-
вательно, выше его термический КПД (см. § 3, п. 1).
В связи с этим возникает вопрос, какое максималь-
ное значение может иметь термический КПД? Впервые
этот вопрос стал изучать в 1827 г. французский инженер
С. Карно, поставив перед собой задачу установить, «воз-
можно ли безграничное усовершенствование паровой
машины в смысле увеличения ее КПД или есть граница,
которую природа вещей мешает перешагнуть каким-либо
образом?» В результате своих исследований Карно пред-
ложил цикл, имеющий действительно наивысший воз-
можный термический КПД в заданных температурных
границах, т. е. при заданных температурах теплоотдат-
чика и теплоприемника.
Рассмотрим этот цикл в координатах р—v, считая,
что он является равновесным и что, кроме того, его со-
вершает 1 кг рабочего тела. В начале процесса рабочее
тело имеет параметры р{, vh Tt (точка 1 на рис. 1.9). Эта
точка соответствует моменту, когда рабочее тело сооб-
щается с теплоотдатчиком и начинается процесс расши-
рения при постоянной температуре, равной 7\ до точки
2. В процессе расширения по изотерме 1—2 к рабочему
телу подводится теплота в количестве <7|. Работа изотер-
мическою расширения определяется площадью 1—2—6—
3 Тихомиров К. В.
Рис. 1.9. Цикл Карно в коор-
динатах р—v
8—1. За процессом 1—2 следует разобщение рабочею
тела с теплоотдатчиком и происходит дальнейшее рас-
ширение по адиабате 2—3. Этот процесс продолжается
до тех пор, пока поршень не займет крайнее положение,
что соответствует точке 3. Работа адиабатного расшире-
ния определяется площадью 2—3—5—6—2. В этот мо-
мент, т. е. в точке 3, рабочее тело сообщается с тепло-
приемником, имеющим температуру Т?_, и начинается про-
весе сжатия, в течение которого должно быть отведено
<72 единиц теплоты. Этот процесс изотермический, так как
рабочее тело сообщено с теплоприемником и работа его
определяется площадью 4—3—5—7—4.
Когда отвод теплоты <?2 прекратится, рабочее тело
разобщается с теплоприемником (точка 4)\ дальнейшее
сжатие происходит по адиабате 4—1. В конце этого про-
цесса рабочее тело принимает первоначальные парамет-
ры. Работа адиабатного сжатия определяется площадью
4—7—8—1—4.
Таким образом, цикл Карно состоит из изотерм 1—2
и 3—4 и адиабат 2—3 и 4—1, причем верхняя изотерма
изображает процесс, протекающий при температуре fit
а нижняя — при температуре Т2. В результате рассмот-
ренных процессов полезная работа цикла определяется
площадью 1—2—3—4—1, являющейся положительной
разностью площадей 1—2—3—5—8—1 и 1—4—3—5—
8—1.
Для определения термического КПД цикла Карно
воспользуемся общим выражением (1.98). Так как в этом
цикле теплота подводится и отводится в изотермических
34
процессах, то, согласно уравнениям (1.76) и (1.78):
R7\ In — — RT2\n — Г, In——Zg In —
„ =-------VJ--------=----------V-1------El- .	(1. ioi)
v9	_ v2
R7\ In —	in —
В цикле Карно имеет место равенство объемов (при-
водится без вывода)
v2lv1 = v2/vi.	(1.102)
С учетом этого равенства получим следующее выра-
жение термического КПД:
т1 = (71-Т2)/7'1=1-72/71.	(1.103)
Несмотря на то, что цикл Карно имеет наивысший
в заданных температурных границах термический КПД,
двигателей, которые работали бы по этому циклу, не
строят. Объясняется это тем, что изотермические подвод
и отвод теплоты, необходимые для осуществления такого
цикла, в реальных условиях трудновыполнимы. Кроме
того, в цикле Карно происходят адиабатные расшире-
ния и сжатия рабочего тела, требующие абсолютной теп-
лонепроницаемое™ цилиндра двигателя, что в реальных
условиях также неосуществимо.
В термодинамике цикл Карно изучается для того, что-
бы дать представление о наибольшем возможном КПД
процесса превращения теплоты в работу. Если ограни-
чить верхний предел температуры Т\ прочностью и жаро-
стойкостью материала, а нижний предел Т2 — темпера-
турой окружающей среды, то в соответствии с формулой
(1.103) термический КПД цикла Карно может достигать
0,7—0,8.
Цикл Карно может быть не только прямым, но и об-
ратным. Обратный цикл Карно является наиболее эф-
фективным для холодильных установок. Холодильный
коэффициент при этом цикле определяется тоже лишь
температурами источников теплоты:
(1.104)
1 1 — 1 2
3. Сущность и формулировки второго закона термо-
динамики. Первый закон термодинамики определяет ко-
личественные соотношения в процессе взаимопревраще-
ния тепловой и механической энергии, но не устанавли-
3*	35
Рис. 1.10. Схема, поясняющая определение
энтропии газа
вает условий, при которых такое взаимопревращение
возможно. Условия, необходимые для превращения теп-
лоты в механическую энергию, раскрываются вторым
законом термодинамики, который представляет собой,
таким образом, очень важное дополнение к первому за-
кону термодинамики. В основу современного учения
о термодинамике положены оба эти закона.
Имеется целый ряд формулировок второго закона
термодинамики, выражающих определенное свойство
тепловой энергии в разных формах. Приводим две харак-
терные формулировки.
I. Теплота сама собой переходит лишь от тела с бо-
лее высокой температурой к телу с более низкой темпе-
ратурой, но никогда наоборот; некомпенсированный пе-
реход теплоты тела с меньшей температурой к телу
с большей температурой невозможен (Клаузиус).
2. Нельзя осуществить тепловой двигатель, единствен-
ным результатом действия которого было бы превраще-
ние теплоты какого-либо тела в работу без того, чтобы
часть теплоты не передавалась другим телам (Томсон).
4. Понятие об энтропии газа и Т—s-диаграмма. Рас-
смотрим в р—о-диаграмме произвольный обратимый про-
цесс (рис. 1.10), при котором газ при подводе теплоты из
состояния 1 переходит в состояние 2. Разобьем весь про-
цесс па бесконечно малые элементы, в каждом из кото-
рых температура Т принята неизменной, количество теп-
лоты в нем также мало. Соотношение dq/T называется
приведенной теплотой и обозначается ds, т. е.
dq/T = ds.	(1.105)
Изменение в ходе процесса 1—2 определяется инте-
гралом
2
As = sa-S1=J-^-.	(1.103)
1
36
Вместо dq подставим его значения из уравнения пер-
вого закона термодинамики:
dq = cv dT + pdv.	(1.107)
Тогда
тг	v2
Л (‘ C”dT  f Pdv	/, infii
As = 1 —— + J -у- •	(1  Ю8)
т,	'v,
Заменив во втором интеграле на основании уравне-
ния состояния идеального газа р/Т на R/v, получим
As=j"~~" +J R-^~;	(1-Ю9)
Т,	V,
считая си=const, будем иметь
То	С,
As = с(, In—--f-tfln — .	(1.110)
Ti	11,
Величина s называется энтропией. Из полученного
уравнения видно, что изменение энтропии зависит толь-
ко от параметров начального и конечного состояния и,
следовательно, энтропия является параметром состояния
газа. Этим уравнением определяется связь s=fi(7’i, v).
Из уравнения состояния идеального газа, написанно-
го для состояний 1 и2 (см. рис. 1.9), следует: piVi = RTp,
p2v2=RT2. Отсюда
2= =2k. Дщ и(ин,
t)j Г, р, Т, Р, V,
Подставив эти равенства в уравнение (1.110) и ис-
пользуя уравнение Майера, получим еще два уравнения
связи s с параметрами состояния газа s=f(T, р) и s =
=f(p,v):
Ti	Pz
As = Q, in-k —/?1п —;	(1.112)
Л	Pi
Р»	Co
As = cD In--|- cp In — .	(1.113)
Pi	fi
Определение величины энтропии требуется при изу-
чении тепловых процессов и выполнении ряда теплотех-
нических расчетов. По изменению энтропии можно судить
о направлении теплового потока.
Другое важное свойство энтропии состоит в том, что
с ее помощью можно определить количество теплоты, за-
37
Рис. 1.11. Основные термоди-
намические процессы в коор-
динатах Т—s
Рис. 1.12. Цикл Карно в коор-
динатах Т—s
трачиваемой па осуществление любою термодинамиче-
ского процесса. Для этого процесс изображается в коор-
динатах Т—s, в которых на осн абсцисс откладывают
энтропию з, а по оси ординат — абсолютную темпера-
туру Т.
Вернемся к основным термодинамическим процессам,
рассмотренным в § 2 (стр. 24). Определим для них ве-
личину As и дадим графическое изображение этих про-
цессов в координатах Т—s (рис. 1.11).
Для изохорного процесса, в котором v—const, фор-
мула (1.110) принимает вид
Тг
As„ = c,, In— .	(1.114)
В координатах Т—s это уравнение изображается ло-
гарифмической кривой, направленной выпуклостью к оси
абсцисс. Линия 1—2" выражает нагревание газа, так как
при dT>0 получим ds>0. Линия 1—3" соответствует
охлаждению газа.
Для изобарного процесса из уравнения (1.112) имеем
*	Г2
Asp = Ср — .	(1.115)
' t
Из этого уравнения следует, что изобара, как и изо-
хора, является в координатах Т—s логарифмической
кривой.
Сравнивая уравнения (1.114) ц (1.115), видим, что
38
одинаковому отношению Т2/Л соответствует в изобар-
ном процессе большее, чем в изохорном, значение As, так
как cP>cv. Изотермический процесс в координатах Т—s
изображается горизонтальной линией, параллельной оси
абсцисс. Линия 1—2' (см. рис. 1.11) выражает расшире-
ние газа, так как при do>0 изменение энтропии <Д>0,
а линия 1—3' — сжатие.
Изменение энтропии газа в изотермическом процессе
может быть найдено из уравнения (1.110) подстановкой
Ti и Т2, т. е.
Ast = Rin — ;	(1.116)
vi
Asz = R]n— .	(1.117)
Ps
Изменение энтропии в этом процессе может быть так-
же определено по формуле
Asf = cc/7’.	(1.118)
Для адиабатного процесса q=('i и dq—О; поэтому
Asau = dq/T = 0 и s = const.	(1.119)
Следовательно, адиабатный процесс в системе коор-
динат Т—s изображается вертикальной линией, парал-
лельной оси ординат. Линия 1—2 соответствует расшире-
нию газа (dT<zQ), а линия 1—3 — сжатию.
В координатах 7"—«цикл Карно изображается прямо-
угольником и его термический КПД определяется проще,
чем в координатах р—и (рис. 1.12).
Действительно,
qt — д2 I пл. /—2—3—4—1
gt qv	1—2—5—6—/
Tz) ___ R i	7 e  ।  T2
TtAs ~ Tt ~ Tt ’
(1.120)
§ 4.	Водяной пар. Влажный воздух
1.	Уравнение состояния для реальных газов. Водяной
пар, получаемый в паровых котлах, очень широко исполь-
зуется в теплотехнике как рабочее тело и теплоноситель.
Его состояние близко к насыщению и поэтому он не под-
чиняется законам для идеальных газов.
Из уравнений состояний реального газа наиболее про-
89
Рис. 1.13. Процесс парообразова-
ния в координатах р—v
стым является уравнение Ван-дер-Ваальса, предложен-
ное им в 1873 г.:
=	(1.121)
V2 ]
где а — коэффициент, зависящий от сил сцепления; Ь — величина,
учитывающая собственный объем молекул.
Советские ученые М. П. Вукалович и И. И. Новиков
в 1939 г. получили уравнение водяного пара с поправкой
на ассоциацию и диссоциацию молекул. При учете эф-
фекта ассоциации двойных молекул это уравнение имеет
вид
/ а \	/ с \
=	vT^ М]’	(,J22)
где с и т — опытные постоянные величины.
Из уравнений (1.121) и (1.122) видно, что состояние
реального газа будет тем ближе к состоянию идеально-
го, чем больше v. На этом основании при больших удель-
ных объемах реального газа можно пользоваться урав-
нением Клапейрона, например для пара, находящегося во
влажном воздухе.
2.	Процесс парообразования в координатах р—v.
Рассмотрим процесс парообразования при постоянном
давлении в координатах р—v (рис. 1.13). Поместим 1 кг
воды при температуре О °C в цилиндр с поршнем. Для
некоторого значения p = const это начальное состояние
воды изобразится на диаграмме точкой а. При этом его
удельный объем v=0,001 м3/кг.
Если подогревать воду при постоянном давлении, то
объем ее увеличивается и при температуре, которая со-
ответствует состоянию кипения воды, достигает величи-
ны, отмеченной на диаграмме точкой Ь. Удельный обьем
40
кипящей воды принято обозначать v'. При дальнейшем
подводе теплоты к кипящей воде последняя начнет пре-
вращаться в пар, причем давление и температура смеси
воды с паром остаются неизменными.
Когда в процессе парообразования последняя части-
ца воды превратится в пар, весь объем окажется запол-
ненным паром. Такой пар как бы «насыщает» объем,
в котором он находится, и потому называется насыщен-
ным паром, а его температура, равная температуре ки-
пения, называется температурой насыщения. Она обозна-
чается tn и зависит от давления: при Рабс=0,1 МПа
/„=99,09 °C, при рабс=0,2МПа /„=119,62 °C, а при
рабс= ю МПа /„=309,53 °C.
На участке b—с пар называется влажным насыщен-
ным паром (или просто влажным), так как он состоит
из смеси воды и пара. После полного испарения воды
(точка с) пар называют сухим насыщенным (или просто
сухим).
Влажный пар характеризуется степенью сухости х.
Степенью сухости называют массовую долю сухого на-
сыщенного пара, находящегося в 1 кг влажного пара. На-
пример, в 1 кг пара содержится 0,85 кг сухого насыщен-
ного пара и 0,15 кг кипящей воды. Следовательно, сте-
пень сухости пара х = 0,85. Величина 1 — х называется
степенью влажности. Она показывает массовую долю
кипящей воды, находящейся в 1 кг влажного пара. Для
сухого насыщенного пара х=1.
Рассмотрим теперь процесс парообразования при бо-
лее высоком давлении (см. рис. 1.13). Удельный объем
воды при 0 °C с повышением давления практически не
изменяется (а'). Удельный объем кипящей воды несколь-
ко увеличится, так как с увеличением давления возрас-
тает температура кипения (точка Ь'). Точка с', соответ-
ствующая сухому насыщенному пару, будет находиться
левее точки с, так как давление возрастает более интен-
сивно, чем температура сухого насыщенного пара,
и удельный объем его уменьшается.
Если точки, обозначающие в р—и-диаграмме процес-
сы при постоянном давлении, соединить, то получатся
линии I, II, III. Линия 1 характеризует состояние воды
при 0 °C и является прямой, почти параллельной оси ор-
динат. Линия 11— кривая, соединяющая точки Ь,
Ь', ..., соответствует состоянию кипящей воды. Линия
III — кривая, соединяющая точки ch с, с', .... соответству-
41
ет состоянию сухого насыщенного пара. Линии II и III
пересекаются в точке k, которая называется критической
точкой. В этой точке исчезает различие в свойствах жид-
кости и пара. Параметры, отвечающие точке k, называ-
ются критическими. Для воды они имеют следующие
значения: ркр=22,5МПа, ДР=374,15°С (Т=647,3 К);
t'=0,00307 м3/кг. Линия II называется нижней погра-
ничной, а линия III — верхней пограничной кривой.
Парообразование графически изображается линией
b—с (см. рис. 1.13). Количество теплоты, затрачиваемой
на превращение 1 кг кипящей воды в сухой насыщенный
пар, называется теплотой парообразования (фазового
превращения) и обозначается буквой г. С увеличением
давления теплота парообразования уменьшается. Напри-
мер, при /?абс=0,1МПа г=2263кДж/кг, а при рВбс —
= 10 МПа г=1330 кДж/кг. В критическом состоянии
г=0.
В котельном агрегате сухой насыщенный пар обычно
продолжает нагреваться при p=const. Этот процесс
в р—и-диаграмме изображается линией c—d. При со-
стоянии, отвечающем точке d, пар уже не насыщает про-
странство и имеет температуру более высокую, чем тем-
пература насыщения при данном давлении. Такой пар
называется перегретым паром.
Для обозначения величин, относящихся к различным
состояниям воды и пара, установлена следующая индек-
сация: величины с индексом 0 относятся к начальному со-
стоянию воды; с индексом ' — к воде, нагретой до темпе-
ратуры кипения; с индексом " — к сухому насыщенному
пару; с индексом х — к влажному насыщенному пару;
с индексом п — к перегретому пару.
На практике необходимые для технических расчетов
параметры состояния водяного пара удобно определить
с помощью специальных таблиц, приведенных в справоч-
ной литературе. В таблицах приводятся параметры со-
стояния кипящей воды (v', i', s') и сухого насыщенного
пара (у", i", s"), а также величины теплоты парообразо-
вания г.
Для определения параметров состояния влажного на-
сыщенного пара дополнительно должна быть известна
степень сухости пара. Удельный объем vx, м3/кг, влаж-
ного насыщенного пара
с/д. = хс/'-|-(1 — x)v'.	(1.123)
42
Рис. 1.14. i—s-диа-
грамма водяного па-
ра
Если абсолютное давление рабс<ЗМПа, а степень
сухости х>0,8, то второй член соотношения (1.123) со-
ставляет доли процента первого и им можно пренебречь:
ov = jro".	(1121)
Соотношение (1.123) пишется и в таком виде:
— v' + х (v" — v’).	(1.125)
Аналогичные соотношения можно написать для вели-
чин энтальпии А, Дж/кг, и энтропии sx, Дж/(кг-К):
ix = i' -}- x(i" — Г) — i' + xr;	(1.126)
sr = s' — x (s" — s’) — s' x .	(1.127)
'и
Энтальпия перегретого пара in, Дж/кг, получается
как сумма энтальпии сухого насыщенного пара i" и теп-
лоты, затраченной на перегрев пара qn при p=const, т. е.
Щ = +	(1-128)
3.	1 — s-диаграмма водяного пара. Для решения прак-
тических задач, связанных со свойствами водяного па-
ра, очень удобной является i — s-диаграмма, в которой
но осн абсцисс откладываются значения энтропии, а по
осп ординат — энтальпии (рис. 1.14). Опа строится по
данным таблиц водяного пара. Сначала строятся ниж-
няя 1 — Ди верхняя К — 2 пограничные кривые, кото-
рые сходятся в точке 1\. Ниже пограничных кривых
1 — К — 2 находится область влажного пара, выше верх-
43
ней пограничной кривой К — 2 — область перегретого
пара.
На диаграмме нанесены линии постоянного давле-
ния-изобары. В области влажного пара изобары про-
ходят слабо расходящимися прямыми наклонными ли-
ниями. В области перегретого пара изобары поднимают-
ся слева направо, круче изобар насыщенного пара,
и обращены выпуклостью вниз.
Изотермы в области влажного пара совпадают с изо-
барами, а в области перегретого пара они идут слева на-
право, незначительно поднимаясь кверху. Если требует-
ся определить температуру в области влажного насыщен-
ного пара, зависящую от давления, надо найти точку
пересечения заданной изобары с верхней пограничной
кривой. Изотерма, начинающаяся в этой точке, и будет
искомой температурой влажного насыщенного пара.
В области влажного насыщенного пара наносятся
также линии постоянной степени сухости пара х, беру-
щие начало от критической точки К. На верхней погра-
ничной кривой степень сухости х=1, на нижней х=0.
Па выполненных i — s-диаграммах нередко имеются
и линии постоянного удельного объема u=const — изо-
хоры, представляющие собой кривые, аналогичные изо-
барам, но имеющие более крутой изгиб. Их обычно на-
носят цветной краской.
С помощью I — s-диаграммы можно определить по
двум известным параметрам все основные термодинами-
ческие величины для любого состояния пара. На i — s-
диаграмме могут быть изображены основные термоди-
намические процессы и установлены происходящие при
их протекании изменения состояния пара (рис. 1.15).
Изохорный процесс (рис. 1.15, а). При задан-
ном состоянии пара (р\ и %i), соответствующем точке 1,
требуется изохорным процессом довести пар до темпе-
ратуры tz- Для этого из точки 1 идем по изохоре щ до ее
пересечения с изотермой tz в точке 2. В изохорном про-
цессе при сообщении теплоты влажному пару повыша-
ются его давление и температура. При этом влажность
пара уменьшается и он превращается в сухой насыщен-
ный, а затем в перегретый. При отводе теплоты от пе-
регретого пара процесс идет в обратном направлении.
Изобарный процесс (рис. 1.15, б). Задано со-
стояние пара 1 (pi и Xi). Конечное состояние его харак-
теризуется температурой tz. Аналогично предыдущему,
44
Рис. 1.15. Основные термодинамические
процессы водяного пара в координа-
тах I—s
Рис. 1.16. Дросселирование пара или
газа
идем по изобаре pi до точки 2 ее пересечения с изотер-
мой /2. В этом процессе при сообщении теплоты влажно-
му пару уменьшается его влажность и он переходит
в сухой насыщенный, причем температура его остается
постоянной и равной ti = tH. При дальнейшем подводе
теплоты пар перегревается, при отводе теплоты процесс
идет в обратном направлении.
Изотермический процесс (рис. 1.15, в). При
данном состоянии пара 1 (pi и xj требуется в изотерми-
ческом процессе достичь давления р2. В этом случае ли-
ния процесса состоит из двух участков 1—Г и Г—2. На
первом из них изотерма совпадает с изобаром р\, на вто-
ром изотерма Л отклоняется вправо от изобары рх и пе-
ресекается в точке 2 с изобарой р2.
В изотермическом процессе при сообщении теплоты
влажному пару его объем увеличивается, он превраща-
45
ется сначала в сухой насыщенный, а затем в перегретый.
В области влажного пара этот процесс полностью совпа-
дает с изобарным, а в области перегрева давление пара
при изотермическом расширении понижается.
В изотермическом процессе внутренняя энергия па-
ра в отличие от идеальных газов изменяется, и поэтому
для пара
и.2 =# щ и qt Ц.	(1.129%
Адиабатный процесс (рис. 1.15, а). Задано
состояние 1 (pi и Л). Требуется провести адиабатный
процесс расширения до давления р2. Адиабатный про-
цесс протекает при постоянном значении энтропии, по-
этому он изображается вертикалью, опущенной из точ-
ки 1 до пересечения с изобарой р2 в точке 2.
При адиабатном расширении давление и температу-
ра пара понижаются. Перегретый пар при этом перехо-
дит обычно в сухой насыщенный и затем во влажный.
При сжатии влажного пара процесс идет в обратном
направлении.
4.	Дросселирование пара и газа. Резкое сужение
в трубопроводе (дроссель-клапан, заслонка, калибро-
ванная шайба и т. п.) снижает давление пара пли газа
при прохождении их через это сужение: давление пара
или газа р2 за местом сужения всегда меньше давления
щ перед сужением (рис. 1.16). Потеря давления р\—р2
тем больше, чем больше сужение. Такое понижение дав-
ления называется дросселированием (а также мятием
или редуцированием).
С дросселированием на практике приходится встре-
чаться очень часто. Любой вентиль, кран пли задвижка,
установленные в трубопроводе, при неполном их откры-
тии тоже вызывают дросселирование пара или газа и.
следовательно, падение давления. Дросселированием
пара или газа широко пользуются в различных теплога-
зопотребляющих системах, которые снабжены для этой
цели специально сконструированными клапанами.
Полагая, что изменение состояния пара или газа от
сечения 1 к сечению II (см. рис. 1.16) происходит адиа-
батно, можно написать:
9	9
и1 4“ Pl V1 + ““7” = Ч-2 + ₽2 Го +	•	(1 • 130)
Но так как u-\-pv—i, то предыдущее уравнение при-
Й6
мет вид
tdj
<1 +	= ‘г +	
(1.131)
Обычно скорости движения пара или газа до и после
дросселирования мало отличаются одна от другой:
^/2яю]/2,	(1.132)
тогда
ij = f2>	(1.133)
т. е. в результате дросселирования (при wi=w2) энталь-
пия не меняется.
В случае дросселирования идеального газа
Дн = 0; dT = 0; di = 0.	(1.13-1)
В реальном газе внутренняя энергия зависит от объ-
ема, поэтому в процессе дросселирования внутренняя
энергия и температура его меняются:
dti^O; dT^O-, di-^0.	(1.135)
Процесс дросселирования водяного пара удобно ис-
следовать, пользуясь i — s-диаграммой (см. рис. 1.14),
в которой процесс условно можно выразить горизонталь-
ной прямой, параллельной оси s. По i— s-диаграмме
можно установить, что температура водяного пара в ре-
зультате дросселирования уменьшается.
Влажный пар в зависимости от параметров началь-
ного состояния может быть после дросселирования влаж-
ным, сухим и даже перегретым.
5. Влажный воздух, i — d-диаграмма. Влажным воз-
духом называется парогазовая смесь, состоящая из су-
хого воздуха и водяных паров. Знание его свойств инже-
неру-строителю необходимо для понимания и расчета
таких технических устройств, как сушилки, системы ото-
пления и вентиляции и т. п.
Влажный воздух, содержащий максимальное коли-
чество водяного пара при данной температуре, называ-
ется насыщенным. Воздух, в котором не содержится мак-
симально возможное при данной температуре количество
водяного пара, называется ненасыщенным. Ненасыщен-
ный влажный воздух состоит из смеси сухого и перегре-
того водяного пара, а насыщенный влажный воздух — из
сухого воздуха и насыщенного водяного пара. Водяной
пар содержится в воздухе обычно в небольших колнче-
47
ствах и в большинстве случаев в перегретом состоянии,
поэтому к нему с достаточной для технических расчетов
точностью могут быть применены законы идеальных
газов.
Давление влажного воздуха Рб, согласно закону
Дальтона, равно
Рб = Рп + Рп.	(1.136)
по ро, р.1—парциал15ные давления соответственно сухого воздуха
и водяного пара, Па
Парциальное давление рп можно определить из таб-
лиц насыщенного пара по температуре точки росы, т. е.
по той температуре, до которой нужно охладить ненасы
щенный воздух при постоянном влагосодержании, чтобы
он стал насыщенным. Таким образом, если охлаждать
ненасыщенный воздух с температурой t, то при некото-
рой температуре tn<lB он станет насыщенным. Эта тем-
пература и является температурой точки росы.
Основными характеристиками втажного воздуха яв-
ляются следующие.
1. Относительная влажность ср, которая определяет
степень насыщения воздуха водяным паром:
Ф = Рп/Рн.	(1.137)
т. е. отношение действительной абсолютной влажности
к максимально возможной абсолютной влажности в на-
сыщенном воздухе при той же температуре.
При постоянной температуре давление изменяется
пропорционально плотности (закон Бойля — Мариотта),
поэтому можно написать:
Ф = Рп/Рн = Pn/Pir	(1.138)
Для насыщенного воздуха <р=1, или 100 %, а для не-
насыщенного влажного воздуха <р<1.
Относительную влажность воздуха определяют с по-
мощью прибора, называемого психрометром (рис. 1.17).
Психрометр состоит из двух одинаковых термометров,
один из которых имеет резервуар, обернутый батистом,
непрерывно смачиваемым водой. С поверхности резер-
вуара термометра происходит испарение воды, интенсив-
ность которого зависит от влажности окружающего воз-
духа: чем меньше насыщен влагой окружающий воздух,
тем интенсивнее испарение с «мокрого» термометра
и тем ниже его показания, так как на испарение расхо-
дуется теплота. По разности показаний «сухого» и «мок-
48
Рис. 1.17. Психрометр
1 — доска; 2 — «сухой» термометр; 3 — «мок-
рый» термометр; -4 —ткань; 5 — сосуд с во-
дой
рого» термометров с помощью психрометрической таб-
лицы можно определить относительную влажность воз-
духа.
2. Абсолютная влажность D, которая определяет мас-
су водяного пара, содержащегося в 1 м3 влажного воз-
духа.
3. Влагосодержание воздуха d, г/кг сухого воздуха,
т. е. отношение массы водяного пара к единице массы
сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:
d = — 1000,	(1.139)
Gn
где Gn, GD — соответственно масса водяного пара и сухого воздуха
во влажном воздухе.
Если воспользоваться уравнением Клапейрона, то
выражение (1.139) можно написать в следующем виде:
d = — 1000 = ИпРп 1000,	(1.140)
Gn	Ив Рп
где P-п — молекулярная масса водяного пара; щ — молекулярная
масса воздуха.
Подставив соответствующие значения молекулярных
масс, получим
d = 18^010 _Гп_ ]000 _ 622-Рп = 622---!РРн-- _	(1.141)
28,95 рв	Рб~Ри Рб — ^Рч
4 Тихомиров К В.
49
Из формулы (1.141) видно, что между влагосодер-
жанием и парциальным давлением пара рп=((Рн (при
одном и том же рб) существует однозначная зависи-
мость, т. е. каждому значению рп соответствует вполне
определенное значение d и наоборот.
Энтальпия i влажного воздуха является одним из ос-
новных его параметров и широко используется при рас-
четах сушильных установок, систем вентиляции и кон-
диционирования воздуха. Энтальпию влажного воздуха
обычно относят к единице массы сухого воздуха, т. е.
к 1 кг, и определяют как сумму сухого воздуха и водя-
ного пара, кДж/кг сухого воздуха:
/ = 1,005/ + (2500 +1,8068/) d-10~3.	(1.142)
Так как теплоемкость влажного воздуха ссм=1,005-Т
+1,8068d-10~3 кДж/кг сухого воздуха, то формулу
(1.142) можно написать в виде
1 = ссм/ +2500+10-з.	(1.143)
Вопросы, относящиеся к влажному воздуху, удобно
и легко решаются с помощью /— с?-диаграммы, предло-
женной в 1018 г. проф. Л. К. Рамзиным.
В i — d-диаграмме (рис. 1.18) графически связаны
основные параметры, определяющие тепловлажностное
состояние воздуха: температура t, относительная влаж-
ность воздуха ср, влагосодержание d, энтальпия /, пар-
циальное давление пара р„, содержащегося в паровоз-
душной смеси. Зная два каких-либо параметра, можно
найти остальные на пересечении соответствующих линий
i — d-диаграммы. Она построена в косоугольной системе
координат. По оси ординат отложены значения энталь-
пий /, кДж/кг сухого воздуха, по оси абсцисс, проходя-
щей под углом 135° к оси /,— значения влагосодержа-
ний d, г/кг сухого воздуха.
Таким образом, на диаграмме наносятся линии по-
стоянных энтальпий /—const и влагосодержаний d—
= const. На I — d-диаграмме нанесены также изотермы
(/=const) в виде прямых линий, кривые tp=const,
а также показана кривая парциального давления пара
pn=f(d), причем значения р„ приведены справа на оси
ординат.
Все поле диаграммы разделено на две части линией
(р = 100%. Линия <р—100% соответствует состоянию
воздуха, насыщенного водяными парами. Выше этой
линии находится область ненасыщенного влажного воз-
50
Рис. 1.18. I—d-диаграмма влажного воздуха
4*
Б1
духа, ниже линии — область перенасыщеного состояния
воздуха, i — d-диаграмма удобна не только для опреде-
ления параметров состояния воздуха, но и для построе-
ния изменения его состояния при нагревании, охлажде-
нии, увлажнении, осушении и других процессах.
По диаграмме для каждого состояния влажного воз-
духа можно определить температуру точки росы. Для
этого из точки, характеризующей состояние воздуха, на-
до провести вертикаль (линию d=const) до пересече-
ния с линией <p = const. Изотерма, проходящая через по-
лученную точку пересечения, определит искомую точку
росы воздуха.
По i — d-днаграмме можно определить также темпе-
ратуру «мокрого» термометра, под которой понимают
температуру, принимаемую влажным воздухом1 при до-
стижении им насыщенного состояния и сохранении воз-
духом постоянной энтальпии, равной начальной. Для
этого через точку, соответствующую состоянию влажно-
го воздуха, проводят линию i=const до пересечения
с кривой ф=100%. Изотерма, проходящая через полу-
ченную точку пересечения, определит искомую темпера-
туру «мокрого» термометра.
В i — d-диаграмме могут быть изображены основ-
ные процессы изменения тепловлажностиого состояния
воздуха. Если параметры начального состояния воздуха
ib db а конечного —i2, d2, то отношение
й — ц	А/
	=	=- е
d2 — dt----М
представляет собой угловой коэффициент луча процес-
са, характеризующий изменение состояния воздуха на
диаграмме.
Характерные построения на I — d диаграмме изобра-
жены на рис. 1.19.
1.	Воздух с параметрами точки 1 (ц, dj нагревает-
ся при постоянном влагосодержанпи (di=d2=const).
Изовлажностный процесс нагревания соответствует зна-
чению углового коэффициента
/*2 —	-р Д1
Р1 =--------------
(1 144)
(1.145)
d2	й
Это указывает на то, что процесс нагревания при d=
= const изображается вертикальным лучом, проведен-
ным из начальной точки / до некоторой точки 2.
52
Рис. 1.19. Изображение в i—d-
диаграмме основных процес-
сов изменения тепловлаж-
ностного состояния воздуха
2.	Воздух с параметрами точки 1 (Л, dt) поглощает
одновременно и теплоту, и влагу. Если конечное состоя-
ние воздуха характеризуется параметрами i3, d3, то на-
правление луча искомого процесса изобразится отноше-
нием
i3 — й_________
d3 — dj Ad
(1.146)
что соответствует направлению луча между точками
1—3.
3.	Воздух с параметрами точки 1 (й, d,) адиабати-
чески увлажняется: /4=ii=const. В этом случае угло-
вой коэффициент выразится соотношением
Процесс протекает по лучу i=const от точки I до точ-
ки 4.
4.	Воздух в процессе охлаждения отдает теплоту при
неизменном влагосодержании di=d5=const. Как в пер-
вом случае, луч процесса параллелей линии d=const,
но так как i3<ii, то
U — i,	— Д(
е4 = -f---= —— =-оо.	(1.148)
d5 — d,	О
Процесс протекает по лучу от точки 1 по вертикали вниз
до точки 5.
53
Контрольные вопросы. 1. Что такое техническая тер-
модинамика? 2. Почему в качестве рабочих тел в термо-
динамике используются газы и пары? 3. Что следует по-
нимать под реальными и идеальными газами? 4. Назо-
вите основные параметры состояния газа. 5. Назовите
прибор, служащий для измерения давления меньше ат-
мосферного. 6. Что называется теплоемкостью тела?
7. Как следует понимать теплоемкость изохорную и теп-
лоемкость изобарную? 8. Что такое термодинамический
процесс? 9. Какие термодинамические процессы называ-
ются равновесными и неравновесными, обратимыми
и необратимыми? 10. Что такое внутренняя энергия ра-
бочего тела и от чего она зависит? 11. Сущность и фор-
мулировка первого закона термодинамики. 12. Назовите
основные процессы изменения состояния идеальных га-
зов. 13. Какой термодинамический процесс называют
политропным? 14. Что является важнейшей тепловой ха-
рактеристикой цикла? 15. Как следует понимать замкну-
тый процесс, называемый круговым процессом, или цик-
лом? 16. Какие циклы называются прямыми и какие
обратными? 17. Напишите формулу для определения
термического КПД цикла. 18. В чем сущность второго
закона термодинамики? 19. Из чего слагается процесс
парообразования при постоянном давлении? 20. Чем ха-
рактеризуется влажный пар? 21. Что называют степенью
сухости и степенью влажности пара? 22. Что называется
теплотой парообразования? 23. По какой диаграмме оп-
ределяются основные термодинамические величины для
любого состояния пара? 24. Что такое дросселирование
пара и газа? 25. Что называется влажным воздухом
и каким прибором определяется относительная влаж-
ность его?
ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛООБМЕНА
Теория теплообмена — это наука о процессах перено-
са теплоты. С теплообменом связаны многие явления,
наблюдаемые в природе и технике. Ряд важных вопро-
сов проектирования и строительства зданий и сооруже-
ний решается на основе теории теплообмена или неко-
торых ее положений. Знание законов теплообмена поз-
воляет инженеру-строителю увязать толщину и материал
ограждающих конструкций с отопительными устройства-
64
ми, разработать новые строительные материалы и кон-
струкции, более экономичные и способные надежно за-
щищать человека от холода, решить и другие вопросы,
которые возникают в процессе развития строительной
техники.
§ 5. Виды передачи теплоты
Теплообмен представляет собой сложный процесс,
который можно расчленить на ряд простых процессов.
Различают три элементарных принципиально отличных
один от другого процесса теплообмена — теплопровод-
ность, конвекцию и тепловое излучение.
Процесс теплопроводности происходит при непосред-
ственном соприкосновении (соударении) частиц вещест-
ва (молекул, атомов и свободных электронов), сопро-
вождающемся обменом энергии и их теплового движения.
Такой процесс теплообмена может происходить в любых
телах, ио механизм переноса теплоты зависит от агре-
гатного состояния тела. Теплопроводность жидких и в
особенности газообразных тел незначительна. Твердые
тела обладают различной теплопроводностью. Тела с ма-
лой теплопроводностью называют теплоизоляционными.
Процесс конвекции происходит лишь в жидкостях
и газах и представляет собой перенос теплоты в резуль-
тате перемещения и перемешивания частиц жидкости
или газа. Конвекция всегда сопровождается теплопро-
водностью.
Если перемещение частиц жидкости пли газа обуслов-
ливается разностью их плотностей, то такое перемещение
называют естественной конвекцией. При естествен-
ной конвекции нагретые объемы теплоносителя поднима-
ются, охладившиеся — опускаются. Например, отопи-
тельный прибор системы центрального отопления сопри-
касается с воздухом, который получает от него теплоту
и поднимается, уступая место более холодному воздуху.
Таким образом, теплота вместе с воздухом передается
от прибора в другие части помещения.
Если жидкость или газ перемещается с помощью на-
соса, вентилятора, эжектора и других устройств, то та-
кое перемещение называют вынужденной конвекцией.
Теплообмен происходит в этом случае значительно ин-
тенсивнее, чем при естественной конвекции.
Процесс теплового излучения состоит в переносе теп-
лоты от одного тела к другому электромагнитными вол-
55
нами, возникающими в результате сложных молекуляр-
ных и атомных возмущений. Лучистая энергия возникает
в телах за счет других видов энергии, главным обра-
зом тепловой. Электромагнитные волны распространя-
ются от поверхности тела во все стороны. Встречая на
своем пути другие тела, лучистая энергия может ими ча-
стично поглощаться, превращаясь снова в теплоту (по-
вышая их температуру).
При изучении отдельных видов теплообмена исполь-
зуют следующие общие понятия и определения.
1.	Перенос теплоты от одного тела к другому, а так-
же между частицами данного тела происходит только
при наличии разности температур и направлен всегда
в сторону более низкой температуры.
2.	Количество теплоты, переносимой в единицу вре-
мени, называется тепловым потоком Q. Отношение Q
к единице площади F, м2, называется поверхностной
плотностью теплового потока q, Вт/м2:
q = QIF.	(2.1)
3.	Температурное состояние тела или системы тел
можно охарактеризовать с помощью температурного по-
ля, под которым понимается совокупность мгновенных
значений температур во всех точках изучаемого прост-
ранства. Температура различных точек тела определяет-
ся координатами х, у, z и временем т. Поэтому в общем
случае
t = f(x,y, г, т).	(2.2)
Температурное поле, которое изменяется с течением
времени, называется нестационарным (неустановившим-
ся). При этом тепловой режим и тепловой поток будут
тоже нестационарными. Наглядным примером нестацио-
нарного температурного поля может служить темпера-
турное состояние стенок отопительной печи. Если тем-
пература в любой точке тела с течением времени не
изменяется, то температурное поле называется стацио-
нарным (установившимся). В этом случае тепловой ре-
жим и тепловой поток будут также стационарными.
Стационарное температурное поле можно охаракте-
ризовать зависимостью
1 = )(х, у, г).	(2.3)
Простейшим температурным полем является одно-
мерное стационарное поле, которое характеризуется из-
56
Рис. 2.1. Линии изотерм
менением температуры в направлении одной координат-
ной оси. Такое температурное поле можно выразить
уравнением
/ = /(х).	(2.4)
Примером одномерного температурного поля может
служить распределение температуры в наружных строи-
тельных конструкциях, толщина которых по сравнению
с прочими размерами невелика.
В дальнейшем мы ограничимся рассмотрением лишь
стационарных и одномерных температурных полей как
наиболее простых, ио имеющих большое практическое
значение в строительстве зданий.
4.	Температурное поле в рассматриваемом теле или
системе тел удобно характеризовать с помощью изотер-
мических поверхностей, под которыми понимается гео-
метрическое место точек с одинаковой температурой. Та-
кие поверхности могут быть замкнутыми или выходить
на границы тела, но между собой никогда не пересека-
ются.
Если изотермические поверхности пересечь плоско-
стью, то на плоскости сечения получим изотермические
линии, называемые изотермами (рис. 2.1). Взаимное рас-
положение изотерм наглядно характеризует распределе-
ние температур в теле и интенсивность изменения тем-
пературы в различных направлениях: чем чаще
расположены изотермы, тем интенсивнее изменяется
температура.
Наибольшее изменение температуры па единицу дли-
ны получается в направлении нормали к изотермическим
поверхностям. Производная температуры по нормали
к изотермической поверхности называется температур-
ным градиентом и обозначается grad t, его размер-
ность— град/м.
§ 6. Теплопроводность
Закон Фурье (1822 г.) является основным законом
теплопроводности, устанавливающим прямую пропор-
67
Рис. 2.3. Распределение темпе-
ратур в многослойной плоской
стенке
Рнс. 2.2. Распределение темпе-
ратур в однослойной плоской
стенке
циональность между поверхностной плотностью тепло-
вого потока п температурным градиентом:
dt
q=—к-------=—7. grad/,	(2.5)
дп
где Л — множитель пропорциональности, который называется коэф-
фициентом теплопроводности, Вт/(м-К)
Знак минус указывает, что вектор теплового потока
направлен в сторону, противоположную температурному
градиенту. Из уравнения (2.5) видно, что коэффициент
теплопроводности количественно равен удельному теп-
ловому потоку при температурном градиенте, равном
единице (изменение температуры в 1 °C на единицу
длины).
Коэффициент теплопроводности является важной
тепчофпзической характеристикой вещества: чем больше
X, тем большей теплопроводностью обладает вещество.
Коэффициент теплопроводности зависит от природы ве-
щества, его структуры, влажности, наличия примесей,
температуры и других факторов.
В практических расчетах коэффициент теплопровод-
ности строительных материалов надлежит принимать по
СНиП 11-3-79** «Строительная теплотехника».
Рассмотрим однослойную плоскую стенку толщиной
б (рис. 2.2), коэффициент теплопроводности которой по-
стоянен и равен 7.. Температуры на границах стенки h
и /2, причем t2>tt. Теплота распространяется только
вдоль оси х. При этих условиях температурное поле
68
в стенке будет одномерным и изотермическими поверх-
ностями будут плоскости, параллельные поверхностям
стенки.
Для слоя толщиной dx на основании закона Фурье
(2.5) можно написать следующие уравнения теплопро-
водности:
d/
-	(2.6)
d.v
или
а
d/=—~dx.	(2.7)
Проинтегрировав данное уравнение, получим
а
t=-—x-\-C.	(2.8)
К
Из уравнения (2.8) следует, что температура изменя-
ется по толщине стенки по линейному закону.
Константа интегрирования С определяется из усло-
вий на границах стенки: если х=0, то /=Д, откуда С=
= t\. Если х=б, то t=t2 и уравнение (2.8) принимает
вид
о
^=-V6 + zi-
Л
(2.9)
Окончательно получим <?, Вт/м2:
Л
Q =	(2.10)
Из уравнения видно, что поверхностная плотность
теплового потока зависит от температурного перепада
Д/—/1 —t2, поэтому можно написать:
X
<7 = -7 &	С2-11)
о
или
А/ _ _Л£_
6/X = R '
42.12)
Отношение б/Х—R называется термическим сопро-
тивлением стенки. Зная поверхностную плотность тепло-
вого потока q, можно определить общее количество теп-
лоты, переданной за 1 ч через стенки поверхности F, по
59
формуле
Q = qF.
(2.13)
Из формулы (2.13) видно, что общее количество теп-
лоты, переданной через однослойную плоскую стенку,
пропорционально поверхностной плотности теплового
потока и площади поверхности стенки.
Рассмотрим теплопроводность плоской многослойной
стенки, состоящей из п материальных слоев, плотно при-
легающих один к другому (рис. 2.3). Каждый слой имеет
заданную толщину б,- и коэффициент теплопроводности
К. Многослойными являются, например, стены и пере-
крытия крупнопанельных и кирпичных зданий.
При стационарном тепловом режиме тепловые пото-
ки, проходящие через каждый из слоев стенки, одинако-
вы. Поэтому, пользуясь формулой (2.10) для каждого
слоя, можно написать:
Л,	х2	Ад	,
q — (G — бг	9=Х('*~'3,:	<7= -т-((з —U. ®3 (2.14)
откуда:
fit	б,
G —<2 = ? —;	<2 —=	(2.15)
бд
(2.16)
Л3
Просуммировав правые и левые части этих равенств,
получим:
{ б] б2 б3 \
'1 - h = d “Г" + ~ + V" .	(2.17)
\ Л1	Л3 /
откуда q, Вт/м2:
I,	М
q = —л----—х— =	>	(2-18)
б] б	.Д । бд R
где Л/ — температурный перепад, т. е. разность температур наруж-
ных поверхностей стенки; /?=/?|+/?2+Яз+.. -р/?п—общее термичес-
кое сопротивление многослойной стенкп, равное сумме термических
сопротивлений отдельных слоев.
Для построения температурного поля многослойной
стенки необходимо знать температуру на поверхности
каждого слоя в отдельности, которая определяется из
60
следующих очевидных равенств:
Л] Х2
Температурное поле многослойной стенки изобразит-
ся ломаной линией, как это показано на рис. 2.3.
Тепловой поток Q, Вт, через многослойную плоскую
стенку определяется по формуле
Q = <1~Z,1+-f.	(2.20)
1
Для расчета теплового потока через однослойную
или многослойную цилиндрическую стенку, если толщи-
на ее по сравнению с диаметром незначительна, можно
пользоваться формулами для плоской етенки. При этом
/•' подсчитывается как Fcp=ndcpl, где dcp— средний диа-
метр цилиндра между наружной и внутренней поверх-
ностями его стенки.
§ 7.	Конвективный теплообмен
Тепловой поток Q, Вт, передаваемый при конвектив-
ном теплообмене, определяется по формуле Ньютона
Q — а|Д (Лк Д)>	(2.21)
где ак — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициен-
том теплоотдачи; /ж — температура теплоносителя, °C; /с—темпера-
тура поверхности стенки, °C; F — поверхность соприкосновения теп-
лоносителя со стенкой, №.
Приняв F=\ м2, получим поверхностную плотность
теплового потока q, Вт/м2:
<7=а(Л„-/с).	(2.22)
Из уравнения (2.22) можно определить разность
/ж — /с и температуру стенки /с:
(с = бк-<?—,	(2.23)
а
где 1/а — термическое сопротивление стенки при теплоотдаче сопри-
косновением.
Формулу (2.21) можно использовать, как при тепло-
отдаче от жидкости пли газа к стенке, так и при тепло-
отдаче от стенки к жидкости или газу. В обоих случаях
61
принимается абсолютное значение разности температур.
Коэффициент теплоотдачи а имеет единицу измере-
ния Вт/(м2-К) и представляет собой количество тепло-
ты, проходящей в единицу времени от жидкости (газа)
к стенке (или наоборот) через 1 м2 поверхности при раз-
ности температур жидкости и стенки 1°. В отличие от
коэффициента теплопроводности X коэффициент тепло-
отдачи а — очень сложная величина, которой учитыва-
ются следующие факторы, обусловливающие протекание
конвективного теплообмена: характер движения жидко-
сти или газа (ламинарное или турбулентное) и природа
его возникновения; скорость движения жидкости или га-
за w; физические параметры жидкости или газа (коэф-
фициент теплопроводности X, вязкость р, плотность р, теп-
лоемкость ср, коэффициент объемного расширения р,
температура жидкости или газа и поверхности tiK, tc',
форма Ф и линейные размеры омываемой жидкостью
или газом поверхности /ь 12, 1з-)-
Таким образом:
a = f(u>, X, ц, р, ср, Р, /с, Ф, /1, 12,	(2.24)
Для определения величины а для различных случаев
конвективного теплообмена предложено несколько эм-
пирических формул, имеющих, однако, ограниченную об-
ласть применения. Значительно лучшие результаты даег
определение величины а на основе эксперимента с ис-
пользованием критериев подобия — безразмерных соот-
ношений параметров, характеризующих физический про-
цесс. Ниже приводятся некоторые «критерии подобия»
для определения а и их краткая характеристика: крите-
рий Нуссельта, Nu=aZ/X; критерий Прандтля Рг =
==pcpg'/X; критерий Рейнольдса Re=w/p/ji; критерий
gi
Грасгофа Gr=_^_-pAt Здесь v = p/p— коэффициент
кинематической вязкости, м2/с; g — ускорение свободно-
го падения, равное 9,81 м/с2; AZ—абсолютная величи-
на— разность температур поверхности стенки и жидко-
сти (или газа), между которыми происходит теплооб-
мен, К.
Критерий Нуссельта Nu, или критерий теплоотдачи,
характеризует интенсивность теплоотдачи на границе
жидкость (или газ)—твердое тело и всегда является
величиной искомой.
Критерий Рейнольдса Re представляет собой отноше-
62
ние сил инерции к силам внутреннего трения и характе-
ризует гидродинамический режим движения жидкости.
При Re<2300 движение ламинарное, при Re>104— тур-
булентное, при 2300<Re<104 режим движения переход-
ный — от ламинарного к турбулентному.
Критерий Прандтля Рг характеризует физические
свойства жидкости (или газа) и способность распрост-
ранения теплоты в жидкости (или газе).
Критерий Грасгофа Gr учитывает подъемные силы,
возникающие в жидкости (или газе) вследствие разно-
сти плотностей их частиц и вызывающие так называе-
мую свободную конвекцию.
В общем случае конвективного теплообмена крите-
риальная зависимость имеет вид
Nu = f (Re, Gr, Рг).	(2.25)
Критерии Re, Gr и Рг в этой зависимости являются
определяющими критериями.
Применительно к вынужденному турбулентному дви-
жению жидкости (или газа) связь между критериями ус-
танавливается следующим уравнением:
Nu = cRe"Prm,	(2.2G)
где с, п, т — соответственно коэффициент н показатели степени,
устанавливаемые опытным путем.
Для условий внутренних поверхностей ограждающих
конструкций отапливаемых зданий критерии подобия
объединяются уравнением
Nu= 0,135 (Gr Рг)0,333.	(2.27)
Для определения коэффициента теплоотдачи по урав-
нениям (2.26) и (2.27) подсчитывают числовое значе-
ние критериев, входящих в правую часть равенства, оп
ределяют критерий Нуссельта и из него — коэффициент
теплоотдачи.
§ 8.	Теплообмен излучением
Теплообмен излучением может происходить между
телами, находящимися на больших расстояниях одно ог
другого. Отличным примером этого явления служит из-
лучение Солнца на Землю. В технике теплообмен излу-
чением имеет место в котлах, в системе отопления зда-
ний, в сушильных агрегатах и т.п. При высоких темпе-
ратурах теплообмен излучением преобладает над
остальными видами теплообмена и имеет в связи с этим
63
Рис. 2.4. Схема распределения лучистой
энергии, падающей на тело
важное значение. Лучеиспускание тела в пространство
может быть равномерным или направленным.
Лучистая энергия, испускаемая на какое-либо тело,
в зависимости от его физических свойств, формы и со-
стояния поверхности частично поглощается этим телом
и переходит в тепловую (а иногда и другие формы энер-
гии), а остальная часть отражается и частично проходит
через него (рис. 2.4).
Обозначим через Qo общее количество лучистой энер-
гии, падающей на тело, а через Qa, Qr и Qd— соответ-
ственно количество лучистой энергии, поглощенной, от-
раженной и прошедшей через него:
Qo ~ Q/i + Q/H'Qd-	(2.28)
Тогда, разделив обе части равенства на Qo, получим
Qo _ Qa	Qp
Qo	Qo	Qo Qo
(2.29)
или
l=yi + /? + D,	(2.30)
где /1 = Qa/Q0— поглощательная способность тела; R=Qr/Qo — от-
ражательная способность тела; D=Qd/Qo — пропускная способность
тела
Из приведенного рассмотрения следует, что величины
A, R и D являются безразмерными коэффициентами по-
глощения, отражения и пропускания. В зависимости от
конкретных физических свойств тела, его температуры
и длины волны падающего излучения численные значе-
ния коэффициентов A, R и D могут быть различными,
а в частных случаях и равными пулю.
Если Д = 1 (т. е. R — D=0), то тело полностью погло-
щает все падающие па него тепловые лучи и называется
абсолютно черным. Абсолютно черных тел в природе нет
(А<1). Свойствами, близкими к абсолютно черному те-
64
Лу обладают нефтяная сажа (А=0,9—0,96), вода и лед
(д’_0,92—0,95), черное сукно (А=0,98)/ черный бар-
хат (/1 = 0,955).
gCni R=\ (т.е. A=D=0), то тело полностью отра-
жает падающие на него тепловые лучи. Такое тело на-
зывается зеркальным (если отражение правильное, не
рассеянное) либо абсолютно белым (если отражение
рассеянное — диффузное). К числу тел, близких по свой-
ствам к абсолютно белому телу, относится ряд металлов
(золото, медь и др.). Для полированных металлов R=
=0,95—0,97. Белая оштукатуренная наружная поверх-
ность стены хорошо отражает солнечные (видимые) лу-
чи, а невидимые тепловые лучи интенсивно ею погло-
щаются.
Если 0=1 (т. е. А=/?=0), то тело пропускает че-
рез себя все падающие на него лучи. Такое тело называ-
ется абсолютно проницаемым (прозрачным), или диа-
термичным. Воздух — практически прозрачная среда,
твердые тела и жидкости непрозрачны. Многие тела про-
зрачны только для определенных волн. Так, оконное
стекло пропускает световые лучи и почти непрозрачно
для ультрафиолетового и длинноволнового инфракрас-
ного излучения.
Основные законы теплового излучения.
Закон Стефана — Больцмана. И. Стефан
(1879 г.) экспериментально, а Л. Больцман (1881 г.)
теоретически установили связь излучательной способно-
сти абсолютно черного тела с температурой. В техниче-
ских расчетах закон Стефана — Больцмана использует-
ся в следующем виде:
Ео=1С°[1оок^'	(2’31)
где Со — коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный
5,68 Вт/(№-К4).
Реальные тела, называемые обычно серыми, по ин-
тенсивности излучения отличаются от абсолютно черного
тела, но закон Стефана — Больцмана применим и к се-
рым телам, если учесть степень их черноты
а = Е/Е0,	(2.32)
где Е—излучательная способность серого тела; Еа—излучательная
способность абсолютно черного тела.
Применительно к реальным телам закон Стефана —
5 Тихомиров К- В.
65
Больцмана приобретает следующий вид:
Е = qEo = аСо (Т/100)4 = С (77100)4,	(2-33)
где С=аСо — коэффициент излучения.
Величина степени черноты а зависит главным образом
от природы тела, температуры и состояния его поверх-
ности (гладкая или шероховатая). Например, чистые
стальные и чугунные поверхности при /=20°С имеют
А =0,05—0,45, кирпич красный при той же температуре
имеет а = 0,93, а оштукатуренная известковая поверх-
ность при 1= 10—90 °C имеет а = 91.
Закон Ламберта. По закону, установленному
Ламбертом, максимальное излучение единицей поверх-
ности происходит по направлению нормали к ней. Если
Qo — количество энергии, излучаемое по нормали к по-
верхности, a Ql( — по направлению, образующему угол
tp с нормалью, то, по закону Ламберта,
Q<p=Q„cos<p.	(2.34
Таким образом, закон Ламберта определяет зависи-
мость излучаемой телом энергии от ее направления.
Закон Кирхгофа. По закону Кирхгофа отноше-
ние излучательной способности тела Е к его поглоща-
тельной способности А для всех тел одинаково и равно
излучательной способности абсолютно черного тела Е„
при той же температуре и зависит только от температу-
ры, т. е.
Е/Л = £0 = / (7).	(2.35)
Так как Е1Е0=а, то для всех серых тел А=а, т. е. по-
глощательная способность тела численно равна степени
его черноты.
Различные случаи теплообмена излу-
чением. Рассмотрим случай теплообмена излучением
между двумя стенками, имеющими большую поверхность
и расположенными параллельно на небольшом расстоя-
нии одна от другой (рис. 2.5), т. е. так, что излучение
каждой стенки полностью попадает на противополож-
ную. Пусть температуры поверхности стенок постоянно
поддерживаются Т\ и Тъ причем Т\>Т2, а коэффициенты
поглощения стенок равны соответственно Ai и /12, при-
чем Л|=а1, Л2=а2, т.е. коэффициенты поглощения
и степени черноты соответственно равны. Для этого слу-
чая на основании закона Стефана — Больцмана полу-
66
Рис. 2.5. Схема
тепловых потоков
между двумя па-
раллельными
стенками при теп-
лообмене излуче-
нием
Рис. 2.6. Схема
тепловых потоков
между двумя те-
лами при теплооб-
мене излучением
Рис. 2.7. Схема
расположения эк-
рана при теплооб-
мене излучением
чим Qi-2, Вт:
Г/ Л V / Т, VI
Q =с	—— —  — И.	(2.36)
;~г пр	100 /	\ 100 / J	’
где Спр — приведенный коэффициент излучения, Вт/(м5 К):
с =_________________________!______
пр 1	1	1 '	(?.37)
С, + с, + с0
Здесь Ci и С2 — константы излучения тел, между ко-
торыми происходит процесс лучистого теплообмена.
Уравнение (2.36) можно использовать для расчета
теплообмена излучением между телами, одно из кото-
рых имеет выпуклую форму и окружено поверхностью
другого, т. е. находится в замкнутом пространстве (рис.
2.6). Однако в этом случае
с-—i—Л /' —гг-	<2-38’
где Fi и Fq — поверхности первого и второго тел, участвующие в лу-
чистом теплообмене.
При произвольном расположении тел (поверхностей),
между которыми происходит теплообмен излучением
5*
67
Q,-i, Вт, расчетная формула принимает вид
КТ, \4	/ Т \41	_
—— ——— I ЛФ/-2-	(2.39)
100 )	\ 100 ) J 1
В данном случае Спр=С1С2/С0, а коэффициент <р
(так называемый угловой коэффициент или коэффици-
ент облучения)—величина безразмерная, зависящая от
взаимного расположения, формы и размеров поверхно-
стей и показывающая долю лучистого потока, которая
падает на поверхность Лг от всего потока, отдаваемого
поверхностью F\ лучеиспусканием.
В строительной практике иногда возникает необхо-
димость уменьшить интенсивность теплообмена излуче-
нием. Одним из эффективных средств уменьшения интен-
сивности теплообмена служат защитные экраны (рис.
2.7), выполненные из материалов с малой поглощатель-
ной и большой отражательной способностями.
При наличии экрана лучистая теплота последователь-
но передается от стенки к экрану, а от экрана — к дру-
гой стенке. Если экран и стенки, между которыми он на-
ходится, по материалу и качеству поверхности не отли-
чаются, то один экран уменьшит поток в 2 раза, два
параллельных экрана — в 3 раза и п экранов — в (п+1)
раз.
Но если поверхность экрана имеет очень небольшой
коэффициент поглощения и хорошо отражает лучистую
энергию, например никелированный лист с /1=0,05 или
полированный тонкий лист алюминия с А=0,26, то один
экран может уменьшить тепловой поток в 10—30 раз.
Экраны целесообразно использовать в воздушных
прослойках наружных ограждений для уменьшения пе-
редачи теплоты излучением, где этот вид теплообмена
составляет 70—80 %.
§ 9.	Сложный теплообмен и теплопередача
Сложный теплообмен. Рассмотренные элементарные
виды теплообмена (теплопроводность, конвекция и теп-
ловое излучение) на практике, как правило, протекают
одновременно. Конвекция, например, всегда сопровож-
дается теплопроводностью, излучение часто сопровожда-
ется конвекцией. Сочетание различных видов теплооб-
мена может быть весьма разнообразным, и роль их в об-
щем процессе неодинакова. Это так называемый
68
Рис. 2.8. Схема распределения температур
при теплопередаче через плоскую стенку
сложный теплообмен. Процесс теплообмена между стен-
кой и омывающим ее газом является типичным приме-
ром сложного теплообмена — совместного действия кон-
векции, теплопроводности и теплового излучения.
В теплотехнических расчетах при сложном теплооб-
мене часто пользуются общим (суммарным) коэффици-
ентом теплоотдачи ао, представляющим собой сумму
коэффициентов теплоотдачи соприкосновением, учиты-
вающим действие конвекции, теплопроводности ак и из-
лучения ал, т. е.
а0 = «к + *л-	(2.40)
В этом случае расчетная формула для определения
теплового потока q, Вт/м2, имеет вид
<7 = (ик -|- кл) (/ж	/с) = сх0 (tm Zc).	(2.41)
Если стенка омывается капельной жидкостью, напри-
мер водой, то
ал = 0 и а0 = а,,.	(2.42)
Теплопередача. В теплотехнике часто тепловой
поток от одной жидкости (или газа) к другой передает-
ся через стенку. Такой суммарный процесс теплообмена,
в котором теплоотдача соприкосновением является не-
обходимой составной частью, называется теплопереда-
чей. Расчетные уравнения теплопередачи зависят от
формы стенки, разделяющей теплоносители.
Рассмотрим теплопередачу через плоскую однослой-
ную стенку. Примем, что тепловой поток направлен сле-
ва направо, температура нагретой среды /жь температу-
ра холодной среды 1жг. Температуры поверхностей стен-
ки неизвестны: обозначим их буквами (ci и tes (рис. 2.8).
Передача теплоты в рассматриваемом примере пред-
ставляет собой процесс сложного теплообмена и состо-
ит как бы из трех этапов: теплоотдача от нагретой сре-
ды (жидкости или газа) к левой поверхности стенки,
теплопроводность через стенку и теплоотдача от правой
69
поверхности стенки к холодной среде (жидкости или га-
зу). При этом, очевидно, поверхностные плотности теп-
ловых потоков в трех указанных этапах одни и те же,
если стенка плоская и режим теплообмена стационар-
ный.
Напишем три известных уравнения теплового потока.
1.	Уравнение теплоотдачи от нагретой среды (жидко-
сти или газа) к поверхности стенки
? =	(2.43)
2.	Уравнение теплопроводности через стенку
X
? =	— Сг)-	(2.44)
о
3.	Уравнение теплоотдачи от правой поверхности
стенки к холодной среде (жидкости или газу)
Q — Иг Цсг — 61:2)-
Решив эти уравнения относительно
турных напоров, получим:
(2.45)
частных темпера-
_ 1
6ni ^С1 — Q >
«1
_ 5 .
:
_ 1
^С2 Лк2 ~ Ч
«2
f
Сложив почленно эти уравнения,
температурный напор
(2.4С)
получим полный
б
Cicj — Лк2 — Q
1 \
1 +	)’
л а2 /
(2.47)
откуда поверхностная плотность теплового потока
<7 = .	~	.	— «VHC1 —ЧК2)’
—+V+—
cq	Л	а2
(2.48)
Величина k называется коэффициентом теплопереда-
чи и представляет собой мощность теплового потока,
проходящего от более нагретой среды к менее нагретой
через 1 м2 поверхности стенки за 1 ч при разнице тем-
ператур между средами 1 °C. Величина, обратная коэф-
фициенту теплопередачи, называется термическим со-
противлением теплопередаче и обозначается R, м2-К/Вт.
70
Согласно определению k и R, имеем
1	16	1
— = R =--+ v+------•
R	cq Л а2
(2.49)
Эта формула показывает, что общее термическое со-
противление равно сумме частных.
Из уравнения (2.46) можно получить:
( ___________
'« — ‘>К1
«1
6
^С2 — ^С1 - 9 .	>
Л
(2.50)
По этим уравнениям можно вычислить температуры
по направлению теплового потока при теплопередаче че-
рез однослойную стенку.
Если стенка не однослойная, а состоит из нескольких
слоев с различной толщиной бь 62, бз,—>бп и коэффици-
енты теплопроводности Ль Лг, Лз, ...Дп, то
формулам (2.48) и (2.49) будем иметь:
 -----Лк2 
аналогично
(2.51)
(2.52)
(2.53)
1
1	1 VI 6;	1
---= R =-----V	,
k--Я.г- а2
1=1
где X -— — сумма термических сопротивлении слоев плоской стенки,
1=1 Л г
Количество теплоты Q, Вт, переходящей от одной сре-
ды к другой через площадь F любой стенки за 1 ч, бу-
дет равно
Q = kF (tmi - />К2) = 	.	(2.54)
К
Для расчета теплового потока при теплопередаче че-
рез цилиндрическую стенку незначительной толщины
можно, как и при оценке теплопроводности, пользовать-
ся формулами для плоской стенки. Только при большой
разности диаметров (например, для труб, покрытых тол-
стым слоем изоляции), когда соотношение dnldBU>2, эти
формулы неприменимы.
§ 10. Теплообменные аппараты
Теплообменными аппаратами (теплообменниками)
называются устройства, предназначенные для передачи
теплоты от одного теплоносителя к другому. В качестве
теплоносителей в них используют пар, горячую воду,
дымовые газы и другие тела. По принципу действия
и конструктивному оформлению теплообменники разде-
ляются на рекуперативные, регенеративные и смеситель-
ные.
В рекуперативных теплообменниках теплопередача
от греющего теплоносителя к нагреваемому происходи г
через разделяющую их твердую стенку, например стен-
ку трубы. Процесс теплообмена в них протекает обычно
при стационарном режиме.
В зависимости от взаимного направления движения
теплоносителей теплообменники этого типа подразделя-
ются на противоточные, прямоточные и перекрестные.
Если теплоносители движутся в противоположном на-
правлении (рис. 2.9,а), теплообменники называются
противоточными; при движении теплоносителей в одном
направлении (рис. 2.9,6)—прямоточными; наконец, ес-
ли теплоносители движутся в перекрестном направлении
(рис. 2.9,е), — перекрестными. Встречаются и более
сложные схемы взаимного направления движения теп-
лоносителей.
К числу рекуперативных теплообменников относятся
паровые котлы, водонагреватели, приборы системы цен-
трального отопления и др.
В регенеративных теплообменниках процесс теплооб-
мена происходит в условиях нестационарного режима.
В этих теплообменниках поверхность нагрева представ-
ляет собой специальную насадку из кирпича, металла
или другого материала, которая сначала аккумулирует
теплоту, а затем отдает ее нагреваемому теплоносителю.
По такому принципу работают, например, регенераторы
стеклоплавильных печей. Отопительные печи также от-
72
носятся к группе регенеративных теплообменников.
В смесительных теплообменниках процесс теплообме-
на осуществляется при непосредственном соприкоснове-
нии и перемешивании теплоносителей. Примерами тако-
го теплообменника являются башенный охладитель (гра-
дирня), предназначенный для охлаждения воды
воздухом; контактные водоподогреватели.
Рекуперативные и регенеративные теплообменники
называют поверхностными, поскольку теплопередача
в них связана с поверхностью нагрева пли охлаждения,
а смесительные — контактными.
Тепловые расчеты теплообменников разделяются на
проектные и поверочные. Проектные (конструктивные)
тепловые расчеты выполняются при проектировании но-
вых аппаратов для определения необходимой поверхности
нагрева. Поверочные тепловые расчеты выполняют в том
случае, если известна поверхность нагрева теплообмен-
ника и требуется определить количество переданной теп-
лоты и конечные температуры теплоносителей.
Ниже рассматриваются основы теплового расчета
лишь рекуперативных теплообменников как наиболее
распространенных. При проектном (конструктивном)
тепловом расчете теплообменника площадь рабочей по-
верхности F, м2, его определяется из основного уравне-
ния теплопередачи:
Q

(2.55)
73
где Q — тепловой поток через поверхность теплообмена, Вт; k — ко-
эффициент теплопередачи, Вт/(м2-К); А/Ср— средний температурный
напор по всей поверхности нагрева, °C.
Из этого уравнения следует, что при определении по-
верхности теплообмена задача сводится к вычислению
коэффициента k и среднего по всей поверхности темпе-
ратурного напора Д/Ср.
Коэффициент теплопередачи k зависит от ряда фак-
торов, в частности от вида и скорости движения тепло-
носителя, параметров состояния его, материала стенок,
через которые передается теплота, и от степени загряз-
нения этих стенок.
Численное значение коэффициента k, Вт/(м2-К), из-
меняется при теплопередаче от воды к воде в следующих
пределах: для скоростных теплообменников /г = 1000...
2000; для емкостных теплообменников k=250...100;
при теплопередаче от пара к воде: для скоростных
теплообменников /г = 2000...3500; для емкостных теп ю-
обменников &=400... 1200.
Средний (среднелогарифмический) температурный
напор определяется по формуле (приводится без вы-
вода)
(2.56)
д/ _	— AZnljn
СВ	д/
, °* max
In -----
А/min
где Д/max п Д/mm — максимальная и минимальная разности темпера-
тур теплоносителей (рис. 2.10).
Подставив в формулу (2.56) значения ДЛпах и Дбтп,
получим: для прямотока
^ср—
t\-t,
In —----;
Д-/.
(2.57)
для противотока
АЛ
ср'
(2.58)
In —----------
Формулы (2.57) и (2.58) позволяют сравнить темпе-
ратурные напоры в теплообменниках с противоточной
и прямоточной схемами движения теплоносителей. При
74
одинаковых температурах теплоносителей па входе и вы-
ходе в противоточном теплообменнике средний темпера-
турный напор получается наибольшим, а в прямоточ-
ном — наименьшим. Вследствие большей величины сред-
него температурного напора поверхность нагрева при
противоточной схеме движения теплоносителей и прочих
равных условиях будет наименьшей.
При незначительной разности температурных напо-
ров ДЛпах и Д/min вместо выражения (2.56) можно поль-
зоваться формулой среднеарифметического напора
Д/ср — (Д/max + &xnin)/2-	(2.59)
При Д/тах/Д/min^ 1,7 разница между среднелогзриф-
мнческим и среднеарифметическим температурными на-
порами не превышает 3 %.
Поверочный тепловой расчет теплообменника выпол-
няется по его тепловому балансу с использованием урав-
нения
<? = G, СР1 (<-<) = G2cp2(G-<).	(2.60)
где Q — мощность теплового потока, переданного от греющего теп-
лоносителя к нагреваемому, Вт; G,, С2—расходы теплоносителей,
кг/с; Ср.|, Ср.г — средние теплоемкости теплоносителей, Дж/(кг-К).
и уравнения теплопередачи
Q=fcfA/cp.	(2.61)
Для упрощения теплового расчета введено понятие
так называемого водяного эквивалента теплоносителя
IV. Его числовая величина определяет количество воды,
которое по теплоемкости эквивалентно теплоемкости се-
кундного расхода рассматриваемого теплоносителя:
lV = Gcp.	(2.62)
При введении этого понятия уравнение теплового ба-
ланса принимает вид
<3 = iv, _г2( 4'-g),	(2.63)
откуда
т. е. отношение изменения температуры теплоносителей
в пределах теплообменного аппарата обратно пропор-
ционально отношению их водяных эквивалентов.
Для приближенного определения конечных темпера-
75
тур теплоносителей теплообменника из уравнения теп-
лового баланса имеем:
4 = 4+<?/^2.
Если принять, что температура теплоносителей
поверхности изменяется по линейному закону, то
(2.65)
(2.66)
вдол ь
(2.67)
упав
Подставив в это уравнение значения Н и из
нений (2.65) п (2.66) и выполнив несложные преобра-
зования, получим формулу для определения мощности
теплового потока Q, Вт:
Q = t'— ——------------——\	(2.68)
1	21 \ kF 2UZX 2Г2 )
Определив Q и подставив его величину в формулы
(2.65) и (2.66), найдем конечные температуры тепло-
носителей ti и t2.
Контрольные вопросы. 1. Что называется теплообме-
ном? 2. Назовите способы переноса теплоты в простран-
ство и теплообмена между телами. 3. Что представляет
собой процесс теплопроводности? 4. Назовите назначение
теплообменных аппаратов. Как они разделяются по прин-
ципу действия и конструктивному оформлению? 5. Ка-
кой процесс теплообмена называется теплопередачей?
6. Как называется сочетание различных видов теплооб-
мена?
76
РАЗДЕЛ II. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫЙ
И ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМЫ ЗДАНИЙ.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
ИХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ГЛАВА 3. МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯ
И СИСТЕМЫ ЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
§ 11.	Понятие микроклимата. Теплообмен
человека и условия комфортности.
Нормативные требования к микроклимату
Около 80 % своей жизни человек проводит в помеще-
нии: жилых, общественных, производственных зданиях,
транспорте. Здоровье и работоспособность человека
в значительной степени зависят от того, насколько по-
мещение в санитарно-гигиеническом отношении удовле-
творяет его физиологическим требованиям.
Под микроклиматом помещения понимается совокупг
кость теплового, воздушного и влажностного режимов
в их взаимосвязи. Основное требование к микроклима-
ту — поддержание благоприятных условий для людей,
находящихся в помещении. В результате протекающих
в организме человека процессов обмена веществ осво-
бождается энергия в виде теплоты. Эта теплота путем
конвекции, излучения, теплопроводности и испарения
должна быть передана окружающей среде, поскольку
организм человека стремится к сохранению постоянной
температуры (36,6°C). Поддержание постоянной темпе-
ратуры организма обеспечивает физиологическая систе-
ма терморегуляции. Для нормальной жизнедеятельностй
и хорошего самочувствия человека должен быть тепло-
вой баланс между теплотой, вырабатываемой организ-
мом, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. При
обычных условиях более 90 % вырабатываемой тепло-
ты отдается окружающей среде (половина теплоты —
излучением, четверть — конвекцией, четверть — испаре-
нием) и менее 10 % теплоты теряется в результате об-
мена веществ.
Интенсивность теплоотдачи человека зависит от мик-
роклимата помещения, характеризующегося температу-
77
Рис. 3.1. Зоны комфортных соче-
таний температур tD и tn в жилых
помещениях
1—для холодного периода года; 2 —
для теплого периода года
рой внутреннего воздуха tD, радиационной температурой
помещения (осредненной температурой его ограждающих
поверхностей) tR, скоростью движения (подвижностью)
и относительной влажностью <рв воздуха. Сочетания этих
параметров микроклимата, при которых сохраняется
тепловое равновесие в организме человека и отсутствует
напряжение в его системе терморегуляции, называют
комфортными или оптимальными. Наиболее важно под-
держивать в помещении в первую очередь благоприятные
температурные условия, так как подвижность и относи-
тельная влажность воздуха имеют, как правило, несу-
щественные колебания. Зоны комфортных сочетаний tB
и tR для гражданских зданий в холодный и теплый пе-
риоды года приведены на рис. 3.1. Кроме оптимальных
различают допустимые сочетания параметров микрокли-
мата, при которых человек ощущает небольшой дис-
комфорт.
Часть помещения, в которой человек находится ос-
новное рабочее время, называют обслуживаемой или ра-
бочей зоной. Комфорт должен быть обеспечен прежде
всего в этой зоне.
Тепловые условия в помещении зависят главным об-
разом от te и Д, т. е. от его температурной обстановки,
которую принято характеризовать двумя условиями ком-
фортности. Первое условие комфортности температурной
обстановки определяет такую область сочетаний tB и tR,
при которых человек, находясь в центре рабочей зоны,
не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения.
Для спокойного состояния человека /в = 21...23, при
легкой работе—19...21, при тяжелой — 14... 16°C.
78
Для холодного периода года первое условие характе-
ризуется формулой
tR = 1,57/п-0,57/в± 1,5,	(3.1)
где ta = (/в -Нд)/2.
Второе условие комфортности определяет допустимые
температуры нагретых и охлажденных поверхностей при
нахождении человека в непосредственной близости от
них. Во избежание недопустимого радиационного пере-
грева или переохлаждения головы человека поверхности
потолка и стен могут быть нагреты до допустимой тем-
пературы t,и°гР^19,24-8,7/ср или охлаждены до темпера-
туры /о°л^23—5/ср, где ср — коэффициент облученности
от поверхности элементарной площадки на голове чело-
века в сторону нагретой пли охлажденной поверхности.
Температура поверхности холодного пола зимой мо-
жет быть лишь на 2—2,5°C ниже температуры воздуха
помещения вследствие большой чувствительности ног че-
ловека к переохлаждению, но и не выше 22—34 °C в за-
висимости от назначения помещений. Основные норма-
тивные требования к микроклимату помещений содер-
жатся в санитарных нормах СН 245-71, строительных
нормах п правилах СНиП 2.04.05—86 и ГОСТ
12.1.005—88.
При определении расчетных метеорологических усло-
вий в помещении учитывается способность человеческо-
го организма к акклиматизации в разное время года, ин-
тенсивность выполняемой работы и характер тепловыде-
лений в помещении.
Расчетные параметры воздуха нормируются в зави-
симости от периода года. Различают три периода года:
теплый, холодный и переходный. Холодный период года
характеризуется среднесуточной температурой наружно-
го воздуха /„ ниже +8 °C, теплый — при ?„ выше +8 °C
и переходный — при /„=-4-8 °C.
По интенсивности труда все виды работ делятся на
три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые с за-
тратой энергии соответственно до 172 Вт, 172—193 Вт
и более 293 Вт.
В зависимости от интенсивности явных тепловыделе-
ний различают три группы помещений: с незначительны-
ми теплоизбытками явной теплоты (до 23 Вт/м3); со зна-
чительными избытками явной теплоты (более 23 Вт/м3);
жилые, общественные помещения и вспомогательные по-
79
мещения производственных зданий при всех значениях
явной теплоты. Причем под последней согласно ГОСТ
12.1.005—88 понимают теплоту, поступающую в рабочее
помещение от оборудования, отопительных приборов,
нагретых материалов, людей и других источников теп-
лоты.
Под избытком явной теплоты понимают остаточное
количество явной теплоты (за вычетом теплопотерь) по-
сле осуществления всех мероприятий по их уменьшению.
Оптимальные и допустимые метеорологические ус-
ловия в обслуживаемой зоне жилых, общественных и ад-
министративно-быговых помещений устанавливаются
СН 245-71 и СНиП 2.04.05—86 и по ГОСТ 12.1.005—88
в рабочей зоне производственных помещений. В холод-
ный период года оптимальная температура воздуха со-
ставляет, °C: для легкой работы 20—23, для работы
средней тяжести 17—20, для тяжелой работы 16—18;
допустимые температуры равны соответственно 19—25,
15—23 и 13—19 °C. Для теплого периода года оптималь-
ные температуры воздуха для указанных категорий ра-
бот составляют соответственно 22—25, 21—23 и 18—
21 °C. Максимально допустимая температура воздуха
в рабочей зоне равна 28°C и лишь при расчетной темпе-
ратуре наружного воздуха больше 25 °C допускается до
33 °C.
Оптимальные значения относительной влажности воз-
духа нормируются в диапазоне 40—60%. Оптимальные
скорости воздуха в помещении для холодного периода
года принимаются 0,2—0,3, а для теплого 0,2—0,5 м/с.
В теплый период года метеорологические условия не
нормируются в помещениях жилых зданий, а также в
общественных, административно-бытовых и производст-
венных помещениях в периоды, когда они не использу-
ются и в нерабочее время.
§ 12.	Системы инженерного оборудования
зданий для создания и обеспечения заданного
микроклимата помещений
Требуемый микроклимат в помещении создается
следующими системами инженерного оборудования зда-
ний: отопления, вентиляции и кондиционирования воз-
духа.
Системы отопления служат для создания и поддер-
80
жания в помещениях в холодный период года необходи-
мых температур воздуха, регламентируемых соответст-
вующими нормами. Таким образом, они позволяют раз-
решить лишь одну из задач по созданию и обеспечению
микроклимата в помещении — необходимого теплового
режима.
В тесной связи с тепловым режимом помещений на-
ходится воздушный режим, под которым понимают про-
цесс обмена воздухом между помещениями и наружным
воздухом. Системы вентиляции предназначены для уда-
ления из помещений загрязненного и подачу в них чис-
того воздуха. При этом расчетная температура внутрен-
него воздуха не должна изменяться. Система вентиляции
состоит из устройств для нагревания, увлажнения и осу-
шения приточного воздуха.
Системы кондиционирования воздуха являются более
совершенными средствами создания и обеспечения в по-
мещениях улучшенного микроклимата, т. е. заданных па-
раметров воздуха: температуры, влажности и чистоты
при допустимой скорости движения воздуха в помеще-
нии независимо от наружных метеорологических усло-
вий и переменных по времени вредных выделений в по-
мещениях. Системы кондиционирования воздуха состоят
из устройств термовлажностной обработки воздуха, очи-
стки его от пыли, биологических загрязнений и запахов,
перемещения и распределения воздуха в помещении, ав-
томатического управления оборудованием и аппарату-
рой. Системы инженерного оборудования зданий будут
дополнительно рассмотрены в последующих главах
учебника.
§ 13.	Зимние и летние расчетные
климатические условия для проектирования
систем обеспечения микроклимата
Для зимнего периода определяющими параметрами
климата являются температура наружного воздуха О
и скорость ветра он. В некоторых случаях кроме указан-
ных параметров необходимо учитывать относительную
влажность фц наружного воздуха, солнечную радиацию,
направление ветра, осадки.
Определение расчетных наружных условий для зим-
него периода в основном сводится к установлению рас-
четного сочетания и цн с учетом заданного коэффици-
ента обеспеченности Коа.п, показывающего в долях
6 Тихомиров К. В.
81
Рис. 3.2. Расчетная кривая изме-
нения температуры наружного
воздуха в холодный период года
единицы или в процентах число случаев п, когда недо-
пустимо отклонение от расчетных условий.
Основным показателем холодного периода года яв-
ляется изменение температуры наружного воздуха /н.
Для ряда климатических районов с учетом различных
А'ос.л построены расчетные кривые изменения /н в период
резкого похолодания. Для различных районов они име-
ли характерную и близкую по очертаниям форму (рис.
3.2). Сначала температура медленно понижалась до на-
чала периода резкого похолодания, а затем имело место
резкое понижение температуры с переходом через мини-
мум и медленное повышение температуры после конца
периода резкого похолодания.
Летний период года определяется прежде всего ин-
тенсивностью солнечной радиации и температурой на-
ружного воздуха. За расчетный летний период прини-
мают наиболее жаркие летние сутки. Кроме того, необ-
ходимо знать продолжительность облучения ограждений
зданий данной ориентации солнечной радиацией в тече-
ние суток и время максимума действия солнечной радиа-
ции. Скорость ветра v„ принимают равной расчетной за
июль месяц по СНиП 2.01.01—82, но не менее 1 м/с. Там
же приводятся значения срн для соответствующих расчет-
ных температур.
Расчетные параметры наружного воздуха устанавли-
ваются на основании данных метеорологических наблю-
дений в различных географических пунктах (с.м. п. 2.14—
2.18 СНиП 2.04.05—86 «Отопление, вентиляция и конди-
ционирование»). Согласно этому СНиП климат
холодного и теплого периодов года для различных гео-
графических пунктов характеризуется двумя расчетны-
ми параметрами наружного воздуха: А и Б.
Для систем вентиляции и кондиционирования возду-
ха гражданских и производственных помещений в каче-
82
стве расчетных параметров наружного воздуха для теп-
лого периода года должны приниматься параметры Л,
а для систем отопления, вентиляции и кондиционирова-
ния воздуха для холодного периода года — параметры Б.
Для систем вентиляции зданий сельскохозяйственно-
го назначения для теплого и холодного периодов года
принимаются расчетные параметры А наружного возду-
ха, а для систем отопления для холодного периода года
принимаются расчетные параметры Б. В переходный
период года для систем отопления и вентиляции прини-
мается температура наружного воздуха +8°C.
Расчетная температура наружного воздуха для хо-
лодного периода года (параметры Б) при расчете по-
терь теплоты через наружные ограждения принимается
равной средней температуре воздуха наиболее холодной
пятидневки в данном населенном пункте из восьми зим
за 50-летний период или температуре воздуха более
холодного помещения — при расчете потерь теплоты че-
рез внутренние ограждения. Расчетная температура
значительно выше, чем абсолютная минимальная. Так,
для Красноярска она согласно СНиП 2.01.01—82 при-
нимается равной —40 °C (с коэффициентом обеспечен-
ности Лоб=0,92), тогда как абсолютная минимальная
температура достигает —53 °C, для Казани соответст-
венно —32 и —47°C. Расчет системы отопления на абсо-
лютную минимальную температуру, которая отмечается
раз в несколько лет, причем в течение короткого перио-
да времени, измеряемого часами, экономически не оправ-
дан. Кратковременное резкое понижение температуры
наружного воздуха благодаря теплоаккумулирующей
способности строительных конструкций и мебели, нахо-
дящейся в помещении, не вызывает заметных изменений
температуры внутреннего воздуха.
Принятые в настоящее время в СССР значения тем-
ператур наружного воздуха для расчета систем отопле-
ния и вентиляции основаны на большом практическом
опыте и теоретических исследованиях вопросов тепловой
устойчивости зданий и отражают стремление обеспечить
более высокую надежность работы систем' теплоснабже-
ния, чем это было в последние десятилетия, особенно
в периоды резких похолоданий (например, 1978—
1979 гг.).
Правильный выбор начала и конца отопительного пе-
риода имеет существенное значение для качественного
6*
83
теплоснабжения здании. Для жилых и общественных
зданий начало и конец отопительного периода обычно ре-
гламентируются местными Советами народных депута-
тов.
Согласно действующим в нашей стране строительным
нормам и правилам продолжительность отопительного
периода определяется по числу дней с устойчивой сред-
несуточной температурой 4-8°C и ниже (СНиП
2.01.01—82). Эта наружная температура принята за на-
чало и конец отопительного периода /н.к=8°С. Однако
практика эксплуатации показала, что жилье и общест-
венные здания не следует оставлять без отопления в те-
чение длительного периода при температуре наружного
воздуха тике 10...12 °C, поскольку при этом температу-
ра внутреннего воздуха заметно снижается, что небла-
гоприятно отражается на самочувствии людей.
При проектировании отопления производственных
зданий необходимо учитывать, что начало и конец ото-
пительного периода этих зданий определяются наружной
температурой, при которой теплопотери через наружные
ограждения становятся равными внутренним тепловыде-
лениям. В большинстве случаев продолжительность ото-
пительного периода для производственных зданий коро-
че, чем для жилых и общественных, поскольку тепловы-
деления в производственных зданиях значительны.
Среднесуточная температура наружного воздуха, соот-
ветствующая началу и концу отопительного периода
производственных зданий с большими тепловыделения-
ми, может быть определена по формуле, предложенной
Соколовым Е. Я- [30]:
(3.2)
Чо max
Неравенство в правой части означает, что если рассчи-
танное по формуле (3.2) значение /ц.к окажется более
8СС, то принимают tK.K—8 °C.
Контрольные вопросы. 1. Что понимают под первым
и вторым условиями комфортности? 2. Какими парамет-
рами характеризуется микроклимат помещения? 3. Чем
отличаются оптимальные метеорологические условия от
допустимых? 4. Какие инженерные системы служат для
создания микроклимата помещений? 5. Какие задачи ре-
шаются этими инженерными системами? 6. Какой основ-
ной параметр характеризует холодный период года, теп-
лый период года?
«4
ГЛАВА 4. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫЙ
И ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМЫ
ПОМЕЩЕНИЙ
§ 14.	Зимний воздушно-тепловой
режим помещений
1. Теплозащитные свойства ограждений и их влияние
на тепловой режим помещения. При разработке проекта
отапливаемого здания большое внимание уделяется кон-
струкциям наружных ограждений и оценке их сопротив-
ления теплопередаче.
Теплозащитные качества ограждения принято харак-
теризовать величиной сопротивления теплопередаче
которая численно равна падению температуры в градусах
при прохождении теплового потока, равного 1 Вт, через
1 м2 ограждения. Правильно выбранная конструкция
ограждения и строго обоснованная величина его сопро-
тивления теплопередаче обеспечивают требуемый микро-
климат и экономичность конструкции здания.
Таблица 4.1. Расчетные величины коэффициентов теплоотдачи
внутренних поверхностей ограждений ап
Внутренняя поверхность ограждающих конструкций	“в- Вт/(м2 К)
1.	Степ, полов, гладких потолков, потолков с выступа- ющими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а между гранями соседних ребер h/a^. <0,3 2.	Потолков с выступающими ребрами при отношении /i/a<0,3 3.	Зенитных фонарей	8,7 7,6 9,9
Примечание. Коэффициент теплоотдачи ап внутренней поверхно-
сти ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих
зданий следует принимать в соответствии со СНиП 2.10.03—84.
Уравнение (2.53) применительно к наружному ограж-
дению здания можно написать в виде
— Rb Rk + Ra>
(4.1)
85
где /?, = 1/«е— сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности,
м?-К/Вт; а„ — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности
ограждающей конструкции, Вт/(м2-К), (табл. 4.1); R.,=l/a„— со-
противление теплоотдаче наружной поверхности, м’-К/Вт; а,,—ко-
эффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конст-
рукции, Вт/(м2-К), (табл. 4.2); Rr_ — термическое сопротивление ог-
раждающей конструкции с последовательно расположенными одно-
родными слоями, м-'-К/Вт.
Таблица 4.2. Расчетные величины коэффициентов теплоотдачи
наружных поверхностей ограждений а„
Наружная поверхность ограждающих конструкций	“»• Вт/ (м2  К)
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над проезда- ми и над холодными (без ограждающих стенок) под- польями в Северной строительно-климатической зоне 2. Перекрытий над холодными подвалами, сооощающи- мися с наружным воздухом; перекрытии над холод- ными (с ограждающими стенками) подпольями и хо- лодными этажами в Северной строительно-климатиче- ской зоне	23 17
3. Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми под- валами со световыми проемами в стенах, а также на- ружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом 4. Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	12 6
Величина RK определяется как сумма термических
сопротивлений отдельных слоев
Rk — Ri + ^2 +• • >+Яп ~Г ^?в.п>	(4-2)
где Ri, R?, .... /?„—термические сопротивления отдельных слоев ог-
раждающей конструкции. м2-К/Вт; RB.V—термическое сопротивле-
ние замкнутой воздушной прослойки (табл. 4.3).
Термическое сопротивление каждого слоя однородной
ограждающей конструкции 7?ь R?, Rn определяют по
формуле
К = б/Х,	(4.3)
где б—толщина слоя, м; X—расчетный коэффициент теплопровод-
ности материала слоя, Вт/(м-К), принимаемый по СНиП П-3 79**
(см. ирил. 1).
86
Таблица 4.3. Термическое сопротивление замкнутых прослоек
Ro.n, м2К/Вт
Толщина воздушной прослойки, м	Для горизонтальной прослой- ки при потоке теплоты снизу вверх и вертикальной прослойки		Для горизонтальной прос- лойки при потоке теплотЬ! сверху вниз	
	при температуре воздуха в прослойке			
	положитель- ной	отрицатель- ной	положитель- ной	отрицатель- ной
0,01 0,02 0,03 0,05 0,1 0,15 0,2—0,3	0,13 0,14 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15	0,15 0,15 0,16 0,17 0,18 0,18 0,19	0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,19	0,15 0,19 0,21 0,22 0,23 0,24 0,24
Примечание. При оклейке одной из обеих поверхностей воздуш-
ной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление
следует увеличить в 2 раза.
Термическое сопротивление ограждений, в которых
материал неоднороден как в параллельном, так и пер-
пендикулярном тепловому потоку направлении (разного
рода пустотелые блоки и камни и т. п.) определяют рас-
четом следующим образом:
а)	плоскостями, параллельными направлению тепло-
вого потока, ограждающая конструкция условно разре-
зается на участки, одни из которых могут быть однород-
ными (однослойными) — из одного материала, а другие
неоднородными — из слоев различных материалов. Тер-
мическое сопротивление таких ограждений /?а вычисля-
ется по формуле
л_______Т ~Т- • + Rn
Ха р	р	р
Ri	R2	Rn
(1.4)
где Гь F2.. F„ — площади отдельных участков конструкции, м2;
Rt, R2. R„—термическое сопротивление указанных отдельных
участков конструкции, определяемое по формуле (4.3) для однород-
ных участков и по формуле (4.2) для неоднородных участков;
б)	плоскостями, перпендикулярными направлению
теплового потока, ограждающая конструкция условно
разрезается на слои, одни из которых могут быть одно-
родными — из одного материала, а другие неоднород-
87
не более
термичс-
формуле
(4.5)
/?б более
является
ными — из однослойных участков разных материалов.
Термическое сопротивление однородных слоев вычисля-
ется по формуле (4.3), а неоднородных слоев — по
формуле (4.2). Термическое сопротивление всей ограж-
дающей конструкции R6 определяется как сумма терми-
ческих сопротивлений отдельных однородных и неодно-
родных слоев по формуле (4.2).
Если величина /?а превышает величину R6
чем на 25%, то действительное (приведенное)
ское сопротивление ограждения вычисляют по
«кР = (^а + 2/?б)/3.
Если же величина Ra превышает величину
чем на 25 % или ограждающая конструкция не
плоской (имеются выступы на поверхности), то приве-
дениое термическое сопротивление при такой конструк-
ции следует определять на основании расчета температур-
ного поля (см. СНиП П-3-79**)*.
Сопротивление теплопередаче наружных ограждений
отапливаемых зданий Ro должно быть не менее требуе-
мого сопротивления теплопередаче Rr?, м2-К/Вт, кото-
рое определяется с учетом санитарно-гигиенических тре-
бований, предъявляемых к помещениям зданий, и должно
быть оптимальным с технико-экономической точки зре-
ния.
Требуемое сопротивление теплопередаче Ro являет-
ся минимально допустимым сопротивлением теплопере-
даче, удовлетворяющим в зимних условиях санитарно-
гигиеническим требованиям, и определяется по формуле
птр _ »Ев~ *11)
0	Д/" а„
где п — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхно-
сти ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху
(табл. 4.4); /„— расчетная температура внутреннего воздуха, °C,
принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005—88 и нормам проектирования
соответствующих зданий и сооружений (прнл. 3);	— расчетная
зимняя температура наружного воздуха, принимаемая в соответст-
вии со СНиП 2.01.01—82 с учетом тепловой инерции D ограждаю-
щих конструкций, за исключением заполнений проемов (табл. 4.5);
А.'"—нормативный температурный перепад между температурой
внутреннего воздуха и температурой внутренней ограждающей кон-
струкции (табл. 4.6); а„ — то же, что в формуле (4.1).
(4.6)
* Методы расчета термических сопротивлений ограждений более
сложных случаев рассматриваются в специальной литературе.
83
Таблица 4.4. Значения коэффициента п
Характеристика ограждающих конструкций
1.	Наружные стены и покрытия (в том числе вентили-
руемые наружным воздухом), перекрытия чердачные
(с кровлен из штучных материалов) и над проездами;
перекрытия над холодными (без ограждающих сте-
нок) подпольями в Северной строительно-климатиче-
ской зоне
2.	Перекрытия над холодными подвалами, сообщающи-
мися с наружным воздухом; перекрытия чердачные
(с кровлен нз рулонных материалов); перекрытия над
холодными (с ограждающими стенками) подпольями
и холодными этажами в Северной строительно клима-
тической зоне
3.	Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со све-
товыми проемами в степах
4.	Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без све-
товых проемов в стенах, расположенные выше уров-
ня земли
5.	Перекрытия над неотапливаемыми техническими под-
польями, расположенные ниже уровня земли
0,9
0,75
0,6
0,4
Для наружных дверей (кроме балконных) и ворот
требуемое сопротивление теплопередаче /?оР должно быть
не менее 0,6 R„p стен зданий и сооружений, определяемо-
го по формуле (4.6) при расчетной зимней температуре
наружного воздуха, равной средней температуре наиболее
Таблица 4.5. Расчетные зимние температуры наружного воздуха
Тепловая инерция ограждающей конструкции	'И
До 1,5	Средняя температура наиболее холодных су- ток обеспеченностью 0,98
Свыше 1,5 до 4 Свыше 4 до 7	То же. 0,92 Средняя температура наиболее холодных трех
Свыше 7	суток Средняя температура наиболее холодной пяти- дневки обеспеченностью 0,92
Примечание. Среднюю температуру наиболее холодных трех су-
ток следует определять как среднее арифметическое из температур
наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспе-
ченностями 0,92.
89
Таблица 4.6. Значения нормативного температурного перепада
АС", °C
Здания и помещения	Наружные стены	Покрытия и чердачные перекрытия	Покрытия изд проездами, подвал ми и подпольями
1. Жилые здания, боль- ничные и детские уч- реждения	6	4	2
2. Амбулаторно-поли- клинические учрежде- ния. учебные здания школ	6	4,5	2,5
3. Общественные здания, кроме указанных вы- ше, и вспомогательные здания и помещения промышленных пред- приятий	7	5,5	2,5
4. Производственные здания с сухим режи- мом	/р, но не более 10	5,8 (Св /р), но не более 8	2,5*
5. Производственные здания с нормальным режимом	—/р, ио не более 8	5,8 (1в	/р), но не С олее 7	2,5*
6. Производственные, общественные и вспо- могательные здания промышленных пред- приятий с влажным или мокрым режимом	/гп—/Р	Gb ^р)	2,5*
7 Здания картофеле- и овощефруктохранп- лищ	Л) tp		2,5*
8. Производственные здания с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3 и расчетной относительной влаж- ностью внутреннего воздуха нс более 50 %	12	12	2,5*
Примечания. 1. Величины со звездочкой относятся только к
участкам с постоянными рабочими местами, если не соблюдаются
условия, установленные примеч. 1 к табл. 11 СНиП II-3-79**.
2. Обозначения, принятые в табл. 4.6: t„— то же, что в формуле
(4.6); /Р — температура точкп росы, °C, при расчетной температуре
и относительной влажности внутреннего воздуха.
90
холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. При опреде-
лении /Др внутренних ограждающих конструкций в фор-
муле (4.6) следует принимать п = 1, а вместо /„ — рас-
четную температуру воздуха более холодного помеще-
ния.
Тепловую инерцию D ограждающей конструкции оп-
ределяют по форму те
В = R\ Sj + /?2 si + • •+ Rn sn>	(4-7)
где Ri, Rq, .... Rn—термические сопротивления отдельных слоев ог-
раждающих конструкций, мг-К/Вт, определяемые по формуле (4.3);
Si, s2, .., sn—коэффициенты теплоусвоения материала слоев ограж-
дения, Вт/(м2-К); значения s приведены в прил. 3* [30].
Коэффициент теплоусвоения материала s показывает
способность поверхности стенки площадью 1 м2 усваи-
вать тепловой поток мощностью 1 Вт при температурном
перепаде в 1 °C. Он зависит от продолжительности ото-
пления z и физических свойств материала — теплопро-
водности л, теплоемкости с и плотности р:
s = [^лХср/г.	(4.8)
В частном случае при z=24 ч, формула (4.8) принима-
ет вид
s24 = 0,27 ]Лф-	(4.9)
Кроме стен, потолков и полов, нормируется также
сопротивление теплопередаче заполнений световых про-
емов (окон, балконов, дверей, фонарей), принимаемое по
табл. 9* [32]. Данные о приведенном сопротивлении теп-
лопередаче применяемых в строительстве заполнений
световых проемов приведены в прил. 6* [32].
Сопротивление теплопередаче ограждающих конст-
рукций Ro должно быть не менее требуемого сопротив-
ления теплопередаче RlP, определяемого по формуле
(4.6), т. е.
Ro> R™.	(4-10)
Однако условие (4.10) недостаточно, необходимо также
учитывать технико-экономические показатели. Как вид-
но из рис. 4.1, термическое сопротивление зависит, с од-
ной стороны, от капитальных затрат К па ограждение,
а с другой — от эксплуатационных расходов Э-Т. При
этом величина экономически целесообразного сопротив-
ления теплопередаче ограждения RT соответствует ми-
нимуму приведенных затрат, равных сумме капитальных
91
Рис. 4.1. Изменение ка-
питальных и эксплуата-
ционных затрат в зави-
симости от сопротивле-
ния теплопередаче ог-
раждения
К — капитальные затраты
на ограждение, руб/м8; Э —
эксплуатационные расходы,
зависящие, в основном, от
теплопотерь ограждения.
руб/м2; Т — нормативный
срок окупаемости дополни-
тельных капитальных за-
трат, равный 8,33 года
Рис. 4.2. Схема располо-
жения нейтральной плос-
кости при наличии гра-
витационного давления
затрат и эксплуатационных расходов:
П = К4-Э-Т.	(4.11)
Если оказывается, что R™>RoP, то расчетное сопро-
тивление должно определяться по условию
(4.12)
Определение R™ из нескольких типов конструкций
выполняется в соответствии с п. 2.15* [32]. Экономически
целесообразной будет та конструкция наружного ограж-
дения, для которой величина приведенных затрат будет
наименьшей.
2. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций
и ее влияние на воздушно-тепловой и влажностный ре-
жимы помещения. При разности давлений воздуха с од-
ной и с другой стороны ограждения через него может
проникать воздух в направлении от большего давления
к меньшему. Это явление называется фильтрацией. Если
фильтрация происходит в направлении от наружного
воздуха в помещение, то она называется инфильтраци-
ей, при обратном направлении — эксфильтрацией. Свой-
92
ство ограждения или материала пропускать воздух на-
зывается воздухопроницаемостью.
Разность давлений воздуха на наружной и внутрен-
ней поверхностях ограждений возникает вследствие раз-
ности плотностей наружного и внутреннего воздуха (гра-
витационное давление) и под влиянием ветра (ветровое
давление).
Гравитационное давление. В зимнее время
воздух в отапливаемых помещениях имеет более высокую
температуру, чем наружный воздух. При этом наружный
воздух будет иметь большую плотность, чем воздух в по-
мещении. Разность плотностей воздуха п создает разность
его давлений. На рис. 4.2 схематически изображено по-
перечное сечение отапливаемого помещения с двумя на-
ружными стенами. Если в таком здании пол и потолок
будут воздухонепроницаемыми, то через нижнюю поло-
вину наружных стен воздух будет проникать внутрь зда-
ния, а через верхнюю половину — уходить из него. На
середине высоты помещения разность давлений воздуха
будет Ар=0 (нейтральная плоскость). Максимальная
величина Ар будет у пола и под потолком1. В некотором
сечении а—а, отстоящем от нейтральной плоскости на
расстоянии h, величина Ар составит
Лр = МРн —Рв),	(4-13)
где рн, Рп — плотности наружного и внутреннего воздуха соответст-
венно, кг/м3.
Для помещения, сечение которого показано на рис.
4.2, максимальная величина гравитационного давления
определится по формуле
Др = 0,5// (р„ —рв),
где // — высота помещения, м.
Ветровое давление. Под действием ветра па
наветренных поверхностях здания (см. рис. 4.2) возни-
кает избыточное давление, а на заветренных поверхнос-
тях — разрежение.
Величина избыточного статического давления Дрст
(ветрового давления) равна [2]:
Itj — k2 Р^н
ДРст =--------.—
где lit и k2 — аэродинамические коэффициенты соответственно с на-
ветренной и заветренной сторон здания; (Щ/2)р— динамическое дав-
ление набегающего на здание потока воздуха,
(4.14)
(4.16)
93
При совместном действии на здание гравитационного
и ветрового давлений величина давления в любой точке
на поверхности здания равна
2
р = 0,5/7 (рп - рв) +	~	Pit- (4.16)
Воздухопроницаемость ограждающей конструкции
оценивается по величине сопротивления воздухопрони-
цанию. Для сплошных слоев материалов сопротивление
воздухопроницанию /?„ определяется по формуле
Л„=б//,	(4-17)
где 6—толшина слоя, и; i — коэффициент воздухопроницаемости
материала, кг/(м2-ч-Па), характеризующий количество воздуха в кг,
которое проходит через 1 м2 ограждения за I ч при разности давле-
ний 1 Па.
Фильтрация наружного воздуха через ограждения
в холодный период года вызывает дополнительные поте-
ри теплоты помещениями, а также охлаждение внутрен-
них поверхностей ограждения, особенно в современных
многоэтажных зданиях. Поэтому СНиП II-3-79** ограни-
чивает воздухопроницаемость ограждающих конструкций.
Сопротивление воздухопроницанию должно быть не
менее требуемого по СНиП II-3-79**, п. 5.1 (за исклю-
чением заполнении световых проемов, окон, балконных
дверей и фонарей) /?^р, м2-ч-Па/кг:
Rn>R7 = Ap/GH,	(4.18)
где G" — нормативная воздухопроницаемость ограждающей конст-
рукции:
С",
кг/(ме.ч)
Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых,
общественных, вспомогательных зданий , , , ,	0,5
То же, производственных зданий . . , , , ,	1
Входные двери в квартиры ...................... 1,5
Окна и балконные двери, двери и ворота произ-
водственных зданий в районах со средней темпе-
ратурой наиболее холодной пятидневки (обеспе-
ченностью 0.92) св. —40 °C . , ................ 10
То же, с температурой —40 °C и выше ....	8
Стыки между панелями наружных стен жилых
зданий, нс более............................... 0,5
Для практических расчетов Др, Па, формула (4.16)
записывается в виде [32]:
Др = 0,55g/7 (р„ — рв) -р 0, Зр„ Vх,
(4.19)
94
где g=9,81 м/с2; 11 — высота здания от поверхности земли до вер-
ха карниза, м; p,i и рв— плотность соотвшегвенпо наружного
и внутреннего воздуха, кг/м3; p=353/(273-f~/), здесь t — температура
внутреннего воздуха (для определения рв) — то же, что в формуле
(4.6); температура наружного воздуха (для определения р„) равна
средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью
0,92; v — максимальная из средних скоростей ветра по румбам ва
январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимае-
мая по СНиП 2.01 01—82 (для типовых проектов и принимается рав-
ной 5 м/с, а в климатических подрайонах 1Б и 1Г — 8 м/с).
Сопротивление воздухопроницанию многослойной ог-
раждающей конструкции /?„, м2-ч-Па/кг, определяют по
формуле
R„ = /?,„	(4.20)
где R„|, /?„?, .... Run—сопрошвления воздухопроницанию отдельных
слоев ограждения, приведенные в прпл. 9 СНиП И-3-79~'*.
Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных
дверей жилых и общественных зданий, а также окоп
и фонарей производственных зданий /?„ должно быть не
менее требуемого сопротивления воздухопроницанию
/?„р, м2-ч-Па/кг, определяемого по формуле
где С" и Др—то же, что в формулах (4.18) и (4.19) соответствен-
но; Дро=10Па — разность давления воздуха, при которой опреде-
ляется сопротивление воздухопроницанию
3. Влажность воздуха в помещении и ее влияние на
воздушно-тепловой режим помещения. Повышение влаж-
ности строительных материалов увеличивает их тепло-
проводность, что существенно снижает теплозащитные
качества ограждений. Влажный строительный материал
неприемлем п с гигиенической точки зрения (появляются
плесень, грибки, повышается влажность воздуха в по-
мещении). Кроме того, влажностный режим огражде-
ния оказывает соответствующее влияние и на долговеч-
ность ограждения.
В ограждающих конструкциях может оказаться: стро-
ительная влага, вносимая при возведении зданий или при
изготовлении сборных железобетонных конструкций;
грунтовая влага, проникающая в ограждение вследствие
капиллярного всасывания; атмосферная влага, проника-
ющая в ограждение при косом дожде или вследствие
неисправности кровли; эксплуатационная влага, появля-
ющаяся в процессе эксплуатации зданий; гигроскопиче-
95
ская влага, находящаяся в ограждении вследствие гигро-
скопичности его материалов.
Конденсационная влага. От всех видов вла-
ги, кроме конденсационной, можно и должно избавиться
до начала эксплуатации зданий. Процесс конденсации
влаги из воздуха тесно связан с теплотехническим режи-
мом ограждения. Влага из воздуха может конденсиро-
ваться как на внутренней поверхности ограждения, так
и в его толще.
Влажность воздуха в помещении обусловлена: про-
изводственными процессами, а также выделением влаги
находящимися в помещение людьми, выделением влаги
при приготовлении пищи, стирке белья, мытье полов
и т. п.
В зимнее время температура воздуха с внутренней
стороны ограждения бывает значительно выше темпера-
туры наружного воздуха, значит и парциальное давление
(упругость) водяного пара в воздухе помещения окажет-
ся более высоким, чем для наружного воздуха.
Разность величин упругости водяного пара с одной
и с другой стороны ограждения вызывает диффузионный
поток водяного пара через ограждение от внутренней по-
верхности к наружной. Как известно из курса физики,
между процессами диффузии газов и теплопроводности
имеется полная аналогия. Поэтому по аналогии с фор-
мулой (2.10) для количества водяного пара, диффунди-
рующего в стационарных условиях через плоскую одно-
родную стенку, можно записать:
G=(eB-fH)(H/5).	(4-22)
где G — количество диффундирующего пара, кг; еа и е„ — упругости
водяного пара у внутренней и наружной поверхностей ограждения,
Па; в — коэффициент паропроннцаемости материала стенки,
кг/(м-ч-Па); 6 — толщина стенки, м.
Коэффициент паропроннцаемости материала ц зави-
сит от физических свойств данного материала и представ-
ляет собой количество водяного пара, которое диффун-
дирует в течение 1 ч через 1 м'2 плоской стенки толщиной
1 м при разности упругостей водяного пара с одной и с
другой ее стороны, равной 1 Па. Справочные величины
ц различных строительных материалов и конструкций
приведены в прил. 3* [32].
Оценка паропроннцаемости ограждающих конструк-
ций проводится по величине сопротивления паропроница-
нию. Для однородного слоя материала сопротивление
96
Рис. 4.3. Схема к провер-
ке отсутствия накопле-
ния влаги в ограждаю-
щей конструкции в зим-
ний период
а — накопление влаги от-
сутствует; б — возможно
накопление влаги
паропроницанию /?п определяется по формуле
Яп = 6/ц,	(4.23)
где 6 —толщина слоя, м.
Сопротивление паропроницанию многослойной ограж-
дающей конструкции равно
Rff-П — ^В-П + К1.П + Ri.n +• • •+ Rn.ti + Rtt-П =
— ^в-п + ^i/Pi + >%/P2 +• • •+ 6n.n/fin.n 4" ^н-п< (4.24)
где /?2.п, .... Rn.n — сопротивление паропроницанию отдельных
слоев ограждения, мг-ч-Па/кг; п — число всех слоев ограждения;
Ro n и — сопротивление влагообмену у внутренней и наружной
поверхностей ограждения соответственно, мг-ч-Па/кг.
При оценке паропроннцаемости ограждения необхо-
димо выполнить условие: величина сопротивления паро-
проницанию /?п, м2-ч-Па/кг, ограждающей конструкции
должна быть не менее наибольшего из требуемых сопро-
тивлений Rn] и /?п2 (по условиям недопустимости накоп-
ления влаги в ограждении за год эксплуатации и огра-
ничения влаги в ограждении за период с отрицательны-
ми среднемесячными температурами наружного воздуха)
в соответствии с п. 6.1 СНиП П-3-79**.
Методика проверки отсутствия накоп-
ления влаги расчетным путем. В огражде-
нии, вычерченном в определенном масштабе, строится
линия падения температуры t (рис. 4.3). По значениям
температур в соответствующих плоскостях устанавлива-
ются величины максимальной упругости Е водяного па-
ра и строится линия Е. Значение упругости ех водяного
пара в соответствующей плоскости определяется по фор-
7 Тихомиров К. В.
97
муле
Сг = ев—(4-25)
'Mill
где Св,еп,/?с.п — то же, чго и в формулах (4.22), (1.24); %Rr—сум-
ма сопротивлений паролронииапию от внутренней ср. ты до соответ-
ствующей плоскости х.
Если линии Е и е не пересекаются (рис. 4.3, с), это
указывает на отсутствие конденсации водяного пара
в ограждении. Если же линии Е и е пересекаются (рис.
4.3, б), то в ограждении возможна конденсация водяного
пара. Линию изменения действительной упругости водя-
ного пара в ограждении можно построить следующим об-
разом. Из точек на поверхности ограждения, соответст-
вующих ев и £?„, проводят касательные к линии макси-
мальной упругости водяного пара. Тогда линия ег<—-
£к,в—Ек.н—е„ и будет линией изменения действительной
упругости пара. Зона конденсации находится между точ-
ками касания Ек<п и Екн.
Для предупреждения конденсации в толще огражде-
ния более плотные, теплопроводные и малопаропрони-
цаемые материалы должны располагаться у внутренней
поверхности ограждения, а к наружной поверхности, на-
оборот, пористые, малотеплопроводные и более паро-
проницаемые. В этом случае у внутренней поверхности
будет более высокая температура, а значит, и макси-
мально возможное значение Е, причем Е>е.
Для предупреждения конденсации влаги на внутрен-
ней поверхности наружного ограждения необходимо, что-
бы /в>/р. Температура точки росы /р воздуха помещения
определяется по формуле
/р = 20,1 — (5,75 — 0,00206св)2,	(4.26)
где ев—упругость водяного пира в воздухе помещения, Па.
Если условие tB>tp не соблюдается, то необходимо
увеличить сопротивление теплопередаче ограждения Ro-
Кроме того, целесообразны вентилирование помещений,
обдувка или обогрев внутренних поверхностей огражде-
ния.
§ 15.	Летний тепловой режим помещения
1.	Расчетная мощность системы вентиляции и конди-
ционирования воздуха при борьбе с теплоизбытнами.
Особенностью летнего теплового режима зданий являет-
ся определение теплопоступленнй от солнечной радиа-
98
ции. Она имеет периодический характер в течение суток,
что обусловливает типичную нестационарность процес-
сов теплообмена в летний период. В жаркие летние ме-
сяцы здания подвергаются перегреву, что приводит
к созданию дискомфортных тепловых условий и, как
следствие, — к существенной перенапряженное™ систе-
мы терморегуляции человека.
Для поддержания в помещениях в летний период оп-
ределенного микроклимата используют средства тепло-
и солнцезащиты зданий в виде теплоустойчивых, ороша-
емых водой и вентилируемых ограждений, затеняющих
приспособлений, солнцезащитных стекол и др. Помеще-
ния охлаждают наружным воздухом путем ночного про-
ветривания и функционирования общеобменной системы
вентиляции, а также с помощью систем кондиционирова-
ния воздуха.
Для определения расчетной мощности системы венти-
ляции и кондиционирования воздуха при борьбе с тепло-
избытками необходимо составить тепловой баланс поме-
щения в теплый период года. Его можно представить сле-
дующим выражением:
Corp 4* Опепт 4" Отехн — О,	(4-27)
где Qorp — теплопоступления в помещение через наружные огражде-
ния; фвент — теплопоступления с воздухом систем вентиляции и кон-
диционирования воздуха; QTexH—теплопоступления с технологичес-
кими и бытовыми тепловыделениями. Указанные теплопоступления
являются переменными во времени величинами. Величину Qorp опре-
деляют обычно для каждого часа расчетных летних суток путем
сложения теплопоступ.тений через различные виды массивных не-
прозрачных (стены, покрытия) и лучепрозрачных (окна, фонари) ог-
раждений различной ориентации.
При переменных технологических тепловыделениях по
данным технологического проекта для каждого часа рас-
четных суток определяют QrexH. Складывая величины
Qorp и <2техн, получают расчетную кривую почасового
изменения теплопоступлений в помещение Qu, а также
максимальное их значение:
Cn.max = (Corp 4" OrexiiJmax1	(4.28)
Значение Qn,maX иногда принимают как расчетные теп-
лопзбытки для определения мощности систем вентиляции
и кондиционирования воздуха. При этом установочная
мощность системы получается завышенной на 30 % и бо-
лее. Для более точного расчета мощности систем состав-
ляют средний за сутки тепловой баланс помещения.
7*	99
2.	Влияние объемно-планировочных и конструктивных
решений зданий на выбор систем вентиляции и кондици-
онирования воздуха, их мощность. Одним из важнейших
условий правильного решения вентиляции и системы кон-
диционирования воздуха (СКВ) является учет конструк-
тивного строительного решения здания, габаритных раз-
меров помещений, размещения в объеме помещения
оборудования и других факторов. Для выбора рацио-
нального решения необходимо проработать и сравнить
несколько вариантов, причем решающий показатель —
наименьшие приведенные затраты.
В административных зданиях объемом до 1500 м3
вентиляцию помещений осуществляют в виде вытяжки из
их верхней зоны с притоком через окна. В зданиях боль-
шого объема вытяжку из верхней зоны помещений ком-
пенсируют притоком в верхнюю зону («сверху — вверх»).
В общественных зданиях (детские учреждения, школы,
учебные заведения и т. п.) вентиляция также произво-
дится по схеме «сверху — вверх», т. е. как приточные,
так и вытяжные отверстия размещают в верхней зоне
помещения. Схемы решения вентиляции зрительных за-
лов кинотеатров, клубов зависят от их размеров, режи-
мов эксплуатации и климатических условий района.
На выбор систем вентиляции промышленных зданий
основное влияние оказывает характер вредных выделе-
ний в помещениях. Так, например, при одновременном
выделении пыли и газов воздух подают рассредоточепно
в верхнюю зону, а удаляют местной вытяжной вентиля-
цией из нижней зоны помещения (схема «сверху —
вниз»); при одновременном выделении теплоты, влаги
и сварочного аэрозоля воздух подают в верхнюю зону
помещения и удаляют также из его верхней золы (схема
«сверху — вверх»).
При выборе СКВ все многообразие зданий можно
разделить на две большие группы: здания с помещения-
ми большого объема и многокомнатной планировкой.
Для первой группы зданий применяют наиболее простые
однозопальные центральные СКВ, позволяющие контро-
лировать температуру внутреннего воздуха только в од-
ной точке объема помещения. Такие СКВ применяют
в случае равномерного распределения вредных веществ
по площади и объему большого помещения. При их не-
равномерном распределении используют многозональные
СКВ, позволяющие поддерживать требуемые парамет-
100
Рис. 4.4. Блок-схема расчета иа ЭВМ регулируемого кондициониро-
вания микроклимата
ры внутреннего воздуха в нескольких зонах помещения.
В многокомнатных зданиях возможно применение
однозональных центральных СКВ, если требования к па-
раметрам внутреннего воздуха одинаковы для ряда по-
мещений. Однако чаще эти требования разные для раз-
личных помещений, поэтому в современных миогоком-
натных зданиях применяют в основном многозональные
СКВ. Наибольшее применение получили местно-цент-
ральные СКВ (т. е. центральные с местными агрегата-
ми-доводчиками параметров воздуха для специфических
помещений).
Как видно из выражения (4.27), на теплопоступления
в помещение в летний период существенное влияние ока-
зывает степень его остекления (отношение площади окон
к площади наружной стены, включающей площадь окон).
В работе [15] показано, что для жилых зданий для усло-
вий Москвы предельно допустимая степень остекления
в помещениях квартир с односторонним проветриванием
составляет 0,16, а квартир со сквозным проветривали-
101
ем — 0,25, для помещений административных здании без
систем охлаждения — 0,14 (при этом среднесуточная
температура жилых квартир и дневная температура по-
мещений административных зданий не будет превышать
26 СС). Кроме того, более массивные наружные огражде-
ния (степы, покрытия) снижают тенлопоступленпя в по-
мещения, а большая их площадь, напротив, приводит
к увеличению теплопоступлений. Таким образом, реали-
зация оптимальных объемно-планировочных и конструк-
тивных решений зданий позволяет уже на стадии проек-
тирования зданий добиться: снижения теплопоступлений
в помещения, обеспечения тепло- и влагоустойчивости
помещений, а следовательно, и снижения установочной
тепловой мощности (а также годового энергопотребле-
ния) систем вентиляции, кондиционирования воздуха
и источников холода.
3.	Применение ЭВМ для расчета воздушно-теплового
режима зданий. Проектирование систем, обеспечивающих
требуемые условия микроклимата, связано с рассмотре-
нием нескольких вариантов решений, требующих много-
численных трудоемких расчетов воздушно-теплового ре-
жима зданий. При разветвленных схемах вентиляции
в многоэтажных зданиях приходится иметь дело с реше-
нием системы из десятков уравнений. Сложная задача
определения оптимальной совокупности различных ото-
пительно-вептиляцпониых и конструктивно-планировоч-
ных решений наиболее полно и быстро может быть реше-
на с помощью ЭВМ. В настоящее время в МИСИ
им. В. В. Куйбышева и других организациях составлено
несколько программ, использующих для повышения точ-
ности расчета полную физико-математическую постанов-
ку задачи нестационарной теплопередачи. Применение
ЭВМ позволяет ставить и решать задачи расчета воздуш-
но-теплового режима зданий, не прибегая ко многим уп-
рощениям и допущениям, освобождает инженера от гро-
моздких п трудоемких вычислений, даег возможность
сосредоточиться на творческой стороне вопросов.
Общая логическая последовательность расчета летне-
го теплового режима помещения, для которого проекти-
руются системы поддержания искусственного климата,
должна быть следующей. Определяется возможный есте-
ственный тепловой режим помещения с учетом преду-
смотренных конструктивно-планировочных мер защиты от
перегрева н проветривания и определяется расчетный
102
режим работы системы вентиляции для обеспечения за-
данных внутренних условий. Если окажется, что таким
путем нельзя обеспечить требуемые внутренние парамет-
ры, то будет установлена необходимость перехода к об-
служиванию помещения более совершенной, но и более
дорогостоящей системой регулируемого кондиционирова-
ния микроклимата.
В режиме кондиционирования для поддержания пос-
тоянства оптимальных внутренних условий параметры
приточного воздуха, а также режим работы отдельных
элементов кондиционера являются переменными. Реали-
зация изложенной последовательности расчета на ЭВМ
(рис. 4.4) позволяет установить изменения всех этих ха-
рактеристик, правильно подобрать производительность
оборудования, рациональную схему и установить рас-
четный режим регулирования параметров микроклима-
та [3].
Контрольные вопросы. 1. Из чего складывается тер-
мическое сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции? 2. Запишите формулу для требуемого тер-
мического сопротивления теплопередаче наружного ог-
раждения и поясните входящие в нее величины. 3. Что
является причиной воздухопроницаемости ограждений
и чем она характеризуется? 4. Как рассчитывается со-
противление воздухопроницанию многослойной огражда-
ющей конструкции? 5. Как влияет влажность воздуха
в помещении на теплозащитные качества ограждений?
G. При каком условии не будет конденсации на внутрен-
ней поверхности наружного ограждения? 7. Охарактери-
зуйте особенности летнего теплового режима помещения.
8. Как влияет объемно-планировочное решение здания
на выбор системы вентиляции и СКВ? 9. Чем объясняет-
ся применение ЭВМ для расчета воздушно-теплового
режима зданий?
ГЛАВА 5. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЙ
И ТЕПЛОЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЯ
§ 16.	Расчетная мощность систем отопления
Каждая система отопления предназначена для созда-
ния в холодный период года в помещениях здания задан-
ной температуры воздуха, соответствующей комфортным
103
Таблица 5.1. Формуляр (бланк) теплового баланса
условиям и отвечающей требованиям технологического
процесса. Тепловой режим в зависимости от назначения
помещений может быть как постоянным, так и перемен-
ным.
Постоянный тепловой режим должен поддерживать-
ся круглосуточно в течение всего отопительного периода
в зданиях: жилых, производственных с непрерывным ре-
жимом работы, детских и лечебных учреждений, гости-
ниц, санаториев и т. п. Для решения вопроса о необхо-
димости устройства и мощности системы отопления со-
поставляют величины теплопотерь (расхода теплоты)
и теплопоступления в расчетном режиме (при максималь-
ном дефиците теплоты). Для удобства анализа эти со-
ставляющие теплового баланса сводятся в специальный
формуляр (табл. 5.1).
Сведением всех составляющих теплопотерь и тепло-
поступлений в тепловом балансе помещения определяет-
ся недостаток или избыток теплоты. Если теплопотери
окажутся больше тепловыделений, то требуется отопле-
ние помещения. Тепловая мощность системы отопления
для компенсации теплонедостатка в помещении опреде-
ляется разностью этих величин:
Qco = ^QlIOT £QriOCT>	(5.1)
где Qc.o — теплонедостаток, т. е. расчетная мощность системы отоп-
ления, Вт; XQnor — суммарные тепловые потери помещениями, Вт;
SQnocr—суммарные теплопоступления в помещения, Вт.
Если в здании, обычно производственном, SQ„OcT>
ХЭпот, то отапливать помещение не нужно, а тсплоиз-
104
быток устраняется, например, работой приточной венти-
ляции.
Переменный тепловой режим характерен для произ-
водственных зданий с одно- и двухсменной работой,
а также для ряда общественных зданий (административ-
ные, торговые, учебные и т. п.) и зданий предприятий
обслуживания населения. В помещениях этих зданий не-
обходимые тепловые условия поддерживают только в ра-
бочее время. В нерабочее время используют либо имею-
щуюся систему отопления, либо устраивают дежурное
отопление, поддерживающее в помещении пониженную
температуру воздуха. Если в рабочее время теплопосту-
пления превышают потери теплоты, то устраивают толь-
ко дежурное отопление.
Как следует из табл. 5.1, в общем случае величины
суммарных теплопотерь и теплопоступлений в помеще-
ниях, входящие в выражение (5.1), определяются соот-
ветственно:
^-Спот ~ Corp 4“ Си Ч- Смат Ч~ Спроч»	(5 - 2)
^-Спост = Соб "В Смат 4- Сбыт + Сэл Ч" Счел Ч~ Сс р Ч" Спроч- О 3)
Определение величин, входящих в (5.2) и (5.3), рас-
сматривается в § 17—19.
Для помещений конкретных зданий выражение (5.1)
с учетом (5.2) и (5.3) упрощается, так как далеко не
всегда имеются различного рода теплопотери и теплопо-
ступления, вошедшие в выражения (5.2) и (5.3).
Так, для комнат и кухонь жилых зданий учитывают
только теплопотери через ограждения и теплозатраты па
105
нагревание инфильтрующегося наружного воздуха, а так-
же бытовые теплопоступления:
Фс-о ~ Фогр “I" Фи Фбыт •	(5*4)
Для помещений лестничных клеток мощность отопи-
тельной установки составляет
^.о= Corp+<?,..	<5-5>
Для гражданских зданий обычно принимают, что
в помещении отсутствуют люди, нет искусственного ос-
вещения и других бытовых тепловыделений:
СГсРэЗД = С01.р + Сп.	(5.6)
Только тщательный анализ составляющих в выраже-
ниях (5.2) и (5.3) для каждого конкретного случая поз-
воляет установить правильно тепловую мощность систе-
мы отопления производственных помещений.
§ 17, Теплопотери через ограждающие
конструкции
Для определения теплопотери отдельными помещени-
ями и зданием в целом необходимо иметь следующие ис-
ходные данные: планы этажей и характерные разрезы
по зданию со всеми строительными размерами; выкопи-
ровку из генерального плана с обозначением стран света
и розы ветров; назначение каждого помещения; место
постройки здания (название населенного пункта); кон-
струкции всех наружных ограждений, обоснованные теп-
лотехническим расчетом.
Все отапливаемые помещения здания на планах сле-
дует обозначать порядковыми номерами (начиная с №01
и далее — помещения подвала; с № 101 и далее — поме-
щения первого этажа; с № 201 и далее — второго этажа
и т. д.). Помещения нумеруют слева направо, причем
лестничные клетки обозначают отдельно буквами или
римскими цифрами и независимо от этажности здания
рассматривают как одно помещение.
Потери теплоты помещениями через ограждающие
конструкции, учитываемые при проектировании систем
отопления, разделяются условно на основные и добавоч-
ные. Их следует определять, суммируя потери теплоты
через отдельные ограждающие конструкции с округлени-
106
ем до 10 Вт, по формуле
<?огр = 77 ('в - '») (• + ад«=kF (~ 'нБ) П - ад п. (5.7)
где F—расчетная площадь ограждающей конструкции, м2; k — ко-
эффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции,
Вг/(№-К); Ro — сопротивление теплопередаче ограждающей конст-
рукции, (м2-К)/Вт; /в —расчетная температура воздуха,°C, помеще-
ния с учетом повышения по высоте для помещений высотой более
4 м; — расчетная температура наружного воздуха для холодного
периода года при расчете потерь теплоты через наружные огражде-
ния или температура воздуха более холодного помещения при рас-
чете потерь теплоты через внутренние ограждения; п—то же, что
в формуле (4.6); Р—добавочные, потери теплоты в долях от основ-
ных потерь.
Таким образом, чтобы определить потери теплоты по-
мещения, необходимо знать величины F, k (либо Ro),
/в, tn, пир. Коэффициент теплопередачи k (либо До)
ограждающей конструкции определяют теплотехниче-
ским расчетом, рассмотренным в гл. 4 (§ 14), а если опа
типовая, то /г принимают по данным справочной литера-
туры.
Теплообмен через ограждения между смежными отап-
ливаемыми помещениями при расчете теплопотерь учи-
тывается, если разность температур воздуха этих поме-
щений более 3°С. Площади F, м2, отдельных огражде-
ний — наружных стен (НС), окон (О), дверей (Д), фо-
нарей (Ф), потолка (Пт), пола (П) — измеряются по
планам и разрезам здания следующим образом (рис. 5.1).
1.	Высота стен первого этажа, если пол находится
непосредственно на грунте, — между уровнями полов
первого и второго этажей (Л(), если пол на лагах — от
наружного уровня подготовки пола на лагах до уровня
пола второго этажа (/и), при неотапливаемом подвале
или подполье — от уровня нижней поверхности конст-
рукции пола первого этажа до уровня чистого пола вто-
рого этажа (Л 1 ), а в одноэтажных зданиях с чердачным
перекрытием высота измеряется от пола до верха утеп-
ляющего слоя перекрытия.
2.	Высота стен промежуточного этажа — между уров-
нями чистых полов данного и вышележащего этажей
(й2), а верхнего этажа — от уровня его чистого пола до
верха утепляющего слоя чердачного перекрытия (/i3)
или бесчердачного покрытия.
3.	Длина наружных стен в угловых помещениях — от
1(17
Рис. 5.1. Схема обмера тепло-
передающих ограждений
Рис. 5.2. Схема к определению
потерь теплоты через полы и
стены, заглубленные ниже
уровня земли
/ — первая зона: 2 — вторая зона;
3— третья зона: 4— четвертая зо-
на (последняя)
кромки наружного угла до осей внутренних стен (/t и /2),
а в неугловых — между осями внутренних стен (/3).
4.	Длина внутренних степ — по размерам от внутрен-
них поверхностей наружных стен до осей внутренних
стен (mi) или между осями внутренних стен (т).
5.	Площади окон, дверей и фонарей — по наимень-
шим размерам строительных проемов в свету (а и Ь).
6.	Площади потолков и полов над подвалами и под-
польями в угловых помещениях — по размерам от внут-
ренней поверхности наружных стен до осей противопо-
ложных стен (tni и п), а в пеугловых — между осями
108
внутренних стен (т) и от внутренней поверхности наруж-
ной стены до оси противоположной стены (п).
Для подсчета площадей ограждающих конструкций
линейные размеры их принимаются с погрешностью до
±0,1 м, а величины площадей округляются с погрешно-
стью ±0,1 м2. Потери теплоты через полы, расположен-
ные на грунте или на лагах, из-за сложности точного ре-
шения задачи определяют на практике упрощенным ме-
тодом — по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным
наружным стенам (рис. 5.2).
Приведенное сопротивление теплопередаче 7?н.п,
м2-К/Вт, отдельных зон шириной 2 м, неутепленных по-
лов на грунте и стен ниже уровня земли, имеющих
^>1,2 Вт/(м-К) в соответствии со СНиП 2.04.05—86,
прил. 8, принимается равным: для 1-й зоны /?1.н.п=2,1;
для 2-й зоны /?2.н.п=4.3; для 3-й зоны 7?з,н.п=8,6; для
4-й зоны (для оставшейся площади пола) Д;.„.п — 14,2.
Основная расчетная формула (5.7) при подсчете по-
терь теплоты Ойл, Вт, через пол, расположенный на грун-
те, принимает следующий вид:
<?НЛ =	+~~ + ~~ +	( 'в-‘п ) (' + 2₽) «.
\/Ч,Н.П А2,П-П ^З.Н-П 'M.H-D / '
(5.8)
где Fi, f2> F3, F4 — площади, соответственно /, 2, 3, 4 зон-полос, м2;
/?1,и.п; /?2,н.п; Яз.н.п; /?4.и.п—сопротивление теплопередаче отдельных
зон пола, м2-К/Вт; остальные величины — те же, что в формуле
(5 7); п — то же, что в формуле (4.6), л=1.
Сопротивление теплопередаче конструкций утеплен-
ных полов, расположенных непосредственно на грунте
7?у.л, м-2-К/Вт, надлежит определять также для каждой
зоны, но по формуле
81V.C
йу.п= ^нп Ф	J >	(5 9)
Ху-с
где 7?„.п — сопротивление теплопередаче отдельных зон неутепленно-
го пола (см. рис 5.2), м2-К/Вт; 2 —— —сумма термических сопро-
Лу с
тпвленнн утепляющих слоев, м2-К/Вг.
Утепляющими слоями считаются слои из материалов,
имеющих теплопроводность 7i^l,2 Вт/(м-К).
Сопротивление теплопередаче конструкций полов на
лагах Ял, м2-К/Вт, определяется по формуле
= q gg Лу.ц = 1,18у.с»	(5-Ю)
109
где Ry.t — сопротивление теплопередаче конструкции утепленного
пола, определяемое по формуле (5.8); здесь в качестве утепляющих
слоев учитывают воздушную прослойку (Ве о~0.2) и дощатый пол,
уложенный по лагам
При подсчете потерь теплоты через полы, располо-
женные на грунте или лагах, поверхность участков по-
лов возле угла наружных стен (в первой двухметровой
зоне) вводится в расчет дважды, т. е. по направлению
обеих стен, составляющих угол.
Теплопотери через подземную часть наружных стен
и полы отапливаемого подвала здания должны подсчи-
тываться так же, как и теплопотери через полы, распо-
ложенные на грунте бесподвального здания, т. е. по зо-
нам шириной 2 м, с отсчетом их от уровня земли (см. рис.
5.2). Полы помещений в этом случае (при отсчете зон)
рассматриваются как продолжение подземной части на-
ружных стен. Сопротивление теплопередаче определяет-
ся так же, как и для неутепленных или утепленных по-
лов
Добавочные теплопотери через ограж-
дения. В формуле (5.7) член (l-f-SP) учитывает ряд
теплопотерь, называемых добавочными. К ним относят-
ся: ориентация помещении по отношению к странам све-
та, обдувание ветром и др. Перечисленные факторы, кро-
ме инфильтрации, учитываются добавками р, принимае-
мыми в долях от основных теплопотерь, в следующих
размерах.
1.	На ориентацию по отношению к странам света. Ве-
личина этой добавки принимается для помещений в зда-
ниях любого назначения для наружных вертикальных
и наклонных (вертикальная проекция) стен, окон и две-
рей; принимается в соответствии со схемой, приведенной
на рис. 5.3. в долях от основных теплопотерь.
2.	На продуваемость помещений с двумя наружными
стенами и более. Этот фактор, увеличивающий теплопо-
тери через вертикальные ограждения (наружные стены,
двери и окна), для общественных, административно-бы-
товых и производственных зданий при наличии двух на-
ружных стен и более учитывается добавкой соответствен-
но 0,15 и 0,1. В типовых проектах для ограждений, ука-
занных выше, на все страны света принимается добавка
в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 (кроме
жилых зданий) — при двух и более наружных стенах
в помещении.
110
Рис. 5.3. Величина добавок к ос-
новным теплопотерям в зависимо-
сти от ориентации ограждений по
отношению к странам света
3.	На расчетную температуру наружного воздуха. Для
веобогреваемых полов первого этажа над холодными
подпольями зданий и местностей с /„ =40°C и ниже (па-
раметры Б) принимается добавка р = 0,05.
4.	На подогрев врывающегося холодного воздуха.
Добавка на подогрев врывающегося через наружные
двери, не оборудованные воздушными или воздушно-теп-
ловыми завесами, холодного воздуха при высоте здания
Н, м, принимается в размере: р = 0,2// — для тройных
дверей с двумя тамбурами между ними; р=0.27 Н — для
двойных дверей с тамбуром между ними; р=0,34 Н —
для двойных дверей без тамбура и р=0,22 И — для оди-
нарных дверей.
Для наружных ворот, пе оборудованных воздушными
или воздушно-тепловыми завесами, р=3 при отсутствии
тамбура и р = 1 — при наличии тамбура у ворот. Для
летних и запасных наружных дверей и ворот добавоч-
ные потери теплоты не учитываются (т. е. р—0).
Кроме рассмотренных добавочных теплопотерь, учи-
тываемых формулой (5.7), имеются потери теплоты по-
мещениями зданий на нагревание инфильтрующегося
в помещение наружного воздуха, которые не учитывают-
ся этой формулой. Определение этих потерь рассматри-
вается в § 18.
При определении основных и добавочных потерь теп-
лоты через ограждающие конструкции помещений исход-
ные и получаемые фактические данные вписывают в спе-
циальный формуляр (бланк) для лучшей организации
техники расчета (табл. 5.2). Для подсчета теплопотерь
через стены площади поверхностей охлаждения измеря-
111
Таблица 5.2. Формуляр (бланк) для записи расчета теплопотерь
ют без вычета площади окон, таким образом, фактически
площадь окон учитывают дважды, поэтому в графе ко-
эффициент /г для окон принимают как разность его зна-
чений для окон и стен.
В формуляре должны быть подведены итоги расчета
потерь теплоты по отдельным помещениям, по этажам
и по всему зданию.
§ 18. Теплозатраты на нагревание
инфильтрующегося воздуха и поступающих
в помещение холодных материалов
и средств транспорта
Наибольшая разность давления воздуха почти всегда
оказывается в нижней части наветренной стороны зда-
ния. Наименьшая разность давления характерна для
верхней части здания. В помещениях здания по высоте
112
его условия могут быть и такими, при которых давление
в верхней части превысит давление снаружи, вследствие
чего будет происходить эксфильтрация воздуха.
Затраты теплоты Q,„ Вт, для нагревания инфильтру-
ющегося воздуха в помещениях жилых и общественных
зданий при естественной вытяжной вентиляции, не ком-
пенсируемого подогретым приточным воздухом, следует
принимать равным большей из величин, рассчитанных
согласно методике, приведенной в СНиП 2.04.05—86, по
формулам:
Q„ = 0.28SGn с -/,?)*;	(5.11)
<2.'. = O,28LpilC(	(5.12)
где SG„ — расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через огражда-
ющие конструкции помещения, определяемый по формуле (3) прил.
9 [33]; с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/{кг-°С);
t н — расчетные температуры воздуха в помещении и наружного
воздуха в холодный период года (параметры Б), С; k— коэффи-
циент, учитывающий влияние встречного теплового потока в конст-
рукциях, равный: 0,7-—для стыков панелей стен, для окон с тройны-
ми переплетами, 0,8 — для окон и балконных дверей с раздельными
переплетами и 1,0—для одинарных окон, окоп и балконных дверей
со спаренными переплетами и открытых проемов; L — расход удаля-
емого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом,
м3/ч, для жилых зданий удельный нормативный расход принимается
равным 3 м3/ч на 1 м1 площади жилых помещений и кухни; рн —
плотность наружного воздуха, кг/м3.
Подсчитанные для каждого помещения расходы теп-
лоты на нагревание инфильтрующегося воздуха следует
добавить к теплопотерям этих помещений.
Для поддержания расчетной температуры воздуха по-
мещения система отопления должна компенсировать теп-
лопотерп помещения. Однако следует иметь в виду, что
кроме теплопотерь в помещении могут быть дополни-
тельные расходы теплоты: на нагревание поступающих
в помещение холодных материалов и въезжающего тран-
спорта.
Затраты теплоты на нагревание холодных материа-
лов QM, Вт, определяют по формуле
Qm = Ом сб (^в ^м)«	(5.13)
где G,., — масса поступающего однородного материала, кг/с; с —
удельная теплоемкость этого материала, кДж/(кг-°С); В — коэффи-
циент, учитывающий интенсивность поглощения теплоты [7|; f.2 —
температура внутреннего воздуха помещения, °C; Д, — температура
поступающего материала, “С.
8 Тихомиров К В.	ИЗ
Температура материалов должна приниматься но
данным технологического проекта, а при отсутствии дан-
ных для ориентировочного расчета можно принимать:
для металла и металлических изделий tN = f„ (темпера-
тура холодной пятидневки); для других несыпучих ма-
териалов /м=/н+10 °C, для сыпучих материалов (песок
руда, уголь и пр.) /М=7Н4-15°С.
Затраты теплоты на обогревание транспорта, въезжа-
ющего в помещение, определяют по формуле
Стр ~ Q В,	(5.14)
где Q'—теплозатраты на обогревание железнодорожных вагонов
(табл. 11.6 |7]) или автомашин (табл. 17 [7]).
§ 19. Теплопоступления в помещение
от бытовых и производственных источников,
от солнечной радиации
Для жилых зданий учет теплового потока, поступаю-
щего в комнаты и кухни в виде бытовых тепловыделений,
производится согласно СНиП 2.04.05—86 в количестве
21 Вт на 1 м2 площади пола, т. е.
Сбыт = 21F,п,	(5.15)
где F„ — площадь пола рассматриваемого отапливаемого помеще-
ния, м2.
В общественных, административных и производствен-
ных зданиях источниками дополнительных теплопоступ-
лений могут быть: люди, искусственное освещение, элек-
трооборудование, технологическое оборудование, нагре-
тые материалы, солнечная радиация и пр.
При расчете мощности отопительной установки учи-
тывают только явные (т. е. излучением и конвекцией)
тепловыделения, Вт, которые определяют по формуле
Счел = Ри Род (2,5 -|- 10,3	(35 — /н),	(5 16)
где ₽,i — коэффициент, учитывающий интенсивность выполняемой
человеком работы, равный для легкой работы 1, средней — 1,07, тя-
желой—1,15; ₽од — коэффициент, учитывающий теплозащитные
свойства одежды и равный для легкой одежды 1,для обычной одеж-
ды— 0,66, для утепленной — 0,5; оп—подвижность воздуха в поме-
щении (в жилых и административных зданиях цв«0,1. .0,15 м/с);
— температура помещения.
При искусственном освещении и работающем электри-
ческом производственном оборудовании тепловыделения,
114
Вт, равны
Qan — £‘^эл>
(5.17)
где k — коэффициент, учитывающий фактически затрачиваемую
мощность, одновременность работы электрооборудования, долю пе-
рехода электроэнергии в теплоту, которая поступает в помещение
(в зависимости от технологического процесса £=0,15...0,95); для
электрических светильников £=0,95; Л/л— мощность осветительных
приборов или силового оборудования, Вт.
Поступление теплоты в помещение от нагретых мате-
риалов QMaT, Вт, и изделий, а также от горячих газов,
попадающих в помещение, можно подсчитать по форму-
ле (5.13), если подставлять в нее разность температур
(/м—/в).
Тепловой поток от нагретых поверхностей работаю-
щего технологического оборудования следует принимать
по данным технологического проекта, данным тепловых
испытаний теплопотребляющего оборудования или под-
считывать, используя законы и формулы теории теплооб-
мена (см. гл. 2). Основную трудность в последнем слу-
чае составляет определение коэффициента теплоотдачи
от нагретой поверхности за счет естественной конвекции,
который во многих практически важных случаях неизвес-
тен. Поэтому для ориентировочных расчетов теплового
потока, Вт, можно использовать формулы; для печей,
в которых сжигается твердое, жидкое или газообразное
топливо
<2п=<?;еач;	(5.18)
для электрических печей
Qn = 1000Л'уст at],	(5 .19)
где —низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг; б—расход то-
плива, кг/с; Муст — установочная мощность печен, кВт; а—доля те-
плоты от Q" или Nycr, выделяющаяся в помещение; для электричес-
ких печей а=0,7, для других a=0,4...0,6; t]—коэффициент одновре-
менности работы установленных печей (по данным технологического
проекта).
При наличии над печами вытяжных зонтов тепловы-
деления в помещение учитываются с коэффициентом 0,3
от величин, полученных по формулам (5.18) и (5.19).
Теплопоступления от солнечной радиации Qc.p, Вт,
учитывают при определении мощности отопительных ус-
тановок только в районах с преобладанием зимой солнеч-
ной погоды для помещений с окнами, обращенными на
8*
115
юг. На практике этот учет осуществляется уменьшением
теплопередачи отопительных приборов для экономии топ-
лива.
§ 20. Удельная тепловая характеристика
здания. Теплозатраты на системы отопления
и вентиляции зданий
Для оценки теплотехнических показателен принятого
конструктивно-планировочного решения расчет потерь
теплоты ограждениями здания обычно заканчивают оп-
ределением удельной тепловой характеристики здания по
формуле
где фс.о — максимальный тепловой поток на отопление здания, под-
считанный по точному методу, т. е. по формуле (5 7), с учетом потерь
теплоты на инфильтрацию, Вт; I7,,— строительный объем здания по
наружному обмеру, м3;	— средняя температура воздуха в отапли-
ваемых помещениях; —то же, что в формуле (5.7).
Величина qyn, Вт/(м3-К) численно равна теплопоте-
рям 1 м3 здания в ваттах при разности температур внут-
реннего и наружного воздуха /в—в 1 °C.
Рассчитанную по формуле (5.20) величину сравнива-
ют со средними показателями для аналогичных зданий
(прил. 2). Она не должна быть выше справочных вели-
чин qya, в противном случае возрастают первоначальные
затраты и эксплуатационные расходы на отопление.
Удельная тепловая характеристика, показывающая
расход теплоты на отопление здания любого назначения,
может быть определена по формуле Н. С. Ермолаева
Р	1
Фуд— q Дет + Фо (^ок 7гСт)1 4 ~ (0,9/<пТ + 0,6ЛпЛ), (5.21)
О	11
где Р — периметр здания, м; S — площадь здания, м2; И — высота
здания, м; <ро — коэффициент остекления, т. е. отношение площади
остекления к площади вертикальных наружных ограждений; kCT, kDK,
km, k„.4 — коэффициенты теплопередачи соответственно стен, окоп,
перекрытия верхнего этажа, пола нижнего этажа.
Для лестничных клеток qya обычно принимают с ко-
эффициентом 1,6. Значение для гражданских зданий
ориентировочно можно определять по формуле
Ууд--- 1,163
(1 +2d)F+S
(5.22)
116
где d — степень остекления наружных стен здания в долях единицы;
F — площадь наружных стен, м2; 5 — площадь здания в плайе, м2;
—то же, что в (5.20).
Для зданий массовой жилой застройки ориентировоч-
ные значения можно определять по формуле
<7УД= 1,163(0,37+1///),	(5.23)
где // — высота здания, м.
В последние годы для определения потерь теплоты
широко используется в теплотехнических расчетах ве-
личина укрупненного показателя максимального тепло-
вого потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей
площади qo, Вт, принимаемая по СНиП 2.04.07—86
(табл. 5.3).
Энергосберегающие мероприятия (см. табл. 5.3) дол-
жны быть обеспечены проведением специальных работ
по утеплению зданий при капитальных и текущих ремон-
тах, направленных на снижение тепловых потерь. Вели-
чины q0 для постройки после 1985 г. меньше соответст-
вующих укрупненных показателей для постройки до
1985 г. в связи с учетом внедрения в новых типовых про-
ектах прогрессивных архитектурно-планировочных реше-
ний и применения строительных конструкций с улучшен-
ными теплофизическими свойствами, обеспечивающими
снижение тепловых потерь.
Использование удельной тепловой ха-
рактеристики. В строительной практике часто воз-
никает необходимость выявить ориентировочную тепло-
вую мощность системы отопления проектируемых зданий
и сооружений, чтобы определить тепловую мощность ис-
точника теплоты (котельной или ТЭЦ) при централизо-
ванном теплоснабжении, заказать основное оборудование
и материалы, определить годовой расход топлива, рассчи-
тать стоимость системы отопления, генератора теплоты
и для решения других народнохозяйственных задач.
Такой предварительный расчет Qc.o, Вт, по теплоснаб-
жению отдельных зданий, а иногда целого квартала или
микрорайона с использованием qya производится по фор-
муле
Сс.о = -7уцГпРо-^)а,	(5.24)
где V„, /п,	— то же, что в формуле (5.20); qyn —справочная ве-
личина удельной тепловой характеристики здания, Вт/(м3-К), прил.
2; а — коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую
117
118
характеристику местных климатических условий; значение этого ко-
эффициента для жилых и общественных зданий дано в прил. 2.
Формула (5.24) может быть использована и для опре-
деления ориентировочных теплопотерь отдельных поме-
щений. В этом случае величина qya принимается с попра-
вочным коэффициентом, учитывающим планировочное
расположение и этаж по табл. 5.4.
Влияние объемно-планировочных и кон-
структивных решений здания на микро-
климат и тепловой баланс помещений,
а также тепловую мощность системы
отопления. Инженеры-строители, работающие в про-
ектных и строительно-монтажных организациях, в своей
работе безусловно должны хорошо понимать и учитывать
факторы, влияющие на удельную тепловую характерис-
тику здания 9Уд, следовательно, на тепловую мощность
системы отопления. Как видно нз формул (5.20) — (5.23),
к этим факторам прежде всего следует отнести объем
здания, степень остекления, этажность здания, площади
наружных ограждений и вид их теплозащиты. Кроме
того, <?уД зависит от формы здания и района строитель-
ства.
Здания малого объема, узкие, сложной конфигура-
ции, с увеличенным периметром обладают повышенной
тепловой характеристикой. Уменьшенные тепловые поте-
ри, а следовательно, и qya и тепловую мощность системы
отопления имеют здания, форма которых близка к кубу.
Наименьшие теплопотери имеют шарообразные соору-
жения того же объема как имеющие минимальную пло-
щадь наружной поверхности. Влияние района строитель-
ства на величину qya проявляется через изменение
теплозащитных свойств наружных ограждений. Так,
в северных районах при относительном уменьшении ко-
эффициентов теплопередачи ограждений qya меньше, чем
в южных.
При разработке архитектурной композиции здания
любого назначения инженер-проектировщик должен не
только изыскивать наивыгоднейшую его форму в тепло-
техническом отношении, стремясь к сокращению общей
площади наружных ограждений, но обязан также пра-
вильно оценивать степень остекления здания с технико-
экономических позиций, не ограничиваться оценкой осте-
кления только с архитектурной точки зрения. Необходи-
мо учитывать, что с увеличением остекления наружных
119
ограждений резко возрастает qya, так как термическое
сопротивление остекленных проемов почти в 3 раза мень-
ше такового наружных стен. В летние месяцы чрезмер-
ная степень остекления является причиной ухудшения
микроклимата помещений: перегрева воздуха, отклоне-
ния влажности от нормы, что сказывается как на самочув-
ствии, так и на работоспособности человека.
Следует отметить также, что qya — величина непосто-
янная и может изменяться для разных этапов строитель-
ной практики в связи с возможностью получения высоко-
эффективных и дешевых утеплителей для наружных ог-
раждений. Внедрение их в практику строительства мо-
жет привести к повышению теплозащитных качеств огра-
ждений и, следовательно, к уменьшению тепловой
мощности системы отопления.
Теплозатраты на отопление и вентиляцию зданий раз-
личного назначения при отсутствии данных о типе заст-
ройки и наружном объеме зданий рекомендуется СНиП
2.04.07—86 определять по следующим формулам:
а)	максимальный тепловой поток, Вт, на отопление
жилых и общественных зданий
+ <5-25)
б)	максимальный тепловой поток, Вт, на вентиляцию
общественных зданий
=	<5 -26)
где qo — укрупненный показатель максимального теплового потока па
отопление жилых зданий па 1 № обшей площади (принимается по
табл. 5.3); F — общая площадь жилых зданий, м2; и /г2— коэф-
фициенты, учитывающие тепловой поток на отопление и вентиляцию
общественных зданий соответственно (величина kt принимается рав-
ной 0,25, величина А"2 принимается равной для общественных зданий
постройки до 1985 г. — 0,4, после 1985 г. — 0,6).
С учетом бесполезных потерь теплоты, связанных
с теплопередачей через стенки теплопроводов, проложен-
ных в неотапливаемых помещениях, и с размещением
отопительных приборов п труб у наружных ограждений,
фактическая (установочная) тепловая мощность систем
отопления составит
Q;O=(1...1,15)QCO.	(5.27)
Теплозатраты на вентиляцию жилых зданий, не име-
ющих, как правило, специальной приточной вентиляции,
относительно малы, не превышают 5...10% теплозатрат
120
на отопление и учитываются в значении удельной тепло-
вой характеристики здания дуя.
Теплозатраты на вентиляцию производственных и ком-
мунальных предприятий составляют значительную долю
суммарных теплозатрат объекта. В производственных
предприятиях теплозатраты на вентиляцию часто превы-
шают таковые на отопление. Теплозатраты на вентиля-
цию принимают по проектам местных систем вентиляции
или по типовым проектам зданий, а для действующих ус-
тановок — по эксплуатационным данным.
Контрольные вопросы. 1. Какими исходными данными
необходимо располагать для определения теплопотерь
помещением? 2. По какой формуле рассчитываются теп-
лопотери помещениями? 3. В чем особенность расчета
теплопотерь через полы и подземные части степ? 4. Что
понимают под добавочными теплопотерями и как они
учитываются? 5. Что такое инфильтрация воздуха?
6. Какие могут быть теплопоступления в помещения и как
они учитываются в тепловом балансе помещения? 7. За-
пишите выражение для определения тепловой мощности
системы отопления. 8. В чем смысл удельной тепловой
характеристики здания и как она определяется? 9. Для
чего используется удельная тепловая характеристика зда-
ния? 10. Как влияют объемно-планировочные решения
зданий на микроклимат и тепловой баланс помещений?
11. Как определяется установочная мощность системы
отопления здания?
РАЗДЕЛ III. СИСТЕМЫ
ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
ГЛАВА 6. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ
§ 21. Классификация систем отопления.
Теплоносители
Гигиенические исследования микроклимата помеще-
ний и того, как влияют изменения его отдельных компо-
нентов на организм человека, позволили выработать тре-
бования к системам отопления. Основные из них:
121
Рис. 6.1. Принципиальная схе-
ма системы отопления
санитарно-гигиенические — обеспечение требуемых
соответствующими строительными нормами и правилами
температур во всех точках помещения и поддержание
температур внутренних поверхностей наружных ограж-
дений и отопительных приборов на определенном уровне;
экономические •— обеспечение минимума приведен-
ных затрат по сооружению и эксплуатации, определяемо-
го технико-экономическим сравнением вариантов различ-
ных систем, небольшого расхода металла;
строительные — обеспечение соответствия архитек-
турно-планировочным и инструктивным решениям зда-
ния, увязка размещения отопительных элементов со стро-
ительными конструкциями;
монтажные — обеспечение монтажа индустриальными
методами с максимальным использованием унифициро-
ванных узлов заводского изготовления при минимальном
количестве типоразмеров;
эксплуатационные — простота и удобство обслужи-
вания, управления и ремонта, надежность, безопасность
и бесшумность действия;
эстетические — хорошая сочетаемость с внутренней
архитектурной отделкой помещения, минимальная пло-
щадь, занимаемая системой отопления.
Все перечисленные требования важны и их необхо-
димо учитывать при выборе системы отопления. Однако
среди них можно выделить главное требование — это
надежное обеспечение требуемых санитарно-гигиениче-
ских условий в течение всего срока эксплуатации зданий.
Система отопления представляет собой комплекс эле-
ментов, предназначенных для получения, переноса и пе-
редачи необходимого количества теплоты в обогревае-
мые помещения. Каждая система отопления (рис. 6.1)
включает в себя три основных элемента: теплогенера-
тор 1, служащий для получения теплоты и передачи ее
теплоносителю, системы теплопроводов 2 для транспор-
тировки по ним теплоносителя от теплогенератора к ото-
пительным приборам и отопительных приборов 5, пере-
122
дающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждени-
ям помещения.
В качестве теплогенератора для системы отопления
может служить отопительный котельный агрегат, в кото-
ром сжигается топливо, а выделяющаяся теплота пере-
дается теплоносителю, или любой другой теплообменный
аппарат, использующий иной, чем в системе отопления,
теплоноситель.
Классификацию систем отопления проводят по ряду
признаков:
1.	По взаимному расположению основных элементов
системы отопления подразделяются на центральные
и местные.
Центральными называют системы отопления, пред-
назначенные для отопления нескольких помещений из од-
ного теплового пункта, где находится теплогенератор
(котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабаты-
вается за пределами отапливаемых помещений, а затем
с помощью теплоносителя по теплопроводам транспор-
тируется в отдельные помещения здания. Теплота при
этом через отопительные приборы передается воздуху
отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращает-
ся в тепловой пункт. Центральными могут быть системы
водяного, парового и воздушного отопления. Примером
центральной системы отопления может служить система
водяного отопления здания с собственной (местной) ко-
тельной.
Местными системами отопления называют такой вид
отопления, при котором все три основных элемента кон-
структивно объединены в одном устройстве, установлен-
ном в обогреваемом помещении. Примером местной си-
стемы отопления является отопительная печь, имеющая
теплогенератор (топливник), теплопроводы (газоходы
внутри печи) и отопительные приборы (стенки печи).
Кроме того, к местному отоплению относят отопление
газовыми и электрическими приборами, а также воздуш-
но-отопительными агрегатами.
2.	По виду теплоносителя, передающего теплоту ото-
пительными приборами в помещения, центральные систе-
мы отопления подразделяются на водяные, паровые, воз-
душные и комбинированные (например, пароводяные,
паровоздушные и др.).
3.	По способу циркуляции теплоносителя центральные
и местные системы водяного и воздушного отопления
12Э
подразделяются на системы с естественной циркуляцией
за счет разности плотностей холодного и горячего тепло-
носителя п системы с искусственной циркуляцией за счет
работы насоса. Центральные паровые системы имеют
искусственную циркуляцию за счет давления пара.
4.	По параметрам теплоносителя центральные водя-
ные и паровые системы подразделяются на водяные низ-
котемпературные с водой, нагретой до 100 °C и высоко-
температурные с температурой воды более 100 °C; на па-
ровые системы низкого (р=0,1—0,17 МПа), высокого
(р=0,17—0,3 МПа) давления и вакуум-паровые с дав-
лением р<0,1 МПа.
Теплоносителем для системы отопления, в принципе,
может быть любая среда, обладающая хорошей способ-
ностью аккумулировать тепловую энергию и изменять
теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не
ухудшающая санитарные условия в помещениях, позво-
ляющая регулировать отпуск теплоты, в том числе ав-
томатически. Кроме того, теплоноситель должен способ-
ствовать выполнению требований, предъявляемых к си-
стеме отопления.
Как уже было сказано, наиболее широко в системах
отопления используют воду, водяной пар и воздух, по-
скольку эти теплоносители в наибольшей степени отве-
чают перечисленным требованиям. Рассмотрим основные
физические свойства каждого из теплоносителей, кото-
рые оказывают влияние на конструкцию и действие си-
стемы отопления.
Свойства воды: высокая теплоемкость и большая
плотность, несжимаемость, расширение при нагревании
Таблица 6.1. Параметры основных теплоносителей для отопления
Параметры	Теплоноситель		
	вода	пар	воздух
Температура, разность тем-	150—70	150	70—40
ператур, °C Плотность, кг/м3	950	2,547	1
Удельная теплоемкость,	4,187	2120*	1
кЦж/(кг-К) Скорость движения, м/с	0,3—2	40—80	5—20
Соотношение сечения труб	1	1.5	550
* Скрытая теплота фазового превращения, кДж/кг.
124
с уменьшением плотности, повышение температуры ки-
пения при увеличении давления, выделение абсорбиро-
ванных газов при повышении температуры и понижении
давления.
Свойства пара: малая плотность, высокая подвиж-
ность, высокая энтальпия за счет скрытой теплоты фазо-
вого превращения (табл. 6.1), повышение температуры
и плотности с возрастанием давления.
Свойства воздуха: низкая теплоемкость и плотность,
высокая подвижность, уменьшение плотности при нагре-
вании.
Краткая характеристика параметров теплоносителей
для систем отопления приведена в табл. 6.1.
§ 22. Технико-экономическое сравнение
основных систем отопления. Область применения
Одним из важнейших технико-экономических показа-
телей систем отопления является масса металла, расхо-
дуемого на изготовление основных элементов при том
или ином теплоносителе, существенно влияющая на ка-
питальные и эксплуатационные затраты в системе ото-
пления. А масса металла, расходуемого на изготовление
отопительных приборов, теплообменников и теплопрово-
дов, зависит от вида используемого теплоносителя. Так,
на отопительные приборы и теплообменники водяных
систем отопления расходуется больше металла, чем на
калориферы — теплообменники воздушных систем. Од-
нако за счет низкой удельной теплоемкости и плотности
воздуха по сравнению с водой (см. табл. 6.1) расход ме-
талла на воздуховоды в несколько раз превышает рас-
ход металла на трубы в водяных системах отопления,
несмотря на то, что воздуховоды изготовляются из тон-
колистовой стали.
Использование паровых систем отопления позволяет
уменьшить расход металла на отопительные приборы по
сравнению с водяными системами, что объясняется боль-
шой величиной скрытой теплоты фазового превращения
(2120 кДж/кг), а следовательно, и более высоким коэф-
фициентом теплоотдачи от пара к внутренней поверхно-
сти отопительного прибора, чем от воды к стенке, а так-
же большей разностью температур (см. табл. 6.1) в ото-
пительном приборе паровой системе (150—20)°C, чем
водяной [(1504-70)0,5—20]°C.
125
По санитарно-гигиеническим требованиям в помеще-
ниях необходимо поддерживать определенную темпера-
туру, величина которой зависит от назначения помеще-
ния, без значительных колебаний и независимо от коле-
бания температуры наружного воздуха. Выполнение
этого требования наилучшим образом обеспечивается
воздушными системами отопления, так как воздух явля-
ется малотеплоемким теплоносителем. Вследствие боль-
шой теплоемкости водо-водяные отопительные приборы
обладают тепловой инерцией, что может вызвать некото-
рое изменение температуры помещения.
В водяных системах средняя температура поверхности
отопительных приборов не превышает 80°C, когда на-
чинается интенсивное разложение и сухая возгонка ор-
ганической пыли. В паровых системах температура по-
верхности отопительных приборов в большинстве случаев
превышает гигиенический предел вследствие высокой
температуры пара. Центральные системы воздушного
отопления гигиеничны, поскольку в них возможна очи-
стка нагреваемого воздуха от пыли. Сравнительные до-
стоинства и недостатки различных систем отопления
приведены в табл. 6.2.
Требования, предъявляемые к системам отопления,
их технико-экономические и санитарно-гигиенические
преимущества и недостатки, а также свойства теплоно
сителей, рассмотренные выше, определяют область их
применения.
Системы водяного отопления благодаря высоким са-
нитарно-гигиеническим качествам, надежности и долго-
вечности получили в нашей стране наиболее широкое
применение в гражданских и производственных здани-
ях. Этому обстоятельству способствовало также интен-
сивное развитие теплофикации в СССР. Радиус действия
водяных систем по вертикали ограничен величиной до-
пустимого гидростатического давления (0,6 МПа—для
большинства систем с радиаторами в качестве отопи-
тельных приборов и 1 МПа — для систем с конвекторами).
Переход промышленности на выпуск основного типа ра-
диатора А'УС-ПО, имеющего допустимое давление 0,9 МПа,
ослабит масштаб этого ограничения. Кроме того, водя-
ные системы отопления не следует применять для тех по-
мещений, в которых недопустимы некоторые колебания
температуры, что характерно для водяных систем вслед-
ствие их тепловой инерционности (см. табл. 6.2).
126
Таблица 6.2. Характеристика систем отопления
Система отопления	Преимущества	Недостатки
Водяная	Обеспечивает	равномер- ность температуры помеще- ния. Ограничивает верхний предел температуры поверх- ности отопительных прибо- ров, что исключает пригора- ние на них пыли. Характе- ризуется простотой цент- рального регулирования теп- лоотдачи отопительных при- боров путем изменения температуры воды в зависи- мости от температуры на- ружного воздуха (качест- венное регулирование). Бес- шумно действует, сравни- тельно долговечная	Значительное гидростатиче- ское давление в системе, обусловленное ее высотой и большой массовой плот- ностью. Значительный рас- ход металла. Тепловая инер- ционность вследствие боль- шой плотности и теплоемко- сти воды, приводящая к не- которым колебаниям темпе- ратуры помещения. Опас- ность замораживания воды с разрушением оборудова- ния, находящегося в охлаж- дающихся помещениях
Паровая	Высокая теплоотдача ото- пительных приборов. Сокра- щается площадь поверхно- сти отопительных приборов и как следствие, — умень- шается расход металла. Не- значительное гидростатиче- ское давление. Меньшая, чем у водяного отопления, опасность замораживания. Быстрый прогрев помеще- ний вследствие малой теп- ловой инерционности. Воз- можность перемещения па- ра на большие расстояния без применения искусствен- ного побуждения (за счет давления вара)	Высокая температура на по- верхности труб и отопитель- ных приборов (>100 °C), что не отвечает санитарно- гигнеиическим требованиям. 11свозможность центрально- го качественного регулиро- вания теплоотдачи прибо- ров (применяется регулиро- вание пропусками, периоди- ческое включение и выклю- чение систем). Более слож- ная и дорогостоящая экс- плуатация, чем у систем во- дяного отопления. Меньшая долговечность вследствие ускоренной коррозии в ус- ловиях высокой температу- ры. Шум и удары в системе вследствие попутной кон- денсации пара
Воздуш-	Возможность совмещения с	Большие сечения каналов
на я	системой вентиляции. Ха- рактеризуется отсутствием в отапливаемом помещении каких-либо отопительных приборов. Характеризуется отсутствием тепловой инер- ции, т. е обеспечивает быст- рый прогрев помещений. Возможность центрального качественного регулирова- ния	(воздуховодов). Большие бесполезные теплопотсри при прокладке магистраль- ных воздуховодов в неотап- ливаемых помещениях. Ха- рактеризуется малой тспло- аккумулирующей	способ- ностью, что приводит к быстрому охлаждению по- мещений в случае отключе- ния системы из работы
J27
Паровые системы отопления допускаются в промыш-
ленных и ряде общественных зданий (при наличии пара
для технологических нужд) при кратковременном (не-
постоянном) пребывании в них людей.
Паровое отопление рекомендуется для периодическо-
го и дежурного отопления. Малое гидростатическое дав-
ление в паровых системах (из-за малой плотности пара)
делает целесообразным применение их для высоких зда-
ний. Область применения паровых систем отопления
ограничивается прежде всего несоответствием их сани-
тарно-гигиеническим требованиям (высокая температура
на поверхности отопительных приборов и труб), а также
пониженными акустическими показателями (шум, удары
в системе). Следует принимать во внимание и недолго-
вечность паровых систем отопления (срок службы паро-
проводов 10 лет, конденсатопроводов — около 4 лет).
Воздушное отопление в большей степени, чем паро-
вое, удовлетворяет санитарно-гигиеническим требовани-
ям. Благодаря возможности сочетания отопления и вен-
тиляции воздушное отопление получило широкое рас-
пространение, прежде всего, в производственных зданиях
с выделениями вредностей и влаги. Целесообразно ис-
пользовать воздушное отопление также в качестве де-
журного и периодического отопления производственных
и общественных зданий или в виде местных систем с вы-
сокотемпературным первичным теплоносителем для
отопления помещений большого объема производствен-
ного назначения. К причинам, которые могут ограничи-
вать область применения воздушного отопления, отно-
сятся невысокая надежность из-за возможного наруше-
ния распределения воздуха по помещениям (недолговеч-
ность стальных и недостаточная герметичность кирпич-
ных воздуховодов), а также небольшой радиус действия
из-за большого понижения температуры воздуха по дли-
не вследствие малой его плотности.
Системы отопления следует принимать по прил. 10
с учетом данных табл. 6.2. О применении печного, элект-
рического и газового отопления см. § 43—45.
Контрольные вопросы. 1. Какие требования предъяв-
ляются к системам отопления? 2. Вычертите схему си-
стемы отопления и назовите основные ее элементы. 3. По
каким признакам разделяются системы отопления?
4. Охарактеризуйте кратко центральные и местные си-
стемы отопления. 5. Какие теплоносители используются
128
для систем отопления? Назовите их достоинства и недо-
статки. 6. Когда применяются водяные системы отопле-
ния? В чем заключаются преимущества и недостатки
этих систем? 7. В каких случаях применяются системы
парового отопления и почему? 8. В каких случаях и для
каких зданий следует применять системы воздушного
отопления?
ГЛАВА 7. СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
§ 23. Устройство, принцип действия
и классификация систем водяного отопления
Водяное отопление благодаря ряду преимуществ (см.
§ 22) перед другими системами получило в настоящее
время наиболее широкое распространение. Для уяснения
устройства и принципа действия системы водяного ото-
пления рассмотрим схему системы, представленную на
рис. 7.1. Вода, нагретая в теплогенераторе (например,
котле или другом источнике тепловой энергии) К до тем-
пературы tr поступает через теплопровод — главный сто-
як 1 в подающие магистральные теплопроводы (соеди-
нительные трубы между главным стояком и подающими
стояками) 2. По подающим магистральным теплопрово-
дам горячая вода поступает в подающие стояки 9 (со-
единительные трубы между подающими магистралями
и подающими подводками к отопительным приборам).
Затем по подающим подводкам (соединительным тру-
бам между стояками и отопительными приборами) 13
горячая вода поступает в отопительные приборы 10, че-
рез стенки которых теплота передается воздуху помеще-
ния. Из отопительных приборов охлажденная вода с тем-
пературой /„ по обратным подводкам 14, обратным стоя-
кам И и обратным магистральным теплопроводам 15
возвращается в теплогенератор К, где она снова подо-
гревается до температуры tr, и далее циркуляция проис-
ходит по замкнутому кольцу.
Система водяного отопления гидравлически замкну-
та и имеет определенную вместимость отопительных при-
боров, теплопроводов, арматуры, т. е. постоянный объем
заполняющей се воды. При повышении температуры во-
ды она расширяется и в замкнутой заполненой водой си-
стеме отопления внутреннее гидравлическое давление
9 Тихомиров К- В.
129
Гнс« 7.1. Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней
разводкой и естественной циркуляцией
К — котел; 1— главный стояк; У — подающий магистральный теплопровод
(горячей воды); 3 — сигнальная труба; 4— расширительный бак; 5 — перелив-
ная труба; 6 — циркуляционная труба; 7 — вентили или краны на стояках;
6 — тройники с пробкой, верхние — для впуска воздуха в отключенный стояк,
нижние — для спуска воды; 9 — подающие стояки (горячей воды); 10 — отопи-
тельные приборы; И— обратные стояки (охлажденной воды); 12 — регулиро-
вочные крапы у отопительных приборов; 13 — подающие подводки; 14 — обрат-
ные проводки; 15 — обратный магистральный теплопровод (охлажденной во-
ды); 16 — запорные вентили для регулирования и отключения отдельных веток
системы; 17 — труба для заполнения системы водой из водопровода; 18 —
спускная труба
может превысить механическую прочность ее элементов.
Чтобы этого не произошло, в системе водяного отопле-
ния имеется расширительный бак 4, предназначенный
для вмещения прироста объема воды при ее нагревании,
а также для удаления через пего воздуха в атмосферу
как при заполнении системы водой, так и в период ее
эксплуатации (в случае открытого расширительного ба-
ка). Для регулирования теплоотдачи отопительных при-
боров на подводках к ним устанавливают регулировоч-
ные краны 12.
Перед пуском в действие каждая система заполняется
водой из водопровода 17 через обратную линию до сиг-
130
Рис. 7.2. Схема двухтрубной системы водяного отопления с нижней
разводкой и естественной циркуляцией
К — котел; / — главный стояк; 2, 3, 5 — соединительная, переливная, сигналь-
ная трубы расширительного бака; 4— расширительный бак; 6— воздушная
линия; 7 — воздухосборник; 8 — подающие подводки; 9 — регулировочные
краны у отопительных приборов; 10 — отопительные приборы; It — обратные
подводки; 12— обратные стояки (охлажденной воды); 13— подающие стояки
(горячей воды); 14— тройники с пробкой для спуска воды; /5—краны или
вентили на стояках; 16, 17 — подающий и обратный магистральные теплопро-
воды; 18— запорные вентили или задвижки на магистральных теплопроводах
для регулирования и отключения отдельных веток; 19— воздушные крапы
Рис. 7.3. Схема однотрубной системы водяного отопления с верхней
разводкой и естественной циркуляцией
9*
131
Рис. 7.4. Схема однотрубных го-
ризонтальных систем водяного
отопления
а, в — проточная; б — е замыкающими
участками
Рис. 7.5. Системы водяного ото-
пления с искусственной циркуля-
цией
] — расширительный бак; 2 — воздуш-
ная сеть; 3 — насос циркуляционный?
4 — теплообменник
палыюй трубы 3 в расширительном баке 4. Когда уро-
вень воды в системе повысится до сигнальной трубы
и вода будет вытекать из трубы в раковину, находящую-
ся в котельной, кран на сигнальной трубе закрывают
и прекращают заполнение системы водой.
При недостаточном прогреве приборов вследствие за-
сорения трубопровода или арматуры, а также в случае
появления утечки вода из отдельных стояков может быть
спущена без опорожнения и прекращения работы других
участков системы. Для этого закрывают вентили или кра-
ны 7 на стояках. Из тройника 8, установленного в ниж-
ней части стояка, вывертывают пробку и к штуцеру трой-
132
5 В
J~X—Г---- -*--- ОТ ВОДОПРОВОДА
СПУСК
Рис. 7.6. Схема двухтрубной системы водяного отопления с верхней
ре.зводкой и попутным движением воды в подающей и обратной ма-
гистралях и искусственной циркуляцией
/ — теплообменник; 2. 3, 4. 5 — циркуляционная, соединительная, сигнальная,
переливная трубы расширительного бака; 6 — расширительный бак; 7 — пода-
ющий магистральный теплопровод; 8— воздухосборник; 9— отопительный
прибор; 10 — кран двойной регулировки; //—обратный теплопровод; /2 — на-
сос
ника присоединяют гибкий шланг, по которому вода из
теплопровода 11 приборов стекает в канализацию. Чтобы
вода быстрее стекала, из верхнего тройника 8 выверты-
вают пробку.
Как видно из вышеизложенного, системы водяного
отопления включают в себя следующие основные элемен-
ты: теплогенератор, главный стояк, магистральные теп-
лопроводы. стояки (ветви), подводки, отопительные при-
боры, расширительный бак, запорно-регулирующую ар-
матуру.
Классификация систем водяного отопления проводит-
ся по следующим основным признакам.
По способу создания циркуляции водяные системы
подразделяют на системы с естественней циркуляцией
133
(гравитационные) п с искусственной циркуляцией (на-
сосные). В системах с естественной циркуляцией (рис.
7.2—7.4, см. также рис. 7.1) движение воды осуществля-
ется под действием разности плотностей охлажденной
воды после отопительных приборов и горячей воды, по-
ступающей в систему отопления. В системах с искусст-
венной циркуляцией (рис. 7.5—7.7) движение воды про-
исходит под действием насоса.
По схеме включения отопительных приборов в стояк
пли ветвь системы водяного отопления подразделяют на
двухтрубные (см. рис. 7.1, 7.2, 7.5, 7.6), в которых горя-
чая вода поступает в приборы по одним (подающим)
стоякам, а охлажденная вода отводится по другим (при-
боры присоединены по теплоносителю параллельно)
и однотрубные (см. рис. 7.3, 7.4, 7.7), в которых горячая
вода подается в приборы и охлажденная вода отводится
из них по одному стояку (приборы присоединены по теп-
лоносителю последовательно).
По направлению объединения отопительных прибо-
ров как двухтрубные, так и однотрубные системы ото-
пления могут быть вертикальные (см. рис. 7.1—7.3, 7.5—
7.7), в которых последовательно присоединяются к обще-
му вертикальному теплопроводу-стояку отопительные
приборы, расположенные на разных этажах, и горизон-
тальные (см. рис. 7.4), в которых к общей горизонталь-
ной ветви присоединяются приборы, находящиеся на од-
ном этаже.
По месту расположения подающих и обратных маги-
стралей системы водяного отопления подразделяют на
системы с верхним расположением подающих магистра-
лей по чердаку или под потолком верхнего этажа, а об-
ратных магистралей — по подвалу, над полом первого
этажа или в подпольных каналах (см. рис. 7.1, 7.3—7.5,
левая часть, 7.6) и с нижним расположением обеих ма-
гистралей по подвалу, над полом первого этажа или
в подпольных каналах (см. рис. 7.2, 7.5, правая часть,
7.7).
По направлению движения воды в подающих и об-
ратных магистралях системы водяного отопления под-
разделяют на тупиковые, когда горячая и охлажденная
вода в магистралях движется в противоположных па-
правлениях (см. рис. 7.1—7.5, 7.7), и с попутным движе-
нием, когда направления потоков движения воды в по-
дающей и обратной магистралях совпадают (рис. 7.6).
134
g g^g .J
tiTE-B^T,
I
Рис. 7.7. Разновидности (а, б, в, г) однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой
135
§ 24.	Размещение, устройство и монтаж
основных элементов систем воцяного отопления
1.	Размещение и монтаж теплопроводов в здании.
В системах центрального отопления трубы предназначе-
ны для подачи в отопительные приборы и отвода из них
расчетного количества теплоносителя, поэтому их назы-
вают теплопроводами.
Теплопроводы вертикальных систем отопления под-
разделяют на магистрали, стояки и подводки к отопи-
тельным приборам (рис. 7.8). Теплопроводы горизон-
тальных систем, кроме магистралей, стояков и подводок,
имеют горизонтальные ветви (рис. 7.9).
Для систем центрального отопления согласно СНиП
2.04.05—86 рекомендуются к использованию при тепло-
носителе воде и наружных диаметрах до 60 мм стальные
неоцинкованные (черные) водогазопроводные легкие
трубы, а при теплоносителе паре — обыкновенные трубы
(ГОСТ 3262—75*). Электросварные трубы по ГОСТ
10704—76* могут применяться как при воде, так и при
варе независимо от их диаметра. Наибольшее примене-
ние в технике отопления имеют водогазопроводные тру-
бы обыкновенные. Трубы электросварные применяются
в основном для магистральных теплопроводов. Соединя-
ются они посредством сварки и с помощью фланцев.
Влдогазопроводные трубы отличаются более толсты-
ми стенками и наличием на их концах резьбы. Для со-
единения водогазопроводных труб, изменения их на-
правления или диаметра применяют соединительные ча-
сти (муфты, тройники, крестовины, футорки). В тех
участках теплопровода, в которых может возникнуть не-
обходимость в его разборке, предусматривают разъемное
соединение (сгон), представляющее собой кусок трубы
длиной 100 или 300 мм с короткой и длинной резьбой па
концах, с навернутой муфтой и контргайкой (рис. 7.10).
При соединении и разъединении труб муфта с контргай-
кой по длинной резьбе перегоняется в соответствующем
направлении. Для уплотнения соединений при теплоно-
сителе с температурой до 100 °C используют льняную
прядь и пасту, изготовляемую пз сурика и олифы. При
перегретой воде и паре в качестве уплотнителя приме-
няют асбестовый шнур на графитовой пасте.
Теплопроводы систем отопления следует проклады-
вать открыто, скрытая прокладка (в бороздах) должна
136
Рис. 7.8. Теплопроводы верти-
кальных систем центрального
отопления с верхним (л) и
нижним (б) расположением
подающей магистрали
/, 2 — подающие (Т1) и обратные
(Т2) магистрали; 3, 4— подающие
и обратные стояки; 5. 6—подаю-
щие и обратные подводки; 7—
отопительные приборы (стрелками
показано направление движения
теплоносителя)
Рис. 7.9. Теплопроводы гори-
зонтальной системы водяного
отопления с нижним располо-
жением подающей и обраткой
магистралей
/—7 — то же, что и на рис. 7.8;
8 — однотрубные ветви
Рис. 7.10. Фасонные части труб, применяемые при монтаже систем
отопления,и способы соединения труб
1 — муфта; 2 — контргайка; 3— крестовина; 4 — тройник; 5 —соединение труб
с помощью муфты; 6 —разъемное соединение; 7 — льняной жгутик; 8 — флан-
цевое соединение с отбортовкой концов труб; 9— фланцевое соединение
с приваркой фланцев к трубам
быть обоснована [33] и предусматривается, например,
для помещений, к которым предъявляются повышенные
санитарно-гигиенические и эстетические требования. Что-
бы предотвратить движение воздуха по бороздам, кото-
рое вызывает дополнительные бесполезные потерн теп-
лоты теплопроводом и может быть опасным в случае воз-
137
никновения пожара, предусматривают горизонтальные
разделки в плоскости междуэтажного перекрытия.
Трубы, проходящие через перекрытия, площадки ле-
стничных клеток, внутренние стены и т. п. прокладывают
в гильзах (манжетах) из кровельной стали или из обрез-
ков труб с зазором 10—15 мм, чтобы обеспечить их сво-
бодное перемещение при температурном расширении.
Размещение подводки зависит от вида отопительного
прибора, положения стояка или ветви в системе отопле-
ния. Подающую и обратную подводки чаще всего про-
кладывают горизонтально (при длине до 500 мм) или
с уклоном (5... 10 мм на всю длину). На стояке или гори-
зонтальной ветви (в месте присоединения одного отопи-
тельного прибора) устанавливают резьбовой или сварной
тройник — фасонную часть с трехсторонними отверстия-
ми (см. рис. 7.10), а в месте присоединения подводок
двух приборов помещают резьбовую пли сварную кре-
стовину— фасонную часть с четырехсторонними отвер-
стиями. Для ускорения и облегчения заготовительно-мон-
тажных работ в жилых домах, гостиницах, общежитиях
используют унифицированные (постоянной длины) под-
водки и стояки.
Размещение стояка производится, как правило, у на-
ружных стен. В угловых помещениях их следует уста-
навливать в углах, образованных наружными стенами,
чтобы предохранить стены от сырости и промерзания.
Если стояки и подводки к приборам прокладывают от-
крыто, то расстояние от поверхности штукатурки до тру-
бы должно быть 2—3 см. К стенам стояки крепят разъ-
емными хомутами пз полосовой стали. Конструкция
стояков должна способствовать унификации деталей для
индустриализации заготовительных работ, сокращения
сроков и уменьшения трудоемкости монтажа системы
отопления.
Размещение магистрали определяется назначением
и шириной здания, видом системы отопления. В произ-
водственных зданиях магистрали прокладывают по сте-
нам, колоннам под потолком, в средней зоне или у по-
ла. В ряде случаев по технологическим соображениям
магистрали размещают в технических этажах и под-
польных каналах. Схемы прокладки магистральных тру-
бопроводов системы водяного отопления гражданских
здании показаны на рис. 7.11. В районах с расчетной тем-
пературой —40°C и ниже (параметры Б) прокладка по-
138
Рис. 7.11. Прокладка магистральных теплопроводов па чердаках
(с, б, в) и в подвалах (г, О, е) зданий при тупиковой (о, б, г, д)
и попутной (в, е) схемах движения теплоносителя
дающих и обратных теплопроводов систем отопления на
чердаках зданий (кроме теплых чердаков) и в провет-
риваемых подпольях не допускается.
Для типовых жилых домов, состоящих из одинаковых
повторяющихся секций, применяется посекционная ниж-
няя разводка, при которой для каждой секции дома осу-
ществляется как бы самостоятельная система, что обе-
спечивает унификацию трубных заготовок как стояков,
так и магистралей.
Компенсация удлинений теплопроводов. Поскольку
температура теплоносителя в системах отопления состав-
ляет 30—150 °C, то стальные теплопроводы, нагреваясь,
удлиняются. Температурное удлинение теплопроводов
А/, мм, определяется по формуле
Д1 = а(/,-/2)/,	(7.1)
где а — коэффициент линейного расширения мягкой стали, равный
0012 мм/(м-сС); 6 — температура теплопроводов, СС; /2 — темпе-
139
ратура воздуха, окружающего теплопровод, °C; I — длина участка
теплопровода, м.
В системах водяного отопления, где колебания тем-
пературы и длина прямолинейных участков сравнитель-
но невелики, а также имеется много углов и поворотов,
компенсаторы не требуются. В зданиях высотой более
семи этажей для компенсации удлинения стояков, а так-
же компенсации удлинения главных стояков и длинных
прямолинейных участков магистралей применяют П-об-
разные компенсаторы, размеры которых рассчитывают.
Для поглощения компенсатором удлинений определен-
ного участка длиной / теплопровод закрепляют наглухо
в точках по концам этого участка («мертвые» опоры).
Изоляция теплопроводов. При прокладке теплопро-
водов в местах, где возможно замерзание теплоносителя
или где наличие горячих поверхностей опасно в пожар-
ном отношении, а также для снижения бесполезных по-
терь теплоты на участках, где теплоотдача не нужна,
теплопроводы покрывают теплоизоляцией. На теплопро-
воды наносят мастику (материал в тестообразном со-
стоянии), либо обматывают их слоем стекловаты или теп-
лоизоляционными жгутами и лентами, либо покрывают
заранее заготовленными сегментами.
Теплотехнические качества тепловой изоляции оце-
ниваются ее коэффициентом эффективности, показываю-
щим долю теплоты, сохраняемой изоляцией сравнитель-
но с потерями неизолированной трубой:
?пеизол Qua	____
’1из = -----------.	(7.2)
Унейзол
где бензол — теплопотерп 1 м неизолированной трубы, Вт; qn3 — то
же, изолированной трубы, Вт.
Чтобы обеспечить удаление воздуха из системы водя-
ного отопления, попадающего в нее при заполнении си-
стемы, а также растворенного в воде, теплопроводы про-
кладывают с уклоном к горизонтали не менее 0,002
(2 мм па 1 м длины трубы). В системе водяного отопле-
ния с естественной циркуляцией уклон увеличивается до
0,05—0,01. Иногда по местным условиям (например, по
мосту) допускается прокладка теплопроводов горизон-
тально (без уклона). При этом должна быть обеспечена
скорость движения воды более 0,25 м/с.
2.	Запорно-регулирукицая арматура. Для пуска си-
стемы в работу по частям, а также выключения отдель-
но
ных ветвей системы для ремонта на магистральных теп-
лопроводах устанавливают вентили, задвижки или краны
пробковые сальниковые (рис. 7.12,о,в). На отопи-
тельных стояках систем водяного отопления для гидрав-
лической регулировки, отключения и опорожнения их
ставятся запорные прямоточные вентили с косым шпин-
делем (рис. 7.12,6) и краны пробковые сальниковые
бронзовые (рис. 7.12, в).
В зданиях высотой до трех этажей отключающая ар-
матура па стояках не ставится, за исключением лестнич-
ных клеток, где она должна быть предусмотрена незави-
симо от этажности здания.
На подводках к приборам двухтрубных систем водя-
ного отопления устанавливают краны двойной регули-
ровки типа КРДШ (рис. 7.12, г) и типа «Термис», обла-
дающие повышенным гидравлическим сопротивлением,
что способствует равномерности распределения воды по
отопительным приборам. Краны типа КРДШ имеют две
регулировки: монтажную (за счет поворотной втулки 4
можно частично изменять площадь проходного сечения)
и эксплуатационную (за счет вертикального перемеще-
ния шибера 3 по пазу во втулке 4).
Применение регулирующих кранов повышенного гид-
равлического сопротивления с дроссельным устройством
(рис. 7.12, д), позволяет отказаться от монтажной регу-
лировки, проводимой вручную опытным персоналом пе-
ред сдачей системы отопления в эксплуатацию. Калиб-
рованная конусная диафрагма 2 обеспечивает требуемое
распределение воды между отопительными прибо-
рами, а игольчатый запорно-регулирующий клапан 3 по-
зволяет прочищать диафрагму и обеспечивает эксплуа-
тационную регулировку теплоотдачи прибора, а также
может закрывать кран полностью.
На подводках к приборам однотрубных систем водя-
ного отопления используют трехходовые краны КРТП
(рис. 7.12, е) и КРПШ (с поворотной заслонкой и ши-
берные), обладающие пониженным гидравлическим со-
противлением, что обеспечивает затекание в отопитель-
ные приборы достаточного количества воцы для их
хорошего прогрева. Во вспомогательных помещениях,
лестничных клетках и других местах, опасных в отноше-
нии замерзания воды в отопительных приборах и тру-
бах, арматуру на подводках не устанавливают.
3.	Расширительный бак, место его установки и при-
141
Рис. 7.12. Запорно-регулирующая арматура
а — вентиль; 6 — вентиль с косым шпинделем; в — кран пробковый сальнико-
вый; г — кран двойной регулировки шиберного типа КРДШ: / — корпус; 2 —
регулировочное окно; 3 — шибер; 4— поворотная втулка; 5—прокладка; 6 —
закрепительная гайка; 7 — риска на втулке; 8 — гайка сальника; 5 — крышка;
10 — винт; 11 — ручка; 12 — резьбовой шпиндель; 13 — сальниковое уплотнение;
14 — паз во втулке; д — кран регулирующий с дроссельным устройством: / —
сборка корпуса муфтового запорного вентиля d^ = 15 мм со шпинделем, крыш-
кой, накидной гайкой и рукояткой; 2 — калиброванная диафрагма; 3— запор-
wo-регулирующий клапан; е — кран регулирующий трехходового типа КРТП:
/ — корпус; 2 — заслонка; 3 — крышка; 4 — прокладки; 5 —гайка сальника;
6— рукоятка: 7 — крышка-указатель; 8—винт с шайбой; 9 — сальниковое уп-
лотнение
соединение. Способы удаления воздуха в системах ото-
пления. Расширительный бак (рис. 7.13) представляет
собой металлическую емкость цилиндрической формы со
съемной крышкой и патрубками для присоединения сле-
дующих труб: расширительной rfj; контрольной &>, вы-
веденной к раковине в котельной для наблюдения за
уровнем воды; переливной f/з для слива избытка воды
142
Рис. 7.13. Расширительный бак
при переполнении расширительного бака; циркуляцион-
ной d4, соединяющей расширительный бак с обратным
магистральным теплопроводом для предотвращения за-
мерзания воды в расширительном сосуде и в соедини-
тельной трубе. Вместо контрольной трубы может устра-
иваться электрическая или световая сигнализация.
На расширительной, переливной трубах нельзя уста-
навливать какую-либо запорную арматуру. На контроль-
ной трубе кран устанавливается перед раковиной для
периодической проверки уровня воды в расширительном
сосуде.
Полезная вместимость Гр.б расширительного сосуда
определяется по формуле
Ир.е = аД/Vc,	(7.3)
где а — коэффициент объемного расширения воды, равный 0,0000;
Л/ — изменение температуры воды в системе отопления; Vc—объем
воды, заполняющей систему, л.
При параметрах теплоносителя 95—70°C и темпера-
туре водопроводной воды при пуске системы в эксплуа-
тацию 5 °C, Д/=95...70/2—5 = 77,5 °C
Vp.o = 0,0006-77,5VC = 0,0465'/с.	(7.4)
Полезную вместимость расширительного бака Vp.e
следует считать от контрольной до переливной трубы.
Объем воды в системе Ис определяется по ее расчетной
тепловой мощности, равной расчетной теплопотере зда-
ния. На основании опытных данных в среднем на каж-
дые 1000 Вт тепловой мощности системы при Д/=25°С
на отдельные элементы ее приходится следующий объем
воды, л: на чугунные радиаторы—10—12; па бетонные
панели — 2; на ребристые трубы — 6; на штампованные
панели — 8; на конвекторы — 0,8; на теплопровод при
143
естественной циркуляции — 16, а при искусственной цир-
куляции — 8.
Размеры расширительного бака и диаметры труб,
присоединенных к нему, принимаются по табл. 33.8—
33.10 [24].
Расширительный бак устанавливают в наивысшей
точке системы отопления, обычно на чердаке здания.
Поверхности его покрывают тепловой изоляцией. При
отсутствии чердака расширительный бак устанавливают
в специальном боксе на чердачном перекрытии (совме-
щенной крыше), в лестничной клетке или верхнем тех-
ническом этаже. При естественной циркуляции воды
и верхнем расположении подающей магистрали расши-
рительный бак присоединяют к высшей точке подающе-
го магистрального теплопровода. Для обеспечения цир-
куляции в расширительном баке его присоединяют рас-
ширительной и циркуляционной трубами к подающему
магистральному теплопроводу системы с естественной
циркуляцией или к обратному магистральному тепло-
проводу насосной системы (перед насосом с расстояни-
ем между точками их присоединения 1,5—2 м).
Удаление воздуха из отопительных приборов и из
всех участков теплопроводов является необходимым ус-
ловием нормальной работы системы отопления. Способы
удаления воздуха из системы водяного отопления с ис-
кусственной и естественной циркуляцией неодинаковы.
В системах водяного отопления с естественной цирку-
ляцией воды и верхним расположением подающих маги-
стралей для удаления воздуха используется, как прави-
ло, расширительный сосуд без каких-либо дополнитель-
ных устройств.
В системах водяного отопления с нижним расположе-
нием магистралей при естественной циркуляции для уда-
ления воздуха устраивают специальную воздухоотводя-
щую сеть, присоединяя ее к расширительному баку или
к воздухосборнику (см. рис. 7.2). Из таких систем ото-
пления воздух можно удалять также с помощью возду-
ховыпускпых крапов пли специальных шурупов, вверты
ваемых в верхние пробки приборов верхнего этажа'(см.
рис. 7.2).
Для более надежного удаления воздуха и удобного
спуска воды из системы водяного отопления с естествен-
ной циркуляцией магистральные теплопроводы, а также
ответвления от стояков к приборам и от приборов к стоя-
141
Ряс. 7.14. Воздухосборники
а — концевой проточный для установки на последнем стояке; б — непроточный
для системы с нижней разводкой, устанавливаемый на воздушной линии; в —
с внутренней отводной трубкой; г — горизонтальные проточные: / — трубка
для выпуска воздуха; 2 — патрубок с пробкой для спуска грязи
кам прокладывают с уклоном (не менее 0,002) по на-
правлению движения теплоносителя.
В системе водяного отопления с искусственной цир-
куляцией скорость движения воды обычно больше скоро-
сти всплывания воздушных пузырьков, равной 0,2 м/с,
и пузырьки воздуха не могут двигаться в направлении,
противоположном потоку воды. Поэтому б таких систе-
мах разводящие магистральные теплопроводы прокла-
дывают с подъемом к крайним стоякам и в высших точ-
ках системы устанавливают воздухосборники (см. рис.
7.6). Некоторые конструкции воздухосборников показа-
ны на рис. 7.14. Для выпуска воздуха из воздухосборни-
ков устанавливают кран, который в процессе эсплуата-
ции системы периодически открывают.
В практике монтажа систем отопления используют
в основном типовые воздухосборники, подробные сведе-
ния о которых приведены в справочной литературе. Наи-
большее распространение получили горизонтальные
проточные воздухосборники, так как в них воздух отде-
ляется гораздо лучше, чем в других конструкциях, и они
хорошо могут быть защищены от замерзания.
Воздухосборники на концевых участках горячих маги-
стралей, т. е. у дальнего стояка, снабжают автоматиче-
скими воздухоотводчиками. Они служат для непрерыв-
ного удаления воздуха из системы.
В системах водяного отопления с нижним располо-
жением магистралей воздух удаляется с помощью спе-
циальной воздухоотводящей сети. Сеть присоединяют
к расширительному баку, подобно тому, как это делает-
ся в системах с естественной циркуляцией, или устанав-
ливают па ней непроточные воздухосборники. Для уда-
ления воздуха могут быть использованы также воздуш-
ные краны, устанавливаемые на верхних отопительных
приборах.
Ю Тихомиров К. В,
145
§ 25. Область применения и технико-
экономические показатели различных систем
водяного отопления
Как было установлено при классификации систем
(§ 23), применяются системы водяного отопления с есте-
ственной и искусственной циркуляцией воды, двухтруб-
ные и однотрубные, вертикальные и горизонтальные,
с верхним и нижним расположением магистрали, тупи-
ковые и с попутным движением воды. Системы водяного
отопления с естественной циркуляцией воды исторически
появились раньше насосных систем, они применялись еще
в XIX в.
Вертикальные двухтрубные системы с верхним рас-
положением подающей магистрали (см. рис. 7.1) при-
меняют в основном при естественной циркуляции воды
в системе отопления в зданиях с числом этажей до трех
включительно. Эти системы по сравнению с системами
при нижнем расположении подающей магистрали (см.
рис. 7.2) имеют большее естественное циркуляционное
давление (см. § 26), в них проще воздухоудаление из
системы (через расширительный бак, присоединенный
к верхней части главного стояка, где выделяется наи-
большее количество растворенного в воде воздуха),
а также выше теплоотдача отопительных приборов.
Двухтрубная вертикальная система с нижним распо-
ложением обеих магистралей (см. рис. 7.2) и естествен-
ной циркуляцией воды перед системой с верхним распо-
ложением подающей магистрали имеет следующие пре-
имущества: меньше теплопотерн за счет отсутствия
теплопроводов на чердаке; монтаж и пуск системы могут
производиться поэтажно по мере возведения здания;
удобнее эксплуатация системы, так как вентили и крапы
на подающем и обратном стояках находятся внизу и в
одном месте. Двухтрубные вертикальные системы с ниж-
ней прокладкой обеих магистралей применяют в мало-
этажных зданиях с кранами двойной регулировки у ото-
пительных приборов, что объясняется большей гидрав-
лической и тепловой надежностью этих систем по
сравнению с двухтрубными системами с верхним распо-
ложением подающей магистрали.
Основное преимущество двухтрубных систем незави-
симо от способа циркуляции теплоносителя — поступ-
ление воды с наивысшей температурой tr к каждому сто-
ив
пительному прибору, что обеспечивает максимальную
разность температур /г—10 и, следовательно, минималь-
ную площадь поверхности приборов. Однако в двухтруб-
ной системе, особенно с верхней прокладкой подающей
магистрали, имеет место значительный расход труб и фа-
сонных частей, усложняется монтаж.
По сравнению с двухтрубными системами отопления
вертикальные однотрубные системы с замыкающими уча-
стками на стояках и естественной циркуляцией воды (см.
рис. 7.3, левая часть) имеют ряд преимуществ: меньшая
первоначальная стоимость, более простой монтаж и мень-
шая длина теплопроводов, более красивый внешний вид.
Если приборы, находящиеся в одном помещении, при-
соединены по проточной схеме к стояку с двух сторон,
то у одного из них (правый стояк на рис. 7.3) устанав-
ливают регулировочный кран. Такие системы применяют
в многоэтажных производственных зданиях.
На рис. 7.4 показана схема однотрубных горизон-
тальных систем отопления. Горячая вода в таких систе-
мах поступает в отопительные приборы одного и того же
этажа из теплопровода, проложенного горизонтально.
Регулировка и включение отдельных приборов в горизон-
тальных системах с замыкающими участками (см. рис.
7.4,6) достигается так же легко, как и в вертикальных
системах. В горизонтальных проточных системах (см.
рис. 7.4, а, в) регулировка может быть только поэтаж-
ная, что является существенным их недостатком.
К основным достоинствам однотрубных горизонталь-
ных систем относятся меньший, чем в вертикальных си-
стемах, расход труб, возможность поэтажного включения
системы и стандартность узлов. Кроме того, горизонталь-
ные системы не требуют пробивки отверстий в перекры-
тиях, и монтаж их по сравнению с вертикальными систе-
мами проще. Они довольно широко применяются в про-
изводственных помещениях.
Общими преимуществами систем с естественной цир-
куляцией воды, предопределяющими в некоторых слу-
чаях их выбор, являются относительная простота устрой-
ства и эксплуатации; отсутствие насоса и потребности
в электроприводе; бесшумность действия; сравнительная
долговечность при правильной эксплуатации (до 30—
40 лет) и обеспечение разномерной температуры возду-
ха в помещении.
Однако в системах водяного отопления с естествеи-
Ю*
147
пой циркуляцией естественное давление имеет очень не-
большую величину. Поэтому при большой протяженно-
сти циркуляционных колец (>30 м), а следовательно,
и при значительных сопротивлениях движению воды
в них, диаметры теплопроводов получаются по расчету
чрезвычайно большими и система отопления оказывается
экономически невыгодной как по первоначальным затра-
там, так и в процессе эксплуатации.
Технико-экономический анализ систем водяного ото-
пления показывает, что системы с естественной циркуля-
цией становятся экономически неоправданными, если
возможная потеря давления на трение на 1 м длины
главного циркуляционного кольца меньше 5 Па.
В связи с изложенным, область применения систем
с естественной циркуляцией ограничена обособленными
гражданскими зданиями (в частности, в сельских райо-
нах), зданиями, где недопустимы шум и вибрация, квар-
тирным отоплением, верхними (техническими) этажами
высоких зданий.
Системы водяного отопления с искусственной цирку-
ляцией (см. рис. 7.5—7.7) принципиально отличаются
от систем водяного отопления с естественной циркуля-
цией тем, что в них в дополнение к естественному давле-
нию, возникающему в результате охлаждения воды
в приборах и трубах, значительно большее давление со-
здается центробежным циркуляционным насосом, кото-
рый устанавливается на обратном магистральном тепло-
проводе у котла, а расширительный бак присоединен не
к подающему, а к обратному теплопроводу около всасы-
вающего патрубка насоса. При таком присоединении
расширительного бака воздух из системы через него от-
водиться не может, поэтому для удаления воздуха из се-
ти теп. юпроводов и отопительных приборов служат воз-
душные линии, воздухосборники и воздушные краны (см.
рис. 7.5—7.7).
Рассмотрим схемы вертикальных двухтрубных систем
отопления с искусственной циркуляцией (см. рис. 7.5).
Слева показана система с верхним расположением пода-
ющей магистрали, а справа — система с нижним распо-
ложением обеих магистралей. Обе системы отопления
относятся к так называемым тупиковым системам, в ко-
торых нередко получается очень большая разница в по-
тере давления в отдельных циркуляционных кольцах,
так как длины их разные: чем дальше расположен при-
148
бор от котла, тем большую протяженность имеет кольцо
этого прибора. Поэтому в системах с искусственной цир-
куляцией, особенно при большой протяженности тепло-
проводов, целесообразно применять попутное движение
горячей и охлажденной воды по схеме, предложенной
проф. В. М. Чаплиным. По этой схеме (см. рис. 7.6) дли-
на всех циркуляционных колец почти одинакова, вслед-
ствие чего легко получить равную потерю давления в них
и равномерный прогрев всех приборов. Недостатком этой
системы по сравнению с тупиковой является несколько
большая общая длина теплопроводов и, как следствие,
большая па 3—5 % первоначальная стоимость системы.
В последние годы широко применяют однотрубные
системы отопления с нижней прокладкой магистралей го-
рячей и охлажденной воды (см. рис. 7.7) с искусственной
циркуляцией.
Стояки систем по схемам б разделяются на подъем-
ные и опускные. Стояки систем по схемам а, в и г состо-
ят из подъемного и опускного участков, но в верхней ча-
сти, обычно над полом верхнего этажа, они соединяются
горизонтальным участком. Стояки прокладывают на рас-
стоянии 150 мм от края оконного проема. Длина подво-
док к нагревательным приборам принимается стандарт-
ной— 350 мм; отопительные приборы смещены от оси
окна в сторону стояка. Для регулирования теплопереда-
чи отопительных приборов устанавливают трехходовые
краны типа 1\РТП, а при смещенных замыкающих уча-
стках — шиберные краны пониженного гидравлического
сопротивления типа КРПШ.
Однотрубная система отопления с нижним располо-
жением подающей и обратной магистралей удобна для
зданий с бесчердачными покрытиями (совмещенными
крышами). Преимущества однотрубных систем отопле-
ния заключаются в меньшем диаметре труб, благодаря
большому давлению, создаваемому насосом; большем
радиусе действия; более простом монтаже; большей воз-
можности унификации деталей теплопроводов, прибор-
ных узлов, а также ботее устойчивом тепловом и гидрав-
лическом режиме работы.
К недостаткам однотрубных систем относится пере-
расход отопительных приборов по сравнению с двух-
трубными системами отопления.
Учитывая экономические, заготовительно-монтажные
и некоторые эксплуатационные преимущества, СНиП
149
2.04.05—86, п. 3.13 рекомендует проектировать, как пра-
вило, однотрубные насосные водяные системы отопления
из унифицированных узлов и деталей; при обосновании
допускается применение двухтрубных систем водяного
отопления.
Основными технико-экономическими показателями
любой отопительной системы являются первоначальная
стоимость и эксплуатационные расходы.
Первоначальная стоимость системы водяного ото-
пления с искусственной циркуляцией значительно ниже
стоимости системы водяного отопления с естественной
циркуляцией. Действительно, при искусственной цирку-
ляции расчетное давление в 10—15 раз больше, чем в
Таблица 7.1. Технико-экономические показатели, %,
насосных систем отопления различных видов [3]
Системы г<?дявсго отопления	Расход радиаторов	Расход труб (по массе)	Трудовые затраты на монтаж
Двухтрубная с разводкой:	100	100	100
верхней			
нижней и воздушными кранами у приборов	100	95	102
нижней с воздушными трубами	100	105	102
Однотрубная с осевыми за- мыкающими участками без сжимов	115,6	93	91
То же, со ежпками	108,5	91	92
Однотрубная проточно-регу- лируемая вертикальная с нижней разводкой магист- ралей, с односторонним при- соединением приборов	99.5	91	91
Однотрубная проточная не- регулируемая	98	9J	70
Горизонтальная проточная с Еоздухоотводящнми тру- бами	98	128	75
То же, с воздушными кра- нами	98	116	60
Однотрубная вертикальная с одним смещенным замы- кающим участком	107	93	ЮЗ
То же, с двумя замыкаю- щими участками	108	96	135
Примечание. В таблице не учтено уменьшение расхода радиато-
ров за счет теплоотдачи в помещение теплопроводов при открытой
прокладке.
150
системах с естественной циркуляцией, а так как потери
давления в теплопроводах пропорциональны квадрату
скорости движения воды, то сечения магистральных теп-
лопроводов при искусственной циркуляции получаются
в 3—4 раза меньше, чем при естественной циркуляции.
Следовательно, можно существенно сэкономить на массе
труб, а также на заготовке и монтаже теплопроводов. Как
правило, применяют системы водяного отопления с ис-
кусственной циркуляцией (табл. 7.1).
Для систем с искусственной циркуляцией воды ко-
тельные не заглубляют. Они могут обслуживать из од-
ного центра несколько зданий и позволяют осуществлять
центральное регулирование теплоотдачи отопительных
приборов в весьма широких пределах. Эксплуатация си-
стемы с искусственной циркуляцией обходится дороже
водяного отопления с естественной циркуляцией на ве-
личину стоимости электроэнергии, потребляемой цирку-
ляционным насосом. Однако расходы на амортизацию
систем с искусственной циркуляцией за счет их меньшей
первоначальной стоимости ио сравнению с гравитацион-
ными системами оказываются меньше.
§ 26.	Циркуляционное давление в системах
водяного отопления
1.	Системы с естественной циркуляцией воды. Естест-
венное циркуляционное давление, возникающее в систе-
мах водяного отопления, в общем случае можно рас-
сматривать как сумму двух величин: давления Дре,п₽,
возникающего за счет охлаждения воды в отопительных
приборах, и давления Д.Щ.тр, вызываемого охлаждением
воды в теплопроводах:
ДРе ~ ДРс-пр + Дре-тр-	(7-5)
В системах отопления многоэтажных зданий первое
слагаемое в большинстве случаев является основным по
величине, а второе — дополнительным. Только в одно-
этажных зданиях основным является Дре.тр- В системах
с естественной циркуляцией величина Дре [формула (7.5)]
является расчетным циркуляционным давлением.
Определим величину естественного циркуляционного
давления, возникающего вследствие охлаждения воды
в отопительных приборах в системе отопления, элемен-
тарная схема которой приведена па рис. 7.15. Система
состоит из котла 1, теплопроводов 2, соединяющих ко-
151
Рис. 7.15. Схема к определению естест-
венного давления в двухтрубной систе-
ме водяного отопления
тел с отопительным прибором 4, и расширительного со-
суда 3.
Основное изменение температуры воды в системе при
условии хорошей теплоизоляции ее теплопроводов про-
исходит в котле, где вода нагревается, и в отопительных
приборах, где она охлаждается. При этом считают, что
нагрев воды происходит в середине котла, ее охлажде-
ние — в середине отопительного прибора, а в теплопро-
водах вода не охлаждается. Поэтому теплопроводы от
котла до отопительных приборов (подающие) заполнены
горячей водой с температурой tr, °C, и плотностью рг,
кг/м3, а от приборов до котла (обратные) — охлажден-
ной водой с температурой /о, СС, и плотностью р0, кг/м3.
Подающие теплопроводы показаны па схеме сплошной
линией, а обратные — прерывистой.
Определим гидростатическое давление воды, дейст-
вующее на произвольное сечение А—А обратной магист-
рали справа и слева.
Давление столба воды в сечении А—А справа
Дир = Я (Ло Ро + (*Ро + Рг + ^2 Рг) + Рб >	(7-6)
где pt — атмосферное давление, действующее на поверхность воды
в расширительном бакс.
Давление столба воды в течении А—А слева
Рл = g Ро + ЛРг + /Ц Рг + fi2 р,) + Рб-	(7.7)
Разность давлений или, как ее принято называть, ес-
152
тественное давление, А/д, Па
Ap<> = Рпр — рл = [(/to Ро + ЙРо + ^2 Рг + Рг) S + Pel —
-- ((*0 Ро 4" ('Рг + Й1 Й1 4" ^2 Рг) ё 4- Рб) •
Проводя необходимые сокращения, получим
Дре = g/l (Ро — Рг) 	(7.8)
Таким образом, естественное циркуляционное давле-
ние равно произведению ускорения свободного падения
на вертикальное расстояние от середины котла (центра
нагрева) до середины отопительного прибора (центра
охлаждения) и разности плотностей охлажденной и горя-
чей воды.
Кроме того, из формулы (7.8) и схемы системы ото-
пления, показанной на рис. 7.15, видно следующее. Ат-
мосферное давление и высота расположения расшири-
тельного сосуда влияния на величину естественного дав-
ления не оказывают: для повышения естественного
давления необходимо заглублять котел, чтобы расстоя-
ние от центра котла до центра прибора было больше.
При выводе формулы для определения естественного
давления было допущено, что вода, движущаяся в си-
стеме, охлаждается только в отопительном приборе.
В действительности она охлаждается и в теплопроводах
системы. Общая величина естественного давления 2Аре,
Па, в кольце системы с учетом дополнительного давле-
ния, возникающего вследствие охлаждения воды в тепло-
проводах:
IApe = h(po —Рг)§4-Лре.тр,	(7.0)
где hpe.Tv — дополнительное естественное давление от охлаждения
воды в теплопроводах системы с верхним расположением подающей
магистрали, определяемое по прпл. 4.
В системах с нижним расположением обеих магист-
ралей охлаждение воды в подъемных стояках (горячих)
уменьшает действующее давление, а в опускных (обрат-
ных) увеличивает. Поскольку уменьшение примерно рав-
но увеличению, то в этих системах охлаждение воды
в теплопроводах не учитывается.
В зданиях в два этажа и выше число циркуляционных
колец в двухтрубной системе отопления равно числу
отопительных приборов (без учета приборов, присоеди-
ненных на «сцепке»). Очевидно, что в кольце, проходя-
щем через прибор второго этажа, естественное давление
Др2> Па, равно
Ap2 = APi4-/i'(Po4-Pr)g,	(7.10)
153
где Арч—естественное давление в кольце через прибор первого эта-
жа; ft' — расстояние от центра прибора первого этажа до центра
прибора второго этажа.
В кольце через прибор третьего этажа
Aps = Др2-j- ft (Ро Pc)ff>	(7-11)
где Лр_>— естественное давление в кольце через прибор второго эта-
жа; ft" — расстояние от центра прибора второго этажа до центра
прибора третьего этажа.
Избыточное давление для приборов верхних этажей
приводит к более интенсивному движению воды в ответв-
лениях к прибору, в приборе и в обратном стояке, что
вызывает перегрев приборов верхних этажей и недогрев
приборов нижних этажей. Поэтому приходится на этих
участках теплопровода искусственно создавать повышен-
ные сопротивления, а при монтажной регулировке си-
стемы поэтажно изменять степень открытия кранов у ото-
пительных приборов.
В однотрубной системе число циркуляционных колец
равно числу отопительных стояков. Вода охлаждается
последовательно в приборах, присоединенных к стояку.
Естественное давление в однотрубных системах опреде-
ляется с учетом изменения температуры теплоносителя.
В проточной однотрубной системе двухэтажного зда-
ния (рис. 7.16) естественное давление по аналогии с пре-
дыдущим будет равно
д₽2 = S (Ро - Рг) + Л2 £ (Р„ - Рг).	(712)
Сопоставляя формулы (7.8) — (7.12), можно сделать
вывод, что естественное давление в циркуляционном
кольце однотрубной системы несколько меньше, чем
в циркуляционном кольце через прибор верхних этажей
двухтрубной системы, и значительно больше, чем в коль-
це через прибор первого этажа двухтрубной системы.
Для систем двухэтажных зданий Ap2>Ap>>Api.
Температура воды tn, °C (см. рис. 7.16), определяется
по формуле
<д=4-&Пр=<г---	(7.13)
хпр.1 т ХПр-2
,7.u>
X'-np
где А/Пр — перепад температур в первом по направлению движения
воды приборе; Qnp.i-j-Qnp.24-—+Qnpn — тепловая нагрузка отопи-
тельных приборов, расположенных выше точки х, в которой опрсде-
151
Рис. 7.16. Схема к определению естест-
венного давления в проточной однотруб-
ной системе водяного отопления
ляется температура воды, Вт; SQin, — тепловая нагрузка всех ото-
пительных приборов, присоединенных к данному стояку, Вт; /г —
температура горячей воды, поступающей в стояк, °C; to — темпера-
тура охлажденной воды, выходящей из стояка, СС.
Величина естественного давления, создаваемого ох-
лаждением воды в отопительных приборах однотрубных
систем с замыкающими участками Лре.пр, Па, определя-
ется по следующим формулам.
При верхнем расположении подающей магистрали
с осевыми и смешенными замыкающими участками
= li'i 8 (РИ1., ~ Рг) + /б 8 (Рсм.2 ~ Рг) -'-••+ Лир 8 (Ро - Рг),
(7.15)
где Л j, Л2 — вертикальные расстояния от низа приборов одного эта-
жа до низа приборов следующего этажа, м; /гпР — вертикальное рас-
стояние от середины центра генератора теплоты до низа приборов
первого этажа, м; рг,р£м.1, ро—плотность воды, поступающей в си-
стему, смеси воды на соответствующем участке и охлажденной воды
в системе, кг/м3.
Эта формула аналогична выражению (7.12) для про-
течного стояка, но высоты в нем отсчитываются от сере-
дины приборов одного этажа до середины приборов сле-
дующего этажа.
155
При нижнем расположении обеих магистралей
А^е.пр = S (Pcm.j(o) Рем., (и)) "Ь ^2 S (Рсм.о(о) Рсм.Дп))
+ .--+Лпр(Ро-Рг)£.	(7.16)
где ft,, Л2 — вертикальное расстояние от центра приборов одного
этажа до центра приборов следующего этажа, м; ftnp— вертикальное
расстояние от середины генератора теплоты до центра приборов
первого этажа, м; рсм.кп), Рсм.2(п>  	— плотность смеси воды
на участке подъемного стояка (1, 2,...‘ i— номер этажа), кг/м3,
Рем.г'о), Рсм.»(о),.... PcmZ(o) — плотность смеси воды на участке опуск-
ного стояка (1, 2.i — номер этажа), кг/м3.
Температура смеси воды, необходимая для определе-
ния плотности, рассчитывается по формуле, аналогичной
выражению (7.14):
(см = 7г-“-Д7ст.	(7-17)
хст
где Qcr — тепловая нагрузка стояка, Вт; ZQ,—тепловая нагрузка
всех отопительных приборов сгояка, расположенных в системах с
подачей воды по'схеме «сверху — вниз» выше рассчитываемых при-
боров, а в системах с подачей воды по схеме «снизу—вверх» — ни-
жсрассчнтывасмых приборов, считая по направлению движения во-
ды, Вт; Д/сг — температурный перепад теплоносителя в стояке, °C,
2.	Системы с искусственной циркуляцией воды. Рас-
четное циркуляционное давление ДрР в системах с ис-
кусственной циркуляцией складывается из давления,
создаваемого насосом Дрнас, и естественного давления
Дре. В общем виде ДрР в системах водяного отопления
определяют по формуле
АРр — Арнас + &Ре ~ ^Рпас ~Ь Е (^Ре-пр 4“ “^Ре тр)> (7-18)
где Др„ас — циркуляционное давление, создаваемое насосом или эле-
ватором, Па; Е — коэффициент, определяющий долю максимального
естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчет-
ных условиях; Дре пр и Дре.тр — то же, что и в формуле (7.5).
При типовом проектировании Дрнас принимают рав-
ным 10...12 кПа, а при подключении системы отопления
к тепловым сетям Дрнас рассчитывают из формулы (18.5),
§ 78. При наличии циркуляционных насосов Дрнас при-
нимают по их характеристикам, а диаметры теплопрово-
дов— по допустимым скоростям движения воды.
Рекомендуется для двухтрубных систем принимать
Е=0,4...0,5, для однотрубных систем £=1. Естественное
давление Дре.пр и Дре.тр можно не учитывать, если оно со-
ставляет не более 10 % давления, создаваемого механи-
ческим побуждением.
156
Рис. 7.18. Схема уста-
новки циркуляционных
насосов
1 — обводная линия; 2—
насосы
Рис. 7.17. Центробежный насос ЦНШ
3.	Подбор и установка циркуляционных насосов.
В замкнутом контуре систем водяного отопления с ис-
кусственной циркуляцией насос воду не поднимает,
а только перемещает ее. Поэтому давление, развиваемое
насосом, относительно невелико.
В качестве циркуляционных насосов в системах ото-
пления зданий наибольшее применение получили центро-
бежные насосы типа К, КМ, ЦНШ (рис. 7.17), а также
малошумные насосы типа ЦВЦ. С точки зрения создания
циркуляции воды в замкнутом контуре, местоположение
насоса безразлично. Однако циркуляционный насос ре-
комендуется включать в общую обратную магистраль
системы отопления, что увеличивает срок службы насо-
са. В системе водяного отопления, как правило, уста-
навливают два циркуляционных насоса, включаемых по-
очередно. Таким образом, один насос всегда является
резервным. Оба насоса снабжают обводной линией с за-
движкой для регулирования их работы и в случае вы-
ключения электроэнергии — для поддержания в системе
естественной циркуляции воды (рис. 7.18). Диагональ-
ные насосы можно устанавливать без обводной линии,
так как сопротивление проходу воды через них незна-
чительно.
Для подбора циркуляционного насоса необходимо
знагь требуемую его подачу и расчетное давление. Тре-
буемая подача насоса Внас, м3/ч, определяется тепловой
157
(7.19)
нагрузкой обслуживаемой системы отопления SQ, Вт,
и перепадом температуры воды:
_	3.62Q
*113 С —	\ Л ’
С (^г	^о) Р“0
где с=4,19— удельная те.'лплоемкость воды, кДж/(кг-К): р — плот-
ность воды, кг/м3; 3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч.
Давление, создаваемое циркуляционным насосом,
должно быть достаточным для преодоления всех сопро-
тивлений движению воды в системе и принимается по
потерям давления в самом невыгодном циркуляционном
кольце за вычетом минимального естественного давления:
Ариас = S (W %) АРе-mjn•	(7• 20)
Требуемое давление насоса для систем отопления от-
дельных зданий обычно не превышает 12 кПа.
Насосы подбирают по их рабочим характеристикам,
которые приведены в справочниках по санитарной тех-
нике и в каталогах заводов-изготовителей. При подборе
необходимо иметь з виду, что подача, давление и мощ-
ность насоса при несовпадении их с данными завода-из-
готовителя пересчитывают по формулам:
V1 = Vs(n1/n2);
Pi = Р2(Л1/п2)2;
A'i = /V-,(«iM2)3.
(7.21)
(7.22)
(7.23)
где V2, pi и N2 — подача, давление и мощность насоса при частоте
вращения вала и2; У(, Pi и Ni — действительные подача, давление к
мощность насоса при частоте
N, кВт).
Потребная мощность электродвигателя N, кВт, для
циркуляционного насоса
вращения вала лц (К, м3/ч, р, Па.
определяется по формуле
уу_Упас ^Pnac
З6ОО4па с
где Упас — подача насоса, м’/ч; &/>,,« — давление, которое должен
развивать насос, кПа; ц.,Эс — коэффициент полезного действия на-
соса.
Установочная мощность электродвигателя для насо-
са на одном валу с ним принимается
Л'усг = a.V,
а — коэффициент запаса, принимаемый в
электродвигателя:
Л'. кВт , До 0,5 С,5—1 1—2
и . . , , ,	1,5	1,5	1,3
(7.24)
где
сти
(7-25)
зависимости от мощчо-
2—5 От 5 и выше
1,15	1,1
158
При установке циркуляционных насосов особое вни-
мание должно быть уделено снижению шумов, возника-
ющих при их работе. С этой целью устраивают фунда-
менты специальной конструкции, не связанные со строи-
тельными элементами здания, применяют звукопогло-
щающие прокладки, вставки па теплопроводах из про-
резиненного шланга и другие средства.
§ 27.	Основные принципы гидравлического
расчета теплопроводов систем водяного отопления
Системы отопления представляют собой разветвлен-
ную сеть теплопроводов, выполняющих важную функцию
распределения теплоносителя по отопительным прибо-
рам. Целью гидравлического расчета является определе-
ние диаметров теплопроводов при заданной тепловой на-
грузке и расчетном циркуляционном давлении, установ-
ленном для данной системы.
Как известно из курса гидравлики, при движении
реальной жидкости по трубам всегда имеют место поте-
ри давления на преодоление сопротивления двух видов —
трения и местных сопротивлений. К местным сопротив-
лениям относятся тройники, крестовины, отводы, венти-
ли, краны, отопительные приборы, котлы, теплообменни-
ки и т. д.
Потери давления Rr, Па, на преодоление трения на
участке теплопровода с постоянным расходом движу-
щейся среды (воды, пара) и неизменным диаметром оп-
ределяют по формуле
Л к-1'2
 — Ц = ЯЛ	(7.26)
и 2
где d — диаметр теплопровода, м; К — коэффициент гидравлического
трения (величина безразмерная); ьг — скорость движения воды в те-
плопроводе, м/с; р — плотность движущейся среды, кг/м3; R—удель-
ные потери давления; Па/м; / — длина участка теплопровода, м.
Потери давления на преодоление местных сопротив-
лений, Па, определяют по формуле
1£)2
Z = ^—p,	(7.27)
где — сумма коэффициентов местных сопротивлений в данном
участке теплопровода (приведены в лрил. 5), величина безразмер-
w2
нач; “Р— динамическое давление воды в данном участке тепло-
провода, рл, Па.
159
Суммарные потери давления, возникающие при дви-
жении воды в теплопроводе циркуляционного кольца,
должны быть меньше расчетно-циркуляционного давле-
ния, устанавливаемого для данной системы. Под расчет-
ным циркуляционным давлением понимается давление,
необходимое для поддержания принятого гидравлическо-
го режима системы отопления. Это то давление, которое
может быть израсходовано в расчетных условиях на
преодоление гидравлических сопротивлений в системе.
Гидравлический расчет теплопроводов систем водя-
ного отопления выполняют различными методами. Наи-
большее распространение получили методы расчета теп-
лопроводов по удельным потерям и по характеристикам
сопротивления.
Первый метод заключается в раздельном определении
потерь давления на трение и в местных сопротивлениях.
При этом диаметры теплопроводов определяют при по-
стоянных перепадах температуры воды во всех стояках
и ветвях Д/С|, равных расчетному перепаду температуры
воды во всей системе Д/Сист-
Во втором методе устанавливают распределение
потоков воды в циркуляционных кольцах системы и полу-
чают переменные (неравные) перепады температуры во-
ды в стояках и ветвях A/CtSS Атеист). Предварительно вы-
бирают диаметр теплопровода на каждом расчетном уча-
стке с учетом допустимых скоростей движения воды.
Расчетным участком называют участок теплопровода
с неизменным расходом теплоносителя.
При расчете главного циркуляционного кольца (наи-
более неблагоприятного в гидравлическом отношении
циркуляционного контура) рекомендуется предусматри-
вать запас давления на неучтенные сопротивления, но не
более 10 % расчетного давления:
S (RI -|- 2)г.ц.ц — О.ЭДдр.
(7.28)
Методика гидравлического расчета теплопровода си-
стем водяного отопления. 1. До гидравлического расчета
теплопроводов выполняют аксонометрическую схему си-
стемы отопления со всей запорно-регулирующей арма-
турой. К составлению такой схемы приступают после
того, как: подсчитана тепловая мощность системы отопле-
ния здания; выбран тип отопительных приборов и опре-
делено их число для каждого помещения; размещены на
поэтажных планах здания отопительные приборы, горя-
160
чие и обратные стояки, а на планах чердака и подвала —
подающие и обратные магистрали; выбрано место для
теплового пункта или котельной; показано на плане чер-
дака или верхнего этажа (при совмещенной крыше) раз-
мещение расширительного бака и приборов воздухоуда-
ления.
На планах этажей, чердака и подвала горячие и об-
ратные стояки системы отопления должны быть прону-
мерованы, а на аксонометрической схеме кроме стояков
нумеруют все расчетные участки циркуляционных ко-
лец— участки труб, а также указывают тепловую на-
грузку и длину каждого участка. Сумма длин всех рас-
четных участков составляет величину расчетного цирку-
ляционного кольца.
2.	Выбирают главное циркуляционное кольцо. В ту-
пиковых схемах однотрубных систем за главное принима-
ется кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двух-
трубных системах—кольцо, проходящее через нижний
прибор дальнего стояка. В последнем случае S/ — наи-
большая, а ДЦр — наименьшая, тогда и отношение
Арр/Х/, определяющее давление на 1 м длины, здесь бу-
дет наименьшим. При попутном движении воды наиболее
неблагоприятным в гидравлическом отношении являет-
ся кольцо, проходящее через один из средних наиболее
нагруженных стояков.
3.	Определяют расчетное циркуляционное давление
АРр (см формулу 7.18).
4.	При расчете по методу удельных потерь давления
для предварительного выбора диаметров теплопроводов
определяют среднее значение удельного падения давле-
ния по главному циркуляционному кольцу:
_ (!—/<) Ьрр
Rcfl ~~ Я
(7.29)
где /г — коэффициент, учитывающий долю потери давления на мест-
ные сопротивления от общей величины расчетного циркуляционного
давления (/г=0.35 — для систем отопления с искусственной циркуля-
цией, /?=0.5 — для систем отопления с естественной циркуляцией);
X/ — общая длина расчетного циркуляционного кольца, м; Ддр —
расчетное циркуляционное давление Па.
5.	Определяют расходы воды на расчетных участках
Gy.„ кг/ч:
буч —
з,б<2уЧ
с(/г	^о)
(7. ’О)
Р1 02.
И Тихомиров К. В.
161
где Qy4 — тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых на-
грузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по
участку водой, Вт; с — теплоемкость воды, кДж/(кг-К); tr—/о —
перепад температур воды в системе, °C; Pi и р2 — то же, что и в
формуле (8.8), § 32; 3,6 — коэффициент перевода Вт в кДж/ч.
Ориентируясь на полученное значение Rcp и опреде-
лив количество воды Gy4, кг/ч, можно с помощью рас-
четной таблицы (см. прил. 6) подобрать оптимальные
диаметры труб расчетного кольца. Все данные, получае-
мые при расчете теплопровода, заносят в специальную
таблицу (табл. 7.2).
Таблица 7.2. Результаты гидравлического расчета
теплопроводов системы водяного отопления
При расчете отдельных участков теплопровода необ-
ходимо иметь в виду следующее: местное сопротивление
тройников и крестовин относят лишь к расчетным участ-
кам с наименьшим расходом воды; местные сопротивле-
ния отопительных приборов, котлов и подогревателей
162
учитывают поровну в каждом примыкающем к ним теп-
лопроводе.
Если по произведенному расчету с учетом запаса до
10% расходуемое давление в системе будет больше или
меньше расчетного давления Дрр, то на отдельных уча-
стках кольца следует изменить диаметры труб.
После расчета главного циркуляционного кольца рас-
считывают параллельные циркуляционные кольца, (ко-
торые состоят из участков главного кольца (уже рассчи-
танных) и дополнительных (не общих) участков, еще не
рассчитанных. Проводится «увязка» потерь давления,
т. е. получение равенства потерь давления на параллель-
но соединенных дополнительных участках других колец
и не общих участках главного циркуляционного кольца.
Согласно п. 3.35 СНиП 2.04.05—86, неувязка потерь
давления в циркуляционных кольцах (без учета потерь
давления в общих участках) не должна превышать 5%
при попутной п 15% при тупиковой разводке теплопро-
водов систем водяного отопления в расчете с постоянны-
ми разностями температур в подающей и обратной маги-
стралях.
Формулу (7.30) используют для определения расхода
воды на расчетном участке в однотрубных проточных
и двухтрубных системах отопления.
Для однотрубной системы с замыкающими участками
расход воды в приборах определяется с учетом коэффи-
циента затекания воды в приборы, представляющего со-
бой отношение массы воды, затекающей в прибор, к об-
щей массе воды, проходящей по стояку
ct — Gnp/бст*	(7 31)
где Gnp — масса воды, поступающей в прибор, кг/ч; GCT — масса во-
ды, проходящей по стояку, кг/ч.
При гидравлическом расчете однотрубной системы
отопления потеря давления в межрадпаторных узлах
оценивается произведением суммарного коэффициента
местного сопротивления узла на динамическое давление
стояка. Данные о коэффициентах затекания и суммар-
ных коэффициентах местного сопротивления узлов раз-
личных систем приведены в справочной литературе.
Для унификации монтажной заготовки элементов
и межрадиаторных узлов системы отопления стояки
и подводки обычно выполняют стандартными для каж-
дого типа здания.
11*
?63
Пример. * Провести гидравлический расчет двухтрубной системы
водяного отопления с верхней разводкой и попутным движением во-
ды (рис 7.19). Система присоединена к тепловой сети через элеватор.
Располагаемое давление в тепловой сети на вводе в здание р3=
= 130 000 Па. Температура воды в подающей линии тепловой сети
(i=150°C, в обратной — /о=70сС. Температура воды, поступающей
в систему /г=90°С, на выходе из системы /<, = 70°C. Тепловые на-
грузки, длина расчетных участков и другие расчетные данные пока-
заны на рис. 7.19. Рассчитать гпдроэлеватор.
Решение. Гидравлический расчет системы отопления выпол-
няется по методике, приведенной в § 27. Главное циркуляционное
кольцо проходит через нижний отопительный прибор наиболее нагру-
женного среднего стояка 3, поскольку система отопления — с попут-
ным движением воды.
Расчетное циркуляционное давление Дрр для главного циркуля-
ционного кольца определяем по формуле (7 18) с учетом формулы
(18.5).
В данном примере оно равно
Рэ
АРр = ДРпас + F (^Pt-lip ДРс тр) ~ । <] ^ [ । uyz
+ F- (АРе-np- Ар₽ тр)-
Коэффициент смещения и определяем по формуле (18.1)
1А —	150 — 95
и = -  1 = -----------= 2,2.
tr — t(,	95 — 70
Подставим численные значения всех величин в выражение для
АрР, тогда
д ----------130 -00---+ 0,4 (9,81 -2-15,91 + 125) = 9243 Па,
/р 1,4 (1 + 2,2)-’
где £=0,4 — коэффициент. Расстояние от центра расчетного прибора
до центра элеватора теплового пункта /1 = 2 м; разность р<>—рг=
= 15,91 кг/м3. Естественное давление Дре.Тр для главного циркуля-
ционного кольца по прил. 4 равно 125 Па.
Определяем ориентировочную удельную потерю давления на тре-
ние по формуле (7.29):
0,65-9243	„ п „
_ =----------- = 75,6 Па/м,
ер	г
79,5
где 0,65 — предполагаемая доля потерь на трение в общих потерях
давления в теплопроводах системы с искусственной циркуляцией.
Для расчета теплопроводов используем прил. 6. Количество во-
ды буч, кг/ч, протекающей по каждому участку циркуляционного
кольца, определяем по формуле (7.30).
Результаты расчета по всем участкам записываем в бланк спе-
циальной формы (табл. 7.3). По найденным расходам на участках
и величине /?ср по прил. 6 устанавливают фактические удельные по-
тери давления на трение R, диаметры труб и скорости движения во-
лы w, заносят их значения в гр. 7, 5, 6 табл. 7.3. При этом возможны
* Пример подготовлен Л. В. Федоровой.
164
165
Таблица 7.3. Результаты гидравлического расчета теплопроводов системы водяного отопления
а	 По схеме тепло- проводов			По предварительному расчету								По окончательному расчету						
№ участка |	Тепловая нагрузка Q, Вт	Длина участ- ки 1. м	Расход тепло- носителя (J. кг/ч	Диаметр мм	Скорость ЬУ, м/с	Удельные по- тери на тре- ние R, Па/м	Потери давле- ния на трение Я/, Па	Сумма коэф- I фициеитов местных со- противлений 2? 		Потери давле- ния в местных сопротивле- ниях Z , Па	Суммарные । потерн дазле- 1 ния на участ- ие RI+Z. Па	1		R	RI	S';	2	Rl+Z
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	и	12	1?	14	15	16	17	18
Главное циркуляционное кольцо (через прибор первого стажа стояка 3)
Расчетное циркуляционное давление Дрр = 9243 Па
1	2500	4	91,2	20	0,071	4,5	18	3,3	8,2	26,2	—	—	—	—	—	—	—
2	8000	1	291,5	20	0,225	48,1	48,1	1	24,5	72,6	—	—	—	—	—	—	—
3	9800	5	357,2	0	0,277	72,8	364	I	37,6	401,6	—	——	—	—•	—	—	—
4	13600	6,5	496	20	0,385	1 7,6	829,4	12,5	901,3	1730,7	?5	0,24	44,6	289,0	и	355	644,9
5	26800	30	977,2	25	0,473	162	4860	2	226	5086		—	—	—	—	—	—
6			0,5	669,3	25	0,322	77,4	38,7	2,5	127	165,7	—	—	—	—	—	—	—
7	26800	10	977,2	32	0,271	37	370	0,9	37	407	—	—•	—	—	—	—	—
8	13600	6	496	20-	0,385	127,6	765,6	12,5	864	1629,5	25	0,24	44,6	267,6	11	318	585,6
9	9900	7	361	20	0,278	73,8	516,6	1	38	554,6	—	—	—	—	—	—	—
10	8100	5,5	291,5	20	0,225	48,1	264,5	1	24,5	289	—	—	—	—	—	—	—
11	2500	4	91,2	15	0,135	28	112	3,8	34,2	146,2	—	—	—			—	-—
	SZ =	79,5						2 (Rl+Z)-.		= 10509,2							8379.4
					9243—	10509.2											
Запас давления Дзап —					9243		- -100	% = -13,7 %, что		недопустимо. Изменяя диаметры					на участках 4		
„	9243-8379,4
и 8, получим запас давления Д3аа= ---^7------  100 % =9,3 %, что допустимо.
							Расчет	полуКОЛ	ьца через стояк 5								
		Располагаемое			давление Дрс16 =Арн + Др1 + Др2+Др3= 146,2+26,2+ 72,6 + 401,6									= 646,6 Па			
19	1000	1	36,5	15	0,052	4,2	4,2	3,8	4,75	8,95											—-		
20	3800	0,5	138,5	20	0,105	11,8	5,9	1,5	8,7	1 1.6					—	—	—	—	—
21	5600	1	204	20	0 157	24	24	1	12, I	36,8					—			—	—	—
22	3800	7	138,5	15	0,205	60	420	4,5	94	51				—	—			—	—	—
23	2000	3	73	15	0,106	17,6	52,8	2	10,9	63,7	—	—	—	—	—	—	—
24	1000	1	36,5	15	0,052	4,2	4,2	7,8	9,75	13,95	—	—	—	—	—	—	—
									S (RI-	-Z) = 652							
							646.6-	-652									
				Невязка Д —			 -/т	• 100 %-—0,8 %, что недопустимо. 646,6										
							Расчет полукольца через стояк 1										
		Располагаемое			давление Д;		’ст, =Apa+Ap1o+Apn+Api = 554,6+289+146,2+26,2							= 1016 Па			
12	1000	1	36 5	15	0,053	4,3	4,3	2,3	2,9	7,2					—							—
13	3700	7	177,3	15	0,256	94	658	2,5	7!	729	—			—						—	—
14	5500	5,5	200,5	20	0,157	24	132	1	11,7	143,9	—			——			—			—
16	3700	3	177,3	15	0,262	94	285	3	102	387	20	0,132	18,5	55,5	2,5	22,8	78,3
17	1800	3	65,6	15	0,094	13,5	40,5	2	9	49,5	—	—								—		
18	1000	1	36	15	0,049	4,2	4,2	6,3	7,9	12,1	—	—	—	—	—	—	—
								V	(7?/+Z) =	1328,7					S(/?/ + Z)		= 1020
		1016-1328.7															
Невязка		Д =	1016.		- .100 % =-30,7 %,			что недопустимо		Изменив диаметр участка				16, получим невязку			
1016—1020
от
1016
 100 % =—0,4 %, что допустимо.
Та блица 7.4. Коэффициенты местных сопротивлении на участках
главного циркуляционного кольца (через стояк 3)
№ участ- ка	d, мм	П ре д варительны й рас чет		Окончательный расчет	
		мест иые сопротивления	коэффициент местных СО- ПрОТИВЛеНИЙ	(I. мм	коэффициент местных со- противлений
1	L0	|/2 отопительного прибора	0,8		—
		Отвод под О90‘	1		—
		Тройник на ответ- влении	1.5		—
			St==3,3		
2		Тройник проход- ной	1		—
3		Тройник проход- ной	1		—
4	20	Отвод под L90c	1	25	0,5
		Вентиль	10		9
		Тройник на ответ- влении	1.5		1,5
			££=12,5		££=11
5	25	4 отвода под L90o	0,5-4=2		—
6		Тройник на ответ	1,5		—
		влении			
		Внезапное расши- рение	1		—
			££=2,5		
7	32	Отвод под L90°	0,3		—
		Внезапное сужение	0,6		—
			2£=0,9		
8	20	Тройник на ответ-	1,5	25	1,5
		влении Вентиль	10		9
		Отвод вод L90'	1,0		0,5
			в: =12,5		££=11
9		Тройник проход- ной	1	—	—
10		Тройник проход- ной	1 1,5		
11	15	Тройник на ответ-		—	—
		влении	1,5		
		Отвод под 1~90°		—	—
		*/г отопительного	0,8	—	—
		прибора	2С=3,8		
168
большие расхождения между /?Сг и /?, особенно на расчетных участ-
ках с малыми расходами. Заниженные потери на этих участках
должны быть компенсированы некоторым завышением потерь давле-
ния на других участках. Определяют потери давления на трение по
всей длине участка RI п заносят их величину в гр 8. табл. 7.3
Коэффициенты местного сопротивления на каждом участке опре-
деляем по прил. 5, значения заносим в гр. 9, табл. 7.3. Перечень
местных сопротивлений по участкам главного циркуляционного коль-
ца приведен в табл. 7.4. По скорости w, используя прил. 7, определя-
ем значение динамического давления рЛ и по формуле (7.27) находим
потери давления в местных сопротивлениях Z (результат заносим
в гр. 17, табл. 7.3). Имея значения RI и Z, определяем суммарные
потери давления на всех участках главного циркуляционного кольца
S(/?/4-Z)r.4 к и сравниваем со значением Дрг. Как видно из табл.
7.3, невязка по предварительному расчету оказалась недопустимо
большой (—13,7 %), поэтому следует изменить диаметры участков,
на которых фактические удельные потери давления на трение намно-
го завышены относительно /?С|>. Как видно из табл. 7.3, такими явля-
ются участки 4 и 8. Изменив диаметр теплопроводов па этих участ-
ках на 25 мм, выполняем их перерасчеты. В результате запас давле-
ния составил 9,3 % (табл. 7.3), что допустимо (см. формулу (7.28)].
После расчета главного циркуляционного кольца приступаем к рас-
чету и увязке колец через прибор нижнего этажа стояков / и 5,
Таблица 7.5. Коэффициенты местных сопротивлений на участках
полукольца через стояк 5
№ у чистка	d, мм	Предварительный расчет		Окончательный расчет	
		местные сопротивления	коэффициент местных со- противлений	(1, мм	коэффициент местных со- противлений
19	15	‘/2 отопительного прпбо ра Крестовина па отвеч пле- ни и	0,8 3 -{=3,8	—	—
20	20	Тройник па ответвлении	1 >5 1			
21	20	Тройник проходной		—	—
22	15	Внезапное расширение Внезапное сужение 2 отвоза под L90c	1 0,5 1,52 2£=4,5	—	—
23	15	Крестовина проходная	2	—	—
24	15	Крестовина на ответвле- нии Кран двойной регулиров- ки '/? отопительного прибо- ра	3 4 0,8 S{=7.8	—	—
169
принимая за опорное главное циркуляционное кольцо. В каждом и:
указанных колец требуется расчет не всех участков: в кольце через
стояк 5— 19, 20, 21, 22, 23 и 24, в кольце через стояк 1—12, 13, 14,
16, 17, 18, а остальные участки этих колец являются общими с участ-
ками главного циркуляционного кольца, и их диаметры уже опреде-
лены. Таким образом рассчитываем полукольца через стояки 5 и /.
Результаты расчета сведены в табл. 7.3. Значения коэффициентов
местных сопротивлений полуколец через стояки 5 и 1 приведены
в табл. 7.5 и 7.6. Как видно из табл. 7.3 невязки потерь давления по
параллельным полукольцам через стояки 5 и 1 составили—0.8 %
и—0,4 % соответственно, что вполне допустимо (п. 3.35. [33]).
Таблица 7.6. Коэффициенты местных сопротивлений на участках
полукольца через стояк 1
№ участка	d. мм	Предварительный расчет		Окончательный расчет	
		местные сопротивления	коэффициент местных со- противлений	rf. мм	коэффициент местных со- противлений
12	15	’/г отопительного прибо- ра Тройник на ответвлении	0,8 1.5			
			S?=2.3		
13	15	Отвод под L90° Тройник проходной	1.5 1	—	—
			2£=2,5		
11 16	20 15	Тройник проходной Тройник на ответвлении Отвод под L90°	1 1,5 1,5	20	1.5 1
					25=2.5
17 18	15 15	Крестовина проходная Тройник па ответвлении Кран двойной регули- ровки ’/2 отопительного прибо-	1,5 1.5 4 0,8	—	—
		ра	2£=6,3		
Теперь переходим к расчету гпдроэлезатора. По формуле (18 3),
либо из табл. 7.3, участок 7, определяем массовый расход воды, ко-
торый должен циркулировать в системе отопления
3,620	3,6-26 800
Ь- 4,19(95 — 70) ' 04 ‘•“-977’2 “
170
Требуемый диаметр горловины находим по формуле (18.2)
dr = 87,4 1 f---°см	= 87,4 1 f ——-’2---= 8,85 мм;-
lOOOj/Дрнпс	1000 1^9068
	Дрнас = Дрр — Дре = 9243 — 175 = 9068 Па.
При коэффициенте смещения «=2,2, определенном выше, сопло
элеватора (18.4).	должно	иметь диаметр,	рассчитываемый по формуле +	8,85 dc =	—	=	:	= 2,77	« 2,8	мм. с 1-1- и	l-f-2,2
По +=8,85 мм и таблице 18.1 подбираем гидроэлеватор Ns 1
§ 28. Систем-ы пароводяного и водо-водяного
отопления. Понятие о системах отопления
зданий повышенной этажности
Системы пароводяного и водо-водяного отопления
выполняют по любой схеме водяного отопления, но на-
грев циркулирующей в них воды осуществляется в теп-
лообменных аппаратах, называемых в практике тепло-
снабжения водонагревателями.
Теплообменные аппараты (водонагреватели) бывают
емкостные и скоростные (см. § 78).
По способу побуждения пароводяные и водо-водяные
системы отопления могут быть с естественной и искусст-
венной циркуляцией. В системах с естественной цирку-
ляцией используют емкостные водонагреватели: они от-
личаются незначительным сопротивлением движению
воды. В системах с искусственной циркуляцией применя-
ют скоростные водонагреватели (пароводяные и водо-
водяные).
Рассмотрим схему системы пароводяного отопления
с естественной циркуляцией (рис. 7.20). Пар для нагре-
вания воды вырабатывается в котле и подается по паро-
проводу в теплообменный аппарат (емкостный водона-
греватель). Горячая вода из водонагревателя поступает
по теплопроводу в приборы системы отопления и, прой-
дя через них, возвращается в водонагреватель. Системы
пароводяного отопления применяют в тех случаях, когда
для основных теплопотребляющих систем выгоднее иметь
котельную с паровыми котлами, а также когда система
централизованного теплоснабжения паровая. Система
водо-водяного отопления с присоединением ее к тепловой
сети кратко рассмотрена в § 78.
171
Рис. 7.20. Схема пароводяной системы
отопления
1 —расширительный бак; 2 — тройник с проб-
кой
Рис. 7.21. Принципиальная схема комби-
нированного отопления многоэтажных
зданий
/ — водо-вэдяные теплообменные аппараты;
2 — циркуляционные насосы; 3 — пароводяной
теплообменный аппарат; 4 — расширительные
бачки
Системы пароводяного и водо-водяного отопления
находят все большее применение в связи с повышением
этажности строящихся зданий. Многоэтажные здания
для уменьшения гидростатического давления на отопи-
тельные приборы нижних этажей разделяют по высоте
на отдельные зоны; для каждой зоны устраивают само-
стоятельную систему отопления (рис. 7.21). Число зон
по высоте здания и высота каждой зоны определяются
допустимым гидростатическим давлением как для при-
боров, так и для оборудования теплового пункта, кото-
рый обычно размещается в подвале здания. Так, чугун-
ные радиаторы, кроме МС-140, рассчитаны на избыточное
давление теплоносителя 0,6 ЛЛПа, радиатор МС-140 —
0,9 МПа, конвекторы—1 МПа, соответственно высота
зоны для них не должна превышать 55, 80 и 90 м. Систе-
ма отопления каждой зоны независима гидравлически
от других зон, а также от давления наружных тепловых
сетей, если системы высотного здания потучают теплоту
от централизованных систем теплоснабжения.
При теплоснабжении от ТЭЦ зональные системы ото-
172
пления присоединяют по независимой схеме к водо-ро-
дяным теплообменникам, размещаемым в подвале зда-
ния (см. рис. 7.21). При этом высокому давлению подвер-
гаются только теплопроводы и водо-водяные теплооб-
менники (выдерживают рабочее давление 1,6 Па) ниж-
них частей здания.
В зданиях высотой более 160 м в верхней зоне устра-
ивают пароводяное отопление (см. рис. 7.21). Теплоно-
ситель— пар, отличающийся незначительным гидроста-
тическим давлением, — подается б технический этаж,
расположенный под верхней зоной, в тепловой пункт
с пароводяными водонагревателями. В нижней зоне та-
ких зданий принято устраивать водо-водяное отопление.
В зданиях высотой более 250 м пароводяные системы
отопления могут быть в двух верхних зонах и более. Ме-
тодика расчета систем пароводяного и водо-водяного
отопления такая же, как и систем водяного отопления.
Отличие лишь в том, что определяется площадь поверх-
ности нагрева не котлов, а теплообменных аппаратов
(водонагревателей).
Площади поверхности нагрева теплообменных аппа-
ратов определяют по формулам (см. § 10).
Контрольные вопросы. 1. По каким признакам клас-
сифицируются системы водяного отопления? 2. Почему
теплопроводы систем отопления необходимо проклады-
вать с уклонами? 3. Как осуществляется компенсация
температурных удлинений теплопроводов? 4. Какая за-
порно-регулирующая арматура используется в системах
водяного отопления? 5. Для чего служит расширительный
бак в системе отопления, как он устроен и где устанав-
ливается? 6. Что является основной причиной возникно-
вения разности давлений в системах с естественной цир-
куляцией воды, благодаря которой происходит движение
воды в системах отопления? 7. Начертите схему двух-
трубной системы отопления и назовите основные ее эле-
менты. 8. В чем отличие однотрубных систем отопления
от двухтрубных? 9. Почему в однотрубных системах тем-
пература воды на отдельных участках стояков неодина-
кова? 10. Почему рекомендуется применять системы ото-
пления с искусственной циркуляцией воды? 11. Какова
область применения однотрубных и двухтрубных систем
отопления? 12. Как определяется естественное циркуля-
ционное давление? 13. Как определяется расчетное цир-
куляционное давление в системах с искусственной цир-
173
куляцией? 14. В чем заключается цель гидравлического
расчета теплопроводов систем водяного отопления и ка-
ков порядок расчета? 15. Как устроена система парово-
дяного отопления и где она применяется? 16. В чем за-
ключается особенность устройства систем отопления вы-
сотных зданий?
ГЛАВА 8. ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ СИСТЕМ
ВОДЯНОГО И ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ
§ 29. Современные требования, предъявляемые
к отопительным приборам
Отопительные приборы являются основным элемен-
том системы отопления и должны отвечать определенным
теплотехническим, санитарно-гигиеническим, технико-эко-
номическим, архитектурно-строительным и монтажным
требованиям.
Теплотехнические требования заключаются в основ-
ном в том, что отопительные приборы должны хорошо
передавать теплоту от теплоносителя (воды или пара)
отапливаемым помещениям, т. е. чтобы коэффициент
теплопередачи их был как можно выше, не менее 9—
10 Вт/(м2-К), учитывая, что для современных конструк-
ций отопительных приборов он находится в пределах
4,5—17 Вт/(м2-К).
Санитарно-гигиенические требования, предъявляемые
к отопительным приборам, заключаются в том, чтобы
конструкция и форма (вид) их поверхности не приводи-
ли к скоплению пыли и позволяли ее легко удалять.
Технико-экономические требования следующие: ми-
нимальная заводская стоимость; минимальный расход
металла; соответствие конструкции прибора требовани-
ям технологии их массового производства; секциопность.
позволяющая компоновать прибор с требуемой площадью
поверхности нагрева.
Критерием для теплотехнической и технико-экопоми-
ческой оценки металлических отопительных приборов
служит тепловое напряжение металла прибора М,
Вт/(кг-К), что представляет отношение величины тепло-
вого потока прибора при разности средних температур
поверхности прибора и окружающего воздуха помещения
174
в 1°С, отнесенной к массе металла прибора:
M = (?np/GA/,	(8.1)
где Qnp — количество теплоты, отдаваемой прибором, Вт; О — мас-
са прибора, кг; Д/ — разность средних температур поверхности при-
бора и окружающего воздуха (/пр—/в).
Чем больше тепловое напряжение металла отопитель-
ного прибора, тем он выгоднее. Современные приборы ра-
ботают с тепловым напряжением металла 0,19—
1,6 Вт/(кг-К).
Архитектурно-строительные требования включают со-
кращение площади, занимаемой отопительными прибо-
рами, и обеспечение их приятного внешнего в::да. Для
выполнения этих требований отопительные приборы дол-
жны быть компактны, с легкодоступной для осмотра
и очистки от пыли поверхностью, должны соответствовать
интерьеру помещения.
Монтажные требования отражают прежде всего не-
обходимость повышения производительности труда при
изготовлении и монтаже отопительных приборов. Конст-
рукция их должна благоприятствовать автоматизации
производства и быть удобной в монтаже. Приборы дол-
жны быть прочными, удобными для транспортировки
и монтажа, а их стенки паро- и водонепроницаемыми,
температуроустойчивыми.
Большое многообразие видов и типов отопительных
приборов объясняется тем, что всем рассмотренным тре-
бованиям одновременно удовлетворить очень сложно.
§ 30. Виды и конструкции отопительных
приборов и их технико-экономические показатели
Отопительные приборы, применяемые в системах цен-
трального отопления, подразделяются: по преобладаю-
щему способу теплоотдачи — на радиационные (подвес-
ные панели), конвективно-радиационные (приборы с глад-
кой внешней поверхностью) и конвективные (конвекторы
с ребристой поверхностью и ребристые трубы); по виду
материала — на приборы металлические (чугунные из
серого чугуна и стальные из листовой стали и стальных
труб), малометаллические (комбинированные) и неме-
таллические (керамические радиаторы, бетонные панели
с заделанными стеклянными или пластмассовыми труба-
ми или с пустотами, вообще без труб и др.); по характеру
внешней поверхности — на гладкие (радиаторы, панели,
175
гладкотрубные приборы), ребристые (конвекторы, реб-
ристые трубы, калориферы).
Рассмотрим основные виды отопительных приборов,
широко используемых в жилых, общественных и произ-
водственных зданиях.
Радиаторы чугунные и стальные штампованные. Про
мышленность выпускает секционные и блочные чугунные
радиаторы. Секционные радиаторы собирают из отдель-
ных секций, блочные — из блоков в две — четыре сек
ции. Секции радиаторов, в зависимости от числа верти
кальных каналов, подразделяют на одно-, двух- и много-
канальные. В СССР изготовляют главным образом
двухканальные секции, так как они лучше отвечают са-
нитарно-гигиеническим требованиям.
Отдельные блоки или секции соединяют между собой
посредством ниппелей из ковкового чугуна, имеющих на
ружную правую и левую резьбу и внутри два выступа для
ключа. Ниппели ввертывают одновременно вверху и вни-
зу в две секции или в два блока. Для уплотнения стыков
между секциями радиатора ставят прокладку: при водя
ном отоплении (/г до 100 °C) — из прокладочного карто-
на, смоченного в воде и проваренного в натуральной оли-
фе, а при паре или перегретой воде (0100 °C) — из па-
ронита, смоченного в горячей воде.
Допускается прокладка из термостойкой резины и из
других термостойких материалов, обеспечивающих герме-
тичность соединений. Обычную резину использовать для
прокладок не разрешается.
Наиболее распространены чугунные радиаторы
МС-140, МС 90, Л1-90 (ГОСТ 8690—75*) с двумя колонка-
ми по глубине. Монтажная высота — расстояние между
центрами ниппельных отверстий радиаторов — составля
ет h=500 мм, полная высота Н = 582—588 мм, строитель-
ная глубина fc = 140 мм и строительная длина секции
I=98—108 мм.
Радиаторы МС-140 и Д4С-90 рассчитаны на избыточ-
ное давление теплоносителя до 0,9 МПа, что расширяет
область их применения, а все остальные чугунные радиа-
торы — до 0 6 МП >. У всех названных радиаторов в от-
личие от снимаемого с производства ратиатора М-140-АО
отсутствует межколоипое оребрение, что наряду с дру-
гими конструктивными особенностями определяет их
улучшенные гигиенические и эстетические качества.
По монтажной высоте радиаторы подразделяют на
176
М-90
Рис 8 1. Основные типы чугунных радиаторов
высокие — 1000 мм, средние — 500 мм, низкие — 300 мм.
Наиболее широко применяют средние радиаторы. Каж-
дый радиатор имеет четыре чугунные пробки, ввернутые
в ниппельные отверстия крайних секций; две из них —
сквозные, с внутренней резьбой 15—20 мм — служат для
присоединения приборов к теплопроводу.
Производство чугунных радиаторов (рис. 8.1) требует
большого расхода металла, они трудоемки в изготовлении
и монтаже. При этом усложняется изготовление панелей
вследствие устройства в них ниши для установки радиа-
торов. Кроме того, производство радиаторов приводит
к загрязнению окружающей среды. Поэтому, несмотря
на такие важные достоинства радиаторов, как коррозион-
12 Тихомиров К. В.
177
Рис. 8.2. Стальные штампованные ради-
аторы
а — радиатор РСВ1 однорядный концевой;
б — радиатор РСГ2 четырехходовой одноряд-
ный
.	0 гЬО________
I у	✓
Рис. 8.3. Ребристая тру-
ба
ная стойкость, отлаженность технологии изготовления,
простота изменения мощности прибора путем изменения
количества секций и др., их производство в нашей стра-
не сокращается за счет увеличения выпуска приборов из
стали, алюминия и его сплавов.
В СССР изготовляют однорядные и двухрядные сталь-
ные панельные радиаторы: штампованные колончатые
типа РСВ1 и штампованные змеевиковые типа РСГ2.
Однорядный стальной штампованный радиатор типа РСВ1
(рис. 8.2, а) состоит из двух штампованных стальных лис-
тов толщиной 1,4—1,5 мм, соединенных между собой кон-
тактной сваркой и образующих ряд параллельных вер-
тикальных каналов, объединенных сверху и снизу гори-
178
зонтальными коллекторами. Панель стального радиатора
типа РСГ2 (рис. 8.2, б), как и радиатора РСВ1 состоит из
двух стальных листов толщиной 1,4—1,5 мм, соединенных
между собой контактной сваркой и образующих ряд гори-
зонтальных каналов для прохода теплоносителя.
Стальные радиаторы типа РСВ1 и РСГ2 по сравне-
нию с литыми чугунными имеют примерно вдвое мень-
шую массу, на 25—30 % дешевле, на транспортирование
и монтаж требуются меньшие затраты. Благодаря малой
строительной глубине их удобно устанавливать открыто
под окнами и у стены. Область применения стальных ра-
диаторов-панелей ограничена системами отопления, ис-
пользующими обработанную теплофикационную воду,
корродирующее действие которой незначительно.
Ребристые трубы. Ребристые трубы изготовляют чу-
гунными длиной 0,5, 0,75; 1; 1,5 и 2 м с круглыми ребра-
ми и поверхностью нагрева 1; 1,5; 2; 3 и 4 м2 (рис. 8.3).
На концах трубы предусмотрены ф танцы для присоеди-
нения их к фланцам теплопровода системы отопления.
Оребренность прибора увеличивает теплоотдающую по-
верхность, но затрудняет очистку его от пыли и понижает
коэффициент теплопередачи Ребристые трубы в помеще-
ниях с продолжительным пребыванием людей не уста-
навливают.
Конвекторы. В последние годы стали широко приме-
няться конвекторы — отопительные приборы, передаю-
щие теплоту в основном конвективным путем.
Рассмотрим некоторые виды их. Конвектор «Аккорд»
(рис. 8.4) предназначен для систем отопления жилых, об-
щественных и производственных зданий с температурой
теплоносителя до 150 °C и давление до 1 МПа. Конвек-
тор «Аккорд» состоит из двух электросварных труб диа-
метром 20 мм и П-образных пластин оребрения, изготов-
ляемых из листовой стали толщиной 0,8 мм. Поверхность
конвекторов покрывается эмалью ПФ-115 Промышлен-
ность выпускает восемь типоразмеров конвекторов (про-
ходных и концевых) в однорядном исполнении с пло-
щадью поверхности 0,98—3,26 м2 и восемь типоразмеров
конвекторов (концевых) в двухрядном по высоте испол-
нении с площадью поверхности нагрева 1,95—6,50 м2.
Высота конвекторов 300 мм (однорядного) и 645 мм
(двухрядного).
В конвекторах «Север», конструкция которых анало-
гична конструкции конвекторов «Аккорд», П-образиые
12*
179
Рис. 8.4. Конвектор «Аккорд»
пластины штампуются из дюралюминиевой ленты или
листа толщиной 1мм. Конвектор «Север» — самый лег-
кий прибор, поэтому его целесообразно применять для
отопления зданий различного назначения преимуществен-
но в северных и других удаленных районах страны, что-
бы сократить транспортные расходы на его перевозку.
Выпускается 18 типоразмеров конвекторов «Север» (про-
ходных и концевых).
Более совершенными отопительными приборами
с оребренным нагревательным элементом являются кон-
вектор с кожухом напольный низкий «Ритм» (рис. 8.5),
предназначенный для общественных зданий. Применяется
180
Рис. 8.5. Конвектор «Ритм»
/ — дюбель-винт; 2 — рама с опорами; 3 — нагревательный элемент; 4 — кожух;
5 — съемная решетка; 6 — крепление к полу
Рис. 8.6. Конвектор напольный высокий типа КВ
1— кран для выпуска воздуха; 2 — панели неподвижные; 3 — панель подвиж-
ная; 4 — теплообменник; 5—решетка; 6 — стенка боковая; 7 — крышка
181
Рис. 8.7. Конвектор «Универсал»
а — концевой; б — проходной
конвектор островной высокий типа КВ (рис. 8.6) для ото-
пления общественных и производственных зданий, а так-
же конвектор с кожухом типа «Комфорт», предназначен-
ный для жилых, общественных и производственных
зданий. Эти стальные приборы обладают высокими теп-
лотехническими, технико-экономическими и эксплуатаци-
онными качествами. Конвекторы «Комфорт-20» выпуска-
ются промышленностью с площадью поверхности нагре-
ва 0,71—4,26 м2. Они позволяют воздушным клапаном-
заслонкой без установки запорно-регулирующей армату-
ры изменять тепловой поток в пределах 70 %.
182
В 1984—1985 гг. новокузнецкий завод «Сантехлит»
освоил серийное производство конвекторов малой глуби-
ны «Универсал» (рис. 8.7, табл. 8.1) и средней глубины
типа «Универсал С». Это позволит проектировщикам вы-
полнить одно из основных правил установки отопительных
приборов, заключающееся в необходимости перекрытия
ими не менее 60 % длины подоконника (по данным
МНИИТЭП, по зарубежным данным — не менее 75—
85%). Такое размещение отопительных приборов позво-
ляет нейтрализовать ниспадающие от окон холодные по-
токи воздуха. Таким образом, новые приборы существен-
но отличаются от конвекторов «Комфорт-20», которые пе-
рекрывали менее 50 % длины подоконника.
У конвекторов «Универсал» присоединительные пат-
рубки расположены друг над другом с монтажной высо-
той 80 мм, что позволяет сократить объем заготовитель-
ных работ для систем отопления на 35—40% по сравнению
с системами, в которых используются конвекторы «Ком-
форт-20». Регулирование теплового потока конвекторов
«Универсал» осуществляется воздушным клапаном, при-
вод которого вынесен на верхнюю панель прибора. Оста-
точный тепловой поток при полностью закрытом клапа-
не составляет менее половины номинального. В качестве
недостатка конвекторов «Универсал» по сравнению с кон-
векторами «Комфорт» следует отметить несколько
меньший их коэффициент теплоотдачи за счет располо-
жения теплоотдающих трубок одна над другой (верхняя
трубка как бы «экранирует» нижнюю). 'Применение но-
вых конвекторов вместо конвекторов «Комфорт-20»
и двухрядных по высоте конвекторов «Аккорд» позволит
обеспечить экономический эффект около 4 руб/кВт.
Бетонные отопительные панели. Эти приборы в насто-
ящее время устанавливают в зданиях различного назна-
чения. Прибор этого вида представляет собой змеевик
и реже — регистр из стальных водогазопроводных труб
диаметром 15 или 20 мм, заделанный в тоскую бетон-
ную плиту толщиной 40—50 мм. Они изготовляются из
бетона М200 или М250 плотностью 2200—2500 кг/м3 в за-
водских условиях и могут быть приставными к наружной
стене с односторонней теплопередачей (рис. 8.8, а), с дву-
сторонней теплопередачей (рис. 8.8,6), а также с двусто-
ронней теплопередачей и с приточным каналом (рис.
8.8, в). Прообразом бетонных приборов являются «труб-
чатые приборы с рубашкой из бетона», изобретенные
в 1905 г. инж. В. А. Яхнмовичем.
183
184
Таблица 8 1 Основные технические данные некоторых отопительных приборов
Наименование прибора, его тип, марка	П лошадь поверхности нагрева сек-	Номинальная плотность теплового потока ?нпм Вт/м2	Схема присоеди- нения прибора	Расход теплоно- сителя через прибор	Показатели степени и коэффициент в формуле (8.2)		
	ции f,, м2			, пр кг/с	п	Л	спр
Радиаторы чугунные секционные: МС-140-108 МС-140-98 МС-90-108	0,244 0,210 0,187	758	Сверху вниз	0,005—0,014	0,3	0,02	1,039
		725 802		0,015—0,149	О.з	0	1
М-90	0.2	700		0,15—0,25	0,3	0,01	0,996
Радиаторы стальные па- нельные типа РСВ1 од- норядные: РСВ1-1 РСВ1-2	0,71 0,95	710 712	Снизу вверх	0,005-0,017	0,25	0,12	1,113
РСВ1-3 РСВ1-4 РСВ1-5	1,19 1,44 1,68	714 712 714		0,018—0,25	0,25	0,04	0,97
То же, двухрядные: 2РСВ1-1 2РСВ1-2	1,42 1,9	615 619	Снизу вниз	0,005—0,032	0,15	0,08	1,69.-
2РСВ1-3 2РСВ1-4 2РСВI 5	2,38 2,88 3,36	620 618 620		0,033—0,25	0 15	0	1
Радиаторы стальные па- нельные типа РСГ2 од-  порядные: РСГ2-1-2	0,54	741
РСГ2-1-3	0,74	747
РСГ2-1-4	0,95	743
РСГ2-1-5	1,19	740
РСГ2-1-6	1,44	733
РСГ2-1-7	1,68	733
РСГ2-1-8	1,93	728
РСГ2-1-9	2,17	729
То же, двухрядные: РСГ2-2-4	1,08	1074
РСГ2-2-5	1,48	977
РСГ2-2-6	1 ,90	910
РСГ2-2-7	2,38	845
РСГ2-2-8	3,36	683
РСГ2-2-9	4,31	597
Трубы чугунные ребри- стые: ТР-1	2	388
ТР-1,5	3	388
ТР-2	4	388
Конвекторы настенные с кожухом малой глубины типа «Универсал»: КН20-0.400	0,952	420
КН20-0.479	1,140	420
- КН20-0.655	1,830	357
8 КН20-0,787	2,200	358
Сверху вниз	0,006—0,08	0,3	0,025	1
	0,09—0,25	0,3	0	1
Снизу вверх Сверху вниз	0,С06--0,08	0,25	0,08	1
	0,09-0,25	0,25	0	1
	0,006—0,08	0,3	0,01	1
	0,09—0,25	0,3	0	1
Снизу вверх	0,006—0,08	0,25	0,08	1
	0,09—0,25	0,25	0	1
	0,01—0,25	0,25	0,07	1
Продолжение табл. 8.1
Наименование прибора, его тип, марка	Площадь поверхности нагрева сек- ции	м2	Номинальная плотность теплового потока ’ном- Вт/м2	Схема присоеди- нения прибора	Расход теплоно- сителя через прибор (7 кг/с	Показатели степени и коэффициент в формуле (8.2)		
					п	р	спр
Конвекторы настенные с кожухом малой глуби- ны типа «Универсал»:							
КН20-0.918	2,570	357					
КН20-1,049 КН20-1,180	2,940 3,300	357 358	Лю'ая	0,01—0,024	0,3	0,18	1
							
КН20-1.311	3,370	389		0,025—0,25	0,3	0,07	1
КН20-1,442	4,039	357					
КН20-1,573	4,410	357					
КН20-1,704	4,773	357					
КН20-1,835	5,140	357					
КН20-1.966	5,508	357					
Конвекторы без кожуха типа «Аккорд»:							
КА-0,336	0,98	343					
КА-0.448	1,3	345					
КА-0,560	1,63	344					
КА-0,672	1,96	343					
КА-0,784	2,28	344					
КА-0,896 КА-1,008 КА-1,120	2,61 2,94 3,26	343 343 344	Любая	0,01—0,25	0,2	0,03	1
К2А-0,621	1,95	318					
К2А-0.823	2,60	317					
К2 А-1,030	3,25	317					
К2А-1,237	3,90	317					
К2А-1,445	4,56	317					
К2А-1,646	5,19	317					
К2А-1,854	5,85	317					
К2А-2.061	6,50	317					
Конвекторы островные напольные типа «Ритм»:							
КО20-0.915	2,130	430		0,01—0,024	0,35	0,13	1
КО20-1,370	3,195	429	—				
КО20-2.140	4,970	430		0,025—0,25	0,35	0,07	1
Конвекторы островные напольные высокие типа «кв»		443					
КВ20-5,665-600	12,78			0,01—0,25	0,25	0,1	
КВ20-6,80-900	12,78	532	—				1
КВ20-7,37-1200	12,78	577					
Примечание. Отопительные приборы могут быть присоединены по любой из указанных схем: «сверху вниз»,
„ «снизу вверх», «снизу вниз» Показатели степени и коэффициент в формуле (8.2) выбирают с учетом конкретном
23 схемы присоединения прибора и расхода теплоносителя через не о
Ряс. 8.8. Бетонные отопительные приборы
/ — отопительные приборы; 2 — конвективный канал; 3 — тепловая изоляция;
4 — приточный канал; 5 — клапан; 6 — металлический экран
Большой интерес представляют приборы с нагрева-
тельным элементом из термостойкого стекла и пластмас-
сы, а также беструбные приборы из водонепроницаемого
бетона и обычного бетона с пропиткой каналов водоне-
проницаемыми составами. Такие отопительные приборы
пока находятся в стадии исследования. Более подробное
описание бетонных отопительных панелей дается в § 41.
§ 31. Выбор, размещение и установка
отопительных приборов. Присоединение
их к теплопроводам
Отопительные приборы системы центрального отопле-
ния размещают у наружных стен (рис. 8.9), преимущест-
венно под окнами, так как в результате уменьшаются
холодные токи воздуха вблизи окон. С целью минималь-
ного выступа приборов в помещение в стене часто дела-
ют ниши глубиной до 130 мм. При такой глубине коэф-
фициент теплопередачи прибора принимают такой же,
как и для прибора, установленного без ниши.
Тип отопительного прибора выбирают в соответствии
с характером и назначением данного здания, сооружения
и помещения. При повышенных санитарно-гигиенических
188
Рис. 8.9. Минимальные расстояния от строительных конструкций до
радиаторов и конвекторов
а — до радиаторов в помещениях зданий лечебнопрофилактических, санэтор-
ио курортных и детских учреждений; б — до радиаторов в помещениях с нор-
мальными санитарно-гигиеническими требованиями: в — до конвекторов на-
стенного типа «Комфорт» в помещениях зданий и сооружений различного на-
значения; г —- до конвекторов плинтусного типа в помещениях зданий и соору-
жений различного назначения
требованиях рекомендуются приборы с гладкой поверх
постью, лучше всего панельные, совмещенные со строи
тельными конструкциями; при нормальных санитарно-ги
гиенических требованиях можно применять приборы
с гладкой и с ребристой поверхностью, причем следует
выбирать не более одного-двух типов приборов для все-
го здания; при пониженных санитарно-гигиенических тре-
бованиях в помещениях, предназначенных для кратковре
менного пребывания людей, используются приборы
любого вида, предпочтение следует отдавать приборам
с высокими технико-экономическими показателями. Ре
комендацни по выбору отопительных приборов и пределы
пая температура иа их поверхности приведены в прил.
10 [33].
Отопительные приборы, установленные в лестничных
клетках, не должны выступать из плоскости стен на уров
не движения людей и сокращать требуемую нормами ши-
рину маршей и площадок. Согласно СНиП 2.04.05—86
отопительные приборы в лестничных клетках следует уста
навливать при входе и не переносить часть их иа площад-
ки. Чтобы вода в теплопроводе не замерзла, не допуска-
ется устанавливать отопительные приборы в тамбурах
лестничных клеток, сообщающихся с наружным воздухом,
а также у входных наружных одинарных дверей. Лест-
ничные клетки многоэтажных зданий рекомендуется обо-
18©
гревать рециркуляционными воздухонагревателями (кон-
векторами), устанавливая их в первом этаже и присое-
диняя к теплопроводу высокотемпературной воды.
В помещениях большой высоты при наличии фонарей
или второго яруса для предотвращения конденсации вла-
ги на ограждающих конструкциях иногда приходится ус-
танавливать */з—’А поверхности отопительных прибо-
ров в верхней зоне. Приборы не следует загораживать
мебелью, так как это уменьшает их теплопередачу и за-
трудняет очистку от пыли. Декоративные экраны (решет-
ки) допускается предусматривать у отопительных при-
боров (кроме конвекторов с кожухами) в общественных
зданиях, обеспечивая доступ к отопительным приборам
для очистки.
Окрашивание отопительных приборов в светлые тона
уменьшает теплопередачу по сравнению с неокрашенны-
ми па 1—2%, а при покрытии алюминиевой краской —
до 25%; при окраске приборов в темные тона теплопе-
редача увеличивается на 3—5%. Отопительные прибо-
ры размещают в помещении так, чтобы в системе было
наименьшее число стояков и ответвления к ним имели
небольшую длину.
Присоединение отопительных приборов к теплопрово-
дам может осуществляться по трем схемам (схемы пода-
чи и отвода воды из приборов), которые кратко называ-
ются: «сверху вниз» (рис. 8.10 с) «снизу вниз» (рис.
8.10,6) и «снизу вверх» (рис. 8.10,в). Схема движения
воды в приборе, обусловленная схемой присоединения
к теплопроводам, влияет па расчетную площадь поверх-
ности прибора Наиболее эффективна схема «сверху
вниз», при которой плотность теплового потока отопи-
тельного прибора ^Пр всегда выше за счет наиболее рав-
номерной и высокой температуры поверхности прибора,
чем при схеме «снизу вниз» и особенно «снизу вверх».
Поэтому при схеме присоединения «сверху вниз» тре-
буемая плошать поверхности прибора /% будет наи-
меньшей [см. формулу (8 8)], н эта схема предпочти-
тельнее других.
В двухтрубных и однотрубных системах с верхней
прокладкой подающей магистрали наиболее целесооб-
разно размещать приборы по отношению к стоякам та-
ким образом, чтобы каждый стояк имел двустороннюю
нагрузку (рис. 8.11,а). К стоякам, питающим приборы
лестничных клеток, нельзя присоединять приборы других
190
а)	б) 6)
Рис. 8.10. Схемы подачи и отвода
воды из отопительных приборов
Рис. 8.11. Присоединение отопи-
тельных приборов к теплопрово-
дам систем отопления
1 — кран двойной регулировки; 2— воздушный кран; 3 — трехходовой кран;
4 — кран регулирующий проходной; 5 — осевой замыкающий участок; 6 — сме-
щенный замыкающий участок
помещений. Питание приборов лестничных клеток реко-
мендуется осуществлять по однотрубной проточной схе-
ме. Присоединение отопительных приборов на «сцепке»
(рис. 8.11, б, в) допускается только в пределах одного
помещения, за исключением кухонь, коридоров, туале-
тов, умывальных и других вспомогательных помещений,
где их можно присоединять к приборам соседней комна-
ты и на «сцепке». Наиболее целесообразно разносторон-
нее приспособление к стояку приборов на «сцепке» (см.
рис. 8.11, в). Приборы на «сцепке» в теплотехническом
и гидравлическом расчете рассматриваются как один
прибор.
Разностороннее присоединение теплопроводов к ото-
пительному прибору при схеме «сверху вниз» применя-
ется в тех случаях, когда горизонтальная обратная маги-
страль системы находится под прибором (рис. 8.11,г),
над прибором (рис. 8.11, д) и при внутренней установке
крупного прибора (рис. 8.11,е). Хотя теплотехнически
преимущество имеет разностороннее присоединение теп-
лопроводов, на практике чаще используется односторон-
нее присоединение, позволяющее унифицировать узел
191
Рис. 8.12. Крепление отопительных приборов
а — радиаторов: б — то же. на стенах облегченных конструкций; в — ребри-
стых труб; г — то же. на подставках; д — конвекторов; / — кронштейны; ? —
дюбель-гвозди; 3 — радиаторная планка; 4— подставка; 5 — планка; 6 — болт;
7 — скоба
«обвязки» прибора, что важно для зданий массового стро-
ительства. Присоединение приборов по схеме «снизу
вниз» чаще всего осуществляется в верхнем этаже вер-
тикальных однотрубных и двухтрубных систем с нижней
прокладкой обеих магистралей (рис. 8.11, ж, з) и в го-
ризонтальной однотрубной системе (рис. 8.11, и). Присое-
динение приборов по схеме «снизу вверх» применяется
в однотрубных (рис. 8.11, к) и двухтрубных системах
отопления с нижней прокладкой обеих магистралей.
В ванных и душевых помещениях, в которых полотен-
цесушители не присоединяются к системе горячего водо-
снабжения, их следует присоединять к системе отопления
согласно СНиП 2.04.01—85.
192
Ребристые трубы устанавливают в один или, в случае
необходимости, в два-три ряда в вертикальной плоскости
и присоединяют к теплопроводу с помощью фланцев. При
высоких параметрах теплоносителя (пара, перегретой во-
ды) необходимо обеспечивать возможность свободного
удлинения ответвлений к приборам.
. Отопительные приборы (радиаторы, ребристые трубы,
конвекторы) крепятся к строительным конструкциям
с применением кронштейнов, которые закрепляют дю-
бель-гвоздями (рис. 8.12) или заделывают цементным
раствором на глубине не менее 100 мм, не считая толщи-
ны штукатурки. При числе секций в радиаторе и=3—9
крепление его осуществляется на одном верхнем и двух
пижпих кронштейнах; при и=10—14 — на двух верхних
и двух нижних; при и=15—20 — на двух верхних и трех
нижних.
При креплении радиаторов к стене вместо верхних
кронштейнов можно устанавливать радиаторные план-
ки 3 (рис. 8.12,6), располагаемые на высоте, равной 2/з
высоты радиатора; вместо нижних кронштейнов — под-
ставки 4, прикрепленные к полу. Ребристые трубы кре-
пят на стене кронштейнами (рис.8.12,а), конвекторы —
скобами 7 (рис. 8.12,6). Стальные панельные радиато-
ры устанавливают на двух кронштейнах Кр2-РС, ось
которых находится на расстоянии 200 мм от боковых
торцов радиатора. Приборы навешивают только после
оштукатуривания поверхностей ниш стен в местах уста-
новки приборов. Присоединение отопительных прибо-
ров к теплопроводам осуществляется на сварке, резьбе
или фланцах.
§ 32. Определение площади поверхности
и числа элементов отопительных приборов
Площадь поверхности отопительных приборов Fv
измеряют в настоящее время только в м2. Для расчета
Fp прежде всего необходимо определить величину теп-
лового потока отопительного прибора, обусловленного
его поверхностной плотностью, т. е. значением теплового
потока ^пр, передаваемого от теплоносителя в окружа-
ющую среду через 1 м2 площади поверхности прибора.
Как следует из основного уравнения теплопередачи
(2.55), плотность теплового потока приборов, являясь
произведением коэффициента теплопередачи на темпе-
13 Тихомиров К. В.
193
ратурный напор, зависит от тех же факторов, что и ко-
эффициент теплопередачи. Поэтому на практике для уп-
рощения расчетов определяют с учетом всех факторов
сразу плотность теплового потока отопительного при-
бора ^пр. Для этого используют так называемую номи-
нальную плотность теплового потока.
Номинальную плотность теплового потока д„ом,
Вт/м2, получают путем тепловых испытаний отопитель-
ного прибора для стандартных условий работы в систе-
ме водяного отопления, когда средний температурный
напор Д/ср=70°С, расход воды в приборе составляет
G" =0,1 кг/с, а атмосферное давление р^= 1013,3 гПа.
В этих стандартных условиях относительный расход
воды в приборе (отношение действительного расхода во-
ды в приборе к номинальному расходу, принятому при
его тепловых испытаниях).
Стандартный температурный напор при теплоносите-
ле воде, при котором проводятся тепловые испытания
отопительных приборов, получен по формуле
Д'е£ = 'ср - 'в = °>5 ('вх + 'вых) - 'в =
= 0,5 (105 + 70) — 18 = 69,5 « 70 °C,
где температура входящей сверху в прибор воды /ОХ=105°С; выхо-
дящей снизу /иых=70°С; температура воздуха в помещении ZB=
= 18 °C.
Значение номинальной плотности теплового потока,
Вт/м2, основных типов отопительных приборов см. в
табл. 8.1. Как видно из этой таблицы, величины дНом
панельных радиаторов в 1,5—2 раза выше, чем <7Н0М
конвекторов, чго отражает теплотехнические преиму-
щества первых.
Располагая величиной ?цОм, можно определить рас-
четную плотность теплового потока отопительного при-
бора г/пр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стан-
дартных, по формулам:
а)	для теплоносителя — воды
/ Д/ср у+«/ GIIP \р	„.
<7up — Vhgm(	I I Q ] I Слр>	(8.2)
где //.юм — номинальная плотность теплового потока отопительного
прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2 (принимают по
табл. 8.1): Д/ср — температурный напор, равный разности полусуммы
температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора
и температуры воздуха помещения, Д/Ср= [0,5(/м+/ВыВ)—/в], °C;
194
Gnp — действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с,
Gnp=Q./[c(/Bx—/вых)]; п, р — экспериментальные значения показате-
лей степени, приведены в табл. 8.1; с„Р— коэффициент, учитывающий
схему присоединения отопительного прибора н изменения показате-
ля степени р в различных диапазонах расхода теплоносителя (при-
нимают по табл. 8.1).
б)	для теплоносителя — пара
[ Д(„
^пр—?пом^ /0 )	’	(8 3)
где <7„ом — то же, что в формуле (8.2); Д/н—температурный напор,
равный разности температуры насыщенного пара и температуры воз-
духа помещения (t„—/в), °C.
Если известна поверхностная плотность теплового
потока отопительного прибора дПр, Вт/м2, то тепловой
поток прибора Qnp, Вт, пропорциональный площади его
нагревательной поверхности, составит:
Сир = Упр ^р-	(8 4)
Отсюда, расчетная площадь Гр, м2, отопительного при-
бора независимо от вида теплоносителя
= Qup/<7np-	(8-5)
При учете дополнительных факторов, влияющих на теп-
лоотдачу приборов, формула (8.5) примет вид
др=_£цр. PiB,.	(8 6)
?пр
где Qnp — теплоотдача отопительного прибора в отапливаемое поме-
щение, определяется по формуле
Qnp = QnoTp 6,9QTp,	(8.7)
где Qnorr — теплопотребность помещения, равная его теплопотерям
за вычетом теплопоступлений, Вт; QTP — суммарная теплоотдача от-
крыто проложенных в пределах помещения стояков, подводок, к ко-
торым непосредственно присоединен прибор (коэффициент 0.9 учи-
тывает долю теплового потока от теплопроводов, полезную для под-
держания температуры воздуха в помещении, п. 3.48 [33])
С учетом выражения (8.7) формула (8.6) приобре-
тает вид
Р1р2,	(8.8)
<7пр
где Qnorp, Qrp—то же, что и в формуле (8 7); 7ПР— то же. что и в
формулах (8 2) н (8.3).
Суммарную теплоотдачу теплопроводов Qip, Вт,
можно определить по формуле
13*	iqg
Qrp=XkTrnd„l(tv-tD),	(8.9)
где Л,р, d„ и Z— соответственно коэффициент теплопередачи,
Вт/(м7-К), наружный диаметр, м, и длина, м, отдельных теплопро-
водов; /, и 1В — температура теплоносителя и воздуха в помеще-
нии, °C.
На практике теплоотдачу от теплопроводов опреде-
ляют по упрощенной формуле
Стр = ?В б + ?Г 4"	(8.10)
При этом используются таблицы справочников [7], где
даны значения qK и qT — теплоотдачи 1 м вертикально
и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их
диаметра и разности температур (tT—tB); 1В и /г — дли-
на вертикальных и горизонтальных теплопроводов в пре-
делах помещения, м.
В формуле (8.8): Pi — коэффициент учета дополни-
тельного теплового потока устанавливаемых отопитель-
ных приборов за счет округления сверх расчетной вели-
чины (принимается по табл. 8.2); р2 — коэффициент
учета дополнительных потерь теплоты отопительными
приборами у наружных ограждений (принимается по
табл. 8.3).
Таблица 8.2. Значения коэффициента р(
Li far номенклатурного ряда отопительных приборов, кВт	6,
0,12	1,02
0,15	1,03
0,18	1 .04
0,21	1 .06
0,24	1,08
0,3	1,13
Примечание. Для отопительных приборов помещения с номи-
нальным тепловым потоком более 2,3 кВт следует принимать вместо
pi коэффициент (’1 =0,5(1+р1).
Расчетное число секций чугунных радиаторов опре-
деляют по формуле
^p = j7V-.	(S-и)
II Рз
где fi — площадь поверхности нагрева одной секции, №, зависящая
от типа радиатора, принятого к установке в помещении (принима-
ется по табл. 8.1); Р4 — коэффициент, учитывающий способ установ-
ки радиатора в помещении (рис. 8.13), при открытой установке
196
Рис. 8.13. Различные способы (а—д) установки отопительных прибо-
ров
Таблица 8.3. Значения коэффициента р2
Отопительный прибор	Значение f}2 при установке прибора	
	у наружной стены, в том числе под световым проемом	у остекления светово- го проема
Радиатор: чугунный секци- онный стальной панель ный	1,02 I .01	1,07 1.10
Конвектор с кожухом без кожуха	1 02 1,03	1 , 5 1,07
Р, = 1,0; Рз — коэффициент, учитывающий число секций в одном
радиаторе и принимаемый для радиаторов типа МС-140 равным:
при числе секций от 3 до 15—1, от 16 до 20 — 0,98. от 21 до
25 — 0,96, а для остальных чугунных радиаторов вычисляется по
формуле
Р.з = 0,92+0,16/Fp-	(8.12)
Поскольку расчетное число секций по формуле (8.11)
редко получается целым, то его приходится округлять
для получения числа секций Nycr, принимаемых к уста-
новке. При этом согласно п. 3.49 [33] допускают умень-
шение теплового потока Qnp не более чем на 5 % (но не
более чем па 60 Вт). Как правило, к установке прини-
мают ближайшее большее число секций радиатора.
Для всех остальных отопительных приборов р3 = 1.
197
Если к установке приняты панельный радиатор типа
РСВ1 и РСГ2 или конвектор с кожухом определенной
площади fi, м2, то их число (размещаемых в помещении
открыто) составит
ЛГ = ЗД-	(8-13)
Число конвекторов без кожуха или ребристых труб
по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по
формуле
W = FpMf,	(8.14)
где п — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; ft—
площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, м2,
В процессе определения необходимой площади по-
верхности отопительных приборов исходные и получае-
мые данные вписывают в бланк (табл. 8.4).
В течение отопительного периода изменяются теп-
лопотери помещений, так как изменяется температура
наружного воздуха, воздействуют ветер и солнечная
радиация, а также изменяются бытовые и технологиче-
ские тепловыделения. Для приведения теплоотдачи
приборов, установленных в отдельных помещениях, в
соответствие с потерями теплоты необходимо изменять
как количество воды, проходящей через приборы, так п
ее температуру, т. е. качественно и количественно регу-
лировать системы отопления. Качественное регулирова-
ние достигается изменением температуры воды, подава-
емой в отопительные приборы из теплового центра (ко-
тельной, ТЭЦ). Это — центральное регулирование.
Количественное местное регулирование теплоотдачи при-
боров осуществляется изменением количества воды, по-
ступающей в прибор, для чего в двухтрубных системах
Таблица 8.4. Расчет отопительных приборов
108
Продолжение табл. S.t
трехходовые краны (КРТП и КРПШ рис. 7.12, е) при-
меняют на подводках к приборам однотрубных систем
водяного отопления.
Регулировочные краны устанавливают для проведе-
ния двух не зависящих одна от другой стадий регули-
рования: монтажной — в период наладки и пуска си-
стемы и эксплуатационной — во время эксплуатации
системы. Регулировочные краны не устанавливают у
приборов, размещаемых в лестничных клетках и в дру-
гих местах, где вода может замерзнуть. Не допускается
установка запорно-регулировочной арматуры на «сце-
пках» приборов. Для конвекторов с воздушными регули-
рующими клапанами установку регулирующей армату-
ры на подводках согласно [33] не предусматривают.
В системах парового отопления предел качественно-
го регулирования весьма ограничен, поэтому в этих си-
стемах применяется центральное и местное количест-
венное регулирование: при изменении температуры
наружного воздуха меняется количество пара, поступа-
ющего в систему, либо пар подается с определенным
перерывом (регулирование «пропусками»).
В последние годы стали применять регулирующие
устройства автоматического воздействия. Они автома-
тически перекрывают вентили на теплопроводах при
повышении температуры в помещении и вновь открыва-
ют их при понижении температуры.
Контрольные вопросы. 1. Какие основные требова-
ния предъявляются к отопительным приборам? 2. Ка-
кие виды отопительных приборов применяют для жи-
199
лых, общественных и производственных зданий? 3. Где
размещают и как устанавливают отопительные прибо-
ры? 4. В каких единицах измеряют площадь поверхно-
сти отопительных приборов? 5. Для каких условий ра-
боты получены значения номинальной плотности теп-
лового потока отопительных приборов? 6. Каким
образом учитывают дополнительные факторы, влияю-
щие на теплопередачу отопительных приборов? 7. В ка-
ких случаях и в каком размере необходимо учитывать
теплоотдачу теплопроводов системы отопления? Како-
ва методика проведения этого расчета? 8. Почему необ-
ходимо регулировать теплоотдачу отопительных прибо-
ров? Какие существуют методы регулирования тепло-
отдачи? 9. Каким образом регулируется теплоотдача
конвекторов «Универсал»?
ГЛАВА 9. СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ
§ 33. Свойства пара как теплоносителя
в системах отопления. Область применения
систем парового отопления
В системах парового отопления используется свой-
ство пара при конденсации выделять скрытую теплоту
фазового превращения. При конденсации в нагрева-
тельном приборе 1 кг пара помещение получает около
2260 кДж теплоты.
По сравнению с системами водяного отопления си-
стемы парового отопления имеют следующие преиму-
щества:
1)	благодаря малой плотности пара он перемещает-
ся с большими скоростями, вследствие чего требуются
меньшие диаметры теплопроводов, чем при водяном
отоплении, поэтому стоимость теплопроводов в системах
парового отопления ниже, чем в системах водяного ото-
пления;
2)	больший коэффициент теплоотдачи от пара к стен-
кам отопительного прибора (за счет высокой величины
скрытой теплоты фазового превращения), благодаря
этому и высокой температуре пара площадь поверхно-
сти отопительных приборов в системах парового отопле-
ния приблизительно на 25—30 % меньше, чем в систе-
мах водяного отопления;
200
3)	быстрый прогрев помещений и выключение систе-
мы из работы;
4)	возможность использования систем отопления в
зданиях повышенной этажности вследствие малой плот-
ности пара.
Однако наряду со всеми перечисленными положи-
тельными свойствами, пар имеет ряд существенных не-
достатков:
1)	невозможность центрального качественного регу-
лирования (изменения температуры теплоносителя) по-
дачи теплоты, вследствие чего в помещении трудно под-
держивать постоянную и равномерную температуру;
обеспечение постоянной температуры достигается пу-
тем периодического выключения системы (регулирова-
ние «пропусками»), что неудобно в эксплуатации;
2)	загрязнение воздуха продуктами сухой возгонки
(разложения) органической пыли, оседающей на по-
верхность отопительных приборов;
3)	большие теплопотери паропроводов;
4)	сокращение срока службы паропроводов в резуль-
тате попадания воздуха в систему при периодическом
ее отключении, вызывающего интенсификацию корро-
зии, особенно конденсатопроводов.
Недостатки пара как теплоносителя не позволяют
использовать его для отопления жилых домов, обще-
житий, детских и лечебных учреждений, библиотек, му-
зеев и ряда других.
В соответствии со СНиП 2.04.05—86 системы паро-
вого отопления рекомендуется устраивать в производ-
ственных помещениях (согласно обязательному прил.
10), а также в лестничных клетках, пешеходных перехо-
дах, вестибюлях и тепловых пунктах.
§ 34.	Классификация, схемы и оборудование
систем парового отопления
Системы парового отопления подразделяют: по на-
личию связи с атмосферой, по величине начального дав-
ления пара, способу возврата конденсата в котел или в
тепловую сеть, месту расположения паропровода и схе-
ме стояков. В настоящее время применяют открытые
(сообщающиеся с атмосферой) системы отопления.
По величине давления, подаваемого в систему отоп-
ления, различают системы отопления высокого (риЭб>
201
>0,07 МПа), низкого (Ризб<0,07 МПа) давления и ва-
куум-паровые (рабс-<0,1 МПа). Вакуум-паровые систе-
мы в нашей стране не применяют.
По способу возврата конденсата системы парового
отопления подразделяются па замкнутые (конденсат
благодаря наклону трубопроводов самотеком возвраща-
ется из отопительных приборов в котел или в тепловую
сеть) и разомкнутые (конденсат поступает сначала в
конденсаторный бак, а затем перекачивается насосом
в котел или в тепловую сеть).
По месту расположения паропровода и схеме стоя-
ков системы парового отопления можно выполнять так
же, как и системы водяного отопления, т. е. с верхним,
нижним и промежуточным распределением пара при
однотрубной и двухтрубной схемах обслуживания ото-
пительных приборов.
Переходим к рассмотрению отдельных схем. На рис.
9.1 показана схема замкнутой системы парового отоп-
ления низкого давления с верхним распределением па
ра. Пар из котла по главному стояку /, вследствие раз-
ности давлений в котле и в отопительных приборах,
поднимается в магистральный паропровод 2 и далее по
паровым стоякам 3 и ответвлениям 4, снабженным вен-
тилями, доходит до отопительных приборов. Здесь пар
конденсируется, отдавая в отапливаемое помещение че-
рез стенки приборов скрытую теплоту парообразова-
ния. Образующийся при этом конденсат по конденсат-
ным стоякам 5 и сборному конденсатопроводу 6, прокла-
дываемому с уклоном (не меньше 0,005) в направлении
его движения, самотеком возвращается в котел, нахо-
дящийся значительно ниже отопительных приборов,
с тем, чтобы столб конденсата h уравновешивал дав-
ление пара в котле. Например, при давлении пара в
котле рПза= 0,02 МПа столб конденсата h должен быть
не менее 2 м.
Для нормального удаления воздуха из системы диа-
метр конденсатопровода в рассматриваемой схеме дол-
жен быть таким, чтобы стекающий конденсат заполнял
не больше половины диаметра трубы. Соблюдение это-
го условия позволяет воздушное пространство конден-
сатопровода с помощью трубы 7 сообщить с атмосфе-
рой 9. Место присоединения трубы 7 к конденсатопро-
воду должно быть выше уровня воды II—II (см. рис.
9.1) не менее чем на 250 мм; запорную арматуру на ней
202
Рис. 9.2. Система парового отопления с нижним распределением
пара
не устанавливают. При этом условии магистральный
конденсатопровод никогда полностью не будет запол-
няться водой. Такие системы называются системами па-
рового отопления с «сухим» конденсатопроводом.
При большой протяженности паропровода в замкну-
тых системах для уменьшения заглубления котельных
конденсатопровод прокладывают ниже уровня воды в
котле. Такой конденсатопровод называют «мокрым»,
так как он весь заполняется конденсатом. Воздух уда-
203
ляется из системы отопления с «мокрым» конденсато-
г.роводом через специальную воздушную сеть из труб
диаметром 15—20 мм, присоединяемую к конденсатным
стоякам выше возможного уровня конденсата в них на
250 мм.
Система парового отопления низкого давления с
нижним распределением пара отличается от системы с
верхним распределением главным образом расположе-
нием магистрального паропровода, при котором устра-
ивают специальный гидравлический затвор пли уста-
навливают водоотводчик у дальнего стояка для отвода
конденсата из стояков и магистрального паропровода
(рис. 9.2).
Разомкнутые системы парового отопления (рис. 9.3)
применяют при давлении пара рпзб = 30 кПа и выше.
В отличие от замкнутой системы конденсат в ней стека-
ет не в котел /, а в конденсатный бак 3, откуда насосом
2, включаемым автоматически или вручную, подается в
котел. В этих системах парового отопления отопитель-
ные приборы могут быть расположены на произвольной
высоте по отношению к котлу.
Находит применение горизонтальная однотрубная
проточная система, экономичная и вполне приемлемая
для отопления больших помещений зданий в 1—2 эта-
жа, в которых не требуется индивидуальная регулиров-
ка теплоотдачи приборов. Вертикальные однотрубные
системы отопления с теплоносителем — паром в СССР
широкого применения не получили. Паровое отопление
высокого давления рабс>0,17 МПа обычно принимают
в тех случаях, когда пар вырабатывается в заводских
котельных и основным потребителем его является про-
изводство.
Рассмотрим узел управления и схему парового ото-
пления высокого давления с верхним распределением
пара (рис. 9.4). Пар из котельной поступает в узел уп-
равления с давлением Дцзб=0,6 МПа, которое необхо-
димо производству. Для распределения пара установ-
лен парораспределительный коллектор 2 с двумя ответ-
влениями.
Так как для системы отопления здания пар может
быть использован с давлением pII3r> не выше 0,3 МПа,
то для понижения давления с 0,6 до 0,3 МПа перед
вторым парораспределительным коллектором уста-
новлен редукционный клапан 3 с обводной линией 4
204
Рис. 9.3. Схема горизонтальной однотрубной проточной разомкнутой
системы парового отопления низкого давления с перекачкой конден-
сата
1 — котел; 2— насос для перекачки конденсата; 3— конденсатный бак
Рис. 9.4. Схема системы парового отопления высокого давления с
верхним распределением пара
(на случай ремонта). После редукционного клапана
установлен предохранительный клапан рычажного ти-
па 5, отрегулированный на р113б = 0,3 МПа. Для наблю-
дения за давлением на коллекторах имеются маномет-
ры 1. Из второго парораспределительного коллектора
пар поступает по главным стоякам и паропроводам 6 и
отопительным стоякам 7 в нагревательные приборы.
У приборов на паровой и конденсационной подводках ус-
тановлены вентили 9; они необходимы для того, чтобы
уменьшить пропуск пара в конденсатопровод и выклю-
чить приборы. В системе парового отопления высокого
давления возникают значительные термические удлине-
ния трубопроводов (до 1,5—2 мм на 1 м). Для компен-
205
сации удлинений используют повороты трубопровода и
на прямолинейных магистральных трубопроводах уста-
навливают компенсаторы 8.
Системы парового отопления высокого давления при-
меняют только разомкнутые. Для предотвращения про-
рыва пара из отопительных приборов в конденсатопро-
вод и конденсационный бак устанавливают конденсато-
отводчики 10 или подпорные шайбы, которые пропускают
конденсат и задерживают пар.
§ 35.	Особенности гидравлического расчета
систем парового отопления низкого
и высокого давления
В отличие от систем водяного отопления гидравличе-
ский расчет систем парового отопления предусматрива-
ет отдельные расчеты паропроводов и конденсатопрово-
дов, а не расчет общего кольца, как в системах водяно-
го отопления. Однако методы расчета обеих систем
аналогичны.
Давление пара в котле рПЗб для систем парового ото-
пления низкого давления принимают в зависимости от
протяженности паропровода, соединяющего котел с на-
иболее удаленным отопительным прибором:
Протяженность
/, м . . . .	50	50—100	100—20Э	200-300
Давление пара
риз0, МПа . . 0,005 0,005—0,01	0,01—0,02	0,02—0,03
Более высокие давления пара рИзб, равные 0,07 МПа
и более, принимают при теплоснабжении группы зда-
ний от одной котельной. Располагаемым давлением на
преодоление сопротивлений трения и местных сопротив-
лений в паропроводе системы отопления является раз-
ность давлений пара в котле (или в тепловом пункте
после редуктора) и перед вентилем наиболее удаленно-
го от котла (от теплового пункта) прибора. Па преодо-
ление сопротивлений вентиля и отопительного прибора
в системах низкого дав тения при самотечном конденса-
топроводе оставляют давление не менее 1500 Па, обыч-
но 2000 Па. При напорном конденсатопроводе
Рк = Р,>0,95,	(9.1)
где рк — давление в конденсатопроводе после отопительного прибо-
ра, Па.
206
В системе парового отопления низкого давления по-
тери давления на трение принимают в размере 65 %; а
на местные сопротивления — 35 % (меньше, чем в си-
стемах водяного отопления) полной потери давления.
Возможная средняя потеря давления на трение RCp, Па,
определяется по формуле
7?ср = 0,65(Р11-р1()/Х/,	(9.2)
где рп и рк — давление пара соответственно при выходе из котла
или в тепловом пункте после редуктора и в конце паропровода перед
вентилем отопительного прибора, Па; 2/ — длина паропровода от
котла или теплового пункта до наиболее удаленного прибора, м;
0,65 — доля потерь давления иа трение.
По величине RCp и по тепловой нагрузке участков,
как и при расчете систем водяного отопления, подбира-
ют диаметры паропроводов, пользуясь расчетной таб-
лицей или номограммой.
Величины коэффициентов местного сопротивления в
системах парового отопления принимают те же, что и в
системах водяного отопления (см. прил. 5). Потери дав-
ления на преодоление местных сопротивлений подсчи-
тывают по таблице, составленной для парового отопле-
ния низкого давления, или по номограмме. Все данные,
полученные в процессе расчета паропровода, заносят в
бланк следующей формы (табл. 9.1).
Таблица 9.1. Расчет паропровода системы парового отопления
низкого давления
№ участка	Q. 13т	</. мм	/, М	ЬУ, м/с	R, Па/м	RI, Па		Z. Па	RI+Z. Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Согласно СНиП 2.04.05—86 невязка расчетных по-
терь давления в стояках (ветвях) систем парового отоп-
ления не должна превышать 15% для паропроводов и
10 % для конденсатопроводов. Диаметры кочденсатопро-
водов обычно определяют по таблицам в зависимости
от их длины, количества теплоты, выделяемой паром
при конденсации, и вида конденсатопровода («сухой»,
«мокрый», вертикальный, горизонтальный) [8].
Для обеспечения бесшумной работы системы и пред-
отвращения гидравлических ударов, которые могут при-
вести к повреждению паропроводов, скорости движения
207
пара в трубопроводах следует принимать в соответст-
вии со СНиП 2.04.05—86: в системах отопления низко-
го давления (до 0,07 МПа в тепловом пункте) при по-
путном движении пара и конденсата — 30 м/с и при
встречном — 20 м/с; в системах отопления высокого
давления (от 0,07 до 0,17 МПа в тепловом пункте) при
попутном движении пара и конденсата — 80 м/с и при
встречном — 60 м/с.
При гидравлическом расчете трубопроводов высоко-
го давления расчет выполняется не по средней плотнос-
ти пара для всего паропровода, как в системах низкого
давления, а по плотности в каждом участке. Действи-
тельная потеря давления и скорости пара определяется
по формулам:
/? = /?табл/Р;	(9-3)
«’ = И'габл/Р.	(9.4)
где /?табл, к'.абл — величины, полученные по таблицам и номограм-
мам, составленным при плотности пара па данном участке р=
= 1 кг/м3.
Точный расчет паропровода системы высокого дав-
ления выполняют по номограмме и таблицам, состав-
ленным с учетом изменения плотности пара. Потери
давления в местных сопротивлениях определяют мето-
дом замены их эквивалентной длиной, представляющей
собой длину трубопровода данного диаметра, на кото-
рой потеря на трение равна потере в местном сопротив-
лении при коэффициенте £=1. Потеря давления па
местные сопротивления в долях общей величины сопро-
тивления трубопровода в системах парового отопления
высокого давления составляет 20—25 %.
§ 36.	Общестроительные работы, связанные
с устройством систем водяного
и парового отопления
Инженеры-строители, проектирующие здания, долж-
ны увязывать все конструкции и планировочные реше-
ния с габаритными и установочными размерами (мон-
тажным положением) элементов системы отопления.
До начала монтажа системы отопления и оборудо-
вания котельной должны быть закончены следующие
общестроительные работы:
а) подготовлены фундаменты для оборудования ко-
208
тельной и отверстия в них для анкерных болтов; б) вчер-
не закончены междуэтажные перекрытия, стены и пе-
регородки, на которых устанавливают отопительные
приборы и другие элементы системы отопления; в) под-
готовлены отверстия в перекрытиях, стенах и перего-
родках для пропуска в них трубопроводов; г) установ-
лены оконные коробки с рамами и подоконными доска-
ми; д) полностью подготовлены в стенах борозды для
трубопроводов (при скрытой прокладке); е) оштукату-
рены поверхности стен в местах установки отопитель-
ных приборов и прокладки трубопроводов; ж) подготов-
лены подпольные каналы для прокладки в них маги-
стральных трубопроводов; з) нанесены трудносмыва-
емой краской на внутренних стенах всех помещений
здания отметки чистого пола.
При выполнении систем отопления индустриальны-
ми методами строительные конструкции не должны
иметь отклонений в размерах больше, чем они допуска-
ются техническими условиями на производство соответ-
ствующих видов работ.
Отопительные бетонные панели устанавливают одно-
зременно с возведением строительных конструкций. По-
этому при возведении этажа должны быть точно разме-
чены места их установки и подготовки отверстия для
пропуска соединительных междуэтажных вставок. При
устройстве фундаментов под насосы и вентиляторы сле-
дует строго руководствоваться проектом; большое вни-
мание следует уделять мероприятиям по звукоизоляции
и снижению вибрации.
Контрольные вопросы. 1. Какие достоинства и недо
статки имеют системы парового отопления? 2. Дайте
краткую классификацию систем парового отопления
3. В каких случаях применяют замкнутые и разомкну-
тые системы парового отопления? 4. В каких случаях
применяют системы парового отопления высокого дав
ления? Каковы их особенности? 5. В чем заключаются
особенности гидравлического расчета систем парового
отопления низкого давления? 6. Для чего необходима
установка коп теисатоотводчнков?
14 Тихомиров К. В.
ГЛАВА 10. СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ
§ 37.	Классификация систем
воздушного отопления
При воздушном отоплении в качестве теплоносителя
используют воздух, нагретый до температуры более вы-
сокой, чем воздух в помещении. Нагретый воздух пода-
ется в помещение и, смешиваясь с внутренним возду-
хом, отдает ему то количество теплоты, которое необхо-
димо для возмещения теплопотерь помещения.
Системы воздушного отопления разделяются:
1)	па виду первичного теплоносителя, нагревающего
воздух — на паровоздушные, водовоздушные, газовоз-
душные и т. д.;
2)	по способу перемещения нагретого воздуха — на
естественные с перемещением воздуха за счет разности
плотностей холодного и нагретого воздуха и с механи-
ческим побуждением, осуществляемым с помощью вен-
тилятора;
3)	по месту приготовления нагретого воздуха — на
централизованные с подачей воздуха в несколько поме-
щений из одного центра и децентрализованные — с по-
дачей воздуха местными отопительными и отопительно-
вентиляционными агрегатами (рис. 10.1);
4)	по качеству воздуха, подаваемого в помещения,—
на прямоточные (рис. 10.2,а), работающие только па
наружном воздухе; рециркуляционные (рис. 10.2,6)—с
перемещением одного и того же воздуха и с частичной
рециркуляцией (рис. 10.2,в).
В настоящее время наибольшее применение в жи-
лых, общественных и промышленных зданиях находят
паровоздушные и воздушные централизованные систе-
мы отопления с механическим побуждением. Естествен-
ные системы воздушного отопления устраивают с ради-
усом действия не более 8 м.
В жилых многоэтажных домах применяют прямо-
точные системы воздушного отопления, в общественных
и промышленных зданиях — преимущественно с час-
тичной рециркуляцией. Рециркуляция воздуха совер-
шенно не допускается в помещениях, в воздухе которых
содержатся болезнетворные микроорганизмы и сильно-
действующие ядовитые вещества, а также в помещени-
ях, где возможна концентрация вредных веществ выше
210
Рис. 10.1. Отопительно-вентиляционный (а) и отопительный (б) аг-
регаты
1 — направляющая решетка; 2 — калорифер; 3 — осевой вентилятор; 4 — забор
наружного воздуха; 5 — забор внутреннего воздуха; 6 — воздуховыпускное
отверстие с регулирующей решеткой
Рис. 10.2. Схемы систем воздушного отопления
/ — вентилятор; 2 — камера; 3— шахта или канал для забора свежего наруж-
ного воздуха; 4 — вытяжное отверстие; 5—шахта сборная вытяжная; 6 — от-
верстие для приточного воздуха; 7 — капал для подачи нагретого воздуха;
%—канал для рециркуляционного воздуха; 9 — канал для удаления воздуха
из помещения в атмосферу
14*
211

Рис. 10.4. Схема воздушного отоп-
ления с направлением струй воз-
духа
а — параллельным; б — веерным
б)
допустимой. Кроме того, применение полной или час-
тичной рециркуляции воздуха не разрешается в произ-
водственных зданиях, отнесенных по пожарной опас-
ности к категориям А п Б.
В последние годы в цехах промышленных предприя-
тий начали все более широко применять системы воз-
душного отопления, совмещенные с вентиляцией как с
рассредоточенной, так и с сосредоточенной подачей
воздуха. Для этой цели промышленность выпускает ти-
повые приточные камеры со встроенной теплоизоляци-
ей, укрупненные воздушно-отопительные агрегаты теп-
ловой мощностью до 400 000 Вт и другое оборудование.
На рис. 10.3 приведена система воздушного отопле-
ния, совмещенного с вентиляцией цехов автомобильного
завода. Приточные камеры, воздуховоды и трубопрово-
ды системы отопления и теплоснабжения размещены в
техническом этаже, в межферменном пространстве и в
подпольных проходных каналах. Такое размещение ото-
пительно-вентиляционного оборудования не потребует
существенных изменений при усовершенствовании тех-
нологических процессов.
В системах воздушного отопления с укрупненными
отопительно-вентиляционными агрегатами воздух пода-
ется в помещение одной пли несколькими горизонталь-
ными струями с параллельным пли веерным направле-
нием их (рис. 10.4).
К основным преимуществам воздушного отопления
перед другими способами отопления относятся: 1) воз-
можность совмещения отопления с вентиляцией; 2) от-
сутствие тепловой инерции, т. е. тепловой эффект при
включении системы в действие достигается немедленно;
3) расход металла меньше в 6—8 раз, а капитальные
затраты — в 1,5—2 раза (при сосредоточенной подаче
воздуха).
К недостаткам воздушного отопления относятся:
возможность перемещения вредных выделений вместе
с движущимся воздухом; шум при работе вентилятор-
ных установок; больший расход электроэнергии.
213
Расход воздуха L, м3/ч, для воздушного отопления,
не совмещенного с вентиляцией, следует определять со-
гласно СНиП 2.04.05—86 по формуле
'	9	х • V/ • * f
PC(tD —/об.(р.)з)
где Qn — тепловой поток для отопления помещения, Вт; с — тепло-
емкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3-К); tn—температура подо-
гретого воздуха, СС, подаваемого в помещение (определяется расче-
том); /об.(р.)з—температура воздуха в обслуживаемой или рабочей
зоне помещения, °C.
Температура подогретого воздуха, °C, подаваемого в
помещение, определяется по формуле
3,6Qn
/п = <об.(р.)з + -	.	(10-2)
г-п
Необходимый тепловой поток, Вт, для воздушного
отопления помещения определяется по формулам:
при полной рециркуляции воздуха
Qp — 0,28Lp роб. <р.)з с (tD — /об. (р.)з);	(10.3)
при работе на наружном воздухе
Си = 0,28£приС(/п-'н);	(10-4)
при частичной рециркуляции воздуха
*?р = 8,28с Poe.fp.jg ( ?п ^об.(р.)з) + Рп ( *П ^и)]’
(10.5)
где Z-p, Ln — расход рециркуляционного и наружного воздуха, м3/ч;
— расчетная температура наружного воздуха; Роб.(р.;э, р« — плот-
ность воздуха при температуре /ое.(р.)з и t" соответственно; /о,
/ос.(р.)а —то же что и в формуле (10.1).
Предельная температура подогретого воздуха не
должна превышать 70°, чтобы не вызвать пригорание
органической пыли.
§ 38. Рециркуляционные воздухонагреватели
Рециркуляционный воздухонагреватель (рис. 10.5)
представляет собой эффективный отопительный прибор
типа высокого конвектора, размещаемый на первом
этаже и служащий для отопления лестничных клеток
многоэтажных зданий, низких помещений, а также для
дежурного отопления помещений. В качестве нагрева-
теля / используются ребристые трубы, радиаторы, ка-
214
Рис. 10.5. Конструкции рецирку-
ляционных воздухонагревателей
1 — нагреватель; 2 — канал горяче-
го воздуха
Рис. 10.6. Схемы присоедине-
ния рециркуляционных возду-
хонагревателей к теплопрово-
дам
/ — воздухонагреватель; 2— задвижка на обводной трубе (нормально закры-
та); 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода воды; Т1, Т2—подающая п обратная
линии тепловой сети; СО—система отопления
лориферы, последние — для получения мощных тепло-
вых потоков. Канал 2 для нагретого воздуха высотой
2—3 м, но не более высоты одного этажа, может быть
встроенным (рис. 10.5,а) либо приставным (рис. 10.5,6,
в), и выполняется из строительных материалов как не-
металлических (рис. 10.5,6), так и металлических (рис.
19.5,в). Обычно ширина канала принимается равной
длине воздухонагревателя, а глубина определяется рас-
ходом циркулирующего воздуха.
К достоинствам рециркуляционных воздухонагрева-
телей следует отнести: создание мощного восходящего
потока подогретого воздуха, вызывающего интенсивную
циркуляцию воздуха и выравнивание температуры по
объему помещения; надежность действия и простогу
эксплуатации; снижение стоимости отопительной уста-
новки. Недостатком рециркуляционных воздухонагре-
вателей является возрастание теплопотерь через покры-
тие помещений, если не выполнены необходимые расчеты.
Теплоносителем для воздухонагревателей является вы-
сокотемпературная вода.
К теплопроводам системы водяного отопления ре-
циркуляционный воздухонагреватель присоединяется
последовательно (рис. 10.6, а) или параллельно (рис.
Ю.6,6) с системой отопления. Первая схема, позволя-
215
ющая максимально увеличить температурный перепад
и скорость движения воды (задвижка закрыта и вся
высокотемпературная вода проходит сначала через воз-
духоподогреватель), применяется для подключения по-
стоянно действующего воздухоподогревателя. Вторая
схема присоединения воздухонагревателя позволяет
производить регулирование и выключение воздухона-
гревателя. Эго не влияет па функционирование основ-
ной системы водяного отопления, однако возрастает
площадь поверхности теплообмена воздухонагревателя
за счет снижения температурного перепада и скорости
движения воды.
Расчет рециркуляционного воздухонагревателя рас
сматрнвастся в специальной литературе.
§ 39. Воздушно-тепловые завесы гражданских
и производственных зданий
Воздушные и воздушно-тепловые завесы устраива-
ют для предотвращения поступления холодного возду-
ха через открытые двери в общественных зданиях и че-
рез двери и ворота в промышленных зданиях. В воз-
душных завесах используется воздух без подогрева, в
воздушно-тепловых — воздух подогревается в калори
ферах. Воздух, подаваемый в канал на завесу, забира-
ется обычно из верхней зоны помещения — обычно под
потолком вестибюля — и выходит через щели или от-
верстия канала, устраиваемые либо внизу дверей или
ворот, либо сбоку (односторонние и двусторонние).
Двусторонние боковые завесы по сравнению с одно-
сторонними более надежно перекрывают проем при дви-
жении или остановке транспорта .завесы с нижней по-
дачей рекомендуется применять при ширине проема
значительно больше, чем высота. Они более надежно
предохраняют нижнюю зону помещения от поступления
холодного воздуха. Рассмотрим воздушно-тепловую
двустороннюю завесу (рис. 10.7), состоящую из калори-
фера, вентилятора, электродвигателей и раздаточных
коробов со щелевыми насадками. Вентиляционное
оборудование располагается внутри помещения на спе-
циальных металлических конструкциях. Воздух реко-
мендуется выпускать под определенным углом к плос-
кости ворот, как это показано па рисунке.
По принципу и эффекту действия завесы могут быть
216
Рис. 10.7. Воздушно-тепловая за-
веса
1 — калорифер; 2 — вентилятор: 3 —
электродвигатель; 4 — раздаточный
короб; 5 — проем; 6 — направление
воздушного потока
А-А
шиберующего и смесительного типов. В первом случае
завеса максимально или полностью предотвращает по-
ступление воздуха в ограждаемое помещение. Скорость
воздуха из щелей или отверстий при этом должна быть
до 25 м/с. Шиберующие завесы устраиваются при низ-
кой температуре наружного воздуха и частом открыва-
нии дверей. В завесах смесительного типа происходит
смешивание врывающегося холодного воздуха с нагре-
тым воздухом тепловой завесы. В результате через
дверь и завесу в помещение поступает теплый воздух.
Температуру воздуха, подаваемого воздушно-тепловы-
ми завесами, рекомендуется принимать не более 50 °C
для наружных дверей и 70 °C для ворот и проемов.
При проектировании воздушных и воздушно-тепло-
вых завес следует учитывать ветровое давление. Ско-
рость выпуска воздуха из щелей или отверстий воздуш-
но тепловых завес рекомендуется принимать: у наружных
дверей — 8 м/с, у ворот и технологических проемов—
25 м/с.
Согласно СНиП 2.04.05—86, воздушные и воздушно-
тепловые завесы следует предусматривать:
а)	у постоянно открытых проемов в наружных сте-
пах помещений, а также у ворот и проемов, не имеющих
тамбуров и открывающихся более пяти раз или не менее
чем на 40 мин в смену в районах с расчетной темпера-
турой наружного воздуха —15 °C и ниже (параметры
б)	у наружных дверей вестибюлей общественных и
административно-бытовых зданий — в зависимости от
217
расчетной температуры наружного воздуха
Б) и числа людей, проходящих через двери
1 ч при температуре, °C:
(параметры
в течение
от — 15 до — 25
от — 26 до — 40
ниже —40
400 чел.	и	более
250	»	»	»
100	»	»	»
в) у наружных дверей помещений с мокрым режи-
мом;
г) при обосновании: у наружных дверей зданий, ес-
ли к вестибюлю примыкают помещения без тамбура, обо-
рудованные системами кондиционирования; у ворот,
дверей и проемов помещений с кондиционированием; у
проемов во внутренних стенах и перегородках производ-
ственных помещений для предотвращения перетекания
воздуха из одного помещения в другое.
Для ограждения от обдувания воздухом, поступаю-
щим через проемы, постоянных рабочих мест, располо-
женных вблизи ворот, технологических проемов и две-
рей, следует предусматривать установку перегородок
или экранов.
Для расчета воздушных завес используют таблицы,
графики, номограммы, составленные на основании боль-
шой теоретической и экспериментальной работы со-
ветских ученых В. В. Батурина, И. А. Шепелева и
В. М. Эльтермана.
Более подробные сведения о воздушных завесах при-
ведены в специальной литературе.
Контрольные вопросы. 1. Назовите преимущества и
недостатки систем воздушного отопления. 2. Почему при
централизованном воздушном отоплении жилых зданий
не разрешается применять рециркуляцию воздуха? 3.
Как определяется количество воздуха для воздушного
отопления? 4. В чем преимущества рециркуляционных
воздухонагревателей н в каких случаях их применяют?
5. В каких случаях необходимо устройство воздушно-
тепловых завес у наружных входов в здание и каково
их назначение?
Рис. 11.1. Схема размещения отопительных элементов в ограждаю-
щих конструкциях здания
1 — в полу; 2 — в наружной стене; 3 — в перегородке; 4 — в перекрытии
ГЛАВА 11. СИСТЕМЫ ПАНЕЛЬНО-
ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ
§ 40. Особенности систем панельно-
лучистого отопления
В системах панельно-лучистого отопления в качест-
ве нагревательной поверхности используют искусствен-
но обогреваемые стены, потолок, пол или специально
изготовленные панели приставного и подвесного типа.
Для получения таких поверхностей теплоотдачи в
указанных конструкциях заделывают трубы небольшого
диаметра (рис. 11.1), прокладывают электрический ка-
бель или устраивают воздуховочы и каналы.
Первые системы панельно-лучистого отопления с на-
гревателями из труб, заделанных в стене и в полу, бы-
ли осуществлены в Саратове в 1905 г. русским инжене-
ром В. А Яхимовичем, а через 10 лет их насчитывалось
по городам России уже более 100.
Принципиальное отличие панельно-лучистого отоп-
ления от обычного водяного и парового с отопительны-
ми приборами, размещаемыми под окнами, заключает-
ся в том, что помещения обогреваются главным образом
теплотой, излучаемой нагретыми поверхностями ограж-
дающих конструкций или специальных панелей. Прч
нагревании потолка только 20—25 % теплоты отдается
помещению путем конвекции.
2)9
Критерием эффективности любой системы панельно-
лучистого отопления в гигиеническом отношении слу-
жит средняя поверхностная (средневзвешенная) темпе-
ратура всех ограждений помещения, определяемая по
следующей упрощенной формуле:
__ Л1Т ^пт + Gi-c ^'и-с ~4~ Л,К + ^В-С Рв-С ~Ь ^пл ^пл
f ПТ + f И.С + F ОК + Рв-С + Рпл
(11.1)
где /пг, /нс, /ок, /п.с, /пл — средняя температура потолка, наружных
стен со стороны помещения, окон, внутренних стен и пола, °C; Fn
F».c, Fok, Fec. Fnn — соответствующие поверхности ограждений, м2.
Для нормального теплового ощущения в зимнее вре-
мя средневзвешенная температура в жилом помещении
должна составлять
/„ = 29— 0,57/п	(11.2)
’В*	'	'
Кроме того, должно выполняться второе условие
комфортности. Под системой панельно-лучистого отоп-
ления следует понимать такую систему, при которой
средневзвешенная температура выше температуры воз-
духа, в то время как при конвективной системе отопле-
ния (посредством конвекторов или радиаторов) средне-
взвешенная температура ограждений всегда ниже тем-
пературы воздуха, так как ограждения обогреваются в
основном этим же воздухом.
В качестве теплоносителя в системах панельно-лучи-
стого отопления СНиП 2.04.05—86 рекомендуется вода,
при которой коррозия стальных труб меньше, чем при
теплоносителе — паре. Системы панельно-лучистого
отопления кроме очевидных гигиенических преимуществ
перед другими системами имеют следующие технико-
экономические достоинства: совмещение нагреватель-
ных элементов со строительными конструкциями; сни-
жение расхода металла и трудовых затрат на монтаж;
улучшение интерьера помещения.
К специфическим недостаткам панельно-лучистого
отопления относятся следующие: непосредственное об-
лучение мебели и других предметов, находящихся в по-
мещении, что сопряжено с возможностью их порчи;
большая тепловая инерция систем, осложняющая регу-
лирование теплоотдачи папелей; опасность засоров труб
и сложность их ликвидации.
По конструктивному признаку системы панельно-лу-
чистого отопления подразделяют на следующие основ-
ные виды: панельные стеновые системы отопления; си-
220
стемы отопления нагретым полом; системы лучистого
потолочного отопления; системы отопления с подвесны-
ми излучающими панелями. Допустимая средняя тем-
пература поверхности подоконных панелей — до 95°C;
стеновых панелей в зоне выше 1 м над уровнем пола —
45 °C; потолка при высоте помещений до 3 м — 30 °C;
пола — 25—28 °C.
§41. Конструктивные решения панельно-
лучистого отопления
Панельные стеновые системы отопления. Система с
подоконными бетонными панелями, предложенная проф.
И. Ф. Ливчаком, является примером дальнейшей раз-
работки идеи стенового отопления В. А. Яхимовпча (см.
§ 30). Эта система введена в практику жилищного стро-
ительства в 1952 г. и в настоящее время широко приме-
няется в ряде городов Советского Союза и за рубежом.
Другим примером совершенствования панельного
стенового отопления может служить система отопления
с перегородочными бетонными панелями (рис. 11.2),
предложенная канд. техн, наук М. И. Кисейным н впер-
вые осуществленная в 1954 г. в доме со стенами из кир-
пичных блоков. В последние годы эта система была мо-
дернизирована применительно к типовым проектам жи-
лых зданий.
В 1961 г. Академией строительства и архитектуры
УССР совместно с НИИ санитарной техники и оборудо-
вания зданий и сооружений (Киев) была разработана,
а в 1962 г. стала применяться панельная система отоп-
ления крупнопанельных зданий (рис. 11.3).
Стояки этой системы отопления служат одновремен-
но нагревательными элементами панели и монтируются
по П-образной схеме с расположением подъемного и
опускного участков стояка в пределах одного помеще-
ния. В качестве теплоносителя применяют перегретую
воду с параметрами 130—70 °C. При монтаже системы
отопления последовательно соединяют стояки по всей
высоте дома специальными соединительными скобами.
Если нагревательные элементы при устройстве па-
нельно-стенового отопления замоноличивают в наруж-
ные стены, особенно в подоконные участки, то следует их
наиболее тщательно изолировать со стороны стены,
чтобы избежать значительных потерь теплоты.
221
Рис 11.2. Конструкция пере-
городочной отопительной па-
нели
f — металлическая пробка; 2 —
муфта; 3 — участок стояка; 4 —
верхний коллектор: 5 — трубы ре-
гистра; 6— замыкающий участок;
7 — нижний коллектор; 8 — кран
двойной регулировки; 9 — тройник;
10 — отопительная панель; 11 —
подъемные петли
Рис. 11.3. Схема панельной
системы отопления крупнопа-
нельных зданий
1 — воздухоотводчик; 2 — МОНТАЖ-
НЫЙ стык; 3 — кран двойной регу-
лировки; 4 — трехходовой кран;
5 — гильза
Система отопления нагретым полом. Такая система
наиболее целесообразна для помещений большого объ-
ема, например вокзалов, аэропортов, ангаров, выста-
вочных павильонов, спортивных залов и т. д. При этом
здание может полностью отапливаться полом, а в неко-
торых случаях в нем могут быть и другие теплоотдаю-
шие поверхности (потолки, стены, радиаторы, конвек-
торы). Такой способ отопления можно также рекомен-
довать для жилых и общественных зданий (детских яс-
лей-садов, лечебно-профилактических учреждений, бань
222
Рис. 11.4. Схема лучистого ото-
пления с циркулирующим теп-
лым воздухом в каналах
1 — калорифер; 2 — вентилятор;
3 — контрольно-измерительные при-
боры; 4 —клапан; 5 — настил по-
ла; 6—перекрытие; 7—каналы в
перекрытии; 8— каналы в стене
и др.) с проветриваемыми подпольями в условиях Се-
верной строительно-климатической зоны.
Для повышения температуры теплоносителя и более
равномерного распределения теплоты в панели над
трубами нагревательного элемента прокладывают теп-
лоизоляционный материал. При такой заделке змееви-
ка или регистра в бетон можно повысить температуру
теплоносителя до 80—90°C при расстоянии между тру-
бами 40 см и более, что значительно сократит расход
металла и затраты труда.
Опыт эксплуатации системы отопления нагретым
полом показывает большие преимущества ее перед
обычней радиаторной. Температурный градиент воздуха
по высоте помещения ниже, чем при любой другой си-
стеме. Эта система экономична как по первоначальным
затратам, так и в процессе эксплуатации.
Системы лучистого потолочного отопления. В этой
системе нагревательной поверхностью служит потолок.
Передача теплоты излучением, как было указано ранее,
достигает 80—85 % общей теплоотдачи. Системы пото-
лочного отопления с замоноличенными в бетон трубами
можно использовать в летнее время для охлаждения
помещений. Если по трубам проходит артезианская во-
да, то никаких дополнительных устройств не требуется.
На потолке может укрепляться электрический ка-
223
бель системы лучистого отопления с частично оштука-
туренной поверхностью потолка. Расстояние между ли-
ниями кабеля 100—150 мм. Толщина слоя штукатурки
обычно не превышает 2 см.
Большой интерес для инженеров-строителей и инже-
неров по отоплению и вентиляции представляет система
лучистого отопления с теплым воздухом, циркулирую-
щим в каналах ограждающих конструкций (рис. 11.4).
Поверхностями излучения в данной конструкции явля-
ются потолок, пол и стены. Воздух, потогретый в кало-
рифере, нагнетается вентилятором в каналы перекры-
тия, предусмотренные над всей поверхностью потолка,
откуда через каналы стены он поступает в более мелкие
каналы, устроенные под полом, пройдя которые, возвра-
щается в калорифер. Умеренное и постоянное излуче-
ние теплоты с поверхности потолка, стен и пола создает
исключительно благоприятные микроклиматические
условия в помещении.
Отопление посредством подвесных излучающих па-
нелей. Этот способ отопления применяют еще очень
редко. Однако в последние годы он начинает приобре-
тать признание в ряде стран (Франции, Англии и др.)
В качестве теплоносителя в подвесных панелях приме-
няют перегретую воду и пар; площадь панелей состав-
ляет небольшую часть площади потолка.
§ 42. Участие инженера-строителя
в проектировании и осуществлении систем
панельно-лучистого отопления
Проектирование системы панельно-лучистого отоп-
ления здания начинается с выбора вида конструкции
отопительных панелей и мест их расположения в поме-
щении (стены, потолок, пол). Этот весьма важный вопрос
инженер по отоплению и вентиляции решает совместно
с инженером-строителем, исходя из назначения помеще-
ний, конструктивных и планировочных решений зданий,
а также возможности заделки нагревателей в строи-
тельных ограждениях. При этом конструкции огражде-
ний имеют всегда решающее значение.
В зданиях с трехслойными стеновыми панелями ото-
пительные элементы (змеевики из труб) целесообразно
заделывать в панели с максимальным приближением
их в сторону помещения. В зданиях с несущими попе-
224
речными железобетонными стенами, изготовленными
кассетным способом, отопительные элементы можно раз-
мещать в стенах, предусматривая их двустороннюю теп-
лопередачу. В отдельных случаях целесообразно заде-
лывать нагревательные элементы в несущие колонны и
другие конструктивные элементы здания. Если конст-
рукцию здания нельзя использовать для заделки отопи-
тельных элементов, делают встроенные или приставные
бетонные отопительные панели.
Содружество инженера-строителя и инженера по
отоплению и вентиляции в работе по проектированию
здания с панельно-лучистым отоплением способствует
выбору наиболее экономичных видов этого прогрессив-
ного способа отопления. Вопросы технологии монтажа
систем панельно-лучистого отопления и методы произ-
водства работ решаются так же, как и проектирование
этих систем, не изолированно, а в комплексе с выполне-
нием всех других работ по возведению здания.
Специфика панельно-лучистого отопления сама по
себе уже обусловливает параллельный метод работ, так
как отопительные элементы системы служат одновре-
менно конструктивными строительными элементами.
Основными условиями, обеспечивающими успешное вы-
полнение работ по монтажу системы, являются: а) до-
ставка панелей с отопительными элементами на объект
строительства в сроки, предусмотренные графиком и
технологической картой монтажных работ; б) хорошее
качество изготовления узлов и деталей системы отопле-
ния и своевременная доставка их на объект строитель-
ства; в) предотвращение засорения стояков и отопи-
тельных элементов при монтаже панелей с помощью
защитных колпаков и пробок; г) обеспечение сохранно-
сти выступающих из панели частей при складировании
и монтаже панелей; д) монтаж панелей с отопительны-
ми элементами параллельно с возведением строитель-
ных конструкций здания; е) строгое соблюдение по-
этажного совмещения вертикальных осей стояков; ж)
тщательная и своевременная подготовка отверстий в
перекрытиях для пропуска соединительных скоб отопи-
тельных элементов панелей.
Контрольные вопросы. 1. Каковы преимущества и
недостатки систем панельно-лучистого отопления? 3.
Какова роль инженера-строителя в монтаже систем па-
нельно-лучистого отопления?
15 Тихомиров К. В,
225
ГЛАВА 12. МЕСТНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
§ 43. Печное отопление
Печное отопление представляет собой довольно рас-
пространенный вид отопления малоэтажных зданий (пре-
имущественно в сельской местности). Особенностью
этого вида отопления является то, что генератор тепло-
ты, теплопроводы и тсплоотдающие поверхности совме-
щены и находятся в отапливаемом помещении. Прежде
недостатком печного отопления был низкий коэффици-
ент полезного действия, обычно не превышающий 0,4.
В современных печах он доходит до 0,75—0,85, и в на-
стоящее время задача сводится не столько к конструи-
рованию новых, сколько к внедрению в практику имею-
щихся улучшенных печей.
Согласно СНиП 2.04.05—86 печное отопление можно
применять в жилых домах до двух этажей включитель-
но, в одноэтажных общежитиях с числом мест не более
25, в небольших одноэтажных зданиях лечебно-профи-
лактических учреждений, в одноэтажных зданиях сель-
ских школ, рассчитанных не более чем на 80 учеников, в
одноэтажных зданиях детских дошкольных учреждений
с числом мест не более 50 и дневным пребыванием де-
тей, в зданиях зрелищных предприятий с числом мест
до 100, в столовых с числом посадочных мест не более
50, в одноэтажных зданиях вокзалов вместимостью до
50 человек.
Применение печного отопления в городах и населен-
ных пунктах городского типа допускается при соответ-
ствующем обосновании. Для помещений категорий А,
Б и В печное отопление применять запрещается.
Печи подразделяют на отопительные, отопительно-
варочные, варочные и специального назначения. Отопи-
тельные печи, отличающиеся от печей другого назначе-
ния большой разновидностью, принято классифициро-
вать по теплоемкости, схеме движения газов, форме и
этажности, материалу, из которого они кладутся, и др.
По теплоемкости различают теплоемкие печи (на-
гревающийся массив печи имеет объем не менее 0,2 м3)
и нетеплоемкие (изготовляемые из листовой стали и чу-
гуна). По схеме движения газов различают печи: ка-
нальные, бесканальные, смешанные. По этажности пе-
226
чи разделяют па одноэтажные и двухъярусные. Наиболее
распространены одноэтажные печн.
К печам предъявляются следующие общие требова-
ния: а) печь должна равномерно прогреваться, чтобы
температурный градиент по высоте отапливаемого по-
мещения был небольшим; б) амплитуда колебания тем-
пературы воздуха в течение суток не должна быть бо-
лее ±3°С; в) температура поверхности печи в зданиях
и помещениях дошкольных и лечебно-профилактиче-
ских учреждении не должна превышать 90 °C. В дру-
гих зданиях и помещениях, в которых допускается уст-
раивать печное отопление, температура поверхности пе-
чи может достигать ПО °C — на площади не более 15 %
и 120°С — на площади не более 5 °/о общей площади
поверхности печи. Более высокая температура допуска-
ется лишь в помещениях с временным пребыванием лю-
дей и при обязательной установке экранов, предохраня-
ющих от ожогов и снижающих излучение; г) отделка
наружной поверхности должна препятствовать скопле-
нию на ней пыли; д) КПД должен быть возможно бо-
лее высоким; е) устройство печи должно исключать
опасность возникновения пожаров; ж) обслуживание
должно быть простым и не трудоемким; з) срок служ-
бы должен составлять 25—30 лет.
К положительным технико-экономическим и сани-
тарно-гигиеническим свойствам печного отопления от-
носятся: меньшая по сравнению с другими видами отоп-
ления стоимость устройства; малый расход металла;
возможность применения любого вида топлива; сравни-
тельно высокий КПД; обеспеченность воздухообмена в
помещениях; большая отдача теплоты помещению из-
лучением (до 50%) по сравнению с радиаторами цент-
рального отопления, где этот вид передачи теплоты
(излучение) составляет не более 25 %.
К недостаткам печного отопления относятся: значи-
тельная площадь, требуемая для хранения топлива, по-
теря полезной площади, занимаемой печами; опасность
в пожарном отношении при невыполнении указанных
выше правил; загрязнение помещений при очистке печи
от золы и шлаков и доставке топлива; более высокая
по сравнению с центральным отоплением амплитуда ко-
лебания температуры воздуха в течение суток; опасность
отравления окисью углерода при нарушении правил экс-
плуатации печи.
227
At
Рис. 12.1. Печь МВМС-103 с тепло-
отдачей 2300 Вт
Печь состоит из трех основных частей: топливника,
газоходов и дымовой трубы. Воздух, необходимый для
горения топлива, поступает через поддувальную дверцу
в поддувало и далее через колосниковую решетку в топ-
ливник.
Ниже приводятся некоторые наиболее типичные кон-
струкции печей. Из печей индустриального типа повы-
шенного прогрева рассмотрим каркасную печь МВМС-
103 (рис. 12.1). По системе газоходов эта печь относит-
ся к канальным однооборотным печам. Восходящий
канал устроен в центре печи, опускные же каналы (по
существу, один общий канал с рассечками) — вокруг
него по всеми периметру печи.
Тепловая мощность каркасных печей от 1200 то
3500 Вт. Топливники их — универсального типа, при-
228
годны для сжигания дров, торфа, каменного угля и ан-
трацита. Каркас и облицовка облегчают кладку печи.
Самая большая печь такого типа может быть возведе-
на в течение 3—4 ч.
Тепловая мощность печи высокого прогрева «Герку-
лес» (рис. 12.2) при двухразовой топке в сутки состав-
ляет 7000 Вт. Печь бесканальная и имеет оригинальную
конструкцию. Стенки печи футеруют не сплошь, а от-
дельными поясами в местах соединения звеньев футля-
ра для обеспечения герметичности. Продукты сгорания
из топливника выходят в камеру, образованную торца-
ми радиально сложенных кирпичей. Отсюда они прохо-
дят через вертикальные щели, образуемые ребрами
кладки, к наружным металлическим стенкам футляра,
опускаются вдоль них к низу печи и отводятся в дымо-
ход. Средняя температура поверхности печи в момент
229
о)
Рис. 12.3. Русская печь конструкции И. С. Подгородникова
1—вход газов в дымовую трубу; 2 — задвижка; 3 — печная заслонка; 4 — ды-
мовая труба; 5 — вьюшка; 6 — основная задвижка; 7 — топливник; 8— вароч-
ная камера; 9— отверстие из варочной камеры в иижнюю отопительную каме-
ру; 10— кирпичные столбики-опоры; 11— бак для горячей воды; 12 — нижняя
отопительная камера
максимального натопа достигает 140°C. Печь рекомен-
дуется к применению для отопления временных постро-
ек на строительной площадке.
Большое распространение, особенно в сельских ме-
стностях, имеет универсальная отопительно варочная,
так называемая русская печь. Она проста по конструк-
ции и используется для различных хозяйственно-быто-
вых нужд: отопления помещений, приготовления пищи,
запарки корма для скота и др.
Современная русская печь конструкции И. С. Подго-
родникова (рис. 12.3) состоит из двух камер: верхней —
варочной и нижней — отопительной. Варочная камера
почти такая же, как в обычной русской печи. Устье каме-
ры плотно закрывается заслонкой. Отопительная каме-
ра расположена под подом. Из варочной камеры дымо-
вые газы через ряд отверстий в поду вдоль боковых
стенок опускаются в нижнюю камеру. Здесь они отдают
теплоту стенкам, столбикам, нижней поверхности пода
и водогрейной коробке, охлаждаются и уходят наружу
через дымовую трубу.
Печь рассчитана на разные режимы топки. Летом ее
топят как обычную русскую печь, закрывая газам ход
в нижнюю камеру. Зимой, наоборот, разогревают весь
теплоаккумулирующий массив печи снизу доверху.
230
Русская печь И. С. Подгородникова, как и вес печи с
нижним обогревом, поддерживает почти одинаковую
температуру по всей высоте помещения: разница темпе-
ратур у пола и потолка обычно не превышает 2—3°С.
В последние годы в связи с резко увеличивающейся
добычей природного газа в СССР большое число печей
переведено на газ и, кроме того, сконструировано не-
сколько новых типов печей для сжигания в них газа.
Печи должны устраиваться на специально подготов-
ленных фундаментах или основаниях, обеспечивающих
их прочность и пожарную безопасность. Для фундамен-
та можно использовать бутовый камень, обыкновенный
глиняный кирпич (лучшежелезняк),бетонные блоки. По
верху фундамента укладывают первый ряд хорошо
обожженного кирпича с выравниванием верхней поверх-
ности смешанным или цементным раствором. Затем ук-
ладывают гидроизоляцию, состоящую из двух слоев ру-
бероида, пергамина или толя, а сверху — два ряда кир-
пичной кладки.
Согласно существующим нормам, печи массой до
750 кг устанавливают непосредственно на несгораемом
перекрытии, несущими конструкциями которого служат
железобетонные плиты и балки. Прочность конструкции
перекрытия на восприятие нагрузки от печи должна
быть проверена расчетом. Если масса печей больше
750 кг, то в первом этаже над подвалом или в верхних
этажах их устанавливают на специальных основаниях,
заделываемых в кирпичных стенах.
Для отвода дымовых газов от печей, как уже указы-
валось, устраивают насадные и отдельно стоящие (ко
ренные) дымовые трубы или внутренние дымовые
каналы. В кирпичных зданиях следует устраивать дымо-
вые каналы во внутренних капитальных стенах. В неко-
торых случаях приходится прокладывать дымовые ка-
налы в наружных стенах. При этом возможна конденса-
ция водяных паров и смолистых веществ, потеря тяги
и пр., что приводит к необходимости утолщать стену
с таким расчетом, чтобы расстояние от дыма до наруж-
ной поверхности стены было только на ’/2 кирпича мень-
ше общей толщины стены.
Дымовые каналы должны быть вертикальными. Если
почему-либо приходится отводить каналы в сторону, то
«увод» канала допускается на расстояние не более 1 м
и под углом не менее 60° к горизонту. Толщина стенки
231
дымовых каналов должна быть не менее */г кирпича. Ря-
дом с дымовыми каналами рекомендуется предусматри-
вать вентиляционные вытяжные каналы.
Для обеспечения хорошей тяги высота трубы, считая
от уровня колосниковой решетки до устья трубы, долж-
на быть не менее 5 м. Согласно СНиП 2.04.05—86 сече-
ние дымовых труб в зависимости от тепловой мощности
Q, кВт, печи следует принимать, мм, не менее: 140X140
(при Q до 3,5), 140X200 (Q от 3,5 до 5,2), 140X270 (Q
от 5,2 до 7).
Печь присоединяют к внутристенному каналу или от-
дельно стоящей трубе через короткий кирпичный патру-
бок или перекидной кирпичный рукав, длина которого не
должна быть больше 2 м. Для патрубков и рукавов мож-
но использовать армированные жаростойкие бетонные
трубы, а также напорные асбестоцементные трубы без
стыков по длине с изоляцией их слоем асбеста толщиной
3 см и со штукатуркой по металлической сетке.
При проектировании печного отопления необходимо
соблюдать основные противопожарные правила. При
этом необходимо:
1)	в местах, где сгораемые части здания (стены, пе-
регородки, перекрытия и т.п.) примыкают к дымовым
трубам и каналам, а также к вентиляционным каналам,
если они располагаются рядом с дымовыми каналами,
предусматривать разделки, т. е. утолщение в кирпичной
кладке труб и стен с дымовыми каналами;
2)	расстояние от внутренней поверхности печей, кана-
лов или дымовых труб до конструкции здания из горю-
чих или трудногорючих материалов, а также защиту
конструкций от возгорания следует принимать по обяза-
тельному прил. 15 (СНиП 2.04.05—86);
3)	зазоры между перекрытиями, стенами, перегород-
ками и разделками необходимо заполнять негорючими
материалами;
4)	конструкции зданий необходимо защищать от воз-
горания: пол — металлическим листом размером 700Х
Х500 мм и др.
Более подробно о противопожарных мероприятиях
см. СНиП 2.04.05—86.
§ 44.	Электрическое отопление
К основным преимуществам электрического отопле-
ния относятся: хорошая управляемость и высокая сте-
232
пень автоматизации процесса отпуска теплоты; отсутст-
вие продуктов сгорания и загрязнения атмосферы;
высокая транспортабельность электроэнергии, позволяю-
щая отказаться от строительства тепловых сетей и внут-
ридомовых трубопроводов систем отопления; простота
и быстрота монтажа электропроводки к отопительным
приборам; простота транспортировки легких отопитель-
ных приборов; очень высокий КПД (до 100 %).
Основные недостатки электрического отопления — вы-
сокая отпускная стоимость электроэнергии; снижение
КПД топлива; пожароопасность; высокая температура
открытых витков проволоки (следовательно, низкие ги-
гиенические показатели).
Согласно СНиП 2.04.05—86 электрическое отопление
допускается применять при технико-экономическом обо-
сновании в лечебно-профилактических учреждениях
с ограничением температуры теплоотдающей поверхно-
сти до 85 °C, в спортивных сооружениях, вокзалах, аэро-
портах, ряде других помещений, полный перечень кото-
рых приведен в прил. 10 СНиП 2.04.05—86. В отдельных
случаях электрическое отопление является особо рацио-
нальным (автобусы, самолеты, электропоезда) либо
единственно возможным (в условиях Арктики, где от-
сутствует местное топливо). Этот вид отопления целесо-
образно применять в местностях с теплым климатом
и коротким отопительным периодом (в качестве времен-
ных отопительных устройств).
Принцип действия электрических отопительных при-
боров основан на законе Джоуля—Ленца, характеризую-
щего тепловое действие электрического тока. В качест-
ве материала для проводников в приборах часто исполь-
зуются нихром и константан в виде спирали. Электроото-
пительные приборы разделяются на высокотемператур-
ные с температурой греющих поверхностей более 70 °C
и низкотемпературные (25—70°C). К первой группе при-
боров относятся электрорадиаторы (металлические с за-
полнением маслом и др.), рефлекторы, электрокамины
и др. Ко второй группе — низкотемпературные отопи-
тельные панели, выполненные из огнеупорного материа-
ла, в массив которого заделывается греющий электриче-
ский кабель (кабель заделывается в различные конст-
рукции зданий: пол, потолок, перегородки и т. д.) или
панельные приборы из токопроводящей резины, состоя-
щие из двух средних токопроводящих и двух наружных
233
теплоизолирующих слоев, располагаемые у наружных
стен зданий.
§ 45.	Газовое отопление
Отметим, что термин «газовое отопление» несколько
неудачен, так как природный пли искусственный газ не-
посредственно в помещения не подается, а лишь исполь-
зуется в качестве топлива, сжигаемого в различных при-
борах, предназначенных для отопления помещений.
Отопление производственных, а тем более жилых зданий
путем подачи продуктов сгорания непосредственно
в отапливаемые помещения не допускается, поскольку
в них содержатся вредные для здоровья людей вещест-
ва (оксид углерода, окислы азота и др.).
Газ обладает существенными преимуществами по
сравнению с другими видами топлива: высокой теплотой
сгорания, отсутствием золы и шлака, благоприятными
условиями для автоматизации процессов горения и транс-
портирования газа по газопроводам на большие расстоя-
ния, удобством обслуживания газоиспользующих
устройств. Недостатками газообразного топлива являют-
ся: взрыво- и пожароопасность, возможность отравления
людей при утечке газа из газопровода. Газ широко ис-
пользуется для отопления зданий как при централизо-
ванном теплоснабжении, так и местном отоплении. Он
сжигается в топках паровых и водогрейных котлов, ото-
пительных печах, в газовых отопительных приборах.
В качестве газовых отопительных приборов использу-
ются приборы лучисто-конвективного типа и газовые ин-
фракрасные излучатели. Эти местные приборы имеют
ряд преимуществ по сравнению с системами центрально-
го отопления: малые капитальные затраты и расход
металла, высокий КПД (до 80—85 %), невысокая стои-
мость эксплуатации и простота обслуживания. Теплопе-
редача от газовых отопительных приборов в окружаю-
щую среду происходит излучением и конвекцией. Газо-
вые приборы обычно различают по преобладающему
способу теплообмена.
В качестве приборов местного отопления применяют-
ся газовый воздухонагреватель «Огонек» (прибор кон-
вективного типа), лучисто-конвективный отопительный
камин «Луч», газовые приборы инфракрасного излуче-
ния типа «Звездочка» и др.
Преимущество прибора «Огонек» в том, что удаление
231
продуктов сгорания осуществляется наружу без дымо-
ходов. Он может устанавливаться под окном или у на-
ружных ограждений. Тепловая мощность прибора
1860 Вт, КПД — 80 %• Газовый камин «Луч» выполнен
с полной изоляцией топочного пространства и имеет ав-
томатику безопасности, а также терморегулятор, под-
держивающий в отапливаемом помещении требуемую
температуру воздуха. Тепловая мощность прибора
2500—3200 Вт, КПД — 87 %.
Газовые приборы инфракрасного излучения использу-
ются для обогрева рабочих мест на открытых и полуот-
крытых площадках или в неотапливаемых помещениях
большой высоты. При этом продукты сгорания в закры-
тых помещениях необходимо удалять от газовых прибо-
ров.
Контрольные вопросы. 1. Какие достоинства и не-
достатки имеют печное, электрическое и газовое отопле-
ние? 2. Назовите основные противопожарные мероприя-
тия, которые необходимо соблюдать при возведении пе-
чей. 3. Из каких основных частей состоит печь? 4. Какие
типы электрических и газовых отопительных приборов
Вам известны?
РАЗДЕЛ IV. ВЕНТИЛЯЦИЯ ЗДАНИЙ
ГЛАВА 13. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ВЕНТИЛЯЦИИ
§ 46.	Гигиенические основы вентиляции
Современные условия жизни человека требуют эф-
фективных искусственных средств оздоровления воздуш-
ной среды. Этой цели служит техника вентиляции.
К факторам, вредное действие которых устраняется с по-
мощью вентиляции, относятся: избыточная теплота (кон-
векционная, вызывающая повышение температуры возду-
ха, и лучистая); избыточные водяные пары—влага; га-
зы и пары химических веществ общетокспчного или
раздражающего действия; токсичная и нетоксичная
пыль; радиоактивные вещества. Рассмотрим кратко ис-
точники образования факторов вредности.
Избыточная теплота. Взрослый человек в спокойном
235
состоянии и при нормальных микроклиматических усло-
виях выделяет в окружающую среду 85—120 Вт, из ко-
торых в среднем 20 % — конвекцией; 55 % — излучени-
ем и 25 °/о — испарением влаги. Количество выделяемой
человеком теплоты изменяется в зависимости от физиче-
ской нагрузки и температуры воздуха в помещении. Для
расчетов рекомендуется пользоваться данными, приве-
денными в табл. 13.1, либо формулой (5.16).
Таблица 13.1. Количество теплоты и влаги, выделяемой за 1 ч
взрослыми людьми (мужчинами) в зависимости от их физической
нагрузки и температуры воздуха в помещении (Q„n,„ Вт; Gn> г/ч)
Физическая нагрузка	Температура воздуха в помещении, °C								
	15		20		25		30		35
	®я вп	сп	^явн	°п	^яон	6п	пн	Сп	Сп
В состоянии по-	120	40	85	40	60	50	40	75	115
коя При работе: легкой	125	55	100	75	65	115	40	150	200
средней тя-	135	ПО	105	140	70	185	40	230	280
жести тяжелой	165	185	130	240	95	295	40	355	415
Примечания. 1. При 1=35 °C выделений явной теплоты почти нет
(5—10 Вт). 2. Принято считать, что женщины выделяют 85 %, а де-
ти — в среднем 75 % теплоты и влаги по сравнению с мужчинами.
Под «явным» тепловыделением понимается только та
часть теплоты, выделяемой организмом человека, кото-
рая воздействует на повышение температуры воздуха
помещения (теплообмен конвекцией и излучением), в от-
личие от «скрытой» теплоты, идущей на испарение вла-
ги, так как эта теплота хотя и увеличивает энтальпию
воздуха, но почти не оказывает влияния на его темпера-
туру. Выделения скрытой теплоты определяют по форму-
ле QcKp = 0,7 Gn, Вт. Сумма явной и скрытой теплоты ха-
рактеризует теплоту, выделяемую человеком в окружаю-
щую среду.
В помещениях, где бывает много людей (зрелищные
предприятия, магазины, столовые и др ), тепловыделе-
ния создают неблагоприятные условия, вредно отражаю-
щиеся на самочувствии, здоровье и работоспособности
людей.
В цехах и отделах промышленных предприятий избы-
236
точная теплота возникает при значительных тепловыде-
лениях машинами, станками, производственной аппара-
турой, различными печами, трубопроводами, нагретыми
изделиями, остывающими в помещении, людьми, от
солнечной радиации и от других источников тепла. При
отсутствии вентиляции перечисленные и другие тепло-
выделения значительно повышают температуру воздуха
и затрудняют процесс терморегуляции в организме че-
ловека и, кроме того, могут отрицательно влиять на
технологический процесс производства. Теплопоступле-
ния от печей могут быть ориентировочно определены по
формулам (5.18), (5.19), от нагретых материалов — по
формуле (5.13), от источников искусственного освещения
и работающего электрооборудования — по формуле
(5.17), от бытовых источников — по формуле (5.15).
Количество теплоты, поступающей в помещение от
солнечной радиации, определяют по формулам:
для остекленных поверхностей, освещенных солнцем,
Qc — Н'с ^ic 9с + (Oi — /В)И;	(13 1)
для остекленных поверхностей, находящихся в тени,
Qt — 1+ ^1т 9т 3“ ^2 Ои — 'в)1 71;	(13.2)
где 9с, 9т—количество теплоты, поступающей в помещение от солнечной
радиации через 1 м2 обычного одинарного стекла окон, освещен-
ных солнцем или находящихся в тени, Вт/м2; kc, kT — коэффи-
циенты, учитывающие соответственно затемнения стекол переплета-
ми рам и загрязнения атмосферы; +, kir— коэффициенты, учитыва-
ющие соответственно изменение теплопоступлення за счет солнечной
радиации при применении остекления, отличною от остекления из
листового одинарного стекла; 1г?— коэффициент теплопередачи остек-
ления, Вт/(м2-К); F — площадь проема в строительной конструкции.
При расчеге систем вентиляции поступление теплоты
за счет теплопередачи окон [второй член в правой части
формул (13.1) и (13.2)] не учитывается. Значения qc, qT
и коэффициентов, входящих в формулы (13 1) и (13.2),
принимают но данным справочной литературы [8].
Теплопоступление от солнечной радиации обычно учи-
тывается в тепловом балансе помещений при наружной
температуре +10 °C и выше. Солнечная радиация через
стены не учитывается.
За расчетное количество теплоты, поступающей в по-
мещение за счет солнечной радиации, принимается боль-
шая из двух следующих величин: а) теплопоступлення
через остекленную поверхность, расположенную в одной
стене, в сумме с теплопоступлепием через покрытие и фо-
237
парь или б) 70 % теплопоступления через остекленные
поверхности, расположенные в двух взаимно перпенди-
кулярных стенах помещения, включая и теплоту, посту-
пающую через облучаемые поверхности фонаря и по-
крытия.
Переходим к источникам возможного поглощения теп-
лоты, т. е. к расходной части теплового баланса.
Влаговыделение. Количество выделяемого организ-
мом человека водяного пара при умеренной температуре
воздуха и небольшой физической нагрузке составляет
40—75г/ч. При высокой температуре среды выделение
влаги может возрасти до 150 г/ч (см. табл. 13.1). Избы-
точное содержание водяных паров в воздухе может воз-
никнуть в помещении здании общественного назначения,
если в нем пребывает большое число людей, а также в це-
хах и отделах многих промышленных предприятий.
Сочетание большой влажности воздуха и высокой
его температуры влияет на процесс испарения: отдача
теплоты испарением у человека уменьшается, и в его ор-
ганизме накапливается теплота. Повышенная влажность
воздуха при низкой температуре вызывает охлаждение
организма, так как влажная кожа н влажный воздух бо-
лее теплопроводны.
При избыточной влаге в воздухе помещений и темпе-
ратуре ниже точки росы образуется туман из водяных
паров, которые конденсируются на ограждающих конст-
рукциях здания, что обусловливает их преждевременное
разрушение.
Значительное количество влаги может выделяться при
испарении с открытой поверхности воды (бани, прачеч-
ные и т. д.). Расход теплоты в этом случае учитывается
тогда, когда температура испаряющейся воды ниже тем-
пературы окружающего воздуха, но выше температуры
точки росы.
Ориентировочный расход теплоты Q>, Вт, определяют
по формуле
Q, = 0/71000,	(13.3)
где G — количество испаряющейся влаги, г/с; г — теплота испаре-
ния, кДж/кг.
Кроме рассмотренных источников поглощения тепло-
ты в расходной части теплового баланса помещения мо-
гут быть следующие виды расхода теплоты: на нагрева-
ние вносимых в помещение материалов и полуфабрика-
238
тов; на нагревание транспортных средств, въезжающих
в помещение (вагонов, автокранов, автомашин и др.).
Расчет указанных расходов теплоты может быть осуще-
ствлен по формулам (5.13) и (5.14).
Газовыделение. Содержание газов, паров и пыли не
должно превышать предельно допустимых концентраций.
Согласно ГОСТ 12.1.005—88 «Общие санитарно-гигиени-
ческие требования к воздуху рабочей зоны» предельно
допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в
воздухе рабочей зоны — концентрации, которые при еже-
дневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или
при другой продолжительности, но не более 41 ч в неде-
Та блица 13.2. Предельно допустимые концентрации, мг/м3,
некоторых вредных веществ в воздушной среде
Вещество	В воздухе ра- бочей золы производст- венных поме- щений	В атмосферном воздухе населенных мест		Класс опас- ности
		максимальная разовая	среднесу- точная	
Азота двуокись	5	0,085	0,085	2
Амилацетат	100	0,1	0,1	4
Аммиак	20	0,2	0,2	4
Анитин	0,1*	0,05	0,03	2
Ацетон	200	0,35	0,35	4
Бензол Бензин (в пересчете на	5*	1,5	0,8	3
нефтяной малосерни- сты и	100	5	1,5	4
сланцевый	100	0,05	0,05 1	4
Дивинил	100	3		4
Дихлорэтан	10*	3	1	2
Капролактам (пары, аэ- розоль)	10	0,06	0,06	3
Пыль нетоксичная	—	0,5	0,15	—
Ртуть металлическая	0,01/0,005*	—.	0,0003	1
Сажа (копоть)	—	0.15	0,05	—
Свинец и его соединения	0,01/0,007*	—	0,0007	1
Серная кислота	.—	0,3	о,1	—
Сероводород	10*	0,008	0,008	2
Углерода оксид	20**	3	1	4
Хлор	0,1	0, 1	0,03	1
Этилена оксид	1	0,3	0,03	2
* Опасны также при поступлении через кожу.
** При продолжительности работы в атмосфере, содержащей
оксид углерода, менее 1 ч ПДК оксида углерода может быть по-
вышена.
239
лю, в течение всего рабочего стажа не могут вызывать
заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обна-
руживаемых современными методами исследований в
процессе работы пли в отдаленные сроки жизни настоя-
щего и последующих поколений.
По степени воздействия на организм человека вред-
ные вещества подразделяются на 4 класса: I — чрезвы-
чайно опасные; 2 — высокоопасные; 3 — умеренно опас-
ные и 4 — малоопасные. В табл. 13.2 приведены данные
Таблица 13.3. Изменение состава воздуха по объему, %
Составные части	Вдыхаемый	Выдыхаемый
Кислород	20,9	16,4
Азот	78,13	79,02
Углекислота	0,03	3,57
Аргон, неон и другие инертные	0,94	1,01
газы		
о ПДК некоторых вредных веществ для воздуха рабочей
зоны производственных помещений и атмосферного воз-
духа населенных пунктов. Полные сведения о ПДК при-
ведены соответственно в ГОСТ 12.1.005—88 и СН 245-71.
Человек в состоянии покоя в течение 1 ч вдыхает и вы-
дыхает в среднем 500 л воздуха. При дыхании состав
воздуха изменяется (табл. 13.3). Содержание углекис-
лоты в воздухе, если оно обусловливается пребыванием
людей в помещении, может служить показателем загряз-
нения воздуха в результате жизнедеятельности организ-
ма человека.
В цехах и отделах промышленных предприятий воз-
дух загрязняется главным' образом газами и парами,
образующимися при протекании технологических процес-
сов. Многие из них опасны для здоровья человека.
Вредное влияние па здоровье человека оказывает
пыль, находящаяся в воздухе. Наиболее опасна для ор-
ганизма человека пыль, содержащая двуокись кремния
(SiOz), асбестовая пыль, а также пыль ядовитых ве-
ществ (окись свинца и др.). Мельчайшие частички свин-
цовой пыли, попавшие в организм, вызывают хрониче-
ское отравление Вредность пыли зависит также и от ее
крупности и формы: чем мельче пыль и чем острее ее
форма, тем она вреднее (опаснее), так как может глубо-
240
ко проникать в дыхательные пути. Следует, кроме этого,
иметь в виду, что некоторые виды пыли в определенной
концентрации взрывоопасны.
Очень важным показателем санитарного состояния
воздуха в помещениях является количество находящихся
в нем микроорганизмов. Число их увеличивается при за-
грязнении воздуха пылью. Воздух считается загрязнен-
ным, если в 1 м3 находится более 4500 микроорганиз-
мов.
Загрязнения радиоактивными веществами подобны
обычным промышленным химическим загрязнениям, но
отличаются от них повышенной токсичностью; при скоп-
лении в большом количестве они могут представлять
опасность радиоактивного поражения. Влияние радиоак-
тивных примесей на здоровье человека постоянно изуча-
ется и тщательно проверяется.
Мероприятия по борьбе с запыленностью воздуха по-
мещений определяют на основе данных технологов и
норм проектирования. При этом пылящее оборудование
герметизируют, а вентиляцию локализуют. Для локали-
зации пылевыделяющих очагов применяют различные
укрытия. Общеобменную вентиляцию для борьбы с пы-
лью используют очень редко. Осуществляя общеобмен-
ную вентиляцию, следует иметь в виду, что крупные и тя-
желые взвешенные в воздухе частицы, выпадая из воз-
духа, быстро оседают на различных поверхностях
и только мельчайшие перемешиваются с воздухом и, по-
добно газам, разносятся токами по помещению, участвуя
в циркуляции. Допустимую концентрацию вредных ве-
ществ в воздухе рабочей зоны производственных поме-
щений принимают согласно ГОСТ 12.1.005—88.
§ 47.	Воздухообмен в помещении.
Выбор расчетного воздухообмена
Воздухообменом называется частичная или полная
замена воздуха, содержащего вредные выделения, чис-
тым атмосферным воздухом. Количество воздуха, пода-
ваемого пли удаляемого за 1 ч из помещения, отнесенное
к его внутренней кубатуре, принято называть крат-
ностью воздухообмена. При этом знаком (+) обознача-
ется воздухообмен по притоку, знаком (—) — по вытяж-
ке, т. е.
±« = Z./Vn.	(13.1)
241
16 Тихомиров К. В.
Так, если говорят, что кратность воздухообмена рав-
на, например, +2 и —3, то это значит, что в это помеще-
ние за 1 ч подается двукратное и удаляется из него трех-
кратное к объему помещения количество воздуха.
Решив уравнение (13.4) относительно L, получим вы-
ражение для определения объема притока или вытяжки
при общеобменной вентиляции.
Воздухообмен в помещениях L, м3/ч, определяется
отдельно для теплого и холодного периодов года и пере-
ходных условий при плотности приточного и удаляемого
воздуха 1,2 кг/м3 по следующим формулам:
а)	по избыткам явной теплоты
. _ .	З.^япп С^сб.(р.)з( ^об.(р.)3 *цр)
Ь-Ч5.(р.)з+	С(/В-/11Р)
(13.5)
б)	по массе выделяющихся вредных веществ
, "'ро Z'o6.(p.)3 (/гоб.(р.)з  *„р)
-об. ip ) з +	7	7	 •	(13.6)
«в «лр
Если в помещение выделяется несколько вредных ве-
ществ, обладающих эффектом суммации действия, необ-
ходимо воздухообмен определять, суммируя расходы
воздуха, рассчитанные по каждому из этих веществ;
в)	по избыткам влаги (водяного пара)
_	G 1,2 1об (р ) з (d^ (р) з Дцр)
i = ^.(,)3 +	1,2(ДВ-Дир)
(13.7)
В помещениях с избыточной влагой (театрах, столо-
вых, банях, прачечных и т. п.) необходимо делать про-
верку достаточности воздухообмена для предупреждения
образования конденсата на внутренней поверхности на-
ружных ограждений при расчетных параметрах наруж-
ного воздуха в холодный период года;
г)	по избыткам полной теплоты
L = ^б.<р,з + ——од ~ 1,2 £°°<р 13 (/"6-,р ’1 ~/1|р) ; (13.8)
1 >2 (7п	1 пр)
д) по нормируемой кратности воздухообмена
L=Vn;	(13.9)
е) по нормируемому удельному расходу приточного
242
воздуха
L = F£lip;	(13.10)
/-=f<ip.	(13.11)
В формулах (13.5)—(13.11): /,ов.(р.)з — расход воздуха, удаляе-
мого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения, м3/ч; Qn01l.
<2пол — избыточный явный и полный тепловой потоки в помещение,
Вт; с — теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м3-С); /Об.<р.м—
температура воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей
зоны помещения, °C; (в — температура воздуха, удаляемого из поме-
щения за пределами обслуживаемой пли рабочей зоны, СС; /Пр —
температура воздуха, подаваемого в помещение, СС; G — избытки
влаги в помещении, г/ч; doe.(p.)3 — влагосодержанпе воздуха, удаляе-
мого из обслуживаемой или рабочей зоны, г/кг; <7В—влагосодержа-
пие воздуха, удаляемого из помещения за пределами обслуживаемой
или рабочей зоны, г/кг; dnp—влагосодержанпе воздуха, подаваемо-
го в помещение, г/кг; 7ов.<р.)з, /в, /пр — удельные энтальпии воздуха
при температурах /ос.ср.>з, (в, (пр соответственно, кДж/кг; mpo — мас-
са каждого из вредных веществ, поступающих из воздуха помеще-
ния, мг/ч; /гос.(р.)з, to — концентрация вредного вещества в воздухе,
удаляемом соответственно из рабочей зоны помещения и за се пре-
делами, мг/м3; /гПр — концентрация вредного вещества в воздухе,
подаваемом в помещение, мг/м3; V — объем помещения, м3; для
помещений высотой 6м и более следует принимать V=6f; F — пло-
щадь помещения, м2; N — число людей, рабочих мест, единиц обору-
дования; п — нормируемая кратность воздухообмена, ч-1; Lnp — нор-
мируемый расход приточного воздуха на 1 м2 площади пола помеще-
ния, м3/(ч-м2); Гпр — нормируемый удельный расход приточного
воздуха на 1 человека, на 1 рабочее место или единицу оборудова-
ния, м3/ч.
Параметр АОб.(р.)з, принимают равным ПДК в рабочей
зоне помещения, а параметры воздуха (об.(р.)з, <Л>б.(р.)з,
/об.(р.)з — равными расчетным параметрам в обслуживае-
мой или рабочей зоне помещения по разд. II [И].
Для обеспечения норм взрывопожарной безопасности
воздухообмен в помещении необходимо определять по
формуле (13.6), заменяя &об.(р.)з и kD на 0,1/гд, мг/м3, где
kA — нижний концентрационный предел распространения
пламени по газо-,паро- и пылевоздушным смесям.
За расчетное значение воздухообмена следует при-
нять большую из величин, полученных по приведенным
формулам.
§ 48.	Понятие о способах организации
воздухообмена и устройстве систем вентиляции
Воздушная среда в помещении, удовлетворяющая са-
нитарным нормам, обеспечивается в результате удаления
16*
243
загрязненного воздуха из помещения и подачи чистого
наружного воздуха. Соответственно этому системы вен-
тиляции подразделяют на вытяжные и приточные.
По способу перемещения удаляемого из помещений
и подаваемого в помещения воздуха различают вентиля-
цию естественную (неорганизованную и организован-
ную) и механическую (искусственную).
Под неорганизованной естественной вентиляцией по-
нимают воздухообмен в помещениях, происходящий под
влиянием разности давлений наружного и внутреннего
воздуха и действия ветра через неплотности ограждаю-
щих конструкций, а также при открывании форточек,
фрамуг и дверей Воздухообмен, присходящий также под
влиянием разности давлений наружного и внутреннего
воздуха и действия ветра, но через специально устроен-
ные в наружных ограждениях фрамуги, степень откры-
тия которых с каждой стороны здания регулируется, яв-
ляется вентиляцией естественной, но организованной.
Этот вид вентиляции называется аэрацией.
Механической или искусственной вентиляцией назы-
вается способ подачи воздуха в помещение или удаления
из него с помощью вентилятора. Такой способ воздухо-
обмена является более совершенным, так как воздух, по-
даваемый в помещение, может быть специально подготов-
ленным в отношении его чистоты, температуры и влаж-
ности.
Системы механической вентиляции, автоматически
поддерживающие в помещениях метеорологические ус-
ловия на уровне заданных независимо от изменяющихся
параметров внешней воздушной среды, называются си-
стемами кондиционирования воздуха (condition — усло-
вие).
По способу организации воздухообмена в помещени-
ях вентиляция может быть общеобменной, местной (ло-
кализующей), смешанной, аварийной и противодымной.
По назначению системы вентиляции подразделяются па
приточные и вытяжные. Системы вентиляции, удаляющие
загрязненный воздух из помещения, называются вытяж-
ными. Системы вентиляции, обеспечивающие подачу
в помещение наружного воздуха, подогреваемого в хо-
лодный период года, называются приточными. Вытяж-
ные системы вентиляции в зависимости от места удале-
ния вредных выделений, а приточные системы вентиля-
ции в зависимости от места подачи наружного воздуха
244
Рис. 13.1. Схемы сис-
тем вентиляции
1 — зонт вытяжной;
2 — воздушный душ;
3 — вентилятор для уда-
ления вредностей; 4 —
вентилятор для подачи
чистого воздуха; 5 —
калорифер; 6 — решетка
жалюзийная
подразделяются на общеобменные, местные и смешан-
ные.
Общеобменная вентиляция предусматривается для
создания одинаковых условий воздушной среды (темпе-
ратуры, влажности, чистоты воздуха и его подвижности)
во всем помещении, главным образом в рабочей зоне
(/7 — 1,5—2м от пола), когда какие-либо вредные веще-
ства распространяются по всему объему помещения или
нет возможности уловить их в местах выделения (рис.
13.1,а). Общеобменная вентиляция может быть как при-
точной, так и вытяжной, а чаще приточно-вытяжной,
обеспечивающей организованный приток и удаление воз-
духа.
При местной вытяжной вентиляции загрязненный
воздух удаляется прямо из мест его загрязнения. Мест-
ная приточная вентиляция применяется в тех случаях,
когда свежий воздух требуется лишь в определенных
местах помещения (на рабочих местах). Примером такой
вентиляции может служить воздушный душ — струя воз-
духа, направленная непосредственно на рабочее место
(рис. 13.1, б).
Смешанные системы, применяемые главным образом
в производственных помещениях, представляют собой
комбинации общеобменной вентиляции с местной (рис.
13.1,в).
245
Аварийные вентиляционные установки предусматри-
вают в помещениях, в которых возможно внезапное не-
ожиданное выделение вредных веществ в количествах,
значительно превышающих допустимые. Эти установки
включают только в случае, если необходимо быстро уда-
лить вредные выделения.
Противодымная вентиляция предусматривается для
обеспечения эксплуатации людей из помещений здания
в начальной стадии пожара.
Вопрос о том, какую из перечисленных систем венти-
ляции следует устраивать, решается в каждом отдельном
случае в зависимости от назначения помещения, харак-
тера вредных выделений, возникающих в нем, и схемы
движения воздушных потоков внутри здания.
В так называемых горячих цехах широко используют
аэрацию, местные отсосы и воздушные души. В воротах
устраивают воздушные тепловые завесы. В холодных це-
хах применяют общеобменную приточно-вытяжную вен-
тиляцию и системы кондиционирования воздуха там, где
это диктуется условиями технологии. В общественных
зданиях (театрах, кино, залах заседаний, магазинах,
спортзалах и т. п.), как правило, устраивают общеоб-
менную приточно-вытяжную вентиляцию или систему
кондиционирования воздуха.
В помещениях, где требуется незначительный возду-
хообмен, организуют только одну вытяжную вентиляцию.
Количество удаляемого воздуха в этом случае восполня-
ется воздухом, поступающим в помещение через неплот-
ности в ограждающих конструкциях и при открывании
форточек или фрамуг.
В жилых домах устраивают обычно только вытяжную
(естественную, редко — механическую) вентиляцию из
кухонь и санузлов. Приток в жилые комнаты осуществ-
ляется через окна, форточки или специальные устрой-
ства под окнами.
Контрольные вопросы. 1. Какие вредные выделения
имеются в жилых и общественных зданиях? 2. Что такое
предельно допустимая концентрация? 3. Что понимают
под воздухообменом и под кратностью воздухообмена?
4. Как производится выбор расчетного значения возду-
хообмена? 5. Какой может быть вентиляция по способу
организации воздухообмена?
ГЛАВА 14. ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
§ 49.	Принципиальная схема и конструктивные
элементы канальной системы естественной
вентиляции
Канальными системами естественной вентиляции на-
зываются системы, в которых подача наружного воздуха
или удаление загрязненного осуществляется по специ-
альным каналам, предусмотренным в конструкциях зда-
ния, или приставным воздуховодам. Воздух в этих систе-
мах перемещается вследствие разности давлений наруж-
ного и внутреннего воздуха.
В системах естественной вентиляции величина распо-
лагаемого давления, которое расходуется на преодоление
сопротивления движению воздуха по каналам и другим
элементам системы, незначительна и непостоянна. По-
этому приточную канальную вентиляцию с естественным
побуждением в настоящее время почти не применяют.
Вытяжная естественная канальная вентиляция осу-
ществляется преимущественно в жилых и общественных
зданиях для помещений, не требующих воздухообмена
больше однократного. В производственных зданиях со-
гласно СНиП 2.04.05—86 естественную вентиляцию сле-
дует проектировать, если она обеспечит нормируемые
условия воздушной среды в помещениях и если она до-
пустима по технологическим требованиям.
Вытяжная естественная канальная вентиляция (рис.
14.1) состоит из вертикальных внутристенных или при-
ставных каналов с отверстиями, закрытыми жалюзийны-
ми решетками, сборных горизонтальных воздуховодов
и вытяжной шахты. Для усиления вытяжки воздуха из
помещений на шахте часто устанавливают специальную
насадку — дефлектор. Загрязненный воздух из помеще-
ний поступает через жалюзийную решетку в канал, под-
нимается вверх, достигая сборных воздуховодов, и отту-
да выходит через шахту в атмосферу.
Вытяжка из помещений регулируется жалюзийными
решетками в вытяжных отверстиях, а также дроссель-
клапанами или задвижками, устанавливаемыми в сбор-
ном воздуховоде и в шахте.
Каналы и воздуховоды. В настоящее время изготов-
ляют специальные вентиляционные панели или блоки
с каналами круглого, прямоугольного или овального се-
247
Рис. 14.1. Схема вытяжной
естественной канальной вен-
тиляции
Рис. 14.2. Индустриальные
вентиляционные блоки
а — с обособленными наклон-
пыми каналами; б — с наклон-
ным перепускным каналом;
с — с двумя каналами-спутни-
ка ми
чения. Наиболее рациональной формой сечения канала
и воздуховода следует считать круглую, так как по срав-
нению с другими формами она при той же площади име-
ет меньший периметр, а следовательно, и меньшую ве-
личину сопротивления трению.
В современных крупнопанельных зданиях вентиляци-
онные каналы изготовляют в виде специальных блоков
или панелей из бетона, железобетона и других материа-
248
Рис. 14.3. Конструкция вентиляционных каналов и воздуховодов
а — в кирпичных стенах; б — в бороздах стены, заделываемых плитами; в —
подвесной воздуховод у потолка; г — приставные вертикальные каналы; с?—
ко/япоиовка каналов со встроенными шкафами; е — каналы из сухой штука-
турки в перегородках: / — кирпичные стены; 2 — штукатурка; 3— гипсошлако-
вые плиты; 4— перекрытие; 5 — подвеска стальная; 6 — крепление (50Х50Х
Х4 мм)
лов. Вентиляционные блоки для зданий с числом этажей
до пяти изготовляют с индивидуальными каналами для
каждого этажа (рис. 14.2, а), а для зданий с числом
этажей пять и более с целью сокращения площади, за-
нимаемой каналами, выполняют ио схеме с перепуском
через один или несколько этажей. Такие блоки имеют
сборный канал большого сечения, к которому подключа-
ются вертикальные каналы из этажей (рис. 14.2,6 и в).
Устройство самостоятельных каналов из каждого поме-
щения обеспечивает пожарную безопасность вентиляци-
онных систем, звукоизоляцию и выполнение санитарно-
гигиенических требований.
Если в зданиях внутренние стены кирпичные, то вен-
тиляционные каналы устраивают в толще стен или бо-
роздах, заделываемых плитами (рис. 14.3, а, б). Мини-
мально допустимый размер вентиляционных каналов
в кирпичных стенах ’/2XV2 кирпича (140X140 мм). Тол-
щина стенок канала принимается не менее ’/г кирпича.
249
В наружных стенах вентиляционные каналы не устраи-
вают.
Если нет внутренних кирпичных стен, устраивают при-
ставные воздуховоды из блоков или плит; минимальный
размер их 100X150 мм. Приставные воздуховоды в поме-
щениях с нормальной влажностью воздуха обычно вы-
полняют из гипсошлаковых и гипсоволокнистых плит,
а при повышенной влажности воздуха — из шлакобетон-
ных или бетонных плит толщиной 35—40 мм. В отдель-
ных случаях целесообразно изготовлять воздуховоды из
асбестоцементных плит, из листовой стали и из пласт-
массы. Приставные воздуховоды устраивают, как прави-
ло, у внутренних строительных конструкций: они могут
размещаться у перегородок или компоноваться со встро-
енными шкафами, колоннами и т. д. (рис 14.3, в—в).
Если приставные воздуховоды по какой-либо причи-
не размещаются у наружной стены, то между стеной
и воздуховодом обязательно оставляют зазор не менее
5 см или делают утепление, чтобы предотвратить охлаж-
дение воздуха, перемещаемого по воздуховоду, и сниже-
ние в связи с этим действующего давления Кроме того,
в воздуховодах, расположенных у наружных стен, может
конденсироваться влага из удаляемого воздуха.
Воздуховоды, прокладываемые на чердаках или в не-
отапливаемых помещениях, выполняют из двойных гип-
сошлаковых или шлакобетонных плит толщиной 40—
50 мм с воздушной прослойкой 40 мм (рис. 14.4, а) либо
из многопустотных гипсошлаковых или шлакобетонных
плит толщиной 100 мм (рис. 14.4, б). Термическое сопро-
тивление стенок воздуховодов /?ст должно быть не ме-
нее 0,5 (м2-К)/Вт. Сборные воздуховоды на чердаке
размещают по железобетонному покрытию с подстилкой
одного ряда плит, который заливают цементным раство-
ром слоем не менее 5 мм. Размер горизонтальных возду-
ховодов, расположенных на чердаках, следует прини-
мать не менее 200x200 мм.
В бесчердачных зданиях каналы можно объединять
в сборный воздуховод, устраивая его под потолком ко-
ридора, лестничных клеток и других вспомогательных
помещений. Нередко по архитектурным соображениям
для объединения каналов в коридорах предусматрива-
ют подшивной потолок.
Сборные горизонтальные воздуховоды, предназначен-
ные для перемещения воздуха с повышенной влажно-
250
х-х
Рис. 14.4. Возду-
ховоды, устраи-
ваемые на чердаке
или в неотаплива-
емых помещениях
1 — штукатурная
дранка; 2 — армату-
ра из пачечной ста-
ли: 3 — гипсошла-
ковые плиты; 4 —
воздушная прослой-
ка; 5 — заливка гип-
сом; 6— место тща-
тельной заделки гип-
сом на глубину
25 мм
стью, выполняют с уклоном 0,01—0,015 к вытяжной шах-
те. Вода стекает по трубке через гидравлический затвор
в канализацию. Над воздуховодами в местах перехода
устраивают трапы (мостики) шириной 600—700 мм со
ступенями и перилами.
В бесчердачных жилых зданиях вентиляционные ка-
налы часто выводят без объединения в сборный возду-
ховод (см. рис. 14.4).
Жалюзийные решетки. В местах забора или раздачи
воздуха в приточных и вытяжных системах устанавлива-
ют жалюзийные решетки для регулирования количества
воздуха, поступающего и удаляемого через отверстия.
Наиболее широко применяют жалюзийные решетки с по-
движными перьями жалюзи (рис. 14.5); стандартные
размеры их приведены в справочниках. С помощью шну-
251
a)
теЖ®Т1Я1!ЖЮ
gssmswi
ваияаяивяа
ОЯШ1ЯШИ
iiisesggg
ДЗЦЯЕЖЯйЮ
ия1яаяв!®а
Рис. 14.5. Решетки жалюзийные
а — регулируемая приточная; б — регулируемая вытяжная
ра или троса решетка может быть полностью открыта,
полностью или частично закрыта. В газифицированных
ванных комнатах и кухнях устанавливают нерегулируе-
мые решетки.
При повышенных требованиях к внутренней отделке
помещений решетки изготавливают из металла, пласти-
ка, гипса и придают им разнообразную форму и рисунок.
Однако гидравлическое сопротивление этих решеток,
а также площадь их живого сечения должны быть таки-
ми же, как и у стандартной решетки.
Вытяжные шахты. Высота шахты естественной вы-
тяжной вентиляции над кровлей определяется так же,
как и высота дымовой трубы отопительной печи (рис.
14.6). Вытяжные шахты систем вентиляции жилых зда-
ний рекомендуется устраивать с обособленными и объ-
единенными каналами. Шахты с обособленными канала-
ми могут быть выполнены из бетонных блоков с утепли-
телем фибролитом (рис. 14.6,о) с утолщенными
стенками из шлакобетона, керамзитобетона или другого
малотеплопроводного и влагостойкого материала, а так-
же каркасными с эффективным утеплителем.
252
Рис. 14.6. Вытяжные
шахты
1 — железобетонный блок;
2 — щиты из цементно-фиб-
ролитовых плит (внешние
поверхности утеплителя по-
крыты битумом); 3 — фар-
тук из оцинкованной кро-
вельной стали; 4 — зонт ме-
таллический; 5 — борт из
асфальта или цементного
раствора марки 100;	6 —
рулонный гидроизоляцион-
ный ковер из четырех сло-
ев рубероида; 7 — присыпка
гравием на битуме; 8— па-
нель в комплекте; 5 — де-
флектор; 10 — болты для
крепления дефлектора, заде-
ланные в стенки шахты;
11 — дроссель-клапан; 12—
люк
Шахты с объединенными каналами выполняют из лег-
кого бетона (рис. 14.6,6), каркасные шахты — с заполне-
нием малотеплопроводным огнестойким и влагостойким
материалом (пенопластом, пеностеклом, пенокерамзитом
и др.); из бетонных плит — с утеплением из досок толщи-
ной 40 мм, обитых с внутренней стороны кровельной
сталью по войлоку, смоченному в глиняном растворе,
и оштукатуренных по драни с наружной стороны.
Согласно правилам пожарной профилактики в жи-
253
Рис. 14.7. Схема вытяж-
ных каналов жилых зда-
нии
а — раздельные каналы;
б — каналы, объединенные
иа чердаке здания; в — ка-
налы, объединенные в эта-
же и на чердаке: / — жа-
люзийная решетка: 2 —
крыша; 3 — зонт (или деф-
лектор); 4 — сборная вы-
тяжная шахта
лых, общественных и вспомогательных производственных
зданиях высотой до пяти этажей запрещается присоеди-
нять к одному вытяжному каналу помещения, располо-
женные в различных этажах здания. В зданиях же с чис-
лом этажей более пяти допускается объединение отдель-
ных вертикальных вытяжных каналов из каждых
четырех-пяти этажей в один сборный магистральный ка-
нал (рис. 14.7).
§ 50.	Определение естественного давления
и расчет воздуховодов
В канальных системах естественной вытяжной вен-
тиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах
под действием естественного давления, возникающего
вследствие разности давлений холодного наружного и
теплого внутреннего воздуха.
Естественное давление /\ре, Па, определяют по фор-
муле
дРе = ,li А'(Р.1 — Рв),	(14.1)
где lit — высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяж-
254
кого отверстия до устья вытяжной шахты, м; (р„, рп — плотность со-
ответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3 (см. прпл. 12).
Расчетное естественное давление для систем венти-
ляции жилых и общественных зданий согласно СНиП
2.04.05—86 определяется для температуры наружного
воздуха +5 °C. Считается, что при более высоких на-
ружных температурах, когда естественное давление ста-
новится весьма незначительным, дополнительный возду-
хообмен можно получать, открывая более часто и на бо-
лее продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда
створки оконных рам.
Анализируя выражение (14.1), можно сделать сле-
дующие практические выводы.
1.	Верхние этажи здания по сравнению с нижними
находятся в менее благоприятных условиях, так как рас-
полагаемое давление здесь меньше.
2.	Естественное давление становится большим при
низкой температуре наружного воздуха и заметно умень-
шается в теплое время года.
3.	Охлаждение воздуха в воздуховодах (каналах)
влечет за собой снижение действующего давления и мо-
жет вызвать выпадение конденсата со всеми вытекаю-
щими последствиями.
Кроме того, из выражения (14.1) следует, что есте-
ственное давление не зависит от длины горизонтальных
воздуховодов, тогда,как для преодоления сопротивле-
ний в коротких ветвях воздуховодов, безусловно, требу-
ется меньше давления, чем в ветвях значительной про-
тяженности. На основании технико-экономических расче-
тов и опыта эксплуатации вытяжных систем вентиляции
радиус действия их — ог оси вытяжной шахты до оси
наиболее удаленного отверстия — допускается не более
8 м.
Для нормальной работы системы естественной венти-
ляции необходимо, чтобы было сохранено равенство
X (/?/В 4-Z) а = Аре,	(14.2)
где R — удельная потеря давления на трение, Па/м; I — длина воз-
духоводов (каналов), м; RI — потеря давления на трепне расчетной
ветви, Па; Z — потеря давления на местные сопротивления, Па;
Дре — располагаемое давление, Па; а — коэффициент запаса, равный
1.1—1,15; Р — поправочный коэффициент на шероховатость поверх-
ности.
Расчету воздуховодов (каналов) должна предшест-
вовать следующая расчетно-графическая работа.
255
1. Определение воздухообменов для каждого помеще-
ния по кратностям (согласно строительным нормам
и правилам соответствующего здания) или по расчету
(см. § 47). При этой работе заполняется бланк специаль-
ной формы (табл. 14.1).
П родолжение табл. 14.1
Число каналов
Воздухообмен
Размеры сечения
каналов, см
16
2.	Компоновка систем вентиляции. В одну систему
объединяют только одноименные или близкие по назна-
чению помещения. Системы вентиляции квартир, обще-
житий и гостиниц не совмещают с системами вентиля-
ции детских садов и яслей, торговых и других учрежде-
ний, находящихся в том же здании. Санитарные узлы во
всех случаях обслуживаются самостоятельными систе-
мами и при пяти унитазах и более оборудуются механи-
ческими побудителями. В детских садах и яслях реко-
мендуется устраивать вытяжные системы естественной
вентиляции, самостоятельные для каждой группы детей,
256
Рис. 14.8. Схема систе-
мы вытяжной вентиля-
ции (к примеру расчета
воздуховода)
объединяя помещения с учетом их назначения. В кури-
тельных комнатах, как правило, осуществляется меха-
ническая вентиляция. Вытяжку из комнат жилого дома
с окнами, выходящими на одну сторону, рекомендуется
объединять в одну систему.
3.	Графическое изображение на планах этажей и чер-
дака элементов системы (каналов и воздуховодов, вы-
тяжных отверстий и жалюзийных решеток, вытяжных
шахт). Против вытяжных отверстий помещений указы-
вается количество воздуха, удаляемого по каналу. Тран-
зитные каналы, обслуживающие помещения нижних эта-
жей, рекомендуется обозначать римскими цифрами (I,
II, III и т. д.). Все системы вентиляции должны быть
пронумерованы.
4.	Вычерчивание аксонометрических схем в линиях,
или, что лучше, с изображением внешних очертаний всех
элементов системы (рис. 14.8). На схемах в кружке
у выносной черты ставится номер участка, над чертой
указывается нагрузка участка, м3/ч, а под чертой — дли-
на участка, м. Аэродинамический расчет воздух'оводов
(каналов) выполняют по таблице пли номограммам
(рис. 14.9), составленным для стальных воздуховодов
круглого сечения при рЕ = 1,205 кг/м3, /Е=20°С. В них
взаимосвязаны величины L, /?, v, h и d.
Таблица для расчета стальных воздуховодов круглого
сечения приведена в прил. 9. Чтобы воспользоваться таб-
лицей или номограммой для расчета воздуховода прямо-
угольного сечения, необходимо предварительно опреде-
лить соответствующую величину равновеликого (эквива-
лентного) диаметра, т е. такого диаметра круглого
воздуховода, при котором для той же скорости движения
воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные
потери давления па трение были бы равны (табл. 14.2).
17 Тихомиров к. В.
257
Таблица 14.2. Эквивалентные по трению диаметры для
кирпичных каналов
Размер в кирпичах	Площадь, м2	мм
	0,02	140
*/гХ1	0,038	180
1 х1	0,073	225
1 X в/г	0,11	320
1X2	0,14	375
2X2	0,28	545
Примечание. Для каналов квадратного сечения эквивалентный
по трению диаметр равен стороне квадратного капала а.
Диаметр определяется по формуле
fl3 = 2cfc/(«+*).	(14-3)
где а, b — размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.
Если воздуховоды имеют шероховатую поверхность
(табл. 14.3), то коэффициент трения для них, а следова-
Таблица 14.3. Значение коэффициентов шероховатости
Скорость движе- ния воздуха, м/с	Материал воздуховода			
	шлакогнпс	шлакобетон	кирпич	штукатурка по сетке
0,4	1,08	1,11	1,25	1,48
0,8	1,13	1,19	1.4	1,69
1,2	1,18	1,25	1,5	1,84
1,6	1,22	1,31	1,58	1,95
2	1,25	1,35	1,65	2,04
2,4	1,28	1,38	1,7	2,11
3	1,32	1,43	1,77	2,2
4	1,37	1,49	1,86	2,32
5	1,41	1,54	1,93	2,41
6	1,44	1,58	1,98	2,48
7	1,47	1,61	2,03	2,54
8	1,49	1,64	2,06	2,58
тельио, и удельная потеря давления на трение будут со-
ответственно больше, чем указано в таблице (см.
прил. 9) или номограмме для стальных воздуховодов
(см. рис. 14.9).
Методика расчета воздуховодов (каналов) систем ес-
тественной вентиляции может быть представлена в сле-
дующем виде.
Рис. 14.9. Номограмма для расчета круглых стальных воздуховодов
258
17*
259
1.	При заданных объемах воздуха, подлежащего пе-
ремещению по каждому участку каналов, принимают ско-
рость его движения.
2.	По объему воздуха и принятой скорости определя-
ют предварительно площадь сечения каналов. Потери
давления на трение и местные сопротивления для таких
сечений каналов выявляют по таблицам или номограм-
мам.
3.	Сравнивают полученные суммарные сопротивле-
ния с располагаемым давлением. Если эти величины сов-
падают, то предварительно полученные площади сечения
каналов могут быть приняты как окончательные. Если
же потери давления оказались меньше или больше рас-
полагаемого давления, то площадь сечения каналов сле-
дует увеличить пли, наоборот, уменьшить, т. е. посту-
пать так же, как при расчете трубопровода системы отоп-
ления.
При предварительном определении площади сечений
каналов систем естественной вентиляции могут быть за-
даны следующие скорости движения воздуха: в верти-
кальных каналах верхнего этажа о = 0,5—0,6 м/с, из
каждого нижерасположенного этажа на 0,1 м/с больше,
чем из предыдущего, по не выше 1 м/с; в сборных возду-
ховодах о>1 м/с и в вытяжной шахте v=l—1,5 м/с.
Если при расчете воздуховодов задана площадь сече-
ния каналов и известен часовой расход воздуха, то ско-
рость v, м/с, определяется по формуле
v =£/3600/,	(14.4)
где f — площадь сечения канала или воздуховода, м2; L — расход
вентиляционного воздуха, м3/ч.
Потери давления на местные сопротивления
z = st/i,.,
где сумма коэффициентов местных сопротивлений; hv — дина-
мическое давление, Па.
Динамическое давление hv определяется по дополни-
тельной шкале номограммы для расчета воздуховодов
(приведена с правой стороны номограммы).
Местные сопротивления в системе вентиляции во мно-
гих случаях существенно зависят от соотношений раз-
меров фасонных частей и других вентиляционных элемен-
тов, а в тройниках-крестовинах — от соотношений соеди-
няемых или делимых потоков. Численно приближенные
260
значения коэффициентов местного сопротивления при-
ведены в прил. 9.
Пример. Рассчитать воздуховоды системы естественной вытяж-
ной вентиляции, обслуживающей врачебные кабинеты двухэтажного
здания поликлиники. Аксонометрическая схема системы вентиляции
с указанием объема воздуха, проходящего по каждому участку,
длин и номеров участков см. па рис. 14.8. Воздух удаляется из верх-
ней зоны помещений на высоте 0.5 м от потолка. Высота этажей,
включая толщину перекрытия. 3.3 м. Высота чердака под коньком
крыши 3,6 м.
Решение. Температура наружного воздуха для расчета вытяжной
системы естественной вентиляции принимается равной +5JC (ps =
= 1,27 кг/м3). Внутренняя температура воздуха во врачебных каби-
нетах согласно СНиП должна быть 20 С (р??,= 1.205 кг/м3). При
высоте чердака 3,6 м. принимаем высоту вытяжной шахты, исчисляя
ее от оси горизонтального воздуховода до устья шахты, 4,6 м.
Располагаемое естественное давление в системе вентиляции для
помещений второго этажа согласно формуле (14 1) равно
Др2 = 5,5 (1,27 — 1,205)9,8= 3,53 Па,
а для помещений первого этажа
ЬР1 = 8,8(1,27— 1,205)9,8 = 5,59 Па.
Расчет воздуховодов начинаем с наиболее неблагоприятно рас-
положенного канала, для которого возможная удельная потеря дав
ления имеет наименьшее значение.
Из схемы системы вентиляции видно, что таким будет канал
второго этажа правой ветки, обозначенный № 1 (см. рис. 14.8).
Действительно, возможная удельная потеря давления для участ-
ков 1, 2, 3, 4, 5 и 6 при общей длине их
2/= 0,9-1-0,5 4-3+ 1,4 + 0,54-4,6= 10,9 м
будет
АруЛ, = 3,53/10,9 = 0,32 Па,
а для участков 7, 3, 4, 5 и 6 при общей длине их
S/ = 4,2+3+0,5+1,4+ 4,6= 13,7 м
Друд, = 5,59/13,7 = 0,41 Па.
Приступаем к расчетам участков 1, 2. 3, 4, 5 и 6, для которых
удельное давление получилось меньше.
Участок 1. Для определения площади сечения канала участка I
задаемся скоростью движения воздуха в нем 0,6 м/с. При этой ско-
рости и количестве удаляемого воздуха по каналу £=80 м3/ч пло-
щадь сечения канала f, м2, по формуле (26.4) должна быть
Принимаем для участка 1 кирпичный канал '/2Х1 кирпич. Пло-
щадь сечения канала с учетом швов /=0,038 м2. При этой площади
сечения фактически скорость движения воздуха о
£	80
V~ 3600 ~ 3600 0,038 ~ ’е6 М/С‘
261
Так как этот канал прямоугольного сечения, для определения
потерн давления на трение необходимо установить по табл, 14.2 эк-
вивалентный диаметр. Он будет равен 180 мм.
Пользуясь приведенной выше номограммой (см. рис. 14.9), нахо-
дим, что при скорости движения воздуха 0,58 м/с в воздуховоде
диаметром 180 мм потеря давления на трение на 1 м воздуховода
равна 0.04 Па а на всем участке 1 длиной 0 9 м с учетом коэффици-
ента шероховатости (см. табл. 14 3).
RIQ = 0,04-0,9-1,32 = 0,047.
Далее по прнл. 9 находим сумму коэффициентов местных сопро-
тивлений участка:
• вход в жалюзийную решетку с поворотом потока £=2;
два прямоугольных колена в верхней части канала
5 = 2-1,26 = 2,52.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений для участка 1
21 = 2 + 2,52 = 4,52.
Динамическое давление hv находим по скорости движения возду-
ха 0,58 м/с на номограмме внизу; оно равно 0,19 Па.
Потерю давления на местные сопротивления Z участка 1 опре-
деляем, умножая величину на hc:
7 = 4,52-0,19 = 0,86 Па.
Общая потеря давления на участке 1 составляет
Rip + 7 = 0,047 + 0,86 = 0,91 Па.
Участок 2. На участках 1 и 2 количество движущегося воздуха
одинаково (80 ма/ч), ио площади сечения кирпичного канала и го-
ризонтального гипсошлакового короба разные.
Горизонтальный гипсошлаковый короб принимаем размером
220x220 мм (f=0,048 м2). Эквивалентный диаметр <1э=220 мм. Ско-
рость движения воздуха на участке
что при длине участка 0,5 м можно допустить, учитывая, что шлако-
гипсовые двойные короба не изготовляются размером меньшим чем
220X220 мм.
При +=220 мм и ц = 0,47 м/с потеря давления па трение на
этом участке с учетом коэффициента шероховатости будет
Rip = 0,046-0,5-1,09 = 0,011 Па.
На участке 2 имеется лишь одно местное сопротивление через
тройник. По прил. 9 находим, что сопротивление тройника на проход
5=1,15.
Динамическое давление /г„ при о=0,47 м/с равно 0,13 Па. Поте-
ря давления на местные сопротивления
Z = 1,15-0,13 = 0,15 Па.
Общая потеря давления на участке 2
l?/fi + Z = 0,014 + 0,15 = 0,16 Па.
262
Участок 3. Согласно данным, приведенным выше, задаемся ско-
ростью движения воздуха на участке 3 в 1 м/с. Тогда при количест-
ве удаляемого воздуха /.= 154 м3/ч по участку 3 площадь сечения
короба должна быть равна
154
/ =------= 0,043 м=.
3600-1
Принимаем короб из гипсошлаковых плит размером 220Х
Х220 мм, эквивалентный диаметр +=220 мм; фактическая скорость
движения воздуха в воздх ховоде будет с = 0,89 м/с. При этих усло-
виях потеря давления на трение па участке равна
Rld = 0,065-3-1,14 = 0,22 Па.
На участке 3 имеется лишь одно местное сопротивление при про-
ходе через тройник в следующий участок 4.
По прнл. 9 интерполяцией находим, что коэффициент местного
сопротивления тройника £ = 0.65; динамическое давление при v —
=0.89 м/с равно 0 49 На.
Потеря давления на местные сопротивтення участка 3
Z = 0,65-0,49 = 0,32 Па.
Общая потеря давления на участке 3 составляет
#/£ + 7 = 0,22 + 0,32 = 0,54 Па.
Участок 4. На участке 4 размер воздуховода принимаем 300Х
ХЗОО мм.
При количестве удаляемого воздуха L=250 м3/ч и площади се-
чения воздуховода f= 0,09 м2 скорость равна
250
о =---------= 0,77 м/с.
3600-0,09
При +=300 мм и о=0.77 м/с потери давления па трение на
участке 4
/?/р = 0,03 ПО,5-1,12 = 0,02 Па.
На участке 4 имеется тройник па проходе, п коэффициент мест-
ного сопротивления £ равен 0.1
Динамическое давление при скорости удаляемого воздуха
0,77 м/с равно 0.37 Па. Потеря давления на местное сопротивление
участка 4 (в тройнике)
7 = 0,4-0,37 = 0,15 Па.
Общая потеря давления на участке 4
RIP + г = 0,02 + 0,15 =0,17 Па.
Участок 5. На участке 5 размеры короба не изменяем, нскорость
воздуха на этом участке
315
V—----------=0,97 м/с.
3600-0,09
При 0 = 0,97 м/с и + = 300 мм потеря давления на трение состав-
ляет
/?/Р = 0,052-1,4-1,15 = 0,08-1 Па.
263
На участке 5 имеется тройник на всасывание с £=0,8. Динами-
ческое давление при скорости движения воздуха 0,97 м/с равно
0,57 Па.
Потеря давления на местное сопротивление на участке 5
Z = 0,80,57 = 0,46 Па.
Общая потеря давления на участке 5
Rip + Z = 0,084 4- 0,46 = 0,54 Па.
Участок 6. На участке 6 размер короба увеличиваем до 400х
400 мм, так как суммарное количество воздуха, удаляемого системой
вентиляции, равно 610 м:!/ч.
Фактическая скорость движения воздуха в шахте
610
v —----„ „ . = 1.06 м/с.
3600-0,16
При о=1,06 м/с и d3=400 мм потеря давления на участке со-
ставит
Rip = 0,043-4,6-1,6 = 0,23 Па.
На участке 6 имеется два вида местного сопротивления — утеп-
ленный клапан и деревянная утепленная шахта с зонтом. Коэффи-
циент местного сопротивления £ утепленного клапана 0,1, а вытяж-
ной шахты с зонтом — 1,3,.
Динамическое давление при скорости движения воздуха 1,06 м/с
hi>=0,66 Па.
Потеря давления па преодоление местных сопротивлений
Z = 1,4-0,66 = 0,92 Па.
Общая потеря давления на участке 6
fl/fl + Z = 0,23+ 0,92 = 1,15.
Суммарная потеря давления в ветке
S(/?/p + Z) = 0,91 +0,16 + 0,54 + 0,17 + 0,54+ 1,15 = 3,47 Па
При располагаемом давлении в системе для второго этажа
Др._> = 3,53 Па.
Дальнейший подбор площади сечений каналов и короба должен
быть произведен с увязкой потерь давления. Так, например, для
участка 7 канала, обслуживающего кабинет первого этажа, необхо-
димо из общего давления Др, = 5,59 Па вычесть потерю давления па
участках 3, 4, 5, 6, которые мы уже рассчитали.
В результате будем .иметь 5,59—(3,47—1,07) =3,19 Па.
Потеря давления па участке 7 составляет 0,67 Па (табл. 14.4),
т. е. избыточное давление на этом участке 3,20—0,67=2,53 Па.
Потери давления на участках 8, 9 и 10 должны быть равны рас-
полагаемому давлению для каналов второго этажа за вычетом поте-
ри давления в вытяжной шахте, которая уже определена (см. уча-
сток 6). Потери давления на участках 11 и 12 должны быть равны
располагаемому давлению для каналов первого этажа, уменьшенно-
му на суммарную потерю участков 6, 9 и 10. Сечение канала 13
подбирается по располагаемому давлению для первого этажа за вы-
четом суммарной потери давления на участках 12, 10, 9 и 6. В про-
цессе расчета воздуховодов системы вентиляции заполняются специ-
альные бланки (табл. 14.5),
264
R/P+Z, Па	Ш 1 оо —<	о	xF	Г*	xF	»— 1 xF	Г- сг>	—	Ю	—«	ю	-]	со О	О*	сГ	О	О	||	о и
Таблица 14.4. Результаты расчета воздуховодов системы естественной вытяжной вентиляции
(см. рис. 14.8)
						CM 1 co	
ст:	co	Ю	см	СО	со	CH CO	CM
С	oo		со	т  *			LO
			Г			C 1 СЧ	*.
N	c	О	о	о	о	II	о
						H	
	Cl	Ю	ю				co
	uO		СО	xF	оо	xf1	oo
	xF	o'	о	о	о		СЧ
«3		co	СП			CO	00
	•—<		XF	со	ио	co	—
	o	o”	о	о	о	о	о
с:							
Е		^F		о		co	
	xi*		см	см	со	CM	IO
	О	о	СМ	о	о	CO	
2	o	о*	о’	о	о	О	o"
S		CO	to	х±*	О1	co	UO
<9	x)*	CM	СО	со	ю		co
К	c>	о	о	о	о	О	о
	o*	о	о	о	о	о	о
о	00		о			CO	
2	1_O	XF	00	Г--	СП	о	ю
	о	о	о	о	о		о
	oo	00	оо				co
s	co		xi*	СП	СП	CO	co
	о	о	о	о	о		о
	о	сГ	о	о	о	о	о
S		о			f~>		о
—	oo	CM	см	С*г 1	о	о	oo
			см	со	со		
		о		б~)	о	о	о
		CM	см	о			
s	CM	CM	сч	со	со	XT4	CM
	X	X	X	X	X	X	у
X	c~-l	о	(**"3	Ci	(20	f—)	о
<3	xf*	СМ	см				'J4
		О]	см	СО	со	xF	
s	о	LO		UO	Xt1	CO	CM
—	о	о	со	о	—•	xF	X?
		о			Ю		
	oo	со	1О	ю	....		
?				см	со	CO	
№ участ- ка	T—"	сч	оо	xf	LO	CO	
265
Таблица 14.5. Значение коэффициента местного сопротивления £
Ке участка	Местное сопротивление		
1	Вход в жалюзийную решетку с пово-	2	4,52
	ротом потока Колено прямоугольное 2x1,26	2,52	4,52
2	TnoiiiiiiK на проход	1,15	1,15
3	То же	0,65	0,65
4	Тройник: на проход	0,4	0,4
	на всасывание	0,8	0,8
5	Клапан утепленный	0,1	1,4
6	Шахта с зонтом	1,3	1,4
§ 51. Дефлекторы
Дефлекторами называются специальные насадки,
устанавливаемые на концах труб или шахт, а также не-
посредственно над вытяжными отверстиями в крышах
производственных зданий. Назначение дефлектора —
усилить вытяжку загрязненного воздуха из различных
помещений. Работа дефлектора основана на использова-
нии энергии потока воздуха — ветра, который, ударяясь
о поверхность дефлектора и обтекая его, создает возле
большей части его периметра разрежение, что и усили-
вает вытяжку воздуха из помещений.
Дефлекторы изготовляют различны?-: конструкций и
размеров. Наиболее распространены дефлекторы ЦАГИ
круглой (рис. 14.10) и квадратной форм. Размеры от-
дельных элементов дефлектора указаны в долях диамет-
ра его патрубка. Номер дефлектора соответствует диа-
метру патрубка в дециметрах. Дефлектор ЦАГИ квад-
ратной формы состоит в основном из тех же элементов,
что и круглый.
Ориентировочно определить диаметр патрубка деф-
лектора типа ЦАГИ можно по формуле
d = 0,0188 ]^L/vn.	(14.5)
Скорость воздуха в патрубке дефлектора при учете
только ветрового давления определяют по формуле
/~
VR = 1/ ~~ Г~ *	(14 G)
|/	1,2+	+0,02 —
266
Рис. 14.10. Дефлектор ЦАГИ	< 2d
1 — патрубок:	2 — диффузор;
3 — корпус дефлектора; 4—
лапки для крепления зонта-
колпака; 5 — зонт-колпак
Рис. 14.11. Номограмма для
подбора дефлектора ЦАГИ
а с учетом давления ветра и гравитационного давле-
ния — по формуле
0,4^4-1,6р
———— ,	(14.7)
1,2+Sg+ 0,С2 —
а
где Он — скорость ветра, м/с; S£—сумма коэффициентов местного
сопротивления вытяжного воздуховода, при его отсутствии £=0,5
(вход в патрубок дефлектора); / — длина патрубка дефлектора или
вытяжного воздуховода, м; р — тепловое давление, равное hg(p„—
—Рв)-
Скорость движения воздуха в патрубке дефлектора
составляет приблизительно 0,2—0,4 скорости движения
267
ветра, т. е.
v = (0,2 — 0,4) ов.
Если дефлектор устанавливается непосредственно в
перекрытии без вытяжной трубы, скорость движения воз-
духа в патрубке дефлектора будет несколько больше
0,5 м/с.
Для подбора дефлектора типа ЦАГИ при установке
его на крыше или шахте с незначительными сопротив-
лениями дефлектора до патрубка можно пользоваться
номограммами (рис. 14.11).
Дефлекторы рекомендуется устанавливать в наиболее
высоких точках, непосредственно обдуваемых ветром.
Нельзя ставить дефлекторы в зоне подпора ветра, напри-
мер перед стеной, на которую направлен ветер, вблизи
выступающих брандмауэров и т. п., так как в этих ус-
ловиях возможно опрокидывание тяги, т. е. задувание
наружного воздуха внутрь помещения. Не следует так-
же устанавливать дефлекторы между высокими здания-
ми (в аэродинамической тени).
§ 52. Краткие сведения об аэрации зданий
Аэрацией зданий называется организованный и управ-
ляемый естественный воздухообмен через открывающие-
ся фрамуги в окнах и вентиляционно-световые фонари
с использованием теплового и ветрового давлений
Хэрация широко применяется в производственных
зданиях с большими теплоизбытками и позволяет осуще-
ствлять воздухообмены, достигающие миллионов кубиче-
ских метров в 1 ч.
Гравитационное давление, в результате которого воз-
дух поступает в помещение и выходит из него, образую-
щееся за счет разности температур наружного и внутрен-
него воздуха, регулируется различной степенью откры-
тия фрамуг и фонарей. Разность этих давлений на
одном и том же уровне называется внутренним избыточ-
ным давлением и обозначается р113б: при этом рИЗб может
быть как положительной, так и отрицательной величиной
(рис 14.12).
Очевидно, что превышение наружного давления над
внутренним (при отрицательном значении рп3б) обуслов-
ливает поступление воздуха через отверстие в наружном
ограждении внутрь помещения, а превышение внутрен-
268
Рис. 14.12. Схема аэрации зда-
ния
Рис. 14.13. Движение воздуш-
ных масс у здания, вертикаль-
ная (с) и горизонтальная (б)
проекции
него давления над наружным (при положительном зна-
чении Ризо), наоборот, — выход его из помещения. Если
Ризб=0, то движения воздуха через отверстие не будет.
Плоскость, где внутреннее избыточное давление равно
нулю, называется нейтральной зоной.
Расстояния от нейтральной зоны до середины вытяж-
ного и приточного отверстий обратно пропорциональны
квадратам площадей отверстий; при этом нейтральная
зона располагается ближе к большему отверстию.
Если Fi=F2, то hx —h2—h!2. Следовательно, при рав-
ных отверстиях нейтральная зона находится посредине.
Заметим, что нейтральная зона в помещении может
быть только при действии оцнпх теплопзбытков; при вег-
ре или ветре с теплоизбытками опа резко смещается
вверх и исчезает.
269
Связь между расходом воздуха, который протекает
через отверстие, имеющее площадь F, и раностью давле-
ний внутри и снаружи однопролетиого цеха выражается
формулой
G = pFK2pZp,	(14.8)
где G — массовый секундный расход воздуха, кг/с; ц — коэффици-
ент расхода, зависящий от условий истечения; р — плотность возду-
ха в исходном состоянии, кг/м3; Др — разность давлений внутри и
снаружи помещения в данном отверстии, Па.
Ориентировочное количество воздуха L, м3/ч, выхо-
дящего из цеха через 1 м2 отверстия с учетом только теп-
лового давления и при условии равенства площадей от-
верстий в стенах и фонарях и коэффициенте расхода
|i=0,6 можно определить по упрощенной формуле
£ = 42О]/ДД/,	(14.9)
где h— расстояние между центрами нижних и верхних отверстий, м;
Д/ — разность температур средней (по высоте) в помещении и на-
ружной температурой, град.
Если значение р. будет иным, то для получения
удельного воздухообмена нужно выражение для L (14.9)
разделить на 0,6 и умножить на новое значение р:
420и	—
L^—pVhM	(14.10)
0,6
Аэрация с использованием ветрового давления осно-
вана на том, что на наветренных поверхностях здания
возникает избыточное давление, а на заветренных сторо-
нах— разрежение (рис. 14.13).
Ветровое давление на поверхности ограждения опре-
деляют из выражения
о2 р
Рв = *-^.	(14-11)
где k — аэродинамический коэффициент, показывающий, какая до-
ля динамического давления ветра преобразуется в давление на дан-
ном участке ограждения или кровли. Значения k определяют обычно
путем обдувания воздухонепроницаемых моделей здания потоком
воздуха в аэродинамической трубе. Можно полагать в среднем для
наветренной стороны /е = 4-0,8, а для заветренной k=—0,6.
Большая роль в осуществлении аэрации зданий при-
надлежит инженеру-строителю. В связи с этим приводим
наиболее важные рекомендации архитектурно-планиро-
вочного и конструктивного характера по аэрации произ-
водственных зданий.
270
1.	В многопролетных цехах как приток, так и вытяж-
ку воздуха целесообразно осуществлять преимуществен-
но через открывающиеся фрамуги фонарей, в однопро-
летных цехах — приток через проемы в наружных сте-
нах, а вытяжку — через фонари. Для регулирования
поступления и выхода воздуха открывающиеся фрамуги
и створки фонаря снабжаются специальными механиз-
мами, управляемыми с пола.
2.	При проектировании многопролетных производст-
венных зданий необходимо учитывать количество и ха-
рактер вредных веществ, выделяющихся в каждом про-
лете, и в связи с этим принимать решение о профиле кры-
ши, форме фонаря, взаимном расположении их п высоте
пролетов. При неудачном решении этих вопросов нельзя
применять аэрацию, так как воздух па крыше перегрет
и оказывается сильно загрязненным газами и пылью.
3.	Проемы в зданиях со значительными теплоизбыт-
ками и выделениями вредных газов следует располагать
по периметру зданий так, чтобы они прилегали к наруж-
ной стене наибольшей протяженности.
4.	Для обеспечения достаточного притока чистого
воздуха наилучшим планировочным решением является
конструкция цехов с открытыми продольными наружны-
ми стенами, т. е. без пристроек. Бытовые помещения во
многих случаях целесообразно размещать в торцах зда-
ния.
5.	Большое значение при аэрации цеха имеет его вы-
сота. Для цехов с большими тепловыделениями высота
их должна быть не меньше 10 м.
6.	В зданиях, где аэрация осуществляется в летнее
и зимнее время года, для подачи наружного воздуха зи-
мой приточные отверстия должны быть размещены на
высоте не менее 4 м от пола. Пр.и низких наружных тем-
пературах часть объема вентиляционного воздуха реко-
мендуется вводить в помещение вентилятором с подогре-
вом его до 10—12 °C.
В цехах небольшой высоты подача неподогретого воз-
духа допускается на отметке ниже 4 м, но при условии
устранения непосредственного воздействия холодного
воздуха на работающих, например с помощью козырь-
ков, направляющих воздух вверх.
7.	При аэрации воздух из цехов должен удаляться
через незадуваемые фонари, а также через шахты круг-
лого и квадратного сечений, снабженные дефлекторами.
271
§ 53.	Вентиляция жилых зданий повышенной
этажности. «Теплые» чердаки
В жилых зданиях повышенной этажности в СССР
широко применяется естественная вентиляция. Резуль-
таты, достигнутые в последние годы путем конструктив-
ного совершенствования естественной вентиляции, поз-
воляют считать, что и в дальнейшем ее применение бу-
дет иметь массовый характер.
Один из недостатков системы вытяжной вентиляции
с естественным побуждением, применявшейся па первом
этапе массового строительства жилых здании повышен-
ной этажности, состоял в частом опрокидывании вытяж-
ки в помещениях верхних этажей, располагаемый напор
для удаления воздуха из которых является наименьшим.
Это вызывалось увеличением (по сравнению с распола-
гаемыми напорами) фактических аэродинамических со-
противлений общих участков (вытяжной шахты, гори-
зонтальных коробов).
Для улучшения работы системы вентиляции с есте-
ственным побуждением в каждой секции жилого дома
над кровлей устанавливается общая вытяжная шахта,
обслуживающая сборные вертикальные каналы всех
квартир независимо от их ориентации. Поскольку такая
шахта всегда может примыкать к выступающему над
кровлей машинному помещению лифта, высоту ее над
кровлей можно увеличить до 2,5 м. а общую расчетную
высоту — до 6 м. Воздух из вертикальных сборных ка-
налов выпускается непосредственно в помещение черда-
ка, который в этом случае становится «теплым». Скоро-
сти движения воздуха в сборных каналах значительно
увеличиваются, что дает заметный эффект эжектпрова-
ния воздуха из ответвлений транзитным потоком возду-
ха, проходящим через тройник по сборному каналу.
Важное значение для улучшения работы каналов
верхних этажей имеет конструкция выпуска воздуха из
вытяжной шахты. Кроме того, должны быть обеспечены
хорошие дефлектирующие свойства шахты при действии
ветра.
При устройстве общих посекционных вытяжных шахт
помещение «теплого» чердака также должно иметь по-
секционные перегородки, что соответствует и противопо-
жарным требованиям. Установка двух вытяжных шахт в
одном отсеке «теплого» чердака не допускается, так как
272
атмосферное давление у оголовков разных вытяжных
шахт при действии ветра может существенно отличать-
ся и вследствие малого аэродинамического сопротивле-
ния вытяжных шахт одна из них может начать работать
на приток. Это явление наблюдалось па практике.
Помимо указанного, по данным МНПИТЭП, устрой-
ство «теплых» чердаков позволяет: снизить теплопотери
через перекрытие верхнего этажа до 30 %; исключить
необходимость утепления чердачного перекрытия; сни-
зить сопротивление теплопередаче покрытия чердака за
счет утилизации теплоты, содержащейся в удаляемом из
здания воздухе.
Теоретические разработки ЛенЗНИПЭПа показыва-
ют, что в районах Крайнего Севера также экономически
и технически целесообразно использование «теплых» чер
даков в жилых зданиях от четырех этажей и выше.
Кроме того, «теплые» чердаки в условиях Севера предот-
вращают от закупоривания льдом и снегом оголовков
вытяжных шахт.
§ 54.	Строительные работы при монтаже
вентиляции
В целях своевременной подготовки объекта к монта-
жу систем вентиляции между генеральным подрядчи-
ком— организацией, выполняющей основные строитель-
ные работы, и монтажной организацией, которая будет
заниматься монтажом вентиляционных систем, должны
быть согласованы виды строительных работ, связанных
с монтажом этих систем, и сроки их выполнения.
К строительным работам, связанным с монтажом вен-
тиляционных систем, относятся:
1.	Устройство перекрытий, стен, перегородок, фунда-
ментов в местах прокладки воздуховодов и расположе-
ния отдельных элементов систем, установки оборудова-
ния.
2.	Устройство опорных конструкций под вентиляцион-
ное оборудование в цехах и вне цехов
3.	Установка в строительных конструкциях закладных
деталей, предусмотренных проектом, и опорных конст-
рукций для крепления к ним воздуховодов, герметичес-
ких дверей и других элементов систем.
4.	Устройство монтажных проемов и выносных пло-
щадок в соответствии с проектом производства работ
18 Тихомиров К. В.
273
для возможности монтажа вентиляционных систем и
крупногабаритного оборудования.
5.	Оштукатуривание и огрунтовка мест прокладки
и установки оборудования у потолков, стен, перегоро-
док.
6.	Устройство вентиляционных каналов в строитель-
ных конструкциях здания (кирпичных, железобетонных,
шлакобетонных, асбестоцементных и др.).
7.	Пробивка отверстий в строительных конструкциях
здания для прокладки воздуховодов, если они не были
своевременно выполнены.
8.	Остекление окон и фонарей.
9.	Устройство электрического освещения в местах ве-
дения монтажных работ и по пути перемещения загото-
вок и материалов от складок к месту монтажа.
10.	Очистка мест монтажа от строительного мусора.
Выполнение всех указанных работ оформляют дву-
сторонним актом, который подписывают представители
строительной и монтажной организаций.
Контрольные вопросы. 1. Каким образом можно уси-
лить естественную вентиляцию помещений? 2. Расска-
жите кратко о конструктивных элементах канал.ьной си-
стемы естественной вентиляции. 3. Напишите формулу
для определения естественного давления и проанализируй-
те ее. 4. Какие этапы включает в себя аэродинамический
расчет воздуховодов? 5. В чем заключается принцип ра-
боты дефлектора? 6. Какую роль играют «теплые» чер-
даки зданий?
ГЛАВА 15. МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
§ 55.	Приточные и вытяжные системы
общеобменной вентиляции
Системы механической вентиляции по сравнению с
естественной более сложны в конструктивном отношении
и требуют больших первоначальных затрат и эксплуата-
ционных расходов. Вместе с тем они имеют ряд преиму-
ществ. К основным их достоинствам откосятся: незави-
симость от температурных колебаний наружного воздуха
и его давления, а также скорости ветра; подаваемый
и удаляемый воздух можно перемещать на значительные
расстояния; воздух, подаваемый в помещение, можно об-
274
Рис. 15.1. Приточно-вытяжная вентиляция общественного здания
1 — жалюзийная решетка; 2 — воздухозаборное устройство; 3 — утепленный
клапан; 4— фильтр; 5 — калориферы; 6 — вентилятор; 1 — каналы и воздухо-
воды; 8 — жалюзийные решетки, вытяжные и приточные; 9 — вытяжная шахта
Рис. 15.2. Схема приточно-вытяжной вентиляции производственного
здания
/ — рабочий зал; 2 — приточные каналы; 3 — технический чердак; 4— щеле-
видные отверстия с направляющими лопатками; 5 — вытяжные шахты; 6 —«
подпольные каналы
рабатывать, т. е. нагревать или охлаждать, очищать,
увлажнять и осушать.
Вследствие этого механическая вентиляция, как при-
точная, так и вытяжная, получила весьма широкое при-
менение, особенно в промышленности (рис. 15.1, 15.2).
На рис. 15.2 приведена схема. Поступление и удале-
18*
275
ние воздуха в системе приточно-вытяжной вентиляции
производственного здания с рабочими залами большой
площади (см. рис. 15.2) при воздухообмене по принципу
«сверху вверх» происходит рассредоточение через раз-
ветвленную сеть каналов и шахт, расположенных на тех-
ническом чердаке. Воздух поступает в рабочие залы че-
рез круглые или прямоугольные отверстия в перекрытии,
снабженные специальными плафонами, как через щеле-
видные отверстия с направляющими лопатками. При воз-
духообмене по принципу «сверху вниз» воздух удаляет-
ся снизу через отверстия в подпольных каналах.
Приточные системы механической вентиляции состо-
ят из следующих конструктивных элементов: 1) воздухо-
приемного устройства, через которое наружный воздух
поступает в приточную камеру; 2) приточной камеры
с оборудованием для обработки воздуха и подачи его в
помещения; 3) сети каналов и воздуховодов, по которым
воздух вентилятором распределяется по отдельным вен-
тилируемым помещениям; 4) приточных отверстий с ре-
шетками или специальных приточных насадков, через
которые воздух из приточных каналов поступает в поме-
щения; 5) регулирующих устройств в виде дроссель-кла-
панов или задвижек, устанавливаемых в воздухоприем-
ных устройствах, на ответвлениях воздуховодов и в ка-
налах.
Вытяжные системы механической вентиляции обычно
состоят из следующих элементов: 1) жалюзийных реше-
ток и специальных насадков, через которые воздух из
помещении поступает в вытяжные каналы; 2) вытяжных
каналов, по которым воздух, извлекаемый из помещений,
транспортируется в сборный воздуховод; 3) сборных воз-
духоводов, соединенных с вытяжной камерой; 4) вытяж-
ной камеры, в которой установлен вентилятор с электро-
двигателем; 5) оборудования для очистки воздуха, если
удаляемый воздух сильно загрязнен; 6) вытяжной шах-
ты, служащей для отвода в атмосферу воздуха, извле-
каемого из помещений; 7) регулирующих устройств
(дроссель-клапанов или задвижек).
Отдельные приточные и вытяжные системы механи-
ческой вентиляции могут не иметь некоторых из пере-
численных элементов. Например, приточные системы
вентиляции не всегда комплектуются фильтрами для
очистки воздуха.
276
§ 56.	Общие сведения о вентиляторах
Как было отмечено раньше, радиус действия системы
естественной вентиляции принимают не более 8 м из-за
малой величины действующего в ней естественного дав-
ления. Этот недостаток системы усугубляется в приточ-
ной вентиляции вследствие значительных сопротивлений
оборудования приточной камеры.
В настоящее время в общественных и производствен-
ных зданиях устраивают преимущественно механическую
вентиляцию, в которой воздух перемещается по сети воз-
духоводов и другим элементам системы с помощью ра-
диальных и осевых вентиляторов, приводимых в дейст-
вие электродвигателями.
По принципу действия и назначению вентиляторы
подразделяются на радиальные (центробежные), осе-
вые, крышные и потолочные.
Радиальные (центробежные) вентиляторы. Обычный
радиальный (центробежный) вентилятор (рис. 15.3) со-
стоит из трех основных частей: рабочего колеса с ло-
патками (иногда называемого ротором), улиткообразно-
го кожуха и станины с валом, шкивом п подшипниками.
Работа радиального вентилятора заключается в сле-
дующем: при вращении рабочего колеса воздух поступа-
ет через входное отверстие в каналы между лопатками
колеса, под действием центробежной силы перемещается
по этим каналам, собирается спиральным кожухом и на-
правляется в его выходное отверстие. Таким образом,
воздух в центробежный вентилятор поступает в осевом
направлении и выходит из него в направлении, перпен-
дикулярном оси.
Вентиляторы, у которых колеса правильно вращают-
ся по часовой стрелке при наблюдении со стороны всасы-
вания, называют вентиляторами правого вращения,
а против часовой стрелки — левого вращения.
Правильным является вращение колес по ходу раз-
ворота спиральных корпусов. При обратном вращении
колеса подачи вентилятора резко (примерно на 70—
80 %) уменьшается. Положение корпуса принято обо-
значать направлением вращения (Пр или Л) и углом по-
ворота в градусах (рис. 15.4).
По назначению вентиляторы изготовляют общего на-
значения (в обычном исполнении) — для перемещения
чистого и малозапыленпого воздуха с температурой до
277
Рис. 15.3. Радиальный (центробежный) вентилятор
1 — кожух; 2—выходное отверстие; 3— входное отверстие; 4 — рабочее ко-
лесо
Рис. 15.4. Возможные положения выхлопного отверстия радиальных
вентиляторов
а — правого вращения; б — левого вращения
80 СС; коррозионно-стойкие (из винипласта и других ма-
териалов) — для транспортирования газообразных кор-
розионных сред; искрозащищенные — для перемещения
горючих и взрывоопасных сред; пылевые — для переме-
щения воздуха или газовоздушной смеси, содержащей
пыль и другие твердые примеси в количестве более
100 мг/м3.
По создаваемому давлению радиальные вентиляторы
278
принято разделять на вентиляторы низкого (до 1000 Па),
среднего (до 3000 Па) и высокого давления (более
3000 Па).
Для обеспечения широких пределов подачи вентиля-
торов их выщскаюг сериями, состоящими из нескольких
разных по размерам, но обычно геометрически подобных
номеров. Номер вентилятора соответствует наружному
диаметру рабочего колеса (в дециметрах).
Тип вентилятора обозначают индексом, который для
радиальных (центробежных) вентиляторов состоит из
букв В-Ц и чисел, первое из которых — округленное зна-
чение пятикратной величины коэффициента полного дав-
ления, второе — значение удельной быстроходности,
а третье указывает на номер вентилятора. Так, напри-
мер, радиальный вентилятор № 5 с коэффициентом пол-
ного давления 0,86 и удельной быстроходностью 70 обо-
значается В-Ц4-70-5. В системах вентиляции широко
применяются радиальные вентиляторы В-Ц4-70, В-Ц4-75,
В-Ц4-76, В-Ц14-46, двусторонний радиальный вентиля-
тор и др.
Осевые вентиляторы. Простейший осевой вентилятор
В-06-300 (рис. 15.5) состоит из рабочего колеса, закреп-
ленного на втулке и насаженного на вал электродвига-
теля, и кожуха (обечайки), назначение которого — со-
здавать направленный поток воздуха. При вращении ко-
леса возникает движение воздуха вдоль оси вентилятора,
что и определяет его название.
Внутренний диаметр кожуха (обечайки) осевого вен-
тилятора немного больше диаметра колеса. Зазор, ко-
торый образуется между кожухом и колесом, не должен
превышать 1,5 % длины лопатки, так как большой зазор
резко ухудшает аэродинамические качества вентиля-
тора.
Осевой вентилятор по сравнению с радиальным соз-
даст при работе больший шум и не способен преодоле-
вать при перемещении воздуха большие сопротивления.
В жилых и общественных зданиях осевые вентиляторы
следует применять для иодачи больших объемов возду-
ха, !'о если не требуется давление выше 150—200 Па.
Вентиляторы В-06-300-8А, B-06-30G-10A и В-06-300- 12.5Л
широко используют в вытяжных системах вентиляции
общественных и производственных зданий.
По сравнению с радиальными вентиляторами осевые
имеют следующие преимущества конструктивного харак-
279
2
а)
Рис. 15.5. Осевой вентиля тор В-06-300
1 — обечайка; 2 —лопасти рабочего колеса; 3 — электродвигатель
Рис. 15.6. Крышные вентиляторы
а — радиальный ВКР-4; б—осевой ЦЗ-04; 1 — входной патрубок; 2 —рабочее
колесо; 3 — электродвигатель; 4 — подшипники; 5 — кожух; 6 — железобетон-
ный стакан; 7 — предохранительная решетка; 8 — люк; 9 — самооткрывающий-
ся клапан
тера: имеют меньшую массу, компактны, их можно вклю-
чать непосредственно в сеть воздухопроводов, реверснв-
пи (при симметричном профиле лопаток).
Крышные вентиляторы представляют собой вентиля-
ционные агрегаты, приспособленные для установки вне
помещений на бесчердачном покрытии производствен-
ных и общественных зданий вместо большого числа вы-
тяжных шахт пли аэрационных фонарей. В отличие от
280
обычных вентиляторов вал их имеет вертикальное поло-
жение и рабочие колеса вращаются в горизонтальной
плоскости (рис. 15.6).
Осевые крышные вентиляторы, как правило, следует
применять только для децентрализованных установок
общеобменной вытяжной вентиляции без сети воздухо-
водов. Радиальные крышные вентиляторы можно ис-
пользовать для установок общеобменной вытяжной вен-
тиляции как без сети, так и с сетью воздуховодов. Кро-
ме того, их можно устанавливать для удаления воздуха
от местных укрытий, если не требуется предварительной
очистки воздуха и если температура его не превышает
60—70 °C. В настоящее время промышленность выпуска-
ет крышные вентиляторы типа ВКР— стальные, ВКРТ —
из титановых сплавов.
При повышенных требованиях к бесшумности венти-
ляционных установок следует применять преимуществен-
но крышные радиальные вентиляторы, а не крышные
осевые.
Потолочные вентиляторы предназначены для перио-
дического увеличения скорости движения воздуха в теп-
лый период года в производственных и общественных
помещениях. Потолочный вентилятор состоит из двига-
теля, на вал которого насажены лопасти. Двигатель
с помощью системы подвеса крепят к арматуре или спе-
циальному устройству в перекрытии помещения. Пото-
лочные вентиляторы, выпускаемые с размахом лопастей
900, 1200, 1500 и 1800 мм, должны иметь регулятор час-
тоты вращения.
Подбор вентилятора. Вентилятор подбирают по по-
даче L, м3/ч, и требуемому полному давлению вентиля-
тора р, Па, пользуясь рабочими характеристиками. В них
для определенной частоты вращения колеса даются за-
висимости между подачей вентилятора по воздуху, с од-
ной стороны, и создаваемым давлением, потребляемой
мощностью и коэффициентом полезного действия —
с другой.
Полное давление р, по которому подбирается венти-
лятор, представляет собой сумму статического давления,
расходуемого на преодоление сопротивлений по всасы-
вающей и нагнетательной сети, и динамического, создаю-
щего скорость движения воздуха.
Величина р, Па, определяется по формуле
p = SpU0-|-SpIIar + a2p/2.	(15.1)
281
Рис. 15.7. Аэродинамичес-
кая характеристика вентиля-
тора В-Ц4-75-5 с рабочим
колесом 0,95£>„
Динамическое давление обычно определяется (с не-
которым запасом) по скорости движения воздуха в на-
гнетательном патрубке вентилятора.
Подбирая вентилятор (рис. 15 7), следует стремиться
к тому, чтобы требуемым величинам давления и подачи
соответствовало максимальное значение КПД. Это дик-
туется не только экономическими соображениями, но
и стремлением снизить шум вентилятора при работе его
в области высоких КПД. Кроме того, необходимо учиты-
вать закономерности, о которых говорилось при рассмот-
рении циркуляционных насосов системы водяного отоп-
ления (см. § 26).
Требуемая мощность Л', кВт, электродвигателя для
вентилятора определяют по формуле
Lp
N .-----—с-----
3600i]ц i]p.n
(15.2)
где I — подача вентилятора, м3/ч; р — давление, создаваемое вен-
тилятором, кПа; 1)п — КПД вентилятора, принимаемый по его ха-
рактеристике; 1)рл — КПД ременной передай!, при клиноременной
передаче равный 0.95, при плоском ремне — 0.9.
Установочная мощность электродвигателя определя-
ется по формуле
У ус г =a.V
где а —коэффициент запаса мощности (см. табл. 8.1).
282
Тип электродвигателя к вентилятор}' следует выби-
рать, учитывая условия эксплуатации последнего — на-
личие пыли, газа и паров, а также категорию пожаро- и
взрывоопасности помещения.
§ 57.	Нагревание воздуха
Для нагревания воздуха применяют преимуществен-
но стальные пластинчатые и биметаллические со спи-
рально-накатным оребрением калориферы. Оребрение
увеличивает площадь поверхности нагрева.
Теплопередающая поверхность пластинчатых кало-
риферов выполнена из стальных трубок диаметром
16X1,2 мм и стальных гофрированных пластин толщи-
ной 0,55 мм, насаженных на трубки на расстоянии 4,8 мм
одна от другой.
Теплообменный элемент биметаллических калорифе-
ров состоит из двух трубок, насаженных одна на дру-
гую. Внутренняя трубка — стальная диаметром 16х
Х1,2 мм, а наружная — алюминиевая с накатным на
ней оребрением с шагом ребер 2,8 мм. Толщина ребра
у основания — 0,8 мм, у вершины — 0,3 мм. Профиль
ребра трапециевидный. В процессе накатки между
стальной и алюминиевой трубками образуется надеж-
ным механический и термический контакт, что обеспечи-
вает хороший нагрев ребер.
В настоящее время промышленность выпускает сле-
дующие типы калориферов средней С и большой Б мо-
делей (рис. 15.8), имеющих по направлению движения
воздуха соответственно три и четыре ряда теплопереда-
ющих трубок
1.	Калориферы моделей КВСБ-П и КВББ-П семи
типоразмеров с № 6 по № 12: КВС6В...КВС12Б-П;
КВБ6Б-П...КВБ12Б-П — стальные пластинчатые.
2.	Калориферы моделей КСкЗ и КСк4 семи типо-
размеров с № 6 по № 12: КСкЗ-6...КСкЗ-12; КСк4-6...
КСк4-12 — биметаллические со спирально-накатным
оребрением.
3.	Калориферы моделей КПС-П и КПБ-П семи типо-
размеров с№6 по №12: КПС6-П...КПС12-П; КПБ6-П...
...КПБ12-П — стальные пластинчатые.
4.	Калориферы моделей КПЗ-СК и КП4-СК семи ти-
поразмеров с № 6 по № 12: КП36-СК.КП312-СК;
283
6
Рис. 15.8. Калорифер стальной пластинчатый марки КВСБ-П
1 — присоединительный штуцер; 2— трубка для прохода теплоносителя; 3 —
трубная решетка; 4 — коллекторная крышка; 5 — стальные гофрированные
пластины по всей длине трубок; 6 — боковой щиток
Рис. 15.9. Схемы установки калориферов и присоединения теплопро-
водов к ним
а — по воздуху; б — по теплоносителю: 1 — параллельная; 2 — последователь-
ная
КП46-СК...КП412-СК — биметаллические со спирально-
накатным оребрением.
В калориферах, указанных в п. 1 и п. 2, в качестве
теплоносителя используется вода с температурой до
180°С и давлением до 1,2 МПа, совершающая многохо-
довое движение по трубкам, что увеличивает ее скорость
и, как следствие, интенсивность теплопередачи. Много-
284
ходовое движение воды организуется при помощи пере-
городок, устанавливаемых в распределительно-сборных
коллекторах. Калориферы с №6 по № 10 имеют 6 ходов,
а № 11 и № 12 — 4 хода по движению воды. Входной
и выходной патрубки находятся сбоку с одной стороны
калориферов. Для удаления воздуха из воды калорифе-
ры устанавливают с горизонтальным расположением
теплопередающих трубок и патрубков.
В калориферах, указанных в п. 3 и п. 4 теплоносите-
лем является пар с рабочим давлением 1,2 МПа и тем-
пературой 190 °C. В отличие от калориферов, использу-
ющих в качестве теплоносителя воду, калориферы, в ко-
торых применяется пар, имеют одноходовое его движение
по теплопередающим трубкам, причем эти калориферы
устанавливают с вертикальным расположением трубок
и патрубков для лучшего отвода конденсата из калори-
феров.
Калориферы всех моделей могут быть установлены
параллельно и последовательно (рис. 15.9). Для нагре-
вания значительных объемов воздуха, но при небольшом
перепаде температур применяется параллельная уста-
новка. При необходимости нагрева воздуха до высокой
температуры калориферы устанавливают последова-
тельно.
При последовательной установке общее сопротивле-
ние проходу воздуха больше, чем при параллельной.
Для регулирования теплоотдачи калориферов и измене-
ния температуры подаваемого в помещение воздуха при-
меняют соответствующую арматуру и устраивают обвод-
ные воздуховоды, снабженные клапанами. Присоедине-
ние трубопровода к калориферам также осуществляют
по параллельной или последовательной схеме. При теп-
лоносителе— паре применяют только параллельную
схему.
Технико-экономическими показателями калорифера
являются коэффициент теплопередачи, аэродинамичес-
кое сопротивление проходу воздуха и масса металла,
приходящаяся на 1 м2 площади поверхности нагрева.
При определении коэффициента теплопередачи поль-
зуются массовой скоростью движения воздуха ш>,
кг/(с-м2), в живом сечении калорифера, а не линейной,
потому что г'р остается постоянной па всем пути прохож-
дения воздуха, в то время как линейная скорость р, м/с,
изменяется вследствие нагревания и увеличения объема
265
воздуха. Величина пр, кг/(с-м2), определяется по фор-
муле
£р
vp =----— ,	(15-3)
3600/,„
где L — количество воздуха, проходящего через калорифер, м3/ч;
/ж — площадь живо! о сечения калорифера для прохода воздуха
(площадь просветов) м2.
Массовая скорость движения воздуха в калориферах
обычно принимается в пределах 5—7 кг/(с*м2).
Скорость движения воды в трубках калорифера w,
м/с, которую нужно знать при теплоносителе воде, опре-
деляется по формуле
<2 10—3
ш = —,	(15.4)
Рс/тр (С О
где Q — расход теплоты для нагревания воздуха, Вт; /тр — площадь
живого сечения трубок калорифера для прохода воды, м2; р—плот-
ность воды при ее средней температуре в калорифере, кг/м3; с —
удельная теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг-К); А—темпе-
ратура горячей воды, поступающей в калорифер, °C; /о — температу-
ра обратной воды, °C.
Для подбора калориферов вычисляют расход тепло-
ты Q, Вт:
Q = 0,278Lpc (/„ — /„),	(15.5)
где 0,278 — коэффициент перевода кДж/ч в Вт; L — количество на-
греваемого воздуха, м3/ч; р — плотность воздуха (при температуре
/„) кг/м3; с—удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг-К);
— конечная температура, до которой нагревается воздух в кало-
рифере, °C;	— начальная температура воздуха, поступающего в ка-
лорифер. °C.
Площадь поверхности нагрева калориферов FK, м2,
определяется по уравнению
где Q — расход теплоты па нагревание воздуха, Вт; к — коэффици-
ент теплопередачи калорифера, Вт/(м2-К); /ср—средняя темпера-
тура теплоносителя — пара или воды, °C; /ср — средняя температура
нагреваемого воздуха, проходящего через калорифер, °C.
Средняя температура теплоносителя составляет при
теп тоиоептеле — воде
zcp = (C + Q/2,
где tr—температура воды при входе в калорифер, равная 139—
150°C; /о—температура воды при выходе из калорифера, равная
70 °C,
286
Средняя температура воздуха
/Ср = ('п + Л<)/2,
где /„, /к — температура воздуха при входе в калорифер и выходе
из него.
Коэффициент теплопередачи k определяется по фор-
мулам, таблицам и графикам в зависимости от модели
калорифера, вида теплоносителя, его скорости движения
и массовой скорости движения воздуха. Для калорифе-
ров модели КВСБ-П он приведен в прил. 11.
Пример. Рассчитать калориферную установку для нагревания
воздуха в количестве /.=28 000 м3/ч с начальной температурой /„=
=—18 °C до конечной требуемой /,< = +20 °C.
Теплоноситель — вода /, = 150 °C и /о = 70°С.
Решение 1. Плотность воздуха при /к=+20°С Ра>=
= 1,205 кг/м3.
Расход теплоты на нагревание воздуха
Q = 0,278Арс (/„ — /н) = 0,278-28 000-1,205-1 [20 — (— 18)] =
=. 356 510 Вт.
2. Задаемся массовой скоростью движения воздуха рр=
= 5 кг/(мг-с), при которой площадь живого сечения калориферной
установки по воздуху
Ар 28 000-1,205
f =----— =-------------— = 1,87 м2.
ЗбООер 3600-5
3. По прил. 10 принимаем калориферы модели КВС9Б-П с уста-
новкой их параллельно по воздуху
/ = 4-0,455 = 1,82 м2.
Фактическая массовая скорость движения теплоносителя при
параллельной установке калорифера
Ар 28 000-1,205
Ф’ 3600/	3600-4-0,455	5,И кг/(м‘>с)-
4. Скорость прохода теплоносителя в трубках калориферов при
последовательном присоединении трубопровода
<2-10—3	356 510-Ю-3
= —------------=----------------------------= 1,21 м/с.
pc/(/r — to) 4,19-960-0,00087(150 — 70)
5.	По прил. 15 для ср=5.14 кг/(м2-с), ы>тр = 1,21 м/с, коэффи-
циент теплопередачи калорифера 41,5 Вт/(м2-К).
6.	Требуемая площадь поверхности нагрева калориферной уста-
новки
Q
к
41,5
356510__________
150 + 70	—18 + 20
= 79,8 м2.
2
2
7.	Число подлежащих установке калориферов при площади по-
287
всрхности нагрева одного калорифера КВС9Б П — 22,02 мг.
/; = 79,8/22,02 = 3,63.
Принимаем к установке четыре калорифера. Запас площади по-
верхности нагрева составит 10,3 % при допустимом запасе 10 % [33).
В последние годы промышленность стала выпускать
электрические калориферы, разработанные применитель-
но к кондиционерам. Тепловая мощность калориферов
10, 50, 150 и 200 кВт.
Электрокалориферы сконструированы так, чтобы
можно было изменить их мощность и регулировать теп-
лоотдачу. Стоимость производства 1 Вт теплоты в элек-
трокалориферах выше, чем в калориферах, использую-
щих в качестве теплоносителя пар или воду. Однако
в связи с быстрым ростом производства электроэнергии
в нашей стране стоимость получения теплоты в электро-
калориферах будет постоянно снижаться.
Расчет электрокалориферов сводится к определению
их установочной мощности для получения необходимой
теплоотдачи:
N = <2/1000,
где Q — расход тепла для нагревания воздуха, Вт,
Число устанавливаемых калориферов
n = N/N,
где N — мощность одного калорифера, кВт.
§ 58. Очистка наружного воздуха от пыли
и микроорганизмов
Ранее было указано, что при механической приточ-
ной вентиляции наружный воздух до подачи его в поме-
щение нередко очищается от вредных механических при
месей.
Согласно СНиП 2.04.05—86 очистку подаваемого воз-
духа от пыли рекомендуется предусматривать: в обще-
ственных зданиях (при соответствующем санитарно-ги-
гиеническом обосновании); в производственных помеще-
ниях, когда этого требует технологический процесс
и когда запыленность воздуха превышает 30 % допус-
тимых концентраций ныли в рабочей зоне помещения.
Для очистки подаваемого в помещения воздуха от
пыли в приточных камерах применяют специальные
фильтры—масляные (рис. 5.10), бумажные, тканевые
288
560
Рис. 15.10. Фильтр воздушный сетчатый ФС2
1— насосная установка; 2—масляный бак; 3 — стенка левая; 4— сетка фильт-
рующая; 5—головка фильтра; 6— электропривод фильтрующих сеток: 7 —
стенка правая: S — мановакуумметр
Рис. 5.11. Ячейка фильтров ФяРБ и ФяВБ
19 Тихомиров К. В.
289
и др., устанавливая их до калориферов (по направлению
потока воздуха).
Рассмотрим масляный фильтр ФС2 (Ф — фильтр воз-
душный, С — сетчатый масляный самоочищающийся,
2 — порядковый номер разработки). В нем в качестве
фильтрующего элемента используются четыре бесконеч-
ные металлические сетки 4, которые приводятся в дви-
жение электродвигателем. Очистка воздуха от пыли осу-
ществляется в процессе прохождения его через беско-
нечные движущиеся сетки, смоченные маслом. При
прохождении сеток через масляную ванну осевший слой
пыли смывается и оседает на дно масляного бака 2 в ви-
де шлама. Промывка фильтрующих сеток (рис. 15.11)
осуществляется 10%-ным водным раствором моющих
порошков или паст при температуре 70—80 °C один раз
в год. Пропускная способность фильтра составляет
10000—10600 м3/(ч-м2). Эффективность очистки возду-
ха— 80°/с- Начальная запыленность очищаемого возду-
ха— до 10мг/м3. Марка фильтра ФяРБ и ФяВБ обозна-
чает: Фя — фильтр ячейковый; Р — тип инж. Г. В. Рекка,
заполнитель — металлические сетки; В — заполнитель —
винипластовые сетки; Б — модификация. Фильтрующий
слой состоит из 12 стальных пли винипластовых гофри-
рованных сеток с ячейками 2,5—0,63 мм. Перед установ-
кой на место фильтр следует промаслить. Загрязненный
фильтр очищают в содовом растворе при 60—70 °C.
Кроме рассмотренных, промышленность выпускает
также фильтры ячейковые типов ФяУБ и ФяУК, запол-
няемые упругим стекловолокнистым фильтрующим ма-
териалом ФСВУ, слегка промасленным для удержания
пыли. При достижении предельной пылеемкости фильт-
рующий материал заменяется новым. В ячейковых
фильтрах ФяПБ в качестве фильтрующего материала
применяется губчатый пенополиуретан толщиной 20—
25 мм, который при загрязнении можно промывать в теп-
лой воде с мылом. Пропускная способность ячейки
фильтров ФяРБ, ФяВБ, ФяУБ, ФяУК и ФяПБ при удель-
ной воздушной нагрузке 7000 м3/(ч-м2) составляет
1540 м3/ч, а эффективность очистки — 80 %. Указанные
фильтры применяются для тонкой очистки воздуха с со-
держанием пыли не более 1 мг/м3.
В ячейковых фильтрах ФяКП (К — карманный, П—
пакетный) в качестве заполнителя используется нетка-
ный фильтрующий материал ФНИ-3, который можно
290
Рис. 15.12. Фильтр воздушный сухой ФР5А
7 — корпус: 2 — фильтрующий материал; 3 — катушка; 4 — электропривод для
перемотки фильтрующего материала; 5 — мановакууммстр
при загрязнении промыть в воде. Пропускная способ-
ность ячейки при удельной воздушной нагрузке
10000 м8/(ч-м?) составляет 2500 м3/ч, а эффективность
очистки — 92 %. Применяется фильтр ФяКП для тонкой
очистки воздуха с содержанием пыли не более 1 мг/м3.
Для очистки приточного воздуха при среднегодовой
его запыленности 1 мг/м’ и кратковременной запыленно-
сти до 10 мг/мэ применяются фильтры ФР5А (Ф —
фильтр воздушный, Р — рулонный с объемным нетканым
фильтрующим материалом, 5 — порядковый номер раз-
работки, Л — модернизация). Фильтр (рис. 15.12) снаб-
жен неткаными объемными фильтрующими материала-
ми 2 марок ФРНК-ПГ или ИФП-1, уложенными па опор-
ную решетку в виде глубоких складок. При прохождении
запыленного воздуха через фильтр частицы пыли улав-
ливаются объемным фильтрующим материалом, который
при загрязнении отмывается в воде и просушивается.
Фильтрующий материал допускает повторное использо-
вание не менее 3 раз. Для удаления запыленного фильт-
рующего материала служит электропривод 4 с катушка-
ми 3. Эффективность очистки воздуха фильтрами
ФР5А — не менее 87 %.
Для тонкой и сверхтонкой очистки воздуха от пыли,
микроорганизмов и частично радиоактивных аэрозолей
служат аэрозольные фильтры ЛАИК, снаряженные
фильтрующим материалом ФП (фильтр Петрякова).
19*
291
Они устанавливаются в вентиляционных системах поме-
щений, связанных с изготовлением точных приборов
и аппаратов, операционных, станциях переливания кро-
ви и во всех других случаях, когда требуется высокая
степень очистки воздуха. Степень очистки воздуха
в фильтре характеризуется коэффициентом проскока
масляного тумана со средним радиусом частиц 0,14—
0,17 мкм при нагрузке 36 м3/(ч-м2). В зависимости от
количества слоев фильтрующего материала коэффици-
ент проскока составляет 0,01—0,1 %.
Фильтры ФяЛ2, представляющие собой модификацию
фильтров ЛАИК, предназначены для топкой очистки
приточного воздуха от пыли при запыленности менее
0,1 г/м3 и применяются на предприятиях легкой, пище-
вой и других отраслей промышленности. Эффективность
очистки в фильтрах ФяЛ2 — 97—99 %.
§ 59. Конструктивные элементы систем
общеобменной механической вентиляции
Воздухоприемные устройства и вытяжные шахты.
Воздухоприемные устройства (рис. 15.13) располагают
в продуваемой и незагрязненной зоне. По отношению
к каким-либо источникам загрязнения они должны нахо-
диться с заветренной стороны. Расстояние от воздухо-
приемных устройств до ближайших очагов возможного
загрязнения (складов топлива, дорог, улиц, дымовых
труб, уборных, кухонь и др.) не должно быть менее
12 м по горизонтали п 6 м по вертикали. Рекомендуется
место забора воздуха защищать зелеными насаждени-
ями.
Архитектурная форма применяемого воздухопрпем-
ного устройства должна быть увязана с внешним оформ-
лением здания. Чтобы предотвратить попадание в воз-
духоприемное устройство птиц, мусора и случайных
предметов, а также снега и дождя, отверстие для поступ-
ления наружного воздуха должно быть на высоте не ме-
нее 2 м от уровня земли и закрыто решетками с непод-
вижными жалюзи. У входа в приточную камеру устанав-
ливают плотно закрывающийся утепленный клапан,
снабженный указателем степени его открытия.
В некоторых случаях по архитектурным или санитар-
но-гигиеническим соображениям воздухоприемное уст-
ройство осуществляют в виде отдельно стоящей шахты,
292
Рис. 15.13. Воздухоприемные устройства
а — отверстие в стене; б —приставная шахта; в — шахта, выведенная над
крышей здания
соединенной с приточной камерой подземным каналом.
Размеры этого канала должны быть такими, чтобы он
был доступен для осмотра и периодической очистки. При
постоянно действующей механической вентиляции воз-
дух может забираться и через приточную шахту, распо-
ложенную на крыше здания. В этом случае необходимо
принимать во внимание месторасположение вытяжных
шахт.
Чтобы загрязненный воздух не попадал обратно в по-
мещения через воздухоприемную шахту, расстояние
между ней и вытяжной шахтой должно быть не менее
10 м. В отдельных случаях, если в удаляемом воздухе
отсутствуют загрязнения, расстояние между вытяжной
и приточной шахтами можно уменьшить, но при этом
вытяжная шахта должна быть не менее чем на 2 м выше
приточной.
Если воздух, загрязненный вредными газами
и пылью, выбрасывается местными системами над кров-
лен, то воздухоприемное устройство можно располагать
на крыше при условии, что концентрация вредных ве-
ществ в месте забора не превышает 30 % предельно до
пустимой для воздуха рабочей зоны помещений.
В производственных зданиях наружный воздух часто
забирается через специальные отверстия в стенах зда-
ния.
Приточные и вытяжные камеры. Приточные камеры
293
Рис. 15.14. Пример компоновки приточной камеры
J — неподвижные жалюзи; 2 — утепленный клапан; 3 — самоочищающийся
масляный фильтр; 4— обводной клапан; 5 — калорифер; 6 — предохранитель-
ная сетка; 7 —- мягкие вставки; 8 — вентилятор; 9 — герметичные двери; 10 —
изоляция
Рис. 15.15. Приточная типовая камера 2ПК20
1 — вентилятор; 2 — вставки мягкие; 3 — секция оросительная: 4 — секция ка-
лориферная; 5 — секция фильтра; 6 — секция приемная; 7 — клапан воздушный
утепленный
механической вентиляции могут быть расположены
в подвальном или цокольном этаже, а также в техничес-
ких этажах и на чердаке. В производственных зданиях
камеры нередко размещают на специальных площадках
непосредственно в цехах.
В любом случае приточные камеры размещают воз-
можно ближе к обслуживаемым ими помещениям. Раз-
меры и конфигурации помещений их должны быть та-
кими, чтобы можно было рационально и удобно размес-
тить оборудование (вентиляторы, калориферы и др.)
(рис. 15.14).
Ограждающие конструкции приточных камер выпол-
няют из огнестойкого материала, способного предотвра-
294
тить возгорание помещения. Внутренние поверхности
их (стены, потолок, пол) должны быть гладкими, т. е.
их отделка должна допускать влажную уборку и де-
зинфекцию.
В настоящее время применяются типовые приточные
вентиляционные камеры (табл. 15.1, рис. 15.5), что спо-
собствует снижению стоимости систем вентиляции и со-
кращению сроков строительства.
Таблица 15.1. Технические данные приточных вентиляционных
камер
Тип камеры	Подача по воз- духу, м8/ч		Размеры, мм			Масса, кг
	свыше	до (вклю- чительно)	н	В	в	
2ПК10	3,5	10	1710	1325	5035	1 -00
2ПК20	10	20	2285	1560	5900	3000
2ПК31.5	20	31,5	2010	1950	5900	3490
2ПК40	31,5	40	2650	2560	6875	5800
2ПК63	40	63	3150	3750	7320	8300
2ПК80	63	80	3276	3810	7320	10840
2ПК125	80	125	4175	3810	7520	12610
2ПК125А	125	150	4175	4300	8005	13820
Приточные вентиляционные камеры 2ПКЮ—2ПК
125А предназначены для промышленных и гражданских
зданий и могут применяться в качестве вентиляционных
и отопительно-вентиляционных установок без рецирку-
ляции и с рециркуляцией воздуха. Последние могут при-
меняться для дежурного отопления.
В секциях приточных камер может осуществляться
очистка, нагревание, а также адиабатическая обработка
воздуха. В зависимости от технологических требований
к обработке воздуха, камеры могут быть выполнены
с полным набором секций, без оросительной секции, без
секции фильтра и оросительной секции.
Выбор того или иного типа калорифера (КВБ, КВС,
КСкЗ, КСк4) определяется расчетом. При этом калори-
< феры могут быть установлены в один, два или три ряда
по ходу воздуха пли с неполным последним рядом.
В оросительной секции применены широкофакельные
форсунки типа ШКФ, позволяющие осуществлять в ка-
мерах адиабатические процессы обработки воздуха.
295
Приемная секция может применяться с расположе-
нием рециркуляционных заслонок на верхней панели, на
задней панели и в нижней части секции. В приемной
секции предусмотрено применение утепленных воздуш-
ных клапанов, выполненных с электроподогревом или
без него.
Конструкция секции фильтров позволяет применить
в ней фильтрующий материал двух типов ФСВУ (фильт-
ровальное стекловолокно, упругое) и ФРНК-ПГ (фильт-
ровальный, рулонный, нетканый, пониженной горюче-
сти). Применение того или иного материала определяет-
ся при проектировании.
Вытяжные камеры механической вентиляции можно
располагать на чердаке, в техническом этаже или специ-
альном помещении на одном уровне с обслуживаемыми
помещениями. Камера, представленная на рис. 15.16,
устроена на чердаке общественного здания. Воздух, по-
ступающий в камеру из отдельных помещений по кана-
лам и вентиляционным коробам (воздуховодам), выбра-
сывается осевым вентилятором через шахту в атмосфе-
ру. При выключенном электродвигателе вентилятора, но
при естественном давлении и открытом клапане воздух
может проходить из камеры в шахту и в атмосферу. При
значительном сопротивлении вентиляционной системы
предусматривают камеры с центробежными вентилято-
рами.
Воздуховоды. Устройство воздуховодов и каналов
систем общеобменной естественной зентпляцнп рассмот-
рено в § 49.
К воздуховодам и каналам механической вентиляции
в отношении их конструктивного оформления, размеще-
ния и отделки предъявляются те же требования, что
и к воздуховодам и каналам естественной вентиляции.
В производственных помещениях, где почти всегда при-
меняется механическая вентиляция, часто устраивают
сеть воздуховодов совершенно независимо от огражде-
ний и других конструкций здания. В этих случаях возду-
ховоды целесообразно изготовлять из тонкой листовой
стали, черной окрашенной или оцинкованной, а при кор-
родирующих вредностях (пары, газы) — из нержавею-
щей стали или винипласта.
При воздуховодах из листовой стали или винипласта
все ответвления и соединения, переходы от одного раз-
мера сечения к другому, а также изменения направле-
296
Рис. 15.16. Вытяж-
ная камера из пусто-
телых гипсовых плит
с осевым вентилято-
ром
1 — дверка; 2 — шахта;
3 — клапан; 4 — возду-
ховоды; 5 — вентилятор
ния осуществляются с помощью фасонных частей, мон-
тируемых между прямыми участками воздуходов. К ос-
новным фасонным частялм воздуховодов (рис. 15.17)
относятся колена, отводы, переходы, тройники, кресто-
вины, диффузоры и конфузоры, причем две последние
фасонные части служат иногда одновременно для пере-
ходов от круглого к прямоугольному сечению и наоборот.
Конструктивные решения способов подачи приточно-
го воздуха в помещения и удаления воздуха из помеще-
ний общественного здания при механической вентиляции
принципиально не отличаются от решений, описанных
при рассмотрении естественной вентиляции. В производ-
ственных зданиях, где требуется большая кратность воз-
духообмена, для подачи воздуха в помещение и удале-
ния из него применяют различные специальные насадки.
Наибольшая протяженность горизонтальных магист-
ральных воздуховодов от центра до наиболее удаленно-
297
2
Рис. 15.17. Элементы воздуховодов
1 — прямые участки; 2— переходы; 3 — крестовины; 4 — тройники; 5 — отводы;
6 — полуотаоды; 7 — утки; 8 — воздухораспределитель потолочный; 9 — возду-
хораспределитель пристенный
го вертикального канала принимается исходя из эконо^
мическпх соображений равной 35—40 м. Чем длиннее
сеть воздуховодов, тем больше ее сопротивление переме-
щаемому воздуху и тем выше эксплуатационные расхо-
ды систем вентиляции. Методика расчета воздуховодов
298
систем механической вентиляции аналогична методике
расчета воздуховодов систем естественной вентиляции
(см. §50).
Скорость движения воздуха в сети воздуховодов ме-
ханической вентиляции назначают с учетом того, что с ее
возрастанием увеличивается потеря давления, а следова-
тельно, и требуемая мощность электродвигателя венти-
лятора. Это, в свою очередь, ведет к повышению эксплуа-
тационных расходов. С другой стороны, при малой
скорости движения воздуха приходится увеличивать пло-
щадь сечения воздуховодов, что повышает стоимость их
сооружения.
Наибольшую скорость движения воздуха принимают
на участках, находящихся ближе к вентилятору; по на-
правлению к конечным участкам скорость должна посте-
пенно уменьшаться (табл. 15.2).
Таблица 15.2. Скорость движения воздуха в воздуховодах
приточно-вытяжной вентиляции
Расположение воздуховода	Скорость движения воздуха, м/с		
	на конечном участке	на начальных участках (у вентилятора)	
		нормальная	предельная
В жилых п обществен- ных зданиях В промышленных зда- ниях	(общеобменные приточные и вытяжные системы вентиляции)	0,7—2 2—4	о о 1	1 со	10—12 12—14
§ 60.	Местная вентиляция
Местная вентиляция, так же, как и общеобмепиая,
может быть вытяжная и приточная. Местную вытяжную
вентиляцию устраивают в тех случаях, когда загрязнения
можно улавливать непосредственно у мест их возникно-
вения. С этой целью применяют отсосы в виде разного
рода укрытий (вытяжные шкафы и зонты, завесы у плит,
бортовые отсосы у ванн, кожухи у абразивных и других
кругов, отсосы у станков и т. п.). Наиболее рационально
изготовлять станки и другое оборудование со встроенны-
ми отсосами, являющимися конструктивным элементом
самих станков или оборудования.
299
Примером конструкции укрытий может служить ти-
повой кожух у шлифовальных и полировальных кругов
с нижним отсосом, показанный на рис. 15.18. Объем уда-
ляемого через укрытия воздуха принимают обычно на
основе опытных данных и исходя из необходимости
создания в укрытии разрежения, чтобы вредные выделе-
ния не могли проникнуть в помещение. Так, например,
при отсосе через укрытие башмака элеватора для сыпу-
чих материалов объем удаляемого воздуха должен быть
не менее ЗЬ м3/ч (Ь— ширина ковшей, мм), у шлифо-
вальных и полированных кругов — 2—2,5 м3/ч на 1 мм
диаметра круга, у ленточной пилы, служащей для рас-
пиловки досок, — 7—12 м3/ч на 1 мм ленты и т. д.
300
К местной приточной вентиляции относятся воздуш-
ные души, воздушные завесы и воздушные оазисы. Воз-
душный душ представляет собой сосредоточенный поток
воздуха из специального насадка, направленный на ра-
бочее место или на ограниченный рабочий участок (рис.
15.19). С помощью воздушных душей в пространстве,
ограниченном зоной действия воздушного потока, мож-
но изменять подвижность воздуха, его температуру,
влажность и концентрацию находящихся в нем газов
и паров. Воздушные души находят очень широкое приме-
нение в горячих цехах промышленных предприятий
и являются весьма эффективным вентиляционным уст-
ройством, улучшающим микроклимат и повышающим
тем самым производительность труда. Особенно эффек-
тивно применение воздушных душей в тех случаях, ког-
да рабочий подвергается тепловому облучению, — при
работе у промышленных печей, с нагретыми слитками
и заготовками, с расплавленным металлом и т. д., так
как в этих условиях средства общеобменной вентиляции
оказываются недостаточными.
В некоторых случаях для оздоровления воздушной
среды рабочего места воздушные души с успехом могут
применяться в сочетании с местными отсосами. Скорость
и температуру воздуха на рабочем месте при примене-
нии воздушных душей назначают в зависимости от ин-
тенсивности излучения, длительности непрерывного
пребывания рабочего под облучением и температуры
окружающего воздуха. Согласно СНиП 2.04.05—86 воз-
душные души с подачей наружного воздуха на место
постоянного пребывания работающих должны преду-
сматриваться при тепловом облучении 350 Вт/м2 и бо-
лее, а также при открытом производственном процессе
с выделением ядовитых газов или паров, где нельзя уст-
раивать местные укрытия.
По конструктивному оформлению установки для ду-
ширования разделяются на стационарные и передвиж-
ные. Стационарные установки устраивают с подачей воз-
духа на одну точку до 3500 м3/ч. Воздух подается через
специальные насадки, позволяющие изменять направле-
ние факела. Приточные системы, предназначенные для
воздушного душирования, как правило, не следует совме-
щать с другими системами приточной вентиляции.
Передвижные установки забирают воздух из цеха
и подают его на рабочие места (или места отдыха). Если
ЗОЛ
воздух при этом не подвергается обработке (охлажде-
нию и пр.), то роль установок сводится к тому, чтобы
создавать движение воздуха на рабочем месте. Имеются
передвижные установки, в которых взятый из цеха воз-
дух предварительно охлаждается и промывается от
пыли.
Расчет установок воздушного душирования основан
на аэродинамических закономерностях истечения сво-
бодной струи воздуха и состоит в определении скорости
выхо .1 воздуха из приточного насадка, размера насад-
ка, о. ъема подаваемого воздуха и в некоторых случа-
ях— его температуры. Заданными величинами для рас-
чета являются чаще всего размеры рабочего места или
рабочей площади, средняя скорость движения воздуха
и иногда средняя температура его в этих местах.
К местной приточной вентиляции наряду с воздушны-
ми душами относятся так называемые воздушные оази-
сы. Под воздушными оазисами понимают некоторый (не
замкнутый сверху) объем помещения, в котором поддер-
живают микроклиматические условия, отличные от усло-
вий во всем остальном объеме помещения. Для создания
воздушного оазиса в помещении, имеющем большую вы-
соту и значительную площадь, выгораживают остеклен-
ными пли глухими перегородками (высотой! примерно
2 м от пола) некоторую площадь, определяемую габари-
тами машин и рабочими местами. В это ограниченное
с боков и открытое сверху пространство подается воздух,
более чистый и менее нагретый, чем воздух во всем по-
мещении.
При достаточном числе приточных патрубков, равно-
мерно размещенных по всему периметру, и подаче воз-
духа около пола выгороженное пространство удается
заполнять воздухом с более низкой температурой. При
соответствующих объемах подаваемого воздуха и его на-
чальной температуре можно достигнуть значительной
разности температур воздуха в отгороженном простран-
стве н вне его (10—12 °C).
§ 61.	Краткие сведения
о пневматическом транспорте
На крупных строительных площадках и на заводах
строительной индустрии для перемещения различных
материалов и отходов производства широко применяют
302
пневматический транспорт, имеющий большие преиму-
щества по сравнению с другими способами их транспор-
тирования.
Для расчета систем пневматического транспорта вве-
дено понятие о скорости витания и рабочей скорости дви-
жения транспортируемого материала. Под скоростью
витания цвпт понимается скорость движения воздушно-
го потока, при которой материальные частицы находятся
во взвешенном состоянии или в состоянии безразличного
равновесия. Рабочей скоростью ираб называется действи-
тельная скорость материальных частиц в воздуховоде
пневматического транспорта, при которой кроме матери-
альных частиц, находящихся во взвешенном состоянии,
поднимаются в случае, например, остановки вентилято-
ра и пуска его в работу частицы, осевшие в воздуховоде.
Отношение рабочей скорости в воздуховоде к скоро-
сти транспортируемых материальных частиц зависит от
массовой концентрации смеси, представляющей собой
массу G, кг, транспортируемого материала, приходяще-
гося на 1 кг транспортируемого воздуха.
Величина скорости витания ов11Т является одним из
основных исходных данных при расчете систем пневма-
тического транспорта.
Для шарообразных частиц приближенное значение
скорости витания оВпт, м/с, в обычных интервалах числа
Re:
0«11Т = 4,7 Vdp,
(15.7)
где d— диаметр тела, м; р — плотность тела, кг/м3.
Для транспортирования в вертикальном трубопрово-
де (воздуховоде) скорость движения воздуха должна
быть в 1,3—1,5 раза больше скорости витания. При
транспортировании в горизонтальном трубопроводе ско-
рость движения воздуха должна равняться примерно
двум скоростям витания.
Для некоторых видов пыли примерные рабочие ско-
рости воздушного потока в воздуховодах пневматическо-
го транспорта могут быть приняты по табл. 15.3.
При воздушном транспортировании материалов по
трубопроводам потери на трение и местные сопротивле-
ния по сравнению с потерями при перемещении чистого
воздуха увеличиваются.
Потери давления на горизонтальных участках возду-
303
Таблица 15.3. Скорость воздушного потока в воздуховодах
пневматического транспорта, м/с
Транспортируемый материал пли отходы	На участках		Транспортируемый 1 материал или отходы	На участках	
	верти- каль- ных	гори- зон- таль- ных		верти- каль- ки х	гори- зон- таль- ных
Песок, молотая глина	11	13	Легкая минераль- ная пыль	12	14
Наждачная мине- ральная	пыль (карбид кремния, корунд)	14	16	Опилки и струж- ки Крупная влаж- ная стружка	12 18	14 20
ховода определяют из выражения
Гем = Р(1 + *10.
(15.8)
где р — потери давления в сети, Па, при перемещении чистого воз-
духа /в = 20°С; k — коэффициент, определяемый опытным путем;
ц — массовая концентрация транспортируемой смеси, кг/кг.
Потери давления рсм, Па, на вертикальных участках
подсчитывают по формуле
РсМ = Р(1+^> + /v.	(15.9)
где I — длина вертикального участка воздуховода, м; v — объемная
концентрация смеси, равная отношению массы механических приме-
сей к объему чистого воздуха, кг/м3.
Для сухого песка, молотой глины *=0,6 (при плот-
ности р = 2400—2600 кг/м3); для древесных опилок и
стружек *=1,4 (при плотности р=250—300 кг/м3).
Для транспортирования пыльного воздуха рекомен-
дуются следующие минимально допустимые диаметры
воздуховодов, мм:
мелкая сухая и зернистая пыль............. 80
средняя волокнистая пыль (опилки, мелкая
стружка, волокна хлопка, шерсть и т. п.)	100
крупная стружка.........................  130
щепа ............................  ,	. ,	150
Расчет пневмотранспортных установок слагается из
следующих операций: определение количества транспор-
тируемого материала; определение количества воздуха
исходя из массовой концентрации смеси и скорости дви-
жения воздуха по данным табл. 15.3 (или путем расче-
304
та); подбор диаметров воздуховодов с учетом потери
давления на отдельных участках и ответвлениях.
Более подробные сведения о расчете воздуховодов
и оборудования для разных случаев применения пневма-
тического транспорта приводятся в специальной литера-
туре.
§ 62.	Борьба с шумом и вибрациями
в механических системах вентиляции
Основным источником шума и вибрации в механиче-
ских системах вентиляции является вентиляторная уста-
новка, при работе которой возникают два вида шума —
аэродинамический и механический.
Аэродинамический шум образуется вследствие вихре-
образования у лопастей колеса и кожуха вентилятора,
главным образом на входе и выходе, а также периодиче-
ских пульсаций воздуха, которые ощущаются также в ви-
де шума. Механический шум создается от вибрации лопа-
стного колеса, кожуха и электродвигателя, а также от
подшипников, передачи и других элементов вентилятор-
ной установки.
Сильная вибрация вентиляторной установки не толь-
ко отрицательно влияет на самочувствие человека, но
и нередко служит помехой в технологическом процессе
производства. Во многих случаях вибрация может быть
причиной преждевременного износа и даже разрушения
строительных конструкций зданий.
Аэродинамический и механический шум, возникаю-
щий при работе вентиляторной установки, распространя-
ется по воздушной среде, движущейся в каналах и воз-
духоводах, по их стенкам или по массиву, в котором они
проложены. Кроме того, шум распространяется через ос-
нование и фундамент вентиляторной установки по
ограждающим конструкциям здания, через которые про-
никает в помещения, иногда довольно далеко располо-
женные от вентиляторной камеры. Для борьбы с шумом
вентиляторных установок снижают окружную скорость
вращения рабочего колеса вентилятора, скорость движе-
ния воздуха в воздуховодах и других элементах системы
вентиляции, а также проводят конструктивные и мон-
тажные мероприятия.
По условиям относительной бесшумности рекоменду-
ются следующие окружные скорости вращения рабочего
колеса вентилятора: для осевых вентиляторов, устанав-
20 Тихомиров К- В.
305
ливаемых в жилых и общественных зданиях, не выше
35 м/с, а для радиальных — 25—30 м/с; в производствен-
ных зданиях окружные скорости принимают с учетом
шума от других источников, но не выше 50 м/с. Макси-
мальные скорости движения воздуха в воздуховодах
и других элементах системы вентиляции назначают, ру-
ководствуясь данными табл. 15.2. Для обеспечения за-
данного давления при небольшой окружной скорости ра-
бочего колеса вентилятора целесообразно принимать
схему рабочего колеса в две ступени и более.
Конструктивные и монтажные мероприятия, снижаю-
щие уровень шума, должны тщательно разрабатываться
в процессе проектирования системы вентиляции здания
и полностью осуществляться при монтаже ее до сдачи
в эксплуатацию. Приведем некоторые вполне обоснован-
ные указания, соблюдение которых позволит создать ка-
чественные системы вентиляции.
1.	Необходимо стремиться к применению более про-
стых по составу и не очень разветвленных систем, обла-
дающих минимально возможным аэродинамическим со-
противлением. Это позволит применить вентиляционные
агрегаты с невысокими давлениями, менее шумные.
2.	Помещения, для которых уровень звукового давле-
ния строго регламентирован, следует располагать вдали
от приточных и вытяжных камер. Удлинением пути, про-
ходимого звуком от камеры до помещения, достигается
ослабление уровня звукового давления в 1 дБ на 1 м.
Вблизи вентиляционных камер не должно быть помеще-
ний с малым уровнем собственного шума.
3.	Эффективно применение радиальных вентиляторов
с лопатками, загнутыми назад, а также осевых вентиля-
торов.
4.	Необходима замена подшипников качения под-
шипниками скольжения.
5.	Вытяжные камеры следует располагать над вспо-
могательными помещениями (лестничными клетками,
санузлами и т. п.).
6.	Внутренние поверхности вентиляционных камер
необходимо покрывать звукопоглощающей штукатуркой
или обивать материалами, хорошо поглощающими звуки
различной высоты.
7.	Для повышения звукоизолирующей способности
дверей камер возможно утяжеление их конструкции с ис-
306
пользованием досок толщиной 40—50 мм, устройство
двойных дверей и обеспечение максимальной плотности
притворов.
8.	Нельзя крепить непосредственно к каркасу и
ограждающим конструкциям зданий электродвигатели,
вентиляторы и другое оборудование, вызывающее вибра-
цию.
9.	В воздуховодах следует устанавливать специаль-
ные шумоглушители
10.	Вентиляторы рекомендуется соединять с электро-
двигателем посредством эластичной муфты или приме-
нять клиновидную передачу.
11.	Необходимо присоединение вентилятора к возду-
ховоду через мягкие вставки из прорезиненной ткани.
12.	Входное отверстие в вентилятор необходимо уст-
раивать плавным.
13.	Эффективно применение виброзвукоизолирующих
оснований.
14.	Металлические поверхности для уменьшения про-
изводимого ими шума следует покрывать вибродемпфи-
рующей мастикой (смесь синтетических смол и наполни-
телей).
15.	Необходимо тщательно балансировать рабочее
колесо вентилятора.
В некоторых случаях, когда требуется максимально
уменьшить шум вентиляторных установок (рис. 15.20),
размещаемых в первом этаже пли в подвале, фундамент
возводят с использованием нескольких видов впброзву-
коизолирующих средств (рис. 15.21).
Глушители шума следует применять в тех случаях,
когда рациональным выбором параметров установки, ее
соответствующей компоновкой пли установкой малошум-
ного вентилятора нельзя добиться уровня звукового дав-
ления, допустимого для данного помещения. Глушители
разделяются на диссипативные (активные) с поглощаю-
щим материалом и отражающие (реактивные)—без
поглощающего материала. В вентиляционных установках
используют преимущественно диссипативные глушители.
Для глушения шума, передаваемого воздуховодом,
применяют трубчатые, пластинчатые и сотовые шумо-
глушители (рис. 15.22). В качестве звукопоглощающего
материала в шумоглушителях для приточных систем
вентиляции рекомендуется применять мягкие маты (хол-
сты) плотностью 15 кг/м3 из супертонкого стекловолок-
20*
307
Рйс. 15.20. Установка вентиляторов на виброизолирующпх основах
с резиновыми (с) и пружинными (б) виброизоляторами
У —опорная конструкция; 1 — резиновый цилиндр; 3 — металлические шайбы
на (СТВ), базальтовое волокно. В порядке исключения
можно применять капроновое волокно, но обязательно,
согласно противопожарным требованиям, со стеклотка-
нью. Для вытяжных систем следует использовать также
эффективные по звукопоглощающим качествам, но бо-
лее дешевые материалы: плиты из стекловолокна марки
ЦФД плотностью 30—40 кг/м3, минераловатные плиты
марки ПМ плотностью 60—70 кг/м3, мелкофракционный
керамзит.
При набивке шумоглушителей другими, менее эффек-
тивными материалами необходимо увеличивать длину
глушителя. Для трубчатых глушителей всех типоразме-
ров звукопоглощающую облицовку делают толщиной
308
Рис. 15.21. Установка вентилято-
ра на виброизолирующем фунда-
менте
1 — станина вентилятора; 2 — пружин-
ный амортизатор; 3 — доска; 4 — рези-
на; 5—брус: 6 — приямок; 7 — фунда-
мент; 8 — звукоизолирующая проклад-
ка
Рис. 15.22. Вентиляционные шумоглушители
а _ трубчатый; б — сотовый; в — пластинчатый; г — камерный: / — наружный
кожух; 2—перфорированный воздуховод; 3 — звукопоглощающий материал;
4 — звукопоглощающие ячейки; 5—клапан для воздуха; 6 — обтекатель; 7 —
звукопоглощающие пластины; 8—поперечные перегородки; 9 — облицовка
100 мм и длиной не менее 1 м. В пластинчатых звукоглу-
шителях толщину крайних звукопоглощающих пластин
принимают равной 100 и 200 мм, а толщину средних —
в 2 раза большей. Пластинчатые звукоглушители изго-
товляют одно-, двух- и трехканальными с различными
размерами проходного сечения.
При выборе материала для облицовки камер и воз-
духоводов следует отдавать предпочтение пористому ма-
териалу со сквозными порами: материалы с замкнутыми
порами (губки, пенопласт) обладают низким коэффици-
ентом звукопоглощения.
Согласно ГОСТ 12.1.003—83 устанавливаются допу-
стимые уровни звукового давления в децибелах (дБ),
создаваемого в помещениях установками кондициониро-
вания воздуха и механической вентиляции [10].
§ 63.	Основные положения по технике
безопасности и противопожарные мероприятия
Согласно ГОСТ 12.1.004—85 система противодымной
защиты должна обеспечивать незадымление, снижение
309
температуры и удаление продуктов горения на путях
эвакуации в течение времени, достаточного для эвакуа-
ции людей, или коллективную защиту людей с помощью
пожаробезопасных убежищ.
Для обеспечения эвакуации людей из помещений зда-
ния в начальной стадии пожара, возникшего в одном из
помещений, следует согласно СНиП 2.04.05—86 проекти-
ровать аварийную вентиляцию для удаления шума при
пожаре (противодымную вентиляцию). Вытяжную про-
тиводымную вентиляцию проектируют для удаления
дыма прежде всего на путях эвакуации людей (из коридо-
ров или холлов всех этажей жилых, общественных, адми-
нистративно-бытовых и производственных зданий высо-
той более 30 м от средней планировочной отметки земли
до отметки чистого пола верхнего этажа); из производ-
ственных и складских помещений, отнесенных к катего-
рии А, Б, или В. Г, или Д — в одноэтажных зданиях IVa
степени огнестойкости. Более подробно о противодым-
ной защите зданий см. СНиП 2.04.05.—86.
Техника безопасных методов ведения работ преду-
сматривает мероприятия по охране труда рабочих
и предотвращению несчастных случаев на производстве.
Чтобы предотвратить несчастные случаи, необходимо
знать и выполнять правила техники безопасности, изло-
женные в отраслевом Стандарте системы стандартов
безопасности труда (ССБТ) «Монтаж систем промыш-
ленной вентиляции и кондиционирования воздуха. Требо-
вания безопасности», ОСТ 36—108—83; Санитарно-ги-
гиенических нормах и правилах Минздрава СССР;
Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузо-
подъемных кранов, утвержденных Госгортехнадзором
СССР.
Вновь поступившие на работу могут быть допущены
к исполнению своих обязанностей только после вводного
инструктажа по технике безопасности и охране труда
и инструктажа непосредственно на рабочем месте.
Вводный инструктаж проводит инженер по технике
безопасности монтажного управления, а на отдаленных
участках — начальник участка. Инструктаж на рабочем
месте, включающий информацию о конкретных местных
условиях работы и ознакомления с соответствующим
разделом ППР, проводится начальником участка либо
прорабом или мастером и оформляется записью в жур-
нале регистрации производственного инструктажа потех-
310
нике безопасности. В последующем инструктаж на рабо-
чем месте должен проводиться периодически, не реже
чем через каждые 3 мес, а также при переходе на дру-
гой объект и при изменении условий труда.
Кроме инструктажа каждый рабочий должен пройти
обучение безопасным методам ведения монтажных ра-
бот и сдать экзамен комиссии, организованной главным
инженером монтажного управления. Такое обучение
каждый вновь поступивший рабочий должен пройти не
позднее 3 мес со дня начала работы. Если рабочий вхо-
дит в состав комплексной бригады, то он должен прой-
ти инструктаж и обучение по всем видам работ, выпол-
няемых бригадой.
Монтаж систем промышленной вентиляции в произ-
водственных зданиях часто проводится на большой вы-
соте. К верхолазным работам допускаются рабочие не
моложе 18 и не старше 60 лет, прошедшие специальный
медицинский контроль. Верхолазными считаются все
работы, которые выполняются на высоте более 5 м от по-
верхности грунта, перекрытия или рабочего настила.
При работе на высоте следует обязательно применять
технические средства, исключающие возможность паде-
ния рабочего. Для выполнения монтажных работ на вы-
соте нужно использовать только инвентарные леса, под-
мости и другие приспособления.
Для переноски и хранения инструментов, болтов
и других мелких детален лица, работающие на высоте,
обеспечиваются индивидуальными сумками. Для пере-
мещения грузов массой более 50 кг, а также для подъ-
ема грузов на высоту более 3 м является обязательным
механизированный способ ведения погрузочно-разгру-
зочных работ.
Каждый работающий па стройке обязан знать и стро-
го соблюдать правила пожарной безопасности. Для
предотвращения пожара на месте монтажных работ или
заготовительной мастерской необходимо осторожно об-
ращаться с огнем и выполнять все противопожарные
мероприятия. Курить можно только в специально отве-
денных местах, огнеопасные материалы необходимо
хранить только в специальных помещениях. Электросеть
должна быть в исправном состоянии.
На монтажной площадке не должны накапливаться
в большом количестве легковоспламеняющиеся материа-
лы. В заготовительных мастерских и на монтажной пло-
311
щадке должны быть необходимые средства для тушения
пожара. Следует иметь в необходимом количестве огне-
тушители, ящики с песком и ведра.
В случае возникновения пожара до прибытия пожар-
ной команды следует использовать все имеющиеся
средства для тушения пожара. Горящий бензин, керосин,
нефть, смазочные масла необходимо тушить пенными
огнетушителями и песком. Противопожарная защита
должна обеспечиваться: применением ручных средств
пожаротушения и соответствующих видов пожарной
техники; применением автоматических установок пожар-
ной сигнализации и пожаротушения; применением ос-
новных строительных конструкций объектов с регламен-
тированными пределами огнестойкости и пределами
распространения огня; применением пропитки конструк-
ций объектов антипиренами и нанесением па их поверх-
ности огнезащитных красок (составов); устройствами,
ограничивающими распространение огня.
Контрольные вопросы. 1. Назовите основные конст-
руктивные элементы приточных и вытяжных систем вен-
тиляции. 2. Какие типы вентиляторов применяются в си-
стемах вентиляции? 3. Какие нагревательные устройства
используются в системах вентиляции? 4. Назовите поря-
док расчета и подбора калориферов. 5. Назовите устрой-
ства, используемые для очистки наружного воздуха от
пыли. Каков их принцип работы? 6. Для чего устраива-
ют приточные и вытяжные камеры? Как устроена типо-
вая приточная камера? 7. Что понимают под местной
приточной вентиляцией? 8. Какие мероприятия осущест-
вляются для борьбы с шумом и вибрацией в системах
механической вентиляции? 9. В чем заключается прин-
цип противодымной защиты зданий? 10. Назовите ос-
новные меры противопожарной защиты зданий.
ГЛАВА 16. СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
ВОЗДУХА
§ 64.	Виды СКВ, схемные решения
и оборудование
Кондиционирование воздуха относится к наиболее
современным и технически совершенным способам созда-
ния и поддержания в помещениях условий комфорта для
312
человека и оптимальных параметров воздушной среды
для производственных процессов, обеспечения длитель-
ной сохранности ценностей культуры и искусства в об-
щественных зданиях и т. п. Кондиционирование воздуха
является большим достижением науки и техники в деле
создания искусственного климата в закрытых помеще-
ниях.
Комплекс технических средств, служащих для требуе-
мой обработки воздуха (фильтрации, подогрева, охлаж-
дения, сушки и увлажнения), перемещения его и распре-
деления в обслуживаемых помещениях, устройства для
глушения шума, вызываемого работой оборудования, ис-
точники тепло- и хладоснабжения, средства автоматиче-
ского регулирования, контроля и управления, а также
вспомогательное оборудование составляют систему кон-
диционирования воздуха (СКВ). Устройство, в котором
осуществляется требуемая тепловлажностная обработка
воздуха и его очистка, называется кондиционером.
СКВ применяются для обеспечения в помещениях
необходимого микроклимата для нормального протека-
ния технологического процесса и создания комфортных
условий. Применение СКВ имеет также социально-эко-
номическое значение, так как использование его улучша-
ет условия работы людей: повышается производитель-
ность труда и работоспособность трудящихся, снижает-
ся производственный травматизм, заболеваемость и, как
следствие, уменьшается текучесть кадров. Затраты на
создание систем кондиционирования воздуха в произ-
водственных помещениях достаточно быстро окупаются
за счет повышения производительности труда.
По назначению СКВ подразделяют на комфортные,
технологические и комфортно-технологические. Системы
комфортного кондиционирования применяются в жилых,
общественных и промышленных зданиях с целью обеспе-
чения полного постоянного комфорта для находящихся
в помещении людей. Если назначение СКВ состоит толь-
ко в обеспечении требуемых условий протекания произ-
водственных процессов, то она называется системой тех-
нологического кондиционирования. При комфортно-тех-
нологическом кондиционировании параметры воздушной
среды, оптимальные для технологического процесса, сов-
падают или несущественно отличаются от комфортных
для человека.
В зависимости от использования наружного и рецир-
313
Рис. 16.1. Принципиальная схема кондиционирования воздуха
1 — секция подогрева; 2—камера оросительная; 3— вентилятор; 4— коидн
цнонируемое помещение
куляционного воздуха различают прямоточные (рис.
16.1, о), частично рециркуляционные (рис. 16.1,6—д)
и рециркуляционные (рис. 16.1, е) системы.
Частично рециркуляционные системы, представляю-
щие собой комбинацию прямоточной и рециркуляцион-
ной, могут быть с первой рециркуляцией (см. рис.
16.1,6), со второй рециркуляцией (см. рис. 16.1, в),
с первой и второй рециркуляцией (см. рис. 16.1, г) и пря-
моточной с обводным каналом вокруг камеры (см. рис.
16.1, д).
Особенностью систем кондиционирования воздуха яв-
ляется наличие систем автоматики, обеспечивающих
устойчивый искусственный микроклимат независимо от
314
внешних условий и технологических процессов, протека-
ющих в помещении.
Системы кондиционирования воздуха разделяют на
центральные и местные, круглогодичные и сезонные (для
теплового или холодного периода года). В центральных
системах кондиционирования воздуха кондиционер, где
происходят все процессы обработки воздуха, устанавли-
вают вне обслуживаемых помещений, и его раздача ве-
дется по сети воздуховодов. Такие системы обслужива-
ют как отдельные большие помещения, так и группы по-
мещений.
В общественных и промышленных зданиях с различ-
ными требованиями к воздушной среде по отдельным
помещениям или с различным тепловлажностным режи-
мом устраивают многозональные центральные системы
кондиционирования воздуха. В этих случаях здание раз-
деляют в отношении обслуживания на несколько зон,
в каждую из которых воздух подается со своими пара-
метрами.
Широкое применение нашли центральные кондицио-
неры из типовых секций, каждая из которых выполняет
определенные технологические функции. Комбинируя
секции, можно составить кондиционер с любой схемой
обработки воздуха.
Центральные кондиционеры типа КТЦЗ (К — конди-
ционер, Т — типовой, Ц — центральный, 3 — третья мо-
дернизация конструкции) изготовляются Харьковским
машиностроительным заводом. Кондиционер рассчитан
на номинальную подачу по воздуху 10; 20; 31,5; 40; 63;
80; 125; 160; 200 и 250 тыс. м3/ч. В соответствии с этим
они обозначаются КТЦ-3-10, КТЦЗ-20 и т. д. Максималь-
ная подача по воздуху указанных кондиционеров равня-
ется 12,5; 25; 40; 50; 80; 100; 160; 200; 250 и 315 тыс.м3/ч
соответственно.
Рассмотрим кратко основное оборудование, исполь-
зуемое в кондиционере КТЦЗ-10 (рпс. 16.2). Блок прием-
ный БСЭ-1 смесительного типа и предназначен для при-
ема, регулирования, смешения и распределения по живо-
му сечению объема смеси наружного и рециркуляцион-
ного воздуха, поступающего в кондиционер.
В качестве воздушного фильтра применяется фильтр
ФР 1-3, предназначенный для очистки воздуха, поступа-
ющего в кондиционер, от атмосферной пыли при средне-
годовой запыленности воздуха до 1 мг/м3 и кратковре-
315
Рис. 16.2. Схема центрального кондиционера КТЦЗ-20
/ — блок приемный; 2—фильтр воздушный; 3—камера обслуживания; 4—
воздухонагреватели; 5—камера орошения; 6 — блок присоединительный;
7 — вентиляторный агрегат
менной запыленности до 10 мг/м3. Фильтрующим мате-
риалом служит ФРНК-ПГ или иглопробивной ИФП-1.
Эффективность очистки воздуха с материалом ФРНК-ПГ
не менее 88 %, с материалом ИФП-1 — не менее 90 %.
Удельная воздушная нагрузка на фронтальное сечение
фильтра: номинальная 10000 м3/(ч-м2), максимальная
12500 м3/(ч-м2). Аэродинамическое сопротивление
фильтра: начальное 65 Па, конечное до 294 Па. Фильт-
рующий материал необходимо регенерировать с по-
мощью установки регенерационной УР1-02А способом
отмывки в воде и последующей сушки с целью повторно-
го использования.
Камера обслуживания КО-3 предназначена для фор-
мирования воздушного потока и обслуживания соседне-
го оборудования в кондиционере.
Воздухонагреватель ВН2-3 предназначен для подо-
грева воздуха до заданных параметров. Теплоносителем
служит горячая вода температурой от 70 до 180 °C и дав-
лением до 1,2 МПа. Конструкция воздухонагревателя —
трубчатая, двухрядная по воздуху и четырехходовая по
теплоносителю. Аэродинамическое сопротивление возду-
хонагревателя при номинальном режиме 63 Па, при мак-
симальном 83 Па.
Камера орошения ОКФ-3 представляет собой устрой-
ство, в котором осуществляется политропический или
адиабатический процесс тепловлажностной обработки
316
воздуха разбрызгиваемой водой для сообщения ему за-
данных температуры и влажности. Оросительная систе-
ма камеры орошения состоит из двух рядов стояков,
укомплектованных широкофакельными форсунками с
равномерным распределением воды по окружности рас-
пыла, с диаметром соплового отверстия 10 мм, что прак-
тически исключает их засорение. Аэродинамическое со-
противление камеры при нормальном режиме работы
составляет 120 Па, при максимальном — 190 Па.
Блок присоединительный БП1-3 обеспечивает вход об-
работанного в кондиционере воздуха в вентиляторный
агрегат. Он состоит из передней и задней стенок, потол-
ка, дна опор п переходной стенки к вентагрегату с мяг-
кой вставкой, уменьшающей передачу вибрации от вент-
агрегата на кондиционер.
Вентиляторный агрегат типа ВЦ4-76-8 обеспечивает
перемещение воздуха в кондиционере и подачу его к ме-
стам потребления. Для регулирования подачи воздуха
имеется осевой направляющий аппарат с ручным пли
электроприводом.
В отличие от кондиционера КТЦ2А кондиционеры
КТЦЗ имеют 4 базовые схемы (вместо 9 в КТЦ2Л); кро-
ме того, усовершенствованы: камера орошения (приме-
нены новые широкофакельные форсунки); воздухона-
греватели (улучшены теплотехнические характеристи-
ки); фильтры (площадь фильтрующей поверхности
развита в 6 раз, а в КТЦ2А — лишь в 5 раз); вентиляци-
онные агрегаты (применена новая аэродинамическая
схема); уменьшены габариты приемных камер и камер
обслуживания; вместо прокладок для обеспечения герме-
тически фланцевых соединений применена герметизиру-
ющая мастика, кроме того, в кондиционере КТЦЗ
с целью снижения затрат уменьшено число крепежных
деталей на сборку секций в 2—3 раза. Подробные техни-
ческие данные и размеры оборудования, применяемого
в кондиционерах типа КТЦЗ приведены в Руководящем
материале по типовым центральным кондиционерам
КТЦЗ (Союзкондицпонер, Харьков).
Системы кондиционирования воздуха, предназначен-
ные для круглогодичной и круглосуточной работы в по-
мещениях, должны быть оборудованы не менее чем дву-
мя кондиционерами, обеспечивающими по 50 % требуе-
мого воздухообмена системы. Необходимые данные
317
Рис. 16.3. Автономный кондиционер оконного типа
I — машинное отделение; II — воздухообрабатывающее отделение: / — герме-
тичный компрессор; 2 — капиллярная трубка; 3 — пульт управления; 4 — воз-
духоохладитель-испаритель; 5 — колесо радиального вентилятора; 6 — регули-
руемая заслонка для поступления наружного воздуха; 7—перегородка; 8—
электродвигатель с двухконсольным видом; 9 — колесо осевого вентилятора;
10 — конденсатор воздушного охлаждения
о размещении центральных кондиционеров в здании при-
ведены в справочной литературе [7].
В местных системах кондиционирования воздуха кон-
диционер размещают обычно в кондиционируемом поме-
щении в виде подоконных, шкафных и подвесных агрега-
тов подачей до 10 тыс. м3/ч.
Такие системы применяют в небольших помещени-
ях — лабораториях, отдельных гостиничных номерах,
кабинетах и т. п.
Широкое применение для обслуживания отдельных
помещений жилых и административных зданий получили
оконные автономные кондиционеры. Это прежде всего
объясняется простотой их установки в рабочем помеще-
нии, для чего требуется только выполнить отверстие
в раме окна, равное по высоте и ширине кожуху агрега-
та. Кожух закрепляется в отверстии таким образом, что
наружу выступает машинное отделение кондиционера,
включающее герметичный холодильный компрессор
и воздушный конденсатор. В помещение на глубину не
более 200 мм из окна выступает воздухообрабатывающее
отделение II (рис. 16.3). Тем самым кондиционер окон-
318
ного типа практически не занимает полезной площади
помещения и требуется только подключить его к сети
однофазного тока. К оконному типу относятся, напри-
мер, бытовые кондиционеры БК1500, БК2000 и БК2500,
выпускаемые Бакинским заводом бытовых кондиционе-
ров.
К недостаткам кондиционеров оконного типа следует
отнести ухудшение внешнего вида зданий при наличии
большого числа выступающих из окон машинных отде-
лений. Для устранения этого недостатка созданы авто-
номные кондиционеры по раздельной схеме, состоящие
из машинного и воздухообрабатывающего блоков. При
этом машинный блок может размещаться во вспомога-
тельных помещениях (на чердаке, в лоджии и т. п.), не
загромождая фасад здания, а воздухообрабатывающий
блок размещается в самом помещении и соединяется
с машинным блоком двумя медными трубками. Расстоя-
ние между блоками составляет до 15 м по длине и 8 м
по высоте. Современные конструкции автономных конди-
ционеров предназначены как для охлаждения, так и для
нагрева приточного воздуха.
При проектировании любых установок кондициониро-
вания воздуха необходимо составлять тепловлажност-
ные балансы помещений, в которых должны быть учте-
ны все факторы, влияющие на изменение состояния воз-
душной среды в самом помещении, а при центральных
системах, кроме того, факторы, влияющие на изменение
состояния приточного воздуха при транспортировании
его от кондиционера до помещения.
На основе данных тепловлажностных балансов опре-
деляют тепловую нагрузку для зимнего периода и охлаж-
дающую— для летнего. В соответствии с этим находят
объем приточного воздуха с учетом допускаемых перепа-
дов температур AZ, выявляют мощности нагревательных
и охлаждающих устройств, после чего определяют требу-
емые мощности тепло- и холодоприготовляющпх устано-
вок системы.
§ 65.	Холодоснабжение
По способу производства холода для охлаждения кон-
диционируемого помещения выделяются четыре разно-
видности: использование природных источников холода,
использование искусственных источников холода, испа-
рительное охлаждение, комбинированное охлаждение.
319
В качестве природных источников холода может быть
использована артезианская вода, намороженный в есте-
ственных условиях лед, холодный ночной наружный воз-
дух.
Источниками искусственного холода являются холо-
дильные машины, использующие различные холодиль-
ные агенты. Наиболее широко в СКВ применяются хла-
дон-12 (R12), хладон-22 (R22) и хладон-142 (R142).
При атмосферном давлении хладон-12 кипит при темпе-
ратуре —29,8 °C, хладон-22 — при температуре —40,8 °C
и хладон-142 — при температуре —9,8 °C.
Способы испарительного охлаждения осуществляют-
ся с помощью прямого и косвенного испарительного ох-
лаждения. Причем последний метод характеризуется
отводом теплоты от кондиционируемого воздуха через
стенку к воде, охлаждаемой испарением во вспомога-
тельном потоке воздуха.
Согласно СНиП 2.04.05—86 систему холодоснабже-
ния от естественных и искусственных источников холода
для охлаждения воздуха следует проектировать, если
нормируемые метеорологические условия не могут быть
обеспечены установками прямого или косвенного испа-
рительного охлаждения. Выбор источника холода дол-
жен быть экономически обоснован.
Контрольные вопросы. 1. Для чего служат системы
кондиционирования воздуха? 2. Какие существуют раз-
новидности СКВ? 3. Вычертите принципиальную схему
центрального кондиционера. 4. Каково назначение
и принцип работы основного оборудования СКВ?
РАЗДЕЛ V. ТЕПЛОГАЗОСПАБЖЕНИЕ
ГЛАВА 17. ТОПЛИВО. ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
И КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ МАЛОЙ
И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ
§ 66.	Общие сведения о топливе
Топливом называются горючие вещества, которые эко-
номически целесообразно использовать для получения
значительных количеств тепловой энергии. Основным
320
его видом является органическое топливо, образовавше-
еся из остатков растительного и животного происхож-
дения под давлением и без доступа воздуха в течение
длительного времени.
По агрегатному состоянию топливо можно разделить
на твердое, жидкое и газообразное, а по способу получе-
ния — на естественное, добываемое из недр земли, и ис-
кусственное, получаемое путем химической пли механи-
ческой переработки естественного топлива (табл. 17.1).
Таблица 17.1. Общая классификация топлива
Агрегатное состояние топлива	естественней	I 'екусствениоо
Твердое	Древесина, торф, бурый уголь, каменный уголь, полуантрацит,	антра- цит, горючие сланцы	Древесный уголь, кокс, полукокс, брикеты, тер- моантрацит п др.
Жидкое	11ефть	Продукты персгонкн и переработки нефти (ма- зут, бензин, керосин, лигроин, соляровое мас- ло и другие продукты)
Газообразное	Природный газ, нефте- промысловый	(попут- ный)	Газы: доменный, гене- раторный,	коксовый, подземный газификации твердого топлива, газы пиролиза, крекинга
Состав топлива. Топливо в том виде, в каком опо сжи-
гается, т. е. поступает в топку, называется «рабочим топ-
ливом». В состав рабочего топлива (твердого и жидкого)
входят следующие компоненты: углерод С, водород II,
кислород О, азот N, сера S, зола Л и влага W.
Выражая компоненты топлива в процентах, отнесен-
ных к 1 кг массы, получим уравнение состава рабочей
массы топлива:
Ср + Нр -I- Ор + Л'р + Sp 4- A1’ -I- IV'1’ = 100%.	(17.1)
Сера, обозначенная символом SJ!, называется летучей
и составляет часть общего количества серы, находящей-
ся в топливе, остальная часть серы (негорючая) входит
в состав минеральных примесей.
21 Тихомиров к. В.
321
Для сравнения различных видов твердого и жидкого
топлива и определения их основных качеств помимо со-
става рабочей массы условно различают в них органиче-
скую, горючую и сухую массы.
При тепловых расчетах обычно пользуются составом
топлива исходя из рабочей массы. Для перерасчета топ-
лива из одной массы в другую служат формулы перерас-
чета.
Газообразное топливо, так же, как твердое и жидкое,
представляет собой смесь различных химических соеди-
нений и делится на естественное и искусственное (см.
табл. 17.1) В состав природного и попутного газа вхо-
дят: метан СН4 (50—98 %), этап С2Нб, пропан CsIIe, бу-
тан С4Н10, углеводороды высших порядков метанового
ряда, углекислый газ СО2, азот N2. Последние два ком-
понента являются балластом (B = CO2-]-N2).
Основными компонентами искусственного газообраз-
ного топлива являются: окись углерода СО. водород Н2,
метав СН4, углекислый газ СО2, азот N2. В газообраз-
ном топливе (естественном и искусственном) содержат-
ся также водяные пары, различные смолы п др. Состав
газообразного топлива задается в процентах по объему,
и все расчеты относятся к 1 нм3 сухого газа.
Теплота сгорания топлива. Понятие об условном топ-
ливе. Основной теплотехнической характеристикой топ-
лива является теплота сгорания, которая указывает, ка-
кое количество теплоты в килоджоулях выделяется при
сжигании 1 кг твердого (или жидкого) топлива или 1 нм3
газообразного топлива. Различают высшую и низшую
теплоту сгорания топлива.
Высшей теплотой сгорания топлива Q]- называют ко-
личество теплоты, выделяемой топливом при полном его
сгорании с учетом теплоты, выделившейся при конденса-
ции водяных паров, которые образуются при горении.
Низшая теплота сгорания отличается от высшей
тем, что не учитывает' теплоту, затрачиваемую па обра-
зование водяных паров, которые находятся в продуктах
сгорания. При расчетах принимается величина низшей
теплоты сгорания, поскольку теплота водяных паров
бесполезно теряется с уходящими в дымовую трубу про-
дуктами сгорания.
Взаимосвязь высшей и низшей теплоты сгорания топ-
лива Qu, кДж/кг, для рабочей массы определяется урав-
322
пением
QP= QP —25(9Нр + №р).	(17.2)
Для сравнения различных видов топлива по величи-
нам их теплоты сгорания, а также для облегчения госу-
дарственного планирования добычи и потребления топли-
ва введено понятие «условное» топливо. Условным при-
нято счигать топливо, низшая теплота сгорания которого
по рабочей массе равна 293 кДж/кг для твердого и жид-
кого топлива или 29300 кДж/м3 для газообразного топ-
лива.
В соответствии с этим каждое топливо имеет свой
тепловой эквивалент, определяемый по формуле
Эт= QP/29 300.	(17.3)
Перевод расхода рабочего (натурального) топлива
Ви в условное производится по уравнению
®усл = Эгбц-	(17.4)
§ 67.	Краткая характеристика отдельных
видов топлива
Древесина. Дрова являются наиболее распространен-
ным видом топлива для печей. Однако в последнее вре-
мя использование древесины в качестве топлива все
больше ограничивается, так как она служит ценным
сырьем для таких отраслей промышленности, как хими-
ческая, бумажная, мебельная.
Теплота сгорания дров QE, кДж/кг, в значительной
степени зависит от влажности \VP. Так, например, при
Wp=30 % теплота сгорания фн = 12000 кДж/кг, при
W’ —50 % ф',’ = 8400 кДж/кг. Дрова (древесные отходы)
используются в мелких котельных установках, для роз-
жига топок печей и котлов, работающих па трудно заго-
рающихся видах топлива. Это объясняется высоким со-
держанием летучих веществ в древесине (до 85%).
Торф. Торф представляет собой продукт разложения
растительных веществ. По способу добычи различают
торф кусковой (машинный и гидроторф) и фрезерный
(крошка). Ввиду высокой влажности (до 50%) и низ-
кой теплоты сгорания (8500—15000 кДж/кг), транспор-
тировка торфа невыгодна, и он используется как местное
топливо. Торф содержит около 70 % летучих веществ.
21*
823
При хранении в штабелях на открытых складах торф
способен к самовозгоранию.
Ископаемые угли. Делятся па три основных вида;
бурые угли, каменные и антрациты.
Бурые угли — наиболее низкосортные. Они содержат
много минеральных примесей, летучих веществ и склон-
ны к самовозгоранию. Теплота сгорания бурого угля
10500—16000 кДж/кг.
Каменные угли являются наиболее цепным твердым
топливом. В зависимости от содержания летучих ве-
ществ и характера кокса, получаемого при сухой пере-
гонке, угли разделяются по маркам: Д — длиинопламен-
иый, Г — газовый, ПЖ— паровичный жирный, ПС —
паровичный спекающийся. Т — тощий. Теплота сгорания
каменного угла 25000—28000 кДж/кг.
Антрациты представляют собой наиболее старый по
своему геологическому возрасту вид ископаемых углей
с большим содержанием углерода. Теплота сгорания ант-
рацита 25500—297000 кДж/кг.
Горючие сланцы являются продуктом разложения
растительных и животных организмов под водой без до-
ступа воздуха. Они характеризуются большим содержа-
нием летучих веществ (около 80 %) и высокой зольно-
стью (А = 50—55 %). Влажность сланцев составляет
15—20 %. Теплота сгорания сланцев составляет 6320—
9800 кДж/кг. Наиболее целесообразно использование
сланцев как сырья для получения газа и жидкого топ-
лива.
Жидкое топливо. В качестве жидкою топлива в теп-
ловых установках сжигается мазут — остаточный про-
дукт при переработке нефти. В мазуте практически нет
воды и минеральных примесей. Теплота сгорания мазута
38500—39000 кДж/кг.
В качестве топлива в энергетике используется мазут
трех марок — 40, 100, 200. Марка мазута определяется
предельной вязкостью.
Нефть и ее продукты отличаются большим содержа-
нием углерода (С = 84...86 %) и водорода (Н—10...
12 %); все другие компоненты содержатся в незначи-
тельном количестве.
Наиболее легкие фракции нефти — бензин, лигроин,
керосин — используются в карбюраторных двигателях,
более тяжелые — соляровое масло и смеси — в дизелях.
Газообразное топливо, особенно природный и попут-
324
ный газы, имеет ряд существенных преимуществ по
сравнению с твердым и даже жидким топливом; низкая
себестоимость по добыче, возможность легкой транспор-
тировки по трубопроводам, сгорает без дыма и копоти,
легко перемешивается с воздухом; при его использова-
нии удобнее осуществлять регулирование и автоматиза-
цию процесса горения.
Этот вид топлива находит все более широкое приме
пение в печах, тепловых установках промышленности,
отопительных котлах, при обогреве и сушке строящихся
зданий. Теплота сгорания природного газа по сухой мас-
се составляет 34000—36000 кДж/кг, попутного —
53000—63000 кДж/кг.
§ 68.	Процессы горения
Горение топлива представляет собой химический про
цесс соединения его горючих элементов с кислородом
воздуха, протекающий при высокой температуре и со
провождающпйся выделением значительного количества
теплоты.
Для обеспечения устойчивого процесса горения необ-
ходимы следующие условия: наличие в топочном устрой-
стве высокой температуры для подогрева топлива до
температуры воспламенения; постоянный подвоц к топ-
ливу достаточного количества воздуха, необходимого
для горения; непрерывный отвод продуктов сгорания из
топки.
Температура воспламенения топлива зависит не толь-
ко от химического состава, но и от условий горения. При-
ближенно можно принимать температуры воспламене-
ния твердого топлива: для дров и торфа 250—300 °C, для
каменного угля 450—500 °C, для антрацита — 600—
700 °C.
Как правило, чем больше летучих веществ выделяет-
ся при разложении топлива, тем ниже его температура
воспламенения. Температура воспламенения в среднем
составляет для жидкого топлива (мазута) 500 °C и для
газообразного — 650—750 °C.
Характер горения может быть разным и зависит от
вита сжигаемого топлива, способов сжигания и подвода
воздуха к топливу. В зависимости от вида топлива раз-
личают гомогенное и гетерогенное горение. Гомогенное
горение происходит в объеме (в массе), при этом топли-
325
во и окислитель находятся в одинаковом агрегатном со-
стоянии (например, газообразное топливо и воздух).
Гетерогенное горение протекает па поверхности раздела
двух фаз, то есть при горении твердого и жидкого топ-
лива.
Способ сжигания топлива отражается на характере
горения только твердого топлива. При этом различают
два способа: горение в слое кускового топлива и горение
в факеле пылевидного топлива (слоевой и факельный
способы сжигания). Газообразное и жидкое топливо
сжигают только в факеле.
Способ подвода воздуха к топливу имеет существен-
ное значение при сжигании его в факеле. Полное время
сгорания т определяется временем смесеобразования тд
(временем диффузионных процессов) и временем проте-
кания химических реакций горения тк (временем кине-
тических процессов"). Поскольку возможно наложение
этих стадий процессов, полное время сгорания т^тд4-тк.
При тд^>Тк определяющими будут диффузионные
процессы и х«Тд. В этом случае процесс горения назы-
вают диффузионным. Когда тд<Стк, определяющими
в процессе горения являются кинетические процессы
и т»тк. Такое горение называют кинетическим. Процесс
горения будет смешанным, если тд и тк соизмеримы.
На практике процесс горения будет кинетическим,
когда горит предварительно перемешанная смесь топли-
ва и воздуха. Если же весь воздух, необходимый для го-
рения, подводится в факел отдельно от топлива и сме-
шивается с ним уже в топке в процессе горения, то про-
цесс горения будет диффузионным. При подаче в топку
топлива, предварительно перемешанного лишь с частью
воздуха, требующегося для горения (первичным возду-
хом), и подаче другой части воздуха (вторичного возду-
ха) непосредственно в зону горения будем иметь проме-
жуточный процесс горения.
Конструкции топочных устройств следует рассматри-
вать с позиций обеспечения наиболее полного сгорания
топлива, надежности и простоты работы, удобства обслу-
живания, возможности максимально возможной механи-
зации и автоматизации всех процессов, обеспечения .чис-
тоты поверхности нагрева в толке.
326
§ 69.	Тепловой баланс котельного агрегата
Тепловым балансом котлоагрегата называется распре-
деление теплоты, выделившейся при сжигании топлива,
на полезно использованную теплоту и тепловые потери,
возникающие при его работе. Обычно тепловой баланс
котлоагрегата составляется на 1 кг твердого топлива
(жидкого) или на 1 м3 газа.
Уравнение теплового баланса котлоагрегата для 1 кг
сжиженного твердого топлива имеет вид
Qp = Qt + <?2 + Qs + Q, + Q3 + Q6,	(17-5)
где Qp — располагаемая теплота; Qi — полезно использованная те-
плота, расходуемая на образование пара или нагревание воды; Q>—
потери теплоты с уходящими газами; Q3 и Qt — потери теплоты
вследствие химической и механической неполноты сгорания топлива;
Qs — потери теплоты в окружающую среду; Qe — потери теплоты
с физической теплотой шлаков.
После деления каждого слагаемого правой части
уравнения (17.5) на Q;’ и умножения на 100 %, получим
другой вид уравнения теплового баланса.
1ОО = <71+у2 + <73 + <74 + <75 + <7().	(17.6)
Располагаемая теплота Q? включает низшую тепло-
ту сгорания топлива, теплоту, вносимую горячим возду-
хом, используемым для горения топлива, и физическую
теплоту топлива при внешнем его подогреве. В том слу-
чае, когда воздух и топливо предварительно не подогре-
ваются, Qp = Qn -
Рассмотрим кратко факторы, от которых зависят теп-
ловые потери в котлоагрегате. Потери теплоты с уходя-
щими газами q2 является наибольшей из всех потерь теп-
лоты, она может достигать 8—10 %. Эти потери возни-
кают в связи с тем, что продукты сгорания, выходя из
котлоагрегата, имеют температуру значительно выше
температуры окружающего воздуха. Чем выше темпера-
тура уходящих газов, тем больше теплопотери.
Потеря теплоты от химической неполноты сгорания
топлива <7з тем значительнее, чем ниже температура
в топке, хуже перемешивание топлива с воздухом, чем
меньше длительность пребывания топлива в топке. Для
механических и полумеханических топок ф3«=3 %, для
камерных топок	1 %.
Механическая неполнота сгорания топлива являет-
327
ся результатом неучастия во всех стадиях процесса горе-
ния части топлива, поступившего в топку (унос мелко-
дисперсных частиц топлива дымовыми газами, провал
их через зазоры колосниковой решетки и др.). Для слое-
вых механических и полумеханических топок ^4=1—
10 %, для камерных топок дл=1— 6 %.
Потеря теплоты в окружающую среду д5 зависит от
температуры наружных поверхностей котлоагрегата,
теплоизоляции, тепловой мощности котлоагрегата и др.
Б зависимости ст мощности котлоагрегата величина д5
колеблется от 0,2 до 0,7 % -
Потеря теплоты с физической теплотой шлаков д5 за-
висит от способа шлакоудаления. При сухом шлакоуда-
леини эта величина составляет 1—1,5 %, а при жидком
шлакоудаленнп в камерных топках 6/6=1—3 %.
Для сравнения разных способов сжигания топлива
и сопоставления топочных устройств используют коэффи-
циент полезного действия котельного агрегата брутто:
Ди. а — 41 = Й)0 — (q2 4* <7з + 41 4* 4-, + 4е)-	(17.7)
§ 70.	Общие характеристики топочных устройств
Устройство, предназначенное для сжигания топлива,
называется топкой или топочным устройством. Конструк-
ция топки должна обеспечивать устойчивый процесс го-
рения, экономичное сжигание необходимого количества
топлива, высокую производительность, удобную подачу
топлива и воздуха, удобное удаление золы и шлака.
Падежная работа топки обеспечивается таким темпера-
турным режимом ее работы, который исключает шлако-
вание поверхностей нагрева, размещенных в ней и котле.
Существующие топки классифицируют по следующим
признакам:
по способу сжигания топлива — слоевые, камерные
(факельные) и циклонные; в слое сжигают только твер-
дое топливо, а в остальных случаях — твердое, жидкое
и газообразное;
по режиму подачи топлива — с периодической и не-
прерывной подачей;
по взаимосвязи с котлом — внутренние, т. е. находя-
щиеся внутри котла, выносные, устраиваемые вне обо-
греваемой поверхности котла;
по способу подачи топлива и организации обслужи-
вания — ручные, полумеханические и механические.
328
Рис. 17.1. Схемы топок для сжигания топлива в слое и факеле
а — ручная с горизонтальной колосниковой решеткой; б — топка с забрасыва-
телем на неподвижный слой; в — топка с шурующей планкой; г тонка с
наклонной колосниковой решеткой; д — топка системы Померанцева; е — топ-
ка с цепной механической решеткой; ас— то же обратного хода и забраеь.иа-
тслем; з— камерная топка для пылевидного топлива; к — топка для сжига-
ния жидкого и газообразного топлива
Рассмотрим кратко основные типы топок. Топки для
слоевого сжигания топлива могут быть следующих раз-
новидностей: а) топки с неподвижной колосниковой ре-
шеткой и неподвижно лежащим на ней слоем топлива
(рис. 17.1, а, б); б) топки с неподвижной колосниковой
решеткой и слоем топлива, перемещающимся на ней
329
(рис. 17.1,в, г, д)\ в) топки с движущейся колосниковой
решеткой, перемещающей лежащий на ней слой топ-
лива (рис. 17.1, е, ж).
Ручная топка с горизонтальной неподвижной колос-
никовой решеткой (см. рис. 17.1, а) позволяет сжигать
все виды твердого топлива при ручном обслуживании
операций загрузки, шурования и удаления шлака, при-
меняется в котлах паропронзводптелыюстью 1—2 т/ч.
Применение механического забрасывателя 1 (см. рис.
17.1,6) для подачи топлива на колосниковую решетку?
увеличивает паропроизводптельность котла до 10 т/ч.
Для сжигания бурого угля в котлах паропроизводи-
телыюстыо до 10 т/ч применяются топки с шурующей
планкой (см. рис. 17.1, в). Шурующая планка представ-
ляет собой трехгранную балку 3 с крутым передним
и пологим задним скосом, которая при ходе вперед пе-
ремещает топливо из загрузочного бункера 4 в глубь
топки и сбрасывает с решетки шлак, а при обратном хо-
де ворошит слой топлива.
Топки с наклонной колосниковой решеткой (см. рис.
17.1, г). В них топливо загружается в топку сверху, по
мере сгорания под действием силы тяжести сползает
в нижнюю часть топки, создавая возможность для по-
ступления в топку новых порций топлива. Применяются
такие топки для сжигания торфа, древесных отходов
в котлах паропромзводительностыо 2,5—20 т/ч.
Скоростные шахтные топки системы В. В. Померан-
цева (см. рис. 17.1,6) применяются для сжигания куско-
вого торфа под котлами паропроизводителыюстыо до
6,5 т/ч.
Топки с движущейся колосниковой решеткой. К ним
относятся топки с механической цепной решеткой пря-
мого 1 (рис. 17 1,е) и обратного 2 (рис. 17.1, ас) хода.
Цепная решетка прямого хода движется от передней
стенки топки к задней, при этом топливо самотеком по-
ступает на колосниковую решетку. Цепная решетка
обратного хода движется от задней стенки топки к ее
передней стенке, а топливо на колосниковую решетку
подается забрасывателем. Топки с движущейся колосни-
ковой решеткой используются для сжигания бурых, ка-
менных углей и антрацитов в котлах паропроизводитель-
ностыо 10—150 т/ч.
Существенным недостатком слоевых топок является
их ограничение по мощности вследствие того, что горе-
330
пне происходит только на поверхности кусков топлива.
Этой поверхности недостаточно для быстрого сжигания
больших количеств топлива.
В камерных топках некоторые виды твердого топли-
ва (антрацитовый штыб, мелочь бурых углей и др.) сжи-
гаются в виде угольной пыли. Для этого топливо измель-
чают до пылевидного состояния в углеразмольных мель-
ницах и подают в смеси с воздухом в топку, где оно
сгорает во взвешенном состоянии (рис. 17.1,з).
Топка представляет собой камеру 1 прямоугольного
сечения, выполненную из огнеупорного кирпича. Стены
внутри топочной камеры покрыты вертикально располо-
женными кипятильными трубами, называемыми топоч-
ными экранами. Экранные трубы — эффективная по-
верхность нагрева котла, воспринимающая большое ко-
личество теплоты излучением от факела и защищающая
кладку топочной камеры от действия высокой темпера-
туры факела и расплавленных шлаков. Пылевидная
смесь подается в топку через горелки 2.
Камерные топки для жидкого и газообразного топлива
(рис. 17.1, к) выполняютс горизонтальным или слегка на-
клонным подом, который иногда не экранируют. Горел-
ки размещают на передней и боковых стенках топки
и по ее углам. Применяют прямоточные и вихревые го-
релки. Газообразное и жидкое топливо сжигают под кот-
лами любой производительности, а твердое в виде пы-
ли — под котлами 35—50 т/ч и более.
Работа топок характеризуется следующими показа-
телями: тепловой мощностью, тепловыми нагрузками ко-
лосниковой решетки и топочного объема, коэффициен-
том полезного действия.
Под тепловой мощностью топки понимают количест-
во теплоты Q, кВт, выделяемой в ней за единицу вре-
мени:
=	()7.8)
где Ер — количество топлива, сжигаемого за единицу времени, кг;
Q„ — низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.
Тепловая нагрузка на колосниковую решетку (види-
мое тепловое напряжение зеркала горения) Q//?,
нВ г/м2 — это количество теплоты, которое выделяется
с 1 м2 зеркала горения (то есть площади решетки) за 1 с:
Q//? = ВфТ?,	(,17.9)
331
где R — площадь решетки, на которой происходит горение топлива,
м!. Величина Q/R, в зависимости от конструкции топочного устрой-
ства и вита топлива, колеблется от 1100 до 1750 кВт/м2.
Количество теплоты, выделяющейся в единицу вре-
мени в единице объема топочной камеры, принято назы-
вать видимым тепловым напряжением топочного про-
странства (тепловой нагрузкой топочного пространства)
Q/Vr, кВт/м3, и определять из выражения
Q/V,r =	= 9в,	(17.10)
где Гт — объем топочного пространства, м3. Величина qv зависит от
вида топлива и конструкции топки, изменяясь от 170 до 600 кВт/м3.
Коэффициент полезного действия топки оценивает ее
теплотехническое совершенство и выражается уравне-
нием
ПТ = 100-(«3 + 94 + 95+ <?„).	(17.11)
При сжигании газообразного или жидкого топлива поте-
ри qn и гд отсутствуют, тогда
Пт = 100 — (<7з + ?&).	(17.12)
§ 71.	Общие сведения о котельных установках
и конструкции котлов
для теплоснабжения зданий
Котельной установкой называется комплекс устройств,
предназначенных для выработки тепловой энергии в ви-
де горячей воды или пара. Главной частью этого ком-
плекса является котел.
В зависимости от того, для какой цели используется
тепловая энергия, котельные подразделяются на энерге-
тические, отопительно-производственные и отопительные.
Энергетические котельные снабжают паром паросило-
вые установки, вырабатывающие электроэнергию,
и обычно входят в комплекс электрической станции. Ото-
пительно-производственные котельные сооружаются па
промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой
энергией системы отопления, вентиляции, горячего водо-
снабжения зданий и технологические процессы производ-
ства. Отопительные котельные предназначаются для тех
же целей, но обслуживают жилые и общественные зда-
ния.
По размещению на генеральном плане котельные под-
разделяются на отдельно стоящие, пристроенные и встро-
енные в здания другого назначения. Устройство котель-
332
них, пристроенных к жилым зданиям, к зданиям детских
яслей-садов, школ, больниц и поликлиник, санаториев,
учреждений отдыха, пионерских лагерей, а также ко-
тельных, встроенных в здания указанного назначения,
не допускается.
Котельные, пристроенные к общественным зданиям
и сооружениям и к вспомогательным зданиям промыш-
ленных предприятий, а также котельные, встроенные
в эти здания, допускается устраивать при применении
котлов с давлением пара до 0,17 МПа и температурой
воды до 115СС.
Максимальная мощность встроенных котельных не
должна превышать: при работе на жидком и газообраз-
ном топливе 3,5 МВт, на твердом топливе в зависимо-
сти от сернистости и зольности 0,6—1,7 МВт. Не разре-
шается размещать встроенные котельные под основными
помещениями зданий общественного назначения. От-
дельно стоящие котельные следует размещать, как пра-
вило. в центре тепловых нагрузок с учетом розы ветров.
Площадка для строительства котельных должна удов-
летворять требованиям СНиП 11-89-80 и должна быть
увязана с проектом планировки и застройки населенно-
го пункта.
Котельные малой мощности (индивидуальные и не-
большие групповые) обычно состоят из котлов, циркуля-
ционных и подпиточных насосов и тягодутьевых уст-
ройств. При установке паровых котлов дополнительно
устанавливают конденсатные баки, насосы для перекач-
ки конденсата и теплообменники.
Котельные средней и большой мощности отличаются
сложностью оборудования н составом служебно-быто-
вых помещений. Кроме котлов, насосов и тягодутьевых
устройств они имеют дополнительные поверхности на-
грева (экономайзер и воздухоподогреватель), оборудо-
вание для водоподготовки, топливоподающие и шлако-
удаляющие устройства, теплообменники, устройства ав-
томатики и др. Объемно-планировочные решения этих
котельных должны удовлетворять требованиям Сани-
тарных норм проектирования промышленных предприя-
тий (СН 245-71), СНиП 2.09.02—85 и СНиП 11-35-76.
Размещение котлов и вспомогательного оборудования
в котельных, а также устройство площадок и лестниц
для обслуживания оборудования, независимо от пара-
метров теплоносителя, должно удовлетворять требова-
333
ниям Правил устройства и безопасной эксплуатации па-
ровых и водогрейных котлов, утвержденных Госгортех-
надзором СССР.
В отопительных котельных малой и средней мощно-
сти применяются водогрейные и паровые котлы различ-
ных типов и конструкций. Основными показателями во-
догрейного котла являются тепловая мощность, то есть
теплопроизводптельность Q и температура воды /; ос-
новными показателями парового котла — паропроизво-
дительность D, давление р и температура I.
Экономичность котла оценивается его коэффициен-
том полезного действия, который для всех типов чугун-
ных котлов, работающих на твердом топливе, равен
0.6—0,7, а при работе на газообразном топливе — 0,8—
0,85.
По производительности паровые котлы могут быть
малой (до 25 т/ч), средней (35—220 т/ч) и большой про
изводительностн. Водогрейные котты по тепловой мощ-
ности могут быть малой (до 2 МВт), средней (4—
30 МВт) и высокой (50—210 МВт) мощности.
Первые чугунные водогрейные котлы появились более
50 лет назад и к настоящему времени еще применяются
для целей отоптения. Они предназначены для подогрева
воды до температуры 115 °C при давлении р^0,7 МПа.
В настоящее время существует большое разнообра-
зие конструкций чугунных котлов в зависимости от фор-
мы, размера, числа и расположения секций. Однако по
конструктивному оформлению котлы можно разбить на
малометражные, имеющие малую тепловую мощность
(20—60 кВт), используемые для поквартирного отопле-
ния, и котлы шатрового типа, более мощные (0,5—
1,1 МВт), устанавливаемые во встроенных и отдельно
стоящих котельных.
К малометражным относятся котлы ВНИИсто-Мч,
КЧММ-2 и КЧМ-2, к котлам шатрового типа — «Универ-
сал». «Энергия», «Тула», «Минск», «Братск» и др.
Чугунные водогрейные секционные котлы (рис. 17.2)
выполнены по единому принципу. Их собирают из от-
дельных чугунных полых секций особой формы. Два со-
бранных комплекта крайних 1 и средних 2 секций сое-
диняют с помощью ниппеля 4 и стяжными болтами 5.
По концам комплекты замыкаются двумя лобовыми сек-
циями. Комплекты секций, установленные на месте, об-
разуют шатер, под которым размещена колосниковая
334
Рис. 17.2. Чугунный водогрейный котел типа КЧ-1
а — продольный разрез; 6 — поперечный разрез: / — крайняя секция; -7 —
средняя секция 3 п 3— патрубки; 4 — ниппель: 5 — стяжной болт; 6 — за.ру-
зочная дверка; 7 — дверка зольника; 9 — шибер; 10 — колосниковая реши на;
11 — трос
Рис. 17.3. Водогрейные котлы КВ-ТС-4 и КВ-ТС-6,5
/ — пневмомеханический забрасыватель топлива; 2—экранные трубы; 3 —
конвективная часть котла; 4 — цепная решетка
335
решетка 10. Вода поступает в котел через нижний патру-
бок 8, расходится по обоим комплектам секций парал-
лельными потоками и выходит через верхний патрубок
3. Топливо забрасывают в топку через загрузочную двер-
цу 6. Воздух, необходимый для горения топлива, посту-
пает под колосниковую решетку 10 через дверку зольни-
ка 7, через которую удаляют очаговые остатки из
зольника. При работе топки продукты сгорания переме-
щаются вверх шатра, а затем опускаются вниз по парал-
лельным каналам между секциями, отдавая теплоту
нагреваемой воде, поднимающейся по внутренним полос-
тям секций. Охлажденные продукты сгорания поступа-
ют через газоходы в дымовую трубу. Разрежение в топ-
ке регулируют шиберами 9, управляемыми с помощью
троса с противовесом 11, проходящего через блоки.
Технический прогресс в развитии малых отопитель-
ных котлов проявляется в сокращении поставки котлов
россыпью и в оснащении их мобильными топками и на-
дежной автоматикой. Так, разработан котел «Факел»,
предназначенный для работы в автоматическом режиме
на газе и мазуте (соответственно мощность 1 и
0,73 МВт).
Стальные водогрейные котлы для теплоснабжения
широко применяются с конца 60-х годов в связи с раз-
махом жилищного строительства и необходимостью но-
вых решений в области систем централизованного тепло-
снабжения, как с точки зрения повышения качества, так
и увеличения их мощности.
Применение водогрейных котлов средней и большой
мощности на ТЭЦ и в районных отопительных котель-
ных значительно облегчило задачу теплоснабжения ин-
тенсивно растущих новых жилых застроек и промышлен-
ных предприятий. Непосредственный подогрев сетевой
воды в водогрейных котлах упрощает схему котельной,
уменьшает ее стоимость и эксплуатацию. Кроме того,
водогрейные котлы обладают высокой степенью безопас-
ности по сравнению с паровыми. Водогрейные котлы вы-
полняются безбарабаинымп с прямоточным движением
воды. Все поверхности нагрева выполнены из труб ма-
лого диаметра в виде экранных панелей, расположен-
ных вертикально на стопках топочной камеры, и паке-
тов змеевиков, расположенных горизонтально в конвек-
тивной шахте. В них происходит нагрев сетевой воды,
циркулирующей под действием сетевых насосов.
336
Одними из первых водогрейных котлов можно считать
котлы Ревокатова (HP). Они запроектированы по типу
шатровых секционных чугунных водогрейных котлов.
Эти котлы нельзя использовать при температуре воды
выше П5СС, кроме того, они неэкономичны из-за высо-
кой температуры уходящих газов и при работе на сернис-
тых топливах при низкой температуре стенок труб под-
вержены коррозии.
В последнее время производят котлы новой унифици-
рованной серии различных типоразмеров и тепловой
мощности; КВ-ТМ (котел водогрейный газомазутиый),
KB-ТС (котел водогрейный для слоевого сжигания твер-
дого топлива) и КВ-ТК (котел водогрейный для камер-
ного сжигания твердого топлива).
Котлы типа KB-ТС (рис. 17.3) выпускают с механи-
зированными топками и пневмомеханическими забрасы-
вателями топлива. Конструкция котлов KB-ГМ позволя-
ет путем замены подового экрана топки на колоснико-
вую решетку перевести их на слоевое сжигание твердо-
го топлива на цепной решетке.
Паровые котлы, как и водогрейные, разделяются на
чугунные и стальные. Рассмотренные ранее секционные
чугунные водогрейные котлы шатрового типа путем обо-
рудования их барабанами-паросборниками могут быть
превращены в паровые. Очевидно, что паропроизводи-
тельность этих котлов невелика.
В настоящее время широко распространены в народ-
ном хозяйстве стальные паровые котлы малой и средней
производительности типа ДКВР (двухбарабанные кот-
лы, водотрубные, реконструированные), рассчитанные
на рабочее давление 1,4 МПа с поминальной производи-
тельностью 2.5; 4; 6.5; 10 и 25 т/ч. Эти котлы отличаются
достаточно высокой экономичностью, малой массой,
простотой конструкции, малыми габаритами и транспор-
табельностью. Котлы типа ДКВР (рис. 17.4) имеют два
барабана: верхний 1 (длинный или короткий) и нижний
6 (только короткий), а также экранированную поверх-
ностями нагрева топку 12. Между барабанами размещен
пучок гнутых вертикальных труб 4 с диаметром 51 X
Х2,5 мм, завальцованных или заваренных в стенки бара-
банов. В верхний барабан включены верхние концы
экранных труб топки 12. Нижний барабан имеет проду-
вочный патрубок 7 с вентилями для сброса шлама.
У верхнего барабана аналогичное устройство на рис.
22 Тихомиров к. В.
337
Рис. 17.4. Котел ДКВР для сжигания твердого топлива в слоевой
топке
I, 6 — соответственно верхний н нижний барабаны; 2 — трубы подвода пита-
тельной воды; 3 — вентиль для отвода пара на обдувку н другие собственные
нужды; 4 — кипятильные трубы; 5— обдувочное устройство; 7 — продувочное
устройство (непрерывная продувка); 8 — колосниковая решетка; 9— пневмо-
механический забрасыватель; 10 — короб для подвода воздуха к забрасывате-
лю; // — бункер топлива; 12 — топка
17.4 не показано. Питательная вода подается в котел по
двум трубам 2 под уровень воды в верхний барабан, от-
куда по трубам она поступает в коллекторы боковых
экранов, а по клпяттьным трубам 4 — в нижний бара-
бан. Дымовые газы при движении из топки по газоходам
котла отдают часть своей теплоты воде, циркулирующей
в трубных контурах котла. При этом часть воды превра-
щается в пар, который отделяется от воды в верхнем ба-
рабане и поступает к потребителю. Часть пара исполь-
зуется на обдувку 3 поверхностей нагрева котла для
удаления золовых отложений. Котлы ДКВР работают
на химочищенной и деаэрированной воде.
В последние годы на смену котлам ДКВР созданы
новые котлы серии Е: для работы на газе и мазуте ДЕ
п твердом топливе — КЕ производительностью 4; 6,5; 10;
16; 25 т/ч для сжигания газа и мазута п 2,5; 4; 6,5; 10;
25 т/ч со слоевыми топочными устройствами для сжига-
ния твердого топлива. Основными элементами этих кот-
338
Рис. 17.5, Общий вид гэзомазутного котла ДЕ-25-14ГМ
верхний и нижний барабаны; 3 —- конвективный п>чок; 4 — топочная камера
22*
339
лов (рис. 17.5) являются: верхний 1 и нижний 2 бараба-
ны, конвективный пучок 3, топочная камера 4, образуе-
мая фронтальным, боковым и задним экранами. Трубы
перегородки и правого бокового экрана, образующие так-
же под и потолок топочной камеры, вводятся в верхний
и нижний барабаны. Применена облегченная обмуровка
стен. В котлах типа ДЕ интенсифицирована теплоотдача
от продуктов сгорания к конвективному пучку за счет
уменьшения шага труб и, как следствие, увеличения
скорости газов. Это позволило снизить расход металла
на поверхности нагрева.
При разработке котлов серии Е увеличена степень их
заводской готовности. Котлы поставляются заводом
в виде транспортабельных блоков. Сроки монтажа бло-
ками значительно сокращаются.
§ 72.	Основные принципы проектирования
котельных
В процессе разработки строительного проекта здания
со встроенной пли отдельно стоящей котельной инженер-
строитель должен учитывать все специфические требова-
ния, предъявляемые к планировке котельной и размеще-
нию оборудования, изложенные в СНиП 11-35-76.
Современные котельные установки должны удовлет-
ворять следующим требованиям: иметь наиболее рацио-
нальную схему топливоотдачи и золошлакоудаления;
иметь минимальные затраты на сооружение здания ко-
тельной; быть высокоэкономнчными и безопасными при
эксплуатации; удовлетворять требованиям охраны
труда.
Проектирование котельной начинается с выявления
характера тепловых потребителей, определения требуе-
мого количества теплоты, выбора необходимого тепло-
носителя и его параметров. Иа основании этих' данных
определяется производительность котельной,ее тип (па-
ровая, водогрейная или смешанная) и выбирается ос-
новное и вспомогательное оборудование.
Для отпуска теплоты в виде горячей воды для отоп-
ления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых
в производственных зданий проектируются котельные
с водогрейными котлами. Если требуется отпуск тепло-
ты в виде пара, то проектируются котельные с паровыми
котлами, которые могут иметь установку с пароводяны-
340
ми подогревателями и отпускать потребителям горячую
воду. Обычно паровые котельные применяют только на
промышленных предприятиях, которым требуется пар
для производственных нужд.
Выбор типа и количества котлоагрегатов в котельной
в соответствии со СНиП П-35-76 производится в зависи-
мости от категорий надежности котельных и теплоснаб-
жения.
Котельные по надежности отпуска теплоты потреби-
телям относятся к первой категории, если они являются
единственными источниками теплоты в системе тепло-
снабжения и обеспечивают потребителей первой катего-
рии надежности, не имеющих индивидуальных резерв-
ных источников теплоты. Ко второй категории относятся
все остальные котельные.
Целесообразно устанавливать в котельной однотип-
ные котлы с одинаковой производительностью. В котель-
ных первой категории должна предусматриваться уста-
новка не менее двух котлов, в котельных второй катего-
рии допускается установка одного котла. Максимальное
количество котлов, устанавливаемых в котельной, опре-
деляется на основании технико-экономических расчетов.
При проектировании котельных учитывается возмож-
ность использования вторичных энергоресурсов (ВЭР)
близлежащих промышленных предприятий.
Поверхность нагрева котлов определяют, исходя из
максимальных тепловых нагрузок на отопление, венти-
ляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды
(если они имеются).
Суммарную поверхность нагрева котлов %FK опреде-
ляют по формуле
SF„ = (l,l-l,2)S(?p/<7,	(17.13)
где 1,1...1,2 — коэффициент запаса, учитывающий непроизводитель-
ные потери теплоты оборудованием котельной и трубопроводами, по
которым теплоноситель транспортируется к местам его потребности;
SQP — максимальный расчетный расход тепловой энергии, Вт; </=
= Qk/Fk — допустимое тепловое напряжение поверхностей нагрева
котла, Вт/м2.
Типы котлов по виду теплоносителя и параметрам и
их число определяются назначением котлов, необходи-
мым для потребителей суммарным количеством теплоты
и местными условиями.
Важным элементом котельных установок являются
дымовые трубы. Они предназначены для вывода продук-
341
тов сгорания в более высокие слои атмосферы, чтобы
улучшить условия рассеяния их в воздухе до безопасных
концентраций для окружающей среды.
Минимально допустимую расчетную высоту дымовой
трубы принимают из условии: 1) труба должна быть вы-
ше конька кровель зданий, расположенных в радиусе
25 м от здания котельной, не менее чем на 5 м и при на-
личии зданий высотой более 15 м в радиусе 200 м; 2) не
ниже 30 м; 3) высота трубы должна обеспечивать усло-
вия рассеивания вредных выбросов дымовых газов.
Дымовые трубы котельных должны сооружаться по
типовым проектам кирпичными высотой 30—70 м, желе-
зобетонными высотой 80—200 м, металлическими высо-
той не более 30—40 м. Для котельной предусматривается
сооружение одной дымовой трубы.
Котельные, предназначенные для работы на твердом
топливе, должны быть оборудованы установками для
очистки дымовых газов от золы в случаях, когда
Лр В > 5000,	(17.14)
где Ар — содержание золы в рабочей массе топлива, %; В— макси-
мальный часовой расход топлива, кг.
Принцип работы применяемых золоулавливающих
устройств, а также мероприятия по предупреждению за-
грязнений атмосферы продуктами сжигания топлива
рассмотрены в гл. 21.
§ 73.	Требсвання к помещениям котельных
В зависимости от климатических условий котельные
принято подразделять на закрытые, полуоткрытые и от-
крытые. В закрытых котельных все оборудование раз-
мещают в помещениях, в полуоткрытых — вспомогатель-
ное оборудование (дымососы, вентиляторы, деаэраторы
и др.) устанавливают вне здания, а в открытых котель-
ных защищены только котлоагрегаты и имеются закры-
тые служебно-бытовые помещения.
Встроенную в здание котельную следует располагать,
по возможности, в центральной части подвала или цо-
кольного этажа с окнами, обращенными внутрь кварта-
ла, и обособленным входом с улицы или из тамбура ле-
стничной клетки. Необходимо, чтобы встроенная котель-
ная имела несгораемое перекрытие, непроницаемое для
газов и с хорошей звукоизоляцией.
342
Размеры помещений котельной определяются габари-
тами размещаемого в них оборудования с соблюдением
определенных требований, обеспечивающих удобство
монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования. Как
правило, все котлы располагают фронтом по прямой ли-
пни параллельно наружной стене, в которой имеются
окна.
Проходы между котлами принимают не менее 0.7 м.
Между фронтом котлов и противоположной стеной рас-
стояние принимается в зависимости от вида топлива,
способа подачи его в котельную, типа котлов и их раз-
мещения. Для котлов с механическими топками это
расстояние должно быть 2 м. При сжигании газа и ма-
зута расстояние от выступающих частей горелок до сте-
ны котельной должно быть не менее 1 м. Расстояние
между котлами производительностью до 4 т/ч принима-
ется равным 1 —1,5 м, а производительностью более
4 т/ч — не менее 2 м. Высота помещения встроенной ко-
тельной принимается не менее 3,2 м и до выступающих
частей покрытия — 2.6 м.
В котельной средней и большой мощности предусмат-
ривают отдельные помещения для вспомогательного обо-
рудования (насосов, вентиляторов и др.). В отопитель-
ных котлах малой мощности насосы и вентиляторы обыч-
но устанавливают непосредственно в котельных — перед
фронтом котлов. При этом ширина свободного прохода
вдоль фронта должна быть не менее 1,5 м.
Для обслуживания арматуры и контрольно-измери-
тельных приборов в котельной устанавливают площадки
и лестницы с металлическими ограждениями высотой
1 м. Ширина площадок и лестниц 600—800 мм.
Современные здания котельных выполняются, как
правило, каркасными, одноэтажными с пролетами одно-
го направления, одинаковой ширины и высоты. При не-
обходимости размещения оборудования в несколько
этажей применяются здания павильонного типа со встро-
енными этажерками.
При реконструкции котельных допускаются компоно-
вочные решения с пролетами разных направлений. Для
обеспечения возможности расширения котельной без
прекращения работы одну из торцевых стен оставляют
свободной.
При установке в котельной оборудования, дающего
динамические нагрузки (дымососов, вентиляторов, мель-
343
ниц и т. п.), для него сооружают фундаменты, не связан-
ные с полом и стенами здания. Наружные стены, цоколь
и внутренние стены зданий с несущими колоннами вы-
полняют из навесных панелей, изготовленных из легких
бетонов. Покрытия зданий котельных — железобетонные
плиты с утеплителем из пенс- пли газобетона, защищае-
мые гидроизоляцией. Полы выполняют прочными, тепло-
и влагоустойчивыми, несгораемыми. Окна устраивают
часто в виде лешы большой протяженности. В котельной
устраивают не менее двух выходных дверей, открываю-
щихся наружу.
Контрольные вопросы. 1. Из каких компонентов со-
стоит твердое, жидкое, газообразное топливо? 2. Что по-
нимают под низшей и высшей теплотой сгорания? 3. Что
такое условное топливо? 4. Какие условия необходимы
для эффективного горения топлива? 5. Напишите урав-
нение теплового баланса котельного агрегата и охарак-
теризуйте основные факторы, влияющие на его теплопо-
тери? 7. По каким признакам классифицируются топоч-
ные устройства? 7. Какой способ сжигания топлива
эффективней: слоевой или факельный и почему? 8. Как
классифицируют котельные установки по назначению?
9. Назовите основные типы водогрейных котлов малой
и средней мощности. 10. Назовите основные типы паро-
вых котельных агрегатов, применяемых для теплоснаб-
жения и технологических целей. 11. Какие требования
предъявляют к современным котельным установкам?
12. По каким данным выбирают тип котельной? 13. Как
подразделяются котельные по надежности подачи тепло-
ты? 14. С какой целью сооружают дымовые трубы и от
каких условий зависит их высота? 15. Назовите основные
требования к помещениям котельной.
ГЛАВА 18. ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ
§ 74.	Общие сведения о теплоснабжении
Потребители теплоты. Под тепловым потреблением
понимают использование тепловой энергии для разнооб-
разных коммунально-бытовых и производственных це-
лей: отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха,
горячее водоснабжение, технологические процессы.
344
Потребители теплоты по характеру их загрузки во
времени можно разделить на сезонные и круглогодичные.
К сезонным потребителям относятся системы отопления,
вентиляции и кондиционирования воздуха, а к кругло-
годичным — системы горячего водоснабжения и техно-
логические аппараты. Тепловые нагрузки потребителей
не остаются постоянными.
Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и конди-
ционирование воздуха зависят в основном от климати-
ческих условий: температуры наружного воздуха, на-
правления и скорости ветра, влажности воздуха и др. Из
названных факторов основное значение имеет темпера-
тура наружного воздуха. Сезонная нагрузка имеет срав-
нительно постоянный суточный график и переменный
годовой график. Отопление и вентиляция являются зим-
ними тепловыми нагрузками, для кондиционирования
воздуха в летний период требуется искусственный холод.
Нагрузка горячего водоснабжения зависит от степе-
ни благоустройства жилых и общественных зданий, ре-
жима работы бань, прачечных и т. д. Технологическое
потребление теплоты зависит в основном от характера
производства, типа оборудования, вида выпускаемой
продукции.
Горячее водоснабжение и технологическая нагрузка
имеют переменный суточный график, а их годовые гра-
фики в определенной мере зависят от времени года. Лет-
ние нагрузки, как правило, ниже зимних вследствие бо-
лее высокой температуры водопроводной воды и перера-
батываемого сырья, а также благодаря меньшим
тепловым потерям теплопроводов п технологических тру-
бопроводов.
Максимальные тепловые потоки на отопление, венти-
ляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных
в производственных зданий согласно СНиП 2.04.07—86
«Тепловые сети» должны приниматься по соответствую-
щим проектам. Максимальные тепловые потоки на тех-
нологические процессы должны приниматься по проек-
там промышленных предприятий. При отсутствии соот-
ветствующих проектов тепловые нагрузки определяют
для жилых районов городов и других населенных пунк-
тов по укрупненным показателям в зависимости от чис-
ленности населения и величины общей площади, а для
предприятий — по укрупненным ведомственным нормам
345
Рис. 18.1. Принципиальная схема
системы централизованного теп-
лоснабжения
/ — источник теплоты; 2 — тепловые
сети; 3 — потребители теплоты
расхода теплоты пли по проектам аналогичных произ-
водств.
Классификация систем теплоснабжения. Назначение
любой системы теплоснабжения заключается в обеспе-
чении потребителей теплоты необходимым количеством
тепловой энергии требуемых параметров.
Существующие системы теплоснабжения в зависимости
от взаимного расположения источника и потребите-
лей теплоты можно разделить на централизованные и де-
централизованные системы. В централизованных систе-
мах теплоснабжения один источник теплоты обслужи-
вает теплоиспользующие устройства ряда потребителей,
расположенных раздельно, поэтому передача теплоты от
источника до потребителей осуществляется по специаль-
ным теплопроводам — тепловым сетям.
Централизованное теплоснабжение состоит из трех
взаимосвязанных и последовательно протекающих ста-
дий: подготовки, транспортировки и использования теп-
лоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая
система централизованного теплоснабжения (рис. 18.1)
состоит из трех основных звеньев: источника теплоты (на-
пример, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых
сетей (теплопроводов) и потребителей теплоты.
В децентрализованных системах теплоснабжения
каждый потребитель имеет собственный источник теп-
лоты.
Основными видами теплоносителей для целей тепло-
снабжения являются вода и водяной пар. Причем вода
используется преимущественно для удовлетворения на-
грузок отопления, вентиляции, кондиционирования воз-
духа и горячего водоснабжения, а пар, кроме того, —
для удовлетворения технологической нагрузки.
Современное состояние и перспективы развития теп-
лоснабжения в СССР. По масштабам централизованного
теплоснабжения и теплофикации наша страна прочно
удерживает первое место в мире. Тепловое потребление
в СССР составило в 1970 г. — 8,9; в 1980 г.— 13,4;
в 1985 г. — 16,05 млрд ГДж/год и продолжает возрас-
346
Таблица 18.1. Тепловое потребление по стране
Отрасль народного хозяйства	Потребление теплоты, %			
	1965 г.	1975 г.	198(1 г	1985 г.
Промышленность	50	54	55	56
Сельскохозяйственное производство	4	5	5	6
Жилищно-коммунальное хозяйство	46	41	40	38
Всего по СССР	100	100	100	100
В том числе в городах и поселках го- родского типа	76	80	81	82
тать (табл. 18.1). В СССР на теплоснабжение народного
хозяйства в настоящее время ежегодно расходуется око-
ло 600 млн т у. т., что в 1,5 раза больше, чем на произ-
водство электроэнергии, и составляет около 40 % добы-
ваемого топлива.
В настоящее время в СССР более 50 % потребителей
народного хозяйства в тепловой энергии удовлетворяет-
ся от централизованного теплоснабжения. В 1984 г.
в стране действовало 923 теплоэлектроцентрали, 1800
крупных котельных мощностью 58 МВт и выше и около
250 тыс. котельных мощностью от 1...2 до 58 МВт. Рас-
четы показывают, что мелкие котельные являются ис-
точником перерасхода значительного количества топлива
в целом по стране. Нужно учесть также, что удельная
численность персонала в мелких котельных в 4...5 раз
выше, чем в крупных современных котельных, не говоря
уже о ТЭЦ. Количество обслуживающего персонала
в этих котельных около 2 млн чел. Все это свидетельст-
вует о том, что техническое перевооружение теплового
хозяйства страны — задача первостепенной важности.
Основными направлениями развития теплоснабжения
народного хозяйства страны на период 1986—2000 гг.
согласно Энергетической программе СССР останутся его
дальнейшая централизация на базе комбинированного
производства тепловой и электрической энергии, сокра-
щение числа мелких котельных на органическом топли-
ве, замена их автоматизированными установками, а так-
же широкое использование атомной энергии для центра-
лизованного теплоснабжения.
Важной задачей будет также массовая реконструк-
ция децентрализованных систем теплоснабжения, осна-
347
щение их современным оборудованием и автоматикой,
техническое перевооружение конденсационных электро-
станций и теплоэлектроцентралей с устаревшим обору-
дованием.
Общая протяженность тепловых сетей в стране в на-
стоящее время превышает 200 тыс. км, а ежегодно вво-
дится в эксплуатацию 5—6 тыс. км тепловых сетей раз-
личного назначения. Поэтому важным направлением
развития систем теплоснабжения является улучшение
I онструкции прокладок тепловых сетей с целью повыше-
ния их надежности, снижения потерь теплоты при ее
транспорте, снижения капитальных затрат. В 1986—
2000 гг. ускоренными темпами будет развиваться ис-
пользование вторичных и нетрадиционных энергоресур-
сов для теплоснабжения.
Энергетические ресурсы и топливно-энергетический
баланс страны. Доля СССР в общих геологических и из-
влекаемых ресурсах органического топлива мира весьма
значительна: па 1980 г. опа оценивалась приблизительно
в 53 % (табл. 18.2).
Таблица 18.2. Динамика добычи основных видон органического
топлива в СССР
Топливо	1970 г.	1975 г.	1980 г.	1985 г	1988 г.	1990 г. (план)
Нефть, включая газовый копдсн-	353	491	603	595	624	625—640
сат, млн т Газ, млрд м3 Уголь, млн т	198 624	289 701	435 716	643 726	770 772	835—850 780-800
Энергетическая программа СССР исходит из перспек-
тив развития экономики страны до 2000 г. и определяет
научно обоснованные принципы, главные направле-
ния и важнейшие мероприятия по расширению энергети-
ческой базы и совершенствованию топливно-энергетиче-
ского комплекта (ТЭК) страны. Основные положения
Энергетической программы СССР предусматривают:
проведение активной энергосберегающей политики во
всех звеньях народного хозяйства и в быту; всемирную
экономию топлива и энергии; развитие всех отраслей
ТЭК. с обеспечением ускоренного развития добычи газа,
348
угля открытым способом и форсированием развития
ядерной энергетики.
Формирование топливной базы СССР характеризует-
ся следующими основными тенденциями: широким во-
влечением (преимущественно в европейской части стра-
ны) ядерного горючего; сокращением ресурсов высоко-
качественных видов органического топлива для
электростанций, увеличением роли угля восточных райо-
нов (Канско-Ачинского и др.); удорожанием всех топ-
ливно-энергетических ресурсов.
Энергетическая программа ставит задачу па рубеже
XX—XXI веков приостановить рост потоков органичес-
кого топлива с востока па запад и потока электроэнергии
с запада на восток. Наряду с экономией народнохозяй-
ственных затрат развитие ТЭК обеспечивает существен-
ную экономию трудовых ресурсов за счет повышения
электровооружепности труда в промышленности, строи-
тельстве и других отраслях, а также в результате даль-
нейшей централизации теплоснабжения.
§ 75.	Районные котельные
и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)
Централизованное теплоснабжение жилых, общест-
венных и промышленных зданий от котельных большой
мощности в настоящее время и на перспективу является,
наряду с теплофикацией, одним из основных направле-
ний развития теплоснабжения в СССР. В дальнейшем
роль крупных систем централизованного теплоснабже-
ния будет возрастать. Это объясняется рядом преиму-
ществ крупных систем централизованного теплоснабже-
ния перед теплоснабжением от котельных малой и сред-
ней мощности: возможностью эффективного сжигания
низкосортного топлива в котлах большой мощности;
большими возможностями механизации и автоматиза-
ции технологических процессов; значительным сокраще-
нием строительных объемов производственных зданий,
площади застройки, расхода строительных материалов
на единицу установленной мощности; большей возмож-
ностью применения индустриальных методов строитель-
ства; возможностью организации эффективной очистки
продуктов сгорания топлива от вредных веществ и др.
Преимущества укрупнения источников теплоснабже-
ния видны из следующего сопоставления: стоимость со-
349
оружения одной котельной мощностью 100 МВт в 6—7
раз ниже стоимости строительства 100 котельных мощ-
ностью по 1 МВт.
Из 1800 крупных котельных с единичной тепловой
нагрузкой 116—812 МВт в 1984 г. 1000 котельных обслу-
живали жилищно-коммунальное хозяйство городов и
800 — промышленность. Отпуск теплоты от котельных
в 1984 г. составил 2,472 млрд ГДж.
В крупных районных котельных применяются водо-
грейные котлы ПТВМ-50, ПТВМ-100 и ПТВМ-180 тепло-
вой мощностью 58, 116 и 209 МВт, работающие на газе
и мазуте. Котлы типа ПТВМ (пиковый, теплофикацион-
ный, водогрейный, мазутный) предназначены для покры-
тия пиковых тепловых нагрузок в системах централизо-
ванного теплоснабжения, но часто используются и для
удовлетворения основных тепловых нагрузок. Эти котлы,
имеющие башенную компоновку, занимают малый объ-
ем здания котельной, удобны в эксплуатации, имеют не-
большое гидравлическое сопротивление. Башенные кот-
лы ПТВМ в основном аналогичны между собой по кон-
струкции и собираются из одинаковых или подобных
элементов, что обеспечивает унификацию их производ-
ства.
В последнее время производят крупные водогрейные
котлы новой серии (рис. 18.2) типа КВ-ГМ-50, КВ-ГМ-100
и КВ-ГМ-180, выполненные по П- и Т-образной схеме.
Эти котлы экономичнее котлов ПТВМ. Котлы КВ-ГМ
могут быть использованы как в отопительном (основ-
ном) режиме (70—150 °C), так и в пиковом (100—
150 °C). Они не имеют несущего каркаса. Каждый блок
котла (топочный и конвективный) имеет опоры, прива-
ренные к нижним коллекторам. Монтаж котла может
осуществляться транспортабельными блоками.
Рассмотрим принципиальную схему теплоснабжения
от районной водогрейной котельной (рис. 18.3). Вода
до требуемой для теплоснабжения температуры (напри-
мер, 150 °C) нагревается в водогрейных котлах 1 за
счет сжигания топлива. Основная масса нагретой воды
циркулирует при помощи сетевых насосов 6 по подаю-
щему теплопроводу 4 к потребителям теплоты (А, Б, В),
а по обратному теплопроводу 5— от потребителей теп-
лоты к насосам п снова в котлоагрегаты. Часть нагретой
в котлах воды подается рециркуляционными насосами 2
в обратную линию перед котлами для предотвращения
350
9300
7300
топки; 6 —
: 7— задний
8 — коивск*
9 ~ боковые
10 — фестон;
;	12 — про-
Рис. 18.2. Водогрейные истлы типа
кв-гм
1—газомазутная горелка; 2—топочная
камера; 3 — взрывной предохранительный
клапан; 4 — верхний коллектор боковых
экранов; 5—задний экран
дробсочиститслъная установка;
экран конвективной шахты;
1 явные поверхности нагрева;
экраны конвективной шахты;
И — устройство подачи дроби;
межуточная экранированная стояка;
камера догорания
ВЫХОД ГАЗОВ
Ю
низкотемпературной коррозии трубчатой нагревательной
поверхности коглов.
Для регулирования температуры воды в подающем
теплопроводе по перемычке 7 из обратного теплопрово-
да подмешивается холодная вода, количество которой
351
Рис. 18.3. Принципиальная схема теплоснабжения от районной котель-
ной с водогрейными котлами
1 — водогрейные котлы; 2 — рециркуляционный насос; 3 — регулирующий кла-
пан; 4. 5 — соответственно подающий и обратный теплопроводы; 6— сетевые
насосы; 1 — перемычка из обратной линии в подающую; 8 — подпиточный на-
сос; Р — химводоочистка: А — система отопления (зависимое присоединение);
Б — система отопления (независимое присоединение): В — система горячего
водоснабжения
Рис. 18.4. Схема теплоснабжения от ТЭЦ
/ — паровой котел: 2 — турбина; 3 — электрогенератор; 4 — основной трубный
пучок конденсатора; 5 — встроенный теплофикационный трубный пучок; 6 —
конденсатор; 7а и 76 — соответственно водоподогреватели сетевой воды ниж-
ней и верхней ступеней; 8 — пиковый котел; 9 — бустерные насосы; 10 — сете-
вые насосы; // — деаэратор подпиточной воды; 12 — подпиточные насосы;
Г?— регулятор давления; /4 — грязевик; 15 — обратный теплопровод; 16 — по-
дающий теплопровод: /7 — конденсатный насос; 18 — водоподогреватели кон-
денсата низкого давления: 19— деаэратор питательной воды; 20— редукпиоп-
но-охладнтельная установка; 21— водоподогреватели питательной воды вы-
сокого давление: 22—питательные н-ыосы; 23 — испаритель воды: 24 — хими-
ческая водоочистка; 25 — насосы хим водоочистки; 26—подпиточный насос
станции
352
регулируется клапаном 3 по температуре наружного воз-
духа. Восполнение потерь сетевой воды осуществляется
подпиточным насосом 8 из химводоочистки 9. Потреби-
тели А и Б представляют собой системы отопления зда-
ний, а потребитель В — систему горячего водоснабже-
ния.
С целью снижения затрат на транспортировку тепло-
ты районные котельные по возможности строят в центре
тепловых нагрузок. Однако при работе котельных на
твердом топливе целесообразно, с точки зрения охраны
воздушного бассейна, выносить их за город.
Наиболее совершенным методом централизованного
теплоснабжения, высшей его формой, является теплофи-
кация. Теплофикация — это централизованное тепло-
снабжение на базе комбинированной выработки теплоты
и электрической энергии, осуществляемой на теплоэлект-
роцентрали (ТЭЦ). За счет комбинированной выработки
на ТЭЦ теплоты и электроэнергии обеспечивается суще-
ственное снижение удельного расхода топлива на выра-
ботку электроэнергии по сравнению с раздельной выра-
боткой теплоты в котельной, а электроэнергии — на кон-
денсационной электрической станции (КЭС).
При теплофикации реализуются два принципа рацио-
нального энергоснабжения: комбинированное производ-
ство теплоты и электроэнергии (это специфическая осо-
бенность только теплофикации); централизация тепло-
снабжения — подача теплоты от одного источника
теплоты многочисленным потребителям.
Благодаря объединению процесса выработки элект-
роэнергии с получением теплоты для централизованного
теплоснабжения в едином технологическом цикле при
теплофикации улучшается использование топлива на
ТЭЦ и удешевляется строительство тепловых сетей. Эти
преимущества характерны для ТЭЦ как источника теп-
лоснабжения по сравнению с крупными районными ко-
тельными Кроме того, ТЭЦ присущи также все преиму-
щества, характерные для крупных котельных и рассмот-
ренные выше.
На долю централизованного теплоснабжения от ТЭЦ
и крупных котельных приходится более 80 % теплоты,
потребуемся промышленностью и жилищно-коммуналь-
ным сектором. При этом от ТЭЦ покрывается око по
33 %, а от крупных котельных— 18 % потребностей в
теплоте жилищно-коммунального сектора.
23 Тихомиров К. В.
353
В связи с тем, что капитальные вложения в ТЭЦ
и тепловые сети от них значительно больше, чем в КЭС
и системы теплоснабжения от районных котельных, ТЭЦ
целесообразно сооружать при очень больших тепловых
нагрузках, составляющих для европейской части СССР
более 460 МВт, для Урала и Средней Азии — более
700 МВт, для Сибири — более 1040 МВт Для крупных
районных котельных тепловой мощностью 58—700МВт
характерны меньшие капитальные затраты и высокий
КПД. Практика показала, что полное использование
тепловой мощности ТЭЦ часто затягивается во времени,
что является одной из причин широкого строительства
в последние годы крупных районных котельных.
Рассмотрим схему теплоснабжения от ТЭЦ (рис.
18.4). Из парового котла 1 перегретый пар с давлением
13 МПа и температурой 565 °C поступает в турбину 2,
где происходит расширение пара и преобразование его
энергии в кинетическую энергию на лопатках турбины,
затем в механическую — на ее валу. Вал турбины и ро-
тора электрогенератора 3 соединены соосно с помощью
муфты и вращаются синхронно (с одинаковой скоро-
стью). При вращении ротора-электромагнита образует-
ся магнитное поле, а в обмотках статора, пересекаемых
этим магнитным полем, согласно закону электромагнит-
ной индукции Фарадея, наводится переменная ЭДС, вы-
рабатывается электроэнергия. При совершении работы
пар расширяется, его давление уменьшается до 0,003—
0,004 МПа. После турбины пар с этим давлением посту-
пает в конденсатор 6 и там конденсируется, превращаясь
в воду (конденсат), отдавая охлаждающей воде скры-
тую теплоту фазового превращения. Конденсатным на-
сосом 17 конденсат подается через подогреватель низко-
го давления (ПНД) 18 в деаэратор 19. Сюда же посту-
пает подпиточная вода под действие?,! подпиточного
насоса 26 после химводоочнстки 24 для восполнения уте-
чек пара и конденсата. Деаэратор служит для удаления
газов (О2, СО2), вызывающих коррозию. Для повышения
КПД ТЭЦ питательная вода, кроме ППД, подогревается
еще в подогревателях высокого дав тения (ПВД) 21
и питательными насосами 22 перекачивается в паровой
когел, и цикл снова повторяется.
Однако в конденсатор поступает из турбины нс весь
пар, часть его давлением 0,06—0,25 МПа отбирается
с промежуточных ступеней турбины и используется для
354
целей централизованного теплоснабжения. В рассматри-
ваемой схеме осуществляется четырехступенчатый подо-
грев воды, поступающей на нужды теплоснабжения;
сначала опа подается бустерными насосами в первую
ступень — встроенный в конденсатор трубный теплофи-
кационный пучок 5, затем, пройдя грязевик 14, — во
вторую ступень—подогреватель сетевой воды нижней
ступени 7а и в третью ступень — подогреватель сетевой
воды верхней ступени 76. Таким образом можно нагреть
воду до температуры 110—120 °C. В подогревателях 7а
и 76 сетевая вода нагревается паром из теплофикацион-
ных отборов турбины. В холодные дни года, когда требу-
ется больше теплоты, чем могут дать теплофикационные
турбины, сетевая вода догревается до 150 °C в четвертой
ступени — пиковом водогрейном котле 8, установленном
на ТЭЦ. В качестве пиковых водогрейных котлов на
ТЭЦ используют стальные водогрейные котлы типа
ПТВМ и KB-ГМ, рассмотренные выше. В тепловую сеть
вода подается сетевыми насосами 10. Подпитка воды
в тепловую сеть производится деаэрированной водой из
деаэратора 11 подпиточными насосами 12 через регуля-
тор подпитки 13 на всасывание бустерных насосов 9.
Рассмотренный способ использования топлива для
получения теплоты на цели теплоснабжения существенно
выгоднее получения ее в районных котельных, так как
большая часть тепловой энергии идет на выработку
электрической энергии, а для получения теплоты на цели
теплоснабжения используется низкспотенциальная энер-
гия отработавшего пара. Соответственно КПД ТЭЦ, вы-
рабатывающей два вида энергии — тепловую и электри-
ческую, составляет 70—80 %, районной котельной, вы-
рабатывающей только тепловую энергию,—80 %, а КЭС,
вырабатывающей только электрическую энергию и теря-
ющую в конденсаторе ~50 % теплоты, — 30—40 %.
Теплофикация экономит стране ~38 млн т у. т. в год.
Анализ теплового баланса КЭС и ТЭЦ (рис. 18.5) пока-
зывает существенно большую экономичность ТЭЦ.
На ТЭЦ широко используются следующие основные
типы турбин:
теплофикационные (тип Т), выполняемые с конден-
сатором н регулируемыми отборами для покрытия жи-
лищно-коммунальных нагрузок, например Т-100-130/565
(электрическая мощность 100 МВт, давление пара перед
турбиной 13 МПа, температура перегретого пара 565°C);
23*
355
ТЕГ>Г.ОТА,
ПОЛУ'*.* 5МГ-Я
ПРИ СЖИГАНИИ
ТОПЛИВА
ТРУБОПРОВОДАХ ТУРБОГЕНЕРАТОРАХ
ПОТЕРИ В У
АГРЕГАТЕ
Рис. 18.5. Тепловой баланс КЭС (fi) и ТЭЦ (б)
промышленно-теплофикационные (тип ПТ), выпол-
няемые с конденсатором и регулируемыми отборами па-
ра для покрытия технологической и жилищно-комму-
нальных тепловых нагрузок, например ПТ-50-130/7
(электрическая мощность 50 МВт, давление пара перед
турбиной 13 МПа, давление промышленного отборного
пара 0,7 МПа);
противодавленческие (тип Р), не имеющие конденса-
тора; весь отработавший пар после турбины направляет-
ся тепловым потребителям, например Р-50-130/5 (элект-
рическая мощность 50 МВт, давление пара перед турби-
ной 13 МПа, противодавление 0,5 МПа).
§ 76. Атомные электрические станции (АЭС),
атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ)
и атомные станции теплоснабжения (ACT)
В СССР согласно Энергетической программе взят
курс на создание крупномасштабной, высокоэффектив-
ной ядерной энергетики. Применение атомных электро-
станций (АЭС) в большой энергетике экономически це-
356
лесообразно в настоящее время при большой единичной
мощности — не менее 1—2 млн кВт. В 1985 г. в СССР
действовало 14 АЭС, включающих 36 блоков с суммар-
ной установленной мощностью 24,1 млн МВт, и выраба-
тывалось 9,5 % всей электроэнергии в стране. В число
действующих АЭС входят Билибинская, Белоярская, Иг-
налинская, Чернобыльская, Приднепровская, Курская,
Ленинградская, Калининская, Кольская, Балаковская,
Ровенская, Обнинская, Запорожская станции. Развитие
теплофикации и теплоснабжения на базе атомных ТЭЦ
(АТЭЦ) и станций теплоснабжения (ACT) представля-
ют большой интерес благодаря замещению дефицитного
органического топлива ядерным. Такие достоинства
АЭС, как простота топливоснабжения и транспортных
связей, относительно небольшая высота дымовых труб,
меньшее загрязнение окружающей среды и другие, зна-
чительно ускоряют этот процесс.
Первая в СССР АТЭЦ работает с 1973 г. в г. Билиби-
но. В 1990 г. АЭС и АТЭЦ заменят 130 млн т у. т. орга-
нического топлива, а всего за 12 пятилетку — 450 млн
т у. т.
АТЭЦ, как и АЭС, могут быть одно-, двух- и трехкон-
турными (рис. 18.6). Причем в АТЭЦ требуется дополни-
тельно обеспечить радиационную безопасность сетевой
воды, а следовательно, потребителей теплоты.
Согласно схеме АТЭЦ работает следующим образом.
В реакторе / происходит термоядерная реакция в тепло-
выделяющих элементах (ТВЭЛ), собранных в кассеты
и размещенных в твердом или жидком замедлителе ско-
рости нейтронов, выделяющихся при распаде урана-235
(графит, тяжелая вода и др.). Теплота, выделяющаяся
при ядерной реакции в ТВЭЛ, отводится из активной зо-
ны реактора теплоносителем I контура, протекающим
через кассеты. В парогенераторе 2 теплоноситель I кон-
тура нагревает воду во II контуре, превращая ее в пар.
Радиоактивным является только первый контур с теп-
лоносителем, циркулирующим через реактор /, а обору-
дование II и III контуров работает при отсутствии радиа-
ционной активности. В третьем контуре в парогенерато-
ре 2 образуется рабочий пар, поступающий в турбину 3
и на цели теплоснабжения в теплофикационный подо-
греватель 5, где сетевая вода подогревается до требуе-
мой температуры и сетевым насосом 6 подается потре-
бителям (А, Б, В).
357
Рис. 18.6. Простейшая схема трехконтурной атомной ТЭЦ
1 — реактор; 2 — парогенератор; 3 — турбина; 4 — электрогенератор; 5 — тепло-
фикационный подогреватель; 6— сеювоЧ насос; 7 — питательный насос; й —
биологическая защита; .9 — циркуляционный насос; /, //, /// — соответственно
первый, второй и третий контуры; Л, Б, В — тепловые потребители
| А И 6
Рис. 18.7. Принципиальная схема отпуска теплоты от атомной стан-
ции теплоснабжения
J — активная зона реактора; 2 — насос очистки первого контура; 3 — фильтр
очистки первою контура; 4 — встроенный теплообменник; 5 — компенсатор объ-
ема; 6 — насос; 7— подогреватель сетевой воды; 8 — сетевой насос; 5 — насос
подпитки тепловой сети; 10— деаэратор подпитки тепловой сети; 11 — насосу
очистки второго контура; 12 — фильтр очистки второго контура; /, //, 111—
первый, второй и третий контуры; А. Б — системы отопления
Радиационная безопасность сетевой воды достигается
как за счет трехконтурной схемы передачи теплоты сете-
вой воде, так и постоянной продувкой второго контура,
а также более высоким давлением в третьем контуре,
чем во втором. При этом для получения высоких пара-
метров рабочего пара в качестве теплоносителя в I кон-
туре применяют жидкие металлы (натрий и др.).
Для АТЭЦ защитная зона составляет не менее 30 км
от крупных городов. Выполнение этого условия требует
большого количества дефицитных труб для прокладки
тепловых сетей. Для приближения источника теплоснаб-
жения на атомной энергии к городской застройке были
358
разработаны атомные станции теплоснабжения (ACT)
(рис. 18.7). Применяя повторно выгружаемое из АТЭЦ
ядерное горючее для его дожигания на ACT, осущест-
вляют более полное использование ядерного топлива.
В трехконтурной схеме теплоснабжения от ACT пер-
вый контур состоит из гидравлического тракта активной
зоны 1 и встроенного теплообменника 4. Второй контур
посредством насоса 6 и подогревателя сетевой воды 7
передает теплоту в третий контур — контур сетевой во-
ды. Давление в третьем контуре выше, чем во втором,
что предотвращает попадание теплоносителя из второго
контура в третий.
У ACT имеются существенные преимущества по срав-
нению с АТЭЦ: приближение ACT к городской застрой-
ке на 2—Зкм, сокращение капитальных вложений в про-
кладку тепловых сетей, использование более дешевого
ядерного топлива за счет дожигания остатков ядерного
топлива АЭС и АТЭЦ и др.
По сравнению с районными котельными и ТЭЦ, преи-
мущества ACT выражаются в экономии органического
топлива, в разгрузке железнодорожного транспорта,
в улучшении санитарного состояния воздушного бассей-
на, в сокращении затрат на прокладку тепловых сетей
и отвод земель под их строительство. Указанные преиму-
щества ACT н предопределяют их сооружение.
§ 77. Тепловые сети. Способы прокладки
теплопроводов
Тепловая энергия в виде горячей воды или пара
транспортируется от источника теплоты (ТЭЦ или круп-
ной котельной) к тепловым потребителям по специаль-
ным трубопроводам, называемым тепловыми сетями.
Тепловая сеть — один из наиболее дорогостоящих и
трудоемких элементов систем централизованного тепло-
снабжения. Она представляет собой теплопроводы—
сложные сооружения, состоящие из соединенных между
собой сваркой стальных труб, тепловой изоляции, ком-
пенсаторов тепловых удлинений, запорной и регулирую-
щей арматуры, строительных конструкций, подвижных
и неподвижных опор, камер, дренажных и воздухоспуск-
ных устройств. Проектирование тепловых сетей произво-
дят с учетом положений и требований СНиП 2.04.07—86
«Тепловые сети».
359
По количеству параллельно проложенных теплопро-
водов тепловые сети могут быть однотрубными, двух-
трубными и многотрубными. Однотрубные сети наиболее
экономичны и просты. В них сетевая вода после систем
отопления и вентиляции должна полностью использо-
ваться для горячего водоснабжения. Однотрубные теп-
ловые сети являются прогрессивными, с точки зрения
значительного ускорения темпов строительства тепловых
сетей. В трехтрубных сетях две трубы используют в ка-
честве подающих для подачи теплоносителя с разными
тепловыми потенциалами, а третью трубу — в качестве
общей обратной. В четырехтрубных сетях одна пара
теплопроводов обслуживает системы отопления и венти-
ляции, а другая — систему горячего водоснабжения и
технологические нужды.
В настоящее время наибольшее распространение по-
лучили двухтрубные тепловые сети, состоящие из подаю-
щего и обратного теплопроводов для водяных сетей и па-
ропровода с конденсатопроводом для паровых сетей.
Благодаря высокой аккумулирующей способности воды,
позволяющей осуществлять дальнее теплоснабжение,
а также большей экономичности и возможности цент-
рального регулирования отпуска теплоты потребителям,
водяные сети имеют более широкое применение, чем па-
ровые.
Водяные тепловые сети по способу приготовления во-
ды для горячего водоснабжения разделяются па закры-
тые и открытые. В закрытых сетях для горячего водо-
снабжения используется водопроводная вода, нагревае-
мая сетевой водой в водоподогревателях. При этом
сетевая вода возвращается на ТЭЦ или в котельную. В от-
крытых сетях вода для горячего водоснабжения разби-
рается потребителями непосредственно из тепловой сети
и после использования ее в сеть уже не возвращается.
Качество воды в открытой тепловой сети должно отве-
чать требованиям ГОСТ 2874—82*.
Тепловые сети разделяют па магистральные, прокла-
дываемые на главных направлениях населенных пунктов,
распределительные — внутри квартала, микрорайона
и ответвления к отдельным зданиям.
Радиальные сети (рис. 18.8, а) сооружают с посте-
пенным уменьшением диаметров теплопроводов в на-
правлении от источника теплоты. Такие сети наиболее
просты и экономичны по начальным затратам. Их основ-
360
Рис. 18.8. Схемы тепловых сетей: тупиковая (а) и кольцевая (б)
/ — лучевой магистральный теплопровод; 2 — тепловые потребители; 3 — пере-
мычки; 4 — районные (квартальные) котельные; 5 — секционирующие камеры;
6 — кольцевая магистраль; 7 — центральные тепловые пункты; 8 — промыш-
ленные предприятия
ной недостаток — отсутствие резервирования. Во избе-
жание перерывов в теплоснабжении (в случае аварии на
магистрали радиальной сети прекращается теплоснаб-
жение потребителей, присоединенных на аварийном уча-
стке) согласно СНиП 2.04.07—86 должно предусматри-
ваться резервирование подачи теплоты потребителям за
счет устройства перемычек между тепловыми сетями
смежных районов и совместной работы источников теп-
лоты (если их несколько). Радиус действия водяных се-
тей во многих городах достигает значительной величи-
ны (15—20 км).
Устройством перемычек тепловая сеть превращается
в радиально-кольцевую, происходит частичный переход
к кольцевым сетям. Для предприятий, в которых не до-
пускается перерыв в теплоснабжении, предусматривают
дублирование или кольцевые (с двусторонней подачей
теплоты) схемы тепловых сетей (рис. 18.8,6). Хотя коль-
цевание сетей существенно удорожает их, ио зато
в крупных системах теплоснабжения значительно повы-
шается надежность теплоснабжения, создается возмож-
ность резервирования, а также повышается качество
гражданской обороны.
Паровые сети устраивают преимущественно двухтруб-
ными. Возврат конденсата осуществляется по отдельной
трубе — конденсатопроводу. Пар от ТЭЦ по паропрово-
ду со скоростью 40—60 м/с и более идет к месту потреб-
ления. В тех случаях, когда пар используется в теплооб-
менниках, конденсат его собирается в конденсатных
361
Рис. 18.8. Прокладка теплопрово-
дов на мачтах
Рис. 18.10. Проходной канал из
сборных железобетонных блокоз
баках, откуда насосами по кондепсатопроводу возвраща-
ется на ТЭЦ.
Направление трассы тепловых сетей в городах и дру-
гих населенных пунктах должно предусматриваться по
районам наиболее плотной тепловой нагрузки с учетом
существующих подземных в надземных сооружений, дан-
ных о составе грунтов и уровне стояния грунтовых вод,
в отведенных для инженерных сетей технических поло-
сах параллельно красным линиям улиц, дорог, вне про-
езжей части и полосы зеленых насаждений. Следует
стремиться к наименьшей протяженности трассы, а сле-
довательно, к меньшим объемам работ по прокладке.
По способу прокладки тепловые сети делят на под-
земные и надземные (воздушные). Надземная прокладка
труб (на отдельно стоящих мачтах или эстакадах, на
362
Рис. 18.11. Непроходные каналы марки КЛ (с), КЛп (б) и КЛс (е)
кронштейнах, заделываемых в стены здания) применя-
ется на территориях промышленных предприятий, при
сооружении тепловых сетей вне черты города, при пере-
сечении оврагов п т. д. (рис. 18.9). Надземная проклад-
ка тепловых сетей рекомендуется преимущественно при
высоком стоянии грунтовых вод.
Преобладающим способом прокладки трубопроводов
тепловых сетей является подземная прокладка: в про-
ходных каналах и коллекторах совместно с другими ком-
муникациями; в полупроходных и непроходных каналах;
бесканальная (в защитных оболочках различной формы
и с засыпной теплоизоляцией).
Наиболее совершенный, но и более дорогой способ
представляет собой прокладка теплопроводов в проход-
ных каналах (рис. 18.10), которые применяют при нали-
чии нескольких теплопроводов больших диаметров. При
температуре воздуха в каналах более 50 СС предусмат-
ривают естественную или механическую вентиляцию.
3G3
Вытяжные шахты на трассе размещают примерно через
100 м. Приточные шахты располагают между вытяжны-
ми и по возможности объединяют с аварийными люками.
На участках тепловых сетей с большим числом трубо-
проводов и высокой температурой теплоносителей устра-
ивают механическую вентиляцию. При температуре воз-
духа в каналах ниже 40 °C их периодически проветрива-
ют, открывая люки и входы. Во время производства
ремонтных работ можно применять механический перед-
вижной вентиляционный агрегат. В больших городах
строят так называемые городские коллекторы, в кото-
рых прокладывают теплопроводы, водопровод, электри-
ческие и телефонные кабели.
Полу проходные каналы состоят из стеновых блоков
Г-образиой формы, железобетонных днищ и перекрытий.
Строят их под проездами с интенсивным уличным дви-
жением, под железнодорожными путями, при пересече-
нии зданий, где затруднено вскрытие теплопроводов для
ремонта. Высота их обычно не превышает 1600 мм, ши-
рина прохода между трубами 400—500 мм.
В практике централизованного теплоснабжения наи-
более широко применяются непроходные каналы (рис.
3G4
Рис. 18.12. Конструктивные элементы тепловых сетей
а —камера тепловой сети; / — сальниковые компенсаторы; 2 —манометры;
3—неподвижная опора; 4 — канал; б — размещение нищ по трассе теплопро-
водов: Н — неподвижная опора; П — подвижная опора; в —размещение ком-
пенсатора в нише: 1 — подающий трубопровод: 2 — обратный трубопровод;
3 —стенка; г — сальниковый компенсатор; / — патрубок; 2 — грундбукса; 3 —
набивка-шнур: 4 — кольцо уплотнительное; 5—корпус; 6 — контрбукса; 7 —
кольцо предохранительное; 3—болт; 9 — шайба; 10 — гайка; д — неподвиж-
ная щитовая опора; /—железобетонная плита-щит; 2 — приварные упоры;
3 —капал: -/ — бетонная подготовка: 5 — трубопроводы; 6 — дренажное от-
верстие; е— катковая подвижная опора: / — каток; 2 — направляющие; 3 —
металлическая подкладка
Рис. 18.13. Бесканальная проклад-
ка теплопроводов в монолитных
оболочках из армированного пено-
бетона
/ — армопенобетонпая оболочка; 2 —
песчаная подсыпка; 3 — бетонная под-
готовка; -/ — грунт
18.11). Разработаны типовые каналы трех видов: канал
марки КЛ, состоящий из лотков и железобетонных плит
перекрытия (рис. 18.11, о); канал марки КЛп, состоящий
369
из плиты-днища и лотка (рис. 18.11, б) и капал марки
КЛс, состоящий из двух лотков, уложенных один на дру-
гой и соединенных на цементном растворе с помощью
двутавровых балок (рис. 18 11,в).
По трассе подземного теплопровода устраивают спе-
циальные камеры и колодцы для установки арматуры,
измерительных приборов, сальниковых компенсаторов
и др., а также ниши для П-образных компенсаторов
(рис. 18.12). Подземный теплопровод прокладывают на
скользящих опорах. Расстояние между опорами прини-
мают в зависимости от диаметра труб, причем опоры по-
дающего и обратного трубопроводов устанавливают
вразбежку.
Тепловые сети в целом, особенно магистральные, яв-
ляются серьезным и ответственным сооружением. Их
стоимость, по сравнению с затратами на строительство
ТЭЦ, составляет значительную часть. Распределение
стоимости прокладки тепловых сетей между строитель-
ными, монтажными и изоляционными работами может
быть представлено в следующем виде: 1) стоимость
строительных работ для внутриквартальных и межквар-
тальных тепловых сетей в сухих грунтах составляет
80 % и в мокрых — 90 % общей стоимости трассы, ос-
тальные 10—20 % соответственно составляют стоимость
монтажных и изоляционных работ; 2) стоимость строи-
тельных работ для магистральных тепловых сетей в су-
хих грунтах составляет в среднем 55 %, в мокрых—75 %.
Бесканальный способ прокладки теплопровода (рис.
18.13) — самый дешевый. Применение его позволяет сни-
зить на 30—40 % строительную стоимость тепловых се-
тей, значительно уменьшить трудовые затраты и расход
строительных материалов. Блоки теплопроводов изготов-
ляют на заводе. Монтаж теплопроводов на трассе сво-
дится лишь к укладке автокраном блоков в траншею
и сварке стыков.
Заглубление тепловых сетей от поверхности земли
пли дорожного покрытия до верха перекрытия канала
или коллектора принимается, м: при наличии дорожного
покрытия — 0,5, без дорожного покрытия — 0,7, до вер-
ха оболочки бесканалыюй прокладки — 0,7, до верха
перекрытия камер — 0,3.
В настоящее время свыше 80 % тепловых сетей про-
ложены в непроходных каналах, около 10 % — надзем-
ные, -1 % — в проходных каналах и тоннелях и около
356
6 % — бесканальные. Средний срок службы подземных
канальных теплопроводов вдвое меньше нормативного
л не превышает в среднем 10—12 лет, а бееканальпых
с изоляцией на битумовяжущей основе — не более 6—
8 лет. Основной причиной повреждений является наруж-
ная коррозия, возникающая из-за отсутствия или нека-
чественного нанесения антикоррозионных покрытий, не-
удовлетворительного качества или состояния покровных
слоев, допускающих избыточное увлажнение изоляции,
а также вследствие затопления каналов из-за неплотнос-
тей конструкций. Как у нас в стране, так и за рубежом
ведется постоянный поиск, а в последние годы особенно
интенсивно, в направлении повышения долговечности
теплопроводов, надежности их работы и снижения за-
трат на их сооружение.
§ 78. Присоединение теплопотребляющих систем
к тепловым сетям. Тепловые пункты
Теплопотребляющие системы присоединяют к тепло-
вым сетям в тепловых пунктах. Для присоединения теп-
лопотребляющих систем к водным тепловым сетям ис-
пользуют две принципиально отличные схемы — зави-
симую и независимую. При зависимой схеме
присоединения вода из тепловой сети поступает непосред-
ственно в системы абонентов. При независимой схеме
вода из сети поступает в теплообменный аппарат, где
нагревает вторичный теплоноситель, используемый в си-
стемах. Рассмотрим принципиальные схемы присоедине-
ния систем отопления к водяной тепловой сети (рис.
18 14).
1.	Зависимое (непосредственное) присоединение сис-
темы отопления без смешения (рис. 18.14, а). По такси
схеме присоединяют системы водяного отопления зда-
ний, в которых либо температура поверхности отопи-
тельных приборов не ограничена, либо она соответствует
санитарно-гигиеническим требованиям, а также системы
воздушного отопления. При этой схеме используют наи-
более простое и дешевое оборудование теплового пунк-
та. Кроме того, благодаря максимальному использова-
нию температурного перепада сетевой воды в отопитель-
ных приборах снижается расход воды на тепловом
пункте и сокращается стоимость тепловой сети за счет
уменьшения диаметров теплопроводов. Недостатком
367
Рис. 18.14, Схемы присоединения систем отопления к водяной тепло-
вой сети
Tt, Т2 — подающая и обратная линии тепловой сети: 1 — теплофикационный
подогреватель; 2— пЯковый котел; 3 — воздушный кран; 4 — расширительный
бак; 5 — отопительный прибор; 6 — насос; 7 — воДоподогреватель; # —регуля-
тор расхода; #— элеватор; 10— сетевой насос; 11— регулятор подпитки; 12 —
подпиточный насос
схемы является передача давления сетевой воды на ото-
пительные приборы, поэтому эта схема приемлема,если
давление в сети не превышает допустимого давления
отопительных приборов по механической прочности (0,6—
0,9 МПа — для чугунных радиаторов и 1,0 МПа — для
стальных конвекторов).
2.	Зависимое (непосредственное) присоединение с во-
доструйным элеватором для подмешивания охлажденной
воды (рис. 18.14, б). Этот способ присоединения наибо-
лее широко применяется для жилых и общественных
зданий до 12 этажей. Простота и надежность работы
элеватора, не требующего постоянного обслуживания,
и дешевое оборудование теплового пункта отличают эту
схему. Сетевая вода из подающего теплопровода посту-
пает после регулятора расхода 8 через патрубок в эле-
ватор 9. Через перемычку в элеватор подсасывается
часть охлажденной воды, возвращающейся из системы
отопления в обратный теплопровод сети. Смешанная во-
да с требуемой температурой подается элеватором в си-
стему отопления. Для нормальной работы элеватора
требуется разность давлений в подающем и обратном
3G8
трубопроводах 0,08—0,15 МПа. К недостатку схемы
можно отнести прекращение независимой (автономной)
от тепловой сети циркуляции воды в системе отопления
и замораживание ее при аварийном отключении от теп-
ловой сети.
3	Зависимое присоединение при совместной установ-
ке элеватора и насоса на перемычке для подмешивания
охлажденной воды (рис. 18.14, в). Этот вариант непо-
средственного присоединения позволяет более универ-
сально и надежно осуществлять циркуляцию воды в си-
стеме отопления при аварийном отключении от тепловой
сети. Однако при этой схеме появляются затраты на
насос и дополнительный расход электроэнергии на его
привод, а также шум. Область применения схемы — как
и в предыдущем случае.
4.	Зависимое присоединение с установкой насоса на
перемычке для подмешивания охлажденной воды (рис.
18.14, г). Такую схему можно применять вместо элева-
торной схемы, а также в тех случаях, когда разность
давлений в подающем и обратном трубопроводах недо-
статочна для работы элеватора (менее 0,08—0,15 МПа).
5.	Присоединение по независимой схеме, т. е. с по-
мощью теплообменного аппарата — водонагревателя
(рис. 18.14,5). При независимой схеме присоединения
давление в местной системе отопления не зависит от дав-
ления в тепловой сети. Поэтому данная схема применя-
ется, когда необходимо гидравлически изолировать ме-
стную систему отопления от тепловой сети. В связи с уве-
личением тепловой нагрузки, радиуса действия тепловых
сетей, а также со строительством зданий выше 12 эта-
жей, для которых давления воды в сетях недостаточно
для заполнения отопительных приборов в верхних эта-
жах, независимая схема является более рациональной,
а иногда и единственно приемлемой. Местная система
отопления оборудуется при этом расширительным ба-
ком, создающим собственное независимое от тепловой
сети гидростатическое давление. Эта схема дороже
и сложнее зависимого присоединения.
Системы парового отопления, калориферы и тепло-
вые установки технологического назначения присоединя-
ют к паровым сетям непосредственно или через редукци-
онный клапан, использование которого позволяет сни-
зить давление.
Системы водяного отопления присоединяют к паро-
24 Тихомиров К. В.	369
вым сетям по схеме, аналогично той, которая приведена
па рис. 18.14, д, но вместо водо-водяного нагревателя
устанавливается пароводяной нагреватель. Первичным
теплоносителем в пароводяном нагревателе служит пар,
вторичным — вода. Для предотвращения прорыва пара
из какой-либо теплопотребляющей системы в конденса-
топровод устанавливают конденсатоотводчики, которые
пропускают конденсат и задерживают пар.
Тепловые пункты — важное звено в системах центра-
лизованного теплоснабжения, связывающее тепловую
сеть с потребителями и представляющее собой узел при-
соединения потребителей тепловой энергии к тепловой
сети. Основное назначение теплового пункта заключает-
ся в подготовке теплоносителя определенной температу-
ры и давления, регулировании их, поддержании постоян-
ного расхода, учете потребления теплоты.
Согласно СНиП 2.04.07—86 тепловые пункты подраз-
деляются на: индивидуальные тепловые пункты (ИТП) —
для присоединения систем отопления, вентиляции, горя-
чего водоснабжения и технологических теплоиспользую-
щих установок одного здания или его части и централь-
ные (ЦТП) — то же, для двух или более зданий.
Основное оборудование тепловых пунктов состоит из
элеваторов, центробежных насосов, теплообменников,
смесителей, аккумуляторов горячего водоснабжения,
приборов контроля п учета теплоты и устройств для за-
щиты от коррозии и образования отложений накипи
в системах горячего водоснабжения.
ЦТП появились в связи с расширением потребления
горячей воды на бытовые нужды. При этом применение
ЦТП облегчает управление тепловыми сетями, так как
сокращает количество дефицитных регуляторов и друго-
го оборудования, упрощает эксплуатацию, повышает
комфорт в теплоснабжаемых зданиях благодаря выносу
насосных установок, являющихся источником шума,
в отдельные помещения ЦТП.
При применении ЦТП, с одной стороны, сокращают-
ся начальные затраты на сооружение водонагреватель-
ной установки горячего водоснабжения, насосных уста-
новок и авторегуляторов вследствие увеличения их еди-
ничной мощности и уменьшения их числа. С другой сто-
роны, возрастают начальные затраты на сооружение
распределительных тепловых сетей после ЦТП, являю-
щихся четырехтрубными. Поэтому необходимость уст-
370
ройства ЦТП должна быть обоснована технико-экономи-
ческим расчетом.
Рассмотрим схему индивидуального теплового пунк-
та (рис. 18.15) для системы отопления. Эта схема при-
меняется как при открытых системах теплоснабжения,
так и при закрытых и является самой распространенной
схемой присоединения систем отопления. Главный эле-
мент данного ИТП— водоструйный элеватор 4, осуще-
ствляющий снижение температуры сетевой воды перед
системой отопления со 130—150 СС до 95 °C путем под-
мешивания охлажденной обратной воды после системы
отопления. Схема ЦТП называется зависимой, посколь-
ку имеется гидравлическая связь отопительной системы
с тепловой сетью через водоструйный элеватор. Задвиж-
ки 5 и 6 служат для отключения системы отопления от
тепловой сети, а задвижки 1 и 9 — для отключения ИТП
тепловой сети. Грязевик 2 защищает систему отопления
от попадания загрязнений из тепловой сети, а грязевик
7 — для защиты водомера 8. Регулятор расхода 3 обес-
печивает постоянный расход сетевой воды.
В схеме ЦТП (рис. 18.16) показано двухступенчатое
присоединение к магистралям тепловой сети подогрева-
телей горячего водоснабжения первой ступени 6 и вто-
рой ступени 1 и независимое присоединение системы
отопления к тепловой сети, т. е. через водоподогреватель
3. Согласно СНиП 2.04.07—86 по независимой схеме
допускается присоединять здания высотой 12 этажей
и более. Кроме того, в этой схеме предусмотрены цирку-
ляционный насос 4 для системы отопления, подпиточный
насос 5. регулятор расхода воды 9. действующий в за-
висимости от температуры наружного воздуха, и цирку-
ляционный насос системы горячего водоснабжения. Пе-
ремычка с задвижкой 7 используетс-я для работы подо-
гревателя в летний период. На схеме указано место под-
ключения к тепловой сети калориферов системы венти-
ляций.
К основному оборудованию тепловых пунктов следу-
ет отнести прежде всего водоструйные элеваторы и во-
доподогреватели.
Устройство, расчет, подбор и установка гидроэлева-
тора. Гидроэлеватор применяют в системе отопления для
понижения температуры i\ сетевой воды, поступающей
по подающему теплопроводу, до температуры, допусти-
мой в системе /г.
24*
371
Рис. 18.15. Схема индивидуального теплового пункта с зависимым
присоединением системы отопления
1, 5, 6, 9~ задвижки; 2, 7 —грязевики; 3 — регулятор расхода; 4 — водоструй-
ный элеватор; 8 — водомер; СО —система отопления
Рис. 18.16. Схема центрального теплового пункта с независимым при-
соединением системы отопления и двухступенчатым присоединением
водоподогревателей горячего водоснабжения
1 — водоподогреватель II ступени системы горячего водоснабжения; 2— цир-
куляционный насос системы горячего водоснабжения; 3 — водоподогреватель
системы отопления; 4, 5 — соответственно циркуляционный и подпиточный на-
сосы системы отопления; 6 — водоподогреватель I ступени системы горячего
водоснабжения; 7, 8 — задвижки; 9 — регулятор расхода воды; Т1 и Т2—
подающая и обратная линии тепловой сети; ТЗ, Т4 — подающий и циркуляци-
онный трубопроводы системы горячего водоснабжения; В1—трубопровод хо-
лодной водопроводной воды; К1 и К2— сетевая вода к калориферам системы
вентиляции и после них
372
Рис. 18.17. Схема элеваторов традиционного (о) и с регулируемым се-
чением сопла (<5)
/ — сопло; 2 —камера всасывания; 3 — камера смешения; -/—диффузор; 5 —
регулирующая игла; 6 — автоматическое уоройство регулирующей иглы
Основными частями элеватора (рис. 18.17, а) являют-
ся- сопло /, камера всасывания 2, камера смешения .?
и диффузор 4. Работа элеватора основана на использо-
вании энергии воды подающей магистрали тепловой
сети, выходящей из сопла со значительной скоростью.
При этом статическое давление ее становится меньше,
чем давление в обратной магистрали, вследствие чего
охлажденная вода из обратной магистрали подсасыва-
ется струей воды из подающей магистрали в камеру
всасывания. Образовавшийся поток воды поступает
в камеру смешения, где выравниваются температуры
и скорости, а давление постоянно. В диффузоре ско-
рость потока уменьшается по мере увеличения его сече-
ния, а статическое давление увеличивается. За счет гид-
ростатического давления в конце диффузора 4 и в каме-
ре всасывания 2 элеватора создается циркуляционное
давление, необходимое для действия системы отопления.
К недостаткам гидроэлеватора следует отнести: низ-
кий КПД (около 10%), прекращение циркуляции в си-
стеме отопления при аварии в наружной тепловой сети
(опасность замерзания воды в системе) п постоянство
коэффициента смешения, исключающее местное качест-
венное регулирование (изменение температуры /,) си-
стемы отопления. Однако гидроэлеваторы просты и на-
дежны в эксплуатации, работают бесшумно, недорого
стоят, что и предопределяет их широкое распростране-
ние.
Разработан элеватор новой конструкции типа «Элек-
троника Р-1М1» с регулируемым сечением сопла (рис.
18.17, б). Принцип регулирования заключается в том,
чго регулирующая игла автоматически вдвигается в соп-
ло и выдвигается из него. Это приводит к уменьшению
живого сечения и, следовательно, расхода сетевой воды
373
через сопло. Применение такого элеватора позволяет
экономить до 10 % теплоты по сравнению с обычным
элеватором, сокращать ручной труд.
Основной расчетной характеристикой для элеватора
служит так называемый коэффициент смешения и, пред-
ставляющий собой отношение массы подмешиваемой
охлажденной воды Gn к массе воды Gc, поступающей из
тепловой сети в элеватор:
где /, — температура воды, поступающей в элеватор из подающей
линии тепловой сети; /г — температура смешанной воды, поступаю-
щей в систему отопления после элеватора; to — температура охлаж-
денной воды, поступающей из системы отопления.
Определить величину коэффициента смешения необ-
ходимо для выявления основного размера элеватора —
диаметра горловины dr, мм, перехода камеры смешения
в диффузор (см. рис. 18.17, а):
Qcm
1000 ф Др11аС
(18.2)
где GCM — количество воды, циркулирующей в системе отопления,
кг/ч; Дд„ас — гидравлическое сопротивление системы отопления, Па.
Количество воды, циркулирующей в системе отопле-
ния GCM, кг/ч, определяется по формуле
3,62X2 п „
Осм—	. Pi Рг>	(18.3)
С (if - Го)
где SQ— суммарный расход теплоты па отопление, В г; с—тепло-
емкость воды, кДж/(кг-К); 3,6—коэффициент перевода Вт в кДж/ч,
Pi н Рг— то же, что и в формуле (8 8).
После подбора серийного элеватора (ВТП — Мос-
энерго), имеющего диаметр горловины, близкий к полу-
ченному (см. ниже), можно определить диаметр сопла
d(, мм, пользуясь следующей приближенной зависимо-
стью:
</с = Ф/(!+«)•	(18.4)
Подбор элеватора по диаметру горловины
№ элеватора .....	1	234567
Диаметр горловины, мм ,	15 20 25 30 35 47 59
374
Давление рэ, кПа, которое необходимо иметь перед
элеватором для обеспечения нормальной его работы, оп-
ределяется выражением
Рэ = 1,4(1+и)2Др11ас.	(18.5)
Серийный элеватор удобно подбирать, пользуясь но-
мограммой приведенной в справочной литературе [7],
предварительно определив приведенный расход, т/ч, сме-
шанной воды по формуле
„	10000см
ОПр= ------=
V ДРпас
(18.6)
п коэффициент подмешивания — по формуле (18.1).
Присоединение систем водяного отопления к тепловой
сети через водоструйный элеватор см. на рис. 18.14, б, в.
Принципиальную схему индивидуального теплового
пункта с элеватором см. на рис. 18.15.
В практике теплоснабжения широко применяются
водо-водяные подогреватели систем теплоснабжения,
изготовляемые по ГОСТ 27590—88Е (рис. 18.18). Корпус
подогревателя—стальная бесшовная труба, поверхность
нагрева — латунные трубки диаметром 16/14 мм, вваль-
цованные двумя концами в трубные решетки. Длина од-
ной секции составляет 2 пли 4 м. Для присоединения
к тепловой сети и сетя<м отопления или горячего водо-
снабжения имеется четыре патрубка. Водоподогреватели
рассчитаны на рабочее давление 1 МПа и температуру
180 °C.
В последние годы находят применение пластинчатые
теплообменники (рис. 18.19), выполненные из штампо-
ванных, гофрированных листов толщиной 1 мм, изготов-
ляемых из нержавеющей стали, латуни, алюминия и
других материалов. Расстояние между пластинами со-
ставляет 3—8 мм в зависимости от типоразмера подогре-
вателя. Каждая пластина омывается с одной стороны
греющим теплоносителем, а с другой — нагреваемым.
Преимуществами пластинчатых водоподогревателей яв-
ляются: высокая компактность и герметичность (в 1 м3
сосредоточено до 100 м2 поверхности нагрева), позволя-
ющая снизить строительные объемы тепловых пунктов
в 4—8 раз, и простота эксплуатации, а основной недоста-
ток— высокая стоимость. Тем не менее, пластинчатые
теплообменники весьма перспективны.
В паровых системах теплоснабжения в ЦТП уста-
375
а)
Рис. 18.18. Водо-водяной подогреватель систем теплоснабжения по
ГОСТ 27590—88 Е
J — вход нагревающей воды; 2 — гильза для ввертывания термореле; 3 — вы-
ход нагреваемой воды; 4 — корпус секции подогревателя; 5 — латунные труб-
ки; 6 — калач; 7 — выход нагревающей воды; 8— вход нагреваемой воды
Рис. 18.19. Пластинчатый теплообменник
6В0
а —пластина с гофрами «в елку»: / — отверстие для входа и выхода воды;
-/ — резиновая прокладка; о —подогреватель в сборе: / — штанга; 2 — передняя
и задняя стойки; 3 — штуцера; 4— пластины
навлнвают скоростные пароводяные подогреватели, из-
готовляемые по ОСТ 271.105—76 двух- и четырехходо-
вые в однокорпусном исполнении (рис. 18 20).
В ИТП и ЦТП могут быть установлены также емко-
стные подогреватели, предназначенные для горячего во-
376
Рис. 18.20. Пароводяной скоростной двухходовой водоподсгреватель
1, 4 — входной и выходной патрубки для нагреваемой воды; 2, 10— водяные
камеры; 3 — штуцер для присоединения манометра; 5, 9 — неподвижная и
подвижная трубные решетки; 6, 11 — патрубки для входа греющего пара и
выпуска конденсатора; 7 — корпус подогревателя; 8 — трубный пучок
Рис. 18.21. Емкостный пароводяной подогреватель
1— патрубок для поступления воды; 2 — днище; 3 — змеевик; -1 — место при-
соединения предохранительного клапана; 5 — патрубок для выхода горячей
воды; 6—крышка; 7 — патрубки, приваренные к коллектору; 8 — корпус; 9 —
коллектор
доснабження с периодическим водоразбором (рис.
18.21). В емкостных подогревателях в качестве греюще-
го теплоносителя используют пар давлением более
0,07 МПа. Недостатком этого типа подогревателей явля-
ется низкий коэффициент теплопередачи (приблизитель-
377
Рис. 18.22. Грязевик конструк-
ции Оргэнсргостроя (о) и тра-
диционный (6)
1 — корпус; 2, 3 — соответственно
входной н выходной патрубки;
4 — съемный фильтр; .5 — пробка
для удаления отстоя; 6 — воздуш
ный кран
но в 3 раза ниже, чем в скоростных подогревателях).
При непосредственном водоразборе нз тепловых сетей
для целей горячего водоснабжения в тепловых пунктах
устанавливают смесители для получения требуемой тем-
пературы горячей воды.
Баки-аккумуляторы, размещаемые в ЦТП, имеют
чаще всего нижнее расположение. В этом случае баки
выполняют цилиндрической формы, рассчитывают на
рабочее давление не менее 0,6 МПа и снабжают предо-
хранительным клапаном и указателем уровня. Число
баков-аккумуляторов принимают не менее двух, каждый
по 50 % рабочего объема. Для снижения тепловых по-
терь баки-аккумуляторы тщательно теплоизолируют.
Грязевики устанавливают в тепловых пунктах для за-
щиты систем отопления от посторонних частиц, попав-
ших в теплопроводы при монтаже, ремонтах и эксплуа-
тации. Грязевики изготовляют как горизонтальными, так
и вертикальными. Корпус 1 грязевика (рис. 18.22) изго-
товляют из стальной трубы диаметром в 2,5—3 раза боль-
ше входного патрубка 2. На выходном патрубке 3 уста-
новлен съемный фильтр 4. Принцип действия грязевика
основан на резком снижении скорости движения воды
(приблизительно до 0.03 м/с), благодаря чему взвешен-
ные частицы оседают на дне грязевика, откуда периоди-
чески удаляются через пробку 5. В верхней части грязе-
вика расположен воздушный кран 6.
§ 79. Строительные требования к подземным
каналам и помещениям ЦТП
Строительные конструкции каналов должны быть
рассчитаны с учетом нагрузок, возникающих при их воз-
ведении, эксплуатации и испытании трубопроводов в со-
ответствии со СНиП 2.01.07—85 «Нагрузки и воздейст-
378
вия» п СНиП 2.09.03—85 «Сооружения промышленных
предприятий».
Строительные конструкции тепловых сетей принима-
ют, как правило, сборными из унифицированных железо-
бетонных п бетонных элементов. Опорные строительные
конструкции под трубопроводы тепловых сетей (карка-
сы, кронштейны и др.) в доступных для обслуживания
местах предусматриваются из металла с антикоррозион-
ным покрытием, а в местах, недоступных для обслужи-
вания (щитовые и балочные опоры и т. п.),— из сборно-
го и монолитного железобетона. Для наружных поверх-
ностей степ и перекрытий каналов, тоннелей, камер и
других конструкций, а также для закладных частей
строительных конструкций при прокладке тепловых се-
тей вне зоны грунтовых вод предусматривают обмазоч-
ную битумную изоляцию.
Щитовые неподвижные опоры применяют только
с воздушным зазором между трубопроводом и опорой,
в которой предусматривают отверстие для стока воды.
Высота камер и тоннелей в свету от уровня пола до низа
выступающих конструкций должна приниматься не ме-
нее 2 м, допускается местное уменьшение высоты до
1,8 м. Для обслуживания камер предусматривают люки
диаметром 700 мм.
Из приямков камер и тоннелей, расположенных
в низших точках трассы, должен предусматриваться са-
мотечный отвод воды в сбросные колодцы.
Объемно-планировочные и конструктивные решения
ЦТП должны удовлетворять требованиям СНиП
2.09.02—85 «Производственные здания».
Согласно СНиП 2.04.07—86 ЦТП следует, как прави-
ло, предусматривать отдельно стоящими. Возможно пре-
дусматривать ЦТП пристроенными к зданиям или встро-
енными в отдельных помещениях общественных и про-
изводственных зданий и сооружений. Здания отдельно
стоящих и пристроенных ЦТП должны быть, как правило,
наземные и одноэтажные, при обосновании — двухэтаж-
ные. Они должны быть из унифицированных бетонных
и железобетонных конструкций, возможно применение
красного кирпича, силикатный кирпич применять не сле-
дует. К ЦТП предусматривают проезды с твердым по-
крытием.
Минимальные расстояния в свету от строительных
конструкций до трубопроводов и арматуры, а также
379
между поверхностями теплоизоляционных конструкций
смежных трубопроводов принимают в соответствии со
СНиП 2.04.07—86, как при прокладке в тоннелях. Шири-
ну проходов в свету следует принимать не менее 1 м
между насосами и электродвигателями с напряжением
до 1000 В и 1,2 м при напряжении 1000 В и более.
При определении габаритов ЦТП должна предусмат-
риваться монтажная (ремонтная) площадка с размера-
ми по габаритам наиболее крупной единицы оборудова-
ния. Для монтажа оборудования, габариты которого
превышают размеры дверей, в наземных ЦТП рекомен-
дуется предусматривать монтажные проемы или ворота
в стенах, а в подземных — монтажные проемы в пере-
крытиях.
Для обслуживания оборудования и арматуры, распо-
ложенных на высоте 2,5 м и более, необходимо преду-
сматривать стационарные площадки с ограждением и
постоянными лестницами, а на высоте от 1.4 м до 2,5 м
от пола должны предусматриваться передвижные пло-
щадки. В ЦТП следует предусматривать электрическое
освещение, водопровод, канализацию и приточно-вытяж-
ную вентиляцию, рассчитанную на воздухообмен, опре-
деляемый по тепловыделениям от оборудования и трубо-
проводов. Отапливать помещения ТЦП не требуется,
если полезные тепловыделения в нем достаточны для их
обогрева.
§ 80. Тепловая изоляция и антикоррозийная защита
Тепловая изоляция теплопроводов имеет огромное
значение в экономике централизованного теплоснабже-
ния. Благодаря тепловой изоляции уменьшаются паде-
ние температуры теплоносителя и потери теплоты при
транспортировании его на большие расстояния, улучша-
ются условия охраны труда в рабочих помещениях:
поддерживается определенная температура воздуха,
уменьшается опасность ожогов обслуживающего персо-
нала. Потери теплоты при надземной прокладке тепло-
вых сетей снижаются в 10—15 раз, а при подземной —
в 3—5 раз по сравнению с неизолированными теплопро-
водами. Так, например, при транспортировании горячей
воды / = 150 °C температура ее снижается не более 0,4—
0,6 °C па 1 км теплопровода. Однако даже такие неболь-
шие потери, при общей протяженности тепловых сетей
380
в городах СССР свыше 200 тыс. км составляют в сово-
купности весьма значительное количество теплоты, на
выработку которой требуется большой расход топлива.
Достаточно сказать, что только в 1985 г. при отпуске
теплоты в целом по стране свыше 16 млрд ГДж и плано-
вых потерях теплоты в 5 % годовые потери составили
около 27,5 млн т у. т.
При подземной прокладке теплопроводов применяют
следующие теплоизоляционные конструкции: подвесные
из сегментов и скорлуп пли матов, для изготовления ко-
торых используют оберточные мягкие материалы; засып-
ные с применением волокнистых и сыпучих материалов
в виде крошки; мастичные (применяют главным обра-
зом для изоляции криволинейных участков трубопрово-
дов при ремонте); монолитные в виде оболочек, изготав-
ливаемые в заводских условиях. Повышение качества
тепловой изоляции теплопроводов относится к одной из
важных задач централизованного теплоснабжения.
Согласно СНиП 2.04.07—86 для тепловой изоляции
трубопроводов тепловых сетей необходимо предусматри-
вать полносборные теплоизоляционные конструкции пли
сборные конструкции из изделий и деталей заводского
изготовления, а также конструкции, нанесенные на тру-
бопроводы в заводских условиях.
При прокладке трубопроводов в каналах в качестве
изоляции в настоящее время широко применяют изделия
из минеральной ваты, защищенные от увлажнения биту-
минпровкой (рис. 18.23).
В бесканальных прокладках в качестве изоляции
применяют монолитной армопенобетон, литой пенобетон,
перлитобетон, пеносиликат, бптумокерамзит, битумопер-
лит и др. Перспективной теплоизоляцией является само-
спекающаяся засыпка — асфальтоизол, изготавливае-
мый из естественного битума путем несложной техноло-
гической обработки. Заслуживают внимания теплоизо-
ляционные керамзитобетонпые оболочки.
При выборе теплоизоляционных изделий и материа-
лов для теплопроводов необходимо учитывать крайне
неблагоприятные условия их работы (повышенную тем-
пературу и влажность окружающей среды, переменный
режим работы и др.).
Для защиты теплопроводов от коррозии основным
мероприятием является противокоррозионное покрытие
их. В настоящее время применяют покрытие эпоксидное
381
Рис. 18.23. Конструкция теплоизоляции трубопроводов минеральными
матами
1 — минеральные маты: 2— кольцо; 3 — стяжка; 4— сшивка сетки матов;
5 — покровные скорлупы; 6 — бандажи; 7 — краска
и стеклоэмалевое. Из рулонных материалов для защиты
теплопроводов от коррозии применяют главным образом
бризол и изол. Выбор вида покрытия обосновывается
в проекте.
При бесканальной прокладке теплопроводов тепло-
вых сетей в грунтах с повышенной коррозионной актив-
ностью возникает опасность коррозии труб от блуждаю-
щих токов Для защиты от электрокоррозин предусмат-
ривают мероприятия, исключающие проникание
блуждающих токов к трубам, либо устраивают так на-
зываемый электрический дренаж или катодную защиту.
Представляет интерес тепловая изоляция, применяе-
мая за рубежом, выполненная в виде стальной трубыг
оболочки, надеваемой на теплопровод, с вакуумировани-
ем пространства между ними. Вакуумная система повы-
шает термическое сопротивление теплоизоляции на
50 %.
382
§81. Надежность систем теплоснабжения
Под надежностью системы теплоснабжения понимают
ее способность обеспечить бесперебойную подачу тепло-
ты потребителям с заданными параметрами. Крупный
ущерб, нанесенный народному хозяйству в результате
перебоев в теплоснабжении в суровую зиму 1978/79 года,
обусловил поиск новых подходов в обеспечении беспере-
бойности теплоснабжения.
Из трех основных звеньев цепи централизованного
теплоснабжения городов: источник теплоты — тепловая
сеть — потребитель наименьшую надежность имеет сред-
нее звено — тепловая сеть.
По мере старения сетей надежность теплоснабжения
снижается. Неудовлетворительная надежность и качест-
во теплоснабжения потребителей имеет ряд причин, сре-
ди которых: непригодные конструкции подземных тепло-
проводов, имеющие ненадежную противокоррозионную
защиту наружных поверхностен и защиту тепловой изо-
ляции от увлажнения; неудовлетворительное качество
строительно-монтажных работ, особенно гидроизоляци-
онных, и большое количество неустрапяемых недоделок;
ошибки проектировщиков при выборе конструкций про-
кладок тепловых сетей; отсутствие надежных методов
и приборов для своевременного обнаружения мест в под-
земных теплопроводах, ослабленных коррозией; недо-
статки в эксплуатации.
Для повышения надежности и качества теплоснабже-
ния необходимо, во-первых, устранение всех отмеченных
недостатков. Во-вторых, необходимо правильное и пол-
ное резервирование котельных установок и тепловых се-
тей, что связано с пересмотром действующих СНиП
11-35-76 «Котельные установки» и реализацией СНиП
2.04.07—86 «Тепловые сети» в части вопросов резерви-
рования подачи теплоты потребителям.
Поскольку любое резервирование связано с дополни-
тельными капитальными вложениями, по возможности,
оно должно быть минимальным. Резервирование не ис-
ключает возможность и необходимость максимального
форсирования работ по повышению надежности отдель-
ных элементов и прежде всего конструкций подземных
теплопроводов, которые должны обеспечивать устойчи-
вость всех характеристик тепло-, гидро- и антикоррози-
онных покрытий, а также ремонтопригодность.
383
Большая роль инженера-строителя в повышении на-
дежности и качества теплоснабжения отчетливо вытека-
ет из комплекса задач, стоящих перед техникой тепло-
снабжения, сформулированных и рассмотренных выше.
§ 82. Теплоснабжение строительства
На строительной площадке теплота потребляется:
1) па производство строительных работ — оттаивание
мерзлых грунтов паровыми иглами, подогрев воды и пес-
ка, приготовление бетонов и растворов, для ускорения
твердения бетонов и др.; 2) па технологические нужды
производственных предприятий (в пропарочных каме-
рах, сушилках, автоклавах и др.); 3) на отопление теп-
ляков, производственных и административных зданий;
4) на временный обогрев и сушку строящихся зданий.
На крупных строительствах потребителями могут
быть также бани, прачечные, дезинфекционные камеры,
столовые и др.
Лучшим источником теплоснабжения строительства
в черте города являются существующие ТЭЦ или ко-
тельные большой мощности. Если этих источников нет
или использовать их не представляется возможным, то
строят местные временные котельные.
Для осуществления временного теплоснабжения строи-
тельной площадки следует, если это возможно, исполь-
зовать отдельные элементы постоянного теплоснабже-
ния. Для крупного строительства целесообразно преду-
сматривать более мощные источники теплоснабжения.
Котельные малой мощности, рассредоточенные на строи-
тельной площадке, невыгодны, стоимость их эксплуата-
ции по сравнению с крупными котельными значительно
выше.
Временные котельные, сооружаемые на строительной
площадке небольших объектов с коротким сроком строи-
тельства, должны быть, как правило, инвентарного типа,
передвижные или сборно-разборные, чтобы их можно
было использовать и на других стройках. Такие котель-
ные выпускаются промышленностью, например автома-
тизированная котельная «Аксиома-3» мощностью 3 МВт
и др.
Для стационарных котельных установок в строитель-
стве используют те же котлы, что и для отопительных
и отопительно-производственных котельных малой и
384
средней мощности. Тип котлов и топок следует подби-
рать исходя из вида местного топлива, а при его отсут-
ствии — ориентироваться на наиболее дешевое привоз-
ное топливо.
Мощность источника теплоты, требуемой для обслу-
живания нужд строительства, рассчитывают исходя из
максимального расхода в зимнее время и среднего рас-
хода в остальное время года с учетом отдельных этапов
строительства.
Количество теплоты Q, Вт, потребляемой на произ-
водственные нужды, определяют по формуле
Q = SVqvm/z,	(18.7)
где X V — физический объем работ, связанных с потреблением тепло-
ты, определяемой проектом организации работ; qo — расход теплоты
на единиц)' объема работ, принимаемый по данным справочной ли-
тературы, Вт; z — расчетное время потребления теплоты, ч; т — ко-
эффициент неравномерности потребления теплоты, принимаемый рав-
ным 1—1,1.
Ориентировочные расходы теплоты на некоторые
нужды строительства составляют, кВт на 1 м3: на оттаи-
вание песчаных грунтов — 20, глинистых грунтов — 25,
на подогрев воды до 75 °C паром — 85, на подогрев бе-
тонных конструкций — 240, на бетонирование в тепля-
ках— 160, на бетонирование полов на грунте — 220.
Ориентировочный расход теплоты Q, Вт, па отопле-
ние тепляка определяется по формуле
<3 = Л1РЛср (/„-/„) а,	(18.8)
где М — модуль поверхности, т. е. отношение поверхности охлажде-
ния тепляка к его объему; V — объем тепляка; а — коэффициент,
учитывающий продуваемость ограждающих конструкций тепляка и
равный 1,5—3; /?ср — средний коэффициент теплопередачи всех ог-
раждающих конструкций тепляка, Вт/(м2-К).
Мощность котельной установки SQ, Вт, или другого
источника покрытия расходов теплоты определяют по
формуле
SQ=(Q1 + Q2 + Q.1+...)Pip2.	(18.9)
где Qi, Q2, Q3... — суммарные количества теплоты, потребной на
производственные, технологические, отопительные и другие нужды
строительства. Вт; 0| — коэффициент па неучтенные расходы тепло-
ты в сети (1,05—1,15); 02— коэффициент на потери теплоты в сети
(1,1—1,51.
График расхода теплоты составляют на основе следу-
ющих данных: 1) расход теплоты па производственные
п технологические нужды соответственно календарному
25 Тихомиров К. В.
385
плану строительства и распределению по времени выпол-
нения различных видов работ; 2) расходы теплоты на
отопление административных и других зданий, а также
па обогрев и сушку строящихся зданий по месяцам года.
Сушка строящихся зданий. Основными источниками
влажности в здании в период его строительства являют-
ся: влага, внесенная со строительными изделиями и ма-
териалами, так называемая построечная технологичес-
кая влага; атмосферная влага в виде осадков (дождя
и снега) и водяные пары, содержащиеся в воздухе (табл.
18.3).
Таблица 18.3. Построечная технологическая влажность некоторых
строительных материалов и изделий
Материалы и изделия	Плопюсть кг/м-1 1	Влаж- ность, %
Кирпич красный и силикатный в сплошной кладке в виде блоков и панелей	1800 — 190!)	8-5
Бетон тяжелый монолитный	2000	15
Ксрамзитобетонные изделия	1100-1200	12-18
Штукатурка известковая из сложного рас- твора	1400—1600	30
Столярные изделия (оконные переплеты, дверные полотна)	450	10-15
Лесоматериал пиленый	600	25—50
При длительном хранении строительных материалов
и изделий на открытом воздухе влагонасыщеиность их
значительно возрастает.
Атмосферная влага поступает в период строительст-
ва наземной части здания до устройства кровли.
Для приближенного определения количества атмо-
сферной влаги Gw, кг, вносимой в строящееся здание,
может служить формула
Civ — (Gp Gj,) (^'г йг йн)>	(18.10)
где Go — среднее количество осадков, выпадающих на 1 м2 площади
в течение срока строительства наземной части здания до устройства
кровли, иг; G„ — среднее количество влаги, испаряющейся с 1 м2
плошади в период строительствч здания до устройства кровли; кг;
F, — площадь конструкций одного этажа, расположенных горизон-
тально, м2; Fc — площадь конструкций одного этажа, расположен-
ных вертикально, м2; пг — коэффициент, учитывающий сорбционную
способность горизонтально расположенных конструкций (0,5—0,8);
— коэффициент, учитывающий сорбционную способность вертикаль-
но расположенных конструкций и количество выпадающих косых
дождей (0,1—0,4).
386
Значения Go и G„ принимают по данным метеороло-
гических станций. Наблюдениями на стройках выявлены
средние величины накопления влаги в крупнопанельных
I! кирпичных зданиях к началу производства отделочных
работ в них (табл. 18.4).
Таблица 18.4. Ориентировочные количества влаги, поступающей
в здание при его строительстве, т/тыс. м3
Тип ЗД'ШИя	Влага		Всего
	технологическая	атмосферная	
Крупнопанель- ное	12—12,5 (из них 75 % вносится при монтаже, 25 % — при «мокрых» про- цессах)	2—4,5 (из них ми- нимум приника- ют для зданий, монтаж которых производится	в осенне-зимний пе- риод 1,5—2 мес; максимум — для зданий с более длительным сро ком строительст- ва) Масляная Клеевая Известковая	14-16
Кирпичное	15—17 (из них 50 % вносится при строительстве, 50 % — при «мок- рых» процессах)		17-21
Для ускорения сушки конструкций здания и обеспе-
чения надлежащих условий для производства работ
в настоящее время используют не только системы отоп-
ления, но и специальные тепловые установки. Ниже при-
водятся краткие сведения наиболее характерных типов
этих установок.
Воздухонагреватель конструкции В. Г. Лактюхова
работает на жидком топливе, сжигаемом в камере сго-
ния. Теплота сгорания топлива передается от продуктов
сгорания в трубчатом теплообменнике воздуху, подавае-
мому вентилятором внутрь трубок. Запас топлива в ба-
ке предусматривает непрерывную работу воздухонагре-
вателя в течение 14 ч. Тепловая мощность воздухонагре-
вателя до 150 кВт, температура нагретого воздуха до
140 °C, расход горючего 18 кг/ч.
Универсальный строительный воздухонагреватель
УСВ-300 с подачей 4500 м3/ч состоит из корпуса цилинд-
25*
387
Рис. 18.24. Терморадиационный
калорифер
Рис. 18.25. Схема установки
инфракрасного излучателя ти-
па «Фонарь»
1 — горелка; 2 — термопары; 3 —
электромагнитный клапан; 4 —
подставка; 5—шланг; б — баллон;
7 — редуктор; 8 — хомут
рической формы, теплообменника, универсальной горел-
ки, работающей как на жидком, так и на газообразном
топливе, центробежного вентилятора для подачи возду-
ха в теплообменник и топливной аппаратуры. Темпера-
тура нагретого воздуха 80—100 °C. Универсальные стро-
ительные воздухонагреватели изготовляют нескольких
моделей с подачей до 30 000 м3/ч (УСВ-850).
Для сушки оштукатуренных поверхностей и для обо-
грева стыков железобетонных конструкции применяют
терморадиационные калориферы БИС и БИК тепловой
мощностью до 15 кВт (рис. 18.24). Возможно также ис-
пользование инфракрасного излучателя типа «Фонарь»,
работающего на сжиженном газе (рис. 18.25). Его тепло-
вая мощность 20 кВт. С помощью такой установки све-
жеоштукатуренное помещение площадью 18...20 м2 вы-
сушивается за 30—32 ч.
Потребная тепловая мощность установки для сушки
зданий определяется по формуле
<? = 1,2 ((?! + <?» + Q3)-Q4,	(18.11)
где Q\—rG/z — количество теплоты, необходимое для испарения вла-
ги из конструкций здания, Вт; Qs = cp(/B—t„)L — количество теплоты,
388
необходимое для нагревания подаваемого в помещение воздуха, Вт;
Qs— теплопотери через ограждающие конструкции здания, Вт; Q,—
тепловая мощность постоянно действующей системы отопления, В г;
1,2— коэффициент запаса на неучтенные потери; G — количество ис-
паряемой влаги; г — расход теплоты на испарение 1 кг влаги; г —
продолжительность сушки; L — воздухообмен, необходимый для
удаления испаряющейся влаги, м3/ч.
Общее количество влаги G, подлежащей испарению
из конструкций зданий, подсчитывается по данным пост-
роечной и допустимой влажности.
Для ориентировочного расчета тепловой мощности
сушильных агрегатов можно пользоваться табл. 18.4
и 18.5.
Таблица 18.5. Общий расход теплоты Q на удаление влаги,
тыс. Вт
		Продолжительность су					1*!КК, Ч		
влаги ема,	‘мператч 1ГО возд								
Количество 1000 м( обь тыс, кг	Средняя тс ра наружно ха, °C	72	95	120	141	168	192	21G	240
21	—20	302,4	248,3	215,7	194,2	178,5	166,9	158,2	150,8
	0	264,2	210,1	177,6	156,3	140,4	128,7	120,0	112,7
	+20	226,3	172,3	139,8	118,2	102,6	92,9	89,0	74,9
	—20	257,6	214,6	188,4	171,5	159,3	150,3	142,9	138,2
17	0	219,6	176,4	150,3	138,4	121,2	111,9	104,8	92,2
	4-20	181,7	138,6	112,3	95,6	83,3	74,6	65,8	61,2
11	—20	227,7	186,7	170,7	156,4	146,4	143,0	132,7	128,4
	0	189,6	154,0	132,6	118,3	108,3	100,6	94,6	89,9
	+20	151,6	116,1	92,0	80,5	70,5	62,7	56,7	52,1
Количество влаги G, кг, подлежащей испарению из
оштукатуренных поверхностей для производства маляр-
ных работ, определяется по формуле
G — gi Fi + g« Fz + 8з Fs + • • • + gn ?п >
(18.12)
где gi, gz, gs— — количество влаги, подлежащей испарению, кг
(табл. 18.6); Ft, F2, F3...,F„—площади отдельных поверхностей,
штукатурка которых выполнена по различным основаниям пли раз-
	личными растворами, м2.
389
Таблица 18.6. Количество влаги, подлежащей испарению из 1 м’
штукатурки, кг, при различном основании под нее
	Каменное		Деревянное	
Окраска оштукату-	Штукатурный раствор			
	известко- вый	известково- цеменгныЙ	известковый	известково- гипсовый
ptиной поверхности				
Масляная	б	5	8	6
Клеевая	6	5	8	5
Известковая	5	4	7	5
Количество воздуха L, м3/ч, которое должно быть по-
дано в помещение для удаления из штукатурки испаря-
ющейся влаги:
г (^уд ^нр) ₽
где z — продолжительность сушки штукатурки, ч; с/уд — влагосодер-
жание воздуха, удаляемого из помещения, г/кг сухого воздуха;
dnv — влагосодержание приточного воздуха, г/кг сухого воздуха;
р — плотность приточного воздуха, кг/м3.
Значения т7уд и dnp определяются по i—d-диаграмме
или по таблице «Физические свойства влажного воздуха»
[7]. Для приближенного расчета относительную влажность
воздуха помещения можно принимать равной 80, а при-
точного воздуха — 70 %.
§ 83. Использование нетрадиционных
источников знергоресурсов
Классификация вторичных знергоресурсов. Вторич-
ные энергетические ресурсы (ВЭР) — это энергетичес-
кий потенциал продукции, отходов, побочных и проме-
жуточных продуктов, образующихся в технологических
агрегатах (установках, процессах), который не использу-
ется в самом агрегате, но может быть использован час-
тично или полностью для энергоснабжения других агре-
гатов (процессов).
Наличие ВЭР связано в основном с тем, что в насто-
ящее время подавляющее большинство существующих
технологических процессов сопровождается материальны-
ми и энергетическими отходами. Создание безотходных
технологий — прогрессивное и весьма перспективное на-
390
правление развития промышленности, однако все же это
дело будущего. А пока что потенциальные запасы ВЭР
в отраслях народного хозяйства СССР оцениваются бо-
лее чем в 1 млрд ГДж и их рациональное использование
является актуальной задачей большой государственной
важности, поскотьку ее решение позволит получить суще-
ственный резерв экономии топлива*. По виду энергии
ВЭР разделяют па три группы. Горючие (топливные):
побочные горючие газы плавильных печей, горючие от-
ходы химических и нефтехимических производств, твер-
дые и жидкие топливные отходы и т. д. Тепловые ВЭР:
физическая теплота отходящих газов основной и побочной
продукции, теплота горячей воды, конденсата, пара, от-
работанных в технологических и силовых установках.
ВЭР избыточного давления: потенциальная энергия га-
зов, жидкостей, покидающих технологические агрегаты
с избыточным давлением.
По виду и параметрам рабочих тел различают следу-
ющие основные направления использования ВЭР: топ-
ливное (непосредственное использование в качестве топ-
лива); тепловое (использование теплоты, получаемой
непосредственно в качестве ВЭР); силовое (использова-
ние механической или электрической энергии, вырабаты-
ваемых в утилизационных установках за счет ВЭР);
комбинированное (использование теплоты, механической
или электрической энергии, одновременно вырабатывае-
мых за счет ВЭР). Планируется в перспективе значи-
тельное увеличение использования ВЭР.
Возможность использования ВЭР в строительстве. Как
было сказано в § 82, каждое строительство располагает
теми или иными источниками теплоснабжения. В связи
с этим практически всегда имеется возможность исполь-
зования ВЭР в строитечьстве. Так, при охлаждении ухо-
дящих газов после котельных установок до температуры
ниже точки росы и конденсации водяного пара, образу-
ющегося при сжигании топлива, можно получить значи-
тельное количество теплоты и использовать ее на нуж-
ды отопления, горячего водоснабжения строительства,
для сушки строящихся зданий.
Существуют различные методы использования тепло-
ты непрерывной продувки воды в котлах: непосредствен-
* Экономия топлива за счет использования ВЭР в 1988 г. соста-
вила 62,9 млн т у. т.
391
пая подача ее в систему отопления; для подпитки тепло-
вой сети; для подогрева сырой воды; использование пара
в деаэраторе, которые с успехом могут быть применены
в строительстве.
Большие возможности использования тепловых ВЭР
(физической теплоты уходящих газов туннельных, шахт-
ных, вращающихся и других печей, а также вагранок,
охлаждения печей, конденсата и отработавшего пара)
имеются в промышленности строительных материалов
и других отраслях строительной индустрии.
Несмотря на важное народнохозяйственное значение
максимально возможного использования ВЭР в строи-
тельстве оно еще явно недостаточно.
Роль ВЭР в теплопотреблении зданий. Поскольку
здания различного назначения являются крупными по-
требителями тепловой энергии на отопление, горячее во-
доснабжение, вентиляцию, то снижение расхода теплоты
за счет использования на эти цели ВЭР является акту-
альной задачей. Возможность использования ВЭР для
теплоснабжения в первую очередь связана с внутренни-
ми тепловыделениями в производственных зданиях.
Источниками тепловыделений в них являются рабо-
тающие механизмы, горячие поверхности оборудования,
тепловыделения из остывающих изделий и материалов
и др. Эти тепловыделения нагревают воздух помещений
и позволяют сократить расход теплоты па отопление.
Тепловыделения могут быть так велики, что отпадает не-
обходимость в устройстве отопления и даже нужно при-
нимать меры к снижению температуры в цехе путем уст-
ройства вентиляции. Но чаще всего тепловыделения не-
достаточны для покрытия теплопотерь, и тогда необходи-
мо vcrpoi'iCTBO системы отопления, по мощность ее будет
меньше на величину тепловыделений. В производствен-
ных зданиях с тепловыделениями системы отопления
включают позже, чем в жилых зданиях: когда теплопоте-
ри начинают превышать тепловыдеченпя.
Некоторые принципиальные схемы использования
ВЭР для теплоснабжения зданий рассматриваются ниже.
Возобновляемые источники энергии. Значительное
увеличение затрат на добычу и транспорт топлива всех
видов, а также новейшие достижения советской науки
и техники создали в настоящее время необходимые пред-
посылки для вовлечения в топливно-энергетическое хо-
зяйство страны таких нетрадиционных источников энер-
392
горесурсов, как геотермальные, солнечная энергия, энер-
гия ветра и др. Их характерной особенностью является
постоянная возобновляемость и отсутствие какого-либо
вредного воздействия на окружающую среду.
Одним из традиционных возобновляющихся энергети-
ческих ресурсов является ресурс гидроэнергии рек. Об-
щие геологические ресурсы энергии оценивают в 3,5...
4 млрд т у. т., в год. Другой вид традиционных возобнов-
ляющихся ресурсов — биотопливо. В настоящее время
биомасса покрывает до 10% мирового потребления пер-
вичной энергии и является основным источником тепловой
энергии развивающихся стран.
Солнечная энергия относится к самым крупным
и практически неиссякаемым энергетическим ресурсам
Земли. Годовой ее приход существенно превышает запа-
сы энергии, содержащиеся в ископаемых видах топлива.
Энергия ветра, энергия волн и тепловая энергия оке-
ана являются косвенными видами солнечной энергии.
Хотя эти энергоресурсы существенно меньше солнечной
энергии, но они достаточно значительны для рассмотре-
ния их в качестве перспективных.
Геотермальные энергетические ресурсы относятся
к низкопотенциальным невозобновляющнмся ресурсам,
огромные запасы которых позволяют считать их неисчер-
паемыми. Общие запасы геотермальных вод в СССР (при
температуре 50... 100 °C и выше) составляют 21—22 млн
м3/сут, что эквивалентно 30...40 млн т у. т.
Использование солнечной энергии для целей отопле-
ния и вентиляции. В СССР возможности использования
солнечной энергии весьма велики (юг Украины, Молдо-
вы, Нижнее Поволжье, Средняя Азия, Казахстан, Забай-
калье, Северный Кавказ), однако использование остает-
ся на низком уровне. Широкое внедрение солнечной энер-
гии в практику теплоснабжения сдерживается в основном
из-за высоких капитальных затрат на.оборудование
таких систем. Это объясняется малой средней плотно-
стью лучистого потока в южных районах СССР, а также
погодными условиями (облачностью), вызывающими не-
обходимость дублирующего источника. Солнечная энер-
гия как источник теплоснабжения имеет особенности: ее
использование наиболее эффективно в южных районах;
максимальные теплопоступлення приходятся на летний
период, когда потребность в теплоте минимальна; тепло-
поступления происходят только в солнечную погоду.
393
Рис. 18.26. Простейшая двухконтурная зависимая схема гелиотепло-
снабжения здания
/ — гелиоприемник; 2—расширительный бак; 3 —воздушник: 4 — водоразбор-
ные краны: 5— отопительные приборы; 6 — калорифер; 7 — котел; 8 — водо-
грейная колонка; 9 — водоподогреватель- аккумулятор; 10 — циркуляционный
насос
В настоящее время применяются зависимая (совме-
щенная с традиционной системой теплоснабжения) схема
теплоснабжения с использованием солнечной энергии
и независимая (раздельная) схема, а также по числу
контуров в схеме — одно- и двухконтурные.
Рассмотрим простейшую двухконтурную схему гелио-
теплоснабжения (рис. 18.26). Теплоноситель первого кон-
тура нагревается в гелиоприемнике 1, выполненном из
материала черного цвета и установтенном па солнечной
стороне крыши и стен здания под углом 60° к горизонту
для стока атмосферных осадков. Теплоносителем обычно
является вода или незамерзающие жидкости (например,
смесь этиленгликоля с водой). Затем теплоноситель по-
ступает в водоподогреватель 9, где передает теплоту воде,
подаваемой на горячее водоснабжение и отопление. Во-
доподогреватель одновременно выполняет функцию ак-
кумулятора, запасающего теплоту в солнечные дни и раз-
ряжающегося при отсутствии солнца. Догрев воды, пода-
ваемой потребителям, до требуемой температуры
осуществляется в котлах для систем отопления и венти-
ляции и в водогрейной колонке 8 для горячего водоснаб-
жения.
Наиболее перспективными областями применения си-
стем солнечного теплоснабжения являются: отопление
и горячее водоснабжение одноэтажных и малоэтажных
334
домов сельского типа; горячее водоснабжение жилых зда-
ний городской застройки до 9 этажей высотой; горячее
водоснабжение сезонных потребителей; обеспечение горя-
чей водой промышленных предприятий для технологиче-
ских нужд.
Использование геотермальных и других нетрадицион-
ных источников для целей теплообеспечения зданий.
В СССР использование геотермальных вод находится
в настоящее время в первоначальной стадии. Однако,со-
гласно первому этапу Энергетической программы СССР
намечено создать материально-техническую базу для ши-
рокого использования нетрадиционных источников энер-
гии — солнечной, геотермальной, ветровой, приливной,
биомассы. На втором этапе предусмотрено приступить
к активному вовлечению в энергетический баланс нетра-
диционных возобновляемых источников энергии. Почти
75 % общей добычи геотермальных вод сосредоточено на
Кавказе и в Предкавказье, а остальная часть — на
Камчатке.
Наиболее простым и эффективным является непосред-
ственное использование геотермальных вод и ВЭР, по-
скольку отпадает необходимость в дополнительных тепло-
обменниках и полнее используется температурный потен-
циал. Но это возможно лишь при условии соответствия
геотермальных вод и ВЭР в виде горячей воды ГОСТ
2874—82*.
Схемы, изображенные на рис. 18.27, а, б, применяются
при больших ресурсах геотермальных вод и ВЭР и для
небольших систем‘ теплоснабжения, причем в схеме а
подача производится за счет имеющегося избыточного
давления, а в схеме б — с помощью насоса. При малых
ресурсах и низком потенциале геотермальных вод и ВЭР
и в крупных системах теплоснабжения применяются схе-
мы с догревом в дополнительных подогревателях 7 во-
ды, поступающей на отопление (рис. 18.27, в) или всей
воды (рис. 18.27, г).
При высокой агрессивности и солесодержании гео-
термальных вод и ВЭР применяются схемы с независи-
мым присоединением систем отопления и горячего водо-
снабжения.
Для целей теплоснабжения могут быть использованы
теплота природных водоемов, морей, океанов, грунтовых
вод и сбросной воды с помощью тепловых насосов, что
обеспечит экономию и сокращение топлива на нужды теп-
395
Рис. 18.27. Принципиальные схемы теплоснабжения с непосредствен-
ным использованием геотермальных вод
а, б — с подачей воды на отопление и горячее водоснабжение непосредствен-
но из источника и сборного бака; в. г — с подогревом воды на отопление и в
целом для всей системы теплоснабжения: 1 — источник геотермальной воды
(скважина) пли ВЭР (технологический агрегат); 2 — водоразборные краны;
3 — бак-аккумулятор; 4 — отопительные приборы; 5 — насос; 6 ~ сборный бак;
7—дополнительный подогреватель; Э— элеватор; РО — регулятор нагрузки
отопления; РТ—регулятор температуры; ОК — обратный клапан; РР — регу-
лятор расхода
лоснабжеиия, а также снижение загрязнения окружаю-
щей среды.
По принципу действия и конструкции тепловые насо-
сы аналогичны холодильным машинам. С помощью тепло-
вых насосов низкопотенциальная теплота окружающей
среды или сбросов промышленных предприятий преоб-
разуется в теплоту более высокого потенциала, пригод-
ную для использования потребителей.
В СССР тепловые насосы пока не нашли широкого
396
распространения, хотя исследования в этой области ве-
дутся давно. Основным препятствием к их внедрению яв-
ляется относительно низкая стоимость органического топ-
лива и неконкурентоспособность с централизованным теп-
лоснабжением.
В перспективе может быть использована подземная
теплота сухих горных пород (петротермальных ресурсов),
запасы которых неограниченны.
Контрольные вопросы. 1. От каких факторов зависят
сезонные и круглогодичные тепловые потребители? 2. Оха-
рактеризуйте децентрализованные и централизованные
системы теплоснабжения. 3. Какие теплоносители исполь-
зуются для удовлетворения тепловых нагрузок? 4. Из
каких основных звеньев состоят системы централизо-
ванного теплоснабжения? 5. Назовите основные положе-
ния Энергетической программы СССР. 6. В чем заключа-
ются основные преимущества централизованного тепло-
снабжения от крупных районных котельных? 7. Назовите
основные типы крупных водогрейных котлов. 8. Что
понимают под теплофикацией и каковы ее преимущества
перед централизованным теплоснабжением от котельных?
9. За счет чего достигается радиационная безопасность
на атомных ТЭЦ и атомных станциях теплоснабжения?
10. Какие преимущества у атомных ТЭЦ по сравнению
с обычными? 11. Какие преимущества у атомных стан-
ций теплоснабжения? 12. Какие схемы тепловых сетей
применяются? 13. В каких случаях применяются надзем-
ные и подземные прокладки теплопроводов? 14. Назови-
те типы непроходных каналов. 15. Каковы основные
причины повреждений в тепловых сетях? 16. Назовите
основные схемы присоединения систем отопления к водя-
ной тепловой сети. 17. В чем отличие зависимого присое-
динения к тепловой сети от независимого? 18. В чем раз-
личия между индивидуальными и центральными тепло-
выми пунктами? 19. Назовите основное оборудование,
применяемое в тепловых пунктах. 20. Как производится
защита тепловых сетей от коррозии? 21. Как снижают
теплопотери в тепловых сетях? 22. Как можно повысить
надежность систем теплоснабжения? 23. Для каких це-
лей потребляется теплота в услов’иях строительной пло-
щадки? 24. Каковы особенности теплоснабжения строи-
тельства? 25. Как производится сушка строящихся зда-
ний? 26. Какие существуют возможности использования
ВЭР в строительстве? 27. Какую роль играют ВЭР в теп-
397
лопотреблении зданий? 28. Охарактеризуйте пути исполь-
зования нетрадиционных источников для теплоснабже-
ния зданий.
ГЛАВА 19. ГОРЯЧЕЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
§ 84. Классификация систем горячего
водоснабжения
В создании нормальных условий для проживания
в современных жилых зданиях большое значение имеют
системы горячего водоснабжения. Работа систем горячего
водоснабжения связана с потреблением значительных
расходов теплоты, часто соизмеримых с таковыми на ото-
п 1ение.
Вследствие большого разнообразия систем горячего
водоснабжения их классифицируют по многим признакам.
По месту расположения источника их подразделяют на
децентрализованные и централизованные. Децентрализо-
ванные системы обеспечивают горячей водой от источни-
ков, размещенных в непосредственной близости от водо-
разборных приборов. В централизованных системах
горячая вода подается большой группе потребителей из
тепловых сетей от ТЭЦ, районных или квартальных ко-
тельных.
По прокладке трубопроводов от индивидуального теп-
лового пункта до водоразборных приборов различают си-
стемы: с верхней и нижней прокладкой подающей маги-
страли, тупиковые (бесциркуляционные) и с циркуляци-
ей. По способу циркуляции горячей воды системы могут
быть с естественной и принудительной циркуляцией. По
наличию или отсутствию аккумуляторов горячей воды
системы горячего водоснабжения бывают с аккумулято-
рами и без них. По месту аккумулирования горячей воды
различают системы с индивидуальным аккумулированием
в ИТП и центральным аккумулированием в ЦТП, водо-
грейных котлах квартальных или районных котельных.
При отсутствии централизованного теплоснабжения
применяется децентрализованное горячее водоснабжение.
Приготовление горячей воды в этом случае осуществля-
ется мелкими генераторами теплоты: водо-рейными ко-
лонками, газовыми и электрическими водонагревателями.
398
Водогрейные колонки, работающие на твердом топли-
ве (дровах, угле, торфе), состоят из водяного резервуа-
ра, топки и дымогарной трубы, проходящей через резер-
вуар. Их устанавливают в кухнях или ванных. Образую-
щиеся при сжигании топлива горячие продукты сгорания
проходят через дымогарную трубу и нагревают воду в ре-
зервуаре.
Газовые водонагреватели применяют в жилых здани-
ях высотой до пяти этажей. Их не разрешается использо-
вать в ванных комнатах гостиниц, санаториев, домов от-
дыха, в зданиях школ (кроме буфетов), в душевых
спортзалов и котельных. Газовые водонагреватели бы-
вают двух видов: проточные и емкостные.
Проточные водонагреватели являются быстродейству-
ющими приборами, частично или полностью автоматизи-
рованными. Емкостные подогреватели отличаются инер-
ционностью и обычно не автоматизированы. Существуют
более мощные газовые водонагреватели типа АГВ, рабо-
та которых автоматизирована. Их часто используют для
совмещенного квартирного отопления и горячего водо-
снабжения.
При соответствующем технико-экономическом обосно-
вании находят применение электрические водонагревате-
ли. Они удобны и гигиеничны для приготовтения горя-
чей воды, так как не дают копоти, дыма и грязи. Конст-
рукция водонагревателей представляет собой закрытый
водяной резервуар емкостью 30—1000 л из трубчатых
электронагревателей, размещенных внутри резервуара
и электрически изолированных от воды. Водонагреватель
оснащен автоматическим регулятором подогрева воды,
отключающим электроэнергию при достижении заданной
температуры воды и включающим ее при снижении тем-
пературы ниже заданного предела.
Централизованные системы горячего водоснабжения
служат для приготовления и подачи горячей воды к са-
нитарно-техническим приборам группы жилых и обще-
ственных зданий и технологическим установкам комму-
нальных и промышленных предприятий. Проектирова-
ние указанных систем ведется с учетом СНиП 2.04.01—85
«Внутренний водопровод и канализация зданий» и СНиП
2.04.07—86 «Тепловые сети».
Горячая вода, подаваемая потребителям, должна
удовлетворять требованиям ГОСТ 2874—82* «Веда пить-
евая. Гигиенические требования и контроль за качеством».
399
Pjc. JO.!. Основные элементы системы горячего водоснабжения и
с&мы присоединения водоразборных и циркуляционных стояков
а — водоразборный узел с параллельным присоединением полотенцесушителей
к стоякаV: б — то же, с последовательным включением полотенцесушителя на
подающем стояке; в — то же, с последовательной установкой полотенцесуши-
теля на циркуляционном стояке: г— водоразборный узел с попарно закольцо-
ванными стояками; д — секционный узел с водоразборно-циркуляционным сто-
ятом; е, ж— секционный узел с циркуляционным стояком: / — источник теп-
лоты (котел, водонагреватель); 2—подающий трубопровод; 3 — водоразбор-
ный (подающий) стояк; 4— водоразборная арматура; 5 — полотенцесушитель;
6 — кольцующая перемычка: 7 — отключающая (запорная) арматура; 8— цир-
куляционные стояки и магистрали; 9 — циркуляционный насос; 10 — обратный
клапан; 11 — водомер
Необходимость обработки воды и способы обработки оп-
ределяются согласно СНиП 2.04.07—86.
Температура горячей воды в местах водоразбора дол-
жна быть не ниже 60 °C для систем централизованного
горячего водоснабжения, присоединенных к открытым
системам теплоснабжения, не ниже 50 °C — для закры-
тых систем и не выше 75 °C — во всех случаях.
Поддержание у водоразборных кранов требуемой тем-
перат) ры горячей воды достигается за счет постоянной
циркуляции ее в системе. На ничие циркуляции позволяет
использовать систему горячего водоснабжения также для
отопления ванных помещений, в которых температура
воздуха должна быть выше, чем в других комнатах квар-
тиры. Для этого в контур системы горячего водоснабже-
ния включают полотенцесушители, представляющие со-
бой проточный змеевик из трубы диаметром 32 мм.
Каждая система горячего водоснабжения включает
в себя следующие основные элементы (рис. 19.1): источ-
ник теплоты 1 (котел или водонагреватель в системах,
подключенных к ЦТП); подающий трубопровод, состоя-
щий из подающего трубопровода 2 и подающих водораз-
борных стояков 3; циркуляционные стояки и циркуляци-
онные магистрали 8; водоразборную и запорную арма-
туру 4, 7; циркуляционный насос 9.
400
В данной системе вода в водоразборные стояки пода-
ется снизу (схема с нижней прокладкой подающей маги-
страли), чтобы при недостаточном давлении воды в си-
сте.ме не прекращалось горячее водоснабжение нижних
этажей здания, кроме того, системы с нижней разводкой
удобнее в эксплуатации. Поэтом}' они получили наиболь-
шее распространение. Системы с верхней прокладкой по-
дающей магистрали применяют при установке открытых
верхних баков-аккумуляторов и при наличии в здании
чердака или верхнего технического этажа.
В настоящее время системы горячего водоснабжения,
обслуживающие жилые и общественные здания, выпол-
няют, как правило, циркуляционными (см. рис. 19.1).
Циркуляционные стояки и магистрали служат для тран-
спортирования охлажденной в системе воды обратно
к водонагревателю (или котлу) для догрева до необхо-
димой температуры. Остывание воды в трубопроводах
происходит при отсутствии воцоразбора или его малой
величине в тупиковых (бесциркуляционных) системах.
В тупиковых системах возникают бесполезные потери
воды и теплоты (слив в канализацию до появления воды
нужной температуры), поэтому их устраивают в зданиях
с непрерывным потреблением воды (бани, душевые, сто-
ловые, технологические установки).
Циркуляцию можно осуществлять принудительным
путем (за счет работы насоса 9) или за счет гравитаци-
онного (естественного) напора в результате возникнове-
ния разности в плотности охлажденной и нагретой воды.
Для предотвращения движения воды в обратном направ-
лении по циркуляционному трубопроводу перед местом
его подключения к водонагревателю 1 предусмотрен об-
ратный клапан 10.
На рис. 19.1 показано веско тько типов водоразборных
узлов. В тупиковых системах водоразборный узел вклю-
чает в себя подающий стояк 3 с ответвлениями к водо-
разборным приборам 4 каждой квартиры. В циркуляци-
онных системах водоразборный узел — это сочетание по-
дающего 3 и циркуляционного 8 стояков, включая по-
лотенцесушители н поцводкн в квартиры. Вместес раз-
витием систем горячего водоснабжения изменялось и
продолжает изменяться устройство водоразборных уз-
лов— одной из основных частей системы.
На рис. 19.1, а показана схема с парными (подающим
и циркуляционным) стояками и параллельным прпсоеди-
26 Тихомиров К- В.
401
нением полотенцесушителей к стоякам. Схема сложна
в монтаже и имеет множество циркуляционных колец,
что затрудняет распределение циркуляционного расхода
воды по отдельным приборам. Схема на рпс. 19.1,6 про-
ще в монтаже и первоначальной регулировке расхода
циркуляционной воды по отдельным узлам, чем схема на
рис. 19.1, а. Схема, изображенная на рис. 19.1, в эконо-
мичнее схемы на рис. 19.1,6. Стремление упростить си-
стему горячего водоснабжения, снизить ее металлоем-
кость обусловила появление новых водоразборных узлов.
Распространение получила схема с полотенцесушителя-
ми на водоразборных стояках и превращением чисто
циркуляционного стояка в водоразборно-циркуляцион-
ный 8 (рис. 19.1,г). В последнее время наибольшее рас-
пространение получила схема с полотенцесушителями
на водоразборных стояках, что позволило объединить
водоразборные стояки в группы (секционные узлы) и осу-
ществить циркуляцию через секционный узел одним
циркуляционно-водоразборным 8 (рис. 19.1,6) или цир-
куляционным стояком 8 (рис. 19.1,е,ж). В связи с этим
в системах появился новый элемент — кольцующая пе-
ремычка 6 или только в верхней части стояков (см. рис.
19.1,6, е) или в верхней и нижней (см. рис 19.1,ж) ча-
стях.
Для выравнивания неравномерности потребления го-
рячей веды в системе горячего водоснабжения устанав-
ливаются баки-аккумуляторы. Подробно о расчете и ус-
тановке баков-аккумуляторов см. СНиП 2.04.01—85.
В зданиях большой этажности (более 16 этажей) ста-
тическое давление воды в нижних точках водоразбора
превышает допустимые пределы для водоразборной ар-
матуры (0,6 МПа). Поэтому в таких зданиях систему го-
рячего водоснабжения разбивают по высоте на самосто-
ятельные системы (рис. 19.2). Схемы горячего водоснаб-
жения с непосредственным водоразбором из тепловых
сетей (рис. 19.3) отличаются от рассмотренных (см. рис.
19.2) тем, что в тепловых пунктах (ИТП или ЦТП) вме-
сто водонагревателей устанавливаются групповые сме-
сители 3 для понижения температуры сетевой воды из
подающего трубопровода подмешиванием более холод-
ной воды из обратного трубопровода (после системы
отопления). Необходимая температура воды на водораз-
бор поддерживается регулятором температуры 2 путем
изменения подачи воды из подающего трубопровода.
.402
Рис. 19.2. Схема двухзонной
системы горячего водоснабже-
ния
1—общий повысительный насос
холодной воды: 2—повыситель-
ный насос второй зоны; 3, 4 — во-
донагреватели второй и первой
зоны; 5, 7 — разводящие трубопро-
воды второй и первой зон; 6, 8 —
водоразборные стояки второй и пер-
вой зон; 9, 10 — циркуляционные
трубопроводы второй и первой зон:
//,	12 — циркуляционные насосы
первой и второй зон
5
Рис. 19.3. Схема горячего водоснабжения с непосредственным водо-
разбором из тепловых сетей и нижней разводкой
1, 8—соответственно подающим и обратный трубопроводы тепловой сети;
2 — регулятор температуры; 3 — групповой смеситель; 4, 5—подающий н цир-
куляционный трубопроводы системы горячего водоснабжения; 6 — водоразбор-
ноциркуляционный узел; 7 — элеватор: СО—система отоплении
§ 85. Присоединение систем горячего
водоснабжения к тепловым сетям
Системы горячего водоснабжения можно присоеди-
нять к тепловым сетям непосредственно (в открытых си-
стемах теплоснабжения) и независимо, через водонагре-
ватели (в закрытых системах теплоснабжения). В случае
2G*
403
Рис. 19.4. Параллельная схема присоединения системы горячего во-
доснабжения к тепловым сетям
/ jo — соответственно подающая и обратная линии тепловой сети; 2~ регуля-
тор температуры; 3 — водонагреватель горячего водоснабжения; -7, 5— пода-
ющий н циркуляционный трубопроводы горячего водоснабжения; 6 — секци-
онный узел с циркуляционным трубопроводом; 7 — циркуляционный насос;
8 — элеватор; 9 — регулятор расхода
непосредственного присоединения системы горячего во-
доснабжения к тепловой сети (см. рис. 19.3) при темпе-
ратуре в обратном трубопроводе выше 60 °C вода пол-
ностью поступает из обратного трубопровода, а при тем-
пературе воды в нем ниже 60 °C — из обратного и
подающего; при температуре воды в подающем трубо-
проводе равной 60 °C — водностью из него.
Выбор схемы присоединения водонагревателей горя-
чего водоснабжения к тепловой сети при закрытых систе-
мах теплоснабжения производят в соответствии со СНиП
2.04.07—86, в зависимости от соотношения р максималь-
ных тепловых потоков на горячее водоснабжение Q/lmax
и на отопление Qomax: Р=QhmaJQomax•
Присоединение водонагревателей горячего водоснаб-
жения возможно по параллельной схеме (рис. 19.4). Се-
тевая вода (греющий теплоноситель) разветвляется на
два параллельных потока: один поступает в водонагре-
ватель 3, а другой —в систему отоптения СО. Поэтому
такое включение называют параллельным; оно применя-
ется при очень малых тепловых нагрузках горячего во-
доснабжения по отношению к отоплению (p=sC0,2) или
очень больших (р>1).
404
Двухступенчатое присоединение водонагревателей го-
рячего водоснабжения (см. рис. 18.16) используется при
соотношениях р = 0,2— 1. Такое присоединение водспо-
догревателей обеспечивает использование для горячего
водоснабжения низкопотенциальной теплоты сетевой во-
ды после системы отопления, а поэтому и меньшие рас-
ходы сетевой воды на входе в ЦТП. Это позволяет умень-
шить диаметры трубопроводов внешней тепловой сети,
а следовательно, и капитачьные вложения в ее сооруже-
ние, по сравнению с параллельной схемой.
Оборудование, трубы и арматура. Конструкции во-
доподогревателей, а также другого оборудования для
приготовления горячей воды рассмотрены ранее в § 78,
поэтому нами будут кратко рассмотрены только трубы
и арматура, применяемые в системах горячего водо-
снабжения.
Согласно СПпП 2.04.01—85 трубопроводы систем го-
рячего водоснабжения следует выполнять, как правило,
из стальных оцинкованных водогазопроводных труб по
ГОСТ 3262—75*. При диаметре свыше 150 мм и в от-
крытых системах теплоснабжения допускается применять
неоцинковаппые стальные электросварные прямошовныс
трубы по ГОСТ 10704—76 и стальные бесшовные горя-
чекатаные трубы по ГОСТ 8732—78*.
В отдельных случаях допускается применение труб
из термостойких пластмасс или стальных труб с покры-
тием внутренней поверхности термостойкими и противо-
коррозионными материалами.
Арматура, применяемая в системах горячего водо-
снабжения, разделяется на трубопроводную и водораз-
борную. Трубопроводную арматуру (задвижки, вентили,
клапаны, крапы, регуляторы давления) следует приме-
нять промышленную общего назначения, причем запор-
ную арматуру диаметром до 50 мм включительно при-
меняют только бронзовую., латунную пли из термостой-
ких пластмасс.
Подбирается арматура в зависимости от температу-
ры и давления теплоносителя по специальному каталогу.
Арматура, используемая в системах горячего водоснаб-
жения, изготовляется из серого и ковкого чугуна, стали,
бронзы и термостойких пластмасс на рабочее давление
до 1 МПа. Соединяется арматура с трубопроводами диа-
метром до 50 мм на резьбе, а при больших диаметрах —
на фланцах.
405
Рис. 19.5. Водоразборная арматура
/ — туалетный кран настольный (о) и настенный (6); И — смеситель для мо-
ек настольный (о) и настенный (б); Н1 — смеситель для умывальников на-
стольный (л) н настенный (6); IV — смеситель для ванн со стационарным ду-
шем (о) и с душем на гибком шланге (б)
К водоразборной арматуре относятся туалетные кра-
ны, смесители для умывальников и ванн, жилых и ку-
хонных раковин (рис. 19.5).
406
§ 86. Определение расчетных расходоз воды
и теплоты на нужды горячего водоснабжения
Для определения расчетных потерь давления в тру-
бопроводах, площади поверхности теплообмена водона-
гревателей, а также общего расхода воды за сутки в си-
стеме горячего водоснабжения необходимо располагать
расчетным расходом воды на водоразбор. Расход воды
на водоразбор в каждый момент времени пли за кон-
кретный период является случайной величиной. Поэтому
ее определяют в соответствии с теорией вероятностей. Ос-
новой методики является вероятность включения водо-
разборных приборов и математическое ожидание числа
их включений в части системы или во всей системе за
некоторый промежуток времени.
Вероятность действия санитарно-технических прибо-
ров на участке сети определяют при одинаковых водопо-
требителях в здании ио формуле
I.	f	11J • и
д /V- 3600
где q^rtU —норма расхода горячей воды, л, потребителем в час наи-
большего водопо1ребления, принимаемая согласно прил. 3 [35]; U—
число водопотребителей; д* — секундный расход воды водоразбор-
ным прибором, определяемый по прил. 2 или 3 [35]; N— число са-
нитарно-технических приборов.
Теперь можно определить вероятность использова-
ния санитарно-технических приборов для системы в це-
лом
3600Р'*
Ph, =-----т---,	(19.2)
<7o.fi,
где Ph, qhQ — то же, что и в формуле (19 1); qhojlr — часовой расход
воды санитарно-техническим прибором, л/ч, определяемый по прил
3 [31].
Максимальный часовой расход воды, м3/ч, определя-
ют по формуле
qhh, =(),00&zoftraAr,	(19.3)
где ал, — коэффициент, определяемый согласно прил. 4 [35], в за-
висимости от общего числа приборов N и вероятности их использо-
вания Phr.
Средний часовой расход воды, м3/ч, за период макси-
407
мяльного водопотребления определяют по формуле
где q'‘t—норма расхода горячей воды, л, потребителем в сутки (сме-
ну) наибольшего водопотребления; 7' — расчетное время, ч, потреб-
ления воды (сутки, смена).
Тепловой поток (расход теплоты), кВт, за период
(сутки, смена) максимального водопотребления на нуж-
ды горячего водоснабжения (с учетом теплопотерь) сле-
дует вычислять по формулам:
а)	в течение среднего часа
Q* = 1,16^ (55— 7е) + (ihl,	(19.5)
б)	в течение часа максимального водопотребления
^г=1,1^г(55-/с) + <2'">	(19.6)
где /с — температура холодной воды, °C, в сети водопровода; при
отсутствии данных се следует принимать равной 5СС; Qht—тепло-
потери трубопроводами горячего водоснабжения, кВт.
§ 87.	Подготовка воды для горячего
водоснабжения и тепловых сетей
Природные воды, используемые для нужд теплоснаб-
жения п горячего водоснабжения, содержат различные
примеси в виде газов, солеи, коллоидно-дисперсных ве-
ществ и т. п., которые вызывают внутреннюю коррозию
трубопроводов и оборудования. В результате сокраща-
ется срок их службы, а также образуется накипь (отло-
жения) на поверхностях и шлам в воде. За счет отложе-
ний уменьшается сечение трубок водонагревателей, воз-
растают потери давления, снижается расход воды через
подогреватель, а следовательно, коэффициент теплопе
редачи и его производительность. Вследствие указанных
явлений срок службы систем горячего водоснабжения
уменьшается в 2...3 раза.
Накипь на поверхностях и образование шлама в воде
происходит в основном вследствие разложения содержа-
щихся в воде бикарбонатов — двууглекислых солей каль-
ция и магния:
Са(НСО3)2 = СаСО3 + Н2О+ СО2;	(19.7)
Mg(HCO3)2 = MgCOs -[- Н2О + СО2.	(19.8)
408
Образующиеся монокарбонаты СаСО3 и MgCO3 от-
лагаются в виде накипи. Коррозия трубопроводов и обо-
рудования в системах горячего водоснабжения и в теп-
ловых сетях вызывается в основном растворенными в во-
де газами: кислородом О2 и углекислым газом СО2, чем
выше их концентрация в воде, тем интенсивнее коррозия
металла.
Основными мерами борьбы с внутренней коррозией
в системах теплоснабжения являются: снижение содер-
жания в воде агрессивных газов О2, СО2 и др.; повыше-
ние антикоррозионной стойкости систем теплоснабжения
путем покрытий металла защитными пленками; приме-
нение материалов, устойчивых против коррозии.
Агрессивные газы удаляют из воды двумя способами:
путем термической или вакуумной деаэрации (дегаза-
ции) и путем химического связывания агрессивных ком-
понентов.
Наиболее распространенным в настоящее время спо-
собом борьбы с агрессивными газами является деаэра-
ция, основанная на удалении их из воды вследствие
уменьшения коэффициента растворимости газов при
уменьшении давления воды (вакуумная деаэрация) или
при увеличении ее температуры (термическая деаэра-
ция).
Для связывания агрессивных компонентов химиче-
скими реагентами применяется обработка воды силика-
том натрия (силикатирование). При этом связывается
свободная углекислота, а на поверхности металла обра-
зуется защитная пленка из оксида силиция SiO2 (жид-
кое стекло). С аналогичной целью применяется щелоч-
ная обработка воды известью или одновременно известью
и содой. Углекислота связывается, а защитная пленка
образуется в виде отложения углекислого кальция.
В качестве протнвонакиппой обработки во ты в не-
больших системах теплоснабжения и горячего водоснаб-
жения применяется магнитная обработка воды, заклю-
чающаяся в пропуске воды через магнитное силовое по-
ле в протпвонакипном магнитном устройстве (ПМУ).
В этом случае соли, растворенные в воде, изменяют свою
структуру и образуют высокодисперсную взвесь, которая
не осаждается на поверхности металла и удаляется че-
рез шламоотделителп.
Подготовка воды для открытых систем теплоснабже-
ния производится в котельных или ТЭЦ путем умягче-
409
ння ее в катионитовых фильтрах и деаэрации в термиче-
ских либо вакуумных деаэраторах. Открытые системы
теплоснабжения являются наиболее защищенными ог
внутренней коррозии, так как в системы горячего водо-
снабжения зданий подается деаэрированная вода. Защи-
та систем горячего водоснабжения от внутренней корро-
зии в закрытых системах теплоснабжения пока остается
актуальной и сложной проблемой.
Контрольные вопросы. 1. По каким признакам под-
разделяются системы горячего водоснабжения? 2. Как
приготовляется горячая вода при децентрализованном
горячем водоснабжении? 3. Назовите основные элементы
централизованной системы горячего водоснабжения.
4. Какие водоразборные узлы применяются в системах
горячего водоснабжения? 5. Как приготовляется горячая
вода в системах с непосредственным водоразбором из
тепловых сетей? 6. Назовите основные схемы присоеди-
нения систем горячего водоснабжения к тепловым сетям.
7. Какие трубы используются в системах горячего водо-
снабжения? 8. Назовите основные виды трубопроводной
и водоразборной арматуры, применяемой в системах горя-
чего водоснабжения. 9. В чем заключаются основные ме-
ры борьбы с внутренней коррозией в системах горячего
водоснабжения, и как они осуществляются на практике?
ГЛАВА 20. ГАЗОСНАБЖЕНИЕ
§ 88.	Перспективы развития газовой
промышленности и газоснабжения
В обеспечении страны необходимым количеством вы-
сококачественного топлива ведущая роль, как и прежде,
будет принадлежать газовой промышленности. Намеча-
ется построить более 133 тыс. км трубопроводов, в том
числе 58 тыс. км магистральных, из них 24 тыс. км диа-
метром 1420 мм, ввести в действие свыше 300 компрес-
сорных станций. Будет осуществлено резкое расширение
объемов механизированной добычи газа — удельный вес
ее возрастет к 1990 г. до 56,4 %. В 1990 г. в СССР добы-
ча газа достигнет 835—850 млрд м3 [22], что почти вдвое
больше, чем в 1980 г. (см. табл. 18.2).
Развитие добычи природного газа и доведение ути-
лизации попутного нефтяного газа до 90 % будут глав-
410
ними факторами рационализации топливного баланса
страны, доля газа в структуре которого достигнет 38 %
(в 1950 г. лишь 2,5 %).
Природные (естественные) газы, добываемые из га-
зовых или газонефтяных месторождений, транспортиру-
ются на расстояния в тысячи километров по трубам, про-
кладываемым под землей или надземно.
Магистральные трубопроводы, по которым газ тран-
спортируется от промысла или газобензннового завода
до города, представляют собой комплекс сооружений:
собственно газопроводы с ответвлениями, компрессорные
станции (КС) для перекачки газа и газораспределитель-
ные станции (ГРС). Компрессорные станции, находящие-
ся на расстоянии 120—150 км одна от другой, обеспечи-
вают подачу газа с давлением Р113б до 5 МПа к ГРС,
которые являются головными сооружениями при вводе
газа в населенный пункт. На ГРС газ проходит через
фильтры, регуляторы давления, одорируется *. Давление
газа, поступающего с ГРС в газораспределительные се-
ти, обычно не превышает 1,2 МПа.
Для надежности газоснабжения и транспортирования
больших потоков газа современные магистральные газо-
проводы сооружают в несколько ниток. Газопроводы
строят диаметром 1220 и 1420 мм, что повышает эконо-
мичность газотранспортной системы. Для увеличения
пропускной способности новых магистральных газопро-
водов их проектируют па давление 7,5 МПа.
В связи с неравномерностью потребления газа возни-
кает необходимость его хранения. Так, в летний период
потребление газа сокращается, п требуется хранение из-
лишков газа с тем, чтобы использовать его зимой. Для
выравнивания сезонной неравномерности служат под-
земные хранилища газа, в качестве которых используют
истощенные газовые и нефтяные месторождения. Для
выравнивания часовой неравномерности потребления га-
за широко используют аккумулирующую емкость послед-
него участка магистрального газопровода.
* Одоризация — подмешивание к газу снлыюпахнущпх веществ
(одорантов): паров этилмеркаптана, пропилмеркапгана и др.
411
§ 89.	Газовые распределительные сети.
Устройство и оборудование
По газовым распределительным сетям, проложенным
на территории города пли другого населенного пункта,
газ подается к потребителям.
В зависимости от максимального рабочего давления,
МПа, газораспределительные сети согласно СНиП
2.04.08—87 «Газоснабжение» подразделяются на газо-
проводы:
Высокого давления I категории . св. 0,6 до 1,2
То же, для сжиженных углеводо-
родных газов...................... св.	0,6 до 1,6
Высокого давления II категории св. 0,3 до 0,6
Среднего давления..................св.	0,005 до 0,3
Низкого давления...............,	до 0,005 вклю-
чительно
К газопроводам низкого давления подключаются жи-
лые и общественные здания и мелкие коммунально-бы-
товые предприятия. Газопроводы среднего и высокого
давления II категории /?„3б до 0,6 МПа служат для пи-
тания газовых распределительных сетей низкого давле-
ния через газорегуляторные пункты (ГРП), а также круп-
ных потребителей газа (производственных предприятий,
хлебозаводов, бань и др.).
По числу ступеней давления, применяемых в газовых
сетях, системы газоснабжения подразделяются на двух-
ступенчатые, трехступенчатые и многоступенчатые. При-
менение той или иной схемы определяется величиной на-
селенного пункта, планировкой его застройки, располо-
жением жилой (селитебной) и промышленных зон и рас-
ходом газа отдельными потребителями
В небольших населенных пунктах с малым расходом
газа и в средних городах применяются главным обра-
зом двухступенчатые системы, а в кр) иных — трехсту-
пеичатые пли многоступенчатые, так как при больших
расходах газа промышленными и коммунально-бытовы-
ми предприятиями с подаче его на значительные рас-
стояния работа на низком давлении требует увеличения
диаметра газопроводов и затрудняет по (держание необ-
ходимого давления у отдаленных от ГПР потребителей.
Трехступенчатая схема снабжения газом города (рис.
20.1) включает в себя газопроводы высокого, среднего
и низкого давления. По этой схеме весь газ, поступаю-
412
Рис. 20.1. Трехе?упенчатая схема снабжения газом города
1— ГРС (газораспределительная станция); 2— газгольдерная станция; 3 —
ГРП (газорегуляторный пункт) среднего давления; 4 — ГРП низкого давле-
ния; 5 — газопровод высокого давления; 6 — газопровод среднего давления;
7 — газопровод низкого давления; 8 — магистральный газопровод от источни-
ка газоснабжения
щий от источника газоснабжения, подается по транзит-
ным газопроводам высокого давления к ГРС и газголь-
дерным станциям, откуда после соответствующего сни-
жения давления он поступает в распределительные сети
среднего давления с последующей подачей через ГРП
в сети низкого давления.
От городских распределительных сетей газ подается
к потребителю по отводу (ответвлению), т.е. по топ ча-
сти газопровода, которая идет от распределительной его
части до задвижки, устанавливаемой на вводе в домо-
владение пти предприятие. Участок газопровода от от-
ключающей задвижки до ввоца в здание называется дво-
ровым (внутриквартальным) газопроводом. Внутри
здания газопровод от его ввода до газопотребляющего
прибора называется внутридомовым или впутрипеховым.
Газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ)
служат для снижения давления газа в поддержания его
413
на необходимом заданном уровне. ГРП обычно соэру-
Хчают для питания газом распределительных сетей,
а ГРУ — для питания отдельных потребителей. ГРП раз-
мещают в отдельно стоящих зданиях или шкафах сна-
ружи здания, ГРУ — в помещениях предприятия, где
расположены агрегаты, использующие газ. Расстояния
между отдетьпо стоящими ГРП и другими зданиями
и соорт жениями приведены в СНиП 2.04.08—87.
ГРП и ГРУ в подвальных и полуподвальных поме-
щениях, а также в жилых и общественных зданиях, дет-
ских и лечебных учреждениях и учебных заведениях не
устраивают. Здания, в которых располагаются ГРП,
должны отвечать требованиям, установленным для про-
изводств категории А. Они одноэтажные, I и II степеней
огнестойкости, имеют покрытие легкой конструкции и по-
лы из несгораемых материалов.
Двери помещений ГРП открываются наружу. Если
применяют тру'дносбрасываемые перекрытия, то общая
птощадь оконных проемов и световых фонарей должна
быть не менее 5000 см2 на 1 м3 внутреннего объема ГРП.
Если ГРП размещается в пристройке к зданию, то при-
стройка отделяется от здания глухой газоплотной сте-
ноп и имеет самостоятельный выход.
Помещение ГРП отапливается, так как для нормаль-
ной работы установленного в нем оборудования и конт-
рольно-измерительных приборов температура воздуха
в помещении должна быть не ниже +15 °C. Отопление
может быть водяным от тепловой сети или от индивиду-
альной котельной, которая отделяется капитальной сте-
ной от помещения, где установлено оборудование, и име-
ет самостоятельный ВлОД. Для отопления помещения
ГРП применяются также печи, заключенные в металли-
ческий герметичный кожух с выносом топки наружу.
Вентиляция ГРП осуществтяется с помощью дефлекто-
ра (вытяжка) и жалюзийной решетки (приток), устро-
енной внизу двери. Электрическое освещение здания
ГРП может быть внутренним во взрывобезопасном ис-
полнении пли наружным в обычном исполнении (косо-
свет).
На рис. 20.2 показаны пла , и разрез помещения ГРП
с установленным оборудованием. Технологическая схе-
ма действия оборудования ГРП заключается в следую-
щем. Газ высокого или среднего давления входит в ГРП
и после отключающей задвижки 5 проходит через
411
Рис. 20 2. Газораспределительный пункт (ГРП)
фильтр 4, где очищается от пыли и механических при-
месей. После фильтра газ через предохранительно-за-
порный клапан 3 поступает в регулятор давления 2, где
давление газа снижается до заданного. После регулято-
ра газ пониженного давления выходит через задвижку 1
в городскую газораспределительную сеть соответствую-
щего давления. Чтобы во время ремонта оборудования
ГРП не было перерыва в газоснабжении, па технологи-
ческой линии предусматривается обводной газопровод 7
(байпас). При перекрытии задвижек 1 и 5 и открытой
задвижке 6 байпаса газ идет, минуя регулятор давления,
в газораспределительную сеть. Для снижения давления
газа в этом случае прикрывается задвижка 6.
415
На выходном газопроводе низкого давления после ре-
гулятора давления устанавливают гидравлический пре-
дохранительный клапан, который сбрасывает избыток
газа в атмосферу, предотвращая повышение давления
газа после регулятора. Если избыток газа будет настоль-
ко велик, что пропускная способность предохранитель-
ного клапана будет недостаточной для его удаления, то
срабатывает предохранительно-запорный клапан. Для
замера давления в газопроводе до регулятора и после
него служат показывающие и самопишущие манометры,
устанавливаемые на щите 8.
Кроме ГРП и ГРУ в системах газоснабжения имеют-
ся газораспределительные станции (ГРС), которые по-
дают газ из магистральных газопроводов в городские
сети. На ГРС давление газа снижают до величины, не-
обходимой для систем газоснабжения (до 2000—1200—
600—300 кПа), и поддерживают постоянным. Основное
отличие ГРС от ГРП и ГРУ состоит в том, что они полу-
чают газ из магистральных газопроводов и поэтому их
оборудование рассчитывают на рабочее давление в 5,5;
7,5 МПа. ГРС отличается от ГРП также дополнитель-
ной обработкой газа (очисткой, одоризацией, подогре-
вом). Чаще всего работа современных ГРС автоматизи-
рована, чтобы обеспечить безвахтенное обслуживание.
Для этого ГРС оснащают контрольно-измерительными
приборами, защитной автоматикой, дистанционным уп-
равлением отключающих устройств и аварийной сигна-
лизацией. Такие ГРС обслуживают два оператора на
дому, которые по получении сигнала (звукового или све-
тового) являются на ГРС и устраняют неисправность.
Газопроводы, особенно среднего и высокого давления,
являются наиболее опасными из всех видов городских
подземных сооружений, так как газ при повреждении
газопровода может просочиться через грунт, проникнуть
в подвалы зданий, колодцы и каналы (коллекторы)
и скопиться там, создавая угрозу взрыва газовоздушной
смеси.
Прокладка наружных газопроводов, независимо от
назначения и давления газа, проектируется, как прави-
ло, подземной. При выборе трассы необходимо предус-
матривать прокладку газопровода по возможности даль-
ше от зданий, сооружений и других коммуникаций, осо-
бенно работающих неполным сечением (канализация)
и проложенных в каналах (тепловая сеть), а также от
'416
водопроводных и телефонных колодцев п трамвайных
путей.
Надземная прокладка газопроводов допускается на
территории промышленных и коммунально-бытовых
предприятий, а также внутри жилых кварталов и дворов.
Расстояния по горизонтали между подземными га-
зопроводами, различными сооружениями и другими ком-
муникациями, предусмотренные правилами безопасности
в газовом хозяйстве, указаны в СНиП 11-60-75** по про-
ектированию планировки, застройки городов, поселков
и сельских населенных пунктов.
При пересечении газопровода с другими коммуника-
циями расстояние между ними по вертикали должно
быть не менее 150 мм, а с электрическими или телефон-
ными кабелями — не менее 0,5 м. При пересечении газо-
провода с трамвайными путями или при вынужденной
прокладке газопровода поперек какого-либо канала при-
меняют футляры из стальных труб, на концах которых
устанавливают контрольные трубки.
Газопроводы выполняют из стальных труб, соединяя
их электросваркой. В местах установки газовых прибо-
ров, арматуры и другого оборудования применяют флан-
цевые и резьбовые соединения. Глубина заложения газо
проводов зависит от состава транспортируемого газа. При
влажном газе глубину заложения труб принимают ниже
средней глубины промерзания грунта для данной мест-
ности. Газопроводы для осушенного газа можно укла-
дывать в зоне промерзания грунта, но заглубление их
должно быть не менее 0,8 м от поверхности земли. Га-
зопроводы прокладывают с уклоном не менее 2 мм на
1 м, что обеспечивает отвод конденсата из газа в конден-
сатосборники и предотвращает образование водяных
пробок.
Для выключения отдельных участков газопровода
или отключения потребителей устанавливают запорную
арматуру, размещаемую в колодце. Поп изменении тем-
пературных условий на газопроводе появляются растяги-
вающие усилия, которые могут разорвать сварной стык
или задвижку. Чтобы избежать этого, на газопроводе,
и особенно у задвижек, устанавливают линзовые компен-
саторы, воспринимающие эти усилия. Кроме восприятия
температурных деформаций компенсаторы позволяют
легко демонтировать и заменять задвижки и прокладки,
так как компенсатор с помощью особых приспособлений
27 Тихомиров К. В.
417
Рис. 20.3. Газсвый колодец
а — из бетонных колец; б — бетон-
ный монолитный: 1 — верхнее коль-
цо; 2 — съемная плита; 3 — ковер;
4 — скобы; 5 — среднее кольцо; 6 —
днище; 7 — пастил из досок; 8 —
шлаковая вата; 9— люк
можно сжать или растянуть. Линзовые компенсаторы
устанавливают в одном колодце с задвижками, распо-
лагают их после задвижек по ходу газа (рис. 20.3).
Управление задвижками в газовом колодце выведено
на поверхность земли с помощью штока, защищенного
в верхней части механическим колпаком (ковером).
Защита газопроводов от коррозии, вызываемой окру-
жающей средой и блуждающими токами, проектирует-
ся и выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ
9.015—74* и СНиП 1.04.08—87*.
§ 90.	Устройство внутренних газопроводов
Вводы газопровода в жилые здания (рис. 20.4) устра-
ивают в лестничных клетках, кухнях или коридорах. На
вводе газопровода в здание устанавливают запорную ар-
матуру. Вводы газопроводов в насосные и машинные от-
деления, вентиляционные и лифтовые камеры и шахты,
Й18
Рис. 20.4. Вводы газопроводов
в здание
1 — крышка футляра; 2— футляр
для наружной части газопровода;
3 — стальная гильза; 4 — дверка
люка; 5—битумное заполнение;
б — пробка; 7 — крючок; 8 — сое*
динепие сваркой
Рис. 20.5. Схема внутри-
домовой газовой сети
1 — газовая плита; 2 — га-
зовая колонка; 3 — газо-
вый счетчик; 4 — краны
пробочные; 5 — газопро-
вод; 6 — ввод газопровода;
7 — вытяжная вентиляция
помещения мусоросборников, электрораспределительных
устройств, складские помещения не устраивают.
Г аз подается в квартиры верхних этажей жилых зда-
ний по стоякам, которые прокладывают в кухнях, на
лестничных клетках или в корицорах. В жилых помеще-
ниях, ванных комнатах и санитарных узлах их не про-
кладывают. Если газопровод проходит через стену или
27*
419
перекрытие, его заключают в футляр из стальной трупы.
Пространство между футляром и газопроводом заделы-
вают просмоленной прядью и битумом или жирным це-
ментным раствором.
Газопроводы внутри здания (рис. 20.5) выполняют
из стальных труб, соединяемых на сварке. Резьбовые
или фланцевые соединения выполняют только в местах
установки арматуры и подключения приборов. Перед
каждым газовым прибором устанавливают краны. Газо-
проводы в местах прохода людей прокладывают на вы-
соте не менее 2,2 м, считая от пола до низа трубы. На
стояках и разводящих газопроводах пробки не устанав-
ливают.
В общественных и коммунально-бытовых предприя-
тиях можно прокладывать ответвления газопровода
к приборам в бетонном полу, но на этом участке газо-
провода не должно быть запорной арматуры и резьбо-
вых соединений.
Опасные и токсичные свойства газа заставляют предъ-
являть особые требования также к помещениям, где ус-
танавливают газопотребляющпе приборы. В жилых зда-
ниях газовые плиты устанавливаются в кухнях высотой
не менее 2,2 м, имеющих окно с форточкой или фраму-
гой и вентиляционный канал, в зависимости от кубату-
ры кухни. Со1ласно СНиП 2.04.07—87 для плиты с че-
тырьмя горелками требуется минимальный объем кухни
15 м3, для плиты с тремя горелками— 12 м3 и для плиты
с двумя горелками — 8 м3. Газовые водонагреватели
с отводом продуктов сгорания в дымоходы устанавлива-
ют в ванных комнатах, объединенных санузлах и кухнях
жилых зданий. Помещения ванных комнат и объединен-
ных санузлов должны иметь объем не менее 7,5 м3 и вен-
тиляционный канал. Кроме того, в этих помещениях
должны быть в нижней части двери решетки площадью
не менее 0,02 м2 или зазоры между дверью и полом та-
кой же величины. Двери должны открываться наружу.
При проектировании дымоходов в наружных стенах зда-
ний толщина стенок дымоходов должна определяться
расчетом.
Присоединение газовых водонагревателей и других
газовых приборов к дымоходам необходимо выполнять
трубами, изготовленными из кровельной стали. Суммар-
ная длина горизонтальных участков соединительной тру-
бы во вновь строящихся зданиях должна быть мини-
420
мальной (не более 3 м), а длина вертикального участка —
возможно большей (не менее 0,5 м).
Отвод продуктов сгорания газа от бытовых газовых
приборов, печей и другого газового оборудования, в кон-
струкции которого предусмотрен отвод продуктов сгора-
ния в дымоход, следует предусматривать раздельно, т. е.
по обособленным дымоходам.
§ 91.	Использование газа
на строящихся объектах
Газ используется в котельной, воздухонагревателях
для временного обогрева и сушки строящихся зданий,
типовых газовых приборах и некоторых тепловых уста-
новках производственного назначения. Наибольшее ко-
личество газа расходуется в котельных и воздухонагре-
вателях для сушки здания.
Применение газа на строительстве выгодно с техни-
ко-экономической точки зрения. Так, временный обогрев
п сушка зданий газом по сравнению с твердым топливом
дешевле в 4—5 раз, а по сравнению с электроэнергией —
в 8—10 раз. Газ позволяет создавать в помещениях лю-
бой температурный режим, регулируемый вручную или
автоматически.
Газ целесообразно использовать в столовой и для
приготовления горячей воды. Для столовой промышлен-
ность выпускает газовые секционные плиты с инжекци-
онными щелевыми горелками значительно большей теп-
ловой мощностью, чем бытовые четырех- и двухконфо-
рочные плиты.
Для получения горячей воды промышленность выпус-
кает проточные водонагреватели типа ВПГ производи-
тельностью около 0,1 л/с п емкостные водонагреватели
АГВ-80 и АГВ-120. Вместимость водонагревателей
АГВ-80 и АГВ-120 соответственно 80 и 120 л, температу-
ра нагрева воды до 95 °C, для нагрева воды до 80 °C не-
обходим 1 ч. Для приготовления кипяченой воды исполь-
зуются кипятильники КНД-8М производительностью
150—200 л/ч и др.
Для получения газа из городских сетей в строящихся
зданиях прокладывают временные разборные газопро-
воды. Временные газопроводы монтируют с соблюдением
правил устройства и эксплуатации газового хозяйства.
Временные газопроводы подключают к постоянному
421
наружному газопроводу вблизи мест расхода газа (обыч-
но в лестничных клетках). Для разводки газа по этажам
строящегося здания в его лестничных клетках по мере
возведения здания монтируют временные стояки. Внизу
стояки присоединяют к временному магистральному га-
зопроводу, устанавливая в начале каждого стояка за-
порный кран. На каждом этаже здания в стояки вреза-
ют ответвление с групповыми отводами для присоедине-
ния к ним гибких разводящих шлангов. На каждом
отводе устанавливают кран (они должны находиться
в запирающихся ящиках).
Большое применение в строительстве получили жид-
кие углеводородные газы. Жидкие газы — это смесь уг-
леводородов, которая при стандартных условиях, т.е.
при 20°C и 101,325 кПа, находится в газообразном со-
стоянии, а при понижении температуры или незначитель-
ном повышении давления превращается в жидкость,
уменьшаясь при этом в объеме более чем в 200 раз, что
позволяет транспортировать его не только ио трубам, но
и в емкостях (цистернах, баллонах). Для жидкого газа
в настоящее время используют обычно баллоны емко-
стью 60 л. Суммарная масса баллона с жидким газом
57 кг. Теплота сгорания жидкого газа (пропан-бутановой
смеси) 50000 кДж/кг.
Жидкий газ разливают в баллоны для доставки их
потребителю на газораздаточных станциях. Проектными
институтами разработаны типовые проекты газоразда-
точных станций сжиженного газа.
§ 92.	Техника безопасности при строительстве
и эксплуатации систем газоснабжения.
Правила их испытания и приемки
При строительстве и монтаже газопроводов, газовых
приборов и агрегатов должны соблюдаться требования
техники безопасности в строительстве (СНиП Ш-4-80),
а также нормы и правила строительного производства,
утвержденные Госстроем СССР.
К газоопасным относятся работы, выполняемые при
наличии в окружающей среде газа пли при возможности
его появления. Работы, связанные с присоединением к
действующим газовым сетям, ликвидацией утечек газа,
ремонтом оборудования на действующих газопроводах,
ГРП и ГРУ, производятся в газоопаснсй среде.
422
Работы в газоопасных местах выполняют не менее
чем два слесаря. Место газоопасных работ ограждают
и охраняют. Рабочих снабжают противогазами: при ра-
боте в колодцах и котлованах — шланговыми, при работе
в помещениях — изолирующими.
При выполнении работ в колодцах и котлованах ра-
бочие надевают пояса с веревками, концы которых дер-
жат наверху наблюдающие за производством работ. Ра-
боты по присоединению к действующим газопроводам
выполняют организации, эксплуатирующие газовое хо-
зяйство города, поселка, предприятия.
Газовую резку и сварку на действующих газопрово-
дах при ремонте или присоединении к ним новых газо-
проводов выполняют при давлении газа 200—1200 Па,
которое проверяют в течение всего времени работы. Если
давление становится ниже или выше указанных преде-
лов, резку или сварку необходимо прекратить.
Внутренние газопроводы испытывает монтажная
организация в присутствии представителя заказчика
Газопроводы низкого давления в жилых и общественных
зданиях испытывают воздухом на прочность при давле-
нии 5 кПа с подключенными приборами, но без счетчи-
ков. Газопровод считается выдержавшим испытание на
плотность, если падение давления в нем в течение 5 мин
не превышает 200 Па. Внутренние газопроводы средне-
го давления до 300 кПа подвергают испытанию на проч-
ность и плотность воздухом, а газопроводы высокого
давления — выше 300 и до 1200 кПа — испытывают на
прочность водой, а на плотность — воздухом.
Нормы и продолжительность испытания на прочность
и плотность внутренних газопроводов среднего и высо-
кого давления приведены в СНиП 2.04.08—87. Выявлен-
ные при испытании дефекты устраняют только после сни-
жения давления в газопроводе до атмосферного.
Газовую сеть принимает в эксплуатацию комиссия,
назначаемая заказчиком. Комиссия проверяет соответ-
ствие газовой сети проекту и техническим условиям, ка-
чество работ, наличие актов па скрытые работы и прове-
денные испытания, а также состояние арматуры и обо-
рудования. Приемка в эксплуатацию оформляется актом
специальной формы, к которому должна быть приложена
соответствующая документация.
Контрольные вопросы. 1. Какова роль газа в топлив-
ном балансе страны? 2. Из каких основных звеньев со-
423
стоят магистральные газопроводы? 3. Как подразделя-
ются газопроводы в зависимости от давления транспор-
тируемого газа? 4. Для каких целей сооружаются ГГП,
ГРУ и ГРС? 5. В чем заключается отличие ГРС от ГРП?
6. Охарактеризуйте типы прокладок газопроводов. 7. Для
чего па газопроводах устанавливаются компенсаторы?
8. Как устроен внутренний газопровод? 9. Назовите типы
газовых водонагревателей, используемых на строящихся
объектах. 10. Какие виды работ относятся к газоопас-
ным? 11. С соблюдением каких условий проводится ра-
бота в газоопасных местах?
ГЛАВА 21. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
§ 93.	Экологические аспекты загрязнения
воздушного бассейна
В современных условиях масштабы воздействия об-
щества на природу достигли колоссальных размеров.
Деятельность человека охватила всю приповерхностную
оболочку земли и вышла за ее пределы, в космос. Об-
щество превратилось в мощную преобразующую силу,
которая существенным образом влияет на естественный
ход развития природной среды. Однако последствия дея-
тельности человека носят не только позитивный, но и
негативный характер. Негативные последствия воздейст-
вия производственной деятельности человека на окружа-
ющую среду проявляются в резком ухудшении условий
жизнедеятельности людей. Проблема охраны природы
выступает как проблема помер один после борьбы за со-
хранение и упрочение мира.
Чрезвычайно важной является проблема охраны ат-
мосферного воздуха, который необходим нашему орга-
низму, как пища и вода. Проблема сохранения чистоты
воздушного бассейна является как национальной, так
и глоба тьной, так как отсутствуют какие-либо границы
распространения в атмосфере вредных примесей антро-
погенного происхождения. Учитывая это, ряд междуна-
родных организаций, таких как ООН, СЭВ, МИРЭК,
имеют специальные органы для изучения экологических
проблем для обмена накопленным опытом в разработке
мероприятий по предотвращению загрязнения окружа-
ющей среды.
-124
В нашей стране в последнее время уделяется боль-
шое внимание вопросам охраны окружающей среды и
рационального использования природных ресурсов, и в
частности охране воздушного бассейна. При этом проис-
ходит переосмысление методов решения экологических
проблем. Вопросы охраны окружающей среды должны
быть увязаны еще на стадии проектирования техниче-
ского решения.
В январе 1988 г. был образован союзно-республи-
канский Государственный комитет СССР по охране
природы Новый комитет будет комплексно управлять
всей природоохранительной деяте льностью в стране, раз-
рабатывать и проводить единую научно-техническую по-
литику в охране окружающей среды и рациональном
использовании природных ресурсов. В его задачи входит:
осуществление государственного контроля за использо-
ванием природных ресурсов, совершенствование эконо-
мического механизма природопользования, экологиче-
ских нормативов, правит и стандартов по охране
окружающей среды, проведение государственной эколо-
гической экспертизы схем развития и размещения про-
изводственных сил в различных регионах страны и др.
В настоящее время разрабатывается долгосрочная госу-
дарственная программа по охране окружающей среды
и рациональному использованию природных ресурсов до
2005 г.
В плане на 1986—1990 гг. на осуществление природо-
охранительных мероприятий выделено 15 млрд руб, что
па 3,9 млрд руб больше, чем в одиннадцатой пятилетке.
Выброс вредных веществ в атмосферу уменьшится на
8,4 мл п т.
Проблема обеспечения чистоты атмосферного возду-
ха очень сложна. Следует учитывать, что опасность вы-
бросов в атмосферу определяется не только их суммар-
ной величиной, но и тем, что, во-первых, с течением вре-
мени количество загрязняющих атмосферу веществ
накапливается, во-вторых, загрязняющие вещества рас-
пределены неравномерно и в некоторых местах их кон-
центрация уже теперь недопустимо велика и, в-третьих,
даже малые концентрации некоторых веществ являются
опасными.
В условиях перестройки хозяйственного механизма
остро встает вопрос о переходе па экономические мето-
ды управления и в области охраны природы. Необходимо
425
создать материальную заинтересованность и ответствен-
ность в комплексном использовании сырья, внедрении
малоотходных и безотходных технологических процессов,
обладающих высокой социально-экономической эффек-
тивностью. Метод «реагировать и выправлять» должен
быть обязательным подкреплением метода «предвидеть
и предупреждать».
§ 94.	Характеристика и распространение
загрязняющих веществ в атмосфере
Основные источники загрязнения воздушного бассей-
на города — производственные и бытовые процессы. За-
1 рязнителями являются продукты, образующиеся при
протекании различных технологических процессов и сжи-
гании топлива для нужд промышленности, отопления
зданий, сжигании и переработке бытовых и промышлен-
ных отходов, а также от автотранспорта. В загрязнении
воздушного бассейна чаще всего участвуют одновремен-
но несколько источников: тепловые электростанции,
предприятия химической промышленности, металлурги-
ческие заводы, промышленность строительных материа-
лов, коксохимические, цементные заводы и др. Учесть
влияние этих источников весьма сложно при оценке ха-
рактера и содержания их в воздухе, в приземном слое
и в так называемом жизненном слое, под которым под-
разумевается многоэтажная застройка города.
Удельное значение выбросов отдельных отраслей
промышленности в общем балансе выбросов в атмосферу
является величиной непостоянной и связано как с тем-
пами роста промышленного производства, так и с осу-
ществляемыми для снижения количества выбросов ме-
роприятиями. В частности, значительное увеличение вы-
пуска автомобилей привело к тому, что автомобильный
транспорт в настоящее время является одним из основ-
ных источников загрязнения атмосферы. Загрязнения от
автотранспорта составляют около 50—60 %.
Вещества, загрязняющие атмосферу населенных
пунктов, особенно городов, многочисленны, разнообраз-
ны и неодинаковы в отношении вредного воздействия па
окружающую среду. Все они находятся в воздухе в раз-
личном агрегатном состоянии: в виде твердых частиц
(пыль, сажа), капель жидкостей, паров и газов.
Основными загрязнителями воздуха являются: твер-
426
дые частицы при сжигании твердого и жидкого топлива,
газообразные окислы серы SO2 и SO3, окислы азота NOX,
оксид углерода СО, диоксид углерода СОг, углеводоро-
ды, бенз(а)пирен, абразитная пыль минеральных солей
фосфатов, мышьяк, соединения ртути, органические кис-
лоты, альдегиды, спирты, бензол, толуол, фреоны, амины
и др. Наиболее опасными по степени воздействия на ор-
ганизм человека и выбрасываемыми в значительных ко-
личествах с продуктами сгорания являются: оксид угле-
рода СО, оксиды серы SO2 и SO3 и оксиды азота NOX.
При содержании в воздухе СО до 0,4—0,5 % его вдыха-
ние опасно для жизни уже в течение нескольких минут.
Опасность усугубляется еще тем, что оксид углерода не
имеет ни запаха, пи цвета. Небольшое содержание окси-
да углерода в воздухе отрицательно сказывается на спо-
собности человека управлять автомашиной.
Кратковременное воздействие на человека диоксида
серы с концентрацией 130—650 мг/м3 вызывает сильное
раздражение голосовых связок и последующее удушье.
Наиболее опасно диоксид серы действует совместно
с другими соединениями.
Оксид углерода — чрезвычайно сильный отравляю-
щий газ. Поэтому продукты сгорания твердого и жидко-
го топлива могут быть токсически весьма опасными.
Степень воздействия некоторых газов характеризуется
данными табл. 21.1.
Таблица 21.1. Характер действия вредных веществ на человека
Характер действия газов и его длительность	Содержание вредных газов в воздухе, % объемн.			
	со	so.	H2S	NO,
Без заметного дейст- вия в течение не- скольких часов	0,01	0,0025	0,0015	0,0008
Признаки легкого от- равления нлп раздра- жения слизистых обо- лочек через 2—3 ч	0,Ol- О.05	0,005	0,005— 0,008	0,001
Возможно серьезное отравление через 30 мин	0,2—0,3	0,008— 0,015	0,02—0,03	0,005
Опасно для жизни при кратковременном действии	0,5—0,8	0,06	0,05	0,015
<127
Эти нормы разработаны на основании многочислен-
ных меднкобиологических исследований. Они должны
обеспечивать нормальную жизнедеятельность человека
в течение всей его жизни, а среда при соблюдении этих
норм должна быть безвредной для окружающего нас
животного и растительного мира.
Важно знать пространственное и временное распре-
деление загрязнений в атмосфере. Оно определяется ме-
теорологическими факторами. Поэтому при проектиро-
вании и эксплуатации предприятий необходимо учиты-
вать метеорологические условия.
Распространение загрязнений в атмосфере объясня-
ется рядом закономерностей и зависит от ряда условий.
Известно, например, что на территориях, расположен-
ных с наветренной стороны по отношению к промышлен-
ным предприятиям, загрязнения воздуха обычно относи-
тельно незначительны. Наоборот, сильнее всего загрязня-
ется воздух на подветренной стороне от предприятия.
С этой точки зрения, большое значение имеет «роза вет-
ров» данной местности, и с этим фактором необходимо
серьезно считаться в градостроительстве при планировке
населенных мест п размещении промышленных пред-
приятий и жилых районов. Однако надо учитывать, что
в течение года дуют ветры всех направлений, следова-
тельно, загрязнению в большей пли меньшей степени
подвергается окружающая территория во всех направ-
лениях. Наряду с направлением большое значение име-
ет скорость движения ветра. Имеется обратная корреля-
ция между скоростью движения ветра и концентрацией
многих вредных веществ, а именно: чем больше скорость
ветра, тем сильнее вредные вещества разбавляются воз-
душными массами, тем ниже становятся концентрации.
Наоборот, в тихую, безветренную погоду выбросы мед-
ленно рассеиваются, оседающие вредные вещества со-
средоточиваются в небольшом ра дну се вокруг предприя-
тия, создавая в приземном слое воздуха высокие, часто
неблагоприятные концентрации. Температура воздуха
тоже существенно влияет на загрязнение. Более высокие
концентрации вредных веществ наблюдаются зимой во
время сильных морозов в связи с возникновением темпе-
ратурной инверсии. При этом резко снижается интенсив-
ность турбулентности воздушных масс и скорость ветра.
Перемешивание распространяющихся вредных ве-
ществ с атмосферным воздухом обеспечивается в основ-
428
ном за счет молекулярной диффузии, так как турбулент-
ная диффузия в случае температурной инверсии неве-
лика. Отрицательная роль температурных инверсий
заключается в том, что нижняя поверхность инверсионно-
го слоя вследствие большой плотности играет роль экра-
на, от которого частично или полностью факел загрязня-
ющих веществ отражается к земле и распространяется на
большие расстояния. Приземные концентрации вредных
веществ при этом сильно увеличиваются, превышают пре-
дельно допустимые и становятся опасными для здоровья
людей. Это подтверждено наблюдениями в ряде городов
Сибири.
Велика также зависимость степени загрязнения атмо-
сферы от влажности воздуха. При высокой влажности
воздуха в ней возрастают концентрации пыли, сажи и не-
которых других вредных веществ. Общеизвестно, как
увеличивается задымленность в городах в туманные дни,
когда воздух насыщен влагой.
Загрязнение атмосферы оказывает вредное влияние
не только на организм и здоровье человека, но и на са-
нитарно-бытовые условия, световой климат города, на
растительность, на здания и сооружения. Например, та-
кие вредные вещества, как зола, сажа и смолы, могут
сильно загрязнять металлы. Сернистые соединения раз-
рушительно действуют на строительные материалы
и конструкции: известь, бетон, железобетон и металли-
ческие конструкции. О размерах загрязнений, а следо-
вательно, о степени влияния их на людей и окружающие
среду судят по концентрации вредных выбросов в атмо-
сферу населенных мест.
В Советском Союзе на основе многочисленных науч-
ных исследований установлены для атмосферного возду-
ха населенных пунктов нормы максимальных разовых
(ПДКраз) и среднесуточных (ПДКсут) предельно допу-
стимых концентраций для более чем 750 вредных ве-
ществ, загрязняющих атмосферу (ГОСТ 12.1.005—88).
ПДКраз относится в основном к 20—30-минутному интер-
валу времени и определяет степень кратковременного
воздействия примеси на организм человека при наиболее
неблагоприятных условиях загрязнения атмосферы (на-
пример, момент чистки какого-либо аппарата, когда про-
исходит так называемый «залповый» выброс в атмосфе-
ру вредных веществ и др.). Среднесуточные ПДК учи-
тывают как «пиковые», так и наименьшие концентрации
429
атмосферных загрязнителей в течение суток. Таким об-
разом, ПДКсут выражает фоновое (на больших расстоя-
ниях от его источников) загрязнение атмосферного воз-
духа и учитывает как наиболее неблагоприятные, так
и благоприятные для населенных пунктов метеорологиче-
ские условия.
Выбросы даже одного предприятия содержат не-
сколько вредных веществ. В этом случае ПДК следует
устанавливать с учетом того, что некоторые из них вза-
имно усиливают действие: ацетон и фенол; сернистый газ
и двуокись азота; сероводород и дипил и многие другие
[12, 27].
При совместном присутствии в воздухе нескольких
вредных веществ, обладающих суммацией действия, сум-
ма их относительных концентраций не должна при рас-
чете превышать единицы:
С(/ПДК! + С2/ПДК2 +...+ СП/ПДК„ < 1,	(21.1)
где Сь С2,.... Сп — фактические концентрации вредных веществ в
a i мосферпом воздухе; ПДКь ПДКг, ПД1\„ — предельно допусти-
мые концентрации вредных веществ, установленные для их изолиро-
ванного присутствия.
Концентрация вредных веществ в местах размещения
воздухозаборов приточных систем вентиляции производ-
ственных и административно-бытовых зданий не должна
превышать 30 % ПДК в воздухе рабочей зоны [33].
Величины ПДК некоторых вредных веществ в атмо-
сферном воздухе населенных пунктов приведены в гр. 3
и 4 табл. 13.2. Как видно из этой таблицы, ПДК для ат-
мосферного воздуха населенных мест, которым дышат
круглосуточно все люди, в том числе и больные, значи-
тельно ниже, чем ПДК для воздуха рабочей зоны, где
может находиться только здоровый человек не более 8 ч
в день.
Действующие в нашей стране нормативы ПДК явтя-
готея, как правило, значительно более жесткими, чем
в развитых капиталистических странах, что свидетельст-
вует о более высоком уровне требований к качеству ок-
ружающей среды. Однако в последние годы по некото-
рым вредным веществам наблюдается сближение норми-
рующих ПДК.
Выходным результатом обеспечения чистоты атмо-
сферы являются предельно допустимые выбросы (ПДВ),
установленные статьей 9 Закона об охране атмосферного
воздуха от 25 июня 1980 г. В соответствии с требования-
430
ми ГОСТ 17.2.3.02—78 ПДВ устанавливаются из усло-
вия, что выброси вредных веществ от данного источника
и совокупности всех других источников населенного
пункта с учетом перспективы развития промышленных
предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфе-
ре не создадут приземную концентрацию (на высоте
1,5—2 м от поверхности земли), превышающую ПДКдля
населения, растений и животных. Такой подход установ-
ления ПДВ гарантирует население от возможного не-
благоприятного воздействия атмосферных загрязнений,
поступающих в приземный слой атмосферы в связи с дея-
тельностью данного конкретного предприятия.
Устанавливают ПДВ на основании расчета рассеива-
ния примесей в атмосфере согласно методике нормиро-
вания промышленных выбросов, утвержденной Госком-
гидрометом СССР, и указаниям, утвержденным Госстро-
ем СССР [23].
§ 95.	Общие мероприятия по предупреждению
загрязнения воздушного бассейна продуктами
сжигания топлива, вентиляционными
и технологическими выбросами промышленных
предприятий
Сказанное выше показывает, что обеспечение чистоты
атмосферы является весьма актуальной и исключитель-
но важной проблемой. В решении этой проблемы у нас
находят яркое отражение и широко проводятся следую-
щие мероприятия.
1.	Мероприятия, осуществляемые в градостроитель-
стве:
а)	в городах не разрешается размещать промышлен-
ные предприятия, сильно загрязняющие атмосферный
воздух (металлургические, химические и др.);
б)	всемерно развивается централизованное тепло-
снабжение на базе теплофикации, позволяющее сущест-
венно сократить расход топлива на тепло- и электроснаб-
жение, обеспечить наиболее совершенные методы сжига-
ния, очистки и выброса дымовых газов в высокие слои
атмосферы, что недостижимо при наличии многочислен-
ных мелких котельных и бытовых печей;
в)	располагают предприятия на возвышенностях, хо-
рошо обдуваемых ветрами. Это увеличивает высоту вы-
броса дыма и газов, а следовательно, их разбавление;
431
г)	создаваемые промышленные предприятия распола-
гают по отношению к ближайшему жилому району с уче-
том «розы ветров», с подветренной стороны для господ-
ствующих ветров и отделяют санитарно-защитными зо-
нами.
В зависимости от вредности выбрасываемых в атмо-
сферу веществ и степени их очистки в ходе технологиче-
ского процесса промышленные предприятия делятся на
пять классов. Для каждого класса установлена СН 245-7!
санитарно-защитная зона (I— 1000 м, II — 500 м, III —
300 м, IV— 100 м, V — 50 м). Территория этих зон дол-
жна быть озеленена;
д)	для снижения влияния автотранспорта на чистоту
воздушного бассейна необходимо: развить сеть грузовых
дорог и магистралей скоростного и непрерывного движе-
ния, обеспечить возможности равномерного движения
транспортных потоков путем создания кратных расстоя-
ний между пересечениями, улучшить условия движения
путем строительства непересекающнхся магистралей
(в двух уровнях) и др.;
е)	внедрить в практику градостроительства защитные
полосы лесонасаждений: деревья, кустарники и травы,
принимая на себя осадки из загрязненного воздуха, за-
бирают из него и усваивают кислород, входящий в со-
став оксида и диоксида углерода, и выделяют чистый
кислород.
2.	Технологические и санитарно-технические меро-
приятия:
а)	неуклонный курс на создание безотходных и ма-
лоотходных технологических процессов, что является
наиболее радикальным средством борьбы за чистоту
воздуха;
б)	совершенствование технологических процессов
с целью снижения вредных выбросов, герметизация обо-
рудования и аппаратуры, утилизация отходов произ-
водства;
в)	очистка воздуха, удаляемого вытяжной вентиляцией
из цехов промышленных предприятий, от вредных ве-
ществ;	t
г)	применение специальной обработки всех видов
топлива, особенно низкосортных углей, для освобожде-
ния их от золы и серы (обогатительных фабрик);	I
д)	замена жидкого и твердого топлива (если это при- |
емлемо) газообразным;
432
е)	сооружение дымовых труб большой высоты (200—
300 м) для выброса продуктов сгорания в более высокие
слои атмосферы (выше слоя инверсии). Установлено,
что 1 т угля, сжигаемого в совершенных промышленных
топках, благодаря лучшему сгоранию и большей высоте
труб дает в 25000 раз меньше дыма и копоги, чем при
сжигании в печах одноэтажных жилых домов;
ж)	перевод автотранспорта на использование двига-
телей с минимальным количеством вредностей (примене-
ние газа вместо бензина, внедрение электромобилей
и «экономичных» автомобилей, в которых топливом для
двигателя служит водород и выхлоп состоит из паров
воды, что не загрязняет воздух).
Очевидно, что проведение перечисленных мероприя-
тий только в комплексе позволит успешно решить зада-
чу создания высокоэффективной системы экологической
защиты воздушного бассейна.
§ 96.	Санитарная очистка вентиляционных
и технологических выбросов
На промышленных предприятиях производится очи-
стка воздуха, не только подаваемого в цехи, отделы, но
и удаляемого из них в атмосферу, чтобы не допускать
загрязнения наружного воздуха на территории предприя-
тия и прилегающих к нему жилых кварталов.
Воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем мест-
ных отсосов и общеобменной вентиляции производствен-
ных помещений, содержащий загрязняющие вещества,
должен очищаться и рассеиваться в атмосфере с учетом
требований санитарных норм проектирования промыш-
ленных предприятий СН 245-71 и СНиП 2.04.05—86.
Очистка технологических и вентиляционных выбросов
от взвешенных частиц пыли или тумана осуществляется
в аппаратах пяти типов:
1.	Механические сухие пылеуловители (пылеосадоч-
ные камеры различных конструкций, инерционные пыле-
и брызгоуловители, циклоны и мультициклоны. Пылеоса-
дочные камеры улавливают частицы размером более 40—
50мкм, инерционные пылеуловители—более 25—30 мкм.
циклоны — 10—200 мкм.
2.	Мокрые пылеуловители (скрубберы, пенные про-
мыватели, трубы Вентури и др.) более эффективны, чем
сухие механические аппараты. Скруббер улавливает ча-
28 Тихомиров К- В.
433
стицы пыли размером более 10 мкм, а с помощью трубы
Вентури — частицы пыли размером менее 1 мкм.
3.	Фильтоы (масляные, кассетные, рукавные и др.)
улавливают частицы пыли размером от 0,5 мкм.
4.	Электрофильтры применяются для тонкой очистки
газов. Они улавливают частицы размером от 0,01 мкм.
5.	Комбинированные пылеуловители (многоступенча-
тые, включающие не менее двух разных типов пылеуло-
вителей).
Выбор типа пылеуловителя зависит от характера пы-
ли (от размера пылинок и ее свойств: сухая, волокни-
стая, липкая пыль и т. д.), ценности данной пыли и не-
обходимой степени очистки.
Наиболее простым пылеуловителем для очистки уда-
ляемого воздуха является пылеосадочкая камера (рис.
21.1), работа которой основана на резком уменьшении
скорости движения загрязненного воздуха при входе
в камеру до 0,1 м/с и изменении направления движения.
Пылинки, теряя скорость, осаждаются на дно. Если пыль
взрывоопасна, ее следует увлажнять.
Среди имеющихся конструкций пылеосадочных камер
заслуживает внимания инерционный пылеотделнтель,
представляющий собой горизонтальную лабиринтную
камеру, предложенную проф. В. В. Батуриным. В этой
оригинальной камере механические примеси выпадают
в результате резких изменений направления потока, уда-
ров пылинок о перегородки и завихрения воздуха.
В пылеосадочных камерах происходит лишь грубая
очистка воздуха от пыли; в них задерживаются пылин-
ки размером более 40—50 мк. Остаточная запыленность
воздуха после такой очистки нередко составляет 30—
40 мг/м3, что не может быть признано удовлетворитель-
ным даже в тех случаях, когда воздух после очистки не
возвращается, а выбрасывается наружу. В связи с этим
нередко необходима вторая ступень очистки воздуха
в сетчатых, матерчатых фильтрах и других устройствах
для улавливания пыли.
Более эффективным и менее дорогим пылеуловите-
лем для грубой очистки следует считать циклон (рис.
21.2). Этот вид пылеуловителя значительно отличается
от пылеосадочной камеры как в конструктивном отноше-
нии, так и по принципу действия.
Циклоны получили широкое распространение и при-
меняются для задерживания стружек, опилок, металли-
434
Рис. 21.1. Пылеосадочные камеры
с — горизонтальная с перегородкой; б — полочная; в — лабиринтного типа
Рис. 21.2. Центробежный пылеотделитель-цнклон
а — общий вид: б — схема; 1 — цилиндрическая часть корпуса, образующая
кольцевое пространство; 2— труба внутри циклона; 3 — металлический зонт;
4 — очищенный воздух; 5 — запыленный воздух; 6—коническая часть корпуса
ческой пыли и др. Запыленный воздух подводится вен-
тилятором в верхнюю часть наружного цилиндра цикло-
на. В циклоне воздух принимает вращательное движение,
вследствие чего развивается центробежная сила, отбра-
сывающая механические примеси к стенкам, откуда они
скатываются в нижнюю часть циклона, имеющую форму
усеченного конуса, и периодически удаляются. Очищен-
ный воздух через внутренний цилиндр циклона, так на-
зываемую выхлопную трубу, выходит наружу. Степень
очистки 85—90 %.
Кроме обычных циклонов в промышленных пред-
приятиях применяются группы из 2, 3, 4 циклонов. На
тепловых станциях для предварительной очистки в ком-
плексе с другими методами золоулавливания устапав-
28*
435
Рис. 21.4. Схема устройства
пенного пылеуловителя
1 — патрубок; 2 — штуцер для по-
дачи воды; 3 — водяная пленка;
4 — трубопровод для отвода шла-
ма; 5 — решетка
Рис. 21.3. Схема мультицикло-
на
1 — бункер; 2 — приемная камера;
3— выход газа; 4—камера очи-
щенного газа; 5 — вход газа; б —
кожух; 7 — группа циклонов
ливают мультициклоны (рис. 21.3). Мультициклон пред-
ставляет собой объединение в одном агрегате многих
маленьких циклонов диаметром 30—40 см с общей пода-
чей в них загрязненного воздуха и общим бункером для
осевшей золы. В мультициклоне задерживается до 65—
70 % золы.
Интерес представляют пылеуловители мокрого типа
(скрубберы), отличительной особенностью которых яв-
ляется захват улавливаемых частиц жидкостью, которая
затем уносит их из аппарата в виде шлама. Процессу
улавливания пыли в мокрых пылеуловителях способст-
вует конденсационный эффект, проявляющийся в пред-
варительном укрупнении частиц за счет конденсации на
них водяных паров. Степень очистки скрубберов около
97%.
436
Рис. 21.5. Схематический раз-
рез всасывающего матерчатого
рукавного фильтра
/ — металлический корпус; 2 —ко-
ническая часть корпуса для сбора
отделяемой пыпи; 3 —днище с
отверстиями для рукавов; 4 — ру-
к^на из ворсистой ткани; 5 —за-
глун.ки рукавов; 6 — встряхиваю-
щий механизм; 7 — отверстие для
выхода очищенного воздуха; 8 —
вентилятор; 9 — шлюзовой затвор
Принцип действия пенного пылеуловителя (рис. 21.4)
основан на прохождении воздушных струек через водя-
ную пленку. Устанавливают их в отапливаемых помеще-
ниях для очистки воздуха от плохо смачиваемой пыли
с начальной загрязненностью свыше 10 г/м3.
Для средней и тонкой очистки запыленного воздуха
с успехом применяют различные матерчатые фильтры,
например рукавный фильтр, схема которого показана на
рис. 21.5. Рукавные фильтры получили распространение
во многих отраслях промышленности и особенно в тех,
где пыль, содержащаяся в очищаемом воздухе, пред-
ставляет ценный продукт производства (мукомольная,
сахарная и др.).
Помимо рассмотренных видов обеспыливающего обо-
рудования следует отметить электрофильтры и ультра-
звуковые пылеуловители. Принцип действия электро-
фильтра основан на том, что пылевые частицы, проходя
с воздухом через электрическое поле, получают заряды
и, притягиваясь, оседают на электродах, с которых затем
удаляются механическим способом. Степень очистки
в электрофильтрах 88—98 %.
В ультразвуковых пылеуловителях используется спо-
собность пылевых частиц под действием мощного звуко-
вого потока к коагуляции, что очень важно для улавли-
вания из воздуха аэрозолей. Эти хлопья выпадают в
бункер. Звуковой эффект создается сиреной. Выпускае-
мые у нас сирены могут быть применены в пылеочист-
ных установках пропускной способностью до 15000 м3/ч.
437
Описанные устройства для очистки воздуха цехов
и отделов промышленных предприятий, удаляемого вы-
тяжной вентиляцией в атмосферу, далеко не исчерпыва-
ют все виды пылеуловителей и фильтров, используемых
для предотвращения загрязнения воздушного бассейна
городов.
§ 97.	Экономическая оценка и эффективность
мероприятий по охране окружающей среды
В настоящее время нет какого-либо одного карди-
нального способа, позволяющего решить проблему пред-
отвращения загрязнения атмосферы. Однако существует
ряд мер, которые в комплексе позволяют существенно
снизить степень загрязнения воздуха. Основными мера-
ми, которые необходимо предусматривать при проекти-
ровании и строительстве новых, реконструкции и расши-
рении действующих промышленных и энергетических про-
изводств, являются совершенствование их технологии,
обеспечивающей максимальное сокращение выбросов,
и оснащение их современным оборудованием и пыле-
улавливающей аппаратурой по очистке газов, дымовых
и вентиляционных выбросов, а также создание безотход-
ных технологических процессов.
Оснащение тепловых электростанций эффективными
золоулавливающими установками с трубами Вентури
обеспечивает степень очистки газов до 98%, при этом
экономическая эффективность установки составляет
200 тыс. руб/год на одну электростанцию.
По мере создания более совершенной организации
сбора и переработки отходов до 25—40 % электрической
энергии и теплоты, расходуемых в быту, могут быть по-
лучены за счет сжигания горючей части бытовых отхо-
дов. Так, например, действующее в Мюнхене предприя-
тие по переработке бытовых отходов (300 тыс. т/год)
вырабатывает 40 % электроэнергии и 20 % теплоты, по-
требляемых городом для бытовых целей. Одновременно
на предприятии из отходов извлекают и пакетируют на
прессах 6—9 тыс. т/год металлолома.
В целом экономико-экологическая эффективность
применения системы проектно-строительных мер по пред-
отвращению загрязнения воздушной среды заключается
в улучшении состояния среды обитания человека, в улав-
ливании веществ, содержащихся в выбросах, и их
438
использовании в производстве. Улучшение санитарно-
гигиенических условии без дополнительных затрат обе-
спечивается соответствующей планировкой застройки
и размещением объектов строительства с учетом релье-
фа местности и конкретных метеорологических условий.
Наиболее эффективными мероприятиями по охране воз-
душной среды являются создание централизованных си-
стем энерго- и теплоснабжения, рациональных транс-
портных систем и системы комплексной промышленной
переработки всех видов отходов, образуемых на терри-
ториях застройки, а также возведение высотных труб
для рассеивания загрязнений и снижения концентрации
вредных выбросов.
Контрольные вопросы. 1. Назовите основные загряз-
нители воздуха. Какие из них наиболее опасны по сте-
пени воздействия на организм человека? 2. Перечислите
основные мероприятия по предупреждению загрязнения
воздушного бассейна. 3. В каких аппаратах осуществля-
ется очистка технологических и вентиляционных выбро-
се от пыли?
ГЛАВА 22. РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА
§ 98.	Значение и задачи технического
перевооружения, реконструкции
и капитального ремонта
Создание комфортных условий труда на действую-
щих производствах невозможно без технического пере-
вооружения и реконструкции действующего производ-
ства. Доля материальных затрат на реконструкцию
и техническое перевооружение в капитальном строитель-
стве увеличится в двенадцатой пятилетке до 50 %- При-
оритет технического перевооружения и реконструкции
потребует определенного ограничения нового строитель-
ства. Новое строительство будет вестись только в целях
создания отраслей, вызванных к жизни научно-техниче-
ской революцией, освоения природных богатств. В на-
стоящее время намечено обеспечить поступательный рост
экономики путем концентрации капитальных вложений
на главных направлениях и прежде всего на реконструк-
ции и техническом перевооружении действующих пред-
539
приятии. Это в полной мере относится и к системам обе-
спечения микроклимата помещений.
Если при новом строительстве промышленных пред-
приятии необходимо осуществлять весь комплекс строи-
тельно-монтажных работ, связанных с устройством си-
стем отопления, вентиляции, кондиционирования возду-
ха, прокладки инженерных коммуникаций, то при
реконструкции предполагается частичное переустройст-
во этих систем. Технологическая необходимость рекон-
струкции вызвана и физическим износом оборудования
и коммуникаций и особенно его моральным старением.
В условиях ускорения темпов научно-технического
прогресса срок морального старения оборудования со-
ставляет 7—8 лет. Нормальный срок эксплуатации зда-
ний обычно 80—100 лет, а некоторых из них (зданий
и сооружений горячих цехов металлургического произ-
водства) снижается до 40—50, а иногда до 30—40 лет.
Таким образом, промышленные здания в период эксплу-
атации должны претерпевать 5—8-кратное обновление
технологического оборудования и 2—4-кратное обновле-
ние систем обеспечения микроклимата несмотря на их
относительную долговечность.
Задачей капитального ремонта систем обеспечения
микроклимата являются чисто восстановительные рабо-
ты по ремонту или замене изношенных элементов этих
систем. Планирование капитального ремонта должно
обеспечивать максимальную территориальную концент-
рацию работ.
Техническое перевооружение и реконструкция систем
отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, при-
соединение предприятий и цехов к централизованным
источникам теплоснабжения тесно связаны со всем ком-
плексом работ по строительству и расширению пред-
приятий, вызывающими установку более совершенного
и высокопроизводительного оборудования, внедрение
безотходной технологии, сокращение числа рабочих мест,
снижение материалоемкости производства, а также из-
менение объемно-планировочных решений. Поэтому ре-
конструкцию и техническое перевооружение систем
обеспечения микроклимата целесообразно и удобно про-
изводить именно в тесной увязке с техническим перево-
оружением и реконструкцией предприятий в целом.
При реконструкции систем отопления, вентиляции,
кондиционирования воздуха, систем теплоснабжения
440
улучшается микроклимат помещений, что оказывает
влияние на рост производительности труда, снижение
общих и профессиональных заболевании, улучшает ус-
ловия труда и настроение людей. При этом лучше реша-
ются вопросы охраны окружающей среды. Доля строи-
тельно-монтажных работ не должна превышать 10 % ка-
питальных вложений, предусмотренных на техническое
перевооружение.
Проведение реконструкции требует специальных зна-
ний, определенных навыков и соответствующей подготов-
ки рабочих и инженеров для ведения подобных работ.
Это связано прежде всего с тем, что для их осуществле-
ния необходима специальная технология, поскольку вы-
полняют эти работы в действующих цехах в стесненных
условиях, иногда в старых, крайне неудобных для этого
зданиях. По этим причинам затруднено применение име-
ющихся средств механизации, усложняется доставка ма-
териалов и оборудования к рабочим местам, возникают
препятствия для нормального складирования их в зоне
работ. Все это в конечном счете веде г к увеличению за-
трат ручного труда, а в особо стесненных условиях по-
вышает опасность их выполнения.
Поэтому от инженера-строителя требуются углублен-
ные знания особенностей технологии и организации
строительно-монтажных работ в условиях капитального
ремонта, реконструкции и технического перевооружения
систем обеспечения микроклимата помещений, а также
постоянное совершенствование и накопление производ-
ственного опыта в этой важной области строительного
производства.
§ 99.	Анализ состояния и выявление степени
использования существующих систем отопления
и вентиляции при реконструкции зданий
различного назначения
Эта работа должна быть проделана при техническом
обследовании реконструируемых зданий. Целью пред-
просктвых обследований является выявление комплекса
исходных вопросов для разработки проектной докумен-
тации и осуществления реконструкции. К числу таких
вопросов относят: выявление условий выполнения
работ и, в частности, увязки их с основной производствен-
ной деятельностью предприятия; определение техипче-
4'11
ского состояния отдельных видов конструкций инженер-
ных сетей, систем отопления, вентиляции, кондициони-
рования воздуха. При этом устанавливают степень их
пригодности для использования в ходе реконструкции.
При реконструкции промышленных предприятий возни-
кает необходимость перекладки существующих комму-
никаций с их заменой п устройством новых подземных
инженерных сетей. Совмещенный способ прокладки тру-
бопроводов в коллекторах (проходных каналах) позво-
ляет в несколько раз сократить сроки производства ра-
бот, что при реконструкции действующих предприятий
имеет решающее значение.
3 группу специалистов, осуществляющих предпро-
сктное обследование, рекомендуется включать: от пред-
приятия— начальника отдела капитального строитель-
ства или его заместителя, а по специальным вопросам —
заместителя главного инженера, главного механика,
главного энергетика, главного технолога; от проектных
организаций— главного инженера проекта; от генераль-
ного подрядчика — заместителя главного инженера тре-
ста; от субподрядных организаций (при необходимо-
сти)— главного инженера управления. Эту группу, как
правило, возглавляет представитель заказчика.
В процессе предпроехтного обследования устанавли-
вают объемы использования материалов и конструкций,
получаемых от разборки существующих зданий, соору-
жений, коммуникаций и сетей, а также возможность ис-
пользования существующих зданий, конструкций, систем
отопления и вентиляции, местных строительных мате-
риалов.
Результаты обследования, испытания и оценки систем
обеспечения микроклимата заносят в ведомость. К ведо-
мости прилагают пояснительную записку с общим за-
ключением по обследуемому объекту (подлежит полно-
му или частичному демонтажу, требуется замена отдель-
ных конструктивных элементов, перекладка тепловых
сетей и т. д.) с подробным описанием предварительно
принятых обоснований и решений по каждому рассмот-
ренному варианту.
Определение экономической эффективности реконст-
рукции систем отопления, вентиляции и кондициониро-
вания воздуха должно базироваться па учете народно-
хозяйственного значения ремонтно-реконструктивных
мероприятий. Такой подход к реконструкции определяет
442
необходимость ее сопоставления с созданием новых си-
стем, так как с позиций конечного эффекта безразлично,
реконструировать ли существующую систему или де-
монтировать ее и вместо нее смонтировать новую систе-
му с равнозначным эффектом. Действительно, оба эти
инженерные решения обеспечивают одни и тот же ре-
зультат— создание требуемого микроклимата помеще-
ния, а потому и сопоставимы с экономической точки зре-
ния.
Такая сопоставимость позволяет сформулировать
наиболее простой критерий эффективности затрат на ре-
конструкцию систем обеспечения микроклимата. Этот
критерий основан на следующем очевидном положении:
затраты на реконструкцию не должны быть больше за-
трат на новое строительство. Таким образом, по всем
сравниваемым вариантам предусматривается определе-
ние разности между стоимостью новых систем и реаль-
ными затратами на реконструкцию существующих си-
стем. Оптимальным, экономически целесообразным яв-
ляется вариант с наибольшей величиной такой разности,
т. е. экономии от реконструкции.
Контрольные вопросы. 1. Каковы основные задачи
технического перевооружения, реконструкции и капи-
тального ремонта? 2 Каков порядок технического обсле-
дования реконструируемых предприятий? 3. Сформули-
руйте критерий эффективности затрат на реконструкцию
систем обеспечения микроклимата.
ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТНОЙ РАБОТЫ
Тема курсовой проектной работы — центральное во-
дяное отопление и вентиляция жилого или общественно-
го здания. Для выполнения этой работы исходным мате-
риалом может служить архитектурно-строительный
проект здания, выполняемый студентом по курсу «Архи-
тектура зданий». Такое последовательное и комплексное
курсовое проектирование наглядно показывает студенту,
насколько важно своевременно увязывать архитектурно-
планировочные решения с системами отопления и вен-
тиляции здания и другой санитарной техникой.
443
I. Отопление
1.	Определение величины сопротивления теплопере-
даче /?о и коэффициента теплопередачи k одного из ог-
раждений— стены, чердачного перекрытия или бесчер-
дачиого покрытия (совмещенной крыши), перекрытия
над неотапливаемым подвалом или подпольем. При от-
клонении величины 7?о ограждения, принятого в архи
тсктуЛо-строительном проекте, от /?тр для заданного
района постройки более чем на 10% в конструкцию ог-
раждения вносится соответствующее изменение. Для
других типовых ограждений здания значение термиче-
ского сопротивления и коэффициента теплопередачи
принимается по данным справочной литературы.
2.	Подсчет потерь теплоты по помещениям через теп-
лоограждающие конструкции здания с заполнением
бланка, форма которого приведена в табт. 5.2.
3.	Определение удельного расхода теплоты на отоп-
ление здания и сравнение с данными, приведенными
в прил. 2.
4.	Определение расхода теплоты на вентиляцию (см.
прил. 2).
5.	Выбор типа отопительных приборов.
6.	Определение требуемой площади поверхности ото-
пительных приборов, м2, для всех помещений здания
с учетом корректирующих коэффициентов. Полученные
данные записываются в бланк (см. табл. 8.4).
7.	Нанесение па планах этажей отопительных прибо-
ров, отопительных стояков и других элементов системы
отопления.
8.	Нанесение на плане чердака и на плане первого
и подвального этажей магистральных трубопроводов си-
стемы отопления и арматуры.
9.	Определение места расположения котельной или
теплового пункта. Выбор способа воздухоудаления.
10.	Составление аксонометрической схемы отопления
с нанесением отопительных приборов, запорно-регулиро-
вочной арматуры, расширительного бака, величины и на-
правления уклонов трубопроводов и др.
11.	Расчет трубопроводов главного циркуляционного
кольца с увязкой двух-трех параллельных циркуляцион-
ных колец системы отопления.
12.	Определение емкости расширительного бака и под-
бор его.
444
13.	Выбор типа котлов, определение требуемой по-
верхности нагрева и числа их с учетом ориентировочной
тепловой нагрузки на вентиляцию.
14.	Составление плана котельной с размещением ос-
новного оборудования.
15.	Определение размеров дымовой трубы. Изобра-
жение ее па чертежах.
При снабжении здания теплотой от тепловой сети
вместо операций, приведенных в пп. 13—15, рассчитыва-
ют и подбирают элеватор или водонагреватель и вычер-
чивают схему теплового nj нкта.
II. Вентиляция
1.	Определение необходимого воздухообмена для всех
помещений здания по нормам, указанным в прил. 1. По-
лученные данные записывают в таблиц)' (см. табл. 14.1).
2.	Составление схемы организации вентиляции поме-
щений. Определение числа вентиляционных систем, трас-
сировки воздуховодов и каналов, месторасположения
приточных и вытяжных камер, воздухозаборных уст-
ройств, вытяжных шахт и др.
3.	Нанесение на планы этажей вентиляционных кана-
лов и воздуховодов, приточных и вытяжных шахт и дру-
гих э земеитов систем вентиляции.
4.	Составление аксонометрической схемы одной вы-
тяжной системы вентиляции (по указанию руководи-
теля) .
5.	Расчет воздуховодов и каналов одной вытяжной
системы и подбор для нее вентиляционного оборудова-
ния. Результаты расчета воздуховодов записывают
в таблицы (см. § 50).
В графическую часть работы входят следующие чер-
тежи, выполняемые на двух листах (формат Al): 1) пла-
ны этажей здания, подвала и чердака в масштабе 1:100
с нанесением па них элементов системы отоп ления и вен-
тиляции; 2) аксонометрическая схема системы отопле-
ния в масштабе 1 : 100; 3) план и разрез котельной или
теплового пункта в масштабе 1 : 50 с нанесением обору-
дования и основных установочных размеров; 4) аксоно-
метрическая схема одной вытяжкой системы вентиляции
(по указанию руководителя) в масштабе 1 :50.
Все конструкции и детали здания рекомендуется чер-
тить тонкими линиями, а элементы системы отопления
445
и вентиляции (трубопроводы, отопительные приборы
и др.) — более толстыми.
Расчетно-пояснительная записка должна содержать
(в порядке изложения): 1) титульный лист; 2) оглавле-
ние записки с указанием страниц; 3) краткое описание
здания и основных его конструкций; 4) расчетные усло-
вия и температуры; 5) расчет и краткое описание эле-
ментов систем отопления и вентиляции с соблюдением
указанной выше последовательности выполнения зада-
ния; 6) расчетные таблицы для записи теплопотерь, рас-
чета трубопровода и др.; 7) список использованной ли-
тературы.
Расчетно-пояснительная записка (формат листа А4)
должна быть написана кратко, чернилами, с полями пе
менее 2 см и с одной чистой страницей в конце записки
для заметок и заключения руководителя. При исходных
и вычисленных величинах следует обязательно простав-
лять единицы физических величин (размерности) в сис-
теме СИ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
РАСЧЕТНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, ОБЪЕМЫ ИЛИ КРАТНОСТИ
ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ [СНиП 2.08.01—85]
Помещение	Расчетная температура в помещении в холодный период года, °C	Объем или кратность воздухообмена за 1 ч, м3/ч	
		вытяжка	приток
Жилая комната	18	3 на 1 м2.	—
То же, в районах с тем пературой наиболее хо- лодной	пятидневки (обеспеченностью 0 92) —31 °C и ниже	20	То же	—
Кухни в квартирах и об- щежитиях	15	Не менее 60	—
Ванная	25	25	—
Уборная индивидуальная	16	25'	—
Совмещенное помещение уборной и ванной	25	25	—
То же, с индивидуаль- ным нагревателем	18	25	—
Умывальная общая	18	0,5	—
Душевая общая	25	5	—
Уборная общая	16	5 па 1 уни- таз и 25 на 1 писсуар	—
Вестибюль, общий кори- дор в общежитии	16	—	—
То же, в квартирном до- ме	12	—	—
Лестничная клетка	12	—	—
Постирочная	15	7	По расч: ту, но не менее 4
Гладильная, сушильная в общежитиях	15	3	По расчету, но не менее" 2
417
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
УДЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИЛЫХ
И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ q, Вт/(м3К)
(ДЛЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ С РАСЧЕТНОЙ НАРУЖНОЙ
ТЕМПЕРАТУРОЙ -30 °C)
Здание		Об нем зданий, тыс.		м\ до	
	3	5	10	15	20
Жилые здания, включая гостиницы и общежития	0,49	0,44	0,39	0,36	0,34
Административные зда- ния	—	0,50 0,11	0,44 0,09	0,41 0,08	0,37 0,21
Клубы	—	0,43 0,29	0,39 0,27	0,35 0,23	—
Кинотеатры	—	0,42 0,50	0,37 0,46	0,35 0,44	—
Универмаги	—	—	0,34 0,48	0,32 0,47	0,26 0,44
Детские сады и ясли	—	0,44 0,13	0,40 0,12	—	—
Школы	—	0,46 0,09	0,41 0,09	0,38 0,08	—
Больницы	—	0,47 0,34	0,42 0,33	0,37 0,30	0,35 0,29
Примечания: 1. В числителе приведена удельная тепловая харак-
теристика для отопления, в знаменателе — для вентиляции. 2. Для
жилых зданий, гостиниц и общежитий удельная тепловая характери-
стика qo учитывает суммарный расход теплоты на отопление и вен-
тиляцию,
448
Поправочный коэффициент а для жилых и общественных
зданий:
Средняя тем-
пература наи-
более холод-
ной пятиднев-
ки t . град . —10 —15 —20 — .5 —30 —35 —40 —45 -50
Поправочный
коэффициент 1,45 1,29 1,17 1,08 1	0,95 0,90 0,86 0,83
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ р, кг/м3, ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОДЫ
40—90 °C
°C	40	50	60	70	89	90
0	992,24	988,07	983,24	977,81	971,83	965,34
1	991,86	987,62	982,72	977,23	971,21	964,67
2	991,47	987,15	982,2	976,66	970,57	963,99
3	991,07	986,69	981,67	976,07	969,94	963,3
4	993,66	986,21	981,13	975,48	969,3	962,61
5	993,25	985,73	980,59	974,79	968,65	961,92
6	989,82	985,25	980,05	974,29	968	961,22
7	989,4	984,75	979,5	973,68	967,34	960,51
8	988,96	981,25	978,94	973,07	966,68	959,81
9	988,52	983,76	978,38	972,45	966,01	959,09
29 Тихомиров к. в.
449
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО
ДАВЛЕНИЯ Дре.,р
Рис. к прил. 4. Зависимость дополнительного гравитационного давле-
ния Дретр от охлаждения воды в трубопроводах системы (/ — гори-
зонтальное расстояние от главного стояка до расчетного)
1 — двухтрубной с естественной циркуляцией; 2 —то же, с искусственной цир-
куляцией. 3 — однотрубной с искусственной циркуляцией
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
КОЭФФИЦИЕНТЫ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ £ ДЛЯ
РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
(ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ)
Элементы систем отопления	g при условном проходе труб d, мм					
	15	20	25	32	40	50
Радиаторы двухколонные	2	2	2	2	2	2
Котлы: *»у I умные	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
450
Продолжение прил. 5
Элементы систем отопления	£ при условном проходе труб d, мм					
	15	2d	25	32	4:)	| 50	
Стальные	2	9	2	2	2	2
Внезапное расширение	1	1	1	1	1	1
Внезапное-сужение	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Отступы	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Компенсаторы: П-образные	2	2	2	2	2	2
Сальниковые	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Отводы: 90° и утки	1.5	1.5	1	1	0,5	0,5
двойные узкие	2	2	2	2	2	2
» широкие	1	1	1	1	1	1
Скобы	3	2	2	2	2	2
Тройники: на проходе	1	1	1	1	1	1
» ответвлении	1.5	1.5	1.5	1.5	1,5	1.5
* противотоке	3	3	3	3	3	3
Крестовины: на проходе	2	2	2	2	2	2
» ответвлении	3	3	3	3	3	3
Вентили: - обыкновенные	16	10	9	9	8	7
• прямоточные	3	3	3	2,5	2,5	2
Задвижки	—-	—	0,5	0,5	0,5	0.5
Краны: проходные	4	2	2	2	—	—
*• двойной регулировки	4	2	2	—	—	—
Трехходовой кран: при повороте потока	3	3	4,5	—	—	—
при прямом проходе	2	1,5	2	—	—	—
29
451
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
ТАБЛИЦА ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
ПРИ /Г=95°С, /о=70°С И А=0,2 мм
Удельные потери давления на трение, К, Па/м	G Количество проходящей воды G, кг/ч (над чертой), и скорость движения воды а*, м/с (под чертой), по трубам стальным водогазопроводным (газовым) обыкновенным (ГОСТ 3262—75*) условным проходом d, мм						
	15		25	|	32		40	50	70
1	16,5	36	Г>9	148	210	409	788
	0,023	^0,028	0,034	0,041	0,045	0,052	0,06
1,2	17,5	40	76	164	229	454	872
	0,025	0,031	0,037	0,045	0,048	0,059	0,067
1,4	19	44	84	180	249	496	948
	0,027	0,034	0,041	0,049	0,052	0,064	0,073
1,6	21 ,	47	96	191	269	535	1016
	0,03	0,037	0,045	0,053	0,057	0,069	0,075
1,8	22	50	108	197	287	571	1077
	0,031	0,03*;	0,051	0,054	0,06	0,073	0,082
2	24	53	111	203	304	606	1137
	0,03ч	0,042	0,054	0,057	0,064	0,078	0,087
2,4	26	59	120	223	338	671	1258
	0,037	0,0.6	0,0. Л	0,062	0,071	0,087	0,096
2,8	28	64	130	244	368	729	1377
	0,041	Э,0.'|	0,064	0,068	0,077	0,096	0,106
Продолжение прил. 6
Удельные истери давления на трение.	Количество проходящей воды 6, кг/ч (над чертой), и скорость движения воды iiy, м/с (под чертой) по трубам стальным во догалопро водным (газовым) обыкновенным (ГОСТ 3262—75*), условным проходом d. мм						
R, Па/м	15	2J	25	3?	40	5Э	70
3,2	/ 31	72	140	263	396	774	1438
	0, 44	0,058	0,068	0,073	0,083	0,102	0,114
3,6	б-з'	80	143	281	422	818	1)76
	0 047	0,062	0,071	0,078	0,089	0,108	0,121
4	35	85	146	299	448	861	1667
	0,05	0,065	0,073	0,082	0,094	0,115	0,128
г;	ГО	95	157	336	507	971	1898
	0,057	0,073	0,074	0,093	0,107	0,13	0,145
я	44	103	169	373	559	1081	2090
	9,063	0,08	0,082	0,103	0,118	0,144	0,16
7	48	111	184	406	601	1172	2269
	0,069	0,086	0,089	0,112	0,126	0,152	0,174
8	55	113	199	434	642	1236	2470
	0.082	0,088	0,097	0,12	0,135	0,161	0,787
9	57	119	212	463	684	13)4	2593
	0,084	0,092	0,103	0,128	0,144	0,171	2,199
10	59	126	225	490	726	1445	2744
	0,087	0,097	0,109	0,136	0,151	0,182	0,21
12	63	140	248	537	809	1583	ЗОН
	9,003	0,108	0,12	0,149	0,17	0,201	0,23
14	67	151	269	579	876	1720	3246
	0,098	0,117	0,131	0,16	0,184	0,218	0,248
16	'0	163	289	621	937	1858	3428
	0,103	0, 1-26	0,141	0,172	0,197	0,236	О,!66
18	74	174	309	663	997	1974	3718
	9,108	0,135	0,15	0,184	0,2!	0,2.51	0 284
20	77	184	332	705	1058	2090	3953
	0,114	0,142	0,161	0,19.5	0,222	0,265	0.302
24	34	204	360	778	П06	2291	4327
	0,124	0,157	0,17..,	0,215	9,245	0,291	0,331
Продолжение прил. 6
Удел» ;:ые потери давления на траше.	Количество проходящей роды 6, кг/ч (над чертой), и скорость
	движения воды wt м/с (под чертой), по трубам стальным водогазоп ров одним (газовым) обыкновенным (ГОСТ 3262—75*) условным проходом с/, мм
/< Па/м	15	|	20	|	25	|	32	|	4)	|	50	|	70
28	91	221	391	840	1261	2645	4702
	0,135	0,171	0,19	0,233	0,265	0,312	0,35
	98	237	416	902	1357	2740	5043
32		-				,1	I- I 	—
	0,145	0,183	0,202	0,25	0,284	0,334	0,883
	106	256	441	964	1444	2814	53)0
36			1	   —			—		 
	0,156	0,195	0,214	0,267	0,304	0,356	0,409
	112	267	467	1026	1524	2973	5657
40	— 1 1 		—			——~~		
	0,164	0,206	0,226	0,284	0,321	0,376	0,433
	126	297	530	1149	1710	3336	6339
50	II		1 			 	
	0,186	0,23	0,257	0,318	0,36	0,422	0,485
	139	324	593	1270	1866	3699	6971
60	 		  Ч»		1 '	- —	   - —.
	0,205	0,25	0,288	0,35	0,393	0,468	0,533
	131	351	635	1369	2022	3988	7534
70	I»					—~				-			
	0,223	0,271	0,308	0,379	0,426	0,504	0,576
	162	377	677	1467	2178	4276	066
80		—		.—				—	   	 -- -
	0,239	0,291	0,328	0,406	0,458	0,54	0,618
	173	404	719	1554	2309	4543	8567
90			-  				—		—	
	0,255	0,312	0,348	0,43	0,486	0,574	0,655
	183	430	759	1632	2431	4788	9035
100	   ,		— 		•— — I 	 	——.	—
	0,269	0,332	0,369	0,452	0,512	0,605	0,691
	201	469	835	1786	2674	5250	9899
120	—						—	,		—
	0,295	0,362	0,405	0,494	0,563	0,664 	0,757
	216	507	904	1939	2855	5686	10 581
140	1 			1 		— , ,			
	0,318	0,392	0,438	0,537	0,609	0,719	0,81
	229	546	972	2079	3095	6093	11 269
160	*	1	Ml	,   -—		.	- 		—	—	
	0,338	0,422	0,471	0,575	0,651	0,77	0,862
	243	584	1028	2201	3294	6473	11 953
180		—,	 ~				
	0,358	0,451	0,499	0,609	0,693	0,818	0,914
	256	61 1	1084	2325	3513	6823	12 638
		—					—		•	
	0,377	0,474	0,526	0,643	0,739	0,862	0,967
454
Продолжение прил 6
Удзльпые потерн давления in трение, R. Па/м	Количество проходящей соды G, кг/ч (над чертой), искэттггь движения воды W, м/с (под чертой) по трубам стальным водогазопрог-одным (газовым) обыкновенным (ГОСТ 3’62—75*) условным проходом d. мм						
	15	20	25	32	1 «	|	50	1 то
220	270	643	1141	2448	ЗС84	7139	13 323
	0,397	0,497	0,553	0,678	0,775	0,904	1,019
940	283	673	1197	2372	3808	7476	14 008
	0,417	0,52	0,831	0,712	0,801	0,944	1,071
	296	702	1240	2671	3965	7782	14613
	0,436	0.542	0,602	0,739	0,834	0,983	1,124
280	310	732	1284	2770	4113	8076	15 215
	0,436	0,565	0,623	0,767	0,865	1,020	1,164
от	319	756	1327	2869	4260	83-59	15749
	0,47	0,584	0,644	0,794	0,896	1,056	1,205
490	329	780	1372	2969	4408	8634	16266
	0,484	0,602	0,665	0,821	0,928	1,088	1,244
440	338	804	1415	3067	4546	8900	16 768
	0,499	0,621	0,686	0,849	0,957	1,124	1,283
.4А<)	348	828	1458	3153	4684	9157	17252
	0,513	0,64	0,708	0,873	0,986	1,156	1,32
4Я0	358	852	1502	3239	4822	9409	17 726
	0,527	0,658	0,729	0,896	1,015	1,188	1.356
400	367	876	1 "45	3325	4960	9652	18 18»
	0,541	0,677	0,754	0,920	1,044	1,29	1,391
	391	924	1.588	3539	5092	10 239	19 285
	0,577	0,714	0,8	0,978	1,073	1,293	1,475
500	415	972	1730	3707	5541	10791	20 333
	0,612	0,731	0,843	1,031	1,166	1,362	1,655
	431	1019	1812	3889	5811	11 318	21 326
550							
	0,64	0,787	0,884	1,082	1,223	1,428	1,631
600	453	1067	1893	4061	6070	11 822	22 275
	0,667	0,824	0,924	1,13	1,277	1,492	1,7.14
650	472	1115	1970	4227	6318	12305	23 183
	0,695	0,861	0,961	1,176	1,329	1,353	1,773
455
Продолжение прил. 6
Удельные потери давленья на трение, R, Па/м	Количество проходящей воды G, кг/ч (над чертой), и скорость движения воды т.>. м/с (под чертой) по трубам стальным водсгазопроводпым (газовым) обыкновенным (ГОСТ 3262—75*) условным проходом d, мм						
	15	20	25	|	32		40	50	70
700	490	1163	2045	4387	6556	12 768	24 058
	0,722	0,898	0,997	1,22	1,379	1,612	1,84
750	509	1205	2116	4511	6786	13 130	24 904
	0,75	0,93	1,032	1,263	1,428	1,168	1 ,905
800	525	1244	2185	4689	7009	13561	25 745
	0,773	0,961	1,066	1,304	1,476	1,723	1J.67
850	541	1283	2253	4833	7224	13 978	26 536
	0,797	0,991	1,099	1,345	1,520	1,777	2,028
900	557	1320	2320	4974	7434	14 374	27 366
	0,82	1,019	1,131	1,284	1,564	1,828	2,087
950	572	1356	2381	5111	7633	14 777	28053
	0,843	7/147	1,162	1,421	1,606	1,888	2,144
	587	1391	2444	5244	7836	15 161	28 783
1000	0,864	7/174	1,192	1,458	1,649	1,936	2,199
1100	616	1459	2563	5500	8218	15 901	30 187
	0,907	1,127	1,250	1,53	1,729	2,028	2,307
1200	643	1524	2677	5744	8584	16 609	31 541
	0,947	1,177	1,306	1,598	1,805	2,118	2,4
456
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
I .
ДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ Рп ДЛЯ РАСЧЕТА ПОТЕРЬ
ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ
ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
t	Скорость движения ВОДЫ СУ, м/с	Рд. па	Скорость движения ВОДЫ СУ, м/с	Рд Па	Скорость движения ВОДЫ W, м/с	Рд, Па
	0,01	0,05	0,28	38,25	0,55	149,09
	0.02	0,2	0,29	41,19	0,56	154
	0,03	0,45	0,3	44,13	0,57	159,88
	0.04	0,8	0,31	47,08	0,38	165,77
1	0,05	1,23	0.32	49,99	0,59	170,67
	0,06	1,77	0,33	53,93	0,6	176.55
	0,07	2,45	0,34	56,88	0,61	183,42
	0,08	3,14	0,35	59,82	0,62	189,3
1	0,09	4,02	0,36	63,74	0,65	207,88
	0,1	4,9	0,37	67,67	0,68	227.48
	0,11	5,98	0,38	70,61	0,71	248,07
	0,12	7,06	0,39	74,53	0,74	268,67
	0,13	8,34	0,4	78,45	0,77	291,23
	0,14	9,61	0,41	82,37	0,8	314,79
1	0,15	11.08	0,42	86,3	0,85	355
	0,16	12,56	0,43	91,2	0,9	398,18
	0,17	14,24	0,44	95,13	0,95	443,29
	0,18	15,89	0.45	99,08	1	490,3
1	0,19	17,75	0,46	103,98	1,05	539,4
	0,2	19,61	0,47	108,89	1,10	590,2
	0,21	21,57	0,48	112,81	1,15	647,2
	0,22	23,53	0,49	117,71	1,20	706,1
	0,23	26,48	0,5	122,61	1,25	764,9
	0,24	28,44	0,51	127,52	1,30	833,6
,1	0,25	30,44	0,52	131,37	1,35	892,4
	0,26	33,34	0,53	138,31	1,40	961,1
1	0,27	36,29	0,54	143,21		
457
ПРИЛОЖЕНИЕ в
458
ТЕМПЕРАТУРА г, °C, ПЛОТНОСТЬ р, кг/м’,
ВЛАГОСО ДЕРЖАНИЕ d, г/кг, ПРИ ПОЛНОМ НАСЫЩЕНИИ
ВОЗДУХА И ДАВЛЕНИИ 101,325 кПа [760 мм рт. ст.]
t	р	а	t	р	а	t	Р	d
-20	1,396	0,8	— 4	1,312	2,8	12	1,239	8,75
-18	1,385	0,93	—2	1,303	3,3	14	1,23	9,97
-16	1,374	1,11	-0	1,293	3,9	16	1,222	11,4
-14	1,363	1,3	_[_2	1,284	4,48	18	1,213	12,9
-12	1,353	1,5	4	1,275	5,1	20	1,205	14,7
-10	1,342	1.8	6	1,265	5,79	22	1,197	16,8
-8	1,332	2,08	8	1,256	6,65	24	1,189	18,8
-6	1,322	2,4	10	1,248	7,63	26	1,181	21,4
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
КОЭФФИЦИЕНТЫ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ НЕКОТОРЫХ
ФАСОННЫХ ЧАСТЕЙ ВОЗДУХОВОДОВ
Местное сопротивление	Эскиз				Коэффициент местного сопротивления					
Внезапное расширение					! f V ?= 1-— \ Е /					
Внезапное сужение	" —*				£=0,5 f 1 —— Г/					
Отводы круглые, квад- ратные и прямоугольные о					а	30	45	60	90	130
					R/d=l					
						0,09	0,13	0,16	0,21	0,25
					R/d=2					
					'С	0,07	0,09	0,12	0,15	0,18
					Для прямоугольных отводов необходимо умножить на коэффициент с					
			ез							
					Ыа	0,25	0,5	1	1,5	2
					с	1,3	1,17	1	0,9	|	0,85	
Продолжение прил. 9
460
Местное сопротивление Вытяжная шахта с диф- фузором		Эскиз				h/d	Коэффиь 0,3	иент местно 0,4	го сопротив 0,6	пения 0,9	1
						£	0,8	0,65	0,6	0,6	0,6
Вытяжная шахта с зон- том		1,ed 5			1			£=1,3			
						а	30	45	60		90
		а				£	0,16	0,32	0,56		1,2
Колено круглое, квад- ратное и прямоугольное							[ля прямо 0,25 1,1	угольных 0,5 1,07			
						,1 b/a 1	с			колен умножшь на 1		1,5 0,95
			0		3						
Дефлектор	круглый U хги	IQ]	£=0,64					
Тройник под углом 90° на притоке воздуха о	]|р7г h 1 '^0	Проход fn+FoS’fc: Fn = Fc					
		v0/v0	0,4	0,5	0,6	0,8	1
		£	0,4	0	-0,1	-0,1	0
		Проход Fn4-Fo = Fc					
		Vn/V0	0,4	0,5	0,6	0,8	1
		£	4,4	2	0.8	1	0
		Ответвление Fc+Fn>F?; Fr, = Ef					
			0,4	0,6	0,8	1,2	1 ,4
		£	9,4	4,2	2,3	1,6	
462
П родолжение прил. 9
Местное сопротивление	Эск»з	Коэффициент местного сопротивления					
Тройник под углом 90° на вытяжке воздуха	Ffh$^ fc,Vv,lc F0lWgf l_Q	Для прохода воздуха					
		ГД Fc	£ при Ln!La				
			0,2	0,4	0,6	0,7	0,8
		0,1	0,5	1,5	4,4	8,4	20
		0,4	0,4	1	2,8	5,2	12,3
		1	0,4	0,7	1,6	2,8	623
		Для ответвления					
		Го Гп	£ при LnILc				
			0,1	0,2	0,4	0,5	0,7
							
						0,1	0,3	0,9	1	1	1
						0,2	-1,7	0,6	1	1	1
						0,4	-9,4	-0,6	1	1	1,1
						0,6	-21	-2,7	0,9	1,1	1,2
Выход с плавным пово- ротом потока воздуха через расширенный пат- рубок		d	3 Ph			£=1,7 при живом сечении сетки 80 % r=0,2d; /?=l,2d, 6 = 0,7d; Z=l,25d; fe=l,8d.					
				i							
			г	1							
Вход С поворотом ПОТО' ка воздуха (в отверстие с острыми краями)	ЩЕЛЬ В КОНЦЕ Ж ВОЗДУХОВОДА Р			АЛЮЗИЙНАЯ =ШЕТКА		£=2					
				Г							
Выход с поворотом по- тока воздуха			л-			£=2.,5					
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЛОРИФЕРОВ КВСБ-П
Обозначение калорифера (индекс)	Площадь поперхносги теплообмена, м2	Площадь живого сечения, м2		Масса, кг
		по воздуху	по теплоно- сителю	
КВС6Б П	12,92	0,267	0,00087	55
КВС7Б П	15,92	0,329	0,00087	65
КВС8Б-П	18,96	0,392	0,00087	75
КВС9Б-П	22,02	0,455	0,00087	85
КВС10Б-П	28,11	0,581	0,00087	105
КВСПБ-П	80,3	1,66	0,00261	273
КВС12Б П	120,36	2,488	0,00392	401
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ k КАЛОРИФЕРОВ
МОДЕЛИ КВСБ-П
Массовая скорость движения воздуха в живом сечении vp. кг/(м2«с)	Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2-ч) при скорости движения воды по трубкам м/с						Аэродинами- ческое сопро- тивление , Др, Па
	0,2	0,4	0,6	0.8	1	1,2	
1,5	21,55	23,58	24,86	25,81	26,57	27,21	11,1
2	23,83	26,08	27,49	28,64	29,38	30,08	17,21
2,5	25,77	28,2	29,73	30,86	31,76	32,53	24,19
3	27,47	30,06	31,68	32,89	33,86	34,67	31,94
3,5	28,99	31,72	33,44	34,71	35,73	36,59	40,4
4	30,38	33,24	35,04	36 37	37,44	38,34	49,23
4,5	31,65	34,64	36,52	37 91	39,02	39,96	59,27
5	32,84	35,94	37,88	39,33	40,49	41,46	69,6
5,5	33,96	37,16	39,17	40.66	41,86	42,87	80,49
6	35,01	38,31	40,38	41,92	43,15	44,19	91,91
6,5	36,0	39,4	41,53	43,11	44,38	45,45	103,85
7	36,95	40,43	42,62	44,24	45,55	16,64	116,27
464
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ
И ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ,
ВЕНТИЛЯЦИИ. КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА
И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ГОСТ, элемент конструкции
Обозначение
ГОСТ 21 106—78*. «Условные обозначения трубопроводов
саннтарно технических систем»
Теплопровод горячей воды для ото-
пления, бснтиляцин, теплосети
подающий	' '
обратный	-------Т2
Трубопровод для горячего водоснаб-
жения
-------ТЗ--------
подающим
циркуляционный	Т4--------
ГОСТ 2.784—70*. «Обозначения условные графические.
Элементы трубопроводов»
Перекрещивание трубопроводов без
взаимного пересечения
Соединение трубопровода
на резьбе
на фланце
Переход, переходник фланцевый
Выпуск воздуха в атмосферу
30 Тихомиров К. в.
465
Продолжение прил. 12
ГОСТ, элемент конструкции	Обозначение
Изолированные участки трубопрово- да	-fcAA/'vl 
Трубопровод в трубе (в футляре)	L..	।
Компенсатор П образный		1
Компенсатор телескопический	—	1 		
Опора трубопровода неподвижная			
Опора трубопровода подвижная
Тройник муфтовый	
Тройник фланцевый	н-Т-и
Шайба дроссельная (диафрагма)
ГОСТ 2,785—70. «Обозначения условные графические.
Арматура трубопроводная»
Вентиль (клапан) запорный проход-
пой
Вентиль (клапан) трехходовой
Клапан обратный проходной (движе-
ние среды от белого треугольника
к черному)
466
Продолжение прил. 12
ГОСТ, элемент конструкции
Обозначение
Клапан редукционный
Клапан воздушный автоматический
(вантуз)
Клапан дроссельный
Задвижка
Затвор поворотный
Кран проходной
Кран трехходовой
Крап двойной регулировки
Смеситель с поворотным изливом
Смеситель с душевой сеткой
30’
467
Продолжение прил. 12
ГОСТ, элемент конструкции
Обозначение
ГОСТ 2.786—70. Обозначения условные графические.
Элементы санитарно-технических устройств
На плане
На схемах
и разрезах
Змеевик
Труба отопительная гладкая, регистр
из гладких труб
Труба отопительная ребристая, ре-
нте ip из ребристых труб
Радиатор, панель отопительная
. J
Е1№
Агрегат воздушно-отопительный
Воздухонагреватель
Воздухоохладитель
Фильтр для очистки воздуха
На плане
На схемах
и разрезах
Воздуховод круглого сечения
468
Продолжение прил 12
ГОСТ, элемент конструкции
Обозначение
Нз пят?
Нз схемах
и разрезах
Воздуховод прямоугольного сечения
Шахта для забора воздуха
Шахта для выброса воздуха
Отверстие или решетка для забора
воздуха
Отверстие или решетка для выпуска
воздуха
Дефлектор
Заслонка вентиляционная
Шибер
Камера вентиляционная приточная
Кондиционер
bEEZZEZ!—
Водонагреватель емкий
469
Продолжение прил. 12
ГОСТ, элемент конструкции	Обозначения
Водонагреватель скоростной
Грязевик
Расширитель
Котел отопительный низкого давле-
ния
Камера на теплосети
Канал подпольный
ГОСТ 2.782—68. «Обозначения условные графические. Насосы
и двигатели гидравлические и пневматические»
Насос постоянной производительно-
сти с постоянным направлением по-
тока
Насос лопастной центробежный
Насос водоструйный
470
П родолжение прил. 12
ГОСТ, элемент конструкции
Обо шачение
Вентилятор центробежный
Вентилятор осевой
ГОСТ 2.793—79* «Обозначения условные графические. Элементы
и устройства машин и аппаратов химических производств»
Аппараты теплообменные с принуди-
тельным охлаждением:
жидкостью
воздухом (газом)
Подогреватели с принудительным
обогревом:
жидкостью
воздухом (газом)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	Андреевский А. К. Отопление: Учеб, пособие. — 2-е изд. — Минск:
Вышэйная школа, 1982. — 364 с.
2.	Богословский В. Н. Строительная теплофизика Учеб, для ву-
зов.— 2-е изд. — М.: Высшая школа, 1982. — 415 с.
3.	Богословский В. Н., Щеглов В. П., Разумов Н. Н. Отопление
и вентиляция: Учеб, для вузов. — 2-е изд. — М.: Стройиздат,
1980, — 295 с.
4.	Богословский В. Н. Тепловой режим здания. — М.: Стройиздат,
1979. — 248 с.
5.	Богословский В. Н., Кокорин О. Я., Петров Л. В. Кондициониро-
вание воздуха и холодоспабжепие: Учеб, для вузов. — М.: Строй-
издат, 1985. — 367 с.
6.	Витальев В. П., Николаев В. Б., Сельдин Н. Н. Эксплуатация
тепловых пунктов и систем теплопотребления: Справочник. —
М.: Стройиздат, 1988. — 623 с.
7.	Внутренние санитарио технические устройства: В 2 ч. Ч. I: Ото-
пление, водопровод, канализация: Справочник проектировщика.
Под ред. И. Г. Староверова. 4-е изд. — М.: Стройиздат, 1990.—
430 с.
8.	Внутренние санитарно-технические устройства: В 2 ч. Ч. 11: Вен-
тиляция и кондиционирование воздуха: Справочник проектиров-
щика/Под рсд. И. Г. Староверова. — 3-е изд.—М.: Стройиздат,
1978.— 509 с.
9.	Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектирова-
нню/Под ред. И. К. Громова, Е. П. Шубина. — М.: Энсргоатом-
издат, 1988. — 376 с.
10.	ГОСТ 12.1.003—83. Шум. Общие требования безопасности.
11.	ГОСТ 21.602—79*. Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха. Рабочие чертежи.
12.	ГОСТ 12.1.005—88. Общие санитарно-гигиенические требования
к воздуху рабочей зоны.
13.	Гиндоян А. Г. “епловой режим конструкций полов. — М.: Строй-
издат, 1984. — 222 с.
14.	Грудзинский М. М., Ливчак В. И., Поз М. Я. Отопительно-веити-
ляциоипые системы зданий повышенной этажности. — М.: Строй-
издат, 1982. — 256 с.
15.	Гусев В. М., Ковалев Н. И., Попов В П., Потрошков В. А. Теп-
лотехника, отопление, в<н<т:1.чяция и кондиционирование воздуха:
Учеб, для вузов. — М.; Л.: Стройиздат, 1981. — 343 с.
16.	Делягин Г. Н., Лебедев В. И., Пермяков Б. А. Теплогепсрирую-
шпе установки: Учеб, для вузов. — М.: Стройиздат, 1986. — 559 с.
17.	Егиазаров А. Г. Устройство и изготовление вентиляционных сис-
тем. •—2-е изд. — М. Высшая школа, 1987. — 304 с.
18.	Ионин А. А., Хлыбов Б. М., Братепков В. Н., Терлецкая Е. Н.
Теплоснабжение: Учеб, для вузов. — М.: Стройиздат, 1982.—
336 с.
19.	Исакович Г. А., Слуцкий 10. Б. Экономия топливно-энергетичес-
ких ресурсов в строительстве. — М.; Стройиздат, 1988. — 214 с.
20.	Лариков Н. Н. Общая теплотехника: Учеб, для вузов. — Зе
изд. — М.: Стройиздат, 1985. — 432 с.
472
2!	Ливчак И. Ф., Воронов 10. В. Охрана окружающей среды: Учеб,
пособие. — М.: Стройиздат, 1988.— 191 с.
22.	Материалы XXV11 съезда КПСС. — М.: Политиздат, 1986. —
352 с.
23.	Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вред-
ных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. —
Л.: Гидрометиздат, 1987. — 53 с.
24	Монтаж внутренних санитарно-технических устройств/Ю Б.
Александрович, Б. А. Блюменкранц, Д. Я. Вигдорчик н др.; Под
ред. И. Г. Староверова. — 3-е изд. — М.: Стройиздат, 1984.—
783 с. (Справочник строителя).
25.	Охрана природы: Справочник. — 2-е изд./Под ред. К. П. Мит-
ришкина.— М,- Агропромиздат, 1987. — 269 с.
26	Павлов И. И., Федоров М. Н. Котельные установки и тепловые
сети Учеб, для техникумов. — 3-е изд. — М.: Стройиздат, 1986.—
232 с.
27.	Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий
(СП 245-71). — М.: Стройиздат, 1972.—97 с.
28.	Сканави А. Н. Отопление: Учеб, для техникумов. — 2е изд.—
М . Стройиздат, 1988. — 416 с.
29.	Сканави А. Н. Конструирование и расчет систем водяного и воз-
душного отопления зданий. — 2-е изд —М.: Стройиздат, 1983.—
304 с.
30.	Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учеб, для ву-
зов.— 5-е изд. — М.: Эпергоиздат, 1982. — 360 с.
31.	СНиП 2.01.01—82. Строительная климатология и геофизика.—
М Стройиздат, 1983,— 136 с.
32.	СНиП JI-3-79*. Строительная теплотехника./Госстрой СССР —
М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.- 32 с.
33.	СНиП 2.04.05—86. Отопление, вентиляция и кондиционирование
воздуха/Госстрой СССР. —М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.—
64 с.
34.	СНиП 2.04.07—86. Тепловые сетп/Госстрой СССР. — М.: ЦИТП
Госстроя СССР, 1987.— 48 с.
35.	СНиП 2.04.01—85. Внутренний водопровод и канализация зда-
ний/Госстрой СССР. — М,- ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 56 с.
36.	СНиП 11-35-76. Котельные установки Нормы проектирования.—
М : Стройиздат, 1977. — 49 с.
37	СНиП 2.04.08—87. Газоспабжепие/Госстрой СССР. — М.: ЦИТП
Госстроя СССР, 1988 — 64 с.
38.	СНиП П-12-77. Защита от шума.—М.: Стройиздат, 1978. — 49 с.
39.	СНиП 2.04.14—88. Тепловая изоляция оборудования и трубопро-
водов/Госстрой СССР —М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.—
32 с.
40.	Ф. Энгельс. Диалектика природы —М.' Политиздат, 1982.
41.	Эффективные системы отопления зданпй/Под общей ред. В. Е.
Минина. — М.; Л.: Стройиздат, 1988.— 216 с.
Предметный указатель
Настоящий указатель адресует читателя к тем страницам учеб-
ника, где можно найти сведения по существу темы рубрики и под-
рубрики. Числа — номера страниц.
Если рубрика представляет собой сочетание прилагательного
и существительного, применена инверсия — существительное постав-
лено на первое место, поскольку это облегчает розыск.
Указатель составлен авторами.
А
Арматура водоразборная 405
—	трубопроводная 405
Аэрация здания 268
------ под действием ветрового дав-
ления 270
'--------гравитационного давле-
ния 268
Б
Бак аккумуляторный 378
—	расширительный 141
Баланс тепловой котельного агре-
гата 327
—	помещения 237
—	человека 236
Безопасность сетевой воды радиа-
ционная 358
Воздухопроницаемость 92, 94
Воздухосборник 145
Выбор отопительных приборов 188
Выбросы предельно-допустимые
(ПДВ) 430
Г
Газ идеальный 8, 24
— реальный 8, 39
Газовая постоянная 12
---- смеси 13
Газовыделение 239
Горение топлива гетерогенное 326
•---гомогенное 325
----диффузионное 326
----кинематическое 326
Градиент температурный 57
Грязевик 378
В
Вентилятор нскрозащищеиный 278
—	коррозионно-стойкий 278
—	крышной 280
—	общего назначения 277
—	осевой 279
—	потолочный 281
—	пылевой 278
— радиальный (центробежный) 277
Вентиляция аварийная 246
—	зданий повышенной этажно-
сти 272
—	канальная 247
—	местная 299
—	противодымная 246
Виброизоляция 307
Виды отопительных приборов 175
Влага атмосферная 95
—	гигроскопическая 95
—	грунтовая 95
—	строительная 95
—	эксплуатационная 95
Влаговыделение 238
Влажность воздуха 47, 95
---абсолютная 49
—	— относительная 48
Водоподготовка для горячего водо-
снабжения 408
Воздух влажный 47
Воздуховод 145, 247, 296
Воздухона греватель	рецнркуля ци-
онный 214
Воздухообмен неорганизованный
244
—	организованный 244
Д
Давление абсолютное 9
— атмосферное 9
—	ветровое 93
—	гравитационное 93
— естественное циркуляционное 151
------в двухтрубной системе 153
------в однотрубной системе 154
— избыточное 9
— расчетное циркуляционное в на-
сосных системах 158
— создаваемое циркуляционным
насосом 156
Деаэрация вакуумная 409
— термическая 409
Дефлектор 266
Диаграмма i—d влажного воздуха
47. 51
—	is водяного пара 43
Дросселирование пара и газа 46
Душ воздушный 301
3
Завеса воздушная тепловая 216
Загрязнение воздушного бассейна
424
Закон Авогадро 12
—	Бойля—Марриотта 27. 48
—	Гей—Люссака 26
—	Кирхгофа 66
—	Ламберта 66
— Стефана—Больцмана 65
— термодинамики первый 20, 22
474
--- второй 35
Защита противодымная 309
— противопожарная 309
— тепловых сетей от наружной
коррозии 381
--------- внутренней коррозии 381
--------блуждающих токов 382
Зона защитная для атомной ТЭЦ
359
— паропроницаемости материала
96
—	полезного действия термический
32
—	теплоусвоения материала 91
—	теплоотдачи 62, 85
—	теплопередачи 70
— учитывающий схему присоедине-
ния отопительного прибора 197
И
Изоляция тепловая 140, 380
Инфильтрация воздуха 92
К
Камера вытяжная 293
— приточная 293
—	пылеосадочная 433
Калорифер водяной 284
—	паровой 285
—	пластинчатый 283
—	спирально-накатный 283
—	электрический 288
Каналы непроходные 364
—	полупроходные 364
—	проходные 363
Классификация систем отопления
121
---теплоснабжения 346
--- водяного отопления 129
---воздушного отопления 210
---горячего водоснабжения 398
--- парового отопления 201
Колодец газовый 418
Компенсация удлинений теплопро-
водов 139
Конвектор 179
Конвекция 55
Кондиционирование воздуха ком-
фортное 313
— — технологическое 313
----- комфортно-технологическое
313
Кондиционер автономный 318
— центральный 315
Концентрация вредных веществ
предельно допустимая (ПДК) 429
----------максимальная разовая
(ПДКр13) 429
---------- среднесуточная
(ПДКсуг) 429
Кратность воздухообмена 242
Коррозия трубопроводов и обору-
дования 382
Критерий Грасгофа 62, 63
—	Нуссельта 62
—	Прандтля 62, 63
—	Рейнольдса 62, 63
Котел водогрейный чугунный 334
--- стальной 336
— паровой чугунный 337
Котельные отопительные 332
отопите пьно-производственные
332
Коэффициент гидравлического тре-
пня 159
— затекания воды 163
— местного сопротивления 161
М
Магистральный теплопровод 134,
136, 138
Микроклимат помещения 77
Мощность системы отопления теп-
ловая 104, 120
Н
Нагревание воздуха 283
Надежность систем теплоснабже-
ния 383
Накипь 408
Напор температурный среднело-
гарифмический 74
---стандартный 194
Насос циркуляционный 157
Недостатки систем отопления во-
дяных 148
------паровых 201
------воздушных 213
О
Область применения систем ото-
пления 121
Обработка воды щелочная 409
--- магнитная 409
--- силикатированием 409
Объем удельный газа 10
Отопление местное 123, 226
—	газовое 234
—	дежурное 105
—	лучистое 219
—	печное 226
—	электрическое 232
Очистка вентиляционных и техно-
логических выбросов 433
П
Панель бетонная отопительная 183
Параметр наружного воздуха 82
—	состояния газа 8
Пар влажный 41
—	сухой 41
Плотность теплового потока отопи-
тельного прибора 193
Площадь расчетная отопительного
прибора 195
Подбор вентилятора 281
—	циркуляционного насоса 157
Подводка к отопительному прибо-
ру 136
Потребители теплоты 345
Потеря теплоты в окружающую
среду 120, 328
---с уходящими газами 327
475
------ физической теплотой шла-
ка 328
--- от механической неполноты
сгорания 327
Прокладка теплопроводов систем
отопления 362
Процесс адиабатный 28, 4G
—	изобарный 26
—	изотермический 27
—	изохорный 25
—	круговой (цикл) 31
—	неравновесный 17
—	необратимый 18
—	обратимый 17
—	обратный 17
—	парообразования 40
—	политропный 30
—	прямой 17
—	равновесный 17
—	термодинамический 17
Прокладка тепловой сети беска-
нальная 366
---— канальная 363
--- надземная 362
Принципы гидравлического расчета
159
—	проектирования котельных 3-10
Присоединение к тепловой сети
систем горячего водоснабжения 367
— — —----отопления зависимое
368
------------независимое 369
Психрометр 49
Пункт тепловой индивидуальный
370
---центральный 370
—	газорегуляторный 4)3
Пылеуловитель мокрого типа 433
— пенный 433, 437
— ультразвукопой 437
Р
Работа 12
—	1аза при его расширении 19
---------сжатии 20
Радиатор чугунный 17G
—	стальной штампованный 17G
Размещение магистрали 138
— отопительных приборов в поме-
щении 183
—	подводки 138
— стояка 138
— теплопроводов в здании 139
Распрострипение загрязнений в ат-
мосфере 42G
Расчет аэродинамический воздухо-
водов 241
— гидравлический системы водяно-
го отопления 159
------ парового отопления 206
Расход воздуха для воздушного
отопления 270
— воды на расчетном участке 161
Режим помещения воздушно-теп-
ловой зимний 85
------ летний 85
Ресурсы энергетические 348
Решетка жалюзийная 251
С
Секция радиатора 176
476
Сеть тепловая 359
---- водяная закрытая 360
---- открытая 360
---- двухтрубная 360
---- кольцевая 361
---- однотрубная 360
---- паровая 361
---- радиальная 360
— — трехгрубная 360
---- четырех грубпая 360
Система вентиляции вытяжная 81
----местная вытяжная 244, 245
---- местная приточная 244
----общеобменная 245
----- приточная 244
----прпточио-вьп яжная 245
----смешанная 245
Системы кондиционирования воз-
духа комбинированные 81, 312
----прямоточные 314
---- рециркуляционные 314
---- центральные 315
Система отопления 80, 103, 201
----водяная 123, 129, 160
----воздушная 123
---- водоводяная 123, 171
----высотного здания 172
— вертикальная 134
---- горизонтальная 134
— двухтрубная 130, 134
------ местная 123
— панельно-лучистого отопления
219
---- паровая замкнутая 202
---- разомкнутая 202
---- пароводяная 123
-----с естественной циркуляцией
123, 151, 171
---- центральная 123
Скорость витания частицы 303
—	транспортирующая 304
—	частиц рабочая 303
Смесь газовая 13
Сопротивление теплопередаче ог-
раждения 85, 91
—	паропроницанню 97
Станция газораспределительная 413
Стояки системы отопления 138
Схема внутридомовой газовой сети
360
—	системы газоснабжения города
362
----горячего водоснабжения 399
— теплоснабжения от АТЭЦ 358
----ACT 358
---- котельной 352
----ТЭЦ 352
Сушка строящихся зданий 38G
Т
Тело абсолютно черное 65, 66
Температура 10
—	термодинамическая Кельвина 10
—	«мокрого» термометра 52
—	точки росы 52
—	Цельсия 10
Теплозатраты на нагревание ин-
фильтрующегося воздуха 112
----холодных материалов,
средств транспорта 112
Теплоемкость 14
—	изобарная 16
—	изохорная 16
—	истинная 15
—	массовая 14
— объемная 14
— средняя 14
Теплоноситель вода 124, 346
— водяной пар 124, 346
—	воздух (24
Теплообмен излучением 63, 66
—	конвективный 61
—	сложный 68
регенеративный 72, 73
—	рекуперативный 72. 73
—	смесительный 72, 73
Тсплопотери добавочные 110
— чсре.< ограждающие конструк-
ции 106
Теплопроводность 55, 57
Теплоснабжение централизованное
344
—	строительства
Теплота сгорания топлива высшая
322
------низшая 322
Теплофикация 353
Теплоэлектроцентраль 349
—	атомная 356
Тонки камерные 331
—	слоевые 329
Топливо, классификация 321
— газообразное 321, 322, 324
— жидкое 321, 324
— твердое 321
— условное 323
Требования к системам отопления
136
— ногмат"и"1.1е к микроклимату
помещений 77
Труба ребристая 178
Трубы для систем отопления 136,
405
------горячего водоснабжения 405
У
Удаление воздуха из системы 144
Унификация деталей и узлов 163
Уравнение состояния идеального
газа 12
— Майера 16
Условия тепловой комфортности в
помещении 78, 79
— метеорологические оптимальные
и допустимые 80
Устройство воздухопрпемное 292
Участок расчетный 160
Ф
Фильтр аэрозольный 291
•— воздушный 315
— масляный 290
— рукавный 437
— электрический 437
— ячейковый 290
Фильтрация наружного воздуха 92
X
Характеристика здания удельная
тепловая 116, 117
Холодоснабженпс 319
Ц
Цикл обратный 32
— прямой 32
— Карно 33
----обратный 35
Ч
Чердак «теплый» 272
ш
Шахта
вытяжная 252. 292
— приточная 293
Шум аэродинамический 305
Шумоглушители 307
Э
Эксфильтрация воздуха 92
Элементы систем отопления 136
Энергия внутренняя рабочего гела
18*
— кинетическая движения молекул
19
Энергорссурсы возобновляемые 392
— вторичные 390
— невозобновляемые 393
~ нетрадиционные 395
Энтальпия 23
— влажного воздуха 56
Энтропия газа 36, 37
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие	•	.	« «	  3
Введение ........................................................... 5
Раздел I. Теоретические основы теплотехники	....	.	8
Глава 1. Техническая термодинамика............................. .	8
§ I. Общие сведения о технической термодинамике ....	8
§ 2. Первый закон термодинамики и газовые процессы ...	17
3. Второй	закон	термодинамики .................................31
§ 4.	Водяной пар. Влажный воздух............................ .	З'Э
Глава 2. Основы теории теплообмена................................. 54
§ 5.	Виды передачи теплоты...................................... 55
§ 6.	Теплопроводность........................................... 57
§ 7.	Конвективный теплообмен.................................... 61
§ 8.	Теплообмен излучением ..................................... G3
§ 9.	Сложный теплообмен и теплопередача ....
§ 10.	Теплообменные аппараты.................................... 72
Раздел II. Теплпвлажностпый и воздушный режимы зданий. Методы
п средства их обеспечения...........................................77
Глава 3. Микроклимат помещения и системы его обеспечения .	.	77
§ 11.	Понятие микроклимата. Теплообмен человека и условия ком-
фортности. Нормативные требования к микроклимату	.	.	77
§ 12.	Системы инженерного оборудования зданий для создания
и обеспечения заданного микроклимата помещений	.	.	80
§ 13.	Зимние и летние расчетные климатические условия для проек-
тирования систем обеспечения микроклимата ....	81
Глава 4. Тепловлажиостиый и воздушный режимы помещений .	.	85
§ 14.	Зимний воздушно-тепловой режим помещений ...	85
§ 15.	Летний тепловой режим помещения...........................9.8
Глава 5. Тепловой баланс помещений и теплозатраты на отопление
зданий ............................................................103
§ 16,	Расчетная мощность систем отопления.......................103
§ 17.	Теплопотери через ограждающие конструкции ....	106
§ 18.	Теплозатраты иа нагревание инфильтрующегося воздуха и по-
ступающих в помещение холодных материалов п средств
транспорта .	.	..................................112
§ 19.	Теплопоступления в помещение от бытовых и производствен-
ных источников, от солнечной радиации...........................114
§ 20.	Удельная тепловая характеристика здания. Теплозатраты на
системы отопления и вентиляции зданий...........................ПС»
Ра?пел 111. Системы отопления зданий .	.	...............121
Глава 6. Общие сведения об отоплении...............................121
§ 21.	Классификация систем отопления. Теплоносители ...	121
§ 22,	Технико-экономическое сравнение основных систем отопле-
ния. Область применения ........................................125
Глава 7. Системы водяного отопления................................129
§ 23.	Устройство, принцип действия и класс и фи к а пи я систем во-
дяного отопления................................................129
§ 24.	Размещение, устройство и монтаж основных элементов систем
водяного отопления ........................................ 136
§ 25.	Область применения и технико-экономические показатели
различных систем водяного отопления ............................ 146
< 26. Циркуляционное давление в системах водяного отопления .	151
§ 27.	Основные принципы гидравлического расчета теплопроводов
систем водяного отопления ...................................... 159
§ 28.	Системы пароводяного и водо-водяного отопления. Понятие
о системах отопления зданий повышенной этажности . .	171
Глаза 8. Отопительные приборы систем водяного и парового отопления	174
§ 29.	Современные требования, предъявляемые к отопительным
приборам.........................................................174
§ 30.	Виды и конструкции отопительных приборов и их технико-
экономические показатели.........................................175
§ 31.	Выбор, размещение и установка отопительных приборов.
Присоединение их к теплопроводам.............................В8
§ 32.	Определение площади поверхности и чи ла элементов отопи-
тельных приборов...............................................  191
Глава 9. Системы парового отопления................................20!)
$ 33.	Свойство пара как теплоносителя в системах отопления. Об-
ласть применения систем парового отопления ....	200
478
§ 34.	Классификация, схемы и оборудование систем парового
отопления .......................................................201
§ 35.	Особенности гидравлического расчета систем парового отоп-
ления низкого и высокого давления................................206
§ 36.	Общестроительные работы, связанные с устройством систем
водяного и парового отопления....................................210
Глава 10. Системы воздушного отопления .	.	...	210
§ 37.	Классификация систем воздушного отопления .	.	210
§ 38.	Рециркуляционные воздухонагреватели........................214
§ 39.	Воздушно-тепловые зааесы гражданских и производственных
, зданий ...........................................................216
Глава 11. Системы панельно-лучистого сюпленпя.......................219
§ 40.	Особенности систем панельно-лучистого отопления .	.	219
§ 41.	Конструктивные решения панельно-лучистого отопления	.	221
§ 42.	Участие инженера-строителя в проектировании и осуществле-
нии систем панельно-лучистого отопления..........................224
Глава 12. Местное отопление .	....	226
§ 43.	Печное отопление .	...................226
§ 44.	Электрическое отопление	...................232
§45.	Газовое отопление ...	.......................234
Раздел IV. Вентиляция зданий ....	...	235
Глава 13. Общие сведения о вентиляции .	.	235
§ 46.	Гигиенические основы вентиляции............................235
§ 47.	Воздухообмен в помещении. Выбор расчетного воздухообмена 241
§ 48.	Понятие о способах организации воздухообмена и устройст-
ве систем вентиляции.......................................  .	243
Глава 14. Естественная вентиляция...................................247
§ 49.	Принципиальная схема и конструктивные элементы каналь-
ной системы естественной вентиляции..............................247
§ 50.	Определение естественного давления и расчет воздуховодов 254
§ 51.	Дефлекторы.................................................266
§ 52.	Краткие сведения об аэрации зданий.........................268
§ 53.	Вентиляция жилых зданий повышенной этажности. «Теп-
лые» чердаки.....................................................272
§ 54.	Строительные работы при монтаже вентиляции .	.	.	273
Глава 15. Механическая вентиляция...................................274
§ 55.	Приточные и вытяжные системы общеобменной вентиляции 274
§ 56.	Общие сведения о вентиляторах..............................277
§ 57.	Нагревание воздуха.........................................2*3
§ 58.	Очистка наружного воздуха от пыли и микроорганизмов .	288
§ 59.	Конструктивные элементы систем обшеобменной механи-
ческой вентиляции................................................292
§ 60.	Местная вентиляция.......................................  299
§ 61.	Краткие сведения о пневматическом транспорте .	.	.	302
§ 62.	Борьба с шумом и вибрациями в механических системах
вентиляции ......................................................305
§ 63.	Основные положения по технике безопасности н противопо-
жарные мероприятия....................................... ....	309
Глава 16. Системы кондиционирования воздуха ...	.	312
§ 64.	Виды СКВ, схемные решения и оборудование .	.	.	312
§ 65.	Холодсснабжение............................................319
Раздел V. Теплогазоснабженне........................................320
Глава 17. Топливо. Топочные устройства и котельные установки малой
и средней мощности................................................  320
§ 66.	Общие сведения о топливе..............................  .	320
§ 67.	Краткая характеристика отдельных видов топлива .	.	323
§ 68.	Процессы горения...........................................325
§ 69.	Тепловой баланс котельного агрегата........................327
§ 70.	Общие характеристики топочных устройств ....	328
§ 71.	Общие сведения о котельных установках и конструкции кот-
лов для теплоснабжения зданий....................................332
§ 72.	Основные принципы	проектирования	котельных	.	.	.	340
§ 73.	Требования к помещениям котельных......................... 342
Глава 18. Централизованное	теплоснабжение	.	....	342
§ 74.	Общие сведения о	теплоснабжении...................344
§ 75.	Районные котельные и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) .	.	349
§ 76.	Атомные электрические станции (АЭС), атомные теплоэлект-
роцентрали (АТЭЦ) и атомные станции теплоснабжения (АС Г) 356
§ 77.	Тепловые сети. Способы прокладки теплопроводов .	.	.	359
§ 78.	Присоединение теплопотребляющих систем к тепловым се-
тям. Тепловые пункты.............................................367
§ 79.	Строительные требования к подземным каналам и помеще-
ниям ЦТП	378
479
$ НО. Тепловая изоляция и антикоррозийная защита ....	380
4} 81. Надежность систем теплоснабжения..........................383
§ 82.	Теплоснабжение строительства...............................384
§ 83.	Использование нетрадиционных источников энергоресурсов 390
Глава 19. Горячее водоснабжение....................................39.3
§ 84.	Классификация систем горячего водоснабжения .	.	.	398
§ 8'5	. Присоединение систем горячего водоснабжения к тепловым
гстям...........................................................403
§ 86.	Определение расчетных расходов воды и теплоты на нужды
горячего водоснабжения.....................................407
§ 87.	Подготовка воды для горячего водоснабжения и тепловых
сетей.........................................................  408
Глава 20. Газоснабжение.........................................И0
§ 88.	Перспективы развития гаозвой промышленности и газо-
снабжения ......................................................110
§ 89.	Газовые распределительные сети. Устройство и оборудование	412
§ 90.	Устройство внутренних газопроводов ...................... 412
§ 91.	Использование газа на строящихся объектах .	.	.	.	418
§ 92.	Техника безопасности при строительстве и эксплуатации
систем газоснабжения. Правила их испытания и приемки	.	422
Глава 21. Охрана окружающей среды..............................424
§ 93.	Экологические аспекты загрязнения воздушного бассейна .	424
§ 94.	Характеристика и распространение загрязняющих веществ
в атмосфере.....................................................426
§ 95.	Общие мероприятия по предупреждению загрязнения воз-
душного бассейна продуктами сжигания топлива, вентиляци-
онными и технологическими выбросами промышленных
предприятий.....................................................431
§ 96.	Санитарная очистка вентиляционных и технологических
выбросов........................................................433
§ 97.	Экономическая оценка и эффективность мероприятий по ох*
ране окружающей среды...........................................438
Глава 22. Реконструкция систем обеспечения микроклимата .	439
§ 98.	Значение и задачи технического перевооружения, реконструк-
ции и капитального ремонта......................................439
§ 89.	Анализ состояния и выявление степени использования сущест-
вующих систем отопления и вентиляции при реконструкции
зданий различного	назначения ................................ 441
Примерное содержание	курсовой	проектной работы ....	443
Приложения..........................................................447
Список литературы .	  472
Предметный указатель ......................................«<•...	474