Текст
fj 84 rидравлический расчет системы водлноео от01lАенил 110 S З6J
Попутно вычислим коэффициент затекания воды в прибор на
втором этаже по формуле (8.36а):
a
0= 6,87: (6,87 + 16,1 )==0,3.
Коэффициент затекания, как и следовало ожидать, получился
меньше, чем в примере 8.3 (0.33), так как найден без учета естест-
BeHHoro циркуляциоииоrо даВЛения в малом кольце, способствую-
щеrо затеканию воды в прибор.
Аналоrично определяем:
'
85 == 10,60 (2,7 .3+0,8) 10
4 ==94,3.1O
4;
8
== 10,60 (2,7.1 + 9,65) 10
'== 130,9.1O
'; O"
== 8.74;
8
.y== 10,60 (2,7.0,5+ 7,4) 10
'== 92,75.10
'; 0";. у== 10,4:
8
з == 1 :{8,74+ 10,4)2 == 27 ,3.10
';
a
==8,74:(8,74+10,4)==o,46 (в примере 8.3----0,5)1
87 == 10,6 (2,7 .6,5+6,4) 1O
. ==253,9.10
4.
Таким образом, характеристика сопротивления стояка по фор-
муле (8.19)
8 ет == (563,4+ 19+94,3+27,3+253,9) 10
'==957,9.1O
! Паf(кrfч}l.
Проводимость стояка по формуле (8.16)
О"ет == 100: V 957 ,9 ==3,23 кrf(ч. Па О '9).
Потери давления в стояке по формуле (8.12)
ДPeT==957,9.10
4.1602==2452 Па.
Потери давления в стояке уменьшились (в примере 8.Э
2726 Па) мавным образом в связи с сокращением расхода воды.
По приведенным в примере 8.10 расчетам можно сделать
ВЫВОД, что при смещении замыкающеrо участка от оси
стояка значительно увеличивается затекание воды в при-
боры; однако при этом возрастает сопротивление при60Р-
ных узлов.
После rидравлическоrо расчета дальнеrо (последнеrо)
стояка переходят к расчету предпоследнеrо стояка (стояка 6
на рис. 8.1, а). Потери давления в этом стояке должны быть
равны потерям давления в уже рассчитанном последнем
стояке, если пренебречь различием в значениях естествен-
HOro циркуляционноrо давления [второе слаrаемое в фор-
муле (8.26)]. Исходя из ДРст> выбрав диаметр труб предпо-
следнеrо стояка и вычислив характеристику сопротивле-
ния, находят расход и перепад температуры воды в нем.
Если перепад температуры отличается от принятоrо для
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
362 rлава 8. ruiJравлuческий расчет системы воiJЯНО20 отопления
системы не более чем На ::!: 7 ос (при большем отличии изме
няют диаметр труб предпоследнеrо стояка), то переходят к
расчету прилеrающих парных участков маrистралей. Сумма
расходов воды в двух стояках определяет расход воды на
прилеrающих участках маrистралей (5 6 и 5'......{j' на
рис. 8.1, а). По расходу выбирают их диаметр и находят
потери давления.
Пример 8.11. Определим характеристику сопротивления и
расход воды в стояке 1 (см. рис. 8.6) по данным примера 8.10.
Найдем из формулы (8.12) необходимую характеристику стояка
при дрст==2452 Па и ориентировочном расходе воды 500 160==
==340 кr;ч (см. пример 8.3)
S T==2452:3402==212.IO' Па/(кr/ч)lI.
Принимаем диаметр труб стояка Dy 20 мм, приборных узлов
Dy 15 мм (см. пример 8.4).
Отдельно запишем еще не встречавшееся определение характе-
ристики сопротивления приборноrо узла, состоящеrо из трех парал-
Jlельно соединенных участков (узел на втором этаже):
Sп. f == 10,60 (2,7.4+ 14,9) 10 ' ==272,4.10 4;
О"п. 1 == 6,06;
Sп. 11 == 10,60 (2,7.2+ 18,4) 10 ' ==252,3.IO 4; О"п,\I == 6,3;
8 з . у== 10,60 (2,7.0,5+ 1,5) 10 '+3,19. 4,5.IO ' ==44,55.IO ';
О"з. у == 14,98.
При суммариой проводимости узла О"уз==6,06+6,3+14,98=-=
==27,34 коэффициент затекания воды в первый прибор Ct п .l==6,06:
Таблица 8.11. Расчет характеристики сопротивлеиии
стояка QCT'l == 8000 Вт
Номер 1, Dy' Л/d в , лl/d в b А'jЧ' 10" SУЧ' 10",
y'lacTK а м мм l/м Па/(кr/ч)" Па/(кr/ч)'
12 4,0 20 1,8 7,2 2,45 3,19 30,80
Узел Ш>I< 15 2,7 10,60 69,45
19 2,5 20 1,8 4,5 3,19 14,35
У зеJl II* 15 2,7 10,60 13,40
14 2,5 20 1,8 4,5 3,19 14,35
УэеJl 1 >1< 15 2.7 10,60 32,30
15 0,5 20 1,8 0,9 1,68 3,19 8.20
SCT == 182,85
· ПО отдельному расчery.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 8.4. ruiJРа8лuчес1СUЙ расчет системы воiJЛIl020 отОflJle/lил по S зе
:27,34==0,22, во второй fXп.II==6,3 : 27,34==0,23 и характеристика
сопротивления узла II $уз==l: 27,34 ==13,4.10 4.
Результаты остальных расчетов сведем в табл. 8.11.
" По проводимости стояка [формула (8.16)] С1 СТ == 100: у 182,85==
. ==7,395 найдем из формулы (8.15) расход воды
О ет ==С1 ет У ДРст ==7, 395 У 2452 ==366 кr/ч.
Перепад температуры воды в стояке по формуле (8.27)
800ry.3,6.1,06.1,10
Мет 4,187.366 21,9.С,
· TO допустимо.
Пример 8.12. Определим диаметр и потери давления на участ-
ках маrистралей системы отопления (на участках 2 и 8 по рис. 8.6),
исходя из даиных примеров 8.3, 8.10 и 8.11.
Общий расход воды по расчету G Mar ==160+366==526 кr/ч.
Удельная характеристика сопротивления при Rcp==76 Па/м
по формуле (8.34) Sуд.р==76:5262==2,75.10 4 Па/м(кr/ч) .
, Принимаем по таМ. 8.9 Dy 25 мм.
Характеристики сопротивления ;участка 2 при 1==5 м, t==>
== 11,9 и участка 8 при 1==9 м, == 10,5 (см. табл. 8.3)
по формуле (8.14)
$2 == 1,23 (1,4.5+ 11 ,9) 10 4== 23,25.10 4:
$.== 1,23 (1,4.9+ 10,5) 10 4 ==28,4.10 4 Па/(кr/ч)2.
Общие потери давления на двух участках маrистралей по фор-
муле (8.12)
ДР2,е==(23,25+28,4) 10 4.5262==1429 Па.
Располаrаемый перепад давления для TpeTbero от конца си-
стемы стояка (стояка 5 на рис. 8.1, а) будет равен сумме потерь
давления в последнем стояке (стояке 7) и на двух прилеrающих
участках маrистралей (т. е. от точки 5 через точки 6, 7, 7', 6' ДО
точки 5'). Исходя из перепада давления, по характеристике сопро
тивления определяют расход и перепад температуры воды в стоике.
Таким образом продолжают вести расчет остальных стояков и
;участков маrистралей. Наконец, находят общие расход воды O и
потери давления ДP в системе.
Итак, вкратце последовательность rидравлическоrо рас-
чета вертикальной однотрубной системы водяноrо отопле-
ния с тупиковым движением ВОДЫ в маrистралях при задан-
ном Др н следующая:
а) определяют расчетное циркуляционное давление Арр
с включением в Hero АРе, вычисленноro для среднеrо стоя-
ка при Аtст===дt с ;
б) находят Rcp в основном циркуляционном кольце
через наибол е удаленный и наrруженный стояк (тупико-
ВЫЙ стояк);
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
364 rла8а 8. ruдра8J1uчес1СUй расчет системы 8Одяноео отопАенuя
в) рассчитывают расход воды в тупиковом стояке при
условии, что I.1t CT >l.1t C на 3 5 ос;
r) ВЫЧИСЛЯlOт Sуд.Р для тупиковorо стояка;
д) выбирают диаметр труб тупиковоrо стояка d CT при
условии Sуд.тР >S д.Р;
е) определяют CT дЛЯ тупиковоrо стояка;
ж) находят потери давления !:!.Рст в тупиковом стояке;
з) вычисляют для предпоследнеrо стояка SСП Ост, I.1t CT
исходя из I.1PCT;
и) рассчитывают I.1PMar В ПарНЫХ участках маrистралей,
прилеrающих к предпоследнему стояку, выбрав d Mar при
условии Sуд.тР < Sуд.Р;
к) определяют для системы в целом O и !:!.p , продол-
жая расчет по п. 8 и 9 остальных стояков и участков маrи"
стр алей.
Необходимость дальнейших уточняющих расчетов вы-
является при сопоставлении полученных значений O и
!:!.P с исходными (заданными) величинаМИ ОС [по формуле
(8.3)] и !:!.Рр. Если они достаточно близки (расхождение не
преВЫШает 5 10%), то определяют уточненное значение
HacocHoro циркуляционноrо давления по формуле (6.9) и
на этом rидравлический расчет заканчивают.
При значительном расхождении с исходными данными
дальнейшие уточняющие расчеты MorYT проводиться в двух
направлениях в зависимости от предъявляемых требова-
ний:
а) если потребуется потери давления в системе !:!.P при-
вести в соответствие с расчетным циркуляционным давле-
нием !:!.Рр (о запасом 10%), то в зависимости от их соотно-
шения необходимо будет пересчитать и расход воды в си-
стеме. Новый расчетный расход воды Ор в этом случае опре-
деляют по формуле
op==a (o,9&pp!&p )O,Ь. (8.37)
Этот расчетный расход воды в системе Ор не будет равен
исходному расходу Ос, поэтому конечная температура
обратной воды в системе будет отличаться от обычной (на-
пример, от 70 ос). При изменении общеrо расхода воды в
системе изменится и расход воды на всех ее участках про-
порционально коэффициенту
kp == op/a . (8.38)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.4. rидрйвАичеСICий расчет системы 80дВIl080 OтOпMIlUВ по S 8811
Установив действительный расход воды На участках,
пересчитывают перепады температуры воды в стояках и
переходят к определению площади отопительных приборов;
б) если необходимо сохранить исходный расход воды
в системе ОС, то расход воды на всех ее участках следует
изменить пропорционально коэффициенту
ko==Gc/G . (8.39)
Тоrда действительные потери давления в системе А.Рс
при расходе воды ОС составят:
ДРс == k7; Дp . (8.40)
Потери давления в системе ДРс по формуле (8.40) будут
отличаться от расчетноro циркуляционноro давления А.Рр.
Площадь отопительных приборов и в этом случае ВЫЧИСЛЯ-
ют после пересчета перепадов температуры воды в стоякаХ
по измененному ее расходу.
Пример 8.13. Определим действительиые расходы воДЫ, цере-
пады температуры в стояках и температуру обратной воды в части
системы отопления (участки 2 8 на рис. 8.6), приняв за первона-
чаль но заданные расход воды а с ==500 кr/ч и циркуляционное дав-
ление Дpp==6136 1315==4821 Па (см. пример 8.3).
В примерах 8.10 8.12 получеН?I' исходя из выбраняых диамет-
ров труб, друrие показатели: а с ==526 кr/ч, дро==2452+ 1429==
==3881 Па (потери давления меньше заданноrо циркуляциониоrо
давления приблизительно на 20%).
Проведем пересчет теплоrидравлических показателей при вы-
полнении следующих требований:
вариант 1 потери давления должны соответствовать (без
запаса) заданному циркуляциоииому давлению (4821 Па). Тоrда
обший расход воды по формуле (8.37) О р ==526 (4821 : 3881)О,ь==
==586 кr/ч и коэффициент пересчета расхода по формуле (8.38)
k p ==586: 526==1,114;
вариаит 1 1 общий расход воды должен соответствовать за-
данному (500 кr/ч). Тоrда коэффициент пересчета расхода по фор-
муле (8.39)
ko== 500: 526 ==0,95
и потери давления по формуле (8.40)
ДРс ==0,952. 3881 ==3503 Па.
Результаты пересчета сведем в табл. 8.12.
Видно, что при увеличении потерь давления (вариант 1)
сокращаются перепады температуры воды в стояках, что
способствует уменьшению площади приборов, хотя и сопро-
ВОЖДается ростом расхода и температуры обратной воДЫ;
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
866 РАава 8. Puat)a8AU.,/!C/(Utl "асчет системы водянfМО Omt1I1AeнUll
Таfлица 8.12. Теплоrидравлические показатели част-
однотрубной системы 80дяиоrо отопления
Вариант расчета
Показатель
оснонной I I!
3881 148211 3503
526 586 1500 I
366 408 348
160 178 152
21,9 19,7 23.0
28,2 25,3 29,7
71,2 73,6 70.0
Общие потери давлення, Па
Общий расход ВОДЫ, кr/ч
Расход воды, хr/ч:
В стояке 1
» 2
Перепад температуры, ос:
в стояке 1
» 2
Общая температура обратной
воды, ос
обеспечение 10==70 ос (вариант II) приводит к значительно-
му увеличению перепада температуры воды в стояке 2.
2. Второй случай: j),.pH не задано.
В этом случае давление, создаваемое циркуляционным
насосом, устанавливают по формуле (6.9) после выполнения
rидравлическоrо расчета с определением потерь давления
как в системе отопления, так и в оборудовании тепловоrо
пункта.
Диаметр труб при rидравлическом расчете подбирают
rrаким образом, чтобы скорость движения воды в них приб-
.n:ижалась, но не превышала предельно допустимую по аку-
стическому оrраничению (см. 6.4). Этот случай rидравди-
ческоrо расчета системы отопления часто называют расчетом
по предельно допустимой скорости.
Для проверки скорости движения воды при выборе диа-
метра труб используют отношение G/w (см. табл. 8.9), вы-
ражающее расход воды при скорости 1 м/с. Ориентировоч-
ную скорость движения воды в трубах w, м/с, можно вы-
числить также по формуле
G .r
W== 22 r А уч , (8.41)
rде G расход воды, кr/ч; А уч удельное rидродинамическоо
Давленне на участке, Па/ (кr/ч)2, приннмаемое по табл. 8.9.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.4. rидрав.4uчес"uQ расчет СUСт4.flЫ lЮдRН020 опюnАеная 11() S 887
Пример 8.14. Определим скорость движения воды в обыкио-
веннОЙ водоrазопроводной трубе Dy 15 по условиям примера В.9.
Скорость движеиия воды при а==240 кr/ч найдем двумя путями:
1) по табл. В.9 при Dy 15 G/w==690; следовательио, w==240:
690==0,35 м/с;
2) по формуле (8.41)
240 , / 10,6
w==22 У 104 ==0,355 м/с
(в примере 8.2 в леrкой трубе, т. е. в трубе большеrо диамет-
ра, w==O,326 м/с).
Последовательность rидравлическоrо расчета системы
отопления в случае, если !1рн не задано, остается такой же,
как в первом СJlучае, за исключением первоначальных дей-
ствий по определению удельной характеристики сопротив-
леиия Syu..P' необходимой для выбора диаметра труб.
Вместо этоrо диаметр труб, как уже сказано, назначают,
используя условие W Tp Wnpeu.' т. е. что скорость движения
воды в них W Tp недолжна превышать предельно допустимой
W nPiJl ПО акустическому оrраничению.
Порядок rидравлическоrо расчета вертикальной одно-
трубной системы ВОДяноrо отопления с тупиковым движе-
нием воды в маrистралях поясним в этом случае на примере.
Пример В.15. Выполним rидравлический расче'l' вертикальиой
однотрубной системы водяноrо отопления 5-этажноrо лечебиоrо
8дания с верхней разводкой, состоящей из ДВУJII симметричиых по-
фасадных частей тепловой мощностью по 127,5 кВ1' и отдельиой
ветви ДlIЯ отоплеиия конфереиц-зала мощиостью 40 кВт (рие. 8. J 1).
Система присоединяется по независимой схеме к наружиым
. теплопроводам; параметры первичноrо теплоносителя воды ti'==
== 150 ОС, t 2 ==70 ОС.
Отопительиые приборы радиаторы МС-140 с тепловой иаrруs-
кой 1275 Вт КаЖДЫЙ устаиавливаются у стеиы под окнами И С
двух сторои присоедиияются к стоякам с кранами КРТ и УТ1сами.
Параметры теплоносителя воды в системе отопления прииимаем:
t r ==85 ОС, t o ==65°C.
rидравлический расчет системы отопления начииаем с наиболее
удалеиноrо от тепловоrо пункта стояка 5 (см. риа. B.II).
Расход воды в стояке 5 при ero тепловой иаrрузке 1275.10==
== 12 750 Вт найдем по формуле (7.23), принимая о/величеиный иа
4 ос перепад температуры воды в ием (по сравнению с перепадом
температуры воды в системе в целом)
12750.3,6.1,04.1,02 485 I
а ст . 5 == 4, 187 (85 65+4) Kr ч.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
868 rлаеа 8. ruдраеАuчеСlCuf2 расчет системы еодянеео отОflАенuя
вшо
f!:.L С,. 2 Cr. j ст.1I Ст.5"
/ШО 12150 ififO /!Т5О 1ШQ
f{ S11JIJO --f!.1!: ШIJD/ l
и J fD ...".,. 1 !i' 1 1
r ,..& о' Т 7 ' !
5" Т2 .toIIт-+ J
JiШJ ШIJD
t r 6 i
,i/
6
ц
ff,f f,/f
1115 ' '" ; '" - 121;
[]f rl I
,
Рис. 8.11. Схема вертикальиой одиотрубиой системы водяиоrо отоплеиия с верхней
разВОi!коil и тупиковым двнжением воды в маrнстралях (к прнмеру 8.12)
!(РТ ... кран рerулнрующнй трехходовой; ВВП водо-водяной подоrреватель;
ЦtJ цнркуляцнонные насосы тнпа ЦВЦ; Ц цнркуляциониая труба расши-
РИТeJIьноrо бака; rp rряэевик: Р расШнрнтельная труба; С!( сборный
КOJJлекII'ОР; pl( распределнтельный коллектор; цнфры теПловые наrрузки,
Вт, и длины участков, м
Характеристику rидравлическоrо сопротивления стояка 5
определим. суммируя характеристнкн пяти двойных приборных
узлов и шестн последовательно соеднняющих их частков [по фор-
муле (8.19)].
Выбираем по табл. 8.9 диаметр труб стояка Dy 15, при котором
скорость двнжения воды в них будет менее предельно допустимой
(485: 690==0,7 м!с).
Рассчнтаем сначала характеристику сопротивлення левой (или
правой, что то же) ПОЛовины двойноrо приборноrо узла по формуле
(8.14) при ДЛнне труб 2,2 м
81"'" 10,6 [(2,7.2,2)+ 18,4) 10 4 == 258 .IO 4 Па/(кr/ч)2,
принимая следующие коэффнциенты MeCTHoro сопротивления
(I(МC): тройника на растекании 6,3; двух уток 1,6; крана
КРТ на проходе 3,5; радиатора 1,3; тройннка на проходе
0,7; тройника на противотоке 5,0; Bcero 18.4.
Тоrда общая характеристика сопротивлення двойноrо прибор-
иоrо узла по формуле (8.18)
8 уз == 81: 4 =:258.IO 4:4 ==e4,5.IO 4.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 4. РадРа8Аuческuй расчет системы 80{Jяноао отопАенuя по S 369
Найдем характеристику сопротивления шести последовательно
соединенных !Участков стояка общей длиной 27,9 м
Sуч== 10,6 (2,7.27,9+ 15,9) 10 4==967.10 '
при кмс: двух тройников на проходе 4,4; двух пробочных кра-
нов 7,0; двух спускных тройников на проходе 1,4; двух OT
водов 1,6; виезапных расширения и сужения 1,5; Bcero
15,9.
ОТсюда характеристика сопротивления Bcero стояка 5 по фор
муле (8.19)
SCT.I==[(64,5,5)+96711O 4== 1289,5.10 ' Па/(кr/ч)2,
Потери давления в стояке 5 по формуле (8.12) составят
ДРст. 5== 1289,5.10 4.4852==30 332 Па,
Перейдем к rидравлическому расчету стояка 4 (см. рис. 8.11),
rде при известном циркуляционном давлении найдем расход воды.
Для этоrо определим характеристику сопротивления стояка, кото-
рый состоит из таких же пяти двойных приборных узлов и участков
общей длиной 17,9 м.
При том же диаметре труб стояка Dy 15 характеристика сопро-
тивления участков стоя ка 4 составит
Sуч == 10,6 [(2,7.17,9) + 14,0110 4 ==660, 7 .10 4,
rде 14,0 сумма следующих кмс: тройника на ответвлении при
делеиии потока 1,34; четырех отводов 3,2; двух пробочных
кранов 7,0; двух тройников на проходе 1,4; тройника на
ответвлении при слиянии потоков 1,1.
Характеристика сопротивления стояка 4
SCT. 4==[(64.5.5)+660,7110 4==983,2.10 ' Па/(кr/q)2.
Определим расход воды в стояке 4 при циркуляционном дaB
леиии 30332 Па из формулы (8.12)
Ост. 4 == 100 (30 332;983,2)O, ==555 кr/ч.
При найденном расходе установим перепад температуры воды
в стояке 4 из формулы (7.23)
М 12750.3,6.1,04.1 ,02 21 ос
сТ.4 4,187.555 .
Теперь можно рассчитать потери давления на двух участках
маrистралей, Прилеrающих к стояку 4. Расход воды на этих участках
6 7 (подающей) и 6' 7' (обратной) маrистралей равен сумме рас-
ходов воды в стояках 4 и 5
06 7==06' 7,==555+485== 1040 Kr/Q.
Принимая диаметр участков Dy 25 (при скорости движения
воды w== 1040 : 2000==0.52 М!С см. табл. 8.9) и зная общую длину
12 м, определим характеристику их сопротивления
Sуч== 1,23 [(I,4.12)+5,3110 '==27,2.10 4.
24......765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
870 rAQea 8 ruдра8АUЧUIШй расчет системы 80дяноео оmoп..ения
rде 5,3 сумма кмс: двух тройников на проходе 2,3; воздухо-
сборннка 1,5; внезапных расширения н суження 1,5.
Тоrда потери давлеиия на участках маrистрамй б 7 и б' 7C
составят
t1руч. Mar ==27,2.1O 4.10402 ==2942 Па.
Перейдем к rндравлнческому расчету стояка 3.
Стояк 3 по конструкцнн аналоrичен стояку 4 (см. рис. 8.1 J).
Однако ero характернстика сопротивления несколько уменьшена в
связи с тем, что КМС тройников иа ответвленнн при делении и
слнянии потоков (в местах присоединения стояка к маrнстралям)
составляют 1,2 и 0,9, т. е. меньше по значению, чем для стояка 4.
Характеристнка сопротнвлеиия участков стояка 3 из труб
Dy 15 при длине 17,9 м и сумме кмс, равиой 13,7:
Sуч == 10,6 [(2,7 .17,9)+ 13,7110 4==657,5.10 4.
Общая характеристнка сопротивления стояка 3:
SCT.9==[(64,5.5)+657,5) 10 4==980.1O 4 Па/(кr/ч)2.
Располаrаемое циркуляционное давлеиие для стояка 3 состав-
ляет
t1PCT. 9 == t1PCT. 5+ t1руч. Mar ==30 332+2942 ==33 274 Па.
TorAa расход воды в стояке 9
ОСТ. 9== 100 (33274:980)0,5==583 кr/ч.
При таком расходе перепад температуры воды в стояке 8
М 12 750.3,6.1,04.1,02 ==199 ос
СТ.9 4,187.583 ,.
Проделанные и дальнейшие rндравлические расчеты сведем
в табл. 8.13. Отметнм, что расчеты проведены без учета различия
в зиачениях естествеиноrо циркулнционноrо давления в стояках
ввиду ero иезначительностн (менее 1 %).
При составлении табл. 8.13 учтены следующие местиые сопро-
тнвлення на участках маrистралей (см. рис. 8.11):
5 б и 5' б' два тройника на проходе (сумма КМС 1,9);
4 5 и 4' 5' ДBa тройиика на проходе, внезапные расширение
и сужеиие (3,2);
3 4 и 8' 4' тройникн на растекании и противотоке, вне--
запиые расширеиие и сужение (12,8);
2 3 и 2' 8' пять отводов, две задвижки, два спускиых
тройиика иа проходе, внезапные расшнренне н сужеиие (5.4);
1 2 и }' 2' пять отводов, четыре задвижкн, rрязевик,
обратный клапаи, тройники на ответвленнн и проходе (19,8).
В результате rидравлическоrо расчета получено, как и следо-
вало ожидать в системе с тупиковым движеиием воды в маrистралях,
постепениое увеличение расхода воды в стояках по мере прнближе-
ния к тепловому пункту (от 485 до 620 кr/ч). При этом происходит
сокращение перепада температуры воды в стояках (от 24 до 18,8 ос).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 4 ruдРа8Аи</I!CКUЙ pac'lem системы водяноео оmопмнuя пв S 371
о;
:=
=
11>
"1
==
О
...
О
О
...
(3
=
о;
о(
о
110
:э
J!
.u
...
"""'"
=0;
""::
0:==
g
10110
>,=
с.'"
,.. <:)
ос.
:==
0(<:)
о'"
o:=
О...
=""
a.
0:111>
I\C
=0:1
><!
...
&!8
""<:)
"'==
с....
0:=<:)
;=
""'--'
11>
:1"
=
::i
0:1
С.
о(
:01
t..
м
....
OG
=
i
'i-u с1> <D 00
""'.... I I I I I
" о c"i C'I с1> 00
....
<1
О
11)
О
C'I ('1 со< "'" со< <=> о <D О 11) а> с1>
.'" с'? с'? .... 1'-- со< с1> о с1> <D О 00 "'"
t:: с'? с'? с1> со< .... <D с1> 11) со< 11) <D 11
00 со< с'? .... .... со< 1'-- с'? 11) со<
С'?С'? с'? с') с'? ..
t4.
<!
о' 11) 11) о с'? с'? э; 1'-- О 1'-- .... со<
00 I.Q ..,.. 00 со< со< с'? 1'-- 1'--
ci ..,.. I.Q ;:; 11) <D 11) <D <D ....
'" .... 11) с'?
....
11)
IN :... * 11) .... 11)
о I.Q C'I со< о "'" с1> О О 1'-- ....
'" ". а> С'? c':i "",. .....
. t:: 1'-- О 11) 11) с1> О
00 00 со< 00 ас 1'--
t/) СО<С1> с1> с1> с1>
с'? с1> со< 00 "'" ао
..
_1 11) .... с'? s:! 11) с1>
...:;:; s:! s:! s:! <D 00
со<
. 1'-- LI, с'?
;:; 1'--1'-- "'" 1'-- О О 1'-- 00 11) со<
KI I»:::;- СО<. c':i . c-i' . . СО<.
.... .... со< .... о о о
со<
IN "'"
О со< <D
'" ". с'? с1> с'? 8
-tr't:: <D <D c"i <D <D с'? <D со<
» '" ЗЗ .... з о ;:; о. ;:; о о о
">:
. :>: 11) 11) со< I.Q со< о о
Q»;s с'? .... с':) "'" 11)
00 о о о о о о о 8 8
11) 11) о 11) 11) 11) о 11) 11)
.... 1'--1'-- 11) 1'-- со< 1'-- О 1'-- 1'-- 11) О
O' s:!s:! 11) s:! 00 s:! .... s:! с'? 1'--
со< с'? 11) <D s:!
.", :--
"'о ""'''''
"'...
. .t---t--- .I.CI.C ."",,,,,, .""""",:>",:>""""
u'" ,..,.. " ,.. " ,.. I I ,.. I I I I I I
;>, UUI.C' U""', U"", U"':>' ""'....'
I.C "'" "" "':> "" ....
>.
!iJ
".
и
..
""
;>.
:>:1
JI
:;i
о
'
24*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
"72 ,rлава 8. ruдравлuческuй расчет системы водЯllО20 отопления
В системе отопления в целом устаиовлен общий перепад тем-
пературы JIOды
Л f == 295000.3,6.1,04.1,02 20 4 0 ()
L\ е 4, 187. 13 172 "
,достаточно близкий к задаиному (20 ос).
Потокораспределение по стоякам системы отопления получено
без проведеиия искусствеиных мероприятий (без установки, напри-
мер, дросселирующих диафраrм на стояках). Кроме Toro, выявлеиы
значения температуры теплоиосителя в стояках, иеобходимые для
точноrо расчета площади отопительиых приборов.
Пример 8.16. Рассчитаем водо-водяиой теплообмеиник скорост-
иоrо типа и подберем цирку ляциоииый иасос для системы водяноrо
отоплеиия по условиям примера 8.13 (см, рис. 8.11).
Требуемую площадь иаrревательной поверхности теплообмен-
Иика иайдем по формуле (6.1)
А 295 000. 1 .04. 1 , 02 8 7 2
Т. O 1500.24 ' м.
rде коэффициеит теплопередачи принят равным 1500 Вт/ (M ,ОС)
без детальиоrо расчета, а средияя разиость температуры rреющей
(параметры 150 н 70 ос) и иаrреваемой (параметры 85 и 85 20,4==
==64,6 ос) воды определена по формуле
Мер (150 85) (70 64,6) 24 ос,
2,31g (65:5.4)
Выбирая теплообмениик иаружиым диаметром 114 мм (площадь
одной секции дЛИНой 4 м 3,54 M ), получим число секций по
Формуле (6.2) N ==8,7:3,54==2,5 секции. Прииимаем к установке
3 секции.
Потери давлеиия при движеиии иаrреваемой воды системы
отоплеиия в межтрубном простраистве теплообмеииика (см. рис. 8.11)
найдем по формуле (6.3) /1PT.o==lO,79.0,75 2 .3==18,21 кПа,
rде скорость движения воды в межтрубиом простраистве (площадь
поперечноrо сечеиия 0,005 м 2 ) вычислеиа по формуле (6.4)
13172
w 0,75 м/с
3600. 9 75.0,005
при средией плотиости иаrреваемой воды 975 Kr/M 3 (при температу-
ре воды 75 0 С).
Центробежный насос для создаиия циркуляции в СИстеме ото-
плеиия должеи иметь подачу L п :=.13172:980==13,5 м3/ч,
rде 980 Kr/M 3 ПЛОТИОсть обратной воды при температуре 65 ос.
Давлеиие, создаваемое циркуляциоиным насосом, складывается
из потерь давления в системе отоплеиия, найденИЫХ в примере 8.15
(с запасом 10%), и в теплообмеииике за Вычетом естествеиноrо
циркуляциониоrо давлеиия:
/1рп == 1,1.49050+ 18 210 1100==71065 Па.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 8.6. ОсобеНflостu еидравАuческоео расчета систеМЫ с прuборамu и" труб 373
rде 1100 Па естественное циркуляциониое давление, возиикаю
щее вследствие охлаждеиия воды в отопительных приборах cpeд
Hero стояка 3 (см. рис. 8.11), найдениое по формуле (7.28).
Отсюда требуемый напор насоса
71 065
HH 9,81.1000 7,2 м.
Принимаем к установке два (рабочий и резервный) циркуляци-
оиных бесфундаментных насоса типа ЦВЦ 16-6,7 диаметром 50 мм,
учитывая повышение давления при уменьшении их подачи от номи-
нальных 16 до необходимых 13,5 м 3 /ч.
11. При rидравлическом расчете вертикальной однотруб-
ной системы отопления с попутным движением воды в
маrистралях расчет начинают с одноrо из крайних стоя-
ков дальнеtо или ближнеrо к тепловому пункту. Начав,
например, с ближнеrо стояка (стояка 1 на рис. 8.1, б),
задаются, как в примере 8.10, расходом воды, диаметром
труб и находят потери давления в нем. Далее определяют,
как в примере 8.12, потери давления на участке 1' 2'
обратной маrистрали и участке 1 2 подающей маrистрали,
причем расход воды на участке 1 2 ПрИНИМaIОТ равным
разности заданноrо общеrо расхода на участке A 1 и
расхода в стояке 1.
Располаrаемый перепад давления в стояке 2 рассчиты
вают как сумму потерь давления в стояке 1 и на участке
1' 2' за вычетом потери давления на участке 1 2 подаю
щей маrистрали. Вычислив, как в примере 8.11, расход и
перепад температуры воды в стояке 2, переходят к расчету
потерь давления на прилеrающих участках 2 3 и 2' 3'
маrистралей и т. д. до дальнеrо стояка 7 (см. рис. 8.1, б).
Общие потери давления в системе с попутным движением
воды определяют как сумму потерь давления на всех после
Довательно соединенных участках, включая любой стояк и
участки общих маrистралей (участки A 1 и 7' Б на
рис. 8.1, б). Потери давления в параллельно соединенных
частях системы увязывают, как в варианте 1 примера 8.13,
с пересчетом расходов воды.
8.5. Особениости rидравлическоrо расчета
системы отопления с при борами из труб
При rидравлическом расчете потери давления в разноrо
вида отопительных приборах вычисляют различно. Потери
давления в приборах со значительной площадью попереч-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
374 rAasa 8. ruдраSАUЧескuй расчет системЫ еодJlН020 omоnllСНUЯ
Horo сечения «каналов» (в колончатых радиаторах, rладких
и ребристых трубах) находят по постоянному значению ко-
эффициента MecTHoro сопротивления (КМС) прибора, вклю-
чающему значения КМС при входе и выходе воды из при-
бора. Потерей давления при движении воды внутри таких
приборов пренебреrают, так как скорость движения в «ка-
налах» очень мала.
Потери давления в конвекторах, основанных на приме-
нении труб Dy 15 или 20 мм, т. е. труб, диаметр которых
близок к диаметру подводок, являются прежде Bcero поте-
рями линейными. Поэтому, приступая к rидравлическому
расчету системы с конвекторами, необходимо решить, ка-
ким образом их определять. Можно при расчете принимать
среднее значение КМС дЛЯ всех конвекторов, входящих в
стояк или ветвь системы (см. табл. 4.2), и находить приб-
лизительное значение потерь давления.
Для точноro же rидравлическоro расчета необходимо
знать длину труб каждоro конвектора, а также схему соеди-
неиия труб между собой. Для этоrо предварительно назна-
чают типоразмер каждоrо конвектора, ориентируясь на
значения номинальноrо тепловоrо потока в Вт, приведен
ные в Справочнике проектировщика (см. табл. Х.l).
Простым для расчета является двухтрубный конвектор
(например, типа «Аккорд») в однотрубном стояке (см.
рис. 5.3, б): длину подводок увеличивают на длину труб
конвектора, равную удвоенной длине прибора, и учиты-
вают как местное сопротивление калач в торце конвектора.
При двухъярусной установке TaKoro конвектора длину труб
увеличивают на учетверенную ero длину и учитывают три
калача (см. рис. 4.5, а). Аналоrично поступают при приме-
нении конвектора типа «Универсал-С» (средней rлубины с
четырьмя rреющими трубами).
В rоризонтальной однотрубной ветви длину труб двух-
трубных конвекторов (например, конвекторов «Универ-
сал»), соединенных по бифилярной схеме (см. рис. 7.24, б),
принимают равной удвоенной длине конвекторов, а местным
сопротивлением является только калач концевоrо конвек-
тора.
Несколько сложнее rидравлический расчет rреющих
труб прибора, соединенных по параллельно-последователь-
ной схеме, как это делается, например, в бетонных отопи-
тельных панелях (см. рис. 4.4, б и 4.5, 6). В этом случае
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8.6. Особен.н.остu 2uдра8АuчесКО20 расчета gн.uфuцuрован.н.ой системы 375
предварительно определяют характеристику сопротивле-
ния приборноrо узла по формуле (8.18). Если посчитать
характеристику сопротивления каждой из параллельно
соединенных труб одинаковой и равной 81' то характери-
стика сопротивления узла из двух параллельных труб соста.
вит 8i/4, из трех параллельных труб 81/9. Это упрощаю-
щее расчет допущение вполне применимо при rидравличе-
СКОМ расчете rоризонтальных однотрубных ветвей, коrда
вода параллельными потоками пропускается по трубам
цепочки конвекторов (например, типа «Универсал»).
Если при rидравлическом расчете вертикальных однот-
рубных систем отопления приходится рассчитывать распре-
деление потоков воды внетиповых приборных узлах, co
стоящих из неравных по диаметру и длине параллельных
участков (см. рис. 8.4), то используют формулу (8.28).
В таких случаях при известной проводимости 0'1 и О'!
двух, например, параллельно соединенных участков рас-
ходы воды 01 И 02 находят, зная также, что их сумма равна
расходу воды в стояке Ост' Torдa, например,
01 == + <11 Ост.
<11 <12
(8.42)
Отдельно выполняют rидравлический расчет узла из
параллельно соединенных приборов, один из которых
расположен выше друrоrо. Распределение потоков воды в
этом случае рассчитывают с учетом дополнительноrо есте-
cTBeHHoro циркуляционноrо Давления, как в малом цирку-
ляционном кольце (см. 8.3).
По завершении rидравлическоrо расчета системы типо.
размеры конвекторов уточняют с учетом фактически полу-
ченных значений температуры теплоносителя и теплоотда-
чи труб в помещениях здания.
8.6. Особенности rидравлическоrо расчета
системы отопления со стояками
унифицированной конструкции
Унифицированные стояки, т. е. стояки одной и той же
конструкции во всем здании, применяют с целью повыше-
ния ПРОИЗВОДительности труда при заrотовительно-монтаж-
ных работах. Такие стояки используют в вертикальных
однотрубных системах с тупиковым движением воды в ма-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
876 РАа8а 8 ruдрав//uческuй расчет системы водЯН020 отопления
rнстралях для отопления мноrоэтажных зданий MaccoBoro
стронтельства.
Стояки прннимают из труб D у 20 (или D у 15) с односто-.
ронним присоединением отопительных приборов. Прибор-
ные узлы предусматривают проточноrо типа при отопитель-
ных приборах с воздушными КJlапанами (конвекторах «Ком-
форт» или «Универсал»), проточно-реrулируемоrо типа с
кранами КРТ при друrих отопительных приборах (см.
рис. 6.2 6.4).
Тепловые наrрузки стояков по возможности выравни-
вают (наrрузки должны отличаться не более чем на 40%),
причем стояки с увеличенной тепловой наrрузкой следует
размещать ближе к началу системы (или ее части).
rидравлический расчет выполняют в два этапа. На
первом этапе проводят прикидочные расчеты. При этом
исходят из ориентировочной проводимости стояков с одно-
сторонними проточно-реrулируемыми радиаторными узла-
ми, зная, что она изменяется при D у 20 от 5,7 в 5-этажных
До 3,6 кr/(ч.ПаО' ) в 16-этажных зданиях, при Dy 15
от 3,2 до 1,8 Kr! (ч. Пао,ъ) (дифференцированные значения
даны в Справочнике проектировщика). Если вместо радиа-
торов применяют конвекторы «Универсал», то проводимость
стояков уменьшают на 15 %, а при конвекторах остальных
типов на 20%.
Ориентировочная проводимость стояков должна быть!
насколько это возможно, приближена для устойчивой ра-
боты системы к требуемой. Требуемую проводимость стояков
О'треб, Kr/ (ч. Па О '2), определяют исходя из потерь давления
в них, равных (с запасом 10%) 70% !:!.Рр расчетноrо цир-
куляционноrо давления в системе (п. 3.33 rлавы СНиП
2.04.05 86), по формуле
1,26QcT
атреб I1t 11 0.6 '
С С Рр
(8.43)
rде QCT тепловая наrрузка стояка, Вт; I1t c заданный перепад
температуры воды в системе, ос.
Пример 8.17. Определим требуемую и ориентировочиую прово-
димости одиотрубноrо стояка Dy 20 с односторонними проточно-
реrулируемыми конвекторными узлами (коивектор «Аккорд») си-
стемы водя Horo отопления )Q-9тажноrо здания, если I1t c ==35 ос, рас-
'1етиое циркуляционное давление в системе 16 кПа, а тепловая
иаrруэка стояка 14 кВт.
Требуемая проводимость стояка по формуле (8.43)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
в 6 Осо6ен.н.остu еuдрав.лuческоео расчета ун.ифUцuроеан.1IеQ системы 377
Стреб == (1,26.14000.3,6): [4,187.35 (16 ooo)o. ) == 3,4 нr/(ч. ПаО' ).
Ориентировочная проводимость стояка (по интерполяции)
Оор==4,4.0,8==3,5 Kr/ (ч 'Па Об ) достаточио близка к требуемой, и
диаметр труб стояка (D y 20) оставляем без иэмеиения.
Ориентировочную проводимость стояков О'ор можно ис-
пользовать для определения расхода воды в них с целью
проверки скорости движения воды, а также для предва
рительноrо расчета размера приборов. Ориентировочный
расход воды в стояке О ор , кr/ч, вычисляЮТ по формуле
а ор == О,8а ор P 'Ь. (8.44)
rAe Pp расчетное циркуляциониое давлеиие в системе, Па.
Для paBHoMepHoro распределения теплоносителя по
стоякам (при их одинаковой тепловой наrрузке) необхо-
димо, чтобы проводимость стояков постепенно увеличива-
лась в направлении от начала системы (или части системы)
к ее концу (к последнему стояку), При четырех пяти
стояках, например, проводимость последнеrо (тупиковоrо)
стояка должна быть больше проводимости первоrо стояка
на 15 %.
Для увеличения проводимости отдельных стояков, имею-
щих повышенную тепловую наrрузку по сравнению с оста-
льными стояками, можно видоизменять их конструкцию:
применять, например, приборные узлы с замыкающими
участками и кранами КРП. в системе с нижней разводкой
можно использовать стояки с транзитной (без приборов)
подъемной частью и одной (П-образные стоЯlШ) или двумя
(1 -образные стояки) опускными частями. В системе с
«опрокииутой» циркуляцией воды можно устраивать парные
стояки (о приборными узлами через этаж), стояки с парал-
лельным транзитным теплопроводом до среДнеrо этажа (ч-
образные стояки).
Действительную проводимость сконструированных сто-
яков определяют по характеристике rидравлическоrо сопро-
тивления их составных частей. Характеристика сопротив
ления унифицированных этажестояков при высоте этажа
здания 2,8 м приведена в Справочнике проектировщика
(при иной высоте этажа вводятся поправки).
На основании выбранной проводимости стояков уни-
фицированной конструкции выполняют окончательный rид
равлический расчет (второй этап), Конечной целью KOToporo
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
378 rлава 8 ruдравлuческuй расчет CUCmeAlbt водян.оео отоплен.ШI
является определение действительноrо расхода воды в
стояках и уточнение потерь давления в системе (см. п. 10.11
в Справочнике проектировщика). При расчете диаметр уча-
стков маrистралей устанавливают по значениям Sуд р [по
формуле (8.34)], причем Rcp вычисляют только для маrи-
стралей (по величине 0,3 I1р р ).
При системе, состоящей из двух частей, рассчитывают
отдельно каждую часть. Затем, считая основным расчет,
например, левой части, находят по соотношению проводи-
мастей обеих частей [исходя из формулы (8.15)] коэффи-
циент пересчета расхода воды в правой части системы.
При системе, состоящей из четырех частей, поступают
аналоrично. Рассчитывают отдельно каждую половину си-
стемы. Затем, считая расчет одной половины основным,
определяют коэффициент пересчета расхода воды в друrой
половине системы.
t 8.7. Особенности rидравлическоrо расчета
системы отопления с естественной циркуляцией воды
Систему водяноrо отопления для увеличения естествен-
Horo циркуляционноrо давления устраивают, как уже из-
вестно, с верхней разводкой. Расчетное циркуляционное
давление А.Р р определяют по формуле (7.18).
rидравлический расчет системы обычно выполняют по
способу удельных линейных потерь давления, выбирая
основное циркуляционное кольцо по выражению (8.21).
Нередко основное кольцо проходит не через дальний, а че-
рез ближний к тепловому пункту прибор, особенно в двух-
трубных системах одноэтажных зданий (см. 6.7).
Вспомоrательную величину среднее ориентировоч-
ное значение удельной линейной потери давления R cp ,
Па/м, определяют по формуле
0,5 !:!рр
Rcp== '2:1 (845)
Формула (8.45) по структуре аналоrична формуле (8.22).
Она отражает примерное равенство линейных и местных
потерь давления в системах отопления с естественной цир-
куляцией воды.
rидравлический расчет системы проводят, пользуясь уже
известными приемами, по правилам, приведенным в 8.3.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8 7 Особен1'lости еuдраВАUЧССКоео pac'lcтa еllа.uтациО1'lIlОЙ ollc'fIcM/iI
87.
е
При расчете системы отопления с естественной циркуля-
цией воды по способу характеристик сопротивления и
проводимостей применение формулы (8.12) приводит к
значительному преуменьшению потерь давления, особенно
при скорости в трубах ниже 0,1 м/с. Поэтому потери давле-
ния на Ka OM участке с использованием характеристики
их сопротивления при малой скорости движения воды в си-
стеме необходимо определять по формуле
L'1p =='I'S02, (8.46)
rде 'I'==л/л'ще,Р поправочный коэффициент, учитывающий уве-
личенне коэqxpнцнента rндравлнческоrо трення л по сравненню со
эиачеиием Л тер прн турбулентном двнженин воды, принятым при
составлении вспомоrательной таблицы (см. табл. 8.9). S харак-
теристика rндравлнческоrо сопротивлення участка, Па! (кr7ч)t,
определяемая по формуле (8.14); О расход воды на участке, кrlч.
Коэффициент 'Ф одновременно увеличивает значения ко-
эффициента местных сопротивлений в такой же степени,
как и значения коэффициента rидравлическоrо трения А,
что обеспечивает некоторый запас (значения возрастают
в меньшей степени).
При rидравлическом расчете rравитационной системы
водяноrо отопления малоэтажноrо здания, особенно си
стемы квартирноrо отопления, коrда теплообменник рас-
полаrается на одном уровне с отопительными приборами,
необходимо достаточно точно определять естественное цирку-
ляционное давление, связанное с охлаждение1\{ теплоноси-
теля воды в трубах. rидравлический расчет поэтому делят
на предварительный и уточняющий, а после предваритель-
HOro rидравлическоrо расчета выполняют тепловой расчет
труб.
Предварительный rидравлический расчет проводят ис-
ходя из приблизительноrо значения расчетноrо циркуля-
ционноrо давления p , Па, вычисляемоrо для двухтрубной
системы отопления по эмпирической формуле
L'1p ==g [Ыхl' (l+hl') :1: /11 (pO PI')J, (847)
rде Ь<:О,4 коэффицнент, эавнсящий от покрытия труб теп-
ловой изоляцией; hl' расстояние по вертикалн от центра иаrре-
ваиия до подающей маrистрали, м; 1 расстоянне по rоризоитали
от rлавноrо до расчетноrо стоика, м; h 1 расстоянне по вертикали
от цеитра наrревання до центра охлаждення в приборе, м; знак
плюс соответствует расположению центра ОХЛаждения выше центра
иаrревания, знак минус ниже центра наrреваиия,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
3ВО r лава 8. rидравличес"ий р чет системы водЯНОIJ() отоплен.ия
Первый, основной, член правой части формулы (8.47)
выражает ориентировочное значение /).Pe:rp eCTeCTBeH
Horo циркуляционноrо давления, возникающеrо вследствие
охлаждения воды в теплопроводах (C:\>I. 7.3). Вычислить
ero значение точно невозможно, так как еще неизвестны Диа
метр труб и температура воды в них. Второй член опреде-
ляет значение /).Ре.пр eCTecTBeHHoro циркуляционноrо
давления, связанноrо с охлаждением воды в отопительных
приборах, которое может способствовать или противодей-
ствовать циркуляции БОДЫ в системе.
Предварительный rидравлический расчет выполняют,
определяя расход воды по формуле (8.2) в предположении,
что теплопотери помещений возмещаются только при борами
(без учета теплоотдачи теплопроводов). После выбора Диа-
метра труб и вычисления потерь давления в системе /).Рпот
проводят тепловой расчет труб с получением значений тем-
пературы воды на участках системы. Тепловой расчет труб
выполняется исходя из следующих положений.
Теплоотдача теплопровода QTP на участке длиной ITP'
соrласно формуле (4.28), может быть найдена как
QTP == QTpITP' (8.48)
rде QTP теплоотдача I м вертнкально нлн rОРИЗ0нтально проло-
женноrо теплопровода, определяемая по табл, II.22 СпраВочника
проектировщнка прн известной начальной температуре теплоноси-
теля, т. е. по разностн температуры t паq tB'
Теплоотдачу QTP можно считать равной изменению эн-
тальпии теплоносителя воды QT при ее движении от начала
до конца участка теплопровода
QT == атс (tHaq tKOJl), (8.49)
rде а т расход теплоноснтеля воды на участке, кr/ч, по предва-
рительному rндравлическому расчету; ( нач н t ион температура
воды соответственно в начале и конце участка, ОС.
По формулам (8.48) и (8.49) найдем
QTplTp
( кон == tHaq G
С т
(8.50)
При тепловом расчете длинных участков расчет для
уточнения приходится выполнять ДважДЫ исходя при
вторичном определении не из начальной, а из средней тем-
пературы воды на участке.
Электронная бнблнотека http://tgv.khstи.rи/
8.7. Особенности 2идравАическ о расчета ера8uтационной системы 381
Тепловой расчет начинают с первоrо участка от тепло-
обменника, считая tHa'l===t r . Принимая найденную t ион
в качестве tHa'l для последующеrо участка, продолжают
расчет и таким путем определяют температуру (а следова-
тельно, и плотность) воды в каждой узловой точке системы,
в том числе при входе воды в приборы.
Пример 8.18. Найдем теплоотдачу в помещен не прн t B == 18 ос
и температуру воды в конце участка неизолнрованноrо вертикаль-
Horo теплопровода Dy 20 длнной 2,1 м, если расход теплоносителя
воды G r ==86 кr/ч и t»8'1==89,4 0 c.
Решенне заПисываем в табл. 8.14.
Таблица 8.14. Тепловой расчет участка теплопровода
системы водяноrо отопления
U ;.
о
::ii Q
". '" f:;- .... ..!"
<:- ::ii ::! U I '" щ I
:.: ::ii
.. Q. ;,. о ". Q. Q. ".
". j.. i>, '" ... '" .... '"
.... tz: .. !-< tz:U 1tI
:>.. Q <о- о' о
7 I 86 1 2 ,} 1 20 189,41 IВ 171,41 79 I 166 }.71 87 ,7
Уточняющий rидравлический расчет проводят в том
случае, если обнаружится значительное расхождение между
подсчитанными потерями давления в системе 6.р пот и дей-
ствительным располаrаемым циркуляционным давлением
Jlpg, которое определяют по формуле
p ==g [ ht (Pl+i pj) :1: hi (pg Pr) J (В.51)
Первый член правой части формулы (8.51)' повторяет
формулу (7.22), которую теперь уже можно использовать,
так как стала известной плотность воды, второй вклю-
чает плотность обратной воды при ее действительной темпе-
ратуре.
rидравлический расчет системы уточняют, если I'1p пот<
<0,85 I'1p или I'1рпот>l'1р . Однако в этом случае при fИД-
равлическом пересчете допустимо тепловой расчет труб не
повторять.
Если окажется, что I'1рпот<О,7I'1р или I'1рпот>I,15Jlр ,
то уточняют не только rидравлический расчет, но и
тепловой расчет труб, т. е. фактически заново проводят
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
382 r лава 8. ruдраsлuческиfl расчет систвмы водЯIiDeО отопления
весь расчет. При удачно выполненном предварительном
rидравлическом расчете, коrда I'1Рпот== (O,85+1,O)I'1 ,
rидравлический и тепловой расчеты оставляют без измене-
ний.
Данные тепловоrо расчета труб используют при расчете
площади отопительных приборов. Необходимую тепловую
мощность Q пр каждоrо прибора вычисляют по уравнению,
аналоrичному уравнению (4.27):
Qnp==Qn LknQTp, (852)
rAe Qп расчетная теплопотребность помещения; LknQTP CYM
марная полезная теплоотдача имеющихся в помещении теплопро-
водов, известная из тепловоrо расчета труб.
Плотность тепловоrо потока каждоrо прибора qпр ( 4.6)
вычисляют по действительной средней температуре воды.
Эrу температуру находят по формуле (4.21) при действи
тельных значениях тепловой мощности, расхода и темпера-
туры воды в месте входа теплоносителя в прибор.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Что выражают тепловые наrрузки участков подающеrо и
обратноrо теплопроводов?
2. Сравните значения коэффициента rидравлическоrо трения
по формулам Колбрука и Альтшуля при турбулентном движеиии
воды в стояках однотрубных систем отопления.
3. Выведите формулы для определения потери давления на
fчастке теплопровода при rидравлнческом расчете по приведенным
длинам и динамическим давлениям.
4. Сопоставьте проводимости приборных узлов (проточноrо.
проточно-реrулируемоrо и с замыкающими участками) при одииако-
вой длине радиаторов и конвекторов.
5. Разработайте способ определения действительноrо значеиия
коэффициента затекания воды в отопительный прибор одиотрубной
системы отопления с замыкающими участками (при задаиной кон-
струкции маЛоrо циркуляционноrо кольца).
6. Проделайте rидравлический расчет стояка 1 (рис. 8.7) од-
нотрубной системы водяиоrо отопления по условиям примера 8.4
и сравните с результатами расчета в примере 8.11.
7. Проверьте аналитически правильность выбора значения
(0,5) коэффициента затекания воды в отопительный прибор на пер-
вом этаже в стояке 2 (рис. 8.7) однотрубион системы отоплеиия.
8. Закончите rидравлический расчет участков двухтрубноrо
СТОяка УН tpис. 8,8) по iYсловиям примеров 8.6 и 8.8.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8,7. Особенности еидрамичеСКО20 расчета 2раеuтацивнноа системы 388
9. Постройте эпюру u.иркуляu.ионноrо давления в вертикаль-
ных участках стояка У/ J двухтрубной системы водяноrо отопления,
изображенной на рис. 8,8.
10. Составьте алrоритм rидравлическоrо расчета ветвей rори-
ЗОнтальной однотрубной системы водяноrо отоплення мноrоэтаж-
Horo здания.
, 11. Установите нзменение расхода металла на радиаторы
типа МС-140 дЛЯ одНоrо однотрубноrо стояка по рнс. 8.11 при из-
мененни в нем перепада температуры БОДЫ от 10 до 30 ОС, приняв
в формуле (4.24) qиом==725 Вт7м2, п==О,3; р==О, прн площади сек-
цин 0,24 м 2 , массе секции 7,4 Kr (считая Qnp==Qn, t B ==20 ОС, 3== 1,0).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л 'У. ПАРОВОЕ, ВОЗДУШНОЕ н
ПАНЕЛЬНО.ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ
rЛАВА 9. ПАРОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ
t 9.1. Система паровоrо отопления
в системе паровоrо отопления зданий и сооружений
используется водяной пар, свойства KOToporo как теплоно-
сителя для отопления рассмотрены в rл. 1. Водяной пар в
системе состоит из смеси cyxoro насы[Ценноrо пара и Ка-
пелек воды, т. е. находится во влажном состоянии. Влажное
r.остояние изменяется при движении пара по трубам. По
пути движения пара происходит, как ее называют, попутная
конденсация части пара вследствие теплопередачи через
стенки труб в окружающую среду. Поэтому, cTporo rOBop я,
по паропроводам системы перемещается пароконденсатная
смесь, плотность которой должна вычисляться по плотности
cyxoro насы[Ценноrо пара с учетом erO доли в смеси (сте-
пени сухости пара) при данном содержании влаrи. Прак-
тически же при расчетах паропроводов исходят из плот.
ности cyxoro пара.
Общая классификация и характеристика системы паро-
Boro отопления даны в rл. 1. Напомним, что система паро-
Boro отопления обладает по сравнению с системой водяноrо
отопления некоторыми преимуществами:
1) возможность быстроrо наrревания помещений при
подаче пара в отопительные приборы и столь же быстроro
их охлаждения при выключении подачи пара;
2) сокращение капитальных вложений и расхода металла
вследствие уменьшения размеров отопительных приборов и
конденсатопроводов;
3) возможность отопления зданий любой этажности,
так как столб пара не создает значительно повышенноrо
rидростатическоrо давления в нижней части системы.
Видно, что система паровоrо отопления более приroдна,
чем система водяноrо отопления. для периодическоrо обоrре-
вания поме[Цений (например, для дежурноrо отопления).
Однако эксплуатационные недостатки системы Паровоrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 9 1. Система nароеО20 оmОnll81lия 881)
отопления настолько су[Цественны, что значительно orpa-
Ничивают область ее применения. Недостатками системы
Паровоrо отопления являются:
1) невозможность реrулирования теплоотдачи отопи-
тельных приборов путем изменения температуры теплоно-
сителя, т. е. невозможность качественноrо реrулирования;
2) постоянно высокая температура (100 ос и более)
поверхности теплопроводов и отопительных приборов, что
вызывает разложение оседаю[Цей орrанической пыли, а
также вынуждает устраивать перерывы в подаче пара;
перерывы в подаче пара приводят к колебанию температу-
ры воздуха в поме[Цениях, т. е. к понижению уровня теп-
ловоrо комфорта;
3) увеличение бесполезных теплопотерь паропроводами,
коrда они проложены в необоrреваемых поме[Цениях;
4) шум при действии систем, особенно при возобновле-
НиИ работы после перерыва;
5) сокра[Цение срока службы теплопроводов; при пере-
рывах в подаче пара теплопроводы заполНяются воздухом,
Что усиливает коррозию их внутренней поверхности.
Вследствие этих недостатков система Паровоro отопле-
ния не допускается к применению в жилых, об[Цественных
и административно-бытовых зданиях, а также в произ-
lюдственных поме[Цениях с повышенными требованиями к
чистоте воздуха.
Паровое отопление может устраиваться в производст-
венных поме[Цениях без выделения пыли и аэрозолей или G
выделением неroрючей и неядовитой пыли, неrорючих и не
поддерживаю[Цих rорение rазов и паров, со значительны-
ми влаrовыделениями, а также для обоrревания лестнич-
ных клеток, пешеходных переходов, вестибюлей зданий.
Во всех случаях Паровое отопление допускается приме-
нять при обосновании (например, при избытке пара, исполь-
syeMoro в техНолоrическом процессе производства). Отме-
тим, что при реконструкции старых предприятий имею[Цие-
ся системы паровоro отопления заменяютСЯ водяными как
более экономичНыми и надежными в эксплуатации.
15 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
886 r "ша 9 Ла1Ю80е отО1lAI!ние
9.2. Схемы и устройство системы napoBoro отопленНJI
Система паровоrо отопления изобретена в Анrлии в сере-
дине ХУll 1 в. Наибольшее распространение она получила
в виде системы BblcoKoro давления в первой половине
Х lХ в. С середины Х 1 Х в. стала применяться система
низкоrо давления. В настоящее время паровое отопление
используют оrраниченно (см. 9.1) в основном, коrда
технолоrический процесс связан с потреблением пара.
Пар для ведения технолоrическоrо процесса подают, как
правило, от внешних источников при сравнительно высо-
ком давлении. В этих условиях для отопления используют
«мятый» (отработавший) снизивший давление после тех-
нолоrическоrо оборудования, или редуцированный (с пони-
жением давления) пар, предусматривая разомкнутые систе-
мы (см. рис. 1.6,6). Замкнутые системы (см. рис. 1.6, а)
встречаются редко.
Паровое отопление основано на передаче в помещения
скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при
конденсации насыщенноrо пара. Для отопления может
быть использован переrретый пар, но специальное переrре-
вание пара экономически не оправданно, так как дополни-
тельно получаемое количество теплоты невелико (мала
теплоемкость пара) сравнительно с тепловым эqxpeктом фа-
зовоrо превращения пара в воду.
Расчеты систем паровоrо отопления проводят , как уже
сказано, по показателям cyxoro насыщенноro пара, давле-
нию Koтoporo всеrда соответствует определенная темпера-
тура.
Удельная энтальпия cyxoro насыщенноrо пара i П1
кДж/кr, зависящая от давления, под которым находится
пар, определяется по формуле
i n == iж+r,
(9.1)
rде i ж дельная энтальпня кнпящей ВОДЫ, полученная прн на-
rреванни 1 Kr ВОДЫ от температуры замерзания (обычно от О ОС)
дО температуры кнпения, кДж/кr; r удельная теплота парооб-
разования, полученная В результате превращения 1 Kr воды В пар
при температуре кнпення, кДж/кr.
Пример 9.1. Найдем по таблнцам у дельную энтальпию cyxoro
насыщенноrо пара пр и нзбыточном (манометрнческом) давлении
0,02 МПа.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 2 Схемы и устройство системы nаРО8оео отопления 887
Удельная энтальпия пара '"
i п 439+2245 2684 кДж/кr.
В системе паровоrо отопления применяются те же ото-
пительные приборы, что и в системе водяноrо отопления.
Вода, охлаждаясь в приборе, передает в современных рас-
четныХ условиях в отопливаемое помещение 84
335 кДж/кr. Пар, конденсируясь в приборе, выделяет в pac
чете на 1 Kr значительно большее количество теплоты (по
примеру 9.1 выделяется удельная теплота парообразования
/==2245 кДж/кr). При превращении пара в воду темпера
тура ero, как известно, не изменяется, т. е. температура
! конденсата должна быть равна температуре насыщенноrо
пара (tK==t Hac ; в примере 9.1 t Hac == 105 ОС). Объем пара
уменьшается в среднем в 1000 раз: 1 Kr пара до превраще
ния в 1 Kr воды занимает объем около 1 м 3 .
Если в отопительный прибор поступает расчетное коли
чество пара [формула (4.4)] и обеспечено свободное удаление
конденсата, прибор целиком заполняется паром. Конден-
сат в виде пленки стекает по стенкам прибора вниз
(рис. 9.1, а). Коrда количество поступающеrо пара YMeHb
шается, в нижней части прибора остается невытесненный
воздух (рис. 9.1,6). Если же при этом еще затруднено
удаление конденсата, то конденсат задерживается в прн
боре (рис. 9.1, в) и, соприкасаясь с более холодными поверх-
ностями, «переохлаждается», т. е. ero температура стано-
вится ниже температуры пара (tl{<t иас ),
Следовательно, при количественном реrулировании
(уменьшении расчетноro расхода пара) теплопоступление в
помещение от каЖДоrо килоrрамма пара, поступающеrо в
прибор, увеличивается до
q==r+c (tHac tK)' (92)
однако в целом теплопередача прибора уменьшается.
Расширяя классификацию систем, приведенную в 1.4,
отнесем к системам низкоrо давления системы при избы-
точном давлении пара O,005 O,02 МПа, а системы при
давлении пара 0,02 0,07 МПа назовем системами повы.
шенноrо давления. Системы низкоrо давления, как правило,
устраивают замкнутыми, а системы повышенноrо и BblcoKoro
'" РИВКИИ С. Л., Александров А. А. Термодинамические свои-
ства воды И во.jtяноrо пара. М., Энерrоатомиздат, 1984.
25.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
888 Рllава 9. ПаРО80е отопление
(1)
р}
В)
.. . . i . . . .
.:: :пr ::
" ".' "
. .' . j " . .
. .
" . .. "
. .
. . . .
. .
" "1" "
. .
, .
. "1. .
. . . 1 ' . . .
.." "..
.' . r\ р'.'
. .r. .
" . "
"" . " ..
. . I .
.. .. " "
. . . ?A I P" .
., .
. " ."
. , .
, .
ВОЗДУХ
. .
. ..
. -
KOHJ\EHCAT
Рнс. 9.1. Распределенне пара, конденсата н воздуха в ОТОПНТeJlЬНОМ прнборе прн
подаче пара в расчетном количеСтве (а) н в уменьшенном (б, е)
давления разомкнутыми. В системах низкоrо давления во
всех отопительных приборах давление близко к атмосфер
ному.
Разводка пароПроводов в зависимости от места их Про
КЛадки относительно отопительных приборов бывает Bepx
ней (см. рис. 5.1, а) I нижней (см. рис. 5.1, б) и средней,
коrда паропровод размещают на промежуточном этаже
здания (например, под перекрытием BToporo этажа трех-
этажноrо вдания). Маrистральные паропроводы и KOНДeH
сатопроводы MorYT быть, как и в системах водяноrо отопле-
ния, с тупиковым (встречным) и попутным движением тепло-
носителя (см. рис. 5.1).
Схема замкнутой двухтрубной системы низкоrо давления
с тупиковым движением пара и конденсата в маrистралях
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 2 Схемы и устройство системы nароооео отоnлеff.ия 389
изображена на рис. 9.2. Система проста по конструкции и
удобна в эксплуатации. Перед пуском система заполняется
водоЙ до уровня I I. После наrревания воды до темпера-
туры кипения в котле образуется пар, собирающийся в Па-
росборнике. Давление пара определяет высоту h, м (см.
рисунок), на которую поднимается вода:
h == Риао/Ук' (9.3)
rде Риа9 избыточное давление пара в котле, Па; ,\,1{ удельный
вес, Н/м 3 , коиденсата.
Пример 9.2. Найдем высоту стояния кондеисата h В конденса-
топроводе иад уровнем воды в паросбориике при давлении пара
Риаб==0,02 МПа.
Уровень воды 1 1 I 1 в конденсатопроводе установится: ВЫШе
\ fРОВНЯ: воды 1 l (рис. 9.2) окруrленно иа h== Ризб/Уl{== Ризб/рl{g==
==0,02.106: (1000.9,81)==2 м.
В примере 9.2 найдена высота столба воды, создающеrо
rидростатическое давление, которое уравновешивает давле-
ние пара в котле. При работе системы фактическая высота
столба воды несколько больше h, так как необходи-
мо дополнительное давление, чтобы преодолеть сопрот в-
ление движению конденсата по «мокрому» (целиком запол-
ненному) конденсатопроводу до котла. Поэтому над уров-
нем ll ll во избежание затопления roризонтальноrо «су-
xoro» (частично заполненноrо) конденсатопровода оставля-
ют еще не менее 0,25 м (см. рис. 9.2).
Для защиты системы от повышения давления пара сверх
расчетноrо используют простое, но надежное автоматически
действующее предохранительное устройство rидравли-
ческий затвор, дополненный бачком для сбора выбрасывае-
мой паром воды и выпуска лишнеrо пара в атмосферу.
Пар из котла поступает по паропроводам в приборы;
давление пара в приборах близко к атмосферному. Распре-
деление пара по приборам реrулируют вентилями перед
приборами, контролируя полноту ero конденсации в при-
борах при открытых отверстиях специальных тройников 8.
При движении по паропроводу часть пара, как известно,
конденсируется в паропроводе появляется попутный
конденсат. При средней разводке, показанной на рис. 9.2,
попутный конденсат из rоризонтальноrо паропровода сте-
кает в нижние приборы. Попутный конденсат в стояках для
верхних приборов увлекается поднимающI'lМСЯ паром, при
этом возникают щелчки, треск и даже rидравлические уда-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
890 r АOIЮ !j. ПоfЮl(Je отопление
.5
t-...
......
4
][
TtJ
1
Рис. 9.2. Замкиутая система паровото
отоплеиия иизкото давлеиия со средией
разводкоЙ
1 котел; 2 паросборннк; 3 пре-
дохранительное устройство; 4 сухой
конденсатопровод; fj пароПрОВОД; 6
воздушная труба; 7 паровой вентнль;
8 тройннк е пробкой; 9 мокрый
конденсатопровод (в кружках.... номера
расчетных участков)
..t::
g
'v
t[J
rr---*
j 1
77
1
Т7
78
3
'"
0..1::::
2
'"
->:::
5'1
Рве. 9.3. Схема сlIcтемы осушкн пара ПрИ Иижней разводке naропроводов (о) и
верхней (6)
I .... пароПрОВОД; 2 тндравлическнiI затвор; 3 конденеатопровод; 4 калач;
fj конденсатиый стояк
ры. Для оrраничения указанноrо явления системы со сред-
ней или нижней разводкой проектируют таким образом,
чтобы пар поднимался в стояках на высоту не более двух
этажей. При нижней разводке предусматривают отведение
попутноrо конденсата через rидравлический затвор в конце
паропровода (рис. 9.3, а).
Малошумная работа системы обеспечивается при верх-
ней разводке, так как попутно образующийся конденсат
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 9 2. Схемы и устро{Ц:т80 системы nарО80ео отопления 391
Рис. 9.4. Обвод сухим коидеисаТОПРО80-
дом дверноrо проема
1 воздушиая труба: 2 изолирован-
на" труба в подпольиом канаяе. '3
тройник с пробкоit
( ' -I
I !
I 1
. .
3
всюду перемещается по уклону (уклон покаэан стрелкой) в
направлении движения пара. Для удаления попутноrо
конденсата, минуя приборы (конденсат уменьшает тепло-
передачу), возможно присоединение стояков к паропроводу
через калачи с установкой rидравлическоrо затвора в конце
паропровода (рис. 9.3, 6).
В открытых системах паровоrо отопления воздух нахо-
дится в свободном состоянии. Удельный вес воздуха больше
приблизительно в 1,6 раза, чем вес пара при температу-
ре 100 ос соотношение 9 Н!м З (плотность 0,92 кr!м З ) к
5,7 Н/м З (плотность 0,58 кr/м З ). Этим объясняется скопле-
иие воздуха в низких местах системы над поверхностью
конденсата. Растворимость воздуха в конденсате незначи-
тельная (из-за высокой температуры конденсата) и воздух
остается в свободном состоянии.
В сухом конденсатопроводе воздух перемещается над
стекающим по уклону конденсатом. В Са:\ЮЙ низкой точке
воздух удаляется в атмосферу по воздушной трубе через
открытый вентиль (см. рис. 9.2). Воздушная труба служит
также для впуска воздуха с целью ликвидации разреже-
ния, возникающеrо при конденсации пара в периоды прек-
ращения работы системы.
При мокрых конденсатных трубах прокладывают спе-
циальные воздушные трубы для сбора воздуха над поверх-
ностью конденсата и последующеrо ero удаления в атмос-
феру в одном месте (обычно около котла).
При прокладке cyxoro конденсатопровода над полом
первоrо этажа трубу у проемов дверей и ворот опускают в
подпольный канал, изолируют, снабжают тройником с
пробкой для опорожнения и прочистки и воздушной тру-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
392 Рлива 9. Паровое отопление
т7
v 6 v
< <*< < < < <--zr<тg( < < <*-(....
НО но
Рис. 9.5. Разомкиутая система паровоrо отопле
иия BblcoKoro давления со средией разводкой
1 водоотделитель; 2 редукциоииый кла-
пан; 3 предохранительный клапаи; 4
коллектор; 5 паровой веИ'ТI<ЛЬ; 6 коидеи-
сатоотводчик; 7 кондеисатиый бак; 8 воз-
душиая труба; 9 конденсатиый насос
бой Dy 15 над проемом (рис. 9.4). При мокром конденсато-
проводе вверху добавляют кран для выпуска воздуха.
Стояки устраивают, как правило, двухтрубными. При
однотрубных стояках подводки к приборам делают снизу с
установкой уrловых запорно реrулирующих вентилей и
воздушных кранов посередине высоты каждоrо прибора.
Работа вертикальных однотрубных систем сопровождается
шумом и rидравлическим ударами. Поэтому их чаще устраи-
вают rоризонтальными проточноrо типа.
При давлении пара выше 0,02 МПа применяют вместо
замкнутых разомкнутые системы (иноrда делаются и при
низком давлении). Схема разомкнутой двухтрубной системы
с тупиковым движением пара и конденсата в маrистралях
приведена на рис. 9.5. Пар после сепарации в водоотделите-
ле попутноrо конденсата, образовавшеrося в наружном
пар оп ров оде, проходит через редукционный клапан в
распределительный коллектор. В редукционном клапане
давление пара понижается и поддерживается на заданном
уровне. Коллектор снабжен манометром и предохранитель-
ным клапаном.
Для спокойной и надежной работы системы при высоком
давлении предпочтение отдают средней и особенно верхней
разводке с уклоном паропровоДОВ в направлении движения
пара во избежание встречноrо движения попутно образую-
щеrося конденсата (см. 5.2). На прямых участках маrи-
стралей для компенсации тепловых удлинений труб уста-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.2. Схемы и устройство системы nарОfJ020 отопления 39з
навливают П образные компенсаторы между неподвижны-
ми опорами (н. о на рис. 9.5).
На спускных трубах от водоотделителя и распредели-
тельноrо коллектора установлены конденсатоотводчики.
Конденсатоотводчики помещены и после каждоrо прибора.
ВентилИ для полноro отключения приборов предусмотре-
ны и I:Ia паровых, и на конденсатных подводках, таК как
при установке лишь одноro вентиля пар может ПрОНИКатЬ
в приборы ИЗ конденсатопроводов.
Конденсат собирается в конденсатный бак. Конденсат-
ные баки делают открытыми, сообщающимися с атмосфе
рой, и закрытыми, находящимися под небольшим избыточ-
ным давлением. Открытый бак применяют в системе низко-
ro давления с самотечными конденсатопроводами (недо-
статок повышенная коррозия труб). В системе высокоro
давления в напорных конденсатопроводах появляется пар
вторичноrо вскипания, образую!цийся при кипении высо-
котемпературноrо конденсата после понижения давления
в конденсатоотводчиках ( 9.9). Использование OТKpbITOro
бака в этом случае привело бы к дополнительным теплопо-
терям с паром вторичноro вскипания, уходящим в атмосфе-
ру (10 15%). Для уменьшения теплопотерь в СИС1еме
BbIcoKoro давления применяют закрытый бак.
Воздух (оставшийся в системе после «продувки» паром)
в напорных конденсатопроводах захватывается конденса-
том, движущимся G высокой скоростью. Водовоздушная
эмульсия по трубам попадает в закрытый конденсатный бак
и только там воздух отделяется от конденсата и периодиче-
ски отводится в атмосферу через специальную воздушную
трубу.
Конденсат, собирающийся в бак, перекачивается НаСо-
сом на тепловую станцию. Конденсатные насосы (рабочий If
резервный) устанавливают ниже уровня ДНа конденсатноro
бака (на O,4 O,5 м), как rоворят, <ШОД валяю. Это дела-
ется во избежание вскипания конденсата, нарушающеro
работу Насоса.
Воздуховыпускные вентили помещают не только в ме-
стах сбора конденсата; в крупных системах их устанавли-
вают и в самых удаленных от тепловоrо пункта меСТах для
«продувки» системы при пуске Пара.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
94 [лава 9 Паровое отопление
t 9.3. Оборудоввнне системы napoBoro отопления
В системе паровоrо отоп-
ления применяют, кроме обыч-
Horo для системы центрально-
ro отопления, специальное
оборудование: водоотдели-
тель, редукционный клапан,
конденсатоотводчики, конден-
сатные бак и насос, бак-сепа-
ратор, предохранительный
клапан.
Водоотделитель предназна-
чен для осушки пара от-
деления попутноrо конденса-
та, накопившеrося в наруж-
ном паропроводе, от пара,
поступающеrо в систему отоп-
ления.
Водоотделитель сосуд
круrлой формы подбирают
в зависимости от диаметра
присоединяемоrо паропрово-
да, принимая ero диаметр в
3 4 раза, а высоту в 4 8
раз больше диаметра паропро-
вода. Конденсат, настилаясь
на стенку водоотделителя и
встречая на своем пути пре-
пятствия «шоры)}, стеКает
вниз к отверстию в дне. Диа-
метр конденсатноrо отверстия (и патрубка) делают в 4 5
раз меньше диаметра паропровода (но не менее 20 мм).
Осушенный пар поступает в редукционный клапан.
Редукционный клапан выполняют пружинным или rрузовым.
Ero устанавливают на rоризонтальном участке паропрово-
да. Схема основной части более СЛОЖноrо пружинноrо
редукционноrо клапана изображена на рис. 9.6. Золотник,
расположенный на пути движения пара, жестко связан
штоком с поршнем. Давление пара Рl передается по трубке
BOKpyr штока в пространство над поршнем. Первоначаль-
ное реrулирование положения поршня и золотника, а также
"
e:bl=»
Рис. 9.6. Схема редУкциоииоrо КJlа-
паиа
1 ЗОJlОТИИК. 2 шток. 3 пру-
жииа; 4 поршеиь. 5 трубка;
6 сеДJlО
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 9 3. Оборудование систеJCЫ nарОВ020 отопления 3911
сжатия пружины, расположенной BOKpyr трубки, прово-
дится вращением маховика под поршнем. При этом прибли-
жают золотник к седлу, устанавливая степень открытия
золотниковоrо отверстия, необходимую для понижения
давления протекающеrо пара от Р! до Р2'
Площади золотника и поршня одинаковы, и изменение
давления пара Рl (перед клапаном) не влияет на степень
открытия золотНИковоrо отверстия. Увеличение давления
после клапана (сверх заданноro Р2) вызывает опускание
золотника с поршнем и дополнительное сжатие пружины .'3,
вследствие чеrо восстанавливается необходимое давление
Р2' При понижении давления после клапана пружина раз-
жимается, поршень с золотником поднимаются, что вновь
приводит К восстановлению давления Р2'
Редукционный клапан может выполнять функции запор-
ной арматуры. В верхней части клапана имеется второй
маховик, с помощью KOToporo можно, сжимая пружину,
опустить золотник до сеДЛа, прекратив протекание пара.
Редукционные клапаны различают по условному про-
ходу присоединительных патрубков (D y ==25-----150 мм, и
площади BHYTpeHHero отверстия (изменяется от 2 до 52,2 см!).
Выбор редукционноrо клапана делают по необходимой
площади BHYTpeHHero отверстия а, CM , определяя ее по
формуле
а == G п /О,6gf. (9.4)
rде ОП расход пара через клапан, кr/ч; gf расход пара через
, 1 см 2 отверстия клапаиа, Kr/ (ч ,см 2 ); определяется в зависимости
от разности давления пара перед (Pl) и после (Р2) клапана.
При значительной разности давления пара Pf и Pr,
коrда давление должно быть снижено более чем в 5 раз,
подбирают ДВа клапана, устанавливая их последовательно.
Пример 9.3. Выберем редукциоииый клапан для снижения
избыточиоrо давлеиия насыщенноrо пара от 0,35 до 0,17 МПа при
расходе 280 кr/ч.
По HOMorpaMMe (см. рис. 11.16 в Справочнике проектировщика)
находим gl== 137 Kr/ (ч ,см 2 ). Тоrда площадь отверстия клапана по
формуле (9.4)
а ==280: (0,6.137) ==3,4 см 2 .
По заводским данным выбираем редукционный клапан Dy 40.
имеющнй площадь BHYTpeHHero отверстия 3,48 см 2 .
Конденсатоотводчики. Простейшими устройствами для
отведенИI Аонденсата и задержания пара являются rид-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
396 r лава 9. Паровое отопление
равлические затворы U образные петли из труб (см.
рис. 9.3). В таких затворах rидростатическое давление
столба конденсата предотвращает прорыв пара в конденса-
топроводы. Высота rидравлическоrо затвора h з , м:
h з 100 !1р+0,2, (9.5)
rде !1р разность давления до и после затвора, МПа.
Диаметр труб rидравлическоro затвора принимают до-
статочным для протекания максимальноrо количества кон-
денсата со скоростью 0,2 0,3 м/с.
В системах повышенноrо и BbIcoKoro давления вместо
затворов, высота которых была бы слишком большой,
применяют специальные приборы конденсатоотводчики.
Конденсатоотводчики бывают поплавковые и термические.
Приборы термическоrо действия леrче и надежнее поплав-
ковых.
Конденсатоотводчики с опрокинутым (открытым снизу)
поплавком (так их называют в отличие от ранее применяв
шихся приборов с поплавком, открытым сверху) D у от 15
до 50 мм устанавливают на маrистралях при давлении
менее 0,1 МПа. Действует конденсатоотводчик следующим
образом: поплавок всплывает, если снизу в Hero поступает
не только конденсат, но и пар. При этом шаровой клапан,
соединенный с поплавком рычаrом, закрывает выходное
отверстие. Во время накопления конденсата пар частично
конденсируется, частично выходит через небольшое отвер-
стие (диаметром 2 мм) в крышке поплавка. Поплавок,
заполненный конденсатом, опускается, и выходное отвер-
стие открывается. После выпуска порции конденсата весь
цикл повторяется сначала. В крышке конденсатоотводчика
имеется пробка для ero заливки при первоначальном пуске
системы.
После отопительных приборов (и друrих потребителей
пара, например, калориферов) для задержания несконден-
сировавшеrося пара (так называемоrо пролетноro пара)
применяют конденсатоотводчики термостатическоrо типа
(их также называют сильфонными). Термостатический KOH
денсатоотводчик (рис. 9.7, а) состоит из корпуса, кРышкиi
припаянноrо к ней rофрированноrо сильфона (термостата)
с золотником на конце. Сильфон частично заполнен жидко:
стью, кипящей при 90 95 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
а)
9.3. Оборудованив системы nаровО20 отопления 397
2
1
'1
5
)11
Рис. 9.7. Схемы термостатическоrо (а) и термодииамическоrо (б) коиденсатоотlIO,II_
ЧИКОВ
1 корпус. 2 сильфон; 3 КРlIIшка; 4 седло: 5 золотиик; 6 диск
Рис. 9.8. Схема устаиовки по-
плав!!овоrо коидеисатоотвод.
ЧИК8 иа маrистрали
1 КОllденсатоотвод'lИК: 2
воздушиый кран. 3 обрат-
иый клапаи; 4 обводиая лн,
ния
Рис. 9.9. I<оидеисатныl\ ба!!
1 воздушиая труба; 2 поплав-
ковые реле; 3 водомерное стекло
с краном; 4 и 5 переливиая и
спускиая трубы
14З СИСТ.Емы
,.....,
]:1
If
3
s
1< НАсосу \
При поступлении вместе с конденсатом пара жидкость в
сильфоне вскипает. Сильфон в результате повышения внут-
peHHero давления удлиняется, и золотник закрывает выход-
ное отверстие в седле. После заполнения корпуса конденса-
том и понижения ero температуры на 8 20 ос пары жидко-
сти в сильфоне конденсируются, сильфон укорачивается, и
ВЫХОДное отверстие открывается.
Термостатические конденсатоотводчики имеют присоеди-
нительный диаметр условноro прохода 15 и 20 мм; MorY1'
работать при начальном давлении до 0,6 NU1a и ПрОТИ
давлении до 50%.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
"8 Тllа8а 9. Паровое оmопАение
Термодинамические (их еще называют лабиринтовыми)
-,онденсатоотводчики устанавливают, как и поплавковые,
llа маrистралях при давлении выше 0.1 МПа. Термодинами-
ческий конденсатоотводчик (рис. 9.7,6) проще друrих по
конструкции: в корпус помещено седло с входным (по вер-
tикальной оси прибора) и выходным (сбоку) отверстиями,
под крышкой на поверхности седла свободно лежит диск.
При поступлении конденсата снизу диск приподнимается
пад седлом, и конденсат протекает по кольцевому пазу в
седле к выходному отверстию. Если вместе с конденсатом
проходит пар, то он заполняет камеру между крышкой и
диском. Так как площадь диска значительно больше пло-
щади входноrо отверстия, то возникающая сила, действую-
щая на диск сверху, преодолевая силу, действующую снизу,
прижимает диск к седлу, закрывая проход пара. При сни-
tкении давления над диском вследствие конденсации пара
диск вновь получает возможность приподняться.
Термодинамические конденсатоотводчики имеют присое-
динительный диаметр условноrо прохода от 15 до 50 мм.
Представление о размерах прибора дают длина 200 мм и
высота 103 мм (от оси отверстий) caMoro крупноrо конден-
сатоотводчика Dy 50. Приборы устанавливают крышкой
вверх.
При установке конденсатоотводчика на маrистрали пре-
дусматривают обводную линию для использования при
пуске системы, коrда образуется максимальное количество
конденсата, или при ремонте конденсатоотводчика. На
рис. 9.8 показана схема установки поплавковоro конденса-
(fоотводчика. Конденсатоотводчик должен быть установлен
cтporo вертикально. Обратный клапан применяют в том
случае, если предусматривают подачу конденсата после кон-
денсатоотводчика наверх с противодавлением (см.
рис. 9.12).
Для выбора конденсатоотводчика по заводским показа-
телям определяют коэффициент пропускной способности
k v , т/ч, по формуле
k 200 к
'и ( PPK)O' '
(9.6)
rде Он максимальный расход конденсата, т/ч; Рн плотность,
Kr/M 3 , конденсата при температуре перед конденсаТООТВОДЧИКОМj
Ap==Pl P2 разность давления до и после конденсатоотводчика,
МПа; давление РI==О,95рпр при установке ero иепосредствеино З8
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.8. Оборудование cucтeJIIbI пв{ЮtЮetl отОfUения .,.
отопительным прибором, давление Р2<.0,7Рl (при свободном сливе
кондеисата Р2==0),
Коэффициент пропускной способности выражает макси-
мальнЫЙ расход ХОЛОДНОЙ воды (р== 1000 Kr/M 3 ) при потере
давления в конденсатоотводчике 0,1 МПа.
Пример 9.4. Подберем коиденсатоотводчик для конденсата.
ПрОБода с максимальиым расходом 650 кr/ч, если давлеиие перед
ближайшим отопительиым прибором 0,05 МПа, после конденсатоот-
80дчика 0,02 МПа, плотность коиденсата 950 Kr/M 3 .
При Рl==0,95.0,05==0,0475 МПа по формуле (9.6)
k 20.0,65 2 54
v V ' т/ч.
(0,0475 0.02) 950
Принимаем к установке коидеисатоотводчик с опрокинутым
поплавком типа 2М Dy 40, имеющий по паспорту kv==2,95 т/ч.
Конденсатный бак для сбора конденсата из системы
делают прямоуrольным, из листовой стали, G люком сверху
(рис. 9.9). Бак снабжают водомерным стеклом, переливной и
спускной трубами. При периодической перекачке конден-
сата из бака управление насосом автоматизируется: вклю-
чение и выключение насоса происходит а помощью пОПЛаВ-
ковых реле соответственно BepxHero и нижнеrо уровня,
установленных на баке.
Полезный объем кондеНсатноrо бака V к . б , м 3 , опре-
деляют по формуле
zQc
У к . б== Рк' ' (9.7)
rде z прододжительность накопления кондеисата, ч; Qc теп-
ловая мощиость системы отоплеиия, кДж/ч; , удельиая теплота
парообразования (коидеисации), кДж/кr.
Конденсатом должно заполняться не более 80% объема
бака.
Пример 9.5. Определим полезиый объем конденсатноrо бака
для ОДllочасовоrо накоплеиия кондеисата из сисrемы паровоrо отоп'
леиия тепловой мощностью 300 кВт при давлении 0,02 МПа.
По формуле (9.7) при z== 1 ч
] .300.3600
Vк.б== 955.2245 0,5M3.
Бак-сепаратор применяют в конденсатопроводах систем
BblCoKoro давления для отделения пара вторичноrо вСКИПа-
ния от конденсата. Пар вторичноrо вскипания отБИраю'D
для использования ero в системе Паровоrо отопления низ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
t rЛа8а 9. ПаРО80е отупление
t:::.
от ВОДОПРОВОДА
с.,
I<J
't::
!fd /5'
[.....!
8 АТМОСФЕРУ
5'
ОТВОД KOHДEHCATA
Рис. 9.10. Бак-сепаратор с rидравли-
ческIIМ затвором
1 бачок возврата воды в затвор;
2 бачок защиты затвора от раз-
рядки, 3 поступление KOHAeHcara,
4 бак-еепаратов. 5 rидравли-
чеекий затвор. I I уровень воды в
затворе прн ero заполнении, 1 I
1I то же, при давлении пара
Koro давления или для наrревания воды в системе rорячеro
водоснабжения. В баке-сепараторе поддерживают с помо-
щью rидравлическоrо затвора или предохранительноro
клапана избыточное давление 0,02 0,05 МПа, скорость
движения пара в нем должна быть не более 2 м/с, конден-
сата не более 0,25 м/с. Конденсатом должно заполняться
не более 20% объема бака. Бак-сепаратор и соединенный с
l'IЯМ rидравлический затвор изroтовляют из труб и листовой
стали (рис. 9.10). Ориентировочно объем бака-сепаратора
определяют по паровой наrрузке, принимая ее от 200 до
400 м 3 /ч на 1 м 3 бака.
Более точно объем бака-сепаратора V б . е . м 3 , вычисляют
по формуле
v б. с == О,5хG к /рп,
(9.8)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 3 Оборудоеан.ие системы nароеО20 отОnАен.ия 4ВI
rД6 х доля содержания пара в конденсате (сухость влажноrо
пара); 011 расход конденсата, т/ч, Рп ПЛОТНОСТь пара при
давлении в баке, Kr/M 3 .
Вак-сепаратор целесообразно размещать поблизости от
сборноrо конденсатноrо бака, устанавливая ero выше KOH
денсатоотводчиков для лучшеrо отделения образовавшеrося
вторичноro пара.
Дросселирующие шайбы применяют для поrашения
излишнеrо давления в параллельных частях системы. Шай-
ба представляет собой металлический диск толщиной 2
5 мм с отверстием в центре. Диаметр отверстия определяют
по расчету в зависимости от количества теплоносителя и
величины поrашаемоrо давления (но не менее 4 мм во избе-
жание засорения). Шайбы устанавливают в муфrе корпуса
паровоrо вентиля перед прибором или во фланцевом соеди
нении труб.
Предохранительный клапан, как и предохранительное
устройство в системе низкоrо давления, предотвращает
повышение давления в системе сверх расчетноrо. Предохра-
нительные клапаны бывают пружинными и рычажными (с
одним или двумя рычаrами). У распространенных рычаж
ных клапанов тарелка прижимается к седлу под действием
силы, передаваемой через рычаr от rруза. Чем больше
длина рычаrа и масса rруза, тем больше давление пара,
при котором клапан остается закрытым. При увеличении
давления избыток пара через приоткрывающийся клапан
удаляется в атмосферу, и заданное давление пара восстанав-
ливается.
Конденсатный насос для перекачки конденсата из бака
на тепловую станцию выбирают для подачи в 1 ч не менее,
чем удвоенное количество накапливающеrося конденсата
[см. формулу (9.7)]. Развиваемоrо насосом давления долж-
но быть достаточно для подъема конденсата и преодоления
конечноrо давления в точке, куда подается конденсат, с
учетом потерь давления в трубах /j,Рпот по пути от КОНДен-
caTHoro бака.
Если конденсат подается нз бака в котел, то давление
насоса ДРн, Па, определяют по формуле
Арн == lО6 рп + ук (h+ 1)+Арпот, (9.9)
fде Ун удельный вес, Н/м 3 , конденсата; рп давление пара в
kотле, МПа; h вертикальное расстояние между уровнями кон-
денсата верхним в котле и нижним в баке, м (с запасом 1 м).
26 76::'
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
402 rAaвa 9. ПаРOllIJe omопАенИе
Мощность электродвиrателя к насосу вычисляют по
формуле (6.11).
Пример 9.6. Найдем подачу, давление и мощность насоса для
перекачки конденсата нз бака в котел по условиям примера 9.5,
если рп==О,1 МПа, h==5 м, Др пот ==5000 Па.
Примем подачу насоса L п ==2 .0,5== 1,0 м 3 /ч.
Давление, развнваемое насосом, по формуле (9.9) ДРн== 106X
XO,I+955.9,81 (5+1)+5000==161210 Па.
Мощность Насоса (без запаса) по формуле (6.1/)
N 1,0.161210 75 Вт.
н 3600.0,6
9.4. Системы bakyym-паровоrо
и субатмосферноrо отопления
Паровое отопление даже низкоrо давления обладает из-
вестным rиrиеническим недостатком высокой и практи-
чески неизменяемой температурой поверхности отопитель-
ных приборов в течение Bcero отопительноrо сезона. При
этом понижается уровень тепловоrо комфорта в помещениях
по сравнению с водяным отоплением.
Можно несколько понизить температуру поверхности
отопительных приборов, если создать в них смесь пара и
воздуха. Температура внешней поверхности приборов пони-
ЗИТся вследствие уменьшения коэффициента теплообмена на
их внутренней поверхности. В этом случае пар нужно п<r
давать в радиатор снизу, так как воздух имеет плотность
выше, чем пар при тех же давлении и температуре. Пар по-
дается в радиатор через вкладной патрон, перфориро-
ванный патрубок. Струйки пара, выходящие из мелких
отверстий в патроне, равномерно перемешиваются с возду-
хом. Конденсат может выводиться из радиатора как со сто-
роны ввода пара (через кольцевое отверстие BOKpyr патро-
на), так и с противоположной стороны.
Однако, устанавливая таким образом температуру по-
верхности отопительных приборов ниже 100 ос, не устра-
няют все же еще один серьезный недостаток паровоrо отоп-
ления невозможность проведения качественноrо реrули-
рования в системе в течение отопительноrо сезона.
Проведение качественноrо реrулирования G получением
температуры пара в приборах ниже 100 ос возможно, если
понижать давление ниже атмосфер Horo. Для этоrо исполь.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.4. Системы 8йкуум-nаРО8020 и субamмОСФеРl<О20 оmОnАl!ния 40-8
зуют вакуумный насос, создающий различной rлубины
разрежение в конденсатопроводах и приборах. Если, на-
пример, абсолютное давление пара понизить До 0,07 МПа,
то температура пара составит 90 ос; если же еще уменьшить
абсолютное давление, например, До 0,03 МПа, то темпера-
тура пара дойдет До 69,1 ос.
Следовательно, изменяя величину вакуума в системе,
можно, как и в системе водяноrо отопления, изменять тем-
пературу пара в зависимости от температуры наружноrо
воздуха, т. е. проводить качественное реrулирование.
Различают два вида таких систем отопления вакуум-
паровую и субатмосферную.
В вакуум паровой системе пар до отопительных пр и-
боров движется под действием небольшоrо избыточноrо дав-
(Ieния в котлах (0,o05 0,01 МПа), а затем пар в приборах и
конденсат перемещаются под влиянием пониженноrо давле-
ния, создаваемоrо специальным вакуум-насосом. Изменяя
величину вакуума с помощью этоrо насоса, откачивающеrо
из системы конденсат, а также воздух, можно централизо-
ванно реrулировать температуру пара в отопительных
приборах. Если это делать в зависимости от наружных ат-
мосферных условий, то теплоотдача приборов может в тече-
ние длительноrо времени соответствовать теплопотерям
помещений. Температуру пара для этоrо принято изменять
в пределах от 90 до 60 ос.
В субатмосферной системе паровоrо отопления под
влиянием разрежения, создаваемоrо вакуум-насосом, тепло-
носитель перемещается и по паропроводам, и по конденсато-
проводам. В системе происходит не только качественное, но
и количественное реrулирование одновременно изменя-
ются и температура, и количество Пара, поступающеrо в
отопительные приборы. Для этоrо при средней, например,
температуре отопительноrо сезона давление в системе долж-
НО быть ниже атмосферноrо, составляя по абсолютной вели-
чине около 0,06 МПа.
Централизованно реrулируемые системы паровоrо отоп-
ления применяются в США, особенно при отоплении высот-
ных зданий (устраняя чрезмерное rидростатическое давле-
ние в системе, как при водяном отоплении).
Системы вакуум-паровоrо и субатмосферноrо отопления
подлежат особо тщательному монтажу с обеспечением rep-
метичности соединений. Недостатками являются необхо-
26"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
404 rла8а 9 ПаРО80е отопление
ДИМОСТЬ применения специальноrо оборудования и армату-
ры, а также трудность обнаружения мест подсоса воздуха,
нарушающеro их действие. К недостаткам относится также
ускоренная внутренняя коррозия труб вследствие Проника-
ния воздуха через неплотности, значительный расход
электроэнерrии вакуумными насосами.
В нашей стране вакуум-паровые и субатмосферные
системы отопления не применяются. Известно лишь суще-
ствование в прежние rоды такой системы для отопления
фабрики швейных машин, построенной в r. Подольске
фирмой «3инrер».
t 9.5. Выбор начальноrо давления пара в системе
Давление пара в начале системы обусловливается допу-
стимой температурой теплоносителя, схемой и радиусом
действия системы, способом возвращения конденсата на
тепловую станцию. При выборе давления исходят прежде
Bcero из нормативноrо оrраничения температуры пара в
отопительных при борах: как известно, максимальная тем-
пература не должна превышать 130 ос, а во взрыво- и пожа-
роопасных помещениях даже 110 ос.
В замкнутой системе с непосредственным возвра-
щением конденсата в котел начальное давление пара Рш
МПа, определяют исходя из высоты помещения котель-
ной
Рп== 10 2 [hпом ('1кот+О,5D+О,55)J, (9.10)
rде h пом высота помещения котельной, м; h ИОТ и D высота
котла и диаметр ero паросборника, м.
Помещения котельных обычно имеют высоту 3,5 4 м.
Начальное давление пара при этом не будет превышать
0,02 МПа.
Пример 9.7. Определим давление пара в котле замкнутой си-
стемы отопления с сухим конденсатопроводом при h пом ==4,0 м,
h ИОТ == 1,7 м, D==0,5 м.
Давлеиие пара по формуле (9.10)
Рп == 10 2 [4,0 (1,7 +0,5.0,5+0,55)] ==0,015 МПа.
В разомкнутой системе с возвращением конденсата через
сборный конденсатный бак начальное давление пара зави-
сит от конечноro давления и потерь давления в системе.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fi 9. 6 rudравлuческий расчет nароnроввд08 '"",Э"020 давления 405
При открытом конденсатном баке и самотечном конден-
сатопроводе начальное давление пара
Рп Рпар+ Рпр, (9.11)
rде Рпар потери давления в паропроводе от тепловоrо пункта
до наиболее удаленноrо (концевоrо) отопительноrо прнбора; Рпр
необходимое давление перед вентилем концевоrо прибора, прини-
маемое равным 2000 Па при отсутствии конденсатоотводчика за
прибором и 3500 Па при использовании термостатическоrо конден-
саТоотводчика.
При закрытом конденсатном баке и напорном конденса-
топроводе начальное давление пара
Рп Рпар+ Рконд+Ркон, (912)
rде PIIOHД потери давлення в напорном конденсатопроводе
(включая конденсатоотводчик); РIIОН конечное избыточное дав-
ление в закрытом баке, принимаемое равным 0,02 0,05 МПа.
Потери давления в напорном конденсатопроводе рав-
няются разности давления в концевом отопительном при-
боре и в конденсатном баке. При этом давление в отопитель-
ном приборе предопределяется значением максимально
допустимой температуры пара для KOHKpeTHoro помещения.
Потери давления в паропроводах зависят от пара-
метров движущеrося пара и характера внутренней поверх-
ности труб. Формулы, используемые для rидравлическоrо
расчета, одинаковы для систем водяноrо и паровоrо отопле-
ния.
t 9.6. rидравлический расчет паропроводов
ннзкоrо давления
При движении пара по длине участка ero количество
уменьшается вследствие попутной конденсации, снижается
также ero плотность из-за потери давления. Снижение
плотности сопровождается увеличением, несмотря на ча-
стичную конденсацию, объема пара к концу участка, что
приводит к возрастанию скорости движения пара.
В системе низкоrо давления при давлении пара 0,OO5
0,02 МПа эти сложные процессы вызывают практически
незначительные изменения параметров пара. Поэтому при-
нимают расход пара постоянным на каждом участке, а
плотность пара постоянной на всех участках системы. При
этих двух условиях rидравлический расчет паропроводов
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
406 rAa.a 9. ПарОдое отопление
проводят по у)Ке известному способу расчета по удельной
линейной потере давления (см. 8.3), исходя из тепловых
наrрузок участков.
Расчет начинают с ветви паропровода наиболее неблзrо-
приятно располо)Кенноrо отопительноrо прибора, каковым
является прибор, наиболее удаленный от котла.
Для rидравлическоrо расчета паропроводов низкоrо дав-
ления используют табл. Н.4 и Н.5 (см. Справочник проек-
тировщика), составленные при плотности 0,634 Kr/M 3 , со-
ответствующей среднему избыточному давлению пара
0,01 МПа, и эквивалентной шероховатости труб k э ==0,ООО2 м
(0,2 мм). Эти таблицы, по структуре аналоrичные табл. 8.1
и 8.2, отличаются величиной удельных потерь на трение,
обусловленной иными значениями плотности и кинемати-
ческой вязкости пара, а так)Ке коэффициента rидравличе-
cKoro трения 'л для труб. В таблицы внесены тепловые
наrрузки Q, ВТ, и скорость дви)Кения пара w, м/с.
В системах низкоrо и повышенноrо давления во избе)Ка-
ние шума установлена предельная скорость пара: 30 м/с при
дви)Кении пара и попутноrо конденсата в трубе в одном и том
)Ке направлении, 20 м/с при встречном их дви)Кении.
Для ориентации при подборе диаметра паропроводов
вычисляют, как и при расчете систем водяноrо отопления,
среднее значение возмо)Кной удельной линейной потери
давления Rcp по формуле
0,65 (РП Рпр)
R cp == }:,l ' (9.13)
пар
rде РП начальное избыточное давление пара, Па; }:,lпар общая
длина частков паропровода до наиболее удаленноrо отопитеЛЬНоrо
прибора, м.
Для преодоления сопротивлений, не учтенных при рас-
чете или введенных в систему в процессе ее монта)Ка, остав-
ляют запас давления до 10% расчетной разности давления,
т. е. сумма линейных и местных потерь давления по основ-
ному расчетному направлению дол)Кна составлять около
0,9 (рп Рпр).
После расчета ветви паропровода до наиболее неблаrо-
приятно располо)Кенноrо прибора переходят к расчету вет-
вей паропровода до друrих отопительных приборов. Этот
расчет сводится к увязке потерь давления на параллельно
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 6 ruдраВАuческuй расчет паропроводов HU8KOi!O даВАРНUIl 407
..
Таблица 9.1. rидравлический расчет паропроводов
системы отоплеиия иизкоrо давления
учас- I Qуч' 1 1, I Dy' I w, I R, I Rl, I ,, I z, I Rl+z,
10К ВТ м мм м/с Па/м Па " Па Па
.
Расчет nароnроводов к нижнему прибору дальнеео стояка
t:.p p ==8000 Па
1
2
3
4
б
64 000 6 50 20,4 75 450 1,2 158
32 000 14 32 22,1 146 2044 10,5 1632
16000 9 25 19,5 165 1485 2,0 241
8000 4 20 15,9 155 620 1,5 120
4000 1 15 14,5 194 194 3,0 200
:Еl пар == 34 I :ЕЮ == 4793 :EZ == 2351
608
3676
1726
740
394
J'
7144
Запас давлеиия: 100 (8000 7144) :8000== 10,7%_
Расчет nароnроводОIJ /с lJерхн.ему прибору дальн.еео стояка
t:.p p == 1134 Па
I 8000 I 2 1 20 1 15,9 1 155 1 310 1 2,7 1 216
'f 4000 1 15 14,5 194 194 3,0 200
526
394
920
Невязка: 100 (1134 920): 1134 == 18,9% > 15%.
Расчет парОnроlJодОIJ к нижнему прибору ближнеео стояка
t:.р р ==28БО Па
8 9 1 8000 1 4 1 20 1 15,9 I 155 1 620 I 3, О I 240
4000 1 15 14,5 194 194 3,0 200
860
394
1254
Невизка: 100 (2860 1254) :2860 ==56% > 15%.
соединенных участках основной (уже рассчитанной) и
второстепенной (подлежащей расче1У) ветвях.
При увязке потерь давления на параллельно соединен-
ных участках паропроводов допустима невязка до 15%.
В случае нев03МОЖНОСТИ увязки потерь давления применя-
ют дросселирующую шайбу ( 9.3). Диаметр отверстия
дросселирующей шайбы d ш , мм, определяют по формуле
d ш ==0,92 (Q чlt:.рш)О' ., (9.14)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
408 rrAaea 9 Пароеое отопление
rде Qуч тепЛовая наrрузка участка, Вт; tJ.Pm излишек дав-
ления, Па, подлежащий дросселированию.
Шайбы целесообразно применять для поrашения излиш-
Hero давления, превышающеrо 300 Па.
Пример 9.8. Выполним rидравлический расчет одной из ДВУJli
одинаковых частей паропроводов замкнутой системы отопления
низкоrо давления (см. рис. 9.2). Давление пара в котле 0,01 МПа.
Тепловая наrрузка каждоrо из 16 приборов 4000 Вт. Длины уча.
стков приведены в табл. 9.1.
Средняя удельная линейная потеря давления по формуле (9.13)
R 0,65 (10 0(Ю 2000) 153 П /
cp 34 а м.
Ориентируясь на значение R cp ' по тепловым наrрузкам участ-
Ков (наrрузку участка 1 принимаем равной удвоенной наrрузке
участка 2) вычисляем диаметр труб, скорость движения пара и
действительные значения R. Данные расчета сводим в табл. 9.1.
Потери давления на участках б н 7 должны быть равны по-
терям на участках 4 и 5 (1134 Па). В результате расчета полу-
чена невязка 18,9%. Сократить ее путем уменьшения диаметра
участка б до 15 мм нельзя, так как скорость движения пара при
встречном движении попутноrо конденсата превысит допустимую
20 М/с. Дросселирующие шайбы не устанавливаем, так как разница
в потерях давления меньше 300 Па.
Потери давления на участках 8 и 9 ДОЛЖНБ1 быть равны поте-
рям на участках 3, 4 и 5 (2860 Па). В результате расчета получен
излишек давления 2860 1254== 1606 Па. Для ero страиения пре-
дусматриваем установку дросселнрующих шайб в муфтах вентилей
у оооих нижних приборов, имеющих тепловую наrрузку по 4000 Вт.
Диаметр отверстня каждой шайбы по формуле (9.14)
d ш == 0,92 (40002; 1606)O,2 == 9,2 мм.
9.7. fндравлнческн" расчет паропроводов
BbIcoKoro давления
Расчет паропроводов систем повышенноrо и BbIcoKoro
давления проводят G учетом изменения объема и плотности
пара при изменении ero давления и уменьшения расхода
пара вследствие попутной конденсации. В учае, коrда
известно начальное давление пара Рп и задано конечное дав-
ление перед отопительными приборами Р пр, расчет паро-
проводов выполняют до расчета конденсатопроводов.
Конечный расход пара Окон находят по формуле (4.4)
в зависимости от тепловой наrрузки и давления пара у при-
бора. Средний расчетный расход пара на участке ОПределяют
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.7. rиiJравлическиt1 расчет nароnроводов I1blCOKWO давления 4011
по транзитному расходу ОНОН С прибавлением половины
расхода пара, теряемоrо при попутной конденсации:
Оуч == Окон + 0,50 п . к, (9.15)
rде Оп.к дополнительное количество пара в начале участка,
определяемое по формуле
On.K==QTp/r; (9.16)
, удельная теплота парообразования (конденсации) при давле-
нии пара в конце участка; QTP теплопередача через стенку трубы
на участке; определяют по формуле (8.48), KorAa уже известен диа-
метр 1руб; ориентировочно принимают по следующим зависимо-
стям: при Dy== 15 20 мм Qтр==0,116Qиои; при Dy==25 50 мм
Qтр==0,035Qиои; при Dy>50 мм Qтр==0,023Qиои (QИОН количество
теплоты, которое требуется доставить в прибор или в конец участ-
ка паропровода).
rидравлический расчет выполняют по способу приве
денных длин, который применяется в том случае, коrда
линейные потери давления ЯВЛяются основными (около
80%), а потери давления в местных сопротивлениях сравни-
тельно малы. Исходная формула для определения потерь
давления на каждом участке приведена в 8.1 [формула
(8.4)).
При расчете линейных потерь давления в паропроводах
используют табл. II.6 из Справочника проектировщика
составленную для труб с эквивалентной шероховатостью
внутренней поверхности k э ==оО,2 мм, по которым перемеща-
ется пар, имеющий условно постоянную плотность 1 Kr/MQ
[избыточное давление TaKoro пара 0,076 МПа, температура
116, 2 ОС, кинематическая вязкость 21.10 6 M 2 /cJ. В табли-
цу внесены расход О, кr/ч, и скорость движения W, м/с,
пара. Для подбора диаметра труб по таблице вычисляют
среднее условное значение удельной линейной потери дав-
ления
0,8 (Рп Рпр) Рср
R cp . усл (9.17)
lпар
rде Рср средняя плотность пара, Kr/M 3 , при среднем ero давлении
в системе 0,5 (Рп+Рпр); остальные пояснения даиы к формулам
(9.11) и (9.13).
По вспомоrательной таблице получают в зависимости
от среднеrо расчетноrо расхода пара УQJIовные значения
удельной линейной потери давления R усл и скорости
движения пара wycJ!' Переход от условных значений к
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
410 rлаеа 9 Пароеое отопление
действительным, соответствующим параметрам пара на
каждом участке, делают по формулам
R == Rусл/Рср. уч; Ш==Ш ус1 /РсР. уч, (9 18)
rJl,e Рср уч действительное среднее значение плотности пара на
fчастке, Kr/M 3 ; определяемое по ero среднему давлению на тоМ же
rчастке
Действительная скорость пара не должна превышать
80 м/с (30 м/с в системе повышенноrо давления) при движе-
нии пара и попутноrо конденсата в одном и том же направ-
пении и 60 м/с (20 м/с в системе повышенноrо давления)
при встречном их движении.
Итак, rидравлический расчет проводится с усреднением
значений плотности пара на каждом участке, а не в целом
для системы, как это делается при rидравлических расчетах
систем водяноrо отопления и паровоrо отопления низкоrо
давления.
Потери давления в местных сопротивлениях, составляю--
щие Bcero около 20% общих потерь, определяют через эк-
вивалентные им потери давления по длине труб. Эквива-
лентную местным сопротивлениям, дополнительную длину
трубы находят по формуле
lэкв== (dв/л), (919)
Значения dв/л приведены в табл. П.7 в Справочнике
проектировщика. Видно, что эти значения должны возра-
стать с увеличением диаметра труб. Действительно, если
для трубы D y15 diл==0,33 м, то для трубы D у 50 они со-
ставЛЯЮТ 1,85 м. Эти цифры показывают длину трубы,
при которой потеря давления на трение равна потере в
местном сопротивлении с коэффициентом == 1 ,О.
Общие потери давления f:1р ч на каждом участке паро-
провода G учетом эквивалентнои длины определяют по фор-
муле
!:!"Руч==R (l+'экв)==R' прив , (920)
rде lприв==l+lэкв расчетная прнведенная длина участка, м,
включающая фактическую и эквивалентную местным сопротивле-
ниям длины участка.
Для преодоления сопротивлений, не учтенных при рас-
чете по основным направлениям, принимают запас не менее
10% расче1ноrо перепада давлений. При увязке потерь
давления в параллельно соединенНых участках допуСТИl«а,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 8 Fuдравлuческuй рас.,ет кондежатопРО80дО8 411
как и при расчете паропроводов ннзкоrо давления, невязка
до 15%.
В системах BbIcoKoro давления в большинстве случаев
rидравлический расчет паропроводов выполняют после
расчета конденсатопроводов, в результате KOToporo опре-
деляется давление перед отопительными приборами Рпр
(с проверкой ero допустимости по температуре t п ). Далее!
если известно начальное давление пара Рп в распредели-
тельном коллекторе, расчет паропроводов делают как ука-
зано выше. Если же давление Р D не задано, то ero находят,
проводя расчет по предельно допустимой скорости движе-
ния пара.
9.8. rндраВ1iнческн;i расчет конденсатопроводов
Диаметр самотечных сухих и мокрых конденсатопроводов
подбирают без расчета (по специальной таблице в справоч-
ной литературе) в зависимости от количества теплоты, вы-
деленноrо паром при образовании Конденсата, положения
(rоризонтальные, вертикальные) и длины труб.
Пропускная спосоБНОС1Ь конденсатопроводов различна.
Например, при Dy 15 по rоризонтальному сухому конденса-
т()проводу в 1 ч может быть пропущено 7 Kr, по вертикаль-
ному сухому 11 Kr, а по мокрому 52 Kr конденсата.
Следовательно, для Toro чтобы пропустить одно и то же
определенное количество конденсата наибольший диаметр
трубы потребуется для rоризонтальноrо cyxoro, наимень-
ший для MOKporo вертикальноrо конденсатопровода.
Если необходимо провести детальный rидравлический
расчет cyxoro самотечноrо конденсатопровода в системе G
давлением пара до 0,07 МПа, располаrаемый перепад
давления ДРр, Па, вычисляют по формуле
/),.рр == 0,5pgh == 0,5')'h, (9.21)
rде 0,5 поправочный коэффициент, учитывающий наличие двух-
фаэиой среды (кроме конденсата в трубах имеется воздух или дви-
жется пароводяная эмульсия); при давлении пара в снстеме более
0,07 МПа поправочный коэф ициент увеличивают до 0,65; ')'
удельный вес конденсата, Н/м; h вертикальное расстояние меж-
ду начальной и конечной точками конденсатопровода, м.
Детальный ра чет проводят аналоrично расчету тепло-
проводов систем водяноrо отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
412 r лава 9 Парооое отопление
ОТБОР ПАРА
P'I
2
r
1
.....
...(;:
Р2
Т8
Т8
q
о
Р3
Рис. 9.11. Схема ПрОКJlадки напорноrо (а) н двухФазноrо (б) конденсатопроводов
J конденсатны!\ бак; 2 бак-сепаратор; 3 конденсатоотводчик; 4 ото.
ПИ1мьные приборы снстемы паровоrо отопления BblcoKoro давления; 5
паропровод
Прнмер 9.9. Найдем диаметр конденсатопроводов ветви замк-
нутой системы паровоrо отопления ннзкоrо давлеиия (см. рис. 9.2)
по условиям примера 9.8.
По табл. 11.4 в Справочннке проектировщика выбираем диаметр
труб:
конденсатные подводкн ко всем приборам (rорнзонтальные
сухие) при тепловой наrрузке 4000 Вт Dy 15;
коидеисатные стояки (вертикальные сух не) при тепловых на.
rрузках 8000 и 16000 Вт Dy 20;
сборныЙ конденсатопровод rоризонтальный сухой пр н тепло-
вых иаrрузках 16000 Вт Dy 20, при 32000 Вт Dy 25;
то же, мокрыЙ при тепловоЙ наrрузке 64000 Вт ру 20 (для
сравнения отметим, что паропровод прн аналоrичиои наrрузке
имеет Dy 50 см. пример 9.8).
Конденсатопроводы в системе паровоrо отопления с
закрытым конденсатным баком MorYT быть напорными и
двухфазными.
Напорными называют конденсатопроводы, целиком за-
полненные конденсатом, движущимся под давлением пара
за отопительным прибором, в баке или создаваемым насо-
сом, двухфазными или эмульсионными конденсатопро-
воды, по которым движутся одновременно и конденсат, и
пар вторичноrо вскипания.
На рис. 9.11 показана схема про кладки конденсатопро-
водов. После конденсатоотводчика вследствие снижения
давления при протекании конденсата через суженное отвер-
стие ПрОИСХодит вторичное ero вскипание с образованием
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.8. ruдравлuческuй расчет конденсатопроводов 41 S
пара вторичноrо вскипания; труба б является двухфазным
конденсатопроводом. Вторичное вскипание приводит к
тому, что по конденсатопроводу движется пароводяная
смесь, плотность которой меньше плотности воды. Пар BTO
ричноrо вскипания отделяется от конденсата в баке сепа-
раторе и направляется в систему теплоиспользования. KOH
денсат по напорному конденсатопроводу а направляется в
конденсатный бак и далее к конденсатному насосу для
перекачки на тепловую станцию.
Расчетный расход конденсата G и, кr/ч, определяют по
формуле
G K == 1,25 (Gион+G п . к), (9.22)
rде 1,25 повышающий коэффициент для учета увеличения pac
хода конденсата в период проrревания системы при пуске; в скоб-
ках максимальное количество пара в Начале паропровода IФор
мулы (9.15) и (9.16)].
LLля конденсатопроводов характерно значительное уве-
личение шероховатости их внутренней поверхности поте-
ри давления на трение по меньшей мере в 1 ,3 1 ,4 раза боль-
ше потерь в трубах систем водяноrо отопления. Поэтому для
rидравлическоrо расчета напорных конденсатопроводов ис
пользуют вспомоrательную таблицу, составленную при
эквивалентной шероховатости k B ==0,0005 м (0,5 мм). В
таблицу внесены расход О, кr/ч, и скорость движения w,
м/с, конденсата. При выборе диаметра труб ориентируются
на максимально возможную скорость движения конденсата
(до 1 1,5 м/с).
Потери давления I1р у ч на каждом участке напорноrо
конденсатопровода определяют по формуле (9.20), прибав-
ляя к действительной длине участка дополнительную, эк-
вивалентную местным сопротивлениям длину по формуле
(9.19).
Если потери давления на участках известны, то давление
в начале конденсатопровода находят G учетом разности
rеодезическнх отметок ero конца и начала:
Рнач == Ркон + /!,.руч + yh, (9.23)
rде РИОН давленне, необходнмое в конце конденсатопровода;
у удельный вес, Н/м3, прн ПЛОТНОСтн пароконденсатной смесн,
перемещаемой по конденсатопроводу; прн определеннн диаметра
труб удеЛЬНЫй вес прннимают равным 9,81 кН/м 8 с учетом периода
пуска снстемы, коrда плотность конденсата р== 1000 Kr/M8; h раз-
Ность отметок конца и начала конденсатопровода, м (получается
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
414 Fла8а 9 ПаРО80е отопление
со знаком плюс при движении конденсата вверх, со знаком минус
прн движении по трубе вниз).
Например, давление в баке-сепараторе по схеме на
рис. 9.11 составит Р4==РНО н+ДРуч a -rh2' а давление за
конденсатоотводчиком РЗ==Р4+ Д РУЧ б+-rhl' если ДРуч а
И ДРуч б потери давления в напорных конденсатопрово-
дах соответственно от бака-сепаратора до конденсатноrо
бака (участок А Б) и от конденсатоотводчика до бака-
сепаратора (участок B п. Высоту подъема конденсатаlt,
оrраничивают 5 м. Можно также исходить из необходимо-
ro давления в баке-сепараторе.
При rидравлическом расчете разветвленных напорных
конденсатопроводов следует обеспечивать одинаковое дав-
ление в каждом ответвлении перед слиянием конденсата в
общий конденсатопровод (невязка потерь давления на па
раллельных участках не должна превышать 10%), приме-
няя в случаях необходимости дросселирующие шайбы.
По конденсатопроводам может двиrаться пароконден-
сатная смесь вследствие образования пара вторичноrо
вскипания или попадания «пролетноrо» пара. Тоrда объем
перемещаемой смеси будет больше, а плотность меньше, чем
при движении только расчетноrо количества конденсата.
При rидравлическом расчете двухфазных конденсато-
проводов диаметр труб определяют дважды. Сначала диа-
метр труб и потери давления находят как для напорных
чисто водяных конденсатопроводов. Затем пересчитывают
диаметр труб на каждом участке, (1 тем чтобы оставить
потери давления без изменения при пропуске действитель-
Horo объема пароконденсатной смеси пониженной плотно-
сти:
d CM dK' (924)
rде d eM диаметр двухфазноrо конденсатопровода; d H расчет-
ный диаметр напорноrо конденсатопровода, полученный при рас-
ходе конденсата ОН [по форуле (9.22)]; поправочный коэф-
фициент, учитывающий увеличение объема и уменьшение п OT-
ности пароконденсатной смеси по сравнению с объемом и плот-
ностью конденсата:
== 0,9 (lOOO/PC,.)O,19; (9 25)
Рем плотность пароконденсатной смеси, Kr/M 3 , прннимаемая по
таблице в справочной литературе,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f} 9 9 Последовательность расчета систем", паРмоео отопления 418
пд Н О
. ,.........
"
t--.
HO
:::::::-t 1)(
t:
4
5;95
l'
'1 //6
P3
ПАР
Рис. 9.12. Расчетиая схема разомкиутоii систе.-
мы napoBoro отопления BblcoKoro давлеИия с
закрытым коидеисатным баком (избыточиое дав-
ление в баке 0,04 МПа)
J калорифер воздушно,отопите.льиоrо I!тре-
тата, 2 конденсатиыii бак
i 9.9. Поспедоватепьность расчета системы
napOBoro отоппення
Последовательность rидравличесКоrо расчета системы
паровоrо отопления BblcoKoro давления разберем на при-
мере.
Лример 9.10. Выполним rидравлический расчет одной из двух
симметричных ветвей разомкнутой системы паровоrо отоплення вы-
cOKoro давлення (рнс. 9.12) с закрытым конденсатиым баком, нахо-
дящимся под избыточным давлением 0,04 МПа. Паро- и конденса-
топроводы проложены по колоннам цеха на высоте 6 м. Отопитель-
»ымн приборами являются калориферы воздушно-отопительных
arperaTOB теПЛОDОЙ МОЩНОСТЬЮ по 116 кВт.
Начальное давление пара не задано. Примем, что пар подходит
к калориферам сдавленнем 0,17 МПа, пр н котором температура
пара (130 ОС) допустима для цеха, rде rорючая и взрывоопасная
пыль не выделяется.
Расчет начннаем с конденсатопровода, который является двух-
фазным. Для определення общеrо расхода конденсата (с учетом
попутноrо) зададимся днаметром участков паропровода: 1 50 мм,
2 н 3 32 мм, 4 25 мм (см. рнс. 9.12). Тоrда, напр, нмер длн уча-
стка 3 попутные теплопотерн по формуле (8.48) составят (с нсполь-
зованием табл. II.23 в Справочннке проектировщнка). QTp==242x
х54 .10 3== 13,06 кВт.
Попутные теплопотери проставлены на рнс. 9.12 У номера каж-
доrо участка паропровода в знаменателе, а в чнслнтеле Прнведено
количество теплоты, которое потребуется доставнть в конец каЖдоrо
участка.
Расчетный расход конденсата на участках 3' н 4' 'ВЫЧИсляем
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
116 rAaea 9 Паровое отопление
:з
:iE"
41
""
U
::
u
'"
t:(
illl
О ::
(>.=
1::41
О ..
:
ut:(
О
:6
u
"" :а
11>/0
:r
1.>111
'" ::
(>.=
':
:.:=
:r 0
::
:g
g.g,
e-i
ф
'"
::r
::
..
\о
. :!i О C<I C<I
:!i u":> с") с")
cj
00 u":> '<f< '<f<
с G> C<I 00 00
C<I
j,.", с::; C<I C<I
"'1:: t-- t--
",,'" '" t-- (j) ос> ос> C<I
ос> 3
с") t-- с")
.'" -.t' u":> -.t'
-<:1:: I I (j) (j) о>
Р-", C'I 1 C<I
.. '" о с::; о с::;
01:: '<f< -.t'
'" '" t-- (j) (j)
"- со со
. '" ос> u":> 00 (j) "'"
I:: с") 00 о C'I t--
"" '" со ф 00- со c<i
«:1 (j)
'" о ос> C<I 00
s,:s 00 с") с") C<I
....'" u":> со
:s (j) -.t' со C<I
О u":> 00 (j)
(j) C'I C<I
. О
'" о о
э 00 о о о
00 ао -.t'
О О О О
. :s о u":> u":>
Cj>- :- C'I
C<I со со u":>
..... :!i u":> О u":> u":>
u":> u":>
.. -.t' t-- R
. ..... !:3 со
'" .. u":> C<I C'I
<:> '"
'"
о
t ;:., о.:.
..
..
;.,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.9. ПООlleдоsатеАьность расчета сuстемЬ4 nароеоео отОnАSНUЯ 417
по формуле (9.22):
Ок. З' =:: 1 ,25.3600 (116+ 13,06) :2175 ==267:
Ок. 4' == 1,25. 36001(116+0,83):2175+ 13,78: 2163] ==270 кr/ч,
причем на участке 4' добавляем попутныЙ конденсат из участка 2.
Результаты расчета участков конденсатопровода (по табл. II.B
в Справочнике проектировщика) вносим в табл. 9.2.
Общая приведенная длнна участков lприв в табл. 9.2 найдена
путем добавлення к действнтельной длине эквнвалентной длнны по
формуле (9.19): l == 15,2+0,56.5==18,0 м (учтены местные сопро-
тивления два отвода, троЙник на проходе, внезапное расширенне);
l ==50,6+0,зз .9==53,6 м (четыре отвода, тройник на противотоке);
l ==55,6+0,зз .23==63,2 м (вентнль, тройник на ответвлении, обрат-
ный клапан, отвод, тройник на проходе); l ==5,5+0,зз .22== 12,8 м
(вентиль, два тройника на ответвленин, обратный клапан).
Потер н давления на участках конденсатопровода получены по
формуле (9.20). rидростатическое давление составляет: прн двнже-
нии конденсата вннз yh==9,81 O 6)== 49 кПа, при подъеме кон-
денсата 9,81 (6 3)==29,43 кПа. Давление в начале каждоrо
\Участка найдено по формуле (9.23). Например, для участка 1':
:Рнач==40+ 16,36 49==7,36 кПа. Полученное давленне в начале
участка l' является конечным для участка 2'.
В результате расчета оказалось, что давленне за конденсатоот-
водчиком после калорифера дальнеrо arperaTa составляет 116, 72кПа
илн 116,72 : 170==0,69 прннятоrо давления перед калорифером (т. е.
меньше рекомендуемоrо предела 0,7).
Значения поправочноrо коэффициента для диаметра участков
двухфазноrо конденсатопровода наЙдены по табл. 11.7 в Справоч-
ннке проектировщнка. Они зависят от разности давления перед
калориферамн и в конце рассчитываемоrо участка конденсатопрово-
да [чем больше эта разность, тем больше значение коэффициента
вследствне уменьшения плотностн пароконденсатной смеси см.
формулу (9.25)J. Окончательный диаметр участков двухфазноrо
конденсатопровода определен по формуле (9.24). Как вндно, Диа-
метр участков пришлось увеличнть на 3 4 ToproBbIx размера
(например, на участке l' с 20 до 50 мм).
Перейдем к расчету паропровода, имея в виду, что на участке 1
допустима предельная скорость ДБI!жения пара 60 м/с, на осталь-
ных участках 80 м/с.
Расчетный расход пара на участках паропровода вычисляем
по формуле (9.15)
04 == 3600 (116+0,5.0,1<3): 2175 == 193;
ОЗ == 3600 (116+ 0,5.13,06): 2175 == 203;
02==3600 [(232+0,83+ 13,06): 2175+ (0,5. 13, 78):2163] == 418;
01 ==3600 [(464+2.0,83+2.13,06):2175+
+ (2.13,78): 2163+ (0,5.5,95) :2120] == 865 кr/ч.
Результаты расчета участков паропровода (с использованием
табл. 11.6 в Справочнике проектировщика) вносим в табл. 9.3.
27......765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
418 rAaea 1. Паро6М OтOflAtHUt
:а
:iE"
"
!о
...
=
...
",111
"1:=
О =
.."
00;
с."
='"
0"1:
с. о
s
.. :о:
8
;:, :а
"'..
с.
0=:111
= =
2
= О
Б
g,:;
a;
'-о
с.
ф
'"
::r
=
о;
\с)
'"
!-
с") (j) t-- с")
. .. t-- ао t--
c:: - ф
ф о
t---
C"'J C"I
с") ф ао r-.. ""'
t--- C"I Ф
'" '" -.,j<" со ф
<1 ""' C"I C"I
C"I
.. ""' ао C"I
::2 Ф t-- Ф ""'
C ""' tf)
::2 ёО t3 C"I
ci=- о
ао ф C"I C"I
t:: С")-
'" о C"I .....
u (j) C'-I
э c<i "
-.t' -.,j<
с") tf) I!)
:e C"I C"'J t-- О
p.i:" ф 1!) t---
C"I" C"I" "
u'" .....
со
с") о'> ао
.... t--- ао о
ot:: g ф о о
",011 ..... t--- со
C"I C"'J C"I
. ::2 О со с") -.,j<
........ о -.,j<
u .. t--- ....
I>-t:: . c<i
о: '" tf) tf)
;''' с") r-.. с'>1
,, tf) c<i r-: С>1
»::2 tf) о о'>
:3
?::2 C'-I C"I О tf)
Q ::2 C"'J с") tf) С>,
....::2 .... со "'1'
tf) tf)
:r с") ао tf) C"'J
.
с <.. О Ф о'>
\:) C"I ао
,
,,
"'о с") CN ..... ....
>;'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9.10. ИспОАьзование пара вторичнrюо вскипания 419
в табл. 9.3 действительные значения скорости движения пара
w и удельной линейной потери давления R наЙдены по формуле
(9.18) при плотности пара Рср. уч. вычисленной при среднем давле-
нии на участках.
Общая приведенная длина участков l пупн получена с приме-
нением формулы (9.19): 14==4+0,83.1,5==5,2 м (учтено местное
сопротивление тройник на ответвлении); 1з== 54+ 1,07.2,0== 56,1 м
(тройник на проходе, отвод); 12==50+ 1,07 .7==57,5 м (тройник на
растекании, четыре отвода); 11== 15+ 1,85.1,0== 16,8 м (задвижка,
отnод) .
Потери давления на участках найдены по формуле (9.20). по-
лученное давление в начале участка 3 прииято не только за конеч-
ное для участка 2, но и за начальное давление для участка 4,
параллельно соеднненноrо с участком 3. При rидравлическом
расчете участка 4 получена невязка: 100 (46,73 16,65) : 46,73==
==64% (>15%).
Для устранения излишка давления (30,1 кПа) предусматриваем
установку На участке 4 дросселирующей шайбы. Диаметр шайбы
по формуле (9.14)
d ш ==0,92 (1160002:30100)°,25==23,8 мм.
Полученные потери давления в паропроводе и конденсатопро-
воде снстемы отопления (с учетом потерь давления в калорнфере
и конденсатоотводчике) позволяют установить необходимое началь-
ное давление. Начальное давление пара в системе с запасом 10%
составит по формуле (9.12)
Рп == 1,1.391,17 .10 3+ 0,04==0,47 МПа.
Пар при давлении 0,47 МПа имеет температуру около 157 ос
и плотность 3 Kr/M 3 .
i 9.10. Испопьзованне пара вторнчноrо вскнпання
Пар вторичноrо вскипания, как известно, появляется в
напорных конденсатопроводах систем BbIcoKoro давления.
Условием вскипания конденсата является значительное
понижение давления (например, в конденсатоотводчике или
при подъеме конденсата), коrда фактическая температура
конденсата становится выше температуры насыщенноrо
пара (при пониженном давлении). Появившийся излишек
энтальпии конденсата вызывает частичное превращение ero
в пар. Чем значительнее понижение давления, тем больше
доля повторно испарившеrося конденсата.
Удельное количество пара вторичноrо вскипания, полу-
чившеrося из 1 Kr конденсата (долю пара), определяюr по
формуле
iнач iкон
gв.п 'нон '
(9.26)
27*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
420 rAasa 9. ПаРOSf1e отопление
rде i нач И i ион удельная энтальпия конденсата, кДж/кr, прн
давлении соответственно перед конденсатоотводчнком и в конце
конденсатопровода (за конденсатоотводчнком, в баке-сепараторе
нли закрытом конденсатном баке); 'нон удельная теплота паро-
образования, кДж/кr, при давленнн в конце конденсатопровода.
Полное количество пара вторичноrо вскипания Ов.н,
кr/ч, в конденсатопроводах си темы BbIcoKoro давления
G B . n ==gB. nGK' (9.27)
rде GJ{ расход конденсата в снстеме, кr/ч, определяемый по фор-
муле (9.22) без учета коэффнциента 1,25.
Пример 9.11. Найдем количество пара вторичноrо вскипания,
получающеrося в двухфазном конденсатопроводе системы паровоrо
отоплеН:IЯ BbIcoKoro давления по условиям примера 9.10.
Прнннмаем давление перед конденсатоотводчнком [с четом
поясненнй к формуле (9.6)]
Рнач ==о,95рпр ==0,95.170 == 161 ,5 кПа.
Удельная энтальпня конденсата прн этом давлении i нач ==
==541,7 кДж/кr; при давленни в конденсатном баке (40 кПа) i ион ==
==458,4 кДж/кr (удельная теплота парообразоваиия (==
==2232,4 кДж/кr).
Удельное количество пара вторичноrо вскипання по формуле
(9.26)
gB. п. == (541,7 458,4) :2232,4 == 0,0373 Kr/Kr конденсата,
Расчетное количество конденсата в системе G и == 1074 : 1,25==
==859 кr/ч (см. табл. 9.2).
Полное колнчество пара вторнчноrо вскипания по формуле
(9.27)
G п . n ==0,0373.859 == 32,0 кr/ч.
Этот пар может быть использован во вспомоrательной системе
отоплення, имеющеЙ тепловую мощность
0,9.32,0.2232,4
Qc 3600 17,86 кВт.
Расчеты по примеру 9.11 справедливы для коротких
конденса'IOПрОВОДОВ, коrда можно пренебречь теПЛОПоте-
рями через стенки труб. При значительном расстоянии
между местами вскипания KOHдeH€3Ta и отбора пара попут-
ные rеплопотери заметно сокращают количество теплоты,
которое идет на образование вторичноrо пара.
Пар вторичноrо вскипания целесообразно также исполь-
зовать для наrревания воды, применяемой в технолоrиче-
ском процессе, или в системе rорячеrо водоснабжения,
оеобенно при круrЛОGУ10ЧНОЙ работе предприяIНЯ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 51 11 Система nаРО80;:,(; оtnОflЛfНUЯ !2'
77
2
1
J
D....и--!
nAp
Рис. 9.13. Схема системы napoBoro отопления BbICOKoro даВJIенпя с использованием
пароконденсатной смеси в местных отопительных приборах
1 .... калорифер отопительноrо arpereтa: 2 конденсатоотводчнк; 3 Местный
отопительный прибор
При желании избежать вторичноrо вскипания приме-
няют «переохлаждение» конденсата до 90 100 ос. Для этоrо
напорный конденсаroпровод прокладывают через второ-
степенные помещения, rде устанавливают местные оroпи.
тельные приборы (рис. 9.13). Переохлаждения конден<?ата
можно достиrнуть такж непосреДGтвенно в местных отопи-
тельных приборах и Кil.лориферах воздушно отопительных
arperaToB, развивая площадь их наrревательной поверх-
ности. Возможна подача пароконденсатной емеси в калори-
феры систем притпчной вентиляции, rде будет ПРОИСХОДИ1ь
кондеысация вroричноrо пара 13 последующим охлаждением
конденсат а.
Применяя переохлаждение конденсата в СИGтемах отоп-
ления BbIcoKoro давления, можно сократить расход пара и
обеспечить нормальную работу конденсатных насосов.
9.11. Сне тема пароводяноrо отоплення
Пароводяную систему отопления применяют при цент-
рализованном теплоснабжении промышленноrо предприя-
тия паром и необходимости устройства в одном из зданий
Водяноrо отопления, отличающеrося ПОIlиженной (и Пере-
меНIIОЙ в течение отопительноrо сезона) температурой
теплоносителя.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
422 Тдава 9. Паровое отопление
Систему пароводяноrо отопления применяют также в
верХНей части вы<.:отных зданий, куда без больших затруд-
нений может быть подан ПерВИЧНЫЙ теплоноситель пар.
При вертикальном подъеме пара теплоносителя малоЙ
плотности обеспечивают лишь отведение попутно обра-
зуЮLЦеrося конденсата. Конденсат удаляется через конден-
сатоотводчики в конденсатопровод, по которому сте"кает
конденсат из вышерасположенноrо теплообменника. Так
устроено, в частности, отопление верхней (четвертой) зоны
центральной части I'лаВНоrо корпуса MOCKoBcKoro rocy-
дарственноrо университета.
Подобная система пароводяноrо отопления называется
централизованной. В централизованной системе вода может
наrреваlЬСЯ в емкостном или скоростном теплообменникt.
В емкостном теплообменнике Вода заполняет цилиндри-
ческий корпус, а пар поступает в змеевик, находяLЦИЙСЯ в
нижней части корпуса. Пар подается в верхний патрубок
змеевика, rде превраLЦается в конденсат, который удаляется
через нижний патрубок змеевика, не смешиваясь а водоЙ,
ЦИрКУЛИрУЮLЦей в системе отопления. Наrреваемая вода
попадает в теплообменник снизу, наrретая более леrкая
вода через верхний патрубок поступает в систему отопле-
ния.
Емкостные теплообменники 01личаются незначитеЛЬНbJМ
сопротивлением ( ==2,0) движению через них воды, поэто-
му применяются в системе отопления с естественной цирку-
ляцией воды. Система может быть выполнена по любой из-
вестной схеме @ верхней разводкой подаЮLЦей маrистрали.
CYLЦecTBeHHЫM недостатком емкостных теплообменников
является их rромоздкость, обусловленная тем, что коэффи-
циент теплопередачи змеевиков не превышает при стальных
трубах 700 Вт/ (м 2 . К), при лаlУННЫХ или мt:щных трубах
840 Вт/ (м 2 . К). Блаrодаря большому объему наХОДЯLЦейся в
теплообменниках воды пар в них может подаВ81ЬСЯ G боль-
шими или меньшими перерывами в зависимости от темпера-
туры наружноrо воздуха.
CYLЦecTBeHHo меньшие размеры имеют скоростные теп-
лообменники, в которых наrреваемая вода движется после-
довательно через два пучка стальных или латунных трубоI{
с большой скоростью (от 0,5 до 2,5 м/с). Теплоноситель
пар подается сверху в межтрубное пространство цилиндри-
ческоrо корпуса, конденсат 01ВОДИТСЯ снизу. ПЛОLЦадь
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 9.JJ Система nаРО80дяноео отопления 423
О) о)
f 2 3
7 cJ 1
7 If
5 Lf 2 Z
Рис. 9.14. Радиаторы децентрализованной пароводяной системы отопления
а стандартный чуrунный; б без напорный стальной; 1 паровой стояк;
2 парОБОЙ вентиль; 3 чуrУНlfЫЙ раднатор; 4 коиденсатный стояк; 5
вентиль (иормально закрыт); б перфорироваиная труба; 7 стальноЙ радиа-
тор; 8 водоналивиой патрубок; 9 водонаrревательиая труба
наrревательной поверхности трубок скоростных теплооб
менников значительно меньше площади змеевика емкост-
ных теплообменников в связи G повышением (примерно в
3 раза) коэффициента теплопередачи. Вместе с тем вслед-
ствие большоrо rидравлическоrо сопротивления скоростные
теплообменники MorYT применятъся только в системе отоп-
ления с насосной циркуляцией воды. Для реrулирования
температуры воды, поступающей в систему отопления, ВОК-
pyr теплообменников устраивают обводную линию с pery-
лирующим клапаном.
В системе пароводяноrо ОТОП.1ения для обеспечения бес-
перебойной работы устанавливают два теплообменника,
каждый из которых рассчитывается на половину тепловой
мощности системы.
В децентрализованной системе пароводяноrо отопления
вода наrревается паром непосредственно в отопительных
приборах.
В одной из конструкций децентрализованной системы
применяются стандартные чуrунные радиаторы, в нижнюю
часть которых закладываются перфорированные трубы
(рис. 9.14, а) с заrлушенным концом. С одной стороны в Э1И
трубы подается пар, который через ряд мелких отверстий
выходит в радиатор (см. также Э 9.4). Образующийся кон-
денсат заполняет радиаторы, и во время работы системы
отопления радиаторы всеrда залиты конденсатом до уровня
верхней сливной подводки.
Необходимая температура воды в радиаторах поддержи-
вается путем впуска в них большеrо или меньшеrо коли-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
424 rла6а 9 Параеое отопление
чества пара через ПОДВОДI\.У, начинающуюся 01 паровоrо
стояка несколько выше верха приборов. Излишек конден-
сата сливается в конденсатный стояк.
Выпуск воды из радиаторов в случае необходимости
осуществляется через нормально закрытый вентиль на
нижней конденсатной подводке в конденсатный стояк.
В друrой конструкции децентрализованной системы
(рис. 9.14, б) пар из паровоrо стояка подается в водонаrре-
вательную трубу (без отверстий), помещенную также в
нижней части приборов (см. также Э 18.4). Безнапорные
стальные приборы радиаторы заполняются водой через
специальный патрубок в их верхней части.
Вода в радиаторах наrревается при теплопередаче че-
рез стенки трубы в процессе конденсации пара. Конденсат
удаляется через конденсатную подводку в стояк.
Достоинствами децентрализованной системы пароводя-
Horo отопления являются меньший расход металла по
сравнению G обычными системами водяноrо отопления и
темПература поверхности радиаторов ниже 100 ос (в системе
паровоrо отопления даже низкоrо давления она составляет
100 ос и выше).
Недостатки этой системы существенны. К ним относятся
сложное реrулирование, шум и вероятность rидравлических
ударов в отопительных приборах. Децентрализованная
система пароводяноrо отопления распространения не полу-
Чила.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Укажите условия применения замкнутой системы паровоrо
отопления.
2. ОбоснуЙте необходимость удаления воздуха из системы
паровоrо отопления.
3. ПереЧИСЛиТе функции редукционноrо клапана в системе
Паровоrо отопления.
4. Сравните принципы действия поплавковоrо и термодинами-
ческоrо конденсатоотводчиков.
5. Укажите способ проведения центральноrо качественноrо
реrулирования в Системе napoBoro отопления.
6. На сколько снизится давление пара низкоrо давлеиия при
ero передвижении со скоростью 15 М/С по прямолннеЙному паропро-
воду Dy 25 длиной 20 м? Какую тепловую мощиость для отопления
несет в себе этот пар?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{} 9 J J Система м"душпО20 отопления
42&
'"
7. Сравните диаметры паропровода (скорость 60 м!с) и конден-
сатопровода (скорость 1,5 м/с) для пропуска адеКВатноrо количест-
ва пара и конденсата.
8. Объясните необходимость поддержания определенноrо из-
быточноrо давления пара (2 кПа) перед реrулировочным вентилем
у отопительноrо прибора системы низкоrо давления.
9. В чем закЛючается способ rидравлическоrо расчета системы
по приведенным длинам? к.оrда применяется этот способ?
10. Определите предельно возможную разность давления в рас-
четном отопительном приборе и в закрытом конденсатном баке
в двух случаях, коrда максимально допустимая температура пара
в приборе составляет, во-первых, 130 ос. и, во-вторых, 110 ОС.
11. Сформулируйте У .'lовия появления в КОНДенсатопроводе
пара вторичноrо вскипания и укажите места наиболее вероятноrо
ero появления.
12. Назовите признаки централизованной и децентрализоваи-
ноЙ систем пароводяноrо отопления.
r n а в а fO. Воздушное отопnенне
10.1. Система B03AYWHoro отопления
В системах воздушноrо отопления используется атмос-
ферный воздух, свойства Koтoporo как теплоносителя рас-
смотрены в rл. 1.
Воздушное отопление имеет MHoro общеrо с друrими ви-
дами центраЛИЗ0ванноrо отопления. И воздушное, и водя-
ное отопление основано на передаче теплоты в отапливае-
мые помещения от охлаждающеrося теплоносителя. В цент-
ральной системе воздушноrо отопления, как и в системах
водяноrо и паровоrо отопления, имеются теплоrенератор
центральная установка для наrревания воздуха и теп-
лопроводы каналы для перемещения теплоносителя воз-
духа.
Воздух для отопления обычно является вторичным тепло-
носителем, так как наrревается в калориферах (см. 4.3)
друrим, первичным теплоносителем rорячей водой или
паром. Таким образом, система воздушноrо отопления фак-
тически становится комбинированной водовоздушной
или паровоздушной. Для наrревания воздуха используют
также друrие отопительные приборы и иные теплоисточни-
ки. Например, в ранее распространенной системе оrневоз-
душноrо отопления воздух наrревался в orHeBbIx печах.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
428 rЛЙ8Й 10 Воздушное отопление
в системе воздушноrо отопления воздух, наrретый до
температуры более высокой, чем температура воздуха в
помещениях, отдает избыток теплоты и, охладившись, возв-
ращается для повторноrо наrревания. Этот процесс может
осуществляться двумя способами:
1) наrретый воздух, попадая В обоrреваемое помещение,
смешивается с окружающим воздухом и охлаждается до
температуры этоrо воздуха;
2) наrретый воздух не попадает в обоrреваемое помеще
ние, а перемещается в окружающих помещение каналах,
нarревая их стенки.
В настоящее время распространен первый способ (рас-
сматривае1'viЫЙ в данной rлаве). Второй способ после HaTYP
ной проверки в жилых зданиях в начале второй половины
хх в не получил широкоrо распространения. Экспери.
менты показали, что в процессе эксплуатации системы
нарушается ПЛ01НОСТЬ каналов. В стенках и стыках кана-
лов, расширяющихся при наrревании и сжимающихся при
охлаждении, появляются трещины, в результа1е чеrо иска.
жается необходимое воздухораспределение. Это, в свою
очередь, приводит к переrреванию одних и недоrреванию
друrих помещений
Известно одно из достоинств применяемой центральной
системы воздушноrо отопления отсутствие отопит"льных
приборов в обоrреваемых помещениях. Однако, если ра
диус действия систе1l,1Ы воздушноrо отопления сужается до
одноrо помещения, то воздухонаrреватель может устанав.
ливаться непосредственно в этом помещении, и тоrда си
стема становится местной. Отличие ее от системы ВОДЯIЮП 1
отопления будет в том, что тепловая мощность воздухонаr
ревателя значительно больше мощности одноrо обычноrс
отопительноrо прибора, и в помещении создается интенсив
ная циркуляция воздуха
Местной делают систему воздушноrо отопления в том
случае, если в помещении отсутствует центральная система
приточной вентиляции, а также при незначительном объеме
приточноrо воздуха, Подаваемоrо в течение 1 ч (менее поло-
вины объема помещения).
Для воздушноrо отопления характерно повышение са.
нитарно rиrиенических показателей воздушноЙ среды поме-
щения MorYT быть обеспечены подвижность воздуха,
блаrоприятная для нормальноrо самочувствия людей,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 1 Система 80эдушноео отОflAенuя 427
равномерность температуры помещения, а также смена,
очистка и увлажнение воздуха. Кроме Toro, при устройстве
местной системы воздушноrо отопления ДОСlИrается эконо-
мия металла.
Свойство системы воздушноrо отопления быстро изме-
нять теплоподачу в помещение используется при осу-
ществлении периодическоrо или дежурноrо отопления.
Вместе G тем, воздушное отопление не лишено сущест-
венНЫХ недостатков. Как извесIНО (см. табл. 1.1), площадь
поперечноrо сечения и поверхности воздуховодов из-за
малой теплоаккумулирующей способности воздуха во
MHoro раз превышает площадь сечения и поверхности жид-
костных теплопроводов. В сети значительной протяженно-
сти заметно. охлаждается воздух, несмотря на то, что возду-
ховоды покрывают тепловой изоляцией. По этим причинам
применение центральной системы воздушноrо отопления в
сравнении с друrимн системами может оказываться эконо-
мически нецелесообразным. Местное воздушное отопление
не имеет перечисленных недостатков, однако не лишено
отрицательных черт, обусловленных размещением отопи-
тельноrо оборудования непосредственно в помещении.
Необходимость устранения отопительных приборов из
помещения может препятствовать использованию MecTHoro
воздушноrо отопления. Если к тому же требуется обеспе-
чить ряд помещений приточной вентиляцией, то только при
центральной системе воздушноrо отопления совместно вы-
полняются оба эти условия.
Возможность совмещения воздушноrо отопления с при-
точной вентиляцией в холодный период, с охлаждением
помещений в летний период сближает воздушное отопление
с вентиляцией и кондиционированием воздуха и предопре-
деляет дополнительное рассмотрение общих вопросов при
изучении соответствующих дисциплин.
В настоящее время системы воздушноrо отопления устра-
ивают в производственных, rражданских и сельскохозяй-
ственных зданиях, применяя рециркуляцию воздуха или
совмещая отопление с общеобменной приточной вентиляци-
ей. Известно также использование Harpeтoro воздуха для
отопления жилых зданий и rостиниц (например, ОIопление
корпусов пансионата на Клязьминском водохранилище под
Москвой).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4%8 r давй 10 ВоадуиJIIМ отопление
10.1. Схемы системы воздуwноrо отопления
На рис. 10.1 даны принципиальные схемы местной си
стемы воздушноrо отопления. Чисто отопительная система
с полной рециркуляцией теплоносителя воздуха может БЫI ь
бесканальной (рис. 10.1, а) и канальной (рис. 10.1, 6). При
бесканальной системе внутренний воздух, имеющиЙ 1Е''')-
пературу t B , наrревается первичным теплоносителем в ка-
лорифере до температуры t r и перемещается вентилятором.
Наличие вертикальноrо канала для rорячеrо воздуха вы-
зывает естественную циркуляцию BHYTpeHHero воздуха
через помещение и калорифер. Эти две схемы применяют
для MecTHoro воздушноrо отопления помещений, не нуж-
дающихся в искусственной приточной вентиляции.
Для MecTHoro воздушноrо отопления помещения одно-
временно G ero приточно-вытяжной вентиляцией исполь-
зуют две друrие схемы, изображенные на рис. 10,1, в, е.
ПО схеме на рис. 10.1, в с частичной рециркуляцией часть
воздуха забирается снаружи, друrая часть BHYTpeHHero
воздуха подмешивается к наружному (осуществляется ча-
стичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух доrре-
вается в калорифере и подается вентилятором в помещение.
Помещение обоrревается всем поступающим в Hero возду-
хом, а веН1илируется только той ero частЬЮ, которая заби-
рается снаружи. Эта чаС1Ь воздуха удаляется из помещения
в атмосферу (по каналу 7 на рис. 10.1, в).
Схема на рис. 10.1, е прямоточная: наружный воздух
в количестве, необходимом для вентиляции помещения,
ДОПОЛНllrельно наrревается для отопления, а после охлаж-
дения до температуры помещения удаляется в таком же
количеС1ве в атмосферу.
Центральная система воздушноrо отопления каналь-
ная. Воздух наrревается до необходимой температуры в
тепловом центре здания и выпускается в помещения через
воздухораспределители. Принципиальные схемы централь-
ной системы принедены на рис. 10.2.
В схеме на рис. 10.2, а наrретый воздух по специальным
каналам распределяется по помещениям, а охладившийся
воздух по друrим каналам возвращается для повторноrо
наrревания в теплообменнике калорифере. Совершается,
как и в схеме на рис. 10.1, а, полная рециркуляция воз-
духа без вентиляции помещений. Теплопередача в калори-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
и) о)
---3
1
z t g 2
i8 4
g) е)
5" i!J 7' 5 t g /
0[> i r Tl/. t r
............ ........ ......................................
5 { в 2 ts
Рис. 10.1. Прииципиальные схемы месТНоЙ системы ВО3дУшноrо отопления
а, б полностью рециркуляциоиные; в частичн,,> рецнркуляционная; е
прямоточная; 1 ....... отопительный arperaT; 2 ....... рабочая Зона; 3 ....... канал нэrрето"
(о воздуха; 4 теплообменннк-калорнфер; fj воздухозабор; 6 рециркули-
рующнй воздух; 7 канаЛ ВЫТЯЖНоЙ вентиляции
а) о)
2 2
tr
t 8 .........
3
8)
[ н 2
5 ................
t«
1} /'
3
t 8
7
Рис. 10.2. При", ипиальные схемы центральной системы ВО3дУшноrо отопления
а полностью рециркУЛяцнониая; б частично рецнркуляционная; в пря-
Моточная; е рекуперативная; 1 теплообменник-калорифер. 2 канал на-
rpeToro воздуха с воздухораспределнтелем на конце; 3 канал BHyTf'eHHero воз-
Духа; 4 вентилятор; 5 канал Нdружноrо воздуха, 6 воздуха-воздушный
теплообменннк; 7 рабочая зона
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
430 rлаеа 10 Воздушное отопАение
фере соответствует теплопотерям помещений, т. е. схема
является чисто отопительной.
Схема на рис. 10.2, б с частичной рециркуляцией по дей-
ствию не отличается от схемы на рис. 10.1, 8. На рис. 10.2, 8
изооражена прямоточная схема центральной системы воз-
душноrо отопления, аналоrичная схеме на рис. 10.1, е.
В схе.1\1ах на рис. 10.1, а, 6 и 10.2, а Тlплозатраты на
наrревание воздуха определяются только теплопотерями
помещений; в схемах на рис. 10.1, в и 10.2, б они возраста-
ют в результате предварительноrо наrревания части воз-
духа от температуры наружноrо воздуха t н до температуры
t B : в схемах на рис. 10.1, е и 10.2, в теплозатраты наиболь-
шие, так как весь воздух необходимо HarpeTb сначала от
температуры t н до tB' а потом переrреть ди t r (тепловая
энерrия расходуется и на отопление, и на полную веН1ИЛЯ-
цию помещений).
Рециркуляциониая система 80здушноrо отопления от-
личается меньшими первоначальными вложениями и эк.
сплуатационными затратами. Система может применяться,
если в помещении допускается рециркуляция воздуха, а
температура поверхности наrревательных элементов соот-
ветствует требованиям rиrиены, пожар\). и взрывобезопас-
ности этоrо помещения. Радиус действия центральной сис-
темы с естественной циркуляцией (без вентилятора) orpa-
ничен 8 10 м, считая по rпризонтальному пути от тепло-
Boro центра до наиболее удаленноrо вертикальноrо канала.
Объясняется это незначительностью действующеrо естест-
вепноrо циркуляционноrо давления, составляющеrо даже
при значительной температуре HarpeToro т:'Оздуха Bcero лишь
около 2 Па на каждый метр высоты канала.
Система 80здушноrо отопления с частичной рециркуля-
цией устраивается с механическим побуждением движения
воздуха и является наиболее rибкой. Она может действо-
вать в различных режимах; в помещениях помимо частич-
ной MorYT осуществляться полная замена, а также полная
рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система
работает как отопительно-вентиляционная, чисто вентиля-
ционная и чисто отопительная. Все зависит от Toro, забира-
еl'::Я ли и в каком количестве воздух снаружи и до какой
температуры наrревается воздух в калорифере.
Прямоточная система 80здушиоrо отопления отличается
самыми высокими эксплуатационными затратами. Ее приме-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f} 10 9. КОАuчестsо u температура вовдуха дАЛ отопления 411
няют, коrда требуется вентиляция помещений в объеме не
меНЬШем, чем объем воздуха для отопления (например, в
помещениях катеrорий А и В, rде выделяются вещеСlва,
взрывоопасные и пожароопасные, а также вредные для здо-
ровья людей, обладающие неприятным запахом). Для умень-
шеНИЯ теплозатрат в прямоточной системе при сохранении
ее OCHoBHoro преимущества полной вентиляции помеще-
ний используют схему с рекуперацией (см. рис. 10.2, е),
rде применен дополнительный воздухо-воздушный теплооб-
менниК, позволяющий утилизировать чаСIЬ теплоты уходя-
щеrо воздуха для наrревания наружноrо воздуха.
10.3. Количество и температура воздуха
для отопления
Воздух для отопления подается в помещение HarpeтblM
до такой температуры '", чтобы в результате ero смешеНИЯ с
внутренним воздухом и теплообмена с поверхностью оrраж-
дений поддерживалась заданная температура помещения.
Следовательно, количество аккумулированной воздухом
теплоты должно быть равно Q Il максимальной тепЛопоТ-
ребности для поддержания в помещении расчетной t p
Gотс(t,, tв) Qп.
Отсюда расход HarpeToro воздуха О от , Kr/c, для отопле-
ния помещения
G Qn
OT С (t,, tB) ,
(10.1)
rде с удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1005
Дж/ (Kr. К).
ДЛЯ получения расхода воздуха в кrlч теПЛОПО1реб-
Ность помещения в Вт (Дж/с) следует выразить в Дж/ч,
т. е. умножить на 3600 с.
Объем подаваемоrо воздуха L OT . мЗ/ч, при температуре
/" HarpeToro воздуха
L OT == Оот/Р". (10.2)
Воздухообмен Ln, мз/ч, В помещении несколько отлича-
ется от L oт , так как определяется при температуре /в внут-
peHHero воздуха
Ln == G о r/Pa.
(10.3)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
482 rлйs/) 10 ВоэдС;Шllое отОnМllие
rдерr и Рв ПЛОТНОС1Ь воздуха, Kr/M 3 , при ero lемпераrуре Ir н 1"
Температура воздуха t r должна быть возможно более
высокой для уменьшения, как это видно И3 уравнения (10.1),
Количества подаваемоrо воздуха. В связи с этим соответ-
ственно сокращаются размеры каналов, а также снижается
расход электроэнерrии при механическом побуждении
движения воздуха
Однако правилами rиrиены устанавливается опредеЛt н-
ный верхний предел температуры воздух не следует
HarpeBaTb выше 60 ос, чтобы он не тtрял своих СвойсIВ как
среда, вдыхаемая людьми. Эта температура и принимается
как предельная для систем воздушноrо ОlOпления помt'ще-
ний с посrоянным или длительным (более 2 '1) пребыва-
нием людей. Отклонения 01 этоrо общеrо правила делают
для воздушно-тепловых завес. Для завес у внешниХ ворот и
rехнолоrических проемов, выходящих наружу, допускается
tlOвышение температуры подаваемоrо воздуха до 70 ос;
для завес у наружных входных дверей понижение тем-
пературы до 50 ос.
Конкретные значения температуры воздуха при воздуш-
ном отоплении связаны со способами ero подачи из воздухо-
распредели rелей, а именно dависят от Toro, подается ли
воздух вертикально сверху вниз, наклонно в направлении
рабочей зоны или rоризонтально в верхней зоне помещения.
В пределе, еСЛИ люди подверrаются длительному непо-
средственному влиянию сrруи Harperoro воздуха, темпера-
туру HarpeToro воздуха рекомендуется понижать до 25 ос.
По формуле (10.1) определяют количество воздуха, по-
даваемоrо в помещение только с целью ero отопления, и
систему устраивают рециркуляционной. Коrда же воздуш-
ная система отопления являетСЯ одновременно и системой
вентиляции, количество вводимоrо в помещение воздуха
устанавливаюr следующим образом:
если Gor GBeHT количество воздуха для отопления
оказывается равным количеству воздуха, необходимому
для вентиляции, или превышает ero), то сохраняют коли-
чество и температуру отопительноrо воздуха, а систему
выбирают прямоточной или с частичной рециркуляцией;
если Овент>Оот (количество вентиляционноrо воздуха
превышает колИчество воздуха, которое необходимо для
отопления), то ПРИНИlI.1ают количество воздуха, потребное
для вентиляции, систему делают прямоточной, а темпера-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
108 Количест80 и температура 80эдуха дАЛ отопления 433
туру подаваемоrо воздуха вычисляют по формуле
tr==tB+ G Qn , (10.4)
С веит'
полученной из уравнения (10,1).
Количество воздуха для отопления помещения или ero
температуру уменьшают, если в помещении имеются По-
стоянные теПЛОВblделения.
При центральной отопительно-вентиляционной системе
температура HarpeToro воздуха, определяемая по формуле
(lО.4),, .южет оказаться для каждоrо помещения различной.
Подача в отдельные помещения воздуха при различной тем-
пературе технически осуществима. Однако проще подавать
во все помещения воздух при одинаковой температуре.
Для этоrо общую температуру HarpeToro воздуха прини
мают равной низшей из расчетных для отдельных помеще-
ний, а количество подаваемоrо воздуха пересчитывают по
формуле (10.1).
После уточнения воздухообмена определяют теплозат-
раты на наrревание воздуха по формулам:
для рециркуляционной системы воздушноrо отоп пения
Q == ОотС (tr tB); (10.5)
для частично рецпркуляционной отопительно-вентиля-
ционной системы
Q == ОотС (/r ' в )+ Gвеитс ив /и); (106)
для прямоточной отопительно-вентиляционной систеМbI
Q ==ОвентС (tr tH)' (10.7)
rде О от и О вент расход воздуха, Kr/c, для целей отопления и
вентиляции; t H температура наружноrо воздуха для проекти-
рОВаНИЯ отопления.
в формуле (10.6) количество рециркуляционноrо возду
ха Opeц==aOT aBeHT' так как а от выражает количество
смешанноrо воздуха, HarpeToro до температуры t r с целью
отопления.
Пример 10.1. Определим количество IlОЗДУла, подаваемоrо
при t r ==45 ос, дЛЯ поддержания в помещении температуры 20 ос,
если ero теплопотери составляют 2000 Вт.
Количество подаваемоrо воздуха по формуле (10.1)
2000.3600
О от == 1005 (45 20) 287 Kr{Q.
28 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4Н rлйiiй 10. ВО8дgшн OтoпAtHIU
Объем подаваемоrо воздуха по формуле (10.2)
L01:==287:1,11 ==259 м 3 /ч.
Воздухообмен в помещении по формуле (10.3)
L п ==287:1,205==238 м 3 /ч.
Пример 10.2. Найдем теплозатраты на иаrреваиие воздуха по
условиям примера 10.1, если объем иаружиоrо воздуха, подаваемоrо
для вентиляции помещения, L BeH 1:== 100 м 3 /ч. Температура наружноrо
воздуха tH== 25 ос.
Теплозатраты в частично рециркуляциониой системе по форму
ле (10.6)
Q == ;: [287 (45 20)+ 100.1,205 (20+25)] ==3517 Вт или
12660 КДЖ/'I.
Объем рециркуляционноrо воздуха составляет
Lп LвеН1:== I 5 100==138 м 3 {ч,
а дополнительные (сверх теплопотерь помещения) теплозатраты на
иаrревание вентиляционноrо воздуха 3517 2000== 1517 Вт.
Прямоточная система в данном случае неприменима, так как
температура HarpeToro воздуха превысила бы допустимую, даже при
подаче воздуха в верхнюю зону. В самом деле, по формуле (10.4)
2000.3600
t r ==20+ 1005.100.1,205 20+59,5 == 79,5 °G > 60 ос.
10.4. Местное воздуwное отоппенне
Местное воздушное отопление предусматривают в зда
ни ях в следующих случаях:
в рабочее время при отсутствии центральной системы
приточной вентиляции, причем система отопления может
быть чисто отопительной и совмещенной с местной приточ-
ной вентиляцией;
в нерабочее время при отсутствии и невозможности или
экономической нецелесообразности использования для
отопления имеющейся центральной системы приточной
вентиляции.
Для MecTHoro воздушноrо отопления применяют:
1) рециркуляционные отопительные arperaTbI с меха-
ническим побуждением движения воздуха (рис. 10.1, а);
2) отопительно вентиляционные arperaTbI с частичной
р ециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механиче-
ским побуждением движения воздуха по схемам на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.5 Отоnuт льnые аериаты 435
рис. 10.1, в, е (рассматриваются rлавным образом в дис
циплине «Вентиляция»);
3) рециркуляционные воздухонаrреватели с eCTeCTBeH
ным движением воздуха (рис. 10.1, б).
Отопительные arperaTbI предназначены для отопления
производственных помещений катеrорий В, r и д, TeXHO
лоrический процесс в которых не сопровождается выделе
нием пыли, крупных помещений общественных и сельскохо
зяйственных зданий. Специальные отопительно-вентиля-
ционные arperaTbI применяют для отопления жилых квар-
тир. Рециркуляционные воздухонаrреватели служат для
отопления лестничных клеток мноrоэтажных зданиЙ и от-
дельных помещений общественных зданий.
10.5. ОтопнтеПl.ные arperaTbl
Отопительным arperaToM называется комплекс стандарт-
ных элементов, собираемых воедино на заводе, имеющий
определенную воздушную, тепловую и электрическую мощ-
ность. ArperaTbI изrотовляют для установки непосредствен
но в отапливаемых помещениях. Они представляют собой
компактное, мощное и сравнительно недороrое оборудова-
ние. Недостатком arperaToB является шум при действии
вентилятора, что оrраничивает ВОЗ:.1:0ЖНОСТЬ их применения
в рабочее время.
Отопительные arperaTbl подразделяются на подвесные
и напольные. Подвесном отопительным arperaT представлен
на рис. 10.3. Корпус, имеющий воздухозаборное отверстие,
соединен с воздухонаrревателем (калорифером). Внутри
корпуса находится осевой вентилятор с электродвиrателем.
Воздух, забираемый из помещения вентилятором, Про
пускается через калорифер, наrреваемый высокотемпера-
турной водой, и выпускается снова в помещение в нужном
направлении через створки реrулирующеrо мноrостворча
ToI'o клапана. ArperaT снабжен кронштейнами для подвески
ero в помещении.
В зависимости от модели один подвесной отопительный
arperaT при небольшой электрической мощности двиrателя
Может HarpeBaTb до 20 тыс. мЗ/ч воздуха, тепловая мощность
достиrает 250 кВт. На рис. 10.3 изображен отопительный
arperaT модели A02 4 тепловой мощностью 47,7 кВт; воз
дух наrревается в пластинчатом мноrоходовом калорифере
28*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4а6 rлава 10. Воздушное отопление
>;)
2
1765
а}
'" ""
""
-<::
..
-<::
/
х
Рис. 10.a. Лодвсснo/i воздушно ре_
циркуляционный отопительиый ar-
peraT АО2-4 (боковой ВИД)
1 I{ОрПУС; 2 воздухоиаrрева.
II'сль; 8 мноrостворчатый клапан;
4 кронштейн; 5 осевой венТи-
лятор; б электродвиrатель
"
5'
Рис.10.4. Напольный воздушно-рецИрКу-
ляционный arperaT СТД-800М
1 электродвиrатсль; 2 воздуховы-
пускной патрубок; 8 воздухонаrре-
ватель; 4 корпус; 5 ременная пере-
дача в защиТНОМ кожухе
о}
Рис. 10.5. Схемы наклонной (а) и сосре/l,оточенной (6) подачи HarpCToro воздуха
отопнтельным arperaToM, установлснным на высоте h
А расчетная точка в рабочей зоне; В вершпна воздушноЙ струи
марки КВБ-7п. ArperaT рассчитан на подачу 4000 мЗ/ч
(индекс «4») воздуха при температуре 51 ос, если темпера-
тура входящеrо в Hero воздуха 16 ос. В arperaTe установлен
осевой вентилятор типа 06-300 с электродвиrателем 0,37 кВт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 10.5. Отопuтельные I12peeaтbl 437
Скорость воздуха на выходе из arperaтa 4,4 м/с. rидравли-
ческое сопротивление калорифера (по теплоносителю)
2207 Па.
Подобным же образом характеризуется каждый из ocтa
льных трех моделей (индексы 6,3; 10; 20) выпускаемых
подвесных отопительных arperaToB А02. Большей дально
бойносТЬЮ обладают arperaTbI типа АОД2 с обводным воз-
душным каналом над калорифером. Общим недостатком
arperaToB А02 является высокий уровень звуковой мощно-
сти (88 дБА).
Подвесной отопительный arperaT друrой модели СТД-
300п тепловой мощностью 349 кВт, рассчитанныЙ на пода-
чу 24600 мЗ/ч HarpeToro до 60 ос воздуха, отличается повы-
шенной до 10,2 м/с скоростью выпуска воздуха.
В напольных отопительных arperaTax используют не
только осевые, но и центробежные вентиляторы (рис. 10.4);
их мощность может превышать мощность подвесных arpe-
raTOB. Воздух наrревается не только водой, но и паром, а
также при сжиrании rазообразноrо топлива. Схема наполь-
Horo rазовоздушноrо отопительноrо arperaTa тепловоЙ мощ-
ностью 9,65 кВт изображена на рис. 1.3.
Для отопления помещения устанавливают не менее двух
arperaToB, причем их тепловую мощность выбирают доста-
точной для поддержания температуры не ниже 5 ос при вы-
ходе из строя одноrо из arperaToB.
При выпуске воздуха в свободное пространство крупноrо
помещения через реrулирующиЙ мноrостворчатый клапан
arperaTa образуется так называемая компактная струя.
Воздушная струя превращается в неполную веерную в том
случае, коrда реrулирующий клапан дополняют рассеиваю
щей решеткой.
Подачу HarpeToro воздуха при использовании отопитель-
ных arpeTaToB осуществляют двумя способами: наклонными
струями сверху в направлении рабочей зоны (рис. 10.5, а)
или rоризонтальными струями выше рабочей зоны
(рис. 10.5, б). Наклонной подаче отдается предпочтение,
так как наrретый воздух попадает непосредственно в рабо-
чую зону. Для этоrо воздух выпускается под уrлом 350
к rоризонту, что обеспечивает наибольшую дальнобойность
HarpeTbIx струй.
rоризонтальную подачу, получившую название cocpe
J!оточенной, применяют, Коrда при наклонной подаче
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4,,8 r Ааеа 10 Воздуuтое отопление
температура и скорость движения воздуха в рабочей зоне
(в точке А на рис, 10.5, а) превышают допустимые значе-
ния. ArperaTbI для rоризонтальной (или под малым уrлом к
rоризонту, как показано на рис. 10.5, б) подачи помещают
на высоте от пола h==(0,35+0,65) Н по т. е. в средней зоне
по высоте помещения. Воздушные струи при этом полу-
чаются ненастилающимися (настилаются они на потолок
при h>0,85 Н п' и ЭТО В высоких помещениях вызывает пе-
реrревание верхней зоны).
При сосредоточенной подаче под воздушной струей в
нижней части помещения возникает обратный поток Воз-
духа. В месте, rде расширяющаяся воздушная струя наи-
более близко проходит своей нижней rраницей к рабочей
зоне, обратный поток движется с максимальной скоростью.
В этом месте (точка А на рис. 10.5, б) и проверяют допусти-
мость получающихся значений скорости движения и тем-
пературы Боздуха.
В крупных помещениях отопитеJlьные arperaTbl разме-
щают так, чтобы получалось несколько параллельных ком-
пактных или неполных веерных воздушных струй. При
параллельных компактных струях (рис. 10.6, а) arperaTbI
располаrают на расстоянии Ь <.3Н п (Н п высота поме.
щения), при неполных веерных струях до 10 Н п
(рис. 10.6, б). В плане arperaTbl устанавливают о учетом
расположения колонн и крупноrабаритноrо оборудования,
которые MorYT нарушать свободное развитие воздушных
струй в помещении.
Выбор модели отопительных arperaToB для крупных
помещений де.пают в предположении, что будет принята
наклонная подача воздуха, исходя из длины 1, м, зоны обслу-
живания одним arperaToM, рекомендуемой в справочной
литературе (например, для модели А02-4 I==9 12 м).
Предварительно принимая ширину этой зоны b==l, сопо-
ставляЮТ теплопотери обслуживаемой части помещения
(с повышающим коэффициентом 1,10) с тепловой мощностыо
arperaToB. Выбрав окончательно модель arperaTa, уточняют
объем части помещения, приходящийся на один arperaT, и
число arperaToB.
При наклонной подаче воздуха допустимо получение
размера Ь==(0,5+2,0) 1.
Экономически выrодиее применять укрупненные ото-
пительные arperaTbl. При использовании крупных отопи-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
106. РiJ(]чет подачи воэдуха. наареmоео в оmonuте.u,н.ом а2ремте 439
с) и)
/ \ []
IФ <fo /V\
!J!> v v
[] []
} 'h }
Рис. 10.6. Схемы расположения отопительиых arperaTOB в плаие помещения при
параJlJlМЬИЫХ воздушиых струях (а) и при неполных веорных воздушных струях (6)
тельных arperaToB температура воздуха в ПО'\1ещении MO
жет остаться довольно равномерной (отличие в верхней зоне
от расчетной в рабочей зоне не более чем на 2 3 ос допусти-
мо во мноrих производственных зданиях), особенно если
там обеспечивается 2 3 кратный воздухообмен.
10.6. Расчет подачи воздуха, HarpeToro
в отопительном arperaTe
В высоком помещении наrретый воздух, подаваемый
отопительными аrреrатами, образует свободно развиваю-
щиеся, постепенно всплывающие круrлые воздушные струи.
В такой воздушной струе, подаваемой как наклонно вниз,
так и rоризонтально, происходит теплоаэродинамический
процесс затухания скорости ее движения и понижения тем-
пературы при подмешивании окружающеrо воздуха.
Рассмотрим методику расчета каждоrо из способов по-
дачи HarpeToro воздуха в помещение.
1. РАСЧЕТ НАКЛОННОй ПОДАЧИ HArPEТOrO ВОЗДУХА
Траектория и параметры круrлой неизометрической воз-
душной струи зависят от расчетных показателей выбранной
модели отопительноrо arperaTa. Перечислим эти показатели:
площадь воздухораспределяющеrо устройства Ао, м2, Ha
чальная скорость подаваемоrо воздуха и о , м/с, избыточная
температура воздуха (tr tB)' ос. Например, для отопитель-
Horo arperaTa модели А02А (рис. 10.3) А о ==О,25 м 2 , и о ==
==4,4 м/с, tr tB==35,8 ос.
Расчет подачи начинается с определения rеометриче-
Ской характеристики воздушной струи Н, создаваемой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
440 r ТАаеа 10. Воздушное отопление
arperaTOM. Значение Н, М, круrлой воздушной струи вы-
числяется по формуле
mv o Ag. 25
Н ==5,45 [п (tr tB)J0,5 ' (10.8)
rде m и n скоростной и температурный коэффициенты воздушиоЙ
струи, зависящие от конструкции воздухораспределительноrо уст-
ройства (для миоrостворчатоrо клапана arperaToB модели АО2"":'
т==4,5; n==3,8; модели CTД.300 т==6,0; п==4,5).
Скоростной коэффициент характеризует интенсивность
затухания скорости движения воздушной струи при приме-
нении воздухораспределительноrо устройства той или иной
конструкции (клапана, решетки и т. п.), температурный
интенсивность понижения температуры воздуха в струе.
Пример 10.3. Найдем rеометрическую характеристику Kpyr-
лой воздушиой струи, создаваемой отопительиым arperaToM модели
А02'4.
По формуле (10.8)
Н 5 454,5.4,4.0,250,25 6 5
, (3,8.35,8)0,5 ' 4 м.
По зиачению rеометрической характеристики струи проверя-
ется выбраниая длииа 1 зоны обслуживания arperaToM
1==1,58H. (10.9)
Выражение (10.9) получеио как среднее для соотношения х/
/1==0,3+0,5, rде x координата вершины воздушной струи (точка В
на рис. 10.5, а), определяемая по формуле
х=оО,635 Н. (10.10)
Вторую координату вершины струи находят по формуле
z==0,307 Н; (10.11)
тоrда длина пути струи 8 от arperaTa до ее вершины составит
8==0,7 Н. (10.12)
Пример 10.4. Определим по условиям примера 10.3 длины зоны
обслуживания arperaToM и пути воздушной струи от arperaTa до ее
вершины.
По формулам (10.9) (10.12) иайдем длину зоны обслужива-
ния отопительным arperaToM 1== 1,58 .6,54== 10,3 м, а также дли
пути струи до ее вершины 8==0,70.6,54==4,6 м при x==0,635.6,54
==4,15 м и z==0,307.6,54==2,0 м.
В вершине воздушной струи максимальная скорость ее
движения и в , м/с, и избыточная температура t1t s , ос, апре-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1$ 10 6 Расчет подачи 6П70уха. I/аёреmосо 6 отопительном aap "aтe 441
деляются по формулам
тv o Ag. 5
vs== ;
А О5
/).t n (tr tB) о'
s s
(10.13)
(10.14)
Получаемые по формулам (10.13) и (10.14) значения ско-
рости движения и те\шературы в вершине воздушной струи
сопоставляют с соответствующими предельно допустимыми
(нормативными) значениями для рабочей зоны помещения.
Ес.1И они не превышают нормативных значений, то предва-
рительно выбранную высоту установки отопительноrо arpe-
raTa (на z м выше вершины струи) можно оставить без
изменения. Если же вычисленные значения скорости v в
И температуры I1t s превышают нормируемые, то для их
уменьшения следует поднять вершину воздушной струи
над уровнем рабочей зоны помещения.
Пример 10.5. Вычислим скорость движения и избыточную
температуру в вершине воздушноЙ струи (в точке В на рис. 10.5. а)
по условиям ,rримеров 10.3 и 10.4.
По формуле (10.13) и (10.14) получим
4,5.4,4.€),25 005 2 J5 /
v s == 4,6 . м с и
Лt 3,8.35,8.0,250.5 14 800
L.l S 4,6 ,.
Найденные значения скорости движения н избыточноЙ темпе.
ратуры в вершине воздушной струи превышают предельно допу-
стимые.
в этом случае определяют величину дополнительноrо
превышения (h n на рис. 10.5, а) вершины воздушной струи
над уровнем рабочей зоны. Дополнительное превышение
h n ВЫЧИСЛЯЮТ из двух нижеследующих формул (подставляя
в них нормативные значения скорости V ИОРМ и избыточ-
ной температуры I1t но рм)
74.4(h л /s)2.
VHOp"' VSe ,
л Л t 37.2(hл/s)2
L.1t HOP "" L.1 ве .
Выбирая большее из полученных значений
более 2 м), выбирают окончательно высоту
(10.15)
(10.16)
h n (но не
установки
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
442 Тлава 10. ВоздgUlН.ое отопление
отопительноrо arperaTa над поверхностью пола
h==h p . з+hп+ z .
(10.17)
Во всех расчетах h hр.з должно быть не менее 2 м.
R развитие примера lO.5 расчетами по приведенным форму-
лам получено, что при наклонной подаче Harpeтoro воздуха
arопительный arperaT модели А02-4 следует установить
на высоте 4,7 м от поверхности пола. При этом в рабочей
зоне помещения (в точке А на рис. 10.5, а) скорость дви-
жения воздуха составит V р . з ==0,4 м/с, а ero избыточная
температура Atр,з ==6 ос.
Если полученное по формулам (10.15) и (10.16) значение
h п превышает 2 м, то рекомендуется либо уменьшить отк-
лонение оси выпускаемой воздушной струи от rоризонтали
(уrол а==35 0 на рис. 10.5, а), либо понизить температуру
подаваемоrо воздуха t r , используя более общую формулу
tт,.;;;;tв+lз[ .зза ]2 А:'3 . 00.J8)
Наконец, можно заменить наклонную подачу Harpeтoro
воздуха сосредоточенной.
2. ТЕПЛОАЭРО'nИНАМИЧЕСКVй РАСЧЕТ
СОСРЕДОТОЧЕННОй ПОДАЧИ ВОЗДУХА,
HArPETorO в ОТОПИТЕЛЬНОМ ArPErATE
При сосредоточенной подаче начальная температура
струи HarpeToro воздуха во избежание быстроrо ее «всплы-
вания» не должна превышать полученной по формуле
t G::. t + 1300v A ,5 ( 10.19 )
Т""= в mпЬН п '
rде Ь расстояние между отопительными аrреrатами, 1\1; Н п
высота помещения, м [остальные обозначения см. формулу (10.8)1.
ArperaTbI устанавливают на высоте над пове!'>хностью
пола помещения, вычисляемой по формуле
h==h р . з +О,з(ьн п )о,f>. (10.20)
Расчет сосредоточенной подачи воздуха сводится к опре-
делению максимальной скорости движения воздуха в раБЬ-
чей зоне помещения, т. е. в обратном потоке воздуха (в
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
»10.6 Расчет подачи воэдуха. liU2pem080 в отопитеАыiмM аареоате 443
точке А на рис. 10.5, б) по формуле
Vобр == kvo (А о /ЬН п )О,6, (10.21)
[де k поправочный коэффициент, учитывающиЙ число отопитель-
ных arperaToB, устанавливаемых в одии ряд (изменяется от 1,15
при двух arperaTax и 1,05 при четырех до 0,9 при десяти arperaTax
в ряду).
Определяется также максимальная избыточная темпе-
ратура обратноrо потока воздуха в рабочей зоне
Мобр== 1,4 (tr tB) (Ао/!;Нп)О'>, (10.22)
Скорость движения обратноrо потока воздуха в рабочей
зоне не должна превышать 0,7 м/с, избыточная температу-
ра обратноrо потока 2 ос.
При выборе тепловой мощности l\!одели отопительных
arperaToB, предназначенных для сосредоточенной подачи
HarpeToro воздуха, к теплопотерям помещения вводят повы-
шающий коэффициент 1,25 (при наклонной подаче воздуха
1,10). Это объясняется тем, что в rоризонталыюй наrретой
воздушной струе действует сила, вызывающая ее подъем.
При ускоренном (по сравнению с наклонной подачей) подъе-
ме HarpeToro воздуха переrревается верхняя зона, вследст-
вие чеrо увеличиваются теплопотери через покрытие поме-
щения и недоrревается рабочая зона.
Равномерность температуры воздуха по площади и вы-
соте связана с кратностью воздухообмена в помещении
k D ==Ln/1iD' (10.23)
[де L п воздухообмеи, м 3 /ч, в помещеиии объемом V п ' м 3 ,
Температура воздуха по высоте помещения выравнива-
ется с увеличением кратности воздухообмена от 1 до 3.
Дальнейшее увеличение кратности воздухообмена практи-
чески не влияет на температуру воздуха в верхней зоне.
При соб.'Iюдении описанных выше условий в отношении вы-
соты выпуска воздуха и кратности воздухообмена сосредо-
точенная подача HarpeToro воздуха вызывает изменение тем-
пературы воздуха Bcero на O,1 0,15 ос на 1 м высоты и
температура воздуха в верхней зоне высоких цехов отлича-
ется от температуры в рабочей зоне не более чем на 3 ос.
Длину обслуживаемоrо одним отопительным arperaToM
объема помещения (дальнобойность воздушной струи) прове-
ряют по выражению
1 0,7т (ЬН п )О,5.
(10.24)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
444 r лава 10 Воэдушное оmоnление
Расчетами при ЬН п==21 м 2 применительно к ранее выб-
ранной модели отопптельноrо arperaTa А02-4 (примеры
IO.3 10.5) получено, что для обеспечения примерно тех же
параметров воздуха в рабочей зоне помещения как и при
наклонной подаче arperaT при сосредоточенной подаче воз-
духа следует установить на высоте 3,4 м от поверхности
пола (на 1,3 м ниже), а дальнобойность воздушной струи
составит 12 15 м (на 3 м больше, чем при наклонной пода-
че).
Пример 10.6. Рассчитаем систему воздушноrо отоплеиия ar.
реrатами, обоrреваемыми водой (температура 150 70 ОС), с наl(ЛОН-
ной подачей воздуха в цехе длииоЙ 50, ШИРllИОЙ 20 Н высотоЙ 9 м,
если теплопотери цеха 170 кВт, t B == 15°С, tl иорм ==0,5 М!С и tHOI' I==
=== 3 ОС.
Выбираем подачу воздуха четырьмя отопительными аrреrатами
по схеме, изображенноЙ на рис. \0.6, а, коrда зона обслуживаНI!Я
(== 10 м.
Необходимая тепловая мощиость отопительиых arperaroB
Ql== 1,1.170:4==46,8 кВт.
Принимаем к устаиовке arperaTb! моделн АО2-4 тепловой мощ-
ностью по 47,7 кВт прн подаче 4000 м 3 /ч воздуха.
Получающаяся кратиость возбухообмена по формуле (10.23)
k n == 4000. 4:(50.20. 9) == 1,8
удовлетворяет условию равномерности температуры воздуха в цехе.
HailДeM необходимую высоту устаиовки отопнтельиых arperaToD
над поверлностью пола цеха, нспо.IЬЗУЯ результаты расчетов в при-
мерах 10.3 IO.5.
Определим ДОПОЛНИfельиое превышение вершииы воздушной
струи иад уровием рабочей зоны по формулам (10.15) н (10.16).
Из формулы (10.15) при tl s ==2,15 м/с и s==4,6 м получим Il п ==
==0,65 м. Из формулы (10.16) при Мз== 14,8 ос иайдем h п ==0,95 м.
Тоrда при высоте рабочей зоны 2,0 м определим высоту уста-
новки отопительиых arperaToB по формуле (10.17)
h==2,O+0,95+2,O 5,0 м.
Пример 10.7. I1роверим, можио ли использовать отопительные
arperaTbI модели АО2-4, прннятые к установке по условиям примера
10.6, для отоплеиия TOro же цеха при сосредоточениой rop изоиталь-
ной подаче HarpeToro воздуха.
Максимальная скорость двнжеиия воздуха в обратном по-
токе в рабочеЙ зоие составит по формуле (10.21)
V о бр==I,!5.4,4[0,25:(25.9)j0,5==0,17 м/с < tl иорм .
Максимальную избыточную температуру обратиоrо потока в
рабочей зоне наЙдем по формуле (10.22)
Мобр== 1,4'35,8 [0.25:(25.9)jO, == 1,7 ос < М норм .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
107. Квартирная система 8оэдУШ1l0ео отопления 445
рис. 10.7. Приици"иальвая схема авто-
матизации работы 80здушиоrо отопн-
тельиоrо arperaTa
J калорифер; 2 вентилятор; В
9лектродвиrатель; 4 маrиитиЫй пус-
катель; 5 промежуточиве реле; 6
датчиК температуры; 7 исполнитель- ...........
нЫЙ механизм; 8 реrулирующий ор.
rOH
в
Однако тепловая МОЩНОСТЬ arperaToB прннятой модели (47,7кВт)
недостаточна, так как при сосредоточенной подаче HarpeToro воз-
духа потребуются отопительные arperaTbl, имеющие тепловую
мощность не менее
Ql==1,25.170:4==53,1 кВт.
Воздушное отопление крупных помещений автоматизи-
руется. Принципиальная схема автоматизации работы ото-
пителЫlOrо arperaTa дана на рис. 10.7. Для реrулирования
температуры воздуха в помещениях применяют биметалли-
ческие датчики двухпозиционноrо действия, которые обес-
печивают точность поддержания температуры воздуха
+ 1,5 0 С.
10.7. Квартнрная система воздуwноrо отопления
Квартирное воздушное отопление можно отнести к Ка-
нальной системе MecTHoro воздушноro отопления. Ее прин-
ципиальная схема близка к схеме, изображенной на
рис. 10.1, в. Наrретый воздух подается в жилые комнаты,
обеспечивая не только их отопление, но и вентиляцию;
охладившийся воздух из комнат поступает во вспомоrа-
тельные помещения квартиры в кухню, ванную и убор-
ную, откуда он удаляется наружу.
Отопительно-вентиляционный arperaT квартирноrо воз-
душноrо отопления (рис. 10.8) состоит из водовоздушноrо
теплообменника калорифера, электровентилятора, фильт-
ра, воздушных клапанов наружноrо, рециркуляпионноrо и
обводноrо для реrулирования температуры подаваемоrо
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
446 rЛа8а 10 ВQlJдушное отопленuе
. 5 5" Рис. 16.8. !<ваРIИР"ЫЙ ОIОПИ
'М'""""""'""'"""" ."..".
1 7 1 клапан наРУЖlюrо воздуха;
:J фнльтр; iJ вентнлятор:
I \ 4 рецнркуляционныЙ клапа»:
"" 5 теплообменник-калорнфер:
б Каl!ал HarpeToro воздуха;
7 обводноЙ КЛапан
/
850 7 t
воздуха. Вентилятор приводится в действие однофазным
электродвиrателем мощностью 18 Вт, рассчитанным на
перемещение 85 170 мЗ/ч воздуха и создание давления
118 Па.
Кроме arperaTa, размещаемоrо в подшивке под потолком
коридора квартиры, прокладываются еще воздуховод Ha
ружноrо воздуха с воздухозаборной решеткой, рециркуля
ционный воздуховод и приточные воздуховоды с реrули
рующим клапаном в каждой жилой комнате.
В жилые комнаты может подаваться только Наружный
воздух, воздух при частичной и полной рециркуляции
(например, прн отсутствии людей). ArperaT может также
использоваться для летнеrо охлаждения воздуха в одноЙ из
комнат квартиры при наличии хладоносителя.
Часто, особенно для отопления малоэтажных зданий в
США, применяют чисто рециркуляционную квартирную
систему воздушноrо отопления. Наrретый до 40 45 ос
воздух выпускается, как правило, в нижнюю зону KOMHaT
на высоте O,3 O,5 м от пола. Возможна также подача BO.3
духа, HarpeToro до более высокой температуры, на высоте
1,5 м от пола и под потолком помещений.
В рециркуляционной квартирной системе воздух может
забираться из отапливаемых комнат, а также из прилеrаю
щих к комнатам коридоров. В первом случае обеспечива
ется более ровная температура помещений.
Преимуществами квартирноrо воздушноrо отопления
являются: независимое отопление отдельных I<ва;>тир, малая
тепловая инерция, простое реrулирование, экономное pac
ходование тепловой энерrии. К ero недостаткам относятся
шум, возникающий при действии электровентилятора,
особенно ощутимый ночью, и отсутствие увлажнения воз-
духа.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.8. Рецttркумщuоtltlш /tosagxollaiipeoaтeAU 447
10.8. Рецнрку пяционные 80здухонаrреватели
Рециркуляционный воздухонаrреватель с естествен-
нЫМ движением воздуха это отопительный прибор типа
BblcoKoro конвектора, обоrреваемый теплоносителем
вОДОЙ (см. рис. 4.11). По способу отопления помещения,
связанному с интенсивной циркуляцией воздуха при cocpe
доточенном ero наrревании, рециркуляционный воздухона
rреватель считают прибором MecTHoro ВОДовоздушноrо
отопления.
Рециркуляционные воздухонаrреватели по тепловой МОЩ
ности занимают промежуточное место между обычными oтo
пительными приборами систем водяноrо и парОБоrо отопле
ния и отопительными аrреrатами систем воздушноrо отоп-
.'JенИя. Их мощность состаВ.'Jяет от 5 до 20 25 кВт. При
меняют их для ОТОП.'Jения отдедьных помещений, не имею
щих постоянных рабочих мест у наружных оrраждений
и периодически используемых людьми, в первую очередь
для отопления лестничных клеток мноrоэтажных зданий.
В лестничноЙ клетке, отапливаемой рецирку.'JЯЦИОННЫМ
воздухонаrревателем, помещенным близ наружной входной
двери (рис. 10.9, а), обеспечивается более ровная темпера-
тура воздуха, чем при водяном отоплении приборами,
расположенными на неско.'JЬКИХ лестничных П.'Jощадках.
Этому способствует усиленное проrревание наружноrо воз-
духа, проникающеrо через открываемую входную дверь.
В общественных и вспомоrательных помещениях (в
вестибюлях, ходдах, ToproBbIx за.'Jах, складах и т. п.),
имеющих значительную П.'Jощадь при оrраниченной высоте
и сообщающихся с наружным воздухом, рецирку.'JЯЦИ
онные воздухонаrреватели устанавливают при входах
(рис. 10.9, б). Они поддерживают равномерную темпера
туру, ВОВ.'Jекая в ЦИРКУ.'Jяцию и наrревая как внутренний,
так и холодный наружный воздух, поступающий в поме
щения.
Рециркуляционные воздухонаrреватели применяют TaK
же Д.'JЯ отопления помещений, окруженных по периметру
постоянно отапливаемой частью здания и ОХ.'Jаждающихся
в основном через покрытия (рис. 10.9, 8). К таким помеще-
ниям относятся зрительные залы театров, концертные и
друrие .залы, а также цехи.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
44 8 r лава 10 Воздушнов amOllмние
Рис. 10 9. Примеllение рециркулиционноrо воздухонаl P "aTe_
па ДЛЯ отопления лестничной клетки миоrОЭТdЖНl)rо здания
(а). низкоrо помещении (6) и BblroKoro помещения (в)
о}
РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ
ВОЭДУХОНАrРЕВАТ ЛЬ
а) о) 6) /
k ir (
7 /ix
2
t t
Ан
/' /:I: q /
% / ,-
1ш
Рис. 10.10. l<онстРУКЦНИ рециркуляциоииых воздухонаrревателеil
а...... со встроен.ным каналом, б ПРИСТdВНОЙ С каналом нз строительных материв-
1I0В, в прнставнои металлический. J наrреВdтель. 2 Кclllал rорячеrо воз-
духа. Ан площадь наrреватели. Ах площадь ПОПеречноrо сечення канала
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
JO 8 Рщuрк:уляцuонныв воэдУХОfl<wревателu 449
КОНСТРУКЦИЯ рециркуляционноrо воздухонаrревателя.
Как каждый конвектор, этот прибор состоит из двух эле
ментов наrревателя и канала. НаrреВ8Тель собирают
из стандартных отопительных приборов ребристых
труб, радиаторов или калориферов. Ребристые трубы и
радиаторы используют для наrревателей меньшей мощности
(до 8 кВт), калориферы для получения более мощных
наrревателей. При равной площади, заНИl,1аемой в ПОl\ле-
щении, тепловая мощность рециркуляционных HarpeBaTe-
лей с калориферами получается в несколько раз больше их
тепловой мощности с наrревателями из ребристых труб и
радиаторов, что объясняется значительной площадью по-
верхности калориферов. Ка.lориферы выбирают пластин-
чатоrо типа для уменьшения аэродинамическоro сопротив-
ления и мноrоходовые для увеличения скорости движения
теплоносителя.
Канал высотой 1,5 З м выполняют встроенным во
внутреннюю стену (рис. 10.10, а) или приставным из неме-
таллических (рис. 10.10, б) и металлических (рис. 10.10, в)
строительных материалов. Ширина канала равняется длине
наrревателя, а ero rлубина определяется в зависимости от
количества циркулирующеrо воздуха или ширины Harpe-
вателя (как на рис. 10.10,6).
Достоинствами рециркуляционных воздухонаrревателей
являются:
1) создание сильноrо восходящеrо потока HarpeToro
воздуха, вызывающеrо интенсивную циркуляцию воздуха
с выравниванием температуры по площади и высоте поме-
щения;
2) простота устройства и эксплуатации, надежность
действия без специальноrо наблюдения;
3) пониженные стоимость (например, для отопления
лестничной клетки в 1,5 раза по сравнению с радиаторным
отопление'\f) и расход металла (в том же примере почти
в 2 раза) на отопительную установку;
4) количественное самореrулирование, характерное для
системы отопления с естественной циркуляцией воды (см.
6.7).
Количественное самореrулирование в данном случае
заключается в изменении количества циркулирующеrо
воздуха по мере изменения ero температуры. Температура
Harpeтoro воздуха опр еляется температурой теплоноси-
29 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4&0 Тдаеа 10. В08душное отопление
теJ1Я в наrревателе. Если этим теплоносителем является
rорячая вода, то изменение ее температуры (по rрафику
реrулирования в зависимости от температуры наружноrо
воздуха) отражается в результате на интенсивности цирку-
ляции воздуха в помещении. При этом по мере изменения
температуры наружноrо воздуха усиливается теплопереда-
ча от теплоносителя к воздуху и возрастает кратность
воздухообмена в помещении.
o ценное свойство улучшать проrревание помещений
при низкой температуре наружноrо воздуха отличает ре-
циркуляционные воздухонаrреватели от отопительных уста-
новок с искусственной циркуляцией воздуха.
Наряду с этими достоинствами при отоплении рецирку-
ляционными воздухонаrревателями возможно (ес.1И не
проведены необходимые расчеты и мероприятия) переrрева-
ние верхней зоны и, как следствие, возрастание теплопотерь
через покрытие помещения. В таком случае отмечается по-
Ilиженная температура воздуха в рабочей зоне помещения.
В качестве теплоносителя д.1Я рециркуляционных воз-
духонаrревателей в первую очередь используется высоко-
температурная вода. Увеличение разности температуры
rреющей воды и HarpeBaeMoro воздуха дает возможность
сократить площадь поверхности наrревателя.
Наrреватели присоединяют к теплопроводам систем во-
ДЯ!lоrо отопления по различным схемам. Они MorYT быть
присоединены как обычные отопительные приборы в преде-
лах основной системы, но это приводит К значительному
увеличению их площади вследствие уменьшения темпера-
туры теплоносителя. Поэтому, если допустимо использо-
вание высокотемпературной воды, прежде Bcero применя-
ются друrие схемы (рис. 10.11) соединения воздухонаrрева-
телей с системой отопления.
По первой из двух основных схем осуществляется по-
следовательное соединение (предвключение) воздухонаrре-
вателя с системой водя Horo отопления здания (рис. 10.11, а).
Все количество высокотемпературной воды, необходимой
для отопления здания, предварительно пропускают через
воздухонаrреватель 1 (задвижка 2 закрыта), и ее темпера-
тура понижается от t 1 до t;. Включение воздухонаrревате-
ля перед основной системой отопления ПОЗволяет макси-
мально увеличить в нем температурный напор и скорость
движения воды, что способствует уменьшению ero площади.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 10 8 РЩtlРКУАяцuонные 80здУХОНа2ре8аmеАU 451
, а}
\
Z 3
о)
-С"
3
'!.i
{'
1
11
t z
Рис. 10.11. ПоследоваТeJlъная (а) и lIараЛЛeJIъная (б) схемы lIрисоединеиия B03ДYXO
наrревателя к теплопроводам
1 воздухонаrреватель; 2 задвнжка на обводной трубе; 3 Пuдающая ма-
rиrтраль основной сисТе'\lЫ отопления; 4 реrулят"р расхода воды
[2
Схему используют для присоединения постоянно действую
щеrо нереrулируемоrо рециркуляционноrо воздухонаrре
вателя, если он расположен вблизи тепловоrо пункта.
Температура воды, выходящей из предвключенноrо
наrревателя
, Qр.и
t l ==t l
COl '
(10.25)
rде Qр.и тепловая мощность рециркуляционноrо воздухонаrре-
!Jdтеля; 01 расход высокотемпературной воды на вводе в здание
и воздухонаrреватель, определяемый по формуле
О Q р. в + Q с .
1 С (t 1 t 2) ,
(10.26)
Qc тепловая мощность основноЙ системы водяноrо отопления.
По второй из основных схем автоматически управляемый
воздухонаrреватель соединяют с системой водяпоrо отоп-
ления здания параллельно (рис. 10.11, 6). Реrулирование и
полное выключение подачи воДЫ в воздухонаrреватель при
этом не отражаются на действии основной системы отопле
ния, но площадь наrревателя возрастает вследствие пони-
жения средней температуры и скорости движения воды.
Расход rреющей воды в таком воздухонаrревателе опреде-
Ляется по формуле (4.3).
Теплоаэродинамический расчет рециркуляционноrо воз
духонаrревателя заключается в выборе размеров канала и
площади наrревателя, достаточных для необходимой тепло-
передачи и создания усиленной циркуляции воздуха в по
r;:ещении [не менее однократной по формуле (10.23)],
29'10
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
452
rAaea 10. В!.,QУШНО8 отопА8ни8
Зная тепловую наrрузку, расход и температуру rреющей
воды и задаваясь размерами канала, можно найти темпера-
туру и скорость движения rорячеrо воздуха в канале.
Температура rорячеrо воздуха t r , ос, в канале rлуби-
ной Ь Н при расчетной высоте h (см. рис. 10.10, б) оп редел я-
е1СЯ по формуле
t ==t + ( [Q,9 q 1 ) 2/3 ( ) 1/8.
r в СРЬ к 2ghfl'
спорость движения rорячеrо воздуха V r , м/с,
v == ( O,9Ql 2ghfl ) 1/3
r СРЬ к ·
rде Ql тепловая мощность, кВт, приходящаяся на еднницу длины
наrревателя; fl коэффицнент объемноrо расширення воздуха;
сумма коэффициентов MeCTHoro сопротивлення по пути Дви-
ження воздуха в рециркуляционном воздухонаrревателе.
В процессе конструирования рециркуляционноrо воз-
духонаrревателя с выбором размеров наrревателя проводят
аэродинамический расчет для уточнения расхода рецирку-
лирующеro воздуха.
Аэродинамический расчет основан на равенстве естест-
BeHHoro циркуляционноrо давления, возникающеrо при
наrревании воздуха, аэродинамическим потерям давления
в рециркуляционном наrревателе
!!"Ре == !!"Рс'
Равенство (10.29) аналоrично
водяноrо отопления.
Естественное циркуляционное давление, создающее
ДВИЖение воздуха, находят в соответствии с формулой {7.4}
!!"Pe==gh (PB Pr), (10.30)
Плотность воздуха в интервале температуры ()'II 15 до
60 ос уменьшается в среднем на 0,0036 Kr/M3 при увели-
чении температуры на 1 ос. Принимая это значение для
расчета, с учетом формулы (10.1) получим
!!"Ре ==О,ООЗ6gh (tr tB) ==O.0036gh Q a P ' в ,
с от
rде Оот расход рецнркуляциоиноrо HarpeToro воздуха, Kr/C 1
предназначенноrо для отопления помещення.
(10,27)
(10.28)
(10,29)
выражению (7.5) для
(10.31)
Аэродинамические потери давления в рециркуляцион-
110М воздухонаrревателе слаrаются из потерь давления В
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 8 РеЦUРКl/lIяцuонные воэдl/канаёрматеЛlt 453
канале и наrревателе
Pc == PK + PH' (10.32)
Пренебреrая весьма малыми потерями давления, воз-
никающими при трении о стенки канала воздуха, двюку-
щеroся с низкой массовой скоростью [иp==1 1,5 Kr/(c'M )J,
найдем потери давления в канале
А r C1 K ( Оот ) 2
up" ""p ==
2 2р А к '
(10.33)
rде А R площадь поперечноrо сечения канала, м 2 .
Потери давления в наrревателе описываются зависимо-
стью, устанавливаемой в результате обработки экспери-
ментальных данных
( аот ) Р
!1рн==т(ир)Р==т Ан '
(10.34)
rде А н площадь живоrо сечения наrревателя по воздуху. м 2 ;
т, Р экспернментальные чнсловые Показателн.
Подставляя найденные выражения в равенство (10.29),
получим уравнение для определения расхода рециркуля-
ционноrо HarpeToro воздуха
O,0036gh Qp. в ==.Ь. ( Оот ) 2+ m ( Оот ) Р. (10.35)
сО от 2р А к Ан
Уравнение леrко решается при р==2, в друrих случаях
расход подбирается. Решение уравнения (10.35) возможно
также относительно высоты h, если задаться температурой
rорячеrо воздуха и этим самым предопределить ero расход.
Рассмотрим примеры расчета рециркуляционных воз-
духонаrревателей для крупноrо помещения с HarpeBaTe-
лем калорифером и для лестничных клеток с иаrрева-
телем ребристыми трубами.
Пример 10. 8. РаССЧИ1аем предвключенный рециркуляцион-
ныЙ воздухонаrревателlt для поддержания в помещении объемом
630 мВ температуры t B == 18 се. ес.1Н тепловые мощности наrревателя
15 кВт, основной снстемы отопления 225 кВт, расчетная темпера-
тура теплоноснтеля воды t 1 == 150 ос, (2==70 ос.
1. Расход rреющей воды в воздухонаrревателе находим по
формуле (10.26)
01
15+225
4,187 (150 70)
0,72 Kr/c.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
454 rIiasa 10 ВаздУШliое отопление
2. Температуру воды, выходящеЙ из воздухонаrрсвателя,
вычисляем по формуле (10.25)
t == 150 15 150 5== 145°С.
4,187.0,72
Следовательно, средНЯЯ температура rрею еЙ воды в воэдухо-
наrревателе равняется 0,5 «(150+ 145)== 147,5 С.
3. 3адаемся те'Wпературой narpe1oro воздуха t r ==60 сс и массо-
вой скоростью воздуха в канале ир== 1,2 кс/ (с ,м 2 ). Тоrда КО.1ичество
воздуха для отоплення помещения по формуле (10.1) БУАет равно
15
а ОТ 1 ,005 «(ю 18) 0,36 Kr!c.
4. Кратность воздухообмена в по'Wещен!!и при этом с уче10М
формул (10.3) и (10.23) составнт
k Ln О О. 0,36.3600 1 7
"п==-v;== PBVn 1,213.630 "
т. е. является приемлемой для воздушноrо отоплення.
5. Требуемая площадь попереЧllоrо сечения канала н живоrо
сечеиия воздухонаrревателя по воздуху при выбранноЙ массовоЙ
СКорости должна равияться
Ак==А н == G"T :;::; 0'3 2 6 ==0,30 м2,
ир 1,
6. Выбираем по справочнику мноrоходовой пластннчатый
калорнфер типа КВС-П, нмеющий необходимую площадь живоrо
сечення по воздуху А н ==0,3033 м 2 , а именно KBClO-П площадью
наrревательной поверхности 25,08 м 2 и длииой 1155 мм. TorAa
rлубина канала при ero шнрине 1155 мм (раВIlОЙ длнне нш ревателя)
составит
Ь К == A,,/IK == 0,30/1,155 == 0,26 м.
7. Зная коэффицненты местносо сопротивления при входе п
выходе воздуха нз канала (с поворотом потока), составляющие
H==0.6+ 1,3== 1,9, найдем потер н давлеиня в канале по формуле
(10.33) при средней плотности воздуха р== 1, 13 Kr/:'1 3 .
А " ( ) 2 1,9 1 2 1
"'Рк F::: 2р ир ""' 2.1,13 ,2 == ,2 Па.
8. Потери давления в воздухоиаrревателе ВЫЧИСЛШJ по форму.
ле вида (10.34), выбранной по сп'равочнику для плаСТИНЧа10rо кало-
рифера типа КВС-П
.1рн==2,16 (ир)Ы2==2,16.1,2Ы2==:2,9 Па,
Правильиость выбора площади наrревательноЙ поверхиости
калорифера можно Провернть по формуле (6.1).
9. Расчетную высоту канала (вертикальное расстояние между
середннамн калорнфера и воздуховыпускиоrо отверстня) определнм
из формулы (10.31) прн условни, выраженном равенствами (10.29)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
108 Рецuркg.tЯЦUОННbtе еоздухонаареваmет 455
и (10.32)
.1Ре== ДРн + .1Рн == 1,2 +2,9==4,1 Па;
.1Ре 4,1
h==О ,ООЗ6g (tr t B ) == 0,0036.9,81 (60 18) ==2,8 м.
10. Температуру HarpeToro воздуха проверяем по формуле
(1027) при rлубиие канала Ь н ==0,26 м и расчетной высоте h==2,8 М,
учитывая, что тепловая мощность наrревателя приходится на
1,155 м ero длнны
( 0,9.15 ) 2/3 ( 6,45.273 ) 1/3
t r == 18+ 1,005.} ,044.0,26.1 ,155 2.9,81.2,8 ==
== 18+39==57 ОС.
Температура получилась достаточно близкой к первоначально
принятому значенню t r ==60°C. Сумма коэффициентов MecTHoro сопро
тивления рециркуляционноrо воздухонаrревателя при расчете
Пр!!НЯТа равной
1" 1" 1" ,. + 2рдрн 2.1,13.2,9
L == H+ H=="H (ир)2 ==1,9+ 1,22 1,9+4,55==6,45.
11. Скорость движения HarpeToro воздуха в канале по фор"'уле
(10.28)
( 0,9.15.2.9,81.2,8 ) 1/3
V r == 1,0О5.},13.0,26.6,45.273.1,155 ==1,1 м/с
Также близка к предварительно выбранной скорости. Следует OTMe
Тить, что проверка по пп. 10 и 11 не является обязательной
Пример 10.9. Рассчитаем предвключенные рециркуляционные
воздухонаrреватели для отопления четырех лестинчных клеток
пятиэтажноrо жилоrо здания, если теплопотери здаиня, ВКЛЮЧdЯ
лестничные клетки, составляют 200 кВт, отдельно одной лестничной
клетки 6,5 кВт, расчетная температура теплоиосителя воды t 1 ==
==150 ОС, t 2 ==70 ОС, t B == 16 ОС. Высота канала воздухонаrревателя
1,5 м.
1. Расход высокотемпературной воды на вводе в зданне наХО1Н\I
по формуле (10.26)
200
01 4,187 (150 70) 0,6 Kr/c.
2. Выбираем попарио последовательное соединение теплопрово
дов воздухонаrревателеЙ по схеме, приведениой на рис. 10 12.
Тоrда температура воды, выходящей из воздухонаrревателей 2 и 3,
rю формуле (10.25)
t == 150 4,187 O 5.0,6 150 5,2== 144,8 ОС;
температура воды, выходящей из воздухонаrревателей 1 и 4
t == 150 5,2.2 == 139,6 ос.
3. Прннимаем в качестве наrревателей круrлые ребристые
трубы (наружный диаметр ребер 175 мм, диаметр канала для теп-
Лоносителя 70 мм) см, рис. 4.7.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
456 rла<а 10 Воздушное отоплеНие
[ 1
Т 2
t r
QC = 174
Рис. 10.12. Схема теплопроводов рецнркуляциоиных воздухоиаrревателеА для
отопления лестничиых клеТок жилоrо здания с Jlеваториой снстемой водяноrо
ОТОПJlения (к примеру 10.9)
1 4 реЦИРКУJlяцнонные воэдухонаrреваТeJlИ
Скорость движения воды в канале ребристых труб
0,5.0,6.4
w 950.3,14'0,072 0,082 hIjc.
4. Расчет проведем для воздухонаrревателей 1 и 4 при поии-
жен ной температуре rреющей воды. Задаваясь скоростью движеиия
воздуха в живом сечении ребристой трубы v== 1 м/с, определяем по
rрафику в специальной литературе * коэффидиент теплопередачи
k llP == 10,7 Вт/ (м 2 .ОС). Вычисляем требуемую площадь наrреватель-
ной поверхности ребристых труб
А== Qp.D 6,5.1000
k np Мср 10,7 (142,2 33) 5,6 м 2 ,
rде Мер находчм по формуле (4.17) при (ср. вд==0,5Х (144,8+ 139,6)==
== 142,2 ОС и (ср Dэ==0,5 (50+ 16)==33 ОС, принимая температуру Har-
peToro воздуха . t r == 50 ОС.
5. Выбираем две ребристые трубы длиной по 1,5 м для уста-
новки в два яруса общей площадью 6 м 2 . Получаем п.'lощадь жи-
80ro сечениЯ наrревателя по воздуху A n ==0,15 м 2 . воздушноrо ка.
нала А и ==0,18.1,83==0,зЗ M (ширина канала 6==0,175+0,005==
==0,18 м см. рис. 10.10, б, длниа 1,83 м с учетом калача).
6. Напишем, используя выражение (10.35), уравнение для
определения расхода циркулирующеrо воздуха в воздухоиаrрева-
теле с ребристыми трубами
00036 h Qp. в == ( + ..h. ) O T
, g со А 2 А 2 2()'
оТ к II t'
(10.36)
rде H коэффидиент местиоrо сопротивления наrревателя, опре-
деляемый для ребристых труб в завиСимости от числа ярусов п
110 эмпирической формуле
p.T==2,3n I,5. (10.37)
* Щеки" Р. В. и др. Расчет систем дентральноrо отопления.
КИсВ: Вища школа», 1975 (рис. 59).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 10.9. Центральное воздУШНОJ Ql':!onЛeliuе 457
Подставляя в уравнение (10.36) значення {;.k== 1 + 1,3== 2,3 и
ер т==2,3 .2 1,5==3, 1, а также друrие известные величнны, най-
де'м GOT==O, 17 Kr/c. Воздухообмен в лестничной клетке при этом
получается близким к двух кратному в 1 ч.
7. Определим действительные значения скорости движения
воздуха в жнвом сечении ребристой трубы
0,17 О 8
v I,15.0,15 ,9 м/с
и температуры HarpeToro воздуха по формуле (10.4)
t r == 16+ 1 ,00 .50, 1 7 16+38==54 ОС.
8. Фактическая тепловая мощность воздухонаrревателей 1 и 4
при уточненном значенип коэффициента теплопередачи k пр ==
== 10,6 Вт/(м 2 . 0 С) составит
Qp.B ==kпрА Мер== 10,6.6,0 [142,2 0,5 (16+54») ==6818 Вт,
т. е. больше заданной на 5%. Для воздухонаrревателей 2 и 3 заПас
тепловой мощностн увелпчивается до 10%.
10.9. Центральное воздуwное отопление
Центральное воздушное отопление применяlOТ в пt>Ме-
щениях производственных, rражданских и аrропромыш-
ленных зданий при наличии центральной системы приточ-
ной вентиляции. Отопление осуществляют по трем описан-
ным выше схемам: с полной рециркуляцией (рис. 10.2, а),
с частичной реЦИРКУ.l1яцией (рис. 10.2, б) и прямоточной
(рис. 10.2, в).
Полную рециркуляцию воздуха применяют rлавным
образом в нерабочее время для дежурноrо отопления или
для наrревания помещений перед началом работы при
прерывистом отопленин. Так поступаюr, если полная ре-
ниркуляция не противоречит требованиям rиrиены, пожаро-
I! взрывобезопасности помещений. При этом используется
I1меющаяся центральная система приточной вен тиляции,
но воздух забирается не снаружи, а из отапливаемых по-
мещений и наrревается до температуры, определяемой по
формуле (10.4).
В рабочее время центральное воздушное отопление под-
чиняется условиям вентилирования помещений. Приточ-
ный воздух наrревается до температуры более высокой,
чем температура помещений в зависимости от теплопотреб-
ности. выявленной при составлении тепловоrо баланса
этих помещений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
458 rлава 10 Ваздушпое IImOnJleпue
в системе центральноrо воздушноrо отопления исполь-
зуются все конструктивные элементы системы приточной
вентиляции: фильтр, калориферы, электровентилятор, воз-
духоводы и пр. 1'епловая мощность калориферов в совме-
щенной системе отопления и вентиляции повышается на
величину тепловой мощности системы отопления. Друrим
отличием является установка резервноrо вентилятора,
электродвиrатель Koтoporo должен автоматически вклю-
чаться при остановке OCHoBHoro вентилятора.
Если для крупноrо помещения предусмотрено несколько
совмещенных систем отопления и вентиляции, то резерв-
ные вентиляторы не устанавливаются, а rоловные участки
воздуховодов отдельных систем соединяются перемыч-
ками перепускными воздуховодами с нормально закры-
тыми клапанами. Тепловая мощность таких систем подби-
рается в расчете на поддержание в помещении режима
дежурноrо отопления при выходе одной из НИХ ИЗ строя.
Наrретый воздух может подаваться в обоrреваемые по-
мещения одной или несколькими rоризонтальными струями,
т. е. уже известным способом сосредоточенной подачн.
В высокие помещения (высотой Н п более 8 м) воздух выпу-
скается через воздухораспределительные устройства, раз-
мещаемые в средней зоне f(0,35+0,65)Н п l на высоте от
поверхности пола, определяемой по формуле (10.20). Пре-
дельное значение начальной температуры струи HarpeToro
воздуха вычисляется по формуле (10.19).
Наrретый воздух может также подаваться вертикальио
сверху вниз. Начальную температуру воздуха t ro ос, дЛЯ
обеспечения такой подачи приниМают не более получаемой
по формуле
[ тио ] 2 A ,5
t r .::;;;;;t п +6 н h ,
n р.з n
rде т 1J n скоростной и температурный коэффицнеИТbJ воздушноiI
СТI:УИ, зависящие от КОНСТРУКЦИН воздухораспределительноrо уст-
роиства.
(10.38)
в помещениях при такой подаче образуются так назы-
ваемые ненастилающиеся воздушные струи.
В случаях, Коrда наrретый воздух выпускается под
потолком помещений (h>О,85Н п ), например в относительно
низких помещениях (при высоте Н п менее 8 Ml, воздушные
струи становятся настилающимися.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
109 Цеh.траЛЬNое 80эiJУШNое отопление 459
НаСТИJlающиеся воздушные струи получаются также
прИ подаче Harpeтoro воздуха снизу вдоль вертикальных
наруЖНЫХ оrраждений, особенно вдоль стекла световых
nроемов. Так поступают в холодных районах нашей страны,
если рабочие места людей расположены близ этих проемов.
Рассмотрим расчет воздушноrо отопления помещений
в этих двух случаях при образовании ненастилающихся
11 настилающихея воздушных струй.
При расчете цеНтральноrо 80здушноrо отопления с
ненастилающимися струями устанавливают начальные па-
раметры и число воздушных струй в помещении (при рас-
чете MeCТHoro отопления аrреrатами см. 10.6 исход-
ными являются тепловая мощность, начальные температура
11 скорость воздуха, выпускаемоrо из arperaToB). Опреде-
ляют диаметр, чис.'ю воздухораспределителей и начальную
скорость V o возд)шных струй для обеспечения скорости
движения воздуха в рабочей зоне не более нормируемой
"'норм' Определяют также начальную температуру воздуха
tr> которая не должна превышать максимально допустимой.
Расчет начинают с вычисления предварительноrо зна-
чения шаrа Ь'. м, размещения воздухораспределителей в
помещении по формуле
ь,I,58 [ 1ОЬ ( и норм ) 3 ] 2 (10.39)
== Н п lmпq (t р. з t H)""""""""k '
при условии, что длина обоrреваемоro одной воздушиой
струей объема помещения 1, м, соответствует выражению
(10.24).
в формуле (10.39) t р . з и t H ра(.четная температура, ос, соотве1-
rTBeHHO рабочеЙ 80НЫ и наружноrо воздуха; q удельная тепловая
характеристнка помещения, Вт/ (м 3 .oq; k поправочный коэф-
фицнент [см. формулу (10.21)1.
Затем устанавливают число возду хораспределителей N,
исходя ИЗ длнны помещения и полученноrо значения Ь'
(если соблюдается условие Ь' 3Нп)'
Вычисляют площадь выходноrо отверстия Ао, M , одноrо
воздухораспределителя по формуле
Ао ::ЬНП С:::м у . (10.40)
rде ио начальная скорость В08ДУШНОЙ стр и, м/с, выбираемая с
учетом акустических требований, предъявляемых к помещению.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
460 rлава 10. Вовдушное отопJleние
в формулу (10.40) подставляют уточненный размер l
в зависимости от выбранноrо числа воздухораспредели.
телей.
Наконец, определяют начальную температуру подава.
eMOrO воздуха по формуле
t t + 1.25Qп
r р. в cpAovoN'
rде Qn теплопотребность, Вт, для поддержания в ПомещенИl
расчетноЙ температуры рабочей зоны t p . B ; с и р теплоемкость
ДЖ! (Kr .ОС), и плотность, Kr/M 3 , воздуха [при расчетах прннимаЮ1
ер== 1200 дж! (м 3 .ОС)).
Пример 10.10. Рассчитаем систему центральноrо воздушноr(
отопления с сосредоточенноЙ подачеЙ воздуха через цилиндрическщ
трубы (т==6,8; п==4,8) по условиям примера 10.6, если удельнаf
тепловая характеристика цеха 0,54 Вт/(м З , О С) при t Il == 20 ОС.
НаЙдем предварительное значенне шаrа размещения воздухо,
распределителей по формуле (10.39) при длине зоны обслужива
ния струн, равной шнрине цеха ([==20 м), т. е. при установке возду'
хораспределителей в один ряд вдоль продольной стены цеха
, 1,58 [ 106 ( 0,5 ) 3 ] 2
Ь ==9 20.6,8.4,8.0,54(15+20) 1,05 :=.=13,4 м.
Прииимая к установке четыре воздухораспределителя с шаrо
Ь==50 : 4== 12,5 м «3 Нп==3.9==27 м), определим площадь выход'
Horo отверстия одноrо воздухораспределителя по формуле (10.40:
А ( 0,5 ) 2
0==12,5.9 12.1,05 ==0,18 м 2 ,
тде начальная скорость воздушиой струи принята равной 12 м/с.
Отсюда диаметр цилиндрической трубы каждоrо воздухораспреде.
лителя d==O,48""'0,5 м. Принятая дальнобойность воздушной CTPYI
(20 м) меньше предельной По формуле (10.21)
l==0,7.6,8(12,5.9)o,6==50 м.
Начальная температура подаваемоrо в цех ВОЗДУХа по формущ
(10.41)
1,25.170.103 О
t r ==15+ 1200.0,18.12.4 15+20,5==35,5 С
предельно допустимой (36,6 ОС), получеииой по формул,
(10.41
меньще
(10.19).
Кратность воздухообмена в дехе по формуле (10.23)
k О,18.12.4.3600 з 5
п 50.20.9 '
приемлема для воздушноrо отопления.
Рассмотренный способ распределения Harpeтoro приточ'
Horo воздуха ненастилающ.имися струями распространен 1!
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.9. Центральное еоздушное отопление 461
производственных и коммунальных (rаражи, прачечные)
зданиях.
В помещениях общественных и административно-быто-
вых зданий (сравнительно низких) чаще встречается по-
дача воздуха вдоль оrраждений, при которой получаются
настилающиеся струи. При выпуске в таких условиях на-
rpeToro воздуха из щелевидноrо отверстия воздухораспре-
делителя образуется плоская неизотермическая струя,
настилающаяся на поверхность наружноrо оrраждения
стены, потолка или стекла cBeToBoro проема. Связанное о
этим повышение температуры внутренней поверхности
наружноrо оrраждения блаrоприятно сказывается на са-
мочувствии людей, хотя и вызывает увеличение теплопотерь
наружу.
fеометрическая характеристика плоской воздушной
струи Н, м, определяется по формуле
Н == 9,6 (mvо)4/З b /3 [n (tr tB)J 2/3. (10.42)
rде Ь О ширина воздуховыпускноrо отверстия, м. Остальные
обозначения приведены к формуле (10.8).
Из формулы (10.42) можно установить, что между [ео-
метрической характеристикой плоской наrретой струи и
числом Архимеда существует опре.l.еленная связь: харак-
теристика Н пропорциональна
т 4 / 3 Ь о
(п Ar)2/3
При подаче воздуха из OTKpbIToro щелевидноrо отверстия
пли из отверстия с параллельными направляющими лопат-
ками коэффициенты т и п в формуле (10.42) для плоской
воздушной струи равны: m==3,5 и п==2,8. Тоrда rеометри-
чес!<ая характеристика плоской воздушной струи приоб-
ретает вид
и4/3 b 1 / 3
Н-==25,7 О о
(tO tB)2/3
Расчет плоской настилающейся струи заключается в
проверке допустимости начальных и конечных параметров
Воздуха. Обычно определяют начальную скорость движе-
ния воздуха и температуру воздуха в струе на расчетном
расстоянии х от места ее выпуска (например, в точке входа
(10.42, а)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
462 rлава /0 ВО9душное отопленuе
струи в рабочую зону). Начальную скорость движеНИll
плоской воздушной струи V o , м/с, при условии, что х ;;;бlry
(10 длина отверстия щелевоrо воздухораспределителя),
находят по <Рормуле
ио== з, kс ( ) 0.5,
rде и х скорость движеиня воздуха в расчетной точке помещення,
м/с; kc поправочный коэффициент учета стеснения струи, завнся-
щий от соотношения между расчетным расстояиием х и высотой по-
мещения н п ; kc:==1 при х<н п ; kc<1 при Х НП (см. рис. 10.13).
Объемное количество воздуха [ 1 , м 3 /с, подаваемоrо из
отверстия длиной 1 м щелевоro воздухораспределителя,
при известных ширине щели Ь о и начальной скорости Vo
составляет
L 1 == Ьоио. (10.44)
Длина одноrо воздухораспределителя [о и число воздухо-
распределителей в помещении определнются количеством
ПОДаваемоrо HarpeToro воздуха ,-от И необходимостью вы-
полнить условие х<,бt 0 .
В помещении возможно оrраничение скорости выпуска
воздуха из приточноro отверстия по акустическим усло-
виям; тоrда ширина и длина щели MorYT увеличиваться.
Максимальная температура воздуха [ х , ос, в плоскоЙ
настилающейся струе на расчетном расстоянии х от места
ее выпуска рассчитывается по формуле
tx==tB+2,8(tr tB) ( Ь; )0'5. (10.45)
В зоне прямоrо воздействия приточной струи допустимо
отклонение температуры в струе от нормируемой для жи-
лых, общественных и административно-бытовых помеще-
ний на 3 ос, дЛЯ производственных помещений на 5 ос.
(1 О .43)
Пример 10.11. Рассчитаем подачу воздуха в объеме L OT ==
:==0,27 м 3 /с, иаrретоrо до 35 ос, через плоский воздухораспреде-
литель с щелью шприиой Ь О ==О,03 м, располаrаемый под потолком
общественноrо помещения (рис. 10.13, а) высотой Н п ==3,5 м, для
обеспечеиия на расстояиии х==8 м от места выпуска струн (6 м по
rоризонтали и 2 м по вертикали) скорости движеиия и х ==0,5 м/с и
температуры ( х == 18+3== 18+3:==21 ос.
1. Начальиую скорость плоской настилающейся воздушной
струи определяем по формуле (10.43)
0,5 ( 8 ) 0,5
иo 3,5.0,77 0,03 ==3 М{С,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 10 9 Центральное еоздушное отоп .енuе 463
а) 1/0 I t r с)
/
{ \ .:::: .... т 7\'
{
2 3 , '" 1fx,fx Н {с
, ::t:;
. ....J. I
'" Ifx. ;-tx 1f/;;tr
"" 1
-t::
.( 0,0 -1-
Рис. 10.13. Центральное 80З шное отопление помещения с подачей HarpeToro
воздуха через подпотолочный (а) и напольный (6) щелевой 80здухораспре.!!eJlИТCJlЬ
1 воздухораспределитель; 2 rpаница иастилающеllся воздушной crpyltl
3 rраницв рабочей ЗОНЫ, -1 Нdружное оrражденне
так как при х/ н п== 8 : 3,5==2,3k c ==0,77 (по специальной литера-
туре).
2. 3иачение rеометрической характеристики плоской воздуш-
НОЙ струи по формуле (10.42а) составит
Н :=25,7.3 4 / 3 .О,оз1/3
5,2 м.
(З5 18)2/3
3. Объемиое количество воздуха, подаваемоrо из отверстия
ДЛl!иоii } м щелевоrо воздухораспределителя, находим по уравне-
нию (10.44)
L 1 ==0,03.3==0.09 M 3 JC.
4. Общая длина ВОЗДУХОВЫПУСКНОЙ щели составит
1== Lor/Ll ==0,27/0,09==3 м.
Для обеспечеИilЯ условия х':;;;;;6/ 0 ПРИlIимаем к установке два
щелевых воздухораспределителя длиной по 10== 1,5 М.
Проверяем температуру в воздушной струе На расстоянии х==8м
от щели по формуле (10.45)
tх==}8+2,8(З5 }8) ( о, з у.Б ==18+2,9==20,9 < 21 ос.
В системе центральноrо воздушноrо отопления наrретая струя,
ВЬJllускаемая из сравнительно узкоЙ щели, характеризуется числом
Ar<O,OOI, т. е. относится к катеrории слабо неизотермических
cTpyii. На основиом участке такой струи интенсивно падает скорость
ДВИжения воздуха и относительнО медленнО снижается температура.
Температура воздуха понижается более заметно при
движении наrретой струи вдоль наружноro оrраждеНIIЯ,
особенно вдоль стекла cBeтoBoro проема. Понижение тем-
пературы воздушной струи ускоряется вследствие интен-
сификации конвективноrо теплообмена на внутренней по-
верхности оrраждения. Это дополнительное понижение
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
'14 rлава /0. Воздушное отопление
'feмпературы в изложенном выше методе расчета наrретоЙ
плоской настилающейся струи во внимание не принималось.
Однако при усилении теплообмена на внутренней по
верхности повышается ее температура и увеличиваются
теплопотери через оrраждение наружу. Для возмещения
дополнительных теплопотерь следует соответственно по-
высить начальную температуру воздушной струи.
В случае подачи HarpeToro воздуха плоской настилаю-
щейся струей снизу вверх значение коэффициента конвек-
тивноrо теплообмена а к , Вт/ (м 2 . ОС), между струей и внут-
ренней поверхностью, среднее по высоте оrраждения Н о
(при H,, 14,5b o ), может быть найдено при температуре
окружэющеrо воздуха около 20 ОС по формуле
50 ( Ь 2 ) 0,4
а к == H .6 оио . (10.46)
При известном коэффициенте а к можно уточнить теп-
лопотери через наружное оrраждение и начальную тем-
пературу воздушной струи.
В этом же случае наrретая воздушная струя не только
возмещает теплопотери помещения, но и защищает рабочую
зону от ниспадающеrо потока воздуха, охлаждающеrося
у наружноrо оrраждения. Струя должна лишь оставаться
настилаlOщейся по всей высоте помещения Но (рис. 10.13, б).
Для выполнения этоrо условия начальная скорость
наrретой струи, выпускаемой из щели в полу шириной Ь о ,
должна удовлетворять соотношению, полученному в ре-
зультате исследований
2 0,72 ( t 'т ) 091 H 1 . 73 ( 10.47)
иO 103bo B 'B' о,
rде иB 'B) разность TeMlIepaTypbI при (8""20 ос и температуре
внутреннеи поверхности наружноrо оrраждения 'в, вычисленной
для обычных условиii естественной конвекции.
Пример 10.12. НаЙдем начальную скорость наrрС10Й воздуш,
ной струи, выпускаемоЙ из щели в полу шириноЙ Ь о ==О,ОI м, прое-
ШlТствующей образоваНIIЮ ниспадающеrо потока воздуха у двой-
lIoro стеклянноrо внтража высотой 5 м, если температура воздуха
t B == 18 ос, внутреннеЙ поверхностн стекла 3,4 ос (см. РНС. 10.13,6).
Начальную скорость движения воздушной струи при tB 'B==
== 18 3,4== 14,6 ос определяем из уравнення (10.47)
2 0,72
и o == 14 6°,91.51,73.
103.0,01' ,
vо==(13,5)0,Б==3,7 м/с,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 10.10. ОсобеЮUJсти расчета воздуховодов цeHтpaA HOi!O отопления 485
Среднее значение коэффициента конвективноrо теплообмена
на поверхности BHYTpeHHero стекла витража по формуле (10.46)
составит
а к == ; 6 (0,01 . 13,5)М=: 8,6 Вт/(м 2 . ОС).
ДЛЯ данноrо примера коэффициент конвективноrо теплообмена
получился прнблизительно в 2 раза большим, чем ПрН естественной
конвекции. При этом коэффнциент теплообмена ан на внутренней
поверхности оrраждения повышается в 1,5 раза н возрастает тепло-
вой поток наружу. В рассмотренном случае тепловой поток через
двойной витраж увелнчпвается на 13,3%. Очевидно, что должна
быть соответственно повышена и начальная температура БОЗДУШ-
ной струи.
t 10.10. Особенности расчета воздуховодов
центральноrо воздуwноrо отопления
Аэродинамический расчет воздуховодов, расчет и под-
бор оборудования рассматриваются в дисциплине «Вен-
тиляция». Здесь остановимся лишь на особенностях тепло-
аэродинамическоrо расчета воздуховодов, предназначенных
для подачи HarpeToro воздуха в отапливаемые помещения.
В системах центральноrо воздушноrо отопления в от-
личие от систем центральной приточной вентиляции пере-
мещается воздух меньшей и переменной плотности по срав-
нению с плотностью воздуха, окружающеrо воздуховоды.
В связи с ЭТИМ можно отметить две особенности действия
систем центральноrо воздушноrо отопления: наrретый
воздух заметно охлаждается по пути ero движения; коли-
чество воздуха, поступающеrо в помещения, изменяется в
течение отопительноrо сезона, особенно при естественном
движении.
В вентиляторных системах воздушноrо отопления or-
раниченной длины и высоты эти два фактора обычно во
внимание не принимаются. В разветвленных протяженных
системах воздушноrо отопления крупных зданий, особенно
высоких, необходимо оrраничивать как охлаждение воз-
духа в воздуховодах, так И перераспределение воздуха,
поступающеrо в помещения, под влиянием изменяющеrося
eCTeCТBeHHoro циркуляционноrо давления.
Для оrраничения и учета охлаждения воздуха выпол-
няют тепловой расчет воздуховодов, устанавливают на-
чальную температуру воздуха и уточняют ero расчетный
расход.
30 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4!\1\ Тлава 10 ВQздУШllое отопление
Для оrраничения отклонения расхода HarpeToro воз-
духа от расчетноrо, т. е. для повышения тепловой устой-
чивости систем отопления, проверяют аэродинамическии
режим воздуховодов. При необходимо(.'Ти увеличивают
потери давления в концевых О1ветвлениях воздуховодов
для непосредственной подачи воздуха в помещения. По-
мимо уменьшения диаметра ответвленнй, на них устанав-
ливают диафраrмы, а также увеличивают коэффициент
MecTHoro сопротивления (КМС) воздухораспределительных
клапанов. При этом имеют в виду, что при потере давле-
ния в клапане, равной 20 Па, повышение или понижение
температуры наружноrо воздуха на 20 ос (от О ОС) значи-
тельно отражается на пропускной способности клапанов.
По шведским ДанНЫМ, в lO этажном здании с естественной
вентиляцией такое изменение температуры наружноrо
воздуха вызывает изменение расхода воздуха в клапанах
на 40%. Для Toro чтобы сократить это изменение в тех же
условиях до допустимых 7 % в Швеции применяют клапаны,
рассчитанные на потерю давления, равную 160 Па.
Тепловой поток через
представим как
'. ТЕПЛОВОй РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ
стенки воздуховода Длиной 1
Q охл == q1l,
rде ql тепловой поток через стенки воздуловода длиной
ределяемый по формуле
tcP tB
ql==kA 1 (tCp tB) Rl
( 10.48)
1 м, оп-
(1 О 49)
Rl сопротивление теплопередаче от l'arpeTOro воздуха, имею-
щеrо среднюю температуру ' ер ' через пдощадь А 1 стенок ДЛI!НОЙ 1 м
воздуховода в помещеине пр и температуре ' в '
Сопротивление теплопередаче находят по общей формуле
(2.19) с дополнениями, которые изложены в rл. 11. До-
полнения относятся к условиям теплопередачи через 1 м
воздуховода, у KOToporo площадь внешней поверхности
может быть значительно больше внутренней и l\Iожет от-
деляться от последней промежуточными слоями. Величины,
слаrающие Rl' вычисляют по формулам (11.33) (11.37).
Тепловой поток через стенки воздуховода при устано-
вившемся состоянии соответствует степени охлаждения
потока HarpeToro воздуха, перемещающеrося по воздухо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* /о 1 О ОсобеЩlOстu расчета воэдуховодоо централыlzоo отопленuя 467
воду. Поэтому можно написать уравнение тепловоrо ба-
ланса, выражая ql в кДж/ч:
qll==Gотс(tнач tr), (10.50)
rде О от количество воздуха для отОПЛения помещения, кr/ч.
Iноч и t r температура HarpeToro ВОЗДУХа соответственно в на-
ча.1е воздуховода и выпускаемоrо в помещение, ос; с удельная
теплоемкость ВОЗДУХа, кДж/ (Kr. К).
Уравнение тепловоrо баланса (10.50) дает возможность
установить начальную температуру воздуха в воздуховоде
по заданной конечной или, наоборот, уточнить температуру
воздуха, выпускаемоrо в помещение, и при необходимости
расход воздуха.
Температура HarpeToro воздуха в начале воздуховода
на основании формулы (10.4) равна
iнач==-t в + Qп+(1 Тj) QOXJI (tr tB)' (1051)
rде 1'] доля от Qохл, поступающая в ОтапЛиваемое помещение;
причем Qохл в первом приближении можно определять по формулаМ
(10.48) и (1049), подстаВляя известную температуру t r вместо тем-
пературы t ep '
Уточненный расход rорячеrо воздуха в воздуховоде,
кr/ч, с учетом формулы (10.1) составит
О от == Qп+(! Тj) QOX1 . (10.52)
с (tcP tB)
Пример 10.13. Найдем иачальиую тенпературу воздуха в воз-
духоводе (R 1 ==0,23 К ,м/Вт) длиной 10 м. проложенном вне Отапли-
BaeMoro помещения, в которое для возмещения теплопотерь, рав-
ных 6 кВт при ( в == 16 ос, ПодаеТСя по ВОЗДУХОВОДУ 600 мS/ч Harpe-
Toro воздуха.
1. Температуру воздуха для отоПления помещения определяем
по формуле (10.4)
6.3600
t r == 16+ 1 ,0.1 ,076.600 16+ 33,5==49,5 ос.
2. Ориентировочиый тепловой поток Через стенкя воздуховода
ДЛИНОй 1 м по формуле (10.49), принимая tcp==tl!' соСтавит
, 49,5 16 146 Вт / м.
ql == 0,23
3. Предварительиую температуру воздуха в начале воздухо-
вода находим по формуле (10.51) при Тj==O
, 6.103+ 146.10
t иа, ==16+ 6.10 J (49,5 16)==16+41,7==57,7"C.
30*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
468 rлава 10. Воэдушно, отопмни,
4. Уточиеииый тепловой поток через стеикн воздуховода опре-
деляем по формуле (10.48) при t cp ==0,5(57,7+49,5)==53,6°C
53,6 16 В
Qолл== 0,23 10==1635 Т.
5. Окоичвтельная 1емпература воздуха в начале воздуховода
будет равна
6.103+ 1635 о
' на ,,==16+ 6.108 (49,5 16)== 16+42,6==58,6 С.
Таким образом, получено, что rорячий воздух в воздуховоде
длииой 10 м при малом сопротивлении теплопередаче ero стеики
охлаждается почти на 10 ос. Для уменьшения охлаждеиия тепло-
иоснтеля Воздуха, если теплопотери через стеики не нспользуются
для отопления, воздуховод вне отаПЛIIваемоrо помещеиия нужио
ПОкрывать тепловой изоляцией.
2. АЭРОДИНАМИЧЕСКИй РЕЖИМ ВОЗДУХОВОДОВ
В течение отопительноrо сезона в воздуховодах прямо-
точной механическоЙ системы uентральноrо воздушноrо
отопления и в помещениях отапливаемоrо ею здания не-
прерывно колеблется давление под влиянием изменения
температуры наружноrо и rорячеr о воздуха, скорости и
направления ветра, индивидуальноrо реrулирования воз-
духообмена. При этом возможно нарушение расчетноrо
распределения rорячеrо воздуха по помещениям, т. е. аэро-
динамическое разреrулирование, приводящее, в свою оче-
редь, к тепловому разреrулированию системы отопления.
Для сохранения тепловоrо режима помещений с допу-
стимой степенью отклонения от расчетных условий фак-
rrическое количество rорячеrо воздуха G ф , поступающеrо
в каждое помещение, может быть больше, но Должно быть
достаточно близким к расчетному количеству воздуха о от '
Это условие может быть выполнено путем оrраничения
изменения избыточноrо давления в воздуховодах. Напишем
аэродинамическую зависимость между давлением в возду-
ховоде и количеством воздуха при ero механическом пере-
мещении в виде
P+ P ..", ( Gф ) 2 ,
(10.53)
р О от
rде р избыточное давление в воздуховоде по ОТНОшеншо к дав-
леиию в помещении, создаllаемое вентилятором для Подачи воздуха
в количестве О от ; Др дополнительное избыточное даВЛеиие в
воздуховоде, возникающее под влияние'.1 Перечисленных выше
факторов и вызывающее увеличеиие расхода воздуха до Gф.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.10 Особенности расчета воздуховодов цвнтраЛI1НОi!О отопления 469
Отношение фактическоrо расхода воздуха Оф к расчет-
ному Оот является показателем аэродинамическоrо разре-
rу.rIирования системы центральноrо воздушноrо отопления.
Обозначив ero kp, перепишем уравнение (10.53), решив ero
относительно избыточноrо давления, создаваемоrо венти-
лятором,
Др
р== kp 1 .
(10.54)
Показатель разреrулирования kр==Оф!G от в последней
формуле выражает отклонение фактическоrо расхода воз-
духа от расчетноrо под влиянием величины !:!.р при опре-
деленном давлении вентилятора. Очевидно, что kp>1,
и чем больше он отличается от единицы, тем значительнее
будет аэродинамическое, а с ним и тепловое разреrулиро-
вание системы центральноrо воздушноrо отопления. На-
оборот, чем ближе будет значение kp к единице, тем более
постоянными станут аэродинамический режим воздухо-
водов и воздухораспределение. Вместе с этим, будет умень-
шаться отклонение температуры воздуха в помещениях от
расчетной. Для выражения показателя разреrулирования
через температуру используем формулу (10.1), написав
ее в форме, отвечающей тепловому балансу в помещении
при подаче rорячеrо воздуха в количестве Оф
О ф ==:Z (kA) [(t B +MB) tHI ,
c[tr (tB+MB)J (10.55)
rде дt в повышенне температуры Воздуха В помещеннн прн уве-
J1нченни расхода erO от ООТ дО Оф.
Придав аналоrичный вид формуле для вычисления рас-
четноrо расхода воздуха 00"[' после преобразования получим
kp оф (tB tH)+MB tr tB .
(10.56)
ООТ tB tH (tl, tB) MB
Из последней формулы видно, что показатель разре,
rулирования может быть распространен на всю систему
центральноrо воздушноrо отопления здания в конкретных
климатических условиях, если оrраничить повышение
температуры воздуха против расчетной в помещениях,
заведомо наиболее неблаrоприятных в отношении разреrу-
JIирования воздушно-тепловоrо режима. Это обеспечит
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
470 Тлава 10. Воздушное отопление
воздушно тепловой режим с меньшим отклонением от рас-
четноrо во всех остальных помещениях здания.
В системе центральноrо воздушноrо отопления MHoro-
этажноrо здания такими неблаrоприятными являются по-
мещения BepXHero этажа. Именно в эти помещения под
влиянием дополнительноrо избыточноrо давления в воздухо-
водах поступает относительно большее количество rорячеrо
воздуха по сравнению с расчетным, чем в друrие ниже
расположенные помещения.
Дополнительное избыточное давление в воздуховодах
определяется r.'1aBHbIM образом климатическими особен-
ностями местности и высотой здания. Максимальное до-
полнительное избыточное давление в вертикальных воз-
духоводах для помещений верхпеrо этажа можно считать
(с достаточной для AaHHoro расчета точностью) равным
разности аэростатическоrо давления снаружи здания вы-
сотой Н эд, м, и внутри воздуховодов в расчетных условиях,
т. е.
!!р==Н эд (YH YT)' (10.57)
[де ун и 1'т удельный вес воздуха, Н/м З , соответствеино при TeM
пературе иаружиоrо и rорячеrо воздуха.
Пример 10.14. Найдем избыточиое давление, которое следуеr
поддерживать веитилятором в вертикальных воздуховодах системы
централыюrо воздушиоrо отоплеиия для подачи воздуха, иаrрето! о
до температуры 40 ос, в помещения здаиия высотой 25 м, если при
tH== 15 ос допускается увеличение t B ==20 ос в помещениях верх-
иеrО этажа иа 2 ос.
Показатель разреrулирования системы воздушнOI о отоплен I,Я
устанавливаем по формуле (10.56)
20 ( 15)+2 40 20
kp== 20 ( 15) 40 Ю 2 1,17J.
3Н1!.чение k p == 1, 175 показывает, что для выполнения задаииых
условии количество rорячеrо воздуха, поступающеrо в помещеиня
BepxHero этажа зданИЯ, не должно увеличиваться более чем на
17,5% расчетиоrо.
Дополиительное избыточное давление в вертикальиых воздухо-
водах для этих помещений вычисляем по формуле (10.57)
!!р==25 (lз,42 11.065)==58,9 Па.
Избыточное давлеиие в этих воздуховодах, со?даВаемое веИ1 и-
лятором, определяем по формуле (10.54)
58,9 155 П
р 1.1752 1 а.
Следовательио, в заданиых условиях требуется создание аз-
родинамическоrо реЖIIма в вертикальных воздуховодах системы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 11 Смесительные 80эдУШl<о-тепЛО8t>te 9lI8eCt.l 471
воздушноrо отопления, который характеризуется изменением из.
быточноrо давления в этнх воздуховодах в течение отопитеЛьноrо се.
зона в пределах от 155 до 213,9 Па,
Поддержание значительноrо избыточноrо давления воз-
можно при использовании достаточно плотных воздухо,
водов (например, из листовой стали), а также воздухорас-
пределительных клапанов повышенноrо аэродинамиче-
CKoro сопротивления с шумоrлушителями, что отражается
на стоимости сист мы воздушноrо отопления. Кроме Toro,
при эксплуатации такой системы возрастает расход элект-
рической энерrии для создания повышенноrо давления в
воздуховодах. Поэтому наряду с расчетами аэродинами-
ческоrо и тепловоrо режимов проводятся экономические
расчеты, учитывающие как положительные, так и отрица-
тельные показатели конкретной системы центральноrо
воздушноrо отопления.
i t О. t 1. Смесительные воздуwно-тепловые завесы
При движении людей или транспорта через входные
двери и ворота, перемещении материалов через открытые
технолоrические проемы в здание поступает холодный
наружный воздух. Частое открывание дверей и ворот при-
водит к чрезмерному охлаждению прилеrающих к ним
помещений, если не осуществляются мероприятия по or-
раничению количества и наrреванию проникающеrо наруж-
Horo воздуха. Одним из таких мероприятий является со-
здание воздушной или воздушно-тепловой завесы в откры-
том проеме входа.
В воротах, открытых теХНОJIоrических проемах произ-
водственных зданий создаются высокоскоростные (скорость
выпуска воздуха 25 м/с) воздушные завесы шиберующеrо
Типа, выполняющие роль шибера, оrраничивающеrо и даже
предотвращающеrо врывание холодноrо воздуха. Такие
воздушные завесы рассматриваются в дисциплине «Вен-
тиляция».
Во входах общественных и административно-бытовых
зданий устраивают низкоскоростные (скорость выпуска
воздуха не более 8 м/с) воздушно тепловые завесы смеси
тельноrо типа, рассчитанные на наrревание холодноrо
Воздуха, проникающеrо снаружи. Оrраничение поступ-
ления наружноrо воздуха достиrают, изменяя конструкцию
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
472 rЛQвQ 10. Воздушное отопление
,. Lf
'---
Рис. 10.14. Смесительная ВОЗдушио-
тепловая завеса у наружноrо входа
здания с ДВОЙИblМИ дверями, разде_
ленными тамбуром
1 воздухозаборное отверстие; 2
кавал; 3 при мная камера; 4......
калорифер; б радиальиый венти-
лятор; 6 воздуховод; 7 возду_
хораспределительная камера; 8
ВО3ДУХОDыпускные решеткн; !i
тамбур
3
Входа, в результате чеrо повышается сопротивление Воз-
духопроницанию.
Воздушно-тепловые завесы смесительноrо типа приме-
няют в холодных районах страны, rде расчетная темпера-
тура наружноrо воздуха для проектирования отопления
ниже 15 ос, при значительном числе ПрОХОДЯЩI1Х людей.
Так, например, воздушно-тепловые завесы предусматри-
вают у входных дверей при расчетной температуре оТ
26 ос до 40 ос, если через двери в течение 1 ч проходит
250 чел. и более, или у входов в предприятия обществен-
Horo питания, имеющие не менее 100 посадочных мест в
залах. Завесы предусматривают также у наружных дверей
зданий, если к вестибюлю примыкают помещения без там.
бура, оборудованные системами кондиционирования воз.
духа, или помещения с мокрым режимом.
Воздушно-тепловая завеса создается рециркуляцион-
ной установкой MecTHoro [схема на рис. 10.1, а) или цент-
ральноrо (рис. 10.2, а) воздушноrо отопления. Внутренний
воздух забирается обычно из вестибюля в верхней зоне и
подоrревается до температуры не выше 50 ос, так как он
непосредственно воздействует на проходящих людей.
На рис. 10.14 на разрезе по подвальному и первому
этажам здания показана примерная конструкция канальной
системы смесительной воздушно-тепловой завесы. Внут-
ренний воздух через отверстие и канал попадаеr в прием-
ную камеру с внутренней звукопоrлощающей облицовкой.
После наrревания в калорифере воздух радиальным вен-
тилятором по воздуховоду направляется в воздухораспре-
делительную камеру также с звукопоrлощающей облицов-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10 11. Смесительные 80sдушно-тепЛО8ые Меесь< 47.
КОЙ. Из камеры воздух выпускается в нижнюю зону (ДО
1,5 м от пола) тамбура сбоку от входных дверей. ВОЗДуХ<r
выпускные решетки конструируют так, чтобы наrретый
воздух для лучшеrо перемешивания с холодны"! подавался
параллельно полу по направлению к наружной двери.
Наrретыи воздух иноrда выпускается у внутренних
дверей тамбура со стороны вестибюля. При таком способе
ero подачи устраняется усиленное движение воздуха через
внутренние двери тамбура, однако увеличивается зона п<r
ниженнои температуры в вестибюле.
Количество воздуха О" кr/ч, HarpeToro до температуры
( с для создания воздушно-тепловой завесы, определяют
по формуле
тде QBX теплозатраты
никающеrо через вход:
Qnx==Gnxc (tn tH)' (10.59)
Подставляя выражение (10.59) в формулу (10.58), n<r
лучим
G Qnx
3 С (tr iB) ,
на HarpeBaHHe Наружноrо воздуха, про-
(10.58)
G G tn tH
3== BX t t '
C в
(10.58з)
rде а вх количество холодноrо наружноrо Воздуха, поступаю-
щеrо в здаиие через BXO;J., KrfQ.
Количество холодноrо воздуха, проникающеrо в здание,
зависит от разности давления воздуха снарYJКИ и внутри
и от сопротивления воздухопроницанию оrраждающей
конструкции, в данном случае сопротивления конструкции
входа.
Разность аэростатическоrо давления на наружной По-
верхности оrраждепня и внутри помещения возникает, как
известно, под совместным действием сил rравитации и
ветра. Кроме Toro, на аэростатическое давление внутри
помещения может влиять воздушный дебаланс. возникаю-
щий при действии вентиляции.
При низкой температуре наружноrо воздуха скорость
ветра, как правило, понижается. По мноrолетним наблю-
дениям в среднеЙ полосе COBeTcKoro Союза при температуре
от 15 до 21 ос скорость ветра в rородах даже на высоте
50 75 м от земли не превышает 3,9 4,5 м/с, а при тем-
пературе от 21 до зо ос 3,4 4 м/с.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
474 FAasa /0. воздушное отопАение
в этих условиях, расчетных для отопления, разность
давления, создаваемая ветром во входах, сравнительно
невелика даже на наветренной стороне зданий. С некото-
рым приближением для зданий высотой до 50 м ее моЖНо
выразить через rравитационную разность давления, Воз-
никающую по высоте Bcero лишь одноrо этажа. Torдa
расчетная разность давления !!Рпх, Па, на уровне середиНы
высоты входных дверей при сбалансированном действии
вентиляции в здании составит
дрпх==0,5 (Нзд+2hэт hдп (Ун 1'п), oo.60
тде НЗ;J. высота здания от поверхности земли до верха лестнич-
ной клетки; Iz эт полная высота одноrо этажа; h дв высОта:
створки входных дверей, м; Ун и Ув удельный вес воздуха, Н/м:!,!
соответственно при расчетной температуре наружноrо н внутрен-
нето воздуха.
Под влиянием этой разности давления во входе при
открывании дверей устанавливается поток холодноrо воз-
духа, скорость KOToporo зависит от сопротивления воз-
духопроницанию конструкции входа (при CYrКРЫ1ЪiХ дверях
с учетом влияния тамбуров). Если, пренебреrая трениеV!
воздуха о стенки тамбуров входа, считать сопротивлеюн::
конструкции входа пропорциональным коэффициенту мест-
Horo сопротивления BX' то потери давления во входе
2 .2
ДРвх == (1 + Bx)PH V;x (1 + BX) : '
(10.61)
тде V BX средияя скорость движеиия холодиоrо воздуха в откры-
том проеме наружной входной двери, м/с; BX коэффициент
MeCTHoro сопротивления конструкции входа, вычисленный при
проведении экспериментов по потере статическоrо давления во
входе, отнесенной к динамическому давлеиию при V BX ; iBX удель-
иый поток холодИоrО воздуха, Kr/ (с ,м 2 ), через 1 м 2 OTKpbIToro про-
ема наружиой входной двери.
Из уравнения (10.61) находим выражение для удель-
Horo потока ХОЛОДноrо воздуха
- ( 2РII ДРВХ ) 0,. 2 Д о.
lвх== l+bBX ==(..tBX( Рн Рвх)"
1
тде J.tBX (1 + CBX)O, коэффициеит расхода воздуха во входе
без учета действия воздушиой завесы и ВJ[ИIlНШI фиrуры человека,
проходящеrо через вход.
(10.62)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!О.Н. слleсuтелыlеe воsдУШIIО тепловые 8аеесы 475
Уменьшение коэффициента расхода воздуха отражает
возрастание сопротивления воздухопроницанию ВХОДа. Пу
теМ конструктивноrо изменения обычноrо входа с Двойными
дверяМИ, разделенными тамбуром (создав зиrзаrообразный
путь), можно сократить ero воздухопроницание почти на
30%; при замене ero входом с тройными дверями можно
уменьшить расход холодноrо ВОЗДУХа в 2 раза. При YCTa
новке во входе вращающейся (турникетной) двери КОЛИ-
чествО наружноrо воздуха, проникающеrо в здание, снижа
ется в 7 7,5 раза.
Для большинства общественных зданий характерно
MHoroKpaTHoe открывание входных дверей. В отдельных
случаях входные двери остаются ПОСТОЯННб открытыми
(например, в крупном маrазине), и тоrда удельный поток
холодноrо воздуха по формуле (10.62) определяет мощность
воздушно-тепловой завесы. Во всех друrих случаях теп-
ловая мощность завесы может быть снижена пропорцио-
нально времени поступления холодноrо воздуха в течение
1 ч. Torдoa при периодическом открывании дверей небольшие,
часто поступающие порции холодноrо воздуха будут быстро
проrреваться rорячим воздухом непрерывно действующеЙ
завесы умеренной мощности, и в помещениях, прилеrаю-
щих ко входу, может поддерживаться достаточно ровная
температура (в вестибюлях общественных и аДМИНИстра
тивно-бытовых зданий дuпустима температура воздуха
12 ОС).
Следовательно, для выбора тепловой мощности завесы
необходимо знать общее время, в течение KOToporo входные
двери будут открытыми. При проходе одноrо человека
створка входных дверей в течение HeKoToporo промежутка
времени (до 10 с) раскрывается и вновь закрывается. Общее
время постепенноrо раскрывания и закрывания СТВОРКII,
коrда площадь OTKpblToro проема непрерывно изменяется,
можно привести к эквивалентному (по воздухопроницанию)
времени нахождения створок дверей входа в ПО,1НОСТЬЮ
раскрытом состоянии, условно считая, что створки MrHo-
венно распахиваются и столь же быстро закрываются.
Экспериментально установлено, что эквивалентное время
ТВ при одиночном проходе человека через одинарные двери
Составляет 2 с, через двойные 1,5 с и через тройные 1 1,2 с.
Зная число людей, проходящих через ВХОД в течение 1 '1,
можно определить общее количество ХОJIодноrо воздуха Оно
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
476 rAf18a 10. Воздушное отопление
кr/ч, ВХОДящее в формулу (10.58а):
ОВХ ==О,9jвх А дв Т в Л/,
(10.63)
rде iBX удельный поток холодноrо воздуха, Kr/ (с ,м 2 ), опреде-
ляемый по формуле (10.62); А ДВ площадь одной открываемой
створки дверей входа, м 2 ; ТВ эквивалентное время открывания
дверей, с; N чнсло людей, проходящнх через вход в 1 ч.
в формуле (10.63) коэффициент 0,9 учитывает задерЖII-
вающее влияние фиrуры человека, проходящеrо Через
дверной проем площадью около 2 M , на количество одно-
временно протекающеrо воздуха.
Из рассмотрения формул (10.5&), (10.62) и (10.63)
можно сделать вывод, что технико-экономические показа-
тели воздушно-тепловой завесы (мощность и связанные с
ней капитальные и эксплуатационные затраты) зависят
от параметров наружноrо воздуха, высоты здания, КОII-
струкции входа и режима ero использования. При прочих
равных условиях МОЩНОСТЬ завесы в значительной степени
определяется величиноЙ сопротивления воздухопроюща-
нию выбранной конструкции входа.
Тепловая мощность калориферов Qэ рециркуляционноЙ
смесительной установки воздушно-тепловой завесы равна
теплозатратам на наrревание наружноrо воздуха, ПРОНН-
кающеrо через ВХОД tcM. формулу (10.59)], т. е.
Qa == QBX' (10.64)
Иноrда воздух для воздушно-тепловой завесы забирают
снаружи и предусматривают использование также для
вентиляции помещений, прилеrающих ко входу. В этом
случае теплозатраты на наrревание воздуха в калориферах
увеличиваются и вычисляются по формуле
Qa==Gac (tr tH)' (10.65)
тде с удельная массовая теплоемкость воздуха, равная 1005
Дж! (кт. К).
Пример 10.15. Рассчитаем рециркуляцонную воздушно-теп-
ловую завесу для вхо...а в девятиэтажиое здание rостиницы в Москве
при высоте этажа 3 м и числе проходящих людей 1000 чел. в 1 ч.
Вход состоит из трех дверей, расположенных под уrлом 900 друr к
друrу, со створкамн размером О,8Х 2,5 м, разделенных двумя
тамбурамн ( вх==з,8).
Расчетную разность давления по обе стороны входа при 111==
== 26 ос определяем по формуле (10.60)
t1PBx ==0,5 (3.9+2.3 2,5) (14,02 ll,82)==33,5 Па.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
10.11. Смесительные 80эдушно-тепД08btе эаеесы 477
Удельный поток холодноrо воздуха находим по формуле (10,62)
J ( 2'1 ,429.ЗЗ,5 ) 0.& 4 5 /( . 2 )
BX 1 +3,8 ,Kr с м .
Количество холодиоrо воздуха, поступающеrо в здание, по
формуле (10.63)
ОВХ ==0,9.4,5.0,8.2,5.1,1.1000== 8910 кr/ч.
Теплозатраты на наrревание холодноrо ноздуха по ФОРМiYле
(10.59)
1005
QBx==8910. 3600 (20+26) == 114420 Вт,
Расход воздуха, ш>даваемоrо для воздушио-тепловой завесы,
JfarpeTOro до tl'==50 ОС, по формуле (10.58а)
20+26
08==8910 50 20 ==13660 кr/ч,
Объем подаваемоrо воздуха по формуле (10.2)
13 660
L 8 == 1,098 == 12 440 мЗ/ч.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Устаиовите целесообразность применения HarpeToro сжатоrо
воздуха для целей отоплеНИIl помещениЙ.
2. Охарактеризуйте известные Вам моделн отопительиых ar-
peraToB, предназначениых ДЛIl воздушноrо отопления.
3. Перечислнте УСЛОВИIl применеиия иаклонной подачи Har-
peToro воздуха из воздухораспределителей систем ВОЗДУlllноrо
отоплеИИIl.
4. Определите при равиых i>'СЛОВИIlХ значеНИIl предельно допу-
стимой температуры HarpeToro воздуха, подаваемоrо из воздухо-
распределитеЛIl вертикально, наклонио и rоризонтально.
5. Сравните способы расчета цеитральноrо воздушноrо отоп-
леНИIl помещеНИIl при настилаЮЩИХСIl и ненастилаЮЩИХСIl ВОЗДУlll-
ных струях.
6. Как обеспечить самореrулирование работы реЦИРКУЛIlЦИОН-
Horo воздухонаrреватеЛIl?
7. ПостроЙте rрафик изменеllИIl количества воздуха, HarpeBae-
Moro в реЦИРКУЛIlЦИОННОМ воздухонаrревателе, в течение отопитель-
Horo сезоиа.
8. Разработайте схему воздухораспределительноrо клапана
повышенноrо аэродинамическоrо сопротивлеН!l1l со звукопоrлощаю-
щим вкладышем для центральных систем воздушноrо отопления
МIfоrоэтаж ных зда нпil.
9. Сравните способы подачи воздуха для смесительной воздуш-
но-тепловой завесы сверху, снизу и сбоку от входиых дверей в зда-
Ние,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
478 Fлава 11. ПанеЛЬflО-.Ilучистое отопление
rЛА8А 11. ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ
11.1. Система панельно-лучистоrо отопления
Лучистым, как уже известно, называют способ отоп-
ления, при котором радиационная температура помещения
превышает температуру воздуха. Для получения лучистоrо
отопления применяют rреющие панели отопительные
приборы со сплошной rладкой наrревательной поверхно-
стью. rреющие панели совместно с теплопроводами обра-
зуют систему панельно-лучистоrо отопления. При исполь-
зовании такой системы в помещениях создается темпера-
турная обстановка, характерная для лучистоrо способа
отопления.
Итак, условиями, определяющими получение лучистоrо
отопления в помещении, служат применение панелей и
выполнение неравенства
tR > t B (11.1)
rде t R радиационная емпература (осреДненная температура
поверхности всех оrраждений наружиых и внутренних 11
отопительиых па нелей, обращенных в помещение); t n темпера-
тура воздуха помещения.
При панельно-лучистом отоплении помещенне обоrре-
вается rлавным образом за счет лучистоrо теплообмена
между отопительными панелями и поверхностью оrраж-
дений. Излучение от HarpeTbIx панелей, попадая на поверх-
ность оrраждениЙ и предметов, частично поrлощается,
частично отражается. При этом возникает так называемое
вторичное излучение, также в конце концов поrлощаемое
предметами и оrраждениями помещения.
Интенсивность облучения отопительной панелью по-
верхности различных оrраждений помещения характери-
зуется данными, приведенными в табл. 11.1, полученными
при замерах освещенности облучаемой поверхности свето-
вой моделью панели.
Из таблицы видно, что оrраждение, в плоскости KOToporo
установлена отопительная панель, получает путем вторич-
Horo излучения Bcero 9 12% общеrо лучистоrо потока.
При расположении отопительной панели у наружной стены
под окном или ПОД потолком соответственно усиливается
облучение пола (26%) или потолка (42%) помещения.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.1. СистеАЩ птН:ДЬ1l0-АучистOi!О отопления 47'
Таблица 11.1. Распределеиие (в до.'lЯХ едиНlЩЫ) лучистоrо потом
от отопительнuй па нели между оrраждеииями помещения
I
о Внутренние стены
'"
"':.:
",О '"
Место распределения = :.: '"
о '"
Пане.nи '1 ..
>,'" '" '" о
о '" '" =
0.'" t; ... '" '" о.
ro" О О <li О. О
:r:t; t: t: t; t:: ...
У наружной стены:
ПОД ОКНОМ 0,1 0,26 0,18 0,207 0,207 0,046
» потолком 0,09 0,153 0,42 0,135 (),135 0,067
У правой внутренней стены 0,32 0,125 0,177 0,15 0,12 0,108
Блаrодаря лучистому теплообмену повышается темпе-
ратура внутренней поверхности оrраждений по сравнению
с температурой при конвективном отоплении и в большин-
стве случаев оиа превышает температуру воздуха поме-
щения.
Лучистое отопление может быть устроено при низкой
(до 70 ОС), средней (от 70 до 250 ОС) и высокой (до 900 ОС)
температуре излучающей поверхности. Система отопления
делается при этом местной и центральной.
К местиой системе ( 1.2) относят отопление помещеннй
панелями и отражательными экранами, если энерrоноси-
телями для них являклся электрический ток и rорючий
rаз, а также твердое топливо (при сжиrании ero в каминах).
В настоящее время нормами предусмотрено применение
излучателей при те.l\шературе нх поверхности не выше
250 Ос.
В центральной системе панельно-лучистоrо отопления
применяются низко- и среднетемпературные панели и от-
ражательные экраны с централизованным теплоснабже-
нием при помощи HarpeтbIx воды и воздуха, пара Бысокоrо
и низкоrо давления.
Отопительные приборы размещают в потолке или полу,
у потолка или стен помещения. Систему панельно-лучи-
cToro отопления соответственно иазывают потолочной,
напольной или стеновой. Местоположение панелеЙ и 01'-
ражательиых экранов выбирают на основании технолоrи-
ческих, rиrиенических и технико-экономических сообра-
жений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
480 rлава 11. Панельно-лучuстое отопление
Теплопередача только излучением возможна лишь в
безвоздушном пространстве. В помещении лучистый теп
лообмен всеrда сопровождается конвективным. Теплоиз-
лучения распределяются по поверхности оrраждений Не-
равномерно: по закону Ламберта они пропорциональны
косинусу уrла направления излучения к нормали излу-
чающей поверхности. При этом вследствие различия тем-
пературы поверхностей возникает движение воздуха в
помещении, которое усиливается блаrодаря развитию нис-
ходящих потоков воздуха у охлаждающихся поверхностей.
В результате отопительная панель часть теплоты передает
конвекцией воздуху, перемещающемуся у ее поверхности.
Размещение отопительноЙ панели в потолке затрудняет
конвективный теплоперенос, и в теплопередаче панели
теплообмен излучением составляет 70 75%. [реющая
панель в полу активизирует теплоперенос конвекцией,
и на долю теплообмена излучением приходится Bcero зо
40%. Вертикальная панель в стене в зависимости от высоты
передает излучением 30 60% всей теплоты, причем доля
теплообмена излучением возрастает с увеличением высоты
панели.
Лишь потолочное панельное отопление, во всех случаях
передающее в помещение излучением более 50% теплоты,
моrло бы быть названо лучистым. При напольном отоп
лении, а также почти всеrда при стеновом в общей тепло-
передаче панелей преобладает конвективный теплоперенос.
Однако способ отопления лучистое оно или конвектив
ное характеризуется не доминирующим способом теп-
лоподачи, а температурной обстановкой в помещении [см.
выражение (11.1»).
Действительно, при низкотемпературных (26 38 ОС),
а следовательно, развитых по площади потолочных и на-
польных панелях увеличивается температура поверхности
оrраждений помещения, и способ обоrревания всеrда OTHO
сится к лучистому. При стеновых же панелях в зависимости
от их размеров и температуры поверхности способ отоп-
ления помещения может быть отнесен и к лучистому, и к
конвективному (если радиационная температура окажется
ниже температуры воздуха). Однако по общности конст-
руктивной схемы и способа отопления помещений потолоч-
ному, напольному и стеновому панельному отоплению
дается общее наименование панельно лучистое.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 11.1. Cacт Ma flalleAblIlJ-Аучастоео отОIlАеllUЯ 481
в системах панельно лучистоro отоплеtIllЯ применяют
металлические па нели с отражательными экранами и бе-
тонные панели.
Металлические па нели предназначены для отопления
широких производственных помещений, перекрыrых фер-
мами, не нуждающихся в усиленной вентиляции (механи-
ческие, инструментальные, модеЛЫlЫе цех и, aHrapbI, склады
и т. п. ПО\1:ещения). Излучающие панели, подвешиваемые в
верхней зоне таких Ilомещ ний, сосrоят из метаЛJlИче-
CKOro отражательноrо экрана с козырьками, к нижней
поверхносПl KOToporo прикреплены rреющие трубы, а
верхняя поверхность покрыта слоем тепловой изоля
ции.
Конструкция подвесных панелей должна быть такоЙ,
чтобы теплоотдача излучением вниз составляла не менее
60% общей теплоотдачи. Только тоrда достиrается равномер-
ность температуры воздуха по высоте помещений и эконо-
мите я тепловая энерrия по сравнению с конвективным
отоплением обычноrо вида, особенно воздушным.
Бетонные панели с заМОНОJ1иченными стальными rрею-
щими трубами применяются в стеновых системах панельно-
лучистоrо отопления в основном в полносборных зданиях
MaccoBoro строительства. В rод с панельным отоплением
сооружалось жилых зданий площадью около 2 млн. м 2 .
Бетонные панели сейчас используются для отопления
общественных и производственных зданий преимущест
венно с оrраждающими конструкциями из стеновых панелеЙ
и плит, особенно коrда к помещениям ЭТИх зданий предъ-
являются повышенные санитарно-rиrиенические требова-
ния.
Приоритет по конструированию и применению на прак-
тике, на основании идеи проф. В. М. Чаплина, системы
отопления с заделкой стальных труб в толщу стен, потолков
и полов, а также колонн, пилястр и даже лестничных перил
и балясин (Р. Саратов, 1905 r.) принадлежит русскому
инженеру В. А. Яхимовичу. Эта система была названа им
панельным отоплением (анrлийский патент 1907 r.). За
короткий срок (l907 1911 rr.) по проектам В. А. Яхимо-
вича такими системами отопленпя были оборудованы в
Поволжье свыше 20 крупных больничных, школьных и
общественных зданий. В качестве теплоносителя в этих
системах использовались rорячая вода и пар.
31 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
482 Fлава 11. Панельно-лучистое отопление
в том же 1907 1'. анrлийский инженер Баркер также
получил патент на устройство систем отопления с ПЛОСIШМИ
IIаrревательными поверхностями.
В дальнеЙшем, в конце 20 x rодов, подобные системы.
панельноrо отопления получили распространение в зару-
бежноЙ практике под названием лучистоrо отопления.
В Советском Союзе бетонные rреющие пане,Т]и ст[Jли
использоваться в массовом строительстве с 50 x rодон в
связи с переходом к индустриальным методам возведения
:-щаниЙ. При отопитеЛЬНbIх панелях, скрытых в строитеJlЬ-
IIЫХ конструкциях, обеспеЧI!ваются повышенные санитар-
но-rиrиенические требования (см. табл. 4.1), не занимается
полезная площадь помещений. Температура поверхности
rреющих панелеЙ значительно ниже температуры теплоно
сителя, при этом исключается приrорание пыли, ослаблен
ее разнос. Уменьшается расход металла по сравнению с
расходом на чуrунные радиаторы, на rJJадкотрубные при-
боры; выравнивается температура воздуха по высоте обо-
rpeBaeMbIx помещений.
К достоинствам систем панеЛЬНО-ЛУЧI стоrо отопления
можно также отнести сокращение затрат труда на месте
строительства зданий при заводском изrотовлении КОН-
струкций с замоноличенными rреющими элементами. Воз-
М1ЖНО сокращение теплозатрат па отопление помещепиЙ
при относительном понижении температуры воздуха.
Недостатками систем панеЛЬНО ЛУЧИСТОI о отопления
являются трудность ремонта замоноличенных rреющих
элементов, сложность реrулирования теплоотдачи отопи-
тельных панелеЙ, увеличение бесполезных теплопотерь при
размещении панелей в Наружных оrраждениях, повышение
капитальных вложений (по сравнению с конвективным
отоплением) при низкой температуре теплоносителя.
Панельно-лучистое отопление применяют в жилых зда
ниях, общих комнатах на первом этаже детских дошкоЛl>
llЫХ учреждений, в операционных, родовых, наркозных
и тому подобных помещениях лечебно-профнлактических
учреждений, в помещениях и вестибюлях (теплые полы)
общественных здаНИЙ.
Отопительные панели используют также для обоrре
вания основных помещений вокзалов, аэропортов, aHrapoB,
высоких сборочных пехов, помещениЙ катеrорий r и Д
(кроме помещений со значительным влаrовыделением),
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.2. Т емператур"ая обстановка 8 помещtllUU при лучистом отоплении 4 Ч 3
применяют в производственных помещениях с особыми
требованиями к чистоте (производство пищевых Продуктов,
сборка точных приборов и т. п.).
11.2. Температурная обстановка
в помещеню при панепьно-пучистом отоплении
При панельно-лучистом отоплении температура каждой
поверхности оrраждений, участвующих в лучистом тепло-
обмене, повышается. При этом создается температурная
обстановка, более блаrоприятная для человека.
Известно, что самочувствие человеКа значительно улуч-
шается при повышении доли конвективноrо теплопереноса
в общей теплоотдаче ero тела и уменьшении излучения па
холодные поверхности (радиационноrо охлаждения). Это
как раз и обеспечивается при системе панельно-лучистоrо
отопления, коrда теплоотдача человека путем излучения
уменьшается вследствие повышения температуры поверх-
ности оrраждений.
Одновременно несколько понижают против обычной
температуру воздуха в помещении, в связи с чем происходит
дальнейшее увеличение конвективноrо теплообмена че-
ловека, что опять-таки способствует улучшению ero само-
чувстви я.
Таким образом, при применении системы панельно-
лучистоrо отопления возрастает средняя температура по-
верхности оrраждении. Отметим некоторое повышение
относительной влажности при снижении температуры воз-
духа, что также блаrоприятствует созданию комфортных
условий в помещениях.
Обычную (нормативную для конвективноrо отопления)
температуру воздуха в помещениях допустимо понижать
Па 1 3 ос. Установлено, что в обычных условиях хорошее
самочувствие людей обеспечивается при температуре воз-
духа в помещении 17,4 ос при стеновых отопительных
панелях и 19,3 ос при конвективном отоплении.
В табл. 11.2 приведены средняя температура поверх-
nости оrраждений и тела человека, температура воздуха
в различных помещениях при панельно-лучистом отоп-
лении (для сравнения дана температура воздуха помещений
при конвективном отоплении).
31*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 4 Тлааа 11. Пан.ельн.о'лучистое отоплен.ие
Таблица 11.2. Средияя температура, ОС,
внутренней поверхности оrраждений, тела человека, воздуха
(допустимая) в помещеииях при панепьно-лучистом отоплении
" Температура
..
.. Средняя температура воздуха [ в
о поверхности при отопле.
о нии
"..
Помещения 5
.. -
"," :s ,
"'.: оrражде. о
тела человек а .. .::s
1б ний (J "0
Т. ., '""
< '1:8 .. .,'"
.... 0:0
U.. " .:..
Вестибюли, коридоры, 151 13 17,5 18 23,З 14 12 16
лестни JНыe клетки, ма-
rазины и т. п. (люди в
верхней одежде) 21 24,6 25,6 16 18 18 20
Жилые и общие места 128
пребывания людей (лю-
дн В обычной одежде) 105 23.5 22 26.4 27,5 20 24 22 26
Ваниые, операционные
(люди в одежде)
Данные табл. 11.2 подтверждают, что при паlIельно-
лучистом отоплении допустимо понижение температуры
воздуха помещений в среднем на 2 ос против температуры
воздуха при конвективном (радиаторами и конвекторами)
отоплении; средняя температура внутренней поверхности
оrраждениЙ в большинстве случаев получается выше тем-
пературы воздуха.
Температурный комфорт в помещении при нормальных
влажности и подвижности воздуха определяется, как из-
вестно, не только температурой воздуха t 8 , но и средней
температурой HarpeTbIx и охлажденных поверхностей,
обращенных в помещение (радиационной температурой
t н' воздействие которой с точки зрения теПЛоотдачи чело-
века равноценно воздействию температуры окружающих
ero поверхностей).
РадиаIlИОННУЮ температуру для человека, находящеrося
в середине помещения, можно найти по формуле [см. фор-
мулу (2.7)]
tR== >tiqJч i, (11.2)
[де q:>Ч I коэффнцнент облученности с поверхностн тела чело-
века (индекс «ч») в сторону i-й поверхности, нмеющей температуру
'tj'
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
р 11.2. Температурная обстuновкав помещении при лучистом отоплении 485
Для упрощения часто принимают температуру поверх-
ности внутренних оrраждений равной температуре воз-
духа t B , а радиационную температуру t R определяют как
средневзвешенную по площадям
t 'tiAi (11.3)
R Ai .
Значение радиационной температуры t R , найденное по
формулам (11.2) или (11.3), для выполнения первоrо ус-
ловия температурной комфортности должно находиться в
CTporo опреде,пенных пределах (см. 2.1).
В помещениях с rреющими панелями наряду с обеспе-
чением общеrо температурноrо комфорта (первоrо условия
температурной комфортности) может возникнуть опасность
интенсивноrо облучения или наrревания отдельных частей
тела человека, прежде Bcero rоловы и ступней Hor.
Исследованиями установлено, что комфортными отно-
сительно наrретой поверхности являются условия, коrда
находящаяся против этой поверхности часть rоловы че-
ловека теряет излучением около 11,6 Вт/м 2 . Следовательно,
для температурноrо комфорта человека, находящеrося под
rреющей потолочной панелью, температура поверхности
последней должна быть оrраничена (второе условие тем-
пературной комфортности см. 2.1).
Предельно допустимая температура поверхности пото-
лочной rреющей панели .. IJ' ОС, определяется в зависимости
от ее размера и расстояния до rоловы человека по формуле
(2.3)
тп';;;;; 19,2+ Q ,
<рq п
( 11.4)
rде <рq п коэффнцнент облученности с поверхности rоловы че-
ловека на потолочную панель, приблизительно (для значений
q»O,2) равный
<рч п==I О,8 ;
(ll.
у расстоянне от rоловы человека до потолочной отопнтельной
панелн; 1 осредненный размер отопительной панели (прн из-
вестной Площадн панелн AIJ равный А Б, м).
При коэффициенте облученности около 0,2 допустимая
температура поверхности потолочной отопительной панели
приближается к 60 ОС, т. е. к предельному значению для
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
486 r лава 11. П аllелыl-лучистоеe отоплеllие
....
""
потолок
Рис. 11.1. Схема взаИМНОrо
расположения в помещении
человека и ПОТОлоqиоrо ОТО-
пителЬНоrо ,,"крана (к примеру
nOJt 11.1)
низкотемпературных панелеЙ. Возможность дальнейшеrо
повышения температуры излучающей поверхности связана
с уменьшением размеров панелей переходом от панелей,
занимающих всю или почти всю площадь потолка, к rpe-
ющим экранам оrраниченных размеров. Уменьшающееся
при этом значение коэффициента облученности должно
определяться более точно, чем по формуле (11.5), с уче10М
взаимноrо расположения в помещении Р:J.бочеrо места
человека и экрана. РаССМОТРИI\1 1 акой случай на примере.
"риме!> 11.1. ПровеРИ\1 ДОПУСТИ\IOсть принятой температуры
поверхности потолОчноrо экрана раЗ\1ером 2,ОХ 2,0 м (70 0q для
человека, ВЫПО.1няющеrо в помещении умеренную рdботу, если вер-
тикальное расстояние от rоловы человека до точки 7 на потоrке
(рис. 11.1) составляет 2,7 м, а ближние к этой 10чке края экрана
отстоят от нее по rоризонтали на 1,0 м.
Коэффицнент облу"енностн с элементарноЙ площадкп на rолове
человека на поверхность отопительноrо экрана наидем, используя
rрафик, приведенный в учебнике *, обозначив НI!жеследующие че-
тыре площадКИ на потолке, примыкающие к точке 7, цифрами по их
уrлам (рис. 11.1):
1) коэффициент облученности на первую площадку (1 3
9 7) ([ч п. 1==0,145;
2) то Же, на вторую площадку (4 б 9 7) 9Ч П.2==О,О75;
3) то же, на третью площадку (l 2 8 7) Ifq n 1==0,075;
4) то же, на четвертую площадку (4 5 8 7) ([ч n.4==0,037.
ДеЙствительный коэффициент облученности на наrретую по-
верхность экрана (на площадку 2 3 б 5) qJq э==l:f'q п.l qJq п.2
* Боrословскиli В. Н. Строительная теПЛОфИЗИhа Учеб. для
БУ30Б. 2-е изд. М.: Быст. школа, 1982, рис. 1.9.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 11 31 Теплообмен 8 помещении при паNеЛЬNо-лучистОAl отоплении 487
('Тq л з <рq л.4)==О, 145 O.075 (О,О75 О.ОЗ7)==О,QЗ2.
Максимальная допустимая температура поверхности 9крана
в рассматриваемых условиях по формуле (11.4)
Т" MaI<c==19,2+(8,7:0,032)==291 > 70 ос.
Следовательно, принятая температура поверхности ПОТОЛОЧНОrО
отопительноrо экрана допустима
Среднюю температуру поверхностн напольных отопи
тельных панелей также оrраничивают во избежание пере-
rревания Hor человека. В нормах установлена максималь-
ная температура 26 ос дЛЯ полов помещений с постоянным
пребыванием людей (31 ос дЛЯ полов помещений с времен-
ным их пребыванием, 22 ос дЛЯ полов в иrровых детских
комнатах). Кроме Toro, оrоваривается, что температура
поверхности пола по оси наrревательноrо элемента в дет-
ских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассей-
нах не должна превышать 35 СС.
Итак, при применении системы панельно-лучистоrо
отопления обеспечивается повышение температуры внут-
ренней поверхности оrраждений. Температура поверхности
отопительных панелей не должна превышать допустимой,
определяемой с учетом взаимноrо расположения панелей
и рабочих мест. При ЭТО1\А условии В помещениях в резуль-
тате лучисто конвективноrо теп.l00бмена может устанав-
ливаться КОYlфортная температура.
Происходящее изменение радиационноrо реЖИYlа поме-
щений при панеЛЬНО-ЛУЧИСТО\1 отоплении используют в
районах с суровым климаТО\1 для компенсации радиацион-
Horo охлаждения людей в сторону оrраждений с понижен-
ной температурой внутренней поверхности.
11.3. Теплообмен в помещеню
при панельно-лучистом отоплении
Теплообмен в помещении рассчитывают при установив-
шемся состоянии и тепловые потоки от rреющей панели в
помещение и из помещения наружу считают равными. При
этом исходят из известных: температуры наружноrо t II
И BHYTpeHHero t B воздуха, температуры помещения t п (при
нимают при спокойном состоянии человека 23 ОС, леrкой
работе 21 ОС, умеренной работе 18,5 ОС, тяжелой 16 ОС),
температуры rреющей панели т п, сопротивления тепло-
передаче наружных оrраждений R.o.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
488 rllaaa 11. паllелыl-лучu.тоеe отоплеН1Je
Задачей расчета является нахождение температуры
внутренней поверхности оrраждений с учетом лучистоrо
теплообмена между отопительной панелью и остальными
взаимно параллельными и перпендикулярными поверхно
стями и конвективноrо теплообмена между воздухом и
оrраждениями. Знание этих температур позволяет прове-
рить соблюдение комфортной температурной обстановки,
уточнить теплопотери помещения и тепловую мощность
отопительной панели. В зависимости от полученных зна-
чений температуры поверхности наружных оrраЖАений
теплопотери помещения будут отличаться от теплопотерь
при конвективном отоплении.
Напишем в общем виде уравнение тепловоrо баланса для
Внутренней поверхности наружноrо оrраждения 1 площадью
А 1 при установившемся состоянии
Qи==QJI+Qк, (Н.б)
в уравнении (11.6) Qи выражает тепловой поток от внут-
ренней fiоверхности оrраждения 1 (температура Tl) к на-
ружному воздуху (температура i и )
Qи== S 't"d , tи dA 1 ,
А, Ro.d А,
(11.7)
тде R .dAl==Ro.dAl RB.dAl неполное (без сопротивления тепло-
обмену на внутреннеЙ поверхности) сопротивление теплопередаче
оrраждения.
Лучистый теплообмен поверхности оrраждения 1 пло
щадью Аl с друrими поверхностями оrраждений i площадью
А ; выражается уравнением
Qл==2: ('(' <PdA. dA ( EdA. EdA ) dAidAl:::;
j j l 1 l 1
Ai A ,
:::; 55 <РdАi dА,елрсо[( У ( : , Y]dA;dAf. (11.8)
Ai A ,
в это уравнение включается сумма лучистых потоков
с уrих поверхностей на поверхность A i и собственный
лучистый поток с поверхности Аl на остальные поверхности
А ; без учета отраженноrо излучения.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:$ 1] 3 Теnлоо6мен в помещении при лучистом отоплении 489
Конвективный теплообмен между воздухом и поверх
ностью А 1 составляет
Qx == ах. dA, ив TaA,) dA 1 , (11.9)
А,
rде ак.аАж локальное значение коэффициента теплообмена кон-
веКllией на элементе поверхностн dA].
Уравнение тепловоrо баланса для поверхности площадью
А 1 после подстановок на основании выражений (11.6)
(11.9) имеет вид
S 'tdA tH SS [( ТаА; ) 4 ( TdA, ) . ]
R..' dAl== <PdAi aA, ЕпрС о 100 100 х
А, () аА, Ai A ,
xdA t dA 1 + aK.dA,(tB TdA,)dAl' (11.10)
А,
Уравнение (11.10) составлено с использованием извест
Horo принципа распределительности лучистых потоков,
соrласно которому лучистый поток от первоrо тела на
второе арифметически складывается из лучистых потоков
между отдельными частями этих тел. Здесь также по дpy
rOMY принципу расчета лучистоrо теплообмена замыка-
емости лучистых потоков может быть принято, что сумма
коэфрициентов облученности
N
(jJn i==l. (11.11)
i= 1
Выражение (11.11) справедливо дJ:!я случая, коrда из.
лучающая поверхность А п полностью окружена друrими
поверхностями. Отметим, что в помещении, rде происходит
теплообмен одной плоской поверхности панели со всеми
остаЛЬНЫI\1И поверхностями, суммарный коэффициент об
лученности равняется единице.
В помещении обычной IЮНСТРУКЦИИ имеются поверх-
ности пяти видов, участвующие в теплообмене (кроме
отопительной панели): наружные стены, окна, пол, потолок,
внутренние стены. Для определения температуры всех
поверхностей в помещении потребуется составить столько
уравнений тепловоrо баланса, сколько оrраждений участ-
вует в теплообмене. Сюда еще необходимо добавить урав-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
490 r лава 11 П анелЫiO-лучuсmое оmОnАтие
нение конвективноrо теплообмена между отопительной
панелью и воздухом помещения.
Все эти уравнения тепловоrо баланса для оrраждений
потребуется еще дополнить, если имеется приточная вен-
тиляция, уравнением тепловоrо баланса для приточноr'J
вентиляционноrо воздуха при ОТЛИЧI1И ero температуры
от температуры BHYTpeHHero воздуха.
Напишем уравнение теШIOвоrо баланса для приточноrо
вентиляционноrо воздуха (температура притока t IIp<t [),
поступающеrо в помещение в количестве О ир , Kr/c:
N
Gnpc(tB tnp)==.2; aK.dAi(tdAi tnp)dAi' (11.12)
1=1 А.
1
в уравнении (11.12) теплозатраты на наrревание при-
точноrо воздуха (левая часть уравнения) равняются сум-.
марной теплоподаче в воздух при конвективном теплооб.
мене с N поверхностями оrраждений и отопительной па нели
помещения (правая часть).
Решение уравнений тепловоrо баланса, подобных урав-
нению (11.10), связано с вычислением коэффициента облу-
ченности <р. Точноrо определения коэффициента облучен
ноети, связанноrо с интеrрированием по площади поверXj
ности каждоrо оrраждения, в практических расчетах ДЛ1
плоских поверхностей в помещении не проводят. В такЩ
расчетах оrраничиваются опреде.lением среднеrо по площад
значения КОЭффИllиента облученности. При этом упрощени!
система интеrральных уравнений тепловоrо баланса, со
стоящая из уравнении типа (11.10), сводится к системе ал
rебраических уравнений.
Система алrебраических уравнений тепловоrо баланс<
для каждой поверхности может быть оrраничена уравне
ниЯми для трех характерных rрупп поверхностей в поме
щении теплотеряющих (наружные оrраждения), адиа
батных (внутренние оrраждения) и теШlОподающих (ото-'
пительные панели).
Для дальнейшеrо упрощения практических расчетов
систему алrебраических уравнений можно привести к
одному уравнению, определяющему теплообмен между на-
rретой поверхностью, остальНыми поверхностями и возду-
хом помещения, с добавлением, правда, еще одноrо урав-
нения тепловоrо баланса для воздуха.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.1 Теплообмен в помещении при лучистом отоплении 49 t
Ilриведем два способа замены системы уравнений тепло-
обмена в помещении одним уравнением: по первому спо-
собу лучистый теплообмен в помещении представлен как
теплообмен излучение 1 между отопительной панелью н
осредненной наружной поверхностью, считая внутренние
rlОверхности отражающими; по второму способу рассмат-
ривают лучистый теплообмен в помещении ыеж.ду отопи-
rелыюЙ панелью и одной условной поверхностью, имеющеЙ
осредненную радиационную температуру.
Ilo первому способу уравнение тепловоrо баланса ото-
пительной панели записывается в виде
k AH ('t'H. о tн)==алАп ('t'п 'tн.о)+Q,кАп ('t'п tв), (11.13)
rде в левой части, как !I в выражении (11.7), учитывается тепловой
поток от внутренней поверхности наружных оrраждений (стен.
окон) общей площадью А и со средним неполным коэффициентом
теплопередачи k и средней температурой '"Сн.о К наружному воздуху,
имеющему температуру ' н ' Этот тепловой поток есть теплопотери
помещения через наружные оrраждения.
В правой части уравнения (11.13) первое слаrаемое вы-
ражает лучистый, второе конвективный теплообмен ото-
пительной панели, имеющей площадь А п при температуре
поверхности 'r п, соответственно с наружными оrражениями
(средняя температура поверхности Т н . о ) и с воздухом (тем-
пература t B ) помещения.
Коэффициент теплообмена излучением а.,!, ВТ! (м 2 . К),
определяют по несколько видоизмененной формуле (2.6)
[( Тп ) 4 ( Ти.о ) 4 ]
ал==впрС о 100 100 Ф==СпрЬФ, (11.14)
Тп Тн. О
rде "'пр приведениый коэффициент относительноrо излученин;
дл!! строительных материалов изменяется в небольшнх пределах
и может быть принят равным 0,90 0,91; С о ==5,78 BT/(M 2 .I{4)
коэффициент излучения аБСО.1IOТНО черноrо тела; С пр==ВпрС о
приведенныЙ коэффициент излучения; для строительных материалов
может быть принят равным 5,1 5,2 Вт/(м 2 ,К4); Ь температур-
ный коэффициент; выражение для ero определения ясно из формулы
(11.14); приближенно значение коэффициента Ь, К3, может быть
найдено по формуле
Ь==0,81 +0,005 (тп+ Т и . о); (11.15)
Ф коэффициент полной облученности наружных оrражденпй
отопительной панелью, вычисляемый по формуле
Ан/Ап <р _и (11,16 )
Ф==q>п-н+q> -н Аи/Ап 2<рп,н+l '
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
492 rла.а 1/ Паliелыю-лучистое отопление
с учетом коэффициентов как прямой облученности отопительной
паиелью иаружных оrраждений (QJп и), так и косвеиной облучен-
ности панелью тех же наружных оrраждений (QJ -и) путем отраже-
иия от поверхиостн внутреиних оrраждений.
В формулу (11.13) входит также коэффициент конвек-
тивноrо теплообмена ан, Вт! (м 2 . К), вычисляемый по фор-
муле (2.8). Для предварительных расчетов ero значение
принимают: для потолочной отопительной панели 2,3
2,9; для стеновой панели 5,O 7,O; дЛЯ напольноЙ панели
4,1 5,5 Вт!(м 2 .К).
'П0 второму способу теплообмен отопительной панели
площадью А п с воздухом и одной условной поверхностью
площадью (Ao A п) всех оrраждений помещения опреде-
ляется уравнением тепловorо баланса, сходным с уравне-
нием (11.13):
k (Ао Ап) (tR tи) ==!хлА п ('t'п tR)+!ХкАп ('t'п tв), (11.17)
rAe k; неполный эквивалентный коэффициент теплопередачи,
Вт/ (м 2 .К) (без учета СОПРОТIIвления теплооб\lену на внутренней
поверхности оrраждений, которое при лучистом отоплении ори-
ентировочно может быть принято RB==O, 107 l( ,м 2 /Вт), вычисляемый
по формуле
. 1
kэ (I/kэ) Rв '
(11.18)
в формулу (11.18) входит эквивалентный коэффициент
теплопередачи k э условноrо оrраждения, найденный в
предположении, что вся площадь внутренней поверхности
помещения Ао составлена из двух частей: из отопительной
nанели площадью А п и остальной площади (Ao A п), не
обоrреваемой теплоносителем.
Эквивалентный коэффициент теплопередачи условноrо
оrра)кдения, не обоrреваемоrо теплоносителем, можно
найти по формуле
ka == [ (kА)и.с+(kА)ок I (1 + )+ пl (kA)B. с+ п 2 (kА)пл+пз (kА)пт .
Ао Ап Ао Ап
(11 19)
Формула (11.19) написана в наиболее полном ВИДе, Korдa
в помещении имеются теплотеряющие не только наружные
стены и окна, но и внутренние стены, пол и потолок (их
коэффициеиты теплопередачи k и площади А соответственно
помечены в формуле индексами «н. С», «ою> и т. д.). В фор-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
JJ 3 Тепло()()мен 8 помещении при JJучuстоN. отопА8Нии 493
муле коэффициент учета дополнительных теплопотерь
через вертикальные наружные оrраждения (см, 3.3). ni, n 2 ,
nз коэффициенты учета уменьшения температурноro на-
пора в оrраждении по сравнению с расчетной разностью
температуры (tB tH)'
Левая часть уравнения (11.17), как и уравнения (11.13),
выражает тепловой поток от внутренней поверхности ус-
ловноrо оrраждения площадью (Ao A п) к наружному
воздуху, т. е. теплопотери помещения через наружные
оrраждения.
В правоЙ части управления (11.17) первое слаrаемое
определяет полный лучистый поток от rреющей панели па
поверхность условноrо оrраждения, имеющеrо температуру
tR., При замене реальных оrраждений одним условным
оrраждением используется выражение (11.11) коэффи-
циент облученности панелью этоrо условноrо оrраждения
равен единице.
Второе слаrаемое учитывает конвективный теплообмен
отопительноЙ панели с воздухом помещения или, что то же,
конвективный теплообмен воздуха помещения с поверх-
ностью условноrо оrраждения, так как
акА п ('tп tв) == a (Ао Ап) ив tR)' (11.20)
При использовании этоrо равенства возникают затруд-
нения с определением коэффициента конвективноrо тепло-
обмена a для поверхности условноrо оrраждения, тоrда
как коэффициент а 11 находится сравнительно просто в
зависимости от положения панели в помещении и темпе-
ратуры ее поверхности.
По уравнению (11.17) при известных площади, положе-
нии в помещении и температуре поверхности отопительной
панели может быть установлена средняя радиационная
температура поверхности условноrо оrраждения, т. е. всех
оrраждений помещения, не обоrреваемых теплоносителем:
tR [аJ\'tп+ак ('tп tв) k;tн] Ап+k;tнА о (11.21)
(aJ\ k ) Ап+k;А о
Эта температура на практике получается несколько ниже
температуры воздуха в помещении (в среднем примерно на
1 ОС). Она используется для уточнения теплопотерь поме-
щения.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
4 '4 Тлава //. Пан-ельн-о-лучuстое отоплен-uе
При расчетах по двум изложенным способам процессы
теплообмена между отопительной панелью и остальными
поверхностями помещения заменяются взаимодействием
ыежду двумя поверхностями панелью и наружным (нер-
11ЫИ способ) или условным (второи способ) оrраждением.
т оrда вместо ВЫЧИС.7Iения коэффициентов облученности
панелью всех остальных поверхностей оrраничиваются в
первом способе определением одноro коэффициента полной
облученности, а во втором, если панель одна, можно вообще
обоитись без их определения.
11.4. КОНСТРУКЦI<IЯ отопительных панелей
Отопительная панель, как уже известно, представляет
собой элемент, в котором имеются наrревательные каналы
для теплоносителя змеевиковои или колончатои формы
(рис. 11.2). При змеевиковой форме (рис. 11.2, а) обеспе-
чивается последовательное движение всей массы теплоно-
сителя по каналам, что способствует удалению из них
воздуха. Поэтому змеевиковая форма rреющих труб ис-
пользуется преимущественно при rоризонтально распо
лаrаемых панелях.
При колончатои форме наrревательных элементов (рис.
11.2, б), применяемои в вертикальных панелях, поток
теплоносителя делится на части в зависимости от числа
параллельно расположенных rреющих труб, присоединен-
ных к колонкам. Достоинство панелей с наrревательными
элементами колончатои формы незначительные потери
давления при протекании теплоносителя.
Наrревательные элементы в вертикальных панелях
MorYT быть устроены и без колонок. При этом параллельные
rреющие трубы прокладываются через пане.'Ш насквозь
и соединяются подводками либо по проточнои, либо по би-
филярнои схемам. При бифилярнои схеме предусматривают
движение теплоносителя по двум из четырех, например
параллельных, труб слева направо, а по двум друrим тру-
бам наоборот, справа налево.
В системах панельно-лучистоrо отопления здании встре-
чаются отопительные панели двух видов:
1) совмещенные, представляющие одно целое с оrраж-
дающими конструкциями здания, коrда KaHa.TIЫ для теп-
JIOНосителя устраивают в наружных стенах, несущих пли-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 4. J(}нструкцuл oтoпuтrAbHbtX панелeri 4911
и!
о}
1
з
........
........
z
Рис. 11.2. Схемы HarpeBaTeJlLHbl'< элементов отопи rельной панеJ\И змеевиковой
(а} и реrистровой (б} формы
1, 2, 3 соответстВенно среднне, крайние и одиночные трубы
тах перекрытий и лестничных площадоК при их изrотов-
лении (ранее они устраивались также во внутренних па-
нельных стенах);
2) подвесные и лриставные, изrотовленные отдельно I!
смонтированные рядом, в специальных нишах строительных
конструкций или под ними.
Совмещенные панели наиБОJlее полно отвечают задаЧЮ1
комплекснои механизации строительства здании система
отопления монтируется в процессе сборки здания. При
использовании подвесных и приставных пане.1ей степень
индустриальности монтажа зависит от конструкции панелей.
Так, монтаж потолочных или напольных паНeJlей требует
ббльших затрат ручноrо труда, чем монтаж стеновых па-
нелей.
В подвесных металлических отопительных ланелях ка-
налами змеевиковой формы являются стальные трубы D у20,
прижатые к тонкостенному алюминиевому или стальному
экрану. При наличии воздушноrо зазора между rреющей
трубой и экраном теплоотдача панелеи заметно уменьша-
ется. Эти четЫре шесть rреющиХ труб размещаются по
площади панели с шаrом s==IOO 200 мм.
Экран может быть плоским или волнообразной формы.
Плоский экран (рис. 11.3, а) проще в ИЗfОТОВJIении, но Не
исключает взаимноrо облучения труб, уменьшающеrо теп-
лоотдачу излучением. Коэффициент облучеНlIОСТИ для
отопительной панели с плоским экраном составляет 0,57.
При экране волнообразнои формы (рис. 11.3, б) коэф-
фициент облученности возрастает до 0,63. Следовательно,
в этом случае большая доля теплоотдачи панели передается
в рабочую зону, а конвективная теплоотдача в верхнюю
зону помещения значительно уменьшается (на 20 25%).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
496 rлаеr11J. ПанеJlЬно-лучшJтlJе omOnA8IlUe
а) J 't
' 4
1)., ВТ/М
1о; h/1lll: f
1st
( O
f!I
Ш
1Н!
!!
Jt
11
58
1fJ
,I(Кdлf(qмf
l1fq
бd
5d
00 70 80
(tcp6oдbI t s ), '(;
о) 4- S
2
f
Рис. 11.3. Подвесная металлическая отопи.
телЬНая панель С плоским 9краном (а) и с
9краном ВОJlНообразноЙ формы (6)
1 "реющие трубы, 2 козырек, 3
пл@скиЙ экран, 4 тепловая изоляция;
5 волнообразный экран
ю
Рис. 11.4. ТеЩlOпередача . м одиночной тру-
бы Dy15 20 мм в возцухенв отопительной
па нели с односторонней (сплошные линии)
и двусторонней (пунктирные JШНИИ) теПJIO-
отдачей
1 труба в воздухе, 2 и 3 труба в бе-
тоне [соответственно при ),:=0 1,05 И 1,28
Вт/(м ОС)]
Металлические отопительные панели обоrреваются вы-
сокотемпературным теплоносителем паром BbIcoKoro дав-
ления или водой с параметрами 150 70 ос. При воде при
средней разности температуры Mcp==tcp tB==0,5 (150+
+70) 15==95 ос поверхностная плотность общей тепло-
отдачи металлических панелей составляет 800 Вт/м 2 .
Для ИЗfотовления более распространенных бетонных
отопительных паНeJIей используют тяжелый бетон, обла-
Дающий сравнительно высокой теплопроводностью [напри-
Мер, 1,5 Вт/ (м. ОС) при О ОС И плотности в сухом состоянии
2400 кr/м З ] и коэффициентом линейноrо расширения 1,15 х
х1О б м/(м,ОС).
I..f аrревательные элементы чаще Bcero устраивают из
стальных труб, коэффициент линейноrо расширения ко-
торых (1,2. lO б) весьма близок к коэффициенту расширения
бетона. Разница между коэффициентами тепловоrо расши-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 4 1(Оllструкцuя oтOflUтeAbllblX nаllелей 497
рения этих материалов компенсируется в отопительной
панели тем, ЧТО темпе.ратура стали (с меныцим значением
коэффициента лиНейноrо расширения) выше, чем темпера-
тура бетона.
Заделка труб в бетон дает существенный теплотехниче-
ский эффект теплопередача труб увеличивается в среднем
на 60% по сравнению с открыто проложенными. Это яв-
ление закономерно: теплопередача наrретой трубы, изо-
лированной снаружи теплопроводным материалом, возра-
стает с увеличением толщины слоя покрытия. Возрастание
происходит до HeKoToporo «критическоrо» значения внешнеrо
диаметра d ир изолированной трубы, которое приблизи-
тельно можно определить по формуле
d кр ==2f.../а и . (11.22)
Ltля бетонноrо цилиндра BOKpyr трубы при теплопро-
водности бетона л== 1 ,28 Вт/ (м. ОС) и коэффициенте наруж-
HOro теплообмена а н == 11 6 Вт/ (м 2 . ОС) «критический» ДИа-
метр равен ",,220 мм. Возрастание теплопередачи обетони-
рованной трубы объясняется увеличением площади внеш-
ней теплоотдающей поверхности, которая с ростом диаметра
развивается быстрее, чем растет термическое сопротивление
слоя бетона.
На рис. 11.4 показано изменение теплопередачи 1 м
одиночной трубы диаметром 15 20 мм: линия 1 харак-
теризует теплопередачу трубы в воздухе, линии 2 и 3
той же трубы в бетоне при различной ero теплопровод-
ности. Как видно, теплопередача трубы возрастает с уве-
личением теплопроводности бетона, в который она заде-
лана; двусторонняя теплоотдача (пунктирные линии) выше
односторонней. Можно сделать вывод о целесообразности
заделки наrревательных элементов в тяжелый бетон.
Теплопередача не одной, а ряда труб в бетонной панели,
приведенная к 1 м, несколько ниже теплопередачи одиноч-
f!ОЙ трубы в бетоне и зависит от расстояния между трубами
(шаrа труб) и их положения в панели (см. рис. 11.2).
Блаrодаря повышению теплопередачи стальных труб,
находящихся в бетоне, можно сократить расход металла на
отопительные приборы. При применении бетонных отопи-
тельных панелей со стальными трубами вместо чуrунных
радиаторов расход металла на отопительные приборы сни-
жается примерно в 2 раза.
32 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
498 rлава 11 Панельно-,учuстое отопленu Р
..
1- 5" б 7 8
dl ft!g
8 б J
Рис. 11.5. Совмещ,енные ПОТОЛОччые бетонныf" ОТQПl1теJiьные панелн с расположе"
иием rреющю" труб в несущем беrониом слое (а) н под несущими ПУСТОТeJlЫМИ
блоками (6)
1 теплоизоляция, 2 стя,кка, 3 покрытие, 4 сетКа. 5 rреющая труба.
б ШТУКdтурка. 7 apMa ypa. 8 беТОИпЫЙ слой, 9 пустотелый блок
'"
2
"
J
Рис. .. .6. Подвесиая пото-
лочная отопительная панель
1 lJодвеска, 2 перекры'
тие, 8 тепловая изоляция,
4 труба для теплоиосите-
ля. fj перФорироваиныll
металлический лист
а) f 2 J ь) 2 j If.
--
4
f q
Рис. 11.7. Напольиые бетоииые отопительные пиИeJIИ с расположеиием rреющих
труб в несущей чисти п рекрытия (а) и над ией (6)
1 нокрытие нола, :/ теНЛОИЗ0ЛЯЦИОИИЫЙ \!атерпал. 3 железобетониое
иесущее переКрБJтие, 4 rреющая тр, ба. fj бетоиная папель, б штукатурка
Стальные трубы в бетонных панелях имеют сроК амор-
тизации, значительно превышающий срок с.lIужбы открыто
проложенных труб. Сравнительная долrовечность обето-
нированных стальных труб объясняется незначительной
коррозией их внешней поверхности при отсутствии кон-
такта с воздухом
Все же следует отметить, что поверхностная плотность
теплоотдачи отопительных панелей меньше плотности теп
лоотдачи метаЛJJнческих отопительных приборов, и это
приводит К значительному увеличению Длины rреющих
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 5 Описание бетОNЧЫХ отопительных панелей 49'
труб. Для сокращения расхода стальных труб возможна
заделка в бетон чуrунных элементов, пластмассовых и
стеклянных труб или даже создание пустот в плотном бе
тоне, образующих систему каналов для протекания тепло-
носителя.
i 11.5. Описание бетонных отопительных пане1fi: Й
Потолочные отопительные панели MorYT быть совме-
щенньрvlИ и подвесными. Совмещенные панели изображены
на рис. 11.5, rде в одной из конструкций rреющие трубы
включены в бетон несущей части междуэтажноrо перекры-
тия (рис. 11.5, а). Это делается таким образом, чтобы под
ними было бы достаточно места для размещения арматуры-,
необходимой для увеличения несущей способности и теп-
лопроводности бетона. Также для усиления теплопере-
дачи вниз в верхней части перекрытия помещают теплоизо-
ляционный слой.
В качестве теплоизоляции применяют твердые малотеп-
лопроводные материалы, способные выдерживать давление
со стороны пола. Пол устраивают из рулонных материалов
по цементной стяжке или деревянным.
На рис. 11.5, б показана друrая конструкция совме-
щенной потолочной панели, расположенной в перекрытии
из пустотелых блоков. Пустоты выполняют роль теплоизо-
ляции.
Совмещенные потолочные отопительные панели приме-
няют при условии, что температура теплоносителя поддер-
живается на невысоком уровне (до 55 60 ОС). При тем-
пературе теплоносителя выше 60 ос (60 90 ОС) отопитель-
ные панели приведенных конструкций раЗl\1ещают в поме-
щениях длительноrо пребывания людей не по всей площади,
а только по периметру потолка или по контуру здания,
вдоль ero наружных стен.
Известен недостаток совмещенных отопительных па-
нелей большая тепловая инерция и связанная с ней
трудность реrулирования теплоотдачи, так как изменение
температуры теплоносителя проявляется на rреющей по-
верхности только по истечении значительноrо промежутка
времени.
Потолочное панельно-лучистое отопление может быть
устроено с малой тепловой инерцией, Для этоrо rреющие
32*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
500 Т,щва 11. Панельно-лучuстое отопленuе
трубы располаrают в нижнем штукатурном слое или при-
меняют металлические листы, соединенные с трубами для
развития теплоотдающей поверхности.
Подобная подвесная потолочная отопительная панель
приведена на рис. 11.6. Тонкие перфорированные стальные
или алюминиевые листы прикрепляются к rреющим трубам,
со стороны перекрытия покрываются звуко- и теплоизоля-
ционным слоем. При такой конструкции подвесных отопи-
тельных па нелей помимо обеспечения передачи OCHoBHoro
тепловоrо потока через потолок и звукоизоляции поме-
щений появляется возможность автоматизировать дей-
ствие системы отопления, повышать температуру теплоно-
сителя, не достиrая предельно допустимых значений для
их поверхности.
Пространство над подвесными отопительными панелями
может использоваться для ПрОКJlадки труб и кабелей, раз-
меlЦfНИЯ светильников и воздуховодов.
Подвесные HarpeBaeMbIe панели можно ремонтировать
в процессе эксплуатации системы отопления без вскрытия
основных строительных конструкций. Однако они не ли-
шены недостатков: междуэтажные перекрытия усложня-
ются ПО конструкции, возрастают их масса и толщина,
а следовательно, высота и стоимость здания. Монтаж со-
ответствующей системы отопления может проводиться
только после возведения основных строительных конструк-
ций, а при такой последовательности работ увеличиваются
сроки строительства здания.
Напольные отопительные па нели MorYT быть совмещен-
ными и приставными (рис. 11.7). Конструкция совмещенной
напольной панели показана на рис. 11.7, а. fреющие трубы
заделаны, как и в потолочной совмещенной панели, в бетон
несущей части (монолитной или сборной) междуэтажноrо
перекрытия при ее изrотовлении. Над трубами со стороны
пола помещены теплоизоляционные вкладыши, способ-
ствующие равномерному распределению температуры по
поверхности пола. Такая конструкция напольных панелей
распространена в Корее.
Данную конструкцию отопительной панели следует
отнести скорее к напольно-потолочной, так как часть теп-
ловоrо потока от труб направляется вниз через потолок.
В тех случаях, Коrда необходимо большую часть тепловоrо
потока передавать через пол (например, при устройстве
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 11 5. Описание бетонных отоnительnых Папелей 501
теплоrо пола в вестибюле здания), под перекрытием подве-
шивают дополнительный слой тепловой изоляции.
ПристаВliые бетонные отопительные панели (рис. 11.7,6)
изrотовляют в заводских условиях отдельно от несущей
части перекрытия в виде секций оrраниченных размеров
(для удобства транспортирования и монтажа). Эти секции
укладывают и соединяют одну с друrой на строительстве.
Возможна также укладка поверх несущей части перекры-
тий змеевиков, которые после сварки и rидравлическоrо
испытания покрывают на месте слоем бетона. При втором
способе ПрО!Iзводства работ увеличивается срок строитель-
ства здания, что является ero недостатком.
Стеновые отопительные панели. rоризонтальные пото
лочные и напольные отопительные панели, сложные в
монтаже, устраивают сравнительно редко. Большее рас-
пространение имеют стеновые отопительные панели двух
типов плинтусные и подоконные. Раньше, как уже
сказано, широко применяли панели совмещенноrо вида:
переrородочные панели, частично заменяющие внутренние
стены, и стеновые панели, встроенные в наружные стены
зданий.
Переrородочные отопительные панели, устанавливав-
шиеся впритык к наружным стенам, включали в себя по-
мимо rреющих труб отопительные стояки, блаrодаря чему
открыто расположенные трубы в помещениях отсутствовали.
Теплоотдача этих панелей была двусторонней и целиком
«полезной», тепловая изоляция не требовалась.
Недостатками переrородочных отопительных панелеЙ
являлись одинаковая теплоотдача в два смежных поме-
щения обычно с различными теплопотерями и невозмож-
ность реrулирования теплопоступления в каждое поме-
щение. Кроме Toro, существовали оrраничения в расста-
новке предметов в помещениях, появлялись щели в местах
примыкания панелей к внутренним стенам.
Совмещенные стеновые отопительные панели бетони-
руют вместе с отопительными стояками в заводских усло-
виях одновременно с изrотовлением наружных стен для
полносборных зданий. Стояк, заделанный в бетон, служит
частью наrревательной поверхности отопительной панели.
Для примера на рис. 11.8 показано расположение rрею-
щих труб, выполненных по бифилярной схеме, в трехслой-
ной наружной стене, предназначенной для BepxHero этажа
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
502 rлава 11. Панельно лучuстое отопленuе
t
А
Jl'y /0
е
Е9
Рис. 11.8. Бифилярный стояк систе'l'ы ВОl\яноrо оfопления и rреющие злемеНты
змеевиковой формы, совмещенные с lрехслойной наружной стеной
1 тепловая изоляцня; 2 наруЖIIЫII железобетонный слой; 3 rреющая
труба; 4 внутренний железобетонный слой; 5 штукатурка
1
4
Рис. 11.9. Плиитусиая прис
тавиая бетонная отопитедь-
ная паиель
1 бетон; 2 концы rрею-
щих труб для присоедииення
, к стояку; 8 поверхность
чистоrо пола; 4 теплова я
изоляция
здания. [реющие трубы размещены во внутреннем бетонном
слое с некоторым смещением к внутренней поверхности
стены Йв==З0 мм при толщине BHYTpeHHero бетонноrо слоя
80 мм).
Бетонные отопительные панели, совмещенные с наруж
ными стенами, стали применять в массовом строительстве
зданий оrраниченно для сокращения теплопотерь, беспо
лезных для отопления помещений.
Плинтусные отопительные панели, заменяющие собой
плинтус, распространены в странах с умеренным климатом
(США, Анrлия) для отопления маrазинов, выставочных
залов и друrих подобных помещений. Там применяются
чуrунные или стальные плинтусные панели, представ-
ляющие собой большей частью пустотелые элементы с r лад-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
J J 5 ОпиСа/ше бетOfillЫХ отопитмы,ых па"елей 503
кой поверхностью r.'Iубиной 45 60 мм и высотой 150
300 мм, по форме напоминающие обычные деревянные
плинтусы. Панели с двусторонней теплоотдачей TaKoro
типа снабжены с тыльной стороны вертикальными ребрами,
и теплоотдача их возрастает на 60% по сравнению с пло-
скими плинтусными панелями с односторонней тешIOОТ-
дачей.
В нашей стране плинтусные панели используют для
отопления детских учреждений, причем применяют панели
из бетона марки 150 200 с односторонней теплоотдачей
(рис. J 1.9). Для уменьшения бесполезных теплопотерь
между плинтусной панелью и наружной стеноЙ помещают
слой тепловой изоляции.
При использовании для отопления плинтусных панелей
уменьшается вертикальный rрадиент температуры воздуха.
Установлено, что разность температуры воздуха под по-
толком и у пола помещений, обоrреваемых плинтусными
панеJIЯМИ, составляет не более 1 ОС, тоrда как при радИа-
торном отоплении она доходит до 3 ос. Кроме Toro, на-
блюдается относительное повышение температуры воздуха
у пола и телпературы поверхности пола и стен в нижней
зоне помещений, что особенно важно Д.1Я детских комнат.
При отоплении помещениЙ плинтуснымн панелямн тем-
пературу воздуха по условиям тепловоrо комфорта прини-
мают равной расчетной температуре воздуха для конвек-
тивноrо отопления.
Подоконные бетонные отопительные панели устанав-
ливают в тех местах под окнами ПО:vIещений, rде принято
размещать металлические отопительные приборы. Панели
MorYT быть приставными ИЮI вставленными в выемку (нишу)
в стене. Такие панели бывают с односторонней (рис. 11.10, а)
и двусторонней (рис. 11.10, б) теплоотдачей с их поверх-
ности. Соединяются они с трубами системы отопления как
обычные отопительные приборы.
При использовании панели с двусторонней теплоотда-
чей увеличивается теплопередача в помещение в расчете
на единицу длины панели, а также сокращаются бесполсз-
ные теплопотери наружу по сравнению с панелью, вплот-
ную приставленной к стене. Однако такая панель с трудно-
доступным конвективным каналом уступает в санитар НО-
rиrиеническом отношении панели с односторонней тепло-
отдачей.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
(/) о)
б 04 r лава 11. П анельно-лучистое отопление
2
J
70
Рис. 11.10. Подоконные приставные бетонные отопительные па нели С односторон-
ней теплоотдачей (а), двусторонней теплоотдачей (6) 11 С двусторонней теплоотдачей
и каналом для подачи подоrретоrо наружноrо воздуха (в)
1 тепловая изоляция; 2 конвективный канал; 8..... отопительная панмь;
4 приточный канал; б запорный клапан; б стальной экран
На рис. 11.10, в показана конструкция, сочетающая
отопительную панель с каналом для подачи подоrретоrо
свежеrо воздуха в отапливаемое помещение. Тепловая
изоляция здесь отсутствует, а частЬ тепловоrо потока, ухо-
дящеrо наружу, используется для наrревания приточноrо
воздуха. Такую конструкцию панелей можно использо-
вать в малоэтажных зданиях. В мноrоэтажных зданиях их
применять не рекомендуется из-за неравномерности и не-
устойчивости движения воздуха Б приточных каналах на
различных этажах.
Низкие подоконные панели, поверхность которых из- а
этоrо может иметь относительно более высокую темпера-
туру, получаются меньших размеров, чем панели друrих
типов. При использовании подоконных панелей сокра-
щается площадь охлажденной поверхности наружных
стен, уменьшаются радиационное охлаждение людей и зона
распространения холодноrо воздуха от окон, не затруд-
няется, как при переrороДОЧНЫХ панелях, расстановка
предметов в помещениях.
Электронная библиотека http://tgv.khs и.rи/
11.6. Теплоносители и схемы паНеЛЬН020 отопления 505
11.6. Теппоноситепи и схемы системы
naHenbHoro отоппения
Теплоносителем в системах панельноrо отопления яв
ляется преимущественно rорячая вода. При ИСПОЛЬЗова
нии воды вследствие относительно невысокой температуры
разоrревание бетонных панелей происходит медленно и не
сопровождается возникновением трещин, Что бывает при
быстром наrревании панелей паром. Применение воды по-
зволяет проводить центральное качественное реrулирова-
нне систем. При циркуляции воды по стальным трубам па
нелей внутренняя коррозия их происходит менее интен-
сивно, чем при использовании пара. Вследствие значитель-
ной тепловой инерции бетонных панелей важное свойство
пара быстро HarpeBaTb помещения в известной сте-
пени утрачивает свое значение. По этим причинам пар
редко применяют в центральных системах панельноrо
отопления.
Использование HarpeToro воздуха как теплоносителя
в системах панельноrо отопления позволяет экономитЬ
металл, не создает опасности течей. Однако для приме
нения воздуха в системах панельноrо ОТОШlения необхо-
димо устраивать каналы значительных размеров как во
внутренних стенах, так и в перекрытиях, и поддерживать
их плотность при эксплуатации зданий. Следует отметить,
что в качестве таких каналов MorYT быть использованы
пустоты блочных и панельных внутренних стен, а также
железобетонных настилов.
Известной попыткой в этом направлении было осуществ-
ление в 1951 r. системы потолочно лучистоrо отопления
трехэтажноrо жилоrо дома в Севастополе, заброшенной
впоследствии из за дефектов монтажа и замененной системой
водяноrо отопления. Более удачными оказались подобные
системы, сданные в эксплуатацию в 1959 1960 rr. в Харь-
кове. Но и их пришлось заменитЬ вследствие нарушения
плотности сопряжения каналов.
Наrревание панелей электричеством может быть ocy
ществлено без больших затруднений (см. rл. 14). В Част-
ности, MorYT применяться rреющие панели из токопрово-
дящей листовой резины и слоистоrо пластика при темпе-
ратуре поверхности, не превышающей 40 ОС; пане.пи из
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1106 rлава 11 Паlirльно-лучuстос отОnЛСIiUС
электропроводноrо бетона с заданными электрическими
свойствами (так называемый «Бетэл»).
Расчетная температура воды, обоrревающей стеновые
бетонные панели, обычно Не выходит за предеЛЫ 100 0 с.
Расчеты и исс.i'Iедования показывают, что средняя темпе
ратура поверхности бетонных панелей ниже температуры
теплоносителя на 20 40 ОС, поэтому при температуре воды
130 ос температура поверхности низких стеновых панелеЙ
моrла бы быть на допустимом уровне 90 95 Ос. Однако
опасность деrидратации и снижения прочности бетона за
ставляет оrраничивать предельную температуру воды 100 ос.
И только при применении подвесных металлических панелей
расчетная температура rреющей воды может превышать
100 Ос.
Если в системе отопления зданий используют только
бетонные отопите.i'Iьные панели, то расчетную температуру
rорячей воды принимают при стеновых панелях 95 ОС,
при напольно-потолочных панелях ниже 95 ос в за-
висимости от конструкции, размещения и размеров панелей,
которые влияют на допустимую температуру их поверх-
ности.
Если бетонные отопитеЛьные панели устанавливают
только в отдеЛЬНЫХ помещениях, то расчетную температуру
rорячей воды выбирают по условиям отопления основных
помещений зданий, а бетонные панели присоединяют,
если это возможно, к подающей маrистрали (обычно сте-
новые панели) или к обратной маrистрали (обычно наполь
но--потолочные панели) системы отопления. Например, для
наrревания напольныХ панелей в вестибюле здания исполь-
зуют обратную воду основной системы отопления с рас-
четной температурой 70 0 с. При этом понижение темпера
туры воды в панеляХ определяют в зависимости от тепловой
мощности панелей и количества воды, пропускаемой через
ниХ (чаще всех понижение температуры выдерживают в
пределах 5 1 О ОС).
Системы водяноrо отопления с бетонными панелями
выполняют однотрубными и двухтрубными с нижней и
верхней разводкой маrистралей.
При напольно-потолочныХ бетонных отопительных па-
нелях испоЛьзуются двухтрубные сиСтемы. На рис. 11.11
изображена часть двухтрубноrо стояка с «опрокинутой»
циркуляцией воды: обратная вода поднимается наверх.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
(j 11 6 ТепЛOl<осителu и схемы паfiеЛЫiоео отопЛefiUЯ 607
Рис. 11.11. Схема стояка двухтрубиоi! системы паиеJlьиоrQ отоплеиия ССОПРОI<ИИУ.
той' циркуляцией поды
1 ..... обратный стояк; 2 наПОJIЫЮ"ПоТолочные отопительные nанелн, 3..... зв'"
ПОР!lо-реrулирующие краны, 4 спускной краи, 5 подающий стояк
i
Рис. 11. t 2. Схема IJрисоединение напольиЫХ
паlJелсi! кобра тной маrИСl рали системы во-
ДЯllоrо ОТQr'ЛСIIИЯ
1 наПОЛЬ!lh.е отопительньте панели; 2
воздухосборник, 3 TepMO\leTpbl, 4 за.
КрдНЫ, 5 обратчая маrистраль в тепловой пункт
б 06ротная Маrнстраль снстемы. 7 реrулнрующнЙ
кран на обводнои трубе. 8 сп) скной кран
порные
здания,
Движение воды снизу вверх способствует уносу воздуха из
труб rоризонтальных llанелей. Каждую отопительную
панель независимо от друrой можно оп{лючать, опорожнять,
ремонтировать и промывать.
По такоЙ схеме бьша ВЫПО.тIнена система отопления
пятиэтажноrо лечебноrо здания в .москве. Напольно-
ПОТО.тIочные панели с змеевика1о,1И D у20 были забетонированы
поверх сборных пустотных железосетонных настилов пере-
крытий. Система успешно работала в течение нескольких
отопительных сезонов, пока не была засорена в результате
нарушения правил ее эксплуатации.
На рис. 11.12 показано присоединение двух напольных
бетонных панелеи к обратной маrистрали основноЙ системы
водяноrо отопления. Количество воды в напольных панелях
реrулируется при помощи крана на обводной трубе, а
степень ее охлаждения контролируеrся термометрами.
Воздух удаляется через воздухосборник, усrановленный
в повышенной части обратной трубы ПaI:е.тIей перед ее
опуском к основной обратной маrистрали. Панели MorYT
отключаться и опорожняться через спускной кран.
По такоЙ схеме присоединения панелей к ОСНОВНОЙ
системе Водяноrо оТопления устроено напольное панельное
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
508 rлава 11 Паllелы;о-лучuсmое оmопЛ8lluе
отопление rлавных входных вестибюлей основных зданий
MfY в .москве.
Плинтусные бетонные отопительные панели чаще Bcero
соеДИНЯЮТ по несколько штук в rоризонтальные цепочки,
в которых вода движется по бифилярной схеме. Цепочки
плинтусных панелей присоединяют к двухтрубным стоякам.
При вертикальныХ ПОДОКОННЫХ бетонных отопительныХ
панелях стояки системы водяноrо отопления преимуще
ственно делают однотрубными. Схемы стояков Не отлича
ются от рассмотренных в rл. 6. При совместном исполь
зова нии в системе отопления бетонных панелей и металли
ческих отопительных приборов посдедние снабжают кра-
нами повышенноrо сопротивдения, так как потери дaB
лени я в rреющих змеевиках панелей заметно превышают
потери давдения в приборах.
9 11.7. ППОЩDДЬ и температура поверхности
отопительных панелей
Площадь наrревательной поверхности отопитедьной па
неди связана прежде Bcero с ее тепловой мощностью. Рас-
четы панельных систем отопления показывают, Что доля
наrреваемой части общей площади оrраждений помещения
может изменяться в различных условиях от 8 до 20 %.
При равной тепловой мощности пдощадь панели зависит
от температуры ее поверхности.
Температура поверхности бетонной отопительной па-
нели т п определяется диаметром d и шаrом s rреющиХ труб,
r лубиной h иХ заложения и теплопроводностью л бетона,
температурой теплоносителя ' т и помещения t п, т. е.
'Lп==f(d, 5, h, Л, t T , t л ). (11.23)
Среди этих Шести переменных четыре изменяются в
сравнитедьно узких пределаХ иди MorYT быть заранее оп-
ределены: диаметр труб (обычно D у равен 15 и 20 мм),
теплопроводность бетона, температура теплоносителя и
помещения. Следовательно, для каждоrо диаметра труб при
определенных л, ' т и t п температура поверхности отопи-
тельной панели зависит от шаrа труб s и r лубины h зало-
жения их в бетон. Эта зависимость видна на рис. 4.15,
rде дается термическое сопротивление массива бетона
(лм==l,О) при различных s и h.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 11 7. ПлощаiJь и температура повврхности lIтllnuтвлыltхx паllвлей 509
в массиве бетона BOKpyr каждой rреющей трубы обра-
зуется температурное поле, на котором можно построить
линии, показывающие направление тепловых потоков.
В простейшем случае для отдельно расположенной тон-
кой панели с симметрично заделанными rреющими трубами
допустимо предположение о линейном (одномерном) рас-
пространении тепловых потоков от труб к середине рас-
стояния между ними (5/2). При этом тонкой СЧитается бетон-
ная панель, для которой число Био не превышает 0,3, т. е.
Bi== : h<;О,З, (11.24)
[де ан коэффициент теплообмена на поверх ностн панели, Вт/ (м2Х
ХОС); л'м теплопроводность массива бетона, Вт/(м,ОС); h рас-
стояние от поверхности панели до оси rреющих труб, м
Если принять средние значения а н== 10 Вт/ (м 2 . ОС) и
л м == 1 Вт/ (м. ОС), то при Bi==0,3 получим h==0,03 м. Сле-
довательно, тонкой можно считать бетонную панель тол-
щиной до б==2h==0,06 м.
Для тонких бетонных панелей среднюю избыточную
ТЕ'мпературу их поверхности, т. е. разность средней темпе-
ра [уры поверхности панелей и теr..шературы окружающей
среды dт п , ОС, определяют по формуле *
(Ь f !. ( схлиц+схтыл ) о,ъ ]
2 '1'А м
L\'tn==L\TTp ) '
( схлиц+СХтыл 0.6
2 h'A M
[де L\TTp==TTp tB избыточная теыпература поверхности rреющих
труб (для металлических труб 't Tp можно считать равной (т тем-
пературе теплоносителя); а лиц 11 а тыл коэффициент теплообмеиа,
Вт/ (м 2 .ОС) , соответственно на лицевой и 1ЫЛЬНОЙ поверхностях
па нели.
(11 .25)
в случаях, коrда тонкие бетонные отопительные панели
прилеrают к слоям друrих материалов или покрываются
дополнительными слоями, при определении температуры
наружной поверхности (с лицевой или тЫЛьной стороны
панели) учитывают термическое сопротивление таких слоев.
Тоrда формула (11.25) применительно к определению из-
быточной температуры лицевой (обращенной в помещение)
* Банхиди Л., Мачкаши А. Лучистое отопление. М.: Строй.
издат. 1985.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
51 О r ЛJ,а 11 l1анельн.о-лучистое отопление
поверхности конструкции (после покрытия панели Допол
нительными слоями материалов) принимает вид
th [ !... ( k;J u+k;blf' ) 0.5 ]
t:.. t:..'t Tp 2 Ы." (11.26)
ТП l+аJIиu(Rм+ R,) .::. ( k иu+k Ыl ) 05 '
2 hл м
rAe RM термическое СОПРОТИВ.'lение массива бетона; "Z R,==
== (бi/Лi) сумма термических сопротивлений дополиительных
слоев, ос .м 2 /Вт; k иц и k;bI l,еполный коэффиrщент теплопе-
редачи, Вт/ (м 2 .ОС), дЛЯ допол нительных слоев маТf'риалов, приле-
rающих соответственно к лицевой и тыльной сторонам панели,
определяется дЛЯ дополните льных слоев, например на лнцевой
стороне панели, по формуле
, 1
k.,иц== 1/ ' 2:R .
(а лиц ), ,
(11.27)
Напомним, что при выводе формул (11.25) и (11.26)
принято, что в относительно тонкоМ бетонном слое отопи-
тельной панели наблюдается только линейная теплопро-
водность. Дальнейшее распространение теплоты проис-
ходит через прилеrающие или покрывающие слои материа-
лов только в направлении, перпендикулярном поверх-
иости панели.
Для утолщенных бетонных отопительных панелей, Kor-
да получают по формуле (11.24) число Bi>0,3 (практически
при толщине панелей 0,08 м и более), необходимо уже
считаться с двухмерностью теплопроводности их массива.
rрафически картина двухмерной теплопроводности в толще
отопиrельной панели представлена на рис. 11.13, rде
показаны концентрические линии изотермы и лииии
тепловых потоков, перпендикулярные на исходе к поверх-
ности панели.
Двухмерное температурное поле в массиве панели в
стационарных условиях теплопередачи при постоянной
температуре теплоносителя описывается дифференциальным
уравнением Лапласа в частных производных.
Аналитическое решение ди ренциальноrо уравнения
для построения темпеР31урноrо поля предстаВЛЯет собой
сложную задачу. Обычно используют приближенные чис-
ленные методы решения уравнения Лапласа, в том числе
метод решения в виде конечных разностей. Этот ме10Д
заключается в составлении системы уравнений для опре-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 7 Площадь и температура поверхности отопительных панелей 511
Рис. 11.13. Cxe'lla изотерм и 1 еПJ10ВЫХ
П010"ОВ в массиве бетона и rрафик нз-
меиеllИЯ температуры поверхности
отопитеЛl ной напели с двухсторон...
ней теплоотдачей
1 6е,0нная панель, 2 rреющая
труба, 3 изотер"а, 4 лиНИЯ тел-
лоВоrо потока
1
2
деления температуры в заданныХ точках поверхности (обыч-
но с последовательным приближением).
Изменение термическоrо сопрО1ивления массива бетона
по различным направлениям от rреющих труб делает по-
верхность отопитедьной панели неизотермичноЙ. На рис.
11.13 показан характер изменения температуры поверх-
ности бетонной панели: наибодее высокая температура То
наблюдается непосредственно над трубами, наиболее низ-
кая температура 1'5/2 посередине между rрубами (на
расстоянии 5/2 от оси труб).
Приблизительно среднюю температуру поверхности бе-
тонной отопительной панели можно опредедять по эмпири-
ческой формуле, если известна температура в двух харак-
терных точках над трубами То и между трубами 1'$/2:
Tn"=TS/2+k (TO Ts/2)' (11.28)
rде k коэффициент, характеризующий измеиеиие температуры
поверхности панели между rреющими трубами.
Коэффициент k зависиТ от шаrа 5 и rлубины заложения h
труб в бетоне. Для отопительных панелей с шаrом труб до
250 мм и rлубиноЙ заложения до 40 IM k==0,45, при шаrе
труб более 250 мм коэффициент k уменьшается до 0,33.
В расчетах лучисто-конвективноrо теплооб;\lена учиты-
вается средняя температура Н2rревательной поверхности
панелей, отнесенная к условиям определения теплопотерь
помещений. Эта расчетная средняя температура является
наивысшей температурой rреющей поверхности в течение
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
512 rлааа 11. Панелыю-лuquстое отопление
отопительноrо сезона, С друrой стороны, максимальная
расчетная температура поверхности панелей не должна
превосходить допустимую по условиям температурной
комфортности для людей в помещениях (см. 2.1).
Для потолочных панелей допустимую температуру BЫ
числяют по формуле (11.4). Ее значение тем выше, чем
больше размеры помещения и меньше ширина, а также
площадь панели. В нормах указана предельнаЯ темпера
тура Bcero HarpeToro потолка: при высоте помещения 2,5
2,8 м она не должна быть выше 28 ос, до 3 м 30 ос, до
3,5 м 33 ос, до 4 м 36 ос, до 6 м 38 ос.
Допустимая средняя температура поверхности наполь-
ных панелей зависит от назначения помещений и подвиж-
ности людей в них.
Для низких стеновых отопительных панелей допустима
более высокая температура поверхности, такая же, как и
для металлических отопительных приборов. ЛИШЬ для
панелей радиационноrо обоrревания рабочих мест темпе-
ратура их поверхности оrраничена 60 ос.
Принимая допустимую температуру поверхности за
расчетную, можно определить предварительную площадь
поверхности отопительной панели A , м2, по формуле
А' Q OT (11.29)
п ан (т п tB) ,
rде Q OT теплопотери помещения, Вт, вычислеНIIые по методике,
приведеиноЙ в rл. 3; t B расчетная температура воздуха при лу-
чистом отоплеиии, ос; ан коэффициент теплообмеиа на поверх-
ности панели, определяемый по формуле (2.11).
Среднее значение коэффициента а н (в пределах прак
тически возможноrо изменения температуры поверхности
панели 1" п), Вт/ (м 2 . ОС), составляет:
для потолочной паиели .............. 7,9
»напольной » .............. 9,9
»стеиовой » ........ . . . . . . 11,6
Площадь панели, найденная по формуле (11.29), назы-
вается предварительной не только потому, что вычис-
ляется на основании приблизительных величин, а скорее
из-за Toro, что она обычно несколько отличается от окон-
чательной, которую устанавливают в процессе конструи-
рования панели с учетом конкретных условий размещения,
подвода теплоносителя, типизации размеров и тому подоб-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11. 7 Площадь а температура поверхности отопитеЛЫIblХ панелей 513
ных оrраничений. Предварительную площадь отопитель-
ной панели необходимо знать для проверки условий тем-
nepaTypHoro комфорта в помещении и дальнейшеrо проек-
тирования.
При размещении отопительной панели в помещении
помимо известных уже положений (см. rл. 2 и 3) необхо-
димо учитывать следующее. В по:-лещении с развитым ос-
теклением целесообразно для У:-'1еньшения радиационноrо
охлаждения людей и локализации ниспадающеrо потока
холодноrо воздуха размещать отопительную панель с по-
вышенной температурой поверхности под остеклением или
в узкой полосе пола, прилеrающей к наружному оrраж-
дению.
Если в помещении должна обоrреваться только часть
пола или потолка, то рекомендуется для приблизительно'
одинаковоrо облучения людей располаrать отопительную
панель в виде полосы по периметру помещения. При этом,
как уже отмечалось, расчетная теr.шература поверхности
панели может быть несколько Itовышена.
Пример 11.2. Найдем площадь потолочной отопительной панели,
радиационную температуру и проверим условия температурноrо
комфорта в палате площадью 36 м 2 , расположенной на среднем
этаже больницы. Наружная стена размером 6,4Х 3,9 м и два
двойных окна в ней размером 2Х 2,5 м имеют коэффнцненты тепло
передач.и соответственно 1,05 и 2,68 Вт! (м 2 .ОС). Общая площадь
наружной и трех внутренних стен 86,4 м 2 . Теплопотерн через Ha
ружные стену и окна, подсчитанные по методнке, приведенной в
rл. 3, при температуре наружноrо воздуха 26 ос составляют
2267 Вт.
1. Задаемся средней температурой поверхности потолочной
отопительной панели 't'п==32 ос и находим по формуле (11.29) Преk
варительную ПЛощадь панели
А' 2267 21 2 2
П 7,9(З2 18,5) , м.
Температуру воздуха при лучистом отопленни приннмаем на
1,5 ос ниже нормативной для палат при конвективном отоплении
tB==20 1,5== 18,5 ОС.
2. Лучисто конвективный теплообмен в палате рассчитаем по
способу с применением эквивалентноrо коэффнциента теплопередач.и
условноrо оrраждения. Определяем эквивалентный коэффициент
теплопередачи по формуле (11.19), принимаи ==o, 16, при общей
площади оrраждений помещения Ао==86,4+ (36.2)== 158,4 M
k (I.05.6.4.З,9)+(2.68 I,О5)2.2,5.2 11 6 О 3 5 9 в {( 2.0 С)
e 158,4 21.2 ' , т м .
Зз 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
514 rлава 11 Панелыю-лучистое отопление
3. Находим неполный эквивалентиыЙ коэффициент теплопере
дачи по формуле (11.18)
k 1 0,373 BTj(M 2 .OC).
1
O.359 О, 107
4. Определяем радиационную температуру внутренней nOBepx
ност!! оrраждений палаты, не обоrреваемых теплоносителем, по
формуле (11.21}
t' (5.41.32+2,77 (32 18,5)+0,373.26121 ,2 0,З73.26.158,4
R. (5,41 0,373) 21,2+0,373.158,4
== 18,8 ос.
Зде<.ь по формулам (11.14) и (11.15) с учетом формулы (11.11)
а л ==5 1.10601==541 BTj(M 2 .OC); b==O,81+0,005(32+18,8)==1,06;
по ф рмуле (2.8)' aH==I,16(32 18,5) /,==2,77 Вт/(м 2 .0С).
5. Вычисляем действительные тепдопотери через наружиые
оrраждения палаты, используя левую часть формулы (J 1.17),
QnoT==0,373 (l58,4 21 ,2) (18,8+26)== 2293 Вт,
IЮлучившиеся весьма близкими к рассчнтапным оБЫ'lНЫМ способом
(2267 Вт).
6. Находим действи rельную усредненную РdДl1ационную тем-
пературу поверхности всех оrраждений палаты, включая отопитель
ную панель, по формуле (11.3)
t == 21,2 32 + 158,4 21,2 188==20 6°С t ==18 5.С
R 158,4 158,4 ' , > n , .
Так как по выражению (11.1) t R >t B , то способ отопления
палаты относится к лучистому.
7. Определяем температуру помещения как полусумму темпе
ратуры воздуха и радиационной температуры
t п ==0,5 (18,5+20,6) == 19,56 ос
п проверяем обеспечение Первоrо условия температурпоi\ комфорт-
ности, вычисляя необходимую для этоrо радиационную темпера-
туру по формуле (2 2)
tIf==I,57.19,55 O,57.18,5:f: 1,5; tkP==20,15:f: ',5 0 С.
Действительная радиационная температура (20,6 ОС) достаточно
близка (отклонение менее 1,5 ОС) к требуемой радиационной темпе-
ратуре помещения, т. е. первое условие температурной комфорт-
ности выполняется.
8. Проверяем правильиость предварительноrо выбора темпе-
ратуры поверхности панели (32°q с учетом ее площади (21,2 м 2 ).
При среДНеМ размере панелн 1==21,2 D . o ==4,6 м коэффициент
облучепиости для стоящеrО человека высотой 1,7 м находим по
формуле (11 5)
З,6 1,7
<rч п==I 0,8 4,Ь ==0,67.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11 7 Площадь и температура nosepXllocmu от'1nитеЛЬNЫХ nаNел'й 515
Предельно допустимая температура поверхности ПQТОЛОЧНОЙ
отопительной панели по формуле (J 1.4)
't"л === 19,2+ ::7 ==32,2 ОС.
оказалась несколько выше предваРllтельно выбранной температуры.
Для сидящеrо человека (у===2,3 ы) ДОПУСТJI\lая температура по-
вышается до 33,7 ос, для лежэщеrо (у===2,9 м) ,дo 36,7 ОС. Таким
образом, выполняется и второе условие температурной комфорт-
ности
Пример 11.3. Определи'\! площадь НIIЗКОЙ стеновой отопитель-
ной панели, радиационную те\шературу и провеРН\1 температурную
комфортность в палате по ус,товия'\! ПрllМера 11 2.
1. Задаваясь те\шературой поверхности низко н отопительной
панели тп== 75 ос (как и для металлических приборов), иаходим по
формуле (11.29) ее предваритеЛЫ1}Ю площадь
, 2267
А л == 12,89 (75 20) 3,2 м 2 ,
rде по формулам (28), (11.4) и (11.15) с учето\! формулы (11.11)
ан === (5,1.1,29 1) + 1,66 (75 20) 1/3 ==6,58+6,31 === 12,89 Вт/(м 2 . 'С);
Ь::::О,81 +0,005 (75+21) == 1,29 .
Температуру воздуха принимаем раВhОЙ нормативной темпера-
туре для палат, предполаrая наличие конвективноrо отопления,
т. е. { в ==20 ос.
2. Определяе'ol эквиваЛентиый коэффициент теплопередачи ус-
ловноrо оrраждения по формуле (11.19), приннмая ===0,08,
(1,05.6,4.3,9)+(2,68 1,05) 2.2,5.2 1 08 == 0 """ В /( 2.0 С)
ka 158,4 3,2 ,,"'::1\J т М
И неполный эквивалентный коэффициент теплопередачи по формуле
(11.18), считая R n ==0,1I4 M 2 .°C!Br при конвективном отоплении
,1 о
k э == I 0,31 Вт/(м 2 . С).
0,296 O,1I4
3. Вычисляем радиационную температуру внутренней поверх-
ности оrражденнй, не обоrреваемых теплоносителем, по формуле
(11.21)
{д [6,58. 75+6,31 (75 20)+O,31 .261 3,2 0,31.26. 158,4 20 8 ос
(6,51) 0,31) 3,2+0,31.158,4 ' .
4. Находим действительиые теплопотери через fldружные от-
раждения палаты, применяя левую часть формулы (11 17),
QnoT==0,:31 (l58,4 3,2) {20,8 + 26) ==2252 Вт,
получившиеся, как и в примере 11.2, близким!! к рассчитанным
обычным способом (2267 Вт).
5. Определяем действительную радиационную температуру по-
верхности всех оrраждениЙ палаты, включая отопительную панель,
33*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
516 Рлusu 11. Пuнельно.лучистое отопление
по формуле (11.3)
t == 7 5+ 158,4 з,2 208;::21 9 ОС>! ==20 0 С
R 158,4 158,4 ' , в .
Так как по выражению (11.1) tR>t B , то, вопреки первоначаль-
ному предположению, способ отопления палаты следует отнести к
лучистому.
6. Проверяем выполненне первorо условия температурной
комфортности в палате, приняв температуру помещения t n ==0,5X
Х (20+21,9)==21 ОС и определив требуемую радиационную темпе-
ратуру по формуле (2.2)
щ== 1,57.21 O,57.20:!: 1,5; t1==21,6:!: 1,5°C.
Видно, что действительная радиационная температура поверх-
ности оrраждений (21,9 ОС) соответствует требуемой радиационной
температуре помещения, т. е. первое условие комфортности выпол-
няется.
Проверку BToporo условия температурной комфорт-
ности не делаем, так как принятая температура поверх-
ности низкой отопительной панели (75 ОС) рекомендуется
нормами для больничных палат, т. е. для помещений, к
которым предъявляются повышенные санитарно-rиrиени-
ческие требования.
11.8. Расчет теппопередачи отопительных панелен
Рассмотрим расчет теплопередачи для распространенных
бетонныХ отопительных панелей.
Каждая отопительная панель передает теплоту со всей
внешней поверхности. Однако принято называть, подчер-
кивая величину OCHoBHoro тепловоrо потока, панели при-
ставные или подвесные панелями с односторонней теплоот-
дачей, панели, встроенные в перекрытия или имеющие
конвектиВный канал (см. рис. 11.10, б, в), панелями с
двусторонней теплоотдачей. Фактически же для любой
отопительной панели следует рассчитывать теплопередачу
в обе стороны.
Для панели с односторонней теплоотдачей общая теп-
лопередача складывается из OCHoBHoro тепловоrо потока с
лицевой поверхности, направленноrо Б отапливаемое по-
мещение, лицевой теплоотдачи QJ/ИЦ и дополнительноrо
тыльноrо тепловоrо потока, направленноrо, например, для
приставных стеновых панелеЙ j наружу, тыльной тепло-
отдачи Qтыл (рис. 11.14):
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.8. Расчет теплопередачи отопительных панелей 517
1
2
Рис. 11.14. Разрез наружното ОТ
раждения с приставноii бетон но ii
отопительной панелью
1 отопительная панель с од-
НОСТОрОfНlей теПЛОQТД8'lей; 2
слон отраждения; 3 тепловая
изоляци я
Qлuu,
....... '"
(} тыл
'"
{ н
t,
J
6 fHPrl/J/ 82 f
05
f
Qn== Qлиц+ QTblJl' (11.30)
Для панели с двусторонней теплоотдачей второе слаrае.
мое в уравнении (11.30) выражает теплопередачу в сосед.
нее помещение или в конвективный канал. Например, для
апольно-потолочной панели
Qп==Qпл+Qпт:
при теплопередаче в конвектиВный
тельно)
(11.30а)
канал (приблизи-
Qn== 1,7Qлиц.
(11.306)
При расчетах теплоотдачи тонких отопительных пане.
лей (толщиной до 0,06 м) определяют, как изложено в 11.7,
среднюю избыточную температуру их поверхности. Зная
избыточную температуру и коэффициент теплообмена на
поверхности панели, находят удельный тепловой поток,
поступающий от панели в помещение.
При практических расчетах лицевой и тыльной тепло--
отдачи утолщенных отопительных панелей (толщиной
0,08 м и более) ПрШlеняют способ, основанный на расчете
теплопередачи 1 м каждой rреющей трубы.
Лицевая теплоотдача бетонной отопительной панели
по этому способу рассматривается как слаrающаяся из
теплопередачи отделЬНЫХ rреющих труб, различным об-
разом расположенных в панели. На рис. 11.2 отмечено
различие в положении труб, отражающееся на их теr1ЛО'
передаче: трубы названы средниМи, крайнимии одиночными.
Наиболее ннтенсИВна теплоотдача одиночных труб, тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
бl8 Тлава 11 Панельно-лучuстое отопЛIнuе
отдача крайних и особенно средниХ труб тормозится вза-
имным проrреванием бетонноrо массива соседними трубами.
Если известна теплопередача 1 м трубы, то лицевая теп
лоотдача отопительной панели составИт
QJ1ИЦ qCl>lCl> + qИl>lИl> + qOдloIt, (11.31)
rAe Qep' qJtp, qoIt теплопередача 1 м средних, крайних и одиtf'оч-
ных труб В бетонном массиве; [ер' [нр' [од длина соответствую-
щих труб в панеЛI!.
Лицевую теплоотдачу 1 м трубы qJ1ИЦ' ВТ/М, определяют
с учетом термическоrо сопротивления отдельных слоев в
конструкции панели и оrраждения, отделяющих теплоно-
ситель с температурой t T от помещения:
tT tn
qJ/"Ц== '
ДИU
(11.32)
rAe ' п температура помещения; RJ1jЩ ==RB+ReT+RM+ Rz+
+RH общее сопротивление теплопередаче от теплоносителя в
помещение.
Сопротивление теплопередаче находят по общей для
всех OJопительных приборов формуле (4.7). Особенность
заключается в увеличенном термическом сопротивлении
массива бетона, как отмечалось в rл. 4, по сравнению с
сопротивлением чуrунной или стальной стенки прибора.
Добавочные слои конструкции панели и оrраждения яв-
ляются также дополнительным термическим сопротив-
лением.
В формуле (11.32) все сопротивления теплообмену
на внутренней поверхности трубы ян, термические стенки
трубы ЯСТ' массива бетона ЯМ, добавочных слоев Я Z и
теплообмену на внешней поверхности панели Я н отно-
сятся к 1 м трубы. Поэтому при их определении учитывают
площадь поверхности теплообмена на ДЛИНе 1 м, а резуль-
тат выражают в ос. м/Вт.
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности
1 м трубы с учетом формулы (4.8) составляет
1
RH== A ' (11.33)
ан н
rде Ав площадь внутреl!ней поверхностн теплообмена 1 м трубы.
При внутреннем диаметре трубы d B дlIЯ паиелей с односторонней
теплоотдачей Ав==лd в , с двусторонней AB O,5ndB' м 2 /м.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:j f f 8 Расчет теплопередачи отопительных панелей 519
Термическое сопротивление стенки 1 м трубы с учетом
формулы (4.9)
бет
ReT """""""' A '
I\.C'I СУ
(11 34)
rAe бет толщииа стенки трубы, А ет средняя площадь стенки
1 м трубы. При наружном диаметре трубы d H для панелей с одно-
стороиней теплоотдачей Acт 0,5п (dB+d H ), с двусторонней А ст ==
O,25п (dB+d H ) , м 2 /м.
Термическое сопротивление массива бетона с учетом
формулы (4.10)
RM R I/ЛМ' (11.35)
rAe R термическое сопротивление массива бетоиа при коэф-
фнциенте теплопроводиостн бетона, равном ] ,О (это СОПРОТI!вление
зависиТ от расположеиия rреющих труб в бетоне см. рис. 4.15);
Л М действительное значение теплопроводиости массива бетона.
ТермичеСl ое сопротивление добавочных слоев панели
(на рис. 11.14 изображен один добавочный слой толщиной
(1) вычисляется по формуле
Rl ...!.. ?' , (11.36)
S IVj
rде S площадь внешией поверхности, приходящаяся на 1 м ДЛllНЫ
трубы (см. рис. 1] .14), м 2 /м.
Наконец, сопротивление теплообмену на внешней по-
верхности панели
I
R И ==
аиs'
(11.37)
rде ан коэффициеит внешнеrО теплообмеиа, определяемый по
формуле (2.11).
Для одиночных rреющих труб в бетоне считают, что
теплоотдающая поверхность составляет полосу шириной
0,4 м.
Пример 11. 4. Определим лицевую теплоотдачу I м средних
стекляниых труб диаметром 18Х 2,7 мм, заделанных с шаrом 0,08 м
в бетоиную стеиовую паиель толщииой 0,08 м с одиосторонней
теплоотдачеil, еслн расход воды 30 кr/ч н разность температуры
tт tп==65 ОС. Пdнель оклеена обоями ТОЛЩИНОй 0,002 м. Тепло-
проводиость: бетона 1,37. стекла 0,815, бумаrи 0,175 вт/(м,ОС).
1. Сопротивление теплообмеиу на внутренией поверх ности
трубы при dn 12,6 мм находим по рис. 4.13 R n ==0,043 ос ,м/Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
520 rла8а 11 Панельно-лучистое отопление
2. Термическое сопротивление стенки стекля нной трубы дли-
ной 1 м по формуле (11.34)
R 0,0027 o 069 0 С,м/вт.
СТ 0,815.0,5.3,14 (0,0126+0,018) ,
3. Термическое сопротивление массива бетона определяем при
h==0,08: 2==0,04 м; h/d и ==0,04: 0,018==2,22; s/d и ==0,08; 0,018==
==4,44 по рис. 4.15, а R ==0,56 ОС.м/Вт.
Действительное сопротивление, отнесенное к 1 м трубы, на-
ходим по формуле (11.35)
RM == 0,56: 1.37 == 0,409 ос. м/Вт.
4. Термическое сопротивление слоя бумаrи (обоев) вычисляем
по qюрмуле (11.36)
R == 0,002: (0,08. О, 175)== 0,143 ОС. м/Вт.
5. Определяем предварительное значение сопротнвлення тепло-
обмену на внешней поверхности панели по формуле (11.47), при-
нимая <Х н == 11,6 Вт/ (м 2 .ОС) [по примеqаНlI!О к формуле (11.29) 1
R == 1 : (11,6'0,08) == 1 ,078 ОС. м/Вт.
6. Находим избыточную температуру лицевой поверхности па-
нели (разность температуры поверхности панели и помещения)
t.Тп R (tт tп) ,
Rв+Rст+Rм+Rб+R н
1,078.65
0,043+0,069+0,409+0,143+ 1,078 40,2 ос.
7. Рассчитываем действительные значения коэффициеита <Хн
при полученной избыточной температуре по формулам (2.6) и (2.8)
<х" == 5, 1.1,2 + 1,66.40,21/3 == 1 1,8 Вт/(м 2 . ОС)
и сопротивлеШНI теплообмену по формуле (11.37)
1
R" 11,8.0,01:\ 1,059 ос. м/Вт.
8. Определяем лицевую теплоотдачу 1 м среднеЙ стеI(ЛЯННОЙ
трубы в бетонной панели по формуле (11.32)
65
qлии== 0,043+0,О69+u,409+0,143+ I.U59 37,7 Вт/м.
Тыльная теплоотдача бетонной отопительной панелй
Б наружный воздух, так же как и лицевая теплоотдача,
складывается из теплопередачи отдельных rреющих труб,
т. е. определяется по формуле (11.31).
Тыльную теплоотдачу 1 м трубы приставноЙ, подвесной
или совмещенной панели qтыд, Вт/м, находят с учетом 'тер-
мическоrо сопротивления не только слоев панели, но и
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 11.8. Расчет теплопередачи отопительных панелей 521
слоев конструкции наружноrо оrраждения, отделяющих
панель от наружноrо воздуха, по формуле
tт tи
qтыл R + R ' (11.38)
тыл из
rAe t п расчетная температура наружноrо воздуха; Rтыл==R в +
+Rст+Rм+J;Ri+Rп общее сопротивление теплопередаче от
теплоносителя в наружный воздух, отнесенное к 1 м трубы, ос 'м/Вт;
R из термическое сопротнвление ДОПОлнительноrо слоя тепловой
изоляции для уменьшения теплопотерь через наружное оrражденне
(см. рис. 11.14).
Сопротивления теплообмену на внутренней поверх-
ности трубы R B , термические стенки трубы R CT и массива
бетона RM вычисляют как для панели с двусторонней
теплоотдачей. Поэтому при определении тыльной тепло-
отдачи формула (11.33) записывается в виде
2
RB== d ' (11.33з)
авл в
а формула (11.34) принимает вид
R 40 ст (11.34з)
СТ ЛстЛ (d B + d и )'
Тыльная теплоотдача в большей степени, чем лицевая,
зависит от термическоrо сопротивления слоев оrраждаlOщей
конструкции (на рис. 11.14 изображены два слоя толщиной
()2 И ба). Тепловая изоляция увеличивает это сопротив
ление. Все же тыльная теплоотдача по площади панели
может быть больше основных теплопотерь через наружное
оrраждение той же площади при отсутствии панели. Если
считать возмещение этих теплопотерь полезной теплоот
дачей панели, то дальнейшее возрастание тыльной тепло
отдачи панели будет связано с бесполезной затратой теп-
ловой энерrии.
Установим, что полезная теплоотдача через наружное
оrраждение площадью s, м 2 , имеющее коэффициент тепло
передачи k orp , равна k or Р'<; (t п t п). Тоrда дополнительная
бесполезная теплоотдача через наружное оrраждение, свя-
занная с установкой отопительной панели, в расчете на 1 м
длины rреющей трубы панели составит
qдоп ==qтыл kоrрS (f п t и ). (11.39)
Чтобы свести дополнительную бесполезную теплоот-
дачу к нулю, следует по уравнению (11.39) приравнять
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
522 Fлава 11 Панельно-лучuстое отопление
тыльную теплоотдачу 1 м трубы основным теплопотерям
через наружное оrраждение, подсчитанным обычным путем
qтыл===kоrрS (tп tн)
ИЛИ
S (t n t н)
qTbIJJ.:== R .
о!р
Подставляя это значение qтыл В формулу (l1.38), полу
чим
5 (tn tH)
R orp
tr tH
R тыл + R,!з .
Отсюда найдем необходимое термическое сопротивление
тепловой изоляции Rиз, ос. м/Вт, помещаемой за панелью,
ROIP tT tH
Rиз tn tlf RTbI"
И толщину слоя д из , м, этой тепловой изоляции
В из === R ьз Л нз 5.
(ll .40)
(11.41)
Расчетами установлено, что для уменьшения ТЫЛЬНОЙ
теплоотдачи отопительных панелей (считая, что дополни
тельные теплопотери помещений не должны превышать
10% основных) термическое сопротивление запанельных
участков наружных оrраждений в средней полосе СССР
следует увеличивать не менее чем до 2 Ос,м 2 /Вт. Это зна-
чение термическоrо сопротивления относится к пристав
ным стеновым панелям. Оно должно быть еще более YBe
личено при напольных панелях в нижнем этаже и потолоч-
ных в верхнем этаже зданий.
Пример 11.5. определиы общую теплоотдачу подоконной бе-
тонной отопнтельной панели и толщину слоя тепловой изоляции
пр и условии НСК. ючен ня дополнительных (бесполезных) теплопо-
терь, если сопротивление теплопередаче наружной стены R H С===
==0,95 ос . м 2 /Вт, теплопроводность тепловой изоляции д. 3===
==0,07 Вт! (м,ОС). Приставная панель площадью Ап==1,6 м 2 имеет
14,3 средних rреющих стеклянных труб н 5,8 м краЙних труб,
расположенных с шаrом 5==80 мм. Расчетная температура: тепло-
носителя t T ==85 ос, помещения t n равна температуре BHYTpeHHero
ВОЗДуха t B ==20 ос, наружноrо воздуха tlI== 26 ос.
1. Принимаем лицевую теплоотдачу 1 м средннх труб по рас-
чету в примере 11.4 равной 37,7 Вт/м.
Определяем лнцевую теплоотдачу 1 м крайних труб по отдель-
иому расчету в количестве 73,5 Вт/м.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 11 9 Осоое1l1l0сти проектироваllия системы панелыl20o отоплеllия 5 2
2. Вычисляем лицевую теПЛООТД<lЧУ всей отопительной павел и
по формуле (11.31)
QJlIЩ %:qcp1cp+ q"p1KP ==37,7 .14,3+73,5.5,8=:0965 Вт.
3. Находим тыльную теПЛf)отдачу отопительиоi\ панели, кото-
рая по условию должна быть равиа основным теплопотерям через
наружную стеиу
Q Ап(tв tн) 1.6(20 ( 26)] 77 В
тыл R H . С 0,95 т.
4. Определяем общую полезную теплоотдачу отопительной
панели по формуле (11.30)
Qп==965+77=:о1042 Вт.
5. Рассчитываем сопротивление тыльноi\ теплопередаче от '
теплоноснтеля в наружный воздух, отнесенное к 1 м средней тру-
бы, с учетом результатов расчетов в примере 11.4 и формул (l1.33a)
и (11 .34а).
R rыл == RB+ R CT + RM+ Ri+RH=:o2.0,043+2'0,069+
+0,409+ [ о, 95 ( 8 7 + 21з ) ]: 0,08+ (1 : (23.0,О8)] == 11,070 "С. м/Вт.
6. Вычисляем термическое сопротивлеине слоя тепловой нзо-
.'!яции по формуле (11.40)
0,95 85 ( 26)
Rиз::= 0,0820 ( 26) 11,07=:0 17,58°С,м/Вт.
7. Определием толщину запанельноrо с.'!оя тепловой ИЗОЛЯЦии
по формуле (11.41)
оиз==17,58.0,07.0,08:::::0,1 м.
11.9. Особенности проектнровання СНС1'емы
naHenbHoro отоппення
Проектирование системы отопления здания с бетонными
панелями начинается с выбора вида панелей и мест ИХ
расположения в помещенияХ. Отопительные панели в
помещениях с увеличенной площадью остекления целе
сообразно для уменьшения радиаЦИОННОl'О охлаждения
людей и локализаЦllИ потоков холодноrо воздуха разме-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
52. rЛава 11. Панельно-лучистое отопление
Щ6ть, как уже сказано, под световыми проемами или в
узкой полосе пола, прилеrающей к наружным оrражде
ниям. Если в помещеНИI;! должна обоrреваться только часть
Пола Или потолка, то отопительную панель следует распо
лаrать в виде полосы по периметру помещения.
Установив тепловую мощность и температуру поверх-
ности панелей, рассчитывают их предварительную пло-
щадь. После проверки выполнения условий температурноrо
комфорта уточняют теплопотери через оrраждающие кон-
струкции характерных помещений.
Затем выбирают необходююе количество типоразмерuв
отопительных панелей. Тип бетонной панели определяется
числом параллельных (средних и двух крайних) труб,
размер длиной панели (например, типоразмер панели,
обозначенный П 6-1 ,6, имеет шесть параллельных труб,
длина панели 1,6 м). РеКОN1ендуется оrраничивать число
tипов панелей в здании двумя тремя при общем числе
типоразмеров четыре шесть.
Для выбора типораЗN1ерав панелей значения предвари-
тельной площади панелей (теплопотери всех помещений)
объединяют в rруппы. Средняя величина теплопотерь в
пределах каждой rруппы не должна отличаться более чем
на 15% от аналоrичной величины в соседних rруппах, а
теплопередача панелей, предназначенных для каждоrо
помещения, на + 10 и 5% расчетных теплопотерь (Ha
пример, отопительную панель с полезной теплоотдачей
700 Вт можно устанавливать в ПО:\lещениях с теплопоте
рями 637 737 Вт).
Как известно, температура поверхности бетона значи-
тельно ниже температуры труб. Возникающее различие в
удлинении вызывает растяжение бетона. Для предотвра
щения образования трещин в бетоне расстояние между
трубами панелей не должно быть слишком большим. В част-
ности, для стеновых панелей оптимальным с учетом также
экономических показателей считается шаr труб, равный
100 150 мм.
Площадь отдельных напольно-потолочных панелей же.
лательно принимать до 1O 15 м 2 при длине не более 5 м,
исходя из удобства транспортирования и размещения па.
нелей в помещениях.
После выбора параметров теплоносителя (как правило,
воды) в трубах панелей в зависимости от принятой схемы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
11.9. Особе/иlости nроектuроваllUЯ сш:;темы пан.ельн.Оi!О отоnлен.uя 525
системы отопления проводят окончательные конструиро-
вание и расчет теплопередачи панелей с уточнением при-
нятоrо расположения их в помещениях. Детальную раз-
работку панелей выполняют с расчетом заложенной в них
несущей арматуры. Бетонные отопительные панели вклю-
чают в общую номенклатуру изделий для сооружения
здания.
При проектировании системы отопления с теплоноси-
телем водой обращают внимание на обеспечение полноrо
удаления воздуха из панелей, особенно rоризонтальных,
что достиrается при совпадении направлений движения
воды и воздуха в трубах панелей.
Завершается проектирование панельноrо ОТОШlения rид-
равлическим расчетом труб с учетом длины, изrибов и
соединений наrревательных элементов панелей. Тепловую
наrрузку панелей принимают с учетом дополнительных
бесполезных теплопотерь через наружные оrраждения,
если они имеются.
В случае cOBMecTHoro использования в системе отоп-
ления различных отошпельных прнборов металлические
радиаторы и конвекторы снабжают кранами повышенноrо
сопротивлении, так каУ( пщравлическое сопротивление
труб бетонных панелеЙ заметно превышает сопротивление
параллельно прасоединенных обычных приборов.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
526 rлава /1 Пан.ельн.о-лучистое отоплен.ие
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Обосиуйте возможность понижеиия температуры воздуха
в помещенин прн лучистом отоплении по сравнению с температурой
воздуха при конвективном отопЛеННI!.
2. В чем отличие раднационной температуры помещения, вы-
численноЙ относительно человека, находящеrося посередине поме-
щення, и относитеЛьно отопительной панели?
3. УстаНОВlIте закономерность измеllения cpeAHero значення
коэффициента KOHBeKTIIBHoro теплообмена на поверхностн стеиовой
Отопнтельной паиели при изменении ее высоты.
4. Составьте систему алrебраических уравнений тепловоrо
баланса Д.'1я трех rрупп поверхностей в помещенни (теплотеряlO-
щих, аднабатных и теплоотдающих).
5. Дайте критическую оценку приведенным в rл. 11 способам
расчета теплообмена в ПО'l!ещении при помощн oAHoro уравнения
тепловоrо баланса.
6. Сопоставьте коэффициенты теплопередачи rреющих труб
одннаКовоrо днаметра открыто проложенных в ПО\lещении н за-
МОНОЛfiченных в бетон.
7. Выведите формулу (11.22).
8. Проведнте реферативиое исследование применения неметал-
Лических наrревательных элементОв в 6етонныхrотопнтельных пане-
лях.
9. Напишите формулу для определения неполноrо коэффнцнента
теплопередачн через ДОПОЛНlIтельные слои материалов, прнлеrаю-
щие к тыльной стороне бетониой отопительноЙ панели.
10. Составьте, используя дополннтельную литературу, снсте-
му уравнений для определення температуры в заданных тОчках по-
верхности 6етоииой отопнтельНой панелн,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л V. МЕСТНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
rЛАВА 12. ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
12.1. Характеристика печноrо отоппения
Печное отопление относится к местным системам отоп-
ления, при которых получение, перенос и передача теплоты
происходят в одном и том же обоrреваемом помещении.
Теплота rенерируется при сrорании топлива в топливнике
печи. rорячие дымовые rазы наrревают внутреннюю по-
верхность каналов дымооборотов, теплота через стенки
каналов передается в отапливаемое помещение. Охладив-
шиеся дымовые rазы удаляются через дымовую трубу в
атмосферу.
Топливо сжиrается в печи периодически, поэтому теп-
лота IIоступаеr в помещение неравномерно, и в нем наблю-
дается нестационарный тепловой режим. Наибольшая теп-
лоотдача печи приходится на конец топки, коrда темпера-
тура ее стенок достиrает максимума; наименьшая тепло-
отдача относится ко времени перед началом очередной
топки.
Изменение теплоподачи в помещение характеризуют
коэффициентом неравномерности теплопередачи печи М,
выражающим отношение полуразности максимальной и
минимальной теплопередачи печи к ее среднt:.lvrу значению
[формула (2.59)]. Коэффициент неравномерности теплопе-
редачи зависит от числа топок в сутки; определяется для
каждой конструкции печи экспериментально.
Колебания теплоподачи вызывают изменение темпера-
туры воздуха и радиационной температуры помещения.
При печном отоплении происходит постоянное изменение
температуры помещения, зависящее от ero теплоустойчи-
вости. Как известно, чем больше способность оrраждений
и оборудования помещения поrлощать теплоту, тем выше
ero теплоустойчивость. Достаточно теплоустойчивым счи-
тают помещение, в котором при неравномерно передающей
теплоту отопительной печи обеспечиваются колебания тем-
пературы воздуха в пределах ::1:3 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
528 rлаба 12 Печное отопление
Печное отопление имеет распространение и в настоя-
щее время. В нашей стране почти треть жилоrо фонда (в
основном за счет старых домов в сельской местности) обо-
рудована печами. При новом капитальном строительстве
печное отопление применяется оrраниченно.
По действующим нормам (rлава СНиП 2.04.05-86) не
допускается применение печей для отопления ПРQИЗВОД-
cTBeHHыx помещений катеrорий А, Б и В. Устройство
печноrо отопления в rородах и населенных пунктах rород.
CKoro типа должно специально обосновываться.
Печное отопление допускается в жилых домах, зданиях
сельских советов и управлений при числе этажей не более
двух (не считая цокольноrо этажа), небольших общест-
венных зданияХ (например, в общеобразовательных шко.
лах при числе мест не более 80), производственных помеще-
ниях катеrорий r и Д площадью не более 500 м 2 . Печное
отопление часто устраивается в садовых домиках.
Распространение печноrо отопления объясняется ero
достоинствами: меньшей стоимостью устройства по срав-
нению с друrими видами отопления, малой затратой ме-
талла (только на колосниковую решетку, дверцы, задвижки,
иноrда на каркас), простотой устройства и обслуживания,
независимостью отопления отдельных помещений, одновре-
менным обеспечением вентиляции помещений.
Достоинства печноrо отопления свидете ьствуют о ero
широкой доступности. Однако установленные оrраничения
в отношении дальнейшеrо распространения (отметим еще
раз, что печное отопление иноrда допускается, но никоrда
не рекомендуется) отражают ero серьезные недостаТIШ.
Недостатки печноrо отопления: пониженный уровень
тепловоrо комфорта по сравнению с водяным отоплением
(нестационарный тепловой режим, а также переохлаждение
нижней зоны помещения), затруднения при эксплуатации
(заботы о топливе, уход за печью, заrрязнение помещения),
повышенная пожарная опасность, возможность отрав-
ления окисью уrлерода при неправильном уходе за печью,
Потеря (до 5%) рабочей площади помещеиия.
При печном отоплении печи обычно размещают в по-
мещениях у внутренних стен, используя эти стены для
прокладки дымовых каналов. При этом облеrчается вывод
дымовых каналов в атмосферу, сокращается длина оrолов-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{j 12.1 Характеристика пеЧftО20 отоnЛeftUЯ 528
' 1
t
t JJ t
L
.<-._ 1
ДЫМОВдFlТРУI>АЦ'
11:
'\ "
i,
ОТОnИТЕЛ!,.
НА А ПЕЧЬ
D
D
ФУндд ент .==t.
Рис. 12.1. Направление движения воздуха в помещенин при расположении отопи-
тельной печн у виутреиней стеиы
ков (участков каналов над кровлей), что улучшает тяrу
8 печах.
Однако при таком расположении печей переохлаж-
дается нижняя зона помещениЙ. Потоки Воздуха, HarpeBa-
ющеrося у поверхности печи, поднимаются к потолку по--
мещения. Потоки воздуха, охлаждающеrося у поверх-
ности наружНых оrраждений, опускаются к полу. В поме-
щении устанавливается циркуляция воздуха, показанная
на рис. 12.1. В результате охлажденный воздух переме.
щается вдоль пола в сторону печи, нарушая нормальное
самочувствие людей, находящихся в помещении.
Такой циркуляции воздуха с холодным дутьем по HoraM
людей можно избежать, переместив печь в помещении к
наружным оrраждениям. Но в этом случае потребуется
утепление дымовых каналов в наружных стенах во из-
бежание конденсации на их внутренней поверхности влаrи
из отводимых дымовых rазов. При этом все же неизбежны
ухудшение тяrи в печи, дополнительное заrрязнение по-
мещения при переносе топлива, золы и шлака.
При устройстве печноrо отопления не допускаются
отвод дымовых rазов в вентиляционные каналы, а также
установка вентиляционных решеток на дымовых каналах.
34 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
5ЧО rAasa 12 Печное отопАенuе
Следовательно, каналы обеих систем печноrо отопления
и естественной вытяжной вентиляции должны быть
обособлены во избежание нарушения их действия.
Печи в здании размещают так, чтобы одна печь обоrре
вала не более трех помещений, расположенных на одном
этаже. В здании с коридорной системой связи пvмещеннй
печи устанавливают таким образом, чтобы обслуживание
осуществлялось из коридоров или подсобных помещений,
имеющих окна с форточками и оборудованных eCTecTBeH
ной вытяжной вентиляцией. В двухэтажных зданИЯХ можно
устраивать двухъярусные печи как обособленные, так и G
одной общей топкой на первом этаже.
12.2. Общее опнсание отопительных печей
Печи предназначаются для различных целей: для отоп-
ления (ОТОПИlельные печи), наrревания воды (пеЧИ Кd-
менки, приrотовления пищи (варочные печи),сушки про-
дуктов, одежды, материалов (сушильные печи). Эти функ-
ции MorYT выполняться отдельно и MorYT быть совмещены
в одной конструкции печи. В учебнике рассматриваются
одноцелевые отопительные печи.
К конструкции отопительной печи предъявляются сле-
дующие требования:
1) обеспечение достаточно равномерной температуры
воздуха в обоrреваемом помещении в течение суток (допу-
стимое отклонение + 3 ОС);
2) экономичное сжиrание топлива [с возможно боще
высоким коэффициентом полезноrо действия (кпд)],
3) безопасность при эксплуатации;
4) оrраничение температуры поверхности: 90 ос в по-
мещениях детских дошкольных и лечебно профилактиче
скиЙ учреждений, в друrих помещениях 110 ос на площади
не более 15% (l20°C He более 5%) общей площади по
верхности печи; в помещении с временным пребыванием
.'Iюдей допустимо применение печи при температуре ее
поверхности выше 120 0 с.
Печь состоит из трех основных элементов: топливника
(топки), rазоходов (дыюоборотов)) и дымовой трубы. В топ
ливнике может сжиrаться твердое (как правило, на колос-
никовой решетке), жидкое и rазообразное (см. 13.2) топ-
ливо. В зависимости от вида топлива изменяют€я размер
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
122 Классификация omoпиmeAb1ibtx пРчеи 531
и форма топливника. Под топливником устраивают под-
дувало (зольник при твердом топливе), через которое воз-
дух из помещения поступает к rорящему топливу. Pery-
лирование количества поступающеrо воздуха осуществ-
ляется поддувальной дверкой.
Массивные печи возводят на собственном фундаменте,
не связаННОlvl с фундаментом стен, отделяя фундамент от
КЛадки печи слоеl\1 rидроизоляции. Облеrченные печи MorYT
устанавливаться без фундаl\1ента непосредственно на
полу помещения. В этих случаях под поддувалом устраи-
вают шанцы небольшие сквозные каналы, предотвраща-
ющие переrрев пола вследствие циркуляции через них
воздуха помещения.
rорячие ды\-!овые rазы под влияние\-! естественной тяrи
перемещаютсq из топливника по rазоходам печи rазоходы
MorYT состоять из одноrо или нескольких дымооборотов.
по которы\-! ды\ювые rазы движутся и снизу вверх, и сверху
вниз. Над верхним перевалом ДЫl\10ВЫХ rазов устраивают
перекрытие перекрышу печи. В иижних точках дымо-
оборотов (в подвертке, rде rазы совершают поворот снизу
вверх) помещают небольшие пр очистные дверцы чистки
для удаления сажи и летучей золы В последнем rазоходе
перед дымовой 1рубой помещают задвижки для реrули-
рования скорости ДВИА<ения ды\ювых rазов и полноrо пре-
кращения их ДВИА<ения после окончания топки печи.
Для YCKopeHHoro наrревания помещений в начальный
период отопления в массиве печей иноrда устраивают теп-
ловоздушные камеры, представляющие собой открытые в
ПОl\1ещения полости, не сообщающиеся с дымооборотами.
Для лучшеrо обоrревания нижней зоны отапливаемых
помещений печи (особенно расположенные у внутренних
стен) часто делают с подтопочным дымооборотом, что обес-
печивает усиленный проrрев нижней их части.
12.3. Классификация отопительных пече
Конструктивное исполнение печей чрезвычайно разно-
образно. На конструкцию оказывают влияние вид исполь-
зуемоrо топлива и технолоrия возведения печей. Отли-
чаются основные материалы массива, толщина ero стенок,
форма печей в плане и их высота. Различны MorYT быть
34*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
582 Т..ава 12. Печное отопление
схемы движения дымовых rазов внутри печей и способы
их отвода в атмосферу.
Печи рассчитывают на различную периоДИЧНОСТЬ ис-
пользования их в течение суток. Периодичность ИСПОЛЬ-
зования печи зависит от ее теплоемкости, т. е. от Toro ко-
личества теплоты, которое накапливается (аккумулируется)
в массиве печи во время топки и передается затем в поме-
щение вплоть до начала следующей топки. Принято счи-
тать, что новую топку печи необходимо начинать, коrда
средняя температура ее внешней поверхности понцзится
до температуры, превышающей на 100 температуру воз-
духа в помещении. Период времени от конца одной ТОПКИ
до начала .пруrой называется сроком остывания печи.
По теплоемкости печи делят на теплоемкие и нетепло-
емкие. Понятие о сроке остывания относится к теплоем-
ким печам, так как нетеплоемкие печи теплоту не аккуму-
лируют и требуют постоянной топки.
Теплоемкие печи в зависимости от срока их остывания
подразделяют на печи большой теплоемкости (со сроком
остывания до 12 ч), средней (8 ч) и малой (3 4 ч) теплоем-
кости. Таким образом, печи большой теплоемкости потре-
буется протапливать при расчетной температуре наруж-
110ro воздуха для проектирования отопления (параметры Б
по rлаве СНиП 2.04.05-86) 2 раза в сутки, печи средней
теплоемкости 3 раза, печи малой теплоемкости то-
пить снезначительными перерывами.
Более точно теплоемкость печей характеризует их ак-
тивный объем, от Koтoporo зависит и lюэффициент нерав-
IIOмерностн теплопередачи печей М (см. 12.1). Печи,
имеющие активный объем 0,2 м 3 и более, относят к тепло-
емким; при аК1ИВНОМ объеме менее 0,2 м 3 печи считают
нетеплоемкими.
Активным объемом называют объем наrревающеroся
массива печи (включая пустоты), определяемый произве-
дением площади печи на уровне низа топки на активную
(расчетную) высоту. Активная высота печи принимается от
низ,а топки или дна нижележащеrо подтопочноrо канала
(см. рис. 12.3,6) до верхней (при толщине перекрыши до
140 мм) или нижней (> 140 мм) ПЛОСIЮСТИ перекрыши.
Теплоемкие печи применяют для отопления жилых и
общественных зданий, нетеплоемкие для отопления зда-
ний с. кратковременным пребыванием людей.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.3. КлассиФикация отопительных пеЧей 533
а) о) 8) с) iJ )
r---
е)
х)
*)
з)
11)
;;,1
л) м) Н)
crl
в
); (
Рис. 12.2. Схемы движения ДЫМОВЫХ rазов в отопителЬНЫХ печах
1 топливник; 2 теПЛОВО3ДУШНdЯ камера
По температуре теплоотдающей поверхности в COOTBeT
ствии с предъявляемыми требованиями различают печи
умеренноео проерева (толстостенные печи с толщиной сте-
нок 120 мм и более, наrревающиеся в отдельныХ местах
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
534 rЛQвQ 12. Печное отопление
до температуры 90 ОС), nовышенноzо nроерева (TOHKOCTeH
ные печи с толщиной стенок rазохода до 70 мм, темпера
тура поверхности которых в отдельных точках доходит до
11 120 ОС) и высокоео nроерева (печи, температура поверх
ности которых не оrраничена).
По схеме движения дымовых rазов печи устраивают:
с движением rазов по каналам, соедииенным nоследова-
телыlO: однооборотные (рис. 12.2, а) с одним подъемным
каналом, двухоборотные (рис. 12.2, 6) с двумя подъемными
каналами, мноrооборотные с восходящим движением rазов
(рис. 12.2, в) по нескольким подъемным каналам;
с движением rазов по каналам, соединенным nараллель
но: однооборотные (рис. 12.2, ё), двухоборотные (рис.
12.2, д);
со свободным движением rазов бесканальные (колпако
вые) (рис. 12.2, е, ж);
с движением rазов по комбинированной СIlстеме каналов
с нижним проrревом (с подтопочным дымооБОРОТОl\l) по-
следовательных (рис. 12.2, з, и), параллельных (рис. 12.2,
к, л), с бесканальной надтопочной частью (рис. 12.2, ..и);
с движением rазов по каналам, соединенным последо-
вательно BOKpyr тепловоздушных камер (рис. 12.2, н).
По материалу массива и отде.же внешней поверхности
печи бывают (в порядке убывания теплоемкости): 1) кирпич-
ные изразцовые; 2) кирпичные оштукатуренные; 3) бетон-
ные из жаростойких блоков; 4) кирпичные в металличе-
ских футлярах; 5) стальные с внутренней футеровкой из
оrнеупорноrо кирпича; 6) чуrунные без футеровки.
По форме в плане печи ВЫПО.1НЯЮТ прямоуrольными,
квадратными, круrлыми, уrловыми (треуrольными).
По способу отвода дымовых rазов различают печи с
удалением rазов через внутристеНIIые каналы, через на-
садные и коренные дымовые трубы. Внyrристенные дoмo
вые каналы устраивают в кирпичной кладке стен зданий.
Печи соединяют с каналами rоризонтальными металличе
скими патрубками длиной не более 400 мм. Насадиые трубы
возводят непосредственно над печами (см. рис. 12.1). Ко-
ренные трубы сооружают относительно редко на самостоя-
тельных фундаментах.
При массовом строительстве обычно используют типо
вые печи, заранее разработанные для сжиrания определеl!
Horo вида топлива, причем печи MorYT быть рассчитаны на
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.4. КонструиРО8ание и расчет тОn.IJИ8НUКО8 теп.IJоемкuх печей 535
периодическую топку, на непрерывное или затяжное [о-
рение топлива. Конструкции таких печей имеют теплотех-
нические характеристики, полученные на основе лабора-
торных испытаний.
12.4. Конструирование и расчет топливников
теплоемких печей
Топливники печей представляют собой камеры, в ко-
торые для rорения топлива подводится воздух, [де ПОk
держивается высокая температура и откуда отводятся на-
[ретые продукты сrорания. При этом имеют место частичная
теплоаккуму.'1ЯЦИЯ в массиве топок и теплопередача через
их стенки в помещения. Топливники должны обеС'печивать
получение расчетных количеств теплоты, создавать усло-
,вин для наиболее полноrо сжиrания топлива (с КПД не
'менее 90 %) и pery лирования интенсивности rорения, обес-
печивать удобство и безопасность эксплуатации.
Топочные процессы rорения аналоrнчны процессам,
рассматриваемым в дисциплине «Теплоrенерирующие ус-
тановки». При конструировании топливников и их тепловом
расчете ориентируются на усредненные параметры вы-
бранноrо вида топлива, причем исходят из ero низшей
теплоты сrорания (Q ,кДж/кr).
Топливники печей подразделяют на слоевые (rорение
в основном в слое твердоrо топлива) и факельные (rорение
rазообразноrо топлива, опилок, лузrи и друrоrо пылевид-
Horo топлива во взвешенном состоянии).
В зависимости от вида применяемоrо топлива разли-
чают топливники для сжиrания дров, буроrо и KaMeHHoro
уrля, антрацита, торфа, rорючих сланцев, а также соломы,
лузrи, шелухи, опилок, кизяка и друrих местных rорючих
веществ.
Рассмотрим конструкции топливников наиболее распро-
страненных теплоемких печей, предназначенных для сжи-
rания твердоrо топлива.
Топливники старой конструкции для сжиrания дров
делали с rлухим подом (рис. 12.3, а). Дрова, лежащие на
поде, плохо омывались воздухом, поступавшим только че-
рез открытую топочную дверцу. Поэтому значительная
часть воздуха не участвовала в процессе rорения топлива
и охлаждала топочное пространство. Избыток воздуха до-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
536 j rла6а 12 Печное отопление
и.}
В)
'1
3
/;
Е) оу
1
f
1; fO
7 /;
j
s
с;
w
....
«
1iE
-«
"-
....
о
g
Рие. 12.3. КОНСТРУКl\ии печиых топливииКОВ с rлухим ПОДОМ (а), с колосииково/\
решеткой для сжиrаИIIЯ дров (6), камеииоrо уrля (6), аитрацита (2), влаЖllOrо TOp
фа (о). с буик ро" для сжиrаиия местиых п)рючих веществ (е)
1 топочная дверца. 2 под топон 3 шанцы, 4 поддувальная дверца;
5 прое'\f для отвода продуктов сrорания топлива, 6 колосниковая решетка,
7 подТОПОЧНЫЙ канал для ниЖнеI о проrрева печи, 8 ........ подцувало н зольник;
9 rидроизоляция, 10 ШУРОВОЧИdИ дверца. 11 футеРОВКа
стиrал большой величины. кпд топливника с rлухим
подом не превышал 35 % .
На рис. 12.3, 6 представлен топливник для сжиrания
дров с колосниковой решеткой. Воздух через поддувало
снизу довольно равномерно пронизывает весь слой rори
зонтально уложенных поленьев. Избыток воздуха умень-
шается, повышается температура rорения, в результате
увеличивается кпд топливника. Топливник делают срав-
нительно высоким для дожиrания летучих веществ топлива.
На рисунке изображен топливник печи с нижним проrре-
вом: продукты rорения из топки сначала опускаются в
подтопочный канал и лишь затем поднимаются в надтопоч-
ную часть печи. Топливники тепловой мощностью более
3000 Вт футеруют изнутри оrнеупорным или туrоплавким
кирпичом.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
& 124 Конструирование и расчет топливников теплоемких печей 537
Топливник для сжиrания KaMeHHoro уrля (рис. 12.3, в)
оборудуют колосниковой решеткой с увеличенной площадью
живоrо сечения (для rорения требуется большее количе
ство воздуха, чем для дров). Толщина слоя уrля доходит
до 200 мм, поэтому колосниковую решетку несколько опу
скают по отношению к низу заrрузочной дверцы. Выход
,1lетучих веществ при rорении уrля небольшой, и высоту
топливника делают несколько меньшей, чем при сжиrании
дров.
При сжиrании буроrо уrля, топлива, имеющеrо BЫCO
кую ЗОЛЫIOсть (12 % и более), необходимо увеличивать
размеры зольника.
Топливник для сжиrания аН1'рацита (рис. 12.3, е) YCT
раивают с неrлубокой шахтой, в основании которой поме-
щают колосниковую решетку увеличенной площади. Это
способствует образованию слоя топлива, в котором раз-
вивается высокая температура. Антрацит rорит с малым
выходом леrучих веществ, поэтому объем топливника зна-
чительно сокращается по сравнению с ero объемом при
сжиrании дров.
Для сжиrания влажноrо торфа (рис. 12.3, д) применяют
полушахтный топливник, имеющий наклонную и rоризон
таЛhНУЮ колосниковые решетки. В передней стенке топ-
ливнИ!<а помещают третью дверцу шуровочную. На
наклонной решетке торф подсушивается. Выделяющийся
в процессе сушки водяной пар отводится через паровыпуск-
ную щель в верхней части топки. Сrорание высушенноrо
сползающеrо торфа происходит на rоризонтальной решетке.
Подобным же образом устраивают топливники для
сжиrания кизяка.
Топливник для сжиrания СОЛОМbl, опилок, подсолнечной
лузrи (рис. 12.3, е) дополняется наружным бункером для
топлива. Под бункером помещается стальной конус с от-
верстиями диаметром 6 мм для подвода воздуха к топливу,
поступающему в топку. Частички топлива подхватываЮТСJ1
струями воздуха и сrорают налету. ДополнительныЙ воз-
дух может подаваться через щели в поде с реrулированием
при помощи поддувальной дверцы.
Сжиrание твердоrо топлива в топливниках теплоемких
печей происходит при нестационарном режиме rорения.
Тепловой расчет топливников выполняют для OCHOBHoro
периода интенсивноrо rорепия топлива, хотя при торении
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
538 r лава 12 Печное отопление
топлива наблюдаются начальный период, коrДа темпе-
ратура в топке нарастает, и завершающий период, коrда
температура понижается.
Размеры топливника определяют в зависимости от теп
ловой мощности печи и удельноrо тепловоrо напряжения
объема топки (прил. 1), допустимоrо для выбранноrо вида
топлива.
Расход топлива О, Kr, за время одной топки печи
G==3,6Qп (m+n)/QR'YJп, (12.1)
rде Qп расчетные теплопотери, Вт, отапливаемых печью поме-
щений или, что то же, тепловая мощность печи; m+n продолжи-
тельность топки и срок остываниЯ печи, ч; для основных видов
топлнва продолжите,;ьность топки печи т может быть принята
по табл. 12.1; Q низшая теплота сrорания топлнва, кДж/кr
Таблица 12.1. Средняя продолжительность топки
теплоемких печей умереиноrо nporpeBa r.п
Топливо
Значения т, ч, при тепловой МОЩНОСТИ печи
Qп. ВТ
1750 3500 I 3500 6000 I более 6000
менее
1750
Дрова
Каменный уrоль
Антрацит
1
1,5
2
1,25
1,9
2,5
1,6
2,4
3,2
2
3
4
(прнл. 1); 'YJ п КПД печи; для печей с колосниковой решеткой
при сжиrании антрацита 'YJ п== О, 75, при сжиrании ТОПЛlIва друrих
видов 0,7, для печей с rлухим подом 0,35.
Затем, зная количество заrружаемоrо в печь топлива,
определяют площадь ее пода А под , м 2 :
Апод==G/рhСJI' (12.2)
rде р плотность топлива, Kr/M3i h сп толщина слоя топлива, м.
Средние значения двух последних величин приведены в прил. 1.
При использовании типовоrо проекта печи площадь
пода не рассчитывают, а принимают по чертежам и сразу
переходят к уточнению высоты топливника.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12 -1 Конструирование и расчет тOпAUBHUKQ8 теплоемких печей 53'
Площадь КОЛОСНИКОВОЙ решетки, размещаемой в преде
лах пода А к . р , м 2 , вычисляют по формуле
А к . р. == G/mB p , (12.3)
rде Вр допустимое удельное напряжение колосниковой ре-
шетки, Kr/ (ч ,м 2 ); средние ЗНачения данЫ в прил. 1.
Размеры пода и Колосниковой решетки выбирают в
зависимости от размеров кирпича, блоков.
Далее находят иЛИ уточняют (имея типовые чертежи)
высоту топливника печи. Топливник по высоте должен
вмещать слой топлива необходимой толщины и свободное
пространство над этим слоем. Объем свободноrо простран-
ства должен быть тем больше, чем выше содержание в
топливе летучих веществ.
Высоту топливника h p м, определяют, используя за-
вИсимость удельноrо тепловоrо напряжения объема топ
ливника QT/V т' Вт/м 3 , от Вида топлива:
h GQ 1]T
T 3,6тА под (QT/V T ) '
(12.4)
rде 1lт кпд ТОПЛИВНlIка, учитывающиЙ неполное сrорание и
провал в зольник части ТОПЛlIва; принимают при колосниковой
решетке равным 0,9, при rлухом поде 0,7; т продолжитель
ность топки, ч (см. табл. 12.1); QT/VT допустимое удельное теп
ловое напряжение объема топливника, Вт/м 3 (прил. 1).
Высоту топливника, полученную по формуле (12.4),
окруrляют, ориентируясь при кирпичных печах на целое
число рядов уложенноrо плашмя кирпича (толщина одноrо
ряда 70 мм), при блочных печах на целое число БЛОIЮВ.
При этом для поддержания BblCOKoro КПД топки
фактическое удельное тепловое напряжение объема топ-
ливника не должно отличаться от принятоrо более чем
на 15%.
Наконец, рассчитывают площадь поддувальноrо от-
верстия Ап.о, M
А GLo (1 + ' Е /273)
п. о 3600ти .
(12.5)
rде Lo объем воздуха, практичеСКII необходимоrо при ero TeM
пературе О ос и нормальном атмосферном давлении для сжиrаиия
1 Kr топлива, M 3 /Kr (ПрIlЛ. 1); t B температура воздуха в поме-
щении, ос; v скорость движения воздуХа в живом сечении под-
дувальноrо отверстия; принимают равной 1 2 м/с,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
540 rлава 12. ПеЧ1l0е отопление
12.5. Конструирование и расчет rазоходов
теплоемких печей
rорячие дымовые rазы поступают под действием ес-
тественной тяrи из топливника в rазоходы печи. rазоходы,
как видно из классификации печей, представляют собой
разветвленную систему дымооборотов, внутренние поверх-
ности которых, непосредственно омываемые дымовыми
rазами, являются тепловоспринимающими.
rазоходы конструируют таким образом, чтобы за счет
теплообмена на тепловоспринимающих поверхностях тем-
пература дымовых rазов понижалась до 110 130 ос, т. е.
до уровня, ниже KOToporo возможны недопустимые яв-
ления конденсация водяноrо пара и интенсивное выпа-
дение сажи.
В помещение теплота передается при теплообмене на
наружных теплоотдающих поверхностях печи. Теплоотдаю
щими называют наружные поверхности rазоходов, омы-
ваемые с внутренней стороны дымовыми rазами, а с наруж-
ной воздухом помещения. Наружную поверхность пере-
крыши считают теплоотдающей, если ее толщина меньше
210 мм, а высота печи не превышает 2100 мм.
ТеПd10отдающие поверхности печи MorYT быть откры-
тыми, обращенными в отступку (полость между стеной
помещения и поверхностью печи) или в тепловоздушную
камеру. Теплоотдача в открытую с двух сторон широкую
(шириной 130 мм и более) отступку отличается незначи-
тельно от теплоотдачи с открытой поверхности печи. При
закрытой по бокам отстуш(е теплоотдача с поверхности
выходящей в отступку стенки печи заметно уменьшается
(на 25 50%).
При конструировании теплоемких печей придержива-
ются следующих общих правил:
1) площадь теплоотдающих поперхностей должна соот-
ветствовать площади тепловоспринимающих;
2) скорость движения дымовых rазов должна быть, с
одной стороны, возможно большей для увеличения плот-
ности тепловоrо потока на тепловоспринимающей ПОВерх-
ности; с друrой стороны, оrраничена для Toro, чтобы по-
тери давления при движении rазов соответствовали воз-
никающему естественному циркуляционному давлению
(тяrе);
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 12.5. /(онструирование и расчет еазоходов теплоемких печей 541
3) объем массива должен быть достаточен для поддер-
жания заданноrо тепловоrо режима помещений.
При конструировании печей с последовательными ДЫMO
оборотами (см. рис. 12.2, а, б) число оборотов оrраничи
вают. В старых мноrооборотных печах (см. рис. 12.2, в)
наблюдался неравномерный проrрев rазоходов, вызывав
ший появление трещин в кладке; вследствие повышения
потерь давления в печах приходилось увеличивать высоту
дымовых труб; Та!{же увеличенным было число мест, rде
скапливалась сажа.
Последовательные дымообороты делают преимущест
вен но вертикальными, а не rоризонтальным:и, избеFая
явления недоrрева нижних стено!{ rоризонтальных каналов,
что приводит к понижению КПД печей.
Печи с параллельными дымооборотами введены в прак-
тику русским архитектором И. И. Свиязевым (см. рис.
12.2, е, д). При их конструировании подъемный канал
предусматривают одиночным, опускных каналов устраи
вают несколько. Кроме Toro, каналы прокладывают с по
путным движением дымовых rазов, в результате чеrо обес
печиваются равномерность распределения rазов по спуск-
ным каналам (и их проrревания), а также самореrулиро-
вание этоrо распределения. Напротив, равномерность про-
rревания нарушается, если параллельные каналы сделать
подъемными или с тупиковым движением rазов в ниХ.
Преимуществами печей с параллельными дымооборо
тами являются уменьшение потерь давления в rазоходах,
увеличение теплоаккумулирующеrо массива.
Для устранения недостатка таких печей переrрева-
ния их верхней зоны предусматривают направление
наиболее rорячих rазов из топливника в ПОДТОIIОЧНЫЙ
канал, т. е. печи устраивают с нижним проrревом.
Бесканальные (колпаковые) печи разработаны рУСС!<ИМ
инженером В. Е. rрум rржимайло (см. рис. 12.2, е, ж).
В надтопочнои части такой печи rазоходы отсутствуют.
fорячие rазы из топливюша поднимаются в виде активной
центральной струи. Дойдя до перекрыши печи и далее,
соприкасаясь с тепловоспринимающей поверхностью сте-
нок, rазы охлаждаются и, утяжеляясь, опус!{аются вниз.
При этом rазы частично подмешиваются к восходящей
струе, частично внизу удаляются из печи в дымовой канал.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&.2 r лава 12. Печное отопление
Для увеличения массива внутрь печи вводят контрфорсы
устраивают колодцевую кладку.
Основными достоинствами бесканальных печей явля-
ются простота конструкции, высокая теплоотдача вслед-
ствие повышения КПД, lIезначительные потери давления.
К недостаткам их (помимо общих) относится переrрев верх-
ней части, а следовательно, верхней зоны помещений. Для
уменьшения переrрева устраивают комбинированные ra-
зоходы перед колПаками rазы пропускают через под-
топочный канал (см. рис. 12.2. ,1,t).
Теплоаэродинамический расчет rазоходов печей выпол-
няют, как и тепловой расчет топливников, для OCHoBHoro
периода интенсивноrо rорения топлива.
При расчете rазоходов сконструированной печи или
печи выбранной типовой конструкции исходят из резуль-
татов теПJ10воrо расчета топливника. Предварительно,
после уточнения высоты топливнИ!{а по формуле (12.4),
соответственно увеличивают или уменьшают высоту над-
топочноЙ части печи с тем, чтобы обеспечить условия теп-
ловоrо расчета rазоходов.
Теплоаэродинамический расчет rазоходов заключается
в проверках:
1) тепловосприятия стенками топливника и каналов;
2) скорости движения rазов в каналах;
3) теплоаккумулирующей способности массива печи;
4) плотности тепловоrо потока на теплоотдающей по-
вер хности печи.
1. Расчет тепловосприятия печи. Проверяется соответ-
ствие действительноrо тепловосприятия печи необходи-
мому тепловосприятию. За период времени от начала одной
топки до начала друrой, т. е. с учетом срока остывания,
от печи в помещение должно БЫТh передано общее количе-
ство теплоты QоБЩI кДж, равное теплопотерям помеЩt:ниЯ
за этот же период [показаны в числителе формулы (12.1)J:
Qь щ== 3,6Qn (m+ п). (12.6)
Это общее количество теплоты де IIЖНО быть воспринято
внутренними поверхностями топливника и rазоходов за
период времени от начала до конца одной топки печи (за
т часов), т. е. должно удовлетворяться равенство
Qобщ == mQnocnp,
(12.7)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.5. 1(онструирование и расчет 2а90ходов тепАоемки< печей 543
rде Qnocnp действительное тепловосприятие стенками топлив-
ника и rазоходов печи, кДж/ч; практически вычисляется по формуле
Qnоспр == 3,6 (qTa T + qlal + qKaK + q пр llпр+qпос.,ll п о с .,); (12.8)
qT' ql, qK' qпр, qпосп плотность воспринимаемоrо тепловоrо
потока, BT/M 2 (прил. 2), соответственно на внутренней поверхности
топливника (индекс «т»), первоrо rазохода (<<1»), колпака (<<к»),
промежуточных (<<пр») и последнеrо (<<поел») rазоходов; а т , Щ, a R ,
а пр , а посл площадь, м 2 , соответствующих rазоходов.
2. Расчет скорости движения rазов в каналах печи. Про-
веряется скорость движения rазов в характерных местах
rазоходов.
Скорость движения rазов Vr> м/с, определяют по видоиз-
мененной формуле (12.5)
0[0 (1 + t 1/273)
V r == 3600тА кан '
(12.9)
rде t r среднее значение температуры дымовых rазов в отдельных
частях rазоходов печи, ос; при расчетах прннимают по прил. 2;
AKaH площадь поперечноrо сечения каналов, м 2 .
Получаемые при расчетах значения скорости движения
должны находиться в пределах, указанных в прил. 2, что
будет свидетельствовать о их допустимости в отношении
ВОЗМОЖН/;>IХ потерь давления в печи при естественной тяrе.
3. Расчет теплоаккумуляции печи. Проверяется соответ-
ствие действительной теплоаккумуляции массивом печи
необходимой теплоаккумуляции.
За период времени от начала до конца одной отдельной
топки (за т часов) помимо восполнения теплопотерь поме-
щения, в массиве печи должно быть аККУМУJIировано ко-
личество теплоты Q31<Н, кДж, равное теплопотерям поме-
щения за период времени от конца одной топки до начала
друrой (за срок остывания п, ч), т. е.
Q K==3,6Qnп. (12.10)
Действительную теплоаккумулирующую способность
сплошноrо массива печи вычисляют по формуле
QaKK==(Va Vn)PMCMM, (12.11)
rде V a активный объем печи, м 3 ; V п объем полостеЙ в преде-
лах активноrо объема, м 3 ; при предварительных расчетах прииимают
долю полостей в V a для толстостенных круrлых печеЙ 0,25, тол.
стостениых прямоуrольных 0,3, тонкостенных бескаркасных
0,35, тонкостенных каркасных 0,38; Рм плотность масснва,
Kr/M 3 ; СМ удельная теплоемкость массива, кДжl (Kr .ОС); 6.!
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
544 rлава 12. Печное отопление
среднее изменение температуры массива, ос, в промежутке времени
от начала топки до макснмально разоrретоrо состояния массива
печи; изменение температуры приблизительио составляет 80 ос
для толстостеиных печей, 120 ос для тонкостенных печей массой
свыше 1000 Kr, 160 ос для более леrких тонкостениых печей.
4. Проверка теплоотдачи печи. Проверяется соответст-
вие действительной теплоотдачи печи средней необходимой
(заранее установленной) теплоотдаче. Для проверки оп
ределяют плотность тепловorо потока на теплоотдающей
ПQверхности сконструированной печи или печи выбранной
типовой конструкции (с учетом изменений, внесенных в
нее при уточнении высоты топливника). ПЛОПlOсть тепло
Boro потока на теплоотдающей поверхности печи QOTlJ.' Вт/м 2 ,
вычис.ляют по формуле
qотд == QnlAn. (12.12)
rде Qп тепловая мощиость печи, Вт; А п суммарная расчет
иая площадь тепЛоотдающей поверхности печи, м 2 ; при расчете
учитывают не только площадь открытой поверхности печ и, но и
боковой поверхности, обращенной в отступку (с коэффи циентом
0,75 при узкой шириной 0,07 0, 13 м или закрытой с боков
отступке; с коэффициеитом 0,5 при полностью закрытой отступке
с решетками), а также перекрышн (с коэффициеНТО\f 0,75 при ее
толщине 0,14 м).
Полученное значение плотности тепловоrо потока со-
поставляют со средними значениями плотности, указан-
ными в специальной литературе (например, в Справочнике
проектировщика, 3 e изд., 1975 r.). К примеру, плотность
тепловоrо потока толстостенной печи при двукратной в
сутки топке дровами дол)Кна находиться в пределах 460
640 Вт/м 2 , для тонкостенной печи эти значения увеличи-
ваются на 20%.
Одновременно удовлетворить трем уравнениям (12.7),
(12.10) и (12.12), выражающим требования по тепловос-
приятию, теплоаКI(УМУЛЯЦИИ и теплоотдаче печи, затрудни-
тельно. Поэтому при тепловых расчетах по указанным
уравнениям допускаются отклонения до + 15 %.
12.6. Конструироввние дымовых труб для печей
Для ка)Кдой печи прокладывают отдельный дымовой
канал в стене или дымовую трубу. Как исключение, к од-
ной дымовой трубе МО)КНО присоединить две печи, распо-
ло)Кенные в одн ой квартире на одном эта)Ке здания, но с
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.6. /(Оllструироваllие дымовых труб для nвчей 545
устройством в трубе рассечки высотой не менее 1 м от низа
присоединительных патрубков печей. Предпочтение от-
дают дымовым каналам в стенах, и только в тех случаях,
коrда их устроить невозможно, применяют насадные и
коренные трубы.
Размер поперечноrо сечения дымовых каналов и труб
вависит от тепловой мощности печей и определяется ИСХодя
из скорости движения дымовых rазов 1 ,5 2 м/с. На прак-
тике принимают каналы и трубы размером 0,14 х о, 14 м
при тепловой мощности печей до 3,5 кВт, 0,14XO,2 м от
3,5 до 5,2 кВт, 0,14ХО,27 от 5,2 до 7 кВт.
Дымовые трубы должны быть вертикальными, хотя в
случае необходимости возможно отклонение трубы от
вертикали в сторону (увод), которое делают под уrлом 300,
с относом ПО осям не более 1 м.
Трубы выкладывают из rлиняноrо кирпича на извест-
ковом растворе со стенками толщиной 0,12 м или из жара-
стойкоrо бетона толщиной не менее 0,06 м. Высоту дымовых
'труб (в!{лючая высоту печей от уровня колосниковой
решетки) принимают не менее 5 м для создания достаточной
естественной тяrи, При этом оrоловок труб устраивают
таким образом, чтобы их устье возвышалось не менее чем
на 0,5 м над плоской кровлей, парапетом или коньком
скатной крыши при выводе труб на расстояние до 1,5 м
от конька; располаrалось не ниже парапета или конька
кровли при расстоянии от 1,5 до 3 м и не ниже линии,
проведенной от конька вниз под уrлом 100 к rоризонту,
при расстоянии более 3 м. По этим же правилам выводят
оrОЛОВЮ1 печей по отношению к кровле более BbIcOKoro
вдания, пристроенноrо к зданию с печным отоплением.
30НlЫ и друrие насадки над устьем дымовых труб не
устраивают. Предусматривают лишь искроуловители из
металлической сетки с отверстиями не более 5 Х 5 мм, если
вдание имеет кровлю, выполненную из rорючих материалов.
Устье кирпичных труб покрывают на высоту 0,02 м слоем
цементНоrо раствора.
Естественная тяrа возникает вследствие различия в
плотности относительно холодноrо наружноrо воздуха и
rорячих дымовых rазов по высоте печи и дымовой трубы.
Чем больше разность температуры rазов и воздуха, а сле
довательно, и их плотности и удельноrо веса, тем больше
естественная тяrа как разность аэростатическоrо давления.
35 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
546 r Асюа 12 Печное отОnАение
Разность аэростатическоrо давления наружноrо Воз
духа и дымовых rазов (естественное циркуляционное дав-
ление при воздушном отоплении см. 10.8) /).Ре' Па,
при высоте печи h 1 , м (от колосниковой решетки до верха
rазоходов) и дымовой трубы h 2 , м (от верха rазоходов печИ
до устья дымовой трубы) можно считать равной
6. Ре ==g [h 1 (PH pl)+h2 (Рн p2») ==h 1 (Ун Yl) +h2 (YH Y2)' (12.13)
rде Ун, 1'1, 1'2 средннй удельный вес, Н/м 3 , соответственно наруж-
Horo воздуха, дымовых rазов по высоте печн н дымовой трубы.
Располаrаемую для расчетов разность давления опреде-
ляют при сравнительно высокой температуре наружноrо
воздуха (О ОС), имея в виду, что печь при этой температуре
должна исправно действовать, обеспечивая необходимую
тяrу.
Дальнейшие расчеты заключаются в проверке СООТ-
ветствия располаrаемой разности давления суммарным
потерям давления при входе воздуха под кодосниковую
решетку, в сдое топдива, при движении дымовых rазов
в rазоходах печи и по дымовой трубе впдоть до их выхода
в атмосферу. Расчет потерь давдения в воздушно-rазовом
тракте выподняют так же, как они рассчитываются в [а-
зоходах котельных установок.
Соответствие суммарных потерь давления в печи и ды-
мовой трубе располаrаемой разности давдения в БОДЫIlИН-
стве случаев обеспечивается при собдюдении правид кон-
струирования дымовых труб, а также скоростей движения
дымовых rазов, приведенных в прил. 2.
12.7. Современные теплоемкие отопительные печи
В процессе MHorOBeKOBoro применения в нашей стране
печноrо отопдения печи технически совершенствовадись,
происходид отбор перспективных конструкций печей. В На-
стоящее время посде проверки тепдотехнических свойств,
эффективности исподьзования топдива, проrреваемости ниж-
ней части наибодее часто применяемых типов печей бьши
выбраны печи, предназначенные ддя MaccoBoro и индивиду-
альноrо строитедьства. Создан «Перечень рекомендуемых
отопитедьных печей для жилых и общественных зданий
тепловой мощностью 1400 7000 Вт». В перечень вкдючены
37 конструкций печей YMepeHHoro и повышенноrо проrрева
Электронная бнблнотека http://tgv.khstи.rи/
g 12.1. coepeMehHыe тепАоемн:ае oтoпuтeAьHые печи 547
как одноярусных, так и двухъярусных (для двухэтажных
зданий) с указанием коэффициента неравномерности теп-
лопередачи. В печах предусмотрено применение унифици-
рованной печной rарнитуры (дверок, заслонок, колосни-
ковых решеток).
Типовые конструкции теплоемких отопительных печей
обозначены ПТО (печи типовые одноярусные), ПТД (двухъ-
ярусные), ПТК (каркаспые), ПТИ (изразцовые) с добав-
лением значений тепловой мощности печей в Вт при двух
топках в сутки (например, ПТО 3300). Печи ПТО и ПТД
yмepeHHoro nporpeBa, печи ПТК и ПТИ повышенноrо
проrрева.
Печи ПТО, ПТД, ПТК устраивают в основном прямо
уrолыlмI! из полнотелоro rлиняноrо кирпича (ПЛОТНОСl ью
более 1600 Kr/M,j); для кладки топливника применяют также
оrнеупорные материалы Печи ПТИ выполняют из полно
телых керамическиХ элементов заводскоrо изrотовления
размером 0,22ХО,2 м.
Рассмотрим конструкции толстостенных одноярусных
кирпичных печей типа ПТО.
На рис. 12.4 представлена двухоборотная отопительная
печь YMepeHHoro проrрева марки ПТО 2500 (М==0,3; !1п==
==0,65 при сжиrаНИll дров), компактная, простая по кон-
струкции, с хорошим nporpeBoM средней части. Топливник
предназначен для сжиrания дров, но в нем можно сжиrать
также торф, каменный уrоль, антрацит. Двухъярусная
система дымооборотов обеспечивает повышение КПД, УВС-
личение объема массива и теплоемкости печи.
Движение дымовых rазов пронсходит по следующей
схеме: продукты сrорания поднимаются из топливника по
короткому вертикалыlOМУ надтопочному каналу, затем в
средней части опускаются от нижпеrо перевала к нижней
подвертке, вновь поднимаются к верхнему перевалу и по
сле верхней подвертки поступают в последНИЙ rазоход,
переходящий в насадную дымовую трубу.
Для отключения печи от дымовой трубы в последнем
rазоходе устанавливают две последовательно расположен-
ные задвижки (при сжиrании уrля и торфа их заменяют
одной задвижкой с отверстием в ней диаметро\1. 15 мм).
Для удалення сажи из подверток имеются две прочистные
дверцы (чистки). Особенностью печи является скопление
rазов в области BepxHero перевала, разобщающих печь
35*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
548
rAa8a Н. ЛRНof отО#А8нае
ФАСАД
A A
"'"
;:;;
ш
1А
6'
б б '-
1р
7
{/
АТ
g
t:1
l.!
Рис. 12.4. Толстостеиная отопительная печь YMepeHHoro nporpeBa марки ПТО-2500
с двумя последоваТeJlЬИЫМИ дымооборотам"
J поддувало; 2 топлнвник; 3 чистка; 4 рассечка; 5 аерхиий пере-
вал; б Д5lмовая труба; 7 аадвижки; 8 инжияя подвертка; 9 колосии-
ковая решетка; 10 слой rлинопесчаиоrо раствора; 11 rидРОИЗОЛЯЦИЯ
с наружным воздухом при неплотно закрытых задвиж-
ках.
Печь сооружают из rлиняноrо кирпича (245 шт.),
топливник печи с 5 по 15 ряд из туrоплавкоrо кирпича
(110 шт.). На рис. 12.4 показана выкладка в плане кирпича
на 1, 5 и 9 рядах. Недостатком печи является слабый про-
rpeB ее нижней части, что, как известно, отрицательно
в31ИЯет на температурные условия в обоrреваемом поме-
щении.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
2
Б Ь
770 540
!I
В-В 3 д д
Р8 6
J6
24 (1 I( (1
22 I Ei
20
18 (
16 (1
:;.::
14
12 110
10 1 120
tJ
б ч J
4
2 g
770 1010 89(]
j..
в 5 А
Рнс. 12.5. Толстостенная отопнтмьная печь YMepeHHoro ПРоrрсва маркн ЛТQ-3300
с ннжннм проrревом
1 топливинк; 2 последиий rазоход: 3 иасадная дымовая труба; 4 под-
I'ОПОЧllыil rаЗQХОД; 6 чистка; 6 задвижка; 7, 8 подвертки; 9 подцувало
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
550 rAaea 12. Печное отопАение
На рис. 12.5 изображена толстостенная отопительная
печь YMepeHHoro проrрева марки ПТО 3300 (масса 1500 Kr,
М==0,3; 'I1n==0,7 при сжиrании дров), отличающаяся улуч-
шенным нижним nporpeBoM.
Дымовые rазы из топливника этой печи через отверстие
в боковой стенке, показаНIlое на разрезах B B и r T,
опускаются через перевал по узкому каналу в подтопочную
часть. Из rазохода, находящеrося под топливником, rазы
попадают в вертикальный канал и поднимаются в верхнюю
часть печи (разрезы A A и Д Д) дО перекрыши. В На-
садную дымовую трубу rазЫ уходят через верхнюю под-
вертку на 1 18 рядах кирпича. Топливник печи ВЫКЛа-
дывают из оrнеупорноrо кирпича. Ширина печи 0,64 м,
длина 0,89 м.
Печь, рассчитанную на обоrрев нижней зоны помеще-
ния, применяют в первую очередь для отопления жилых
зданий, лечебных и детских учреждений. Недостатком
печи является зауженный топливник, что вызывает экс-
плуатационные неудобства, особенно при использовании
уrля и торфа.
Толстостенные двухъярусные кирпичные печи прин-
ципиально не отличаются от одноярусных печей. Они Moryr
иметь один (общий) топливник или отдельные топливники
на каждом этаже зданий. Сооружение толстостенных печей
YMepeHHoro проrрева требует значительных затрат труда.
Поэтому в тех случаях, коrда допустимо применение печей
повышенноrо проrрева, мноrодельным толстостенным пе.
чам предпочитаЮl облеrченные быстромонтируемые печи,
собираемые в каркасе и из керамических элементов и бе.
тонных блоков.
Рассмотрим конструкцию тонкостенных каркасных ото-
пительных печей типа ПТК. Сварной или сборный метал-
лический каркас является пространственной конструкцией
из уrловой и полосовой стали, к которой прикрепляют
заrрузочную и друrие дверцы. Печь полосовой связкой
каркаса разделяют по высоте на нижний и верхний пояса.
Каркас фундамента не имеет, ero устанавливают на ножках
непосредственно на пол помещения. 30ЛЬНИКОВУЮ (подду-
вальную) коробку и дымовыпускной патрубок с задвижкой
изrотовляют заранее из металла. Если каркасную печь
предусмотрено облицевать асбестоцементными или метал-
лическими листами, то эти листы Вкладывают в кар каО
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f 127 Соеременные mellAOeмKue отопительные печи 551
/
t::,
1
5М
5ZO
210
g
\,.,
t:::
10
O
B
;
A A
77,
б 5
5/0
РЯДЫ
(')
('!
(}
12
11
10
9
n
7
6
5'
4
3
2
1
J f
4
2
БТ
'То
Ji
1!,Н
!!f
tJ
Рис. 12.6. Тонкостенная каркасная отопнтельная печь повышенноrо проrр ва
марк н ПТI( 3000
1 Чистка; 2 дымовыпускной патрубок; 3 каркас; 4 стальной лист
толщиноfi I мм
по мере сборки сначала нижнеrо, а затем BepXHero пояса
печи.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
аН rA(JI/a 12. ПеЧЖlе отопАение
При наличии каркаса и облицовки надтопочную часть
печей (для маломощных печей и топочную) устраиваЮl1
тонкостенной из кирпича, устанавливаемоrо на ребро,
т. е. со стенками толщиной 65 мм. В результате каркасные
печи получаются значительно менее массивными, чем тол-
стостенные печи. Однако при Этом заметно возрастает не-
равномерность их теплопередачи. Следовательно, при
пользовании каркасными печами увеличивается колебание
температуры воздуха в обоrреваемых помещениях. С дру-
rой стороны, единица активноrо объема каркасных печей
характеризуется увеличенной теплоотдачей, что позволяет
уменьшать rабариты таких печей по сравнению с размерами
толстостенных.
На рис. 12.6 дана тонкостенная каркасная отопительная
печь повышенноrо проrрева марки птк-зооо (масса 780 Kr,
М ==0,44; YJп==0,7 при сжиrании дров). Показана однообо-
ротная печь с параллельными опускными каналами и уда-
лением rазов через внутристенный дымовой канал или
коренную дымовую трубу. Каркас ее выполняют из уrловой
стали ЗОХ4 мм, кладку облицовывают асбестоцементными
листами толщиной 5 мм. В нижнем поясе печи располаrают
топливник, складываемый из оrнеупорноrо кирпича для
сжиrания KycKoBoro твердоrо топлива, со стенками тол-
щиной 125 мм.
Дымовые rазы ИЗ топливника через проем в своде под-
нимаются по центральному каналу в верхнем поясе печи
до перекрыши толщиной 140 мм. После перевала поток
rазов разделяется и по четырем периметральным каналам
опускается вдоль стенок толщнной 65 мм. Над топлив-
ником rазы собираются в rоризонтальном канале, снаб-
женном тремя чистками, и направляются к дымовыпуск-
ному патрубку.
Каркасная печь компактная и сравнительно леrкая;
ее масса в 2 раза меньше массы толстостенной печи ПТО
такой же мощности. Недостатком печи является неравно-
мерность теплопередачи коэффициент неравномерности
теплопередачи М при двух топках в сутки составляет 0,44
(вместо м==о,З для печи ПТО-ЗЗОО).
Тонкостенные сборно-блочные отопительные печи типа
ПТИ лишены этоrо недостатка. Печи из изразцовых блоков
для увеличения теплоемкости снабжают насадками и рас-
сечками в rазоходах. На рис. 12.7 показана тонкостенная
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
:$ J 2 7. Современные теnлоеМКUr uтoпUтeA.bHbte печи 558
ИО 770
БЛОКИ РАДЫ
б JL
" tf
15' Lf
4 !i.
r 15
* !J..
3
5' tf
tO
q -t
7 2 7
J L
2 f
т 1
.1...
1 2
1
Рис. 12.7. Тонкостенная сборно бJlочная отопите_чьная печь повышенноrо проrРева
марки ПТИ 3500
, ЗОЛЬНИК; 2 топливник. 3 'lHCTI\a. 4 рассе'lКИ. 5 аеревал. б ДЫМО-
выпускной патрубок; 7 изразцовые блокн
отопительная печь ПТИ 3500 (М==0,32) повышенноrо про
rpeBa, собираемая из изразцовых блоков. Печь однооборот
ная с удалением охлажденных rазов через внутристенный
дымовой канал.
Печь устанавливают на подставках, на которые поме
щают стальной лист по двум прокладкам из уrловой стали.
Над зольником, находящимся в пределах первоrо рЯда
блоков, выкладывают топливник из оrнеупорноrо кирпича
на ребро внутри BToporo, TpeTbero и четвертоrо рядов бло
ков. Внутри последующих четырех рядов блоков устраи-
вают подъемный и опускные каналы с рассечками из обык-
HOBeHHoro кирпича. Стенки печи образуют изразцовые
блоки толщиной 90 мм, укладываемые, как и кирпичи, на
rлиняном растворе. Блоки перекрыши защищают одним
рядом кирпича. Дымовыпускной патрубок устанавливают
по месту в JUOбой боковой стенке печи.
Дымовые rазы из топливника печи ПТИ-3500, как и в
!<аркасной печи, поступают по центральному каналу до
перекрыши, после перевала опускаются у наружных cтe
нок и поверх топливника направляются к ДЫМОВЫПУСКНОМУ
патрубку.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
554 rлава /2 Печное отопление
В индивидуальном дачном строительстве целесообразно
применять малоrабаритные тонкостенные отопительные
печи повышенноrо проrрева, рассчитанные на периоди-
ческое использование, отличающиеся сравнительно высоким
КПД и равномерной теплоотдачей. К печам TaKoro типа
относится отопительная печь марки П-1600, имеющая раз-
мер в плане 0,5х 0,57 м. Печь проста по конструкции, так
как устраивается бесканальной (колпаковой) с внутренней
насадкой. При ее малой высоте (Bcero 1,6 м) смяrчается
недостаток колпаковых печей переrрев верхней части
помещений.
Печь П-1600 (масса 820 Kr) можно УGТанавливать без
фундамента на пол по усиленным балкам. ОднЭI{О печь не
рассчитана на наrрузку от насадной дымовой трубы, и для
удаления из нее rазов необходимо сооружение коренной
дымовой трубы.
Дли кладки указанных печей используют следующие
основные материалы и изделия: кирпич и rлину обыкновен-
ные, туrоплавкие и оrнеупорные, изразцовые и бетонные
жаростойкие б.тюки, песок, шамотный порошок, печную
rарнитуру, печную проволоку толщиной 1,5 мм.
Кирпичные печи выкладывают из отборноrо (правильной
формы, полномерноrо), хорошо обожженноrо, полнотелоrо
rлиняноrо кирпича. Силикатный кирпич не применяют,
так как он разрушается при высокой температуре. Обык-
новенный красный кирпич перед укладкой на место выдер-
живают в воде в течение 2 3 мин, а оrнеупорный увлаж-
няIOТ. Кирпичи и блоки кладут на rлиняном растворе,
представляющем собой жидкую смесь rлины и песка в со-
отношении 1 : 1 или 1 : 2. При кладке оrнеупорноrо кир
пича вместо песка используют шамотный порошок.
Туrоплавкий кирпич (типа rжельскоrо) применяют при
возведении стенок или футеровки топливников для сжи-
rания дров, оrнеупорный кирпич (шамотный) для сжи-
rания уrля и антрацита. Укладываемые кирпичи футеровки
с основной кладкой печи не перевязывают.
Все кирпичи или блоки укладывают обязательно с пере-
вязкой швов (как правило, в пределах полукирпича или
полублока). Толщина швов при кладке обыкновенноro
кирпича должна быть не более 5 мм, оrнеупорноrо не
более 3 мм. Все rоризонтальные и вертикальные швы под-
лежат тщательному заполнению раствором.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.8. HeтeпJlOeAlKUe отопитеАЬНЫ8 печи 11611
Одновременно с возведением печи устанавливают чу-
rYHHble печные приборы: заrрузочную, поддувальную, про-
чистные дверцы, колосниковую решетку, задвижКИ, скреп-
ляя их в необходимых случаях с кладкой отожженной про-
волокой.
Внутреннюю поверхность топливника и rазоходов де-
лают rладкой, без штукатурки, с затертыми швами. Наруж-
ная поверхность толстостенных печей может быть выпол-
нена с декоративной расшивкой швов; чаще поверхность
оштукатуривают rлиняным раствором с добавлением волок-
нистых материалов (асбеста, стеКЛОВОЛОlша). Тонкостенные
печи заключают в металлический футляр или отделывают
асбестоцементными листами (см. рис. 12.6). В старину
печи покрывали декоративными изразцами.
i 12.8. Нетеплоемкие отопительные печи
Теплоемкие печи с развитым теплоаккумулирующим
массивом rромоздки, занимают рабочую площадь в поме
щениях. Простейшие нетеплоемкие печи (так называемые
«времянки») имеют малые rабариты, бесфундаментные,
их можно устанавливать в помещениях только на отопи-
тельный сезон. К таким печам относятся металЛические
печи, изrотовляемые из листовой стали или отливаемые из
Чуrуна. Металлические стенки MoryT защищаться футе-
ровкой. Печи обычно состоят из одноrо топливника без
внутренних rазоходов.
Печи TaKoro типа быстро наrревают помещеНIIЯ, но
поддерживают необходимую температуру воздуха только в
период топки. Температура отходящих rазов чрезмерно
высока, поэтому КПД печей понижен (0,4 0,5). Кроме
Toro, эти печи неудовлетворительны в rиrиеническом, эс-
тетическом и пожарном отношениях. Применяют их orpa-
ниченно для отопления временных сооружений и помеще-
ний при периодическом пребывании людей.
Более совершенны и распространены нетеплоемкие печи
длительноrо rорения, в которые топливо заrружается пе-
риодически, но при этом обеспечивается их продолжитель-
ная работа в течение 8 ч. Печи имеют незначительныи
массив и шахтный топливник увеличенноrо объема.
На рис. 12.8 изображена стационарная каркасная ото-
пительная печь ддительноro roрения тепловой мощностью
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
666 rлава 12 Печное отrJпленuе
Б
'4
A A
Б 5 А
490 r
2
5.90
7
6
6
.
I
Б
Рис. 12.8. Каркасная отопите.льная печь ДJlительноrо rорення АКХ-9 теПJlОВОЙ
мощностью 2790 Вт
1 ЗОЛЬЮIК, :1 поддувальная дверI\а' 3 шуровочная дверца, 4 топлив-
ник с колосниковой решеткой; 5 промеЖуточная каМера. б топочная ДB p-
ца 7 шахта; 8 коллектор. 9 средний канал, /0 боковые каналы
2790 Вт (масса 350 Kr, площадь наrревательной поверхности
2,4 м 2 , КПД печи 0,85 0,88) Топливник печи выполняют
в виде узкой внутренней шахты из оrнеупорноrо кирпича
на ребро; кладку топливника стяrивают двумя болтами.
Подом шахты служит подвижная колосниковая решетка.
В верхней части шахты устраивают отверстие для уда-
ления водяноrо пара и частично rазов, выделяющихся при
подсушке и rорении топлива. Поддувальную дверцу снаб-
жают приспособлением для реrулирования подачи воздуха
и, таким образом, интенсивности rорения топлива (0,26
1,0 кr/ч).
rорение происходит на поверхности eCTeCТBeHHoro OT
Коса топлива. В процессе rорения топливо постепенно спол-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/2 8. Hemen/lOeAlKU8 оmоnuте/lЫiШ ne'/U 55'(
зает вниз, и слой rорящеrо топлива сохраняет постоянную
толщину, т. е. в печи поддерживается постоянный режим
rорения.
При расчете нетеплоемких печей определяют площадь
наружной наrревательной поверхности при известной теп-
ловой мощности, задаваясь величиной удельноrо тепловоrо
ПОТOI<а по опытным данным (например, 3500 Вт/м 2 для
rладкой металлической поверхности печи при сжиrании
уrля). При этом учитывают также теплоотдачу стальных
печных труб, если они имеются.
Расход топлива Oj, кr/ч, находят по формуле [обозна-
чения см. формулу (12.1)]
Gl===з,6Qп/Q 1']п, (1214)
rде 1']п принимают равным 0,4 для кустарных металлических печей;
0,65 для футерованных печей.
Зная расход топлива, устанавливают объем топливника
V T , м З , печи
V т === kG1/PT, (12.15)
rде k коэффициент запаса топлнва, применяется при печах дли-
тельноrо rорения; Рт плотность топлива, кr/м З .
к нетеплоемким печам относят камины, представляю-
щие собой нишу для OTKpbIToro сжиrания топлива. Нишу
оформляют в виде прямоуrольноrо или полукруrлоrо пор-
тала. Очаr для сжиrания топлива лишь частично оrраж-
дают стенками. В помещение поступает излучение от cro-
рающеrо топлива и HarpeTblx стенок,
Камин является декоративным элементом интерьера,
блаrоприятно воздействует на людей, ускоренно обоrревает
помещение, способствует увеличению в нем воздухообмена.
Однако как отопительное устройство камин несовершенен
ero КПД не превышает О, 15 O,2.
По конструкции чаще встречаются камины с односто-
ронним излучением от наклонной задней и развернутых
боковых стенок (рис. 12.9), хотя возможно устройство
менее эффективных по теплотехническим показателям ка-
минов с двух- И трехсторонним излучением.
На рисунке даны общий вид и разрезы по камину,
находящемуся на промежуточном этаже здания. Под ка-
мина снабжают колосниковой решеткой. Заднюю стенку
выполняют наклонной (см. разрез на рис. 12.9) для уси-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
558 TAQВa 12. Пtчное отоиlние
ОБЩИЙ ВИД
б!
ПЛАНЫ
. 1
11
I
о
5
3
2
W"
100
Рис. 12.9. Камии с односторонним ИЗJlучением
I ... зольник, 2 ПОД С кощюниковой решеткой Посередине. 3 lI'оплииник;
11 .... наклонная вадняя стенка; 5 ды\ювой карниз; 6 дымовая каМера; 7
задвижка; 8 дымовая rорловина; 9 отвод, /0 дымовая труба; 1/ под-
топочный JlИСТ
ления излучения в нижнюю зону помещения. Над задней
стенкой устраивают выступ дымовой карниз для сбора
конденсата, выпадающеrо из rазов при растопке камина.
Выше карниза помещают дымовую камеру для сбора про-
дуктов сrорания топлива перед rорловиной. Боковые и
заднюю стенки, а также под камина футеруют оrнеупорным
кирпичом.
9 11.9. Проектирование печноrо отопления
Прежде Bcero выбирают печь, подходящую для отоп-
ления помещения, с учетом требований, предъявляемых
к ее КО!lСТРУКЦИИ ( 12.2). Желателен выбор печи типовой
конструкции, причем тепловая мощность, указанная в ее
техническом паспорте, должна равняться расчетным тепло-
потерям помещения. Точноrо совпадения этих показателей
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj /2.9 Проектироеание печН080 отопления 559
оБЫЧIIО не достиrают (при выборе печи допустимо отклоне-
ние :1::15%), поэтому после выбора теплоемкой печи при-
ходится приводить ее теплоотдачу в соответствие с тепло-
потерями помещения. Для этоrо уточняют размеры и По-
казатели элементов печи с учетом вида топлива и распо-
ложениЯ ее в помещении: проверяют высоту топливника
(см. 12.4), тепловосприятие и скорость движения rазов в
каналах, теплоаккумулирующую способность и плотность
тепловоrо потока на теплоотдающей поверхности (см. 12.5).
Затем выявляют влияние неравномерности теплопере-
дачи печи на изменение температуры воздуха в помещении.
Известно, что при эксплуатации одной и той же печи в
различных по конструкции помещениях колебания темпе-
ратуры воздуха в них MorYT значительно отличаться. По-
этому проделанные расчеты дополняют проверкой на теп-
лоустойчивость помещения, характеризующуюся ампли-
тудой колебания температуры воздуха в этом помещении.
Амплитуду колебания температуры воздуха At, ос,
при печном отоплении помещения определяют по формуле
А О,7МQп ( 12.16 )
t п .
(BA)j
i=1
rде М коэффициент неравномерности теплопередачи, принима-
емый по паспорту печи; В коэффициент теплопоrлощения i-й
оrраждающей коиструкции помещеиия, Вт/ (M .ОС); вычисляется
по формулам, приведенным в rл. 2; А площадь внутренней по-
верхности i-й оrраждающей конструкции, м 2 .
в формуле (12.16) числитель выражает тепловой поток,
недодаваемый или излишне подаваемый печью в помещение
при периодической топке; знаменатель тепловой поток,
выделяеМЫЙ или поrлощаемый поверхностью всех оrраж-
дений при изменении на 1 ос температуры воздуха в том же
помещении.
Значение At, вычисленное по формуле (12.16), не должно
превышать 3 ос. Если At>3 ос, то, несмотря на удовлетво-
рительное выполнение предыдущих проверок, необходимо
вновь возвратиться к выбору печи, но более массивной с
пониженным значением коэффициента М.
Проектирование печноrо отопления завершают разработ-
кой противОпожарных мероприятий по проверенным на
практике правилам.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
580 rлавй 12. Печное отопление
Печи устанавливают так, чтобы расстояние от топоч-
ной дверцы до противоположной стены было не менее
1250 мм, от поверхности пола до дна зольника и rазообо-
ротов не менее 210 мм, от верха перекрыши до незащи-
щенноrо от возrорания потолка не менее 350 мм для
печей с периодической топкой и 1000 мм для печей дли-
тельноrо rорения (при защищенном потолке было
250 и 700 мм).
Конструкции здания из rорючих или трудноrорючих
материалов, примыкающие к печам и дымовым трубам,
защищают от возrорания «разделками» вставками из
неrорючих материалов. Вертикальные разделки у печей
и дымовых труб, установленных в проемах стен из rорючих
материалов, предусматривают на всю их высоту в пределах
помещений, причем толщину разделок принимают не менее
толщины стены. rоризонтальные разделки устраивают в
тех местах, rде конструкции здания из rорючих или труд-
ноrорючих материалов примыкают к дымовым каналам.
Разделки выполняют в виде утолщения кладки каналов
по правилаМ J указанным в прил. 15 к rл. СНиП 2.04.05-86.
Верх разделки делают выступающим на 70 мм над полом
вышерасположенноrо помещения.
При расположении печей и дымовых труб вдоль стен
устраивают воздушные полости «отступки» на всю их
высоту (шириной не менее 130 мм при толстостенных пе-
чах и 250 мм при тонкостенных). Стены и переrородки в
отступках из rорючих или трудноrорючих материалов за-
щищают теплоизоляционными неrорючими материалами.
В чердачных помещениях расстояние от наружной по-
верхности дымовых каналов до конструкции из rорючих
и трудноrорючих материалов принимают в свету не менее
130 мм; при конструкциях из металла или железобетона
расстояние не менее 130 мм считают от внутренней поверх-
ности стенок каналов.
Пол из rорючих или трудноrорючих материалов перед
фронтом печей защищают металлическими листами; пол
под каркасными печами на ножках металлическими ли-
стами по асбестовому картону толщиной 10 мм.
Пример 12.1. Проверим !lриrодность тонкостенной печи повы-
шенноrо проrрева марки ПТК-З000 (см. рис. 12.6) для отопления
;уrловоrо помещения деревянноrо здания. Помещение имеет размер
в плаие 5,25Х 3,55 м, высоту 3 М, двойные окна ПЛощадью 4,8 M'i.
внутреннюю дверь ПЛощадью 1,8 м 2 ; теплопотери Qп==3100 Вт.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
12.9 Проектированuе nечноео отопления 1>81
Топливо для печи дрова с Q == 12600 кДж/кr. Печь массой 780 Kr
обладает коэффициентом М==0,44 при двух топках в суткн.
Приннмаем продолжительность топкн печи по табл. ] 2.1 с поп-
равочным коэффициентом 1,5 для печи повышеиноrо проrрева, т. е.
m== 1,25 .1,5== 1,9 ч. При двух топках в сутки промежуток времени
между топками n==12 1,9==1O,1 ч.
1. Расчет топливника. Расход дров за одну топку по формуле
(12.1) составляет
3 6.3100.12
О== i2600.0 7 15,2 Kr.
,
Расчетная площадь пода печн по формуле (12.2) при р==400 Kr/мa
и h сл ==0,3 м (пр ил. 1)
А под == 4d;:; з ==0,127 м 2
,
близка к фактической площади пода (см. рис. 12.6), равной 0,5\ Х
хО,26==0,133 м 2 .
В топливнике печи установлена колосниковая решетка размером
0,25х О, 15 м. Удельное напряжеиие колосниковой решетки найдем
из формулы (12.3)
Bp 1 9.015;.0 15 213 кr/(ч,м2),
, , ,
что меньше допустимоrо напряжения, 250 Kr/ (ч ,м 2 ).
Требуемую высоту топливника вычислим по формуле (12.4)
при QT/VT==405000 Вт/м 3 (прил. 1)
15.2.12600.0,9
h T == 3,6.1,9.0,133.405000 0,47 м.
Высоту топливника печи по рис. 12.6 (0,42 0,49 м) оставляем
без нзменения.
Площадь поддувальноrо отверстия печи составляет А п. 0==
==0,12.0,12==0,0144 м 2 . Скорость движения воздуха в поддуваль
ном отверстнн определим из формулы (12.5) при Lo==IO M 3 /Kr
(прил. 1) н t n ==20 ос.
15,2.10 [1 + (20:273)]
v 3600.1,9.0,0144 1,7 м/с.
Скорость движения воздуха в допустимых пределах.
2. Проверка тепловосприития печи. Печь за срок наrревания
и остывания (12 ч) должна передать в помещение общее коли-
чество теплоты, найденное по формуле (12.6),
QЬ щ ==3,6.3100.12== 133920 кДж.
ПО рис. 12.6 установим площадь внутренней поверхности топ-
ливника и rаэоходов печи, по прил. 2 плотность воспринимаемоrо
тепловото потока;
36 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
562 rлава 12. Печное отопление
.L
топливник. . . . . . .. а т ==О,9 м 2 , QT==7oo0 BTjM 2
первый rазоход с перева-
лом . . . '" . . . ., аl==I,03 », Ql==52oo »
промежуточные rазоходы а пр == 1,5 », Qnp== 2670 »
Тепловосприятие внутренннми стенками печи в течение 1 ч вы-
числим по формуле (\2.8)
QBпcnp==з,6 (7000.0,9+5200.1,03+2670.1,5)==56380 кДж/ч.
В течение одной топки (\,9 ч) тепловосприятие печи составит
Qобщ ==mQBOCf'p== 1,9.56380== 107120 кДж,
что значительно меньше требуемоrо тепловоеприятия (133920 кДж).
Увеличим высоту rазоходов печи на 0,13 м (одиu ряд кирпича
на ребро). Площадь восприятия возрастет: первоrо rазохода на
0,10 м 2 , промежуточных на 0,46 м 2 , тоrда
mQвоспр== 1,9,3,6 (7000,0,9+5200.1,13+2670.1,96) == 119080 кДж,
(отклонение от Q щ, равное 11 %, допустимо).
Таким образом, принимаем высоту печи 1,55+0,13==1,68 м.
3. Расчет скорости движении rазов в каналах печи. Скорость
движения rазов найдем по формуле (12.9):
в первом rазоходе (см, рис. 12.6) при температуре rазов 700 ос
(прил. 2)
15.2,10 [l + (700: 273)]
Vl == 3600.1,9, О, 13.0, 26 2,34 м/с;
в промежуточиых rазоходах при температуре rазов 500 ос
15,2.10 [1 + (500:273)]
v np 3600,1,9 [(0,445.0,06)+(0,255.0, 125)]2
Скорость двнжения rазов находится в допустимых пределах
(прил. 2).
4. Проверка теплоаккумулиции печи. Печь должна аккумули-
ровать количество теплоты, вычисленное по формуле (12,10)
Q к==з,6.31О0.10,1==112716 кДж.
Активный объем (см. рис, 12.6) с учетом увеличения высоты
печи V a ==0,775.0,52 (1,35+0,13)==0,596 м 3 .
Объем ПОЛостей в печи:
в топливнике 0,51.0,26.0,42==0,0557 м 3 ;
в вертикальных каналах 0,255.0,58 (0,51+0, 13)==0,0946 мВ;
в каналах 14-ro ряда 0,34.0,39.0, 13 .2 0,21 .0,065х
ХО 13.4==0028 м 3 '
'у заrрузочноЙ дверцы 0,2.0,4.0,12==0,0096 м 3 .
Общнй объем полостей в пределах активноrо объема печи
V п==О, 188 м 3 .
Действительная теплоаккумулиция печн по формуле (12.11)
QaKK==(0,596 0,188) 1650-.0,88.160==94787 кДж.
(отклонение от Q'Шк, равное 15%. допустимо),
0.54 м/с.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 129. Проектuрованuе nечноео отОnАения 563
5. Проверка плотности теплоотдачи печи. Площадь наружной
наrревательной поверхности, относящейся к активному объему
печи, СОС1авляет:
боковых стенок (включая теплоотдачу в широкую отступку)
(0,775+0,52) 2 (1,35+0,13)==3,83 м 2 ;
перекрыши (с поправочным коэффициентом 0,75) 0,775.0,52x
ХО,75==0,30 M .
Общая «приведеиная» площадь А п==4, 13 м 2 .
Плотность тепловоrо потока на «прнведенной» теплоотдающей
поверхности печи повышенноrо проrрева, вычисленная по формуле
(12.12),
qотд == 3100: 4, 13== 750 Вт/м2,
находится в допустимых пределах
6. Расчет амплитуды колебаиий темпе)атуры воздуха в обоrре-
ваемом Помещении. Для определения амплитуды вычисЛим сумму
произведениii коэффициента теплопоrлощения В на площадь А
всех оrраждеиий помещения, используя зиачеиия В, приведенные
в rл. «Печное отопление» Справочника проектировщика, 1975 r.
наружные стены дощатые с известковой штукатуркой
(ВА)". с ==4,3 (5,25+ 3,55) 3 4,8) ==92,9;
двойные окна
(В А)ок == 2,67.4,8 == 12,8;
внутренние стены дощатые с известковой штукатуркой
(ВА)в. с==4,21 (5,25+3,55) 3)== lll,1;
дверь
(ВА)дв==2,9.1,8==5,2;
пол деревянный
(В А)пл == 2,99. 5,25.3,55 == 55,7;
потолок деревянный
(ВА)пт ==3,62.5,25.3,55 == 67,5 Вт/ОС.
Bcero (ВА)==345,2 Вт/ОС.
Амплитуду колебаний температуры воздуха в помещении най
дем по формуле (12.16)
At==0,7.0,44.3100f345,2==2,8°C < 3°С.
Вывод: печь марки ПТК-З000 (см. рис. 12.6) приrодна для отоп-
ления dаданиоrо помещеиия при условии увеличения высоты ее ra-
зоходов иа 0.13 м, т, е. иа одни ряд кладки кирпича на ребро.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Составьте порядовки кладки кирпнча, начнная с 10'ro ряда
печи, представленной на рис. 12,7 двумя разрезами.
2. Изобразите расположение оrоловков дымовых труб, удален-
ных от конька крыши здания на 1, на 2 и более 3 м.
36*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
564 rЛй6й 12. rЙЗО80е отопление
3. KaKoro вида песок применяют для приrотовления rЛИНЯноrо
раствора?
4. Разработайте конструкцию кирпичной разделки дымовой
трубы (дополнительно используя неrорючие материалы) в месте
соприкосновения ее с перекрытием из rорючеrо материала толщи
ной 210 мм.
5. Рассчитайте плотность тепловоrо потока, воспринимаемоrо
стенками rазохода печи при температуре rазов 700 ос и скорости их
движения 2 м/с.
6. Выполните аэродинамический расчет печи, изображенной на
рис. 12.4, при температуре наружноrо воздуха О ос, сжиrании в печи
дров и расстоянии от устья дымовой трубы до колосниковой решет
ки 5 м.
7. Подсчитано, что при печном отоплен ни аМплитуда колебаний
температуры воздуха в проектируемом помещении превышает 3 ос.
Какими способами можно довести амплитуду до 3 ос?
8. Опишите по литературным источникам особенности KOHCTPYK
ции русской печи с обоrревательным щиткоМ.
r п а в а f3. rаэовое отоппение
13.1. Общие сведения
Из всех видов топлива rаз эколоrически наиболее
чистое, так как при правильной орrанизации процесса ero
сжиrания содержание вредных веществ (канцероrенов,
окислов азота, оксида уrлерода) в продуктах сrорания
минимально. Около 30% потребляемоrо в СССР rаза pac
ходуется на нужды теплоснабжения. Использование rаза
экономически выrодно, что обусловлено повышением кпд
arperaTOB и сокращением расхода топлива, более леrким
реrулированием температурных полей и состава rазовой
среды в рабочем пространстве отопительных установок_
Значительно упрощается и эксплуатация arperaToB.
В СССР используют природные и сжиженные rазы. При-
родные rазы состоят в основном из метана, друrих уrле
водородов MeTaHoBoro ряда, а также небольшоrо количества
азота идиоксида уrлерода (уrлекислоrо rаза). Низшая
теплота сrорания сухих при родных rазов Q ==36 ooo
40000 кДж/м S , плотность p==0,73 1,0 Kr/M s . Сжиженные
уrлеводородные rазы (СУП, которые получают на специ-
альных заводах в результате переработки нeфrи и природ-
ных rазов, состоят из пропана и бутанов. Х ранят и тран-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13.2 rазоеые отопителЬные печи 565
спортируют пропан бутаны на большие расстояния в сжи
женном виде, а перед использованием жидкий rаз испаряют.
Низшая теплота сrорания паров Cyr (смесь 50% пропана
и 50% бутанов) примерно 110000 кДж/м 3 , а плотность
2 35 Kr/M 3 .
, rазовое топливо имеет два основных недостатка взры
воопасность rазовоздушных смесей и токсичность caMoro
rаза (особенно продуктов ero неполноrо сrорания), в связи
с чем необходимо предусматривать систему безопасности,
а также предъявлять повышенные требования при экс
плуатации установок rазовоrо отопления.
Для отопления rаз используют в различных установках:
обычных или специальных котлах, комнатных печах, при-
борах квартирноrо или MecTHoro отопления, в rазовых
отопительно вентиляционных arperaTax. Под термином Ha
зовое отопление» понимают системы отопления:
1) с комнатными печами, работающими на rазе;
2) с rазовымИ водонаrревателями;
3) с rазовыми нетеплоемкими отопительными приборами;
4) с rазовоздушными теплообменниками;
5) с rазовоздушными излучателями;
6) с rазовымИ rорелками инфракрасноrо излучения.
Первый и третий виды систем rазовоrо отопления
местные, остальные MorYT устраиваться как центральными,
так и местными.
13.2. r азовые отопительные печи
rазовые печи наиболее экономичны среди друrих ви
дов печей (их КПД примерно в 1,3 раза выше КПД печей
на твердом топливе), работа их может быть полностью
автоматизирована Сейчас в стране около 2 млн. отопи-
тельных печей, работающих на rазе.
В теплоемкой печи АКХ-14 (рис. 13.1) стенки топлив
ника при установке rорелок непрерывноrо действия вы-
кладывают из rлиняноrо кирпича, rорелок периодическоrо
действия из оrнеупорноr6. В верхней части топливника
устанавливают решетку из оrнеупорноrо кирпича. Из
лучение от нее дополнитt'льно HarpeBaeT стены топливника,
что способствует более равномерному наrреванию поме-
щения по высоте.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
566 [!ЛЙ8Й 13. rйЭО80е отопмние
A
A A
A
510
f
G
770
Рис. 13.1. rазовая отопиrельиая печь АКХ-14
1 рассекаТель. 2 dаслоика, 3 rерметичиая дверка, 4 путь движеиия
продуктов сrорання rаза, 5 сборные коллекторы, б кирпичи насадки, 7
топливннк; 8 rорелка
Каналы печи выкладывают из кирпича в три яруса для
развития тепловоспринимаюrцей поверхности на коротком
пути движения продуктов сrорания rаза. В центре ВОСХО-
дяrцих потоков rорючих rазов расположены одии над дру-
rим три ряда рассекателей, которые направляют продукты
СfQраиия к боковым стеиам печи. Печь сверху Дополияют
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 132 rазО8ые отопитeJIьньсе печи 567
A
/2
А A
4 "б
7
8
I(J
tf
A.".,J
5JJ
Рис 13.2. Отопитель"а" печь заводскоrо Иdrотовления AKX CM-l
1 корпуо печн, 2 ПОДЦУВdЛО, 3 rореЛl<а; 4 выходной патруБОI<. 5
шлаковата, б заслонка, 7 крышка, 8 муФта. 9 металличеСI<ая пола"
K3Mepd, 10 съе\!иая оправа, 11 стекло; 12 тер\!ореrулятор
тяrопрерывателем, который предохраняет ее от избыточ-
ной и обратной тяrи, что важно для устойчивой работы
rорелки (показан на рис. 13,3). Кроме Toro, через тяrопре
рыватель осуществляется постоянное вентилирование верх-
ней зоны помещения.
Тепловая мощность печи AKX 14 при двух топках в
сутки (продолжительностью не более 2 ч подряд) COCTaB
ляет 2600 ВТ, КПД достиrает 90%. При работе с rорелками
непрерывноrо действия теплоотдача печи увеличивается на
30 %. Недостатком печи яв.тIЯетсЯ ее кустарное изrотовлеНllе.
Печь AKX CM 1 (рис. 13.2) тепловой мощностью 2000 Вт
сконструирована для заводскоrо изrотовления и рассчитана
на непрерывную топку. Ее доставля в rOToBoM виде и
устраивают без фундамента. Топливник печи не футеруют
оrнеупорным кирпичом, так как ero внутренняя поверх
ность наrревается не выше 250 ОС. В нижней зоне печи yc
танавливают rорелку и металлический патрубок для подачи
воздуха в топливник. Для наблюдения за rорением в ниж-
ней части печи расположено смотровое окно. Над rорелкой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
668 rAaea 13. rаэоеое отопление
установлена металлическая полая камера. Продукты cro-
рания rаза поднимаются вверх по кольцевому каналу меж-
ду корпусом печи и камерой и передают теплоту стенкам
печи. В верхней зоне продукты сrорания проходят в rазо-
сборник и, минуя заслонку, через стальной соединительный
патрубок попадают в дымоход. Подачу воздуха в печь
реrулируют заслонкой, установленной непосредственно
перед выходным патрубком.
Разработана также печь AKX-CM 2 большей мощности
(4300 Вт), диаметром 693 мм и высотой 2000 мм, которая
по конструкции принципиально не отличается от печи АКХ-
CM l.
в печах АКХ устанавливают rорелочное устройство,
rлавные элементы KOToporo основная и запальная ro
ре.пки и автоматика безопасности. Основная rорелка
эжекционная, первичный воздух (50% необходимоrо для
полноrо сжиrания) проходит в rорелку, остальная часть
воздуха подмешивается к пламени непосредственно в топ-
ке. Подача rаза на запальную rорелку начинается при
нажатии пусковой кнопки автоматики безопасности. Ав-
томатика безопасности предназначена для прекращения
подачи rаза на основную и запальную rорелки в с.l1едуlO-
щих случаях: при отсутствии тяrи в дымоходе печи, поrа-
сании пламени на запальной rорелке, падении давления
rаза перед rорелкой ниже допустимоrо предела (последнее
может привести к проскоку пламени внутрь rорелки или
поrасанию ero).
Для поддержания заданной температуры воздуха в
помещении устанавливают термореrулятор (см. рис. 13.2),
и теплоотдачу печи реrулируют изменением расхода rаза.
Внутри цилиндрическоrо корпуса термореrулятора поме-
щен баллон, заполненный керосином, в который впаян
сильфон. Шток затвора находится внутри сильфона. При
повышении температуры воздуха в помещении керосин
расширяется, сжимает сильфон, и затвор закрывает седло.
В этом случае rаз идет через малое отверстие в количестве,
необходимом для устойчивоrо rорения. При понижении
температуры затвор отходит от седла, и расход rаза уве-
личивается.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13 3 rаэоеые eoaoHazpeeameAu 569
13.3 rазовые водонаrревателн
При неплотной застройке жилых районов OДHO ДBYX
этажными зданиями применяют системы квартирноrо отоп-
ления (см. 6.7). Источником теплоты в квартирной си-
стеме водяноrо отопления может быть rазовый водонаrре-
ватель.
Автоматический rазовый водонаrреватель ArB 80 (BMe
стимость бака 80 л, тепловая мощность 7 кВт, КПД не
менее 81 % ) используют для отопления помещений пло-
щадью 50 60 м 2 . Водонаrреватель (рис. 13.3) состоит из
внешнеrо цилиндра (кожуха), BHyTpeHHero бака из сталь-
Horo оцинкованноrо листа толщиной 3 мм, основной И За-
пальной rазовых rорелок и rазоотводящеrо устройст-.ва.
В центре бака расположена теплообменная жаровая труба.
Холодная вода поступает в бак внизу и, постепенно Harpe-
ваясь, поднимается к выходному патрубку в верхней ero
части. В нижней части аппарата расположены основная
и запальная rорелки. Основная rорелка эжекционная,
rде происходит частичное предварительное смешивание
rаза с воздухом. Первичный воздух (в количестве 55% Teo
ретически необходимоrо для полноrо сжиrания) поступает
из помещения в rорелку, эжектируясь струей rаза. rазо-
воздушная смесь, выходя из orHeBbIx отверстий чуrунной
rоловки rорелки, поджиrается пламенем запальной ro
релки. Вторичный воздух поступает к пламени уже в самой
Топке.
При работе основной rорелки вода наrревается до
требуемой температуры (80 90 ОС), после чеrо терморе-
rулятор автоматически прекращает доступ rаза к основной
rорелке. Запальная rорелка работает постоянно, и при
понижении температуры воды воспламеняет rазовоздушную
смесь, вновь выходящую ИЗ основной rорелки. Подача rаза
в аппарат автоматически прекращается при недопустимом
снижении давления rаза, а также при уменьшении разре-
жения в дымоходе.
В ArB-120 (вместимость бака 120 л, тепловая мощность
14 кВт) нижнее днище образует водяную рубашку, которая
повышает КПД аппарата на 5% и одновременно снижает
температуру нИжней части кожуха.
Для ВОДяноrо отопления используют также комбиниро-
ванные аппараты с водяным контуром типа AKrB с двумя
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
57 О r лава 13. rазоеое отопление
4 6'
1.:.
!
J
2
' O
o
m
б
<G
2-
I
4::>
1
о
ХОЛОДНАЯ
ВОДА
d y J2
m
о
7
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/3.4. rаэовые NeтenADe.llKUe оmопumВАЬNШ прuборы 1171
Рис. 13.3. Автоматический rазовый емкостный водонаrреватель ArB-80М
/ реrулятор первичноrо воздуха основной rорелки; 2 электромаrИИТНБlII
клапаи. 3 rазовыЙ Фильтр; 4 термометр; 5 тяrопрерыватель; б кожух;
7 резервуар; 8 жаРОВ8Я труба; 9 термореrулятор; /0 теПловая нзо-
ляция; / / запальиая rорелка; /2 термопара; /3 основная rорелка
Рис. 13.4. rазовыll отопнтельныlI аппарат с ВОЛЯНЫМ контуром AorB-2з,2
/ rазовый кран; 2 rазопровод; 3 блок автоматики реrулирования; 4 ...
блок автоматики безопасности; 5 датчик тяrи; б датчик температуры воды;
7 термометр; 8 основная rорелка; 9 патрубок входа; /0 змеевик тепло.
обменника; 11 выход rорячей воды; /2 короб дымоотвода; /3 патрубок
дымоотвода; /4 ЗаПальнаЯ rорелка; /5 рerулятор первичноrо воздуха ос-
новной rорелки
отдельными теплообменниками для rорячеrо водоснабжения
и отопления. Основные характеристики аппарата: тепловая
мощность 29 кВт, температура наrретой воды 50
90 ос, КПД не менее 83%. rабаритные размеры: rлубина
570, ширина 750, высота 850 мм.
Применяют также специальные отопительные rазовые
аппараты с водяным контуром типа AOrB, предназначен-
ные для работы на природном и сжиженном rазе. Эти ком-
пактные приборы длиной 550 мм и высотой 850 мм, теп-
ловой мощностью 11 ,6 29 кВт предназначены для отоп-
ления помещений площадью 80 200 м 2 .
Отопительный аппарат AOrB-6 разработан на базе
ArB 80 тепловой мощностью 6 кВт с измененной конст-
рукцией теплообменника. Аппарат выполнен в виде прямо-
уrольной тумбы длиной 415, шириной 380, высотой 800 мм.
На рис. 13.4 показан отопительный аппарат AOrB-23,2,
представляющий собой напольный шкаф из листовой стали.
В конструкцию отопителя входят теплообменник, rope-
лочные устройства с эжекционной rорелкой, блоки авто-
матики. Теплообменник выполнен в виде cBapHoro штам-
пованноrо радиатора, размещенноrо rоризонтально и имею-
щеrо со стороны задней стенки аппарата трубы входа и
выхода воды. Перед патрубком дымоотвода создана специ-
альная полость короб, служащий для стабилизации
тяrи в камере сrорания,
13.4. rазовые нетеппоемкие отопительные прнборы
Для сезонноrо обоrревания жилых помещений в южных
районах страны используют rазовые воздухонаrреватели
камины радиационноrо и конвективноrо действия.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
672 Тлава 18 Тазовое отопленuе
J
f
'
Рис. 13.5. rазовый отопительиый камии
«AMpa радиациоиноrо действия
1 rope.lll<a иифраКРАсиоrо излучеиия
2 теплообменник. 8 блок автома-
tики безопасиости, 4 rазопровод' 5
автоматический реrулятор тяrи, 6
дымоотводящий патрубок
Рис. 13.6. rазовый отопитель-
ный камнн AOr-5 коивектив-
Horo действия
1 запальиое устройство,
2 камера crораиия. 8
облицовка, 4 КАиал стеи.
иой, 5 экраи, 6 термо-
пара, 7 провод пьезоэлект-
рнческоrо запальиоrо устрой-
стаа. 8 трубка запальиика;
9 rазопровод, 10 rорелка
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/8.5. rа8080эдУШНblе теllAооб.ll8ННUКU 678
Камин «Амра» (рис. 13.5), предназначенный для мест-
Horo отопления помещений с теплопотерями до 3,5 кВт,
являетсЯ аппаратом радиационноrо действия с отводом
продуктов сrорания в дымоход. Аппарат состоит из rорелки
инфракрасноrо излучения с керамической насадкой (см.
9 13.7), теплообменника, через который проходят про
дукты сrорания, отходящие от rорелки и наrревающие
воздух, дымоотводящеrо патрубка, в котором установлен
реrуляТОр тяrи, и блока автоматики безопасности, отклю-
чающеrо подачу rаза в rорелку при поrасании пламени.
Камин Kr (или AOr 5) конвективноrо действия YCTa
навливается у наружной стены помещения (рис. 13.6).
Камера сrорания камина конструктивно состоит из трех
отсеков: собственно камеры сrорания, камеры уходящих
rазов и воздушноrо канала. Стенной канал выполнен из
наружноrо и BHYTpeHHero коробов с фасадной решеткой.
Через один короб выбрасываются продукты сrорания на-
ружу, а через друrой подсасьшается воздух к rорелке.
Эжекционная rорелка, установленная в нижней части
камеры сrорания, состоит из корпуса со смесителем и or-
невой насадки. На корпусе имеется заслонка, которая
служит для реrулирования подачи воздуха.
Пределы реrулирования температуры воздуха в поме-
щении от 10 до 35 0 с. Тепловая мощность камина 5 кВт,
КПД не менее 80 % .
13.5. fазовоздуwные теплообменники
В системах воздушноrо отопления (см. rл. 10) воздух
может наrреваться в rазовоздушных теплообменниках,
коrда теплота продуктов сrорания rаза частично или пол
ностью передается холодному воздуху. При теплопередаче
через стенку КПД прямоточных или циркуляционных
rазовоздушных теплообменников составляет 70 90 %, а при
наrревании воздуха в результате непосредственноrо сме-
шения с продуктами сrорания rаза КПД смесительных
теплообменников возрастает до 100 %.
Особое значение такие воздухоподоrреватели приобре-
тают при отоплении объектов на Крайнем Севере, rде при
низкой температуре наружноrо воздуха возможны замер
зание теплоносителя и длительная остановка систем воДЯ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Б74 r Ай"й 13 ra'JDВO! отопленав
т:"'.,"" ,,,,,"",
10
==;
...>-
ш<:t
t8
IQ
Рис. 13.7. rазовоздушныii теплообменннк Tr 450
1 Тазовая торелка; 2 воздушный патрубок Торелкн, 3 раднальныЙ вен-
IfНЛЯТОР для подачн воздуха, 4 дымовая труба; 5 камера сТорання; 6 коль-
цевой теплообменник: 7 вннтообразная переТОрОДl<а; 8 проволочная CeTI<d;
9 Эl<рdН; 10 НdРУЖНЫЙ кожух
ХОЛОДНЫЙ ВОЗДУХ
о)
rАЗ
i{
'"
1
HArPET АА
СМЕСЬ
3 HArpEТAR
СМЕСЬ
rАЗ
Рис. 13.8. Лрииципиальные схемы смесительных rазовоздушиых наrреватеJIСИ
Brc с разбавлением продуктов сrорання в спецнальной камере (а) и сжнтаllием
rаза lIепосредст оеllИО в потоке воздуха (6)
1 блок Тазовых тормок: 2 камера смешею'я; 3 веитилятор
Horo отопления, что приносит большой экономический 11
социальный ущерб.
Прямоточные или рециркуляционные rаЗ0воздушные
теплообменники разработаны тепловой мощностью до
6 МВт. На рис. 13.7 приведен теплообменник Tr 450. в этом
теплоrеllераторе установлена вихревая rазовая rорелка.
Из камеры сrорания rазы по радиальному каналу посту-
пают в кольцевой теплообменник, откуда через Дымовую
трубу удаляются в атмосферу. Стенки кольцевоrо тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 13 5 rаэовоэдушные теплообменники 575
обмен ника с обеих сторон омываются HarpeBaeMbI 1 возду-
XOVI, HarHeTaeMbIM радиальным вентилятором. Воздух в
количестве до 16000 мз/ч, не смешиваясь с продуктами
сrор"ниЯ, наrревается на 100 110 ос и поступает в систему
воздушноrо отопления. Теплоrенератор снабжен системой
аВТО'l1атикИ, реrулирования, которая обеспечивает двух-
ступенчатое реrулирование тепловой мощности (50 и 100%
номинальной наrрузки). Автоматика безопасности преду-
сматривает автоматический пуск теплоrенератора и аварий-
ное отключение rаза. Номинальная тепловая мощность
теплоreнератора 450 кВт, электрическая до 22 кВт.
Смесительные rаЗ0воздушные теплообменники (BrC)
применяют для COBMecTHoro отопления и вентиляции про-
изводственных помещений, коrда вентиляционная тепловая
наrрузка превышает отопительную, что характерно для
большинства промышленных зданий. Смесительные возду-
хонаrреватели находят (особенно за рубежом) широкое
применение в качестве децентрализованных теплоисточ-
ников В помещения подают смесь наружноrо воздуха с
продуктами сrорания rаза, причем рециркуляция воздуха
исключается.
В смесительных воздухонаrревателях rаз можно сжи-
[ать при небольшом коэффициенте избытка воздуха (1 ,05
1,2), а продукты сrорания далее смешивать с потоком хо-
лодноrо воздуха (рис. 13.8, а). Можно сжиrать непосред-
ственно в потоке HarpeBaeMoro воздуха, при этом коэф-
фициент разбавления продуктов сrорания воздухом опреде-
ляется температурой HarpeBaeMoro воздуха (рис. 13.8, б).
Чаще применяют BrC BToporo типа. Смесительные
воздухонаrреватели из-за Toro, что температура наруж-
Horo воздуха переменна, имеют широкий диапазон pery-
лирования. В наrревателях установлены диффузионные
rорелки (без предварительноrо смешения rаза с воздухом).
BrC разработаны трех типоразмеров с номинальной тепло-
вой мощностью 1,0 6,4 МВт при количестве HarpeBaeMoro
воздуха 50 250 тыс. мЗ/ч.
Все наrреватели оснащены автоматикой реrулирова-
ния температуры смеси, а также автоматикой безопасности.
Основные достоинства BrC практически полное ис-
пользование химической теплоты сжиrания rаза (КПД
около 100%), значительное снижение затрат на сооружение
котельных и тепловых сетей из-за уменьшения их мощ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
576 r лава 13 rаэовое оmопленuв
НОСТИ 11 протяженности. Основной недостаток BrC по
вышенное содержание вредНЫХ веществ (в основном СО)
в воздухе, подаваемом в помещение.
В производственных и вспомоrательных зданиях про
мышленных предприятий BrC применяют также в каче.
стве первой ступени наrревания воздуха (с последующим
доrреванием ero до требуемой температуры в водяных
калориферах) или второй ступени наrревания воздуха
после первичноrо наrревания в утилизаторах теплоты
выбросноrо вентиляционноrо воздуха.
13.6. fазовоздуwное лучистое отопление
В системе rазовоздушноrо отопления с излучателями'
функцию отопительных приборов выполняют теплоизлу-;
чающие трубы, проложенные в верхней зоне (не ниже 5 м :
от поверхности пола) помещения (рис. 13.9). Внутри замк- 1
HYToro контура теплоизлучающих труб циркулирует смесь
HarpeToro воздуха с продуктами сrорания. Теплоотдача
с поверхности труб в помещение происходит преимущест-
венно ИЗ.JIучением (58 %).
Излучатели собирают на фланцах из тонкостенных
стальных труб (толщина стенки 0,7 мм) диаметром 400 мм
и длиной 6 м. Для уменьшения теплопотерь в верхнюю
З0НУ помещения теплоизлучающие трубы покрывают сверху
теплоизоляцией (рис 13.9), а сбоку устанавливают про-
дольные вертикальные стальные экраны (козырьки).
Смесь воздуха с продуктами сrорания rаза проходит
через теплоrенератор. Принципиальная схема движения
потоков в теплоrенераторе тrЛ-О,5 показана на рис. 13.10.
Охладившийся в системе отопления до температуры 8O
90 ос теплоноситель в теплоrенераторе разделяется на два
потока. Основной смешивается с новой порцией продуктов
сrорания rаза rаз cropaeT в дутьевой rорелке, которая
может работать с переменным коэффициентом расхода
воздуха. Далее наrретая смесь с температурой до 340 ос
поступает в систему отопления. Друrая часть теплоноси-
теля в объеме, равном объему продуктов сrорания, про-
ходит через утилизационны.й reплообменник (ТУ) и выбра-
сывается в атмосферу. В ТУ за счет теплоты теплоносителя
наrревается воздух, забираемый из помещения и направ-
/Iяемый в rорелку для сжиrания rаза. При этом несколько
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 136. rавоsо,iJlIШное JI'(ucmoe отоп;lтuе 1;41
2
Рис. 13.9, Схема системы воздушиоrо lIYЧистоrо отоплеиия (: теПЛОИSllучаЮЩИ8lИ
трубами в межфермеином пространстве цеха
1 теплоизлучающие трубы d==400; 2 теплоrеиератор; 3 теПДQИЗОЛЯЦИJl:
4 козырьки
ПРОДУКТЫ В СИСТЕМУ
сrОРАНИIf ОТОПЛЕf\ИIt
rL /
/ :-
!о ..
I ,.
.-
.. I . ,.
.. I ..
I )о
...
rA3
f
!
Мз СИСТЕМЫ
ЕИН
,.
ВОЗДУХ
ИЭ ЦЕXI',
..
3
к
ПРОДУКТЫ сrОРАНИflll АТМОСФЕРУ
Рис. 13.10. Прииципиальиая схема поТоКов rаза, воздуха и rВЗОВОЗдУWИоА смеси
в теплоrеиераторе Tr Л-о, 5
1 rазовая rорелка, 2 дутьевоl! вентилятор. 3 rеПJlоутилш.атор
37 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Б78 Т.4а8а /8. Тasoвое отопление
снижается расход rаза и повышается кпд установки (до
96%).
Теплоrенератор тrЛ 0,5 тепловой мощностью 500 кВт
имеет следующее основное оборудование: дымосос ДА-9,
выполняющий роль циркуляционноrо вентилятора (подача
10000 м з /ч), мощностью 13 кВт; дутьевой вентилятор
Ц 10-28 мощностью 4 кВт; rазовая roрелка ПИВ 450; пла
стинчатый теплоутилизатор СТД.
Преимущества rазовоздушноrо лучистоrо отопления по
сравнению с воздушным отоплением экономия тепловой
энерrии за счет уменьшения rрадиента температуры по
высоте помещения; возможность снижения температуры
воздуха в рабочей зоне при сохранении условий тепловоrо
комфорта; автономность, незамерзаемость, удобство pery-
лирования.
'13.7. fаэовое лучистое отопление
Отопительными приборами в этой системе являются:
rорелки инфракрасноrо излучения. Систему лучистоro!
отопления наиболее целесообразно применять в больших!
помещениях со значительными теплопотерями. Особенн
эффективна она при обоrревании частично или полностью
открытых рабочих площадок (монтажных, сборочных, oт
крытых стоянок автомобилей и т. д.). Небольшие размеры
и масса инфракрасных rорелок делают их удобными дли:
размещения в отапливаемых помещениях. Их теплопере..;
дающая поверхность по площади почти в 10 раз меньше.
чем площадь наrревательной поверхности отопительных
приборов водяноrо отопления. rазовое лучистое отопление
применяется также в различных сельскохозяйственных и
складских помещениях. Существуют системы rазолучи-
cToro отопления крупных сборочных, прокатных и литей-
ных цехов машиностроительных заводов.
На рис. 13.11 показана унифицированная rазовая [о-
релка инфракрасноrо излучения тепловой мощностью 3,7
4,4 кВт. Излучающая оrнеупорная оrневая насадка [о-
релки собрана из 1 О керамических плиток размером 65 х 45 х
х 12 мм каждая. В каждой плитке имеется большое коли-
чество (около 1000) цилиндрических каналов диаметром
1,5 мм.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13.7. rазО80е лучистое отопление 579
1
2
f
t rдз
275
r:t.
tI f,fj
1;5'
Рис. 13.11. rазоваll rорелка инфракраснorо излучення
1 излучатель; 2 CeTl{a; 3 сопло; 4 смеситель; 5 I{ронштейн
Применяется rорелка эжекционноrо типа для rаза низ-
KOro давления с полным предварительным смешиванием
rаза и воздуха. fаз, выходя из сопла, засасывает окружаю-
щий воздух в количестве, необходимом для полноrо сжи-
rания (!Х==: 1 ,05), и перемешивается с ним в смесителе.
fазовая смесь после диффузора смесителя поступает
в распределительную камеру относительноrо большоrо
объема. Скорость потока смеси значительно уменьшается,
чем обеспечивается почти одинаковое статическое давление
на ВНУ1 реннюю поверхность плиток. При этом rазовоздуш-
37*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
580 rAa8a 13. ra3080e omoпAВNue
ная смесь движется с примерно равной скоростью во все}
orHeBbIx цилиндрических каналах и, следовательно, со'
,ЗДает факелы одинаковой длины. ,
При работе rорелки керамические плитки проrрева-
ются на некоторую rлубину и подоrревают rазовоздушную
смесь в orHeBbIx каналах. rазовоздушная смесь cropaeT в
тонком слое над наружной поверхностью плиток, которая
разоrревается примерно до 850 ос. Металлическая сетка,
расположенная над керамическим излучателем, при работе i
rорелки наrревателя становится сама дополнительным
излучателем и, кроме Toro, служит стабилизатором [оре-
ния, предотвращая отрыв пламени.
При температуре излучающей поверхности 850 ос около
60% теплоты, выделившейся при сrорании rаза, передается
излучением, при этом в основном в виде инфракрасныIx
лучей с длиной волны 2,5 2, 7 мкм.
Расчеты систем отопления с излучающими rорелкаМli
для помещений различноrо назначения MorYT значительне
отличаться. Так, для помещений с мало- или нетеплоем,
кими оrраждающими конструкциями, а также для отоп,
ления рабочих мест на открытом воздухе или в случаЕ
зонноrо обоrрева отопительную наrрузку можно определить
по условию комфортной облученности человека. В осталь-
ных случаях наrрузку следует определять с учетом тепло.
потерь помещения и лучисто конвективноrо теплообмена
системы отопления с помещением.
При инфракрасном отоплении сельскохозяйственных
помещений существенное значение имеет плотность облу.
ченности животных, растений, а также обслуживающеrс
персонала, которая не должна превышать 348 Вт/м 2 . Прli
превышении этоrо значения влияние радиационных тепло-
избытков уменьшают воздушным душированием с подачеiJ
наружноrо воздуха на места постоянноrо пребывания
работающих.
Размещение rорелок (число рядов, расстояние межд}l
rорелками в ряду, высоту их подвески над полом, yrOJJ
наклона rорелок) определяют исходя из норм облучеННОСТli
и в зависимости от типа rорелок.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
13.7. r иЗ0808 Аучисm!'J8 отопА8ни8 68 t
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Для отопительноrо аппарата AOrB-29 тепловой мощностыо
29 кВт определите необходимый часовой расход прпродноrо rаза
(V r , м 3 /ч) или паров Cyr.
2. в помещеииях, rде установлены rазовые приборы, иеобхо-
дима вытяжиая вентиляция. Из какой зоны помещения (верхней или
НlIжней) необходимо удалять больше воздуха при использовании
природноrо rаза или паров суп
3. Для повышения КПД arperaToB, в которых сжиrается топ-
ливо, необходимо максимально снижать температуру уходящих
rазов. Почему для rазовых водонаrревателей температура продук-
тов сrорания на выходе из аппарата должна быть: при эксплуатацни
в районах с умеренным климатом не менее 110 ос, а в районах с
холодным климаТGМ не менее 200 ос?
4. Зачем в иижней части двери помещения, rДе устанавливают
rазовые водоиаrреватели (иапример, кухни), иужно предусматри-
вать решетку или зазор между дверыо и полом площадt.Ю не менее
0,02 м 2 ?
5. Исходя из стехиометрическоrо уравнения реакции rорения,
определите теоретически иеобходимое количество воздуха для сжиrа-
иия 1 м 3 метана (У о . м 3 воздуха/м 3 rаза), приняв состав воздуха:
79% азота и 21 % кислорода.
6. Для смесительноrо rазовоrо воздухонаrревателя (BrC),
пренебреrая потерями в окружающую среду, можно считать, что
теплота смеси иаrретоrо наружноrо воздуха и продуктов сrорания
rаза QOM равиа сумме химической теплоты rаза Qr и теплоты, виоси-
мой наружиым воздухом. Следовательно, уравнение тепловоrо
баланса BrC: Qr+ Qs== QOM'
Из этоrо уравнения получнте выражение для коэффнциента раз-
бавления К отношения объема HarpeBaeMoro воздуха к объему
Воздуха, необходимоrо для сжиrаиия rаза в стехиометрических
словнях. При выводе можно принять, что объемные теплоемкости
ВОЗДУХа 11 смеси примерио равиы.
7. Определите значения коэффициента разбавления (см. п. 6)
для BrC, работающих в климатических условиях Москвы, Нориль-
ска, BaK , при сжиrании природиоrо rаза (Q ==36000 кДж/м8,
У о ==9,5 м /м 3 ). Температура смеси на выходе из BrC /ом==+25 ос,
средняя теплоемкость воздуха и смеси с== ] ,25 кДж/ (м3 .ОС).
8. Сколько выделяется водяных паров и С0 2 (мЗ/ч) в помеще-
иие, rде устаиовлеиа одна rорелка иифракрасиоrо излучения, ра-
ботающая иа природном rазе (метане)?
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
582 rлава 14, ЭАetcтрическов отопление
r Л А. В А 14. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ
14.1. Общие сведения
При электрическом отоплении получение теплоты свя.
за но с преобразованием электрической энерrии. По способу
получения теплоты электрическое отопление может быть
с прямым преобразованием электрической энерrии в теп.
ловую и с трансформацией электричества в теплоту в теп-
ловых насосах.
Системы электрическоrо отопления подраЗДeJIЯЮТСЯ на
местные, коrда электроэнерrия преобразуется в тепловую
в обоrреваемых помещениях или в непосредственной бли-
зости от них, и центральные с электрокотлами.
По степени использования электроэнерrии для отоп-
ления различают системы с полным покрытием отопитель-
ной наrрузки и с частичным ее ПОКРl;>rrием (комбинирован.
ное отопление см. 14.5 и 18.4) в качестве как фоновой
(базисной), так и доrревающей частей системы.
Системы электрическоrо отопления MorYT работать по
свободному и вынужденному (например, только ночью)
rрафикам.
Достоинствами систем электрическоrо отопления яв-
лЯ/О'rся высокие rиrиенические показатели, малый расход
металла, простота монтажа при сравнительно небольших
капитальных вложениях, управляемость в широких пре-
делах с автоматизацией реrулирования. Возможность rиб-
Koro управления процессом получения теплоты позволяет
создавать системы отопления, быстро реаrирующие на
изменение теплопотребности помещений.
Вь окая транспортабельность создает условия для
использования электрической энерrии в системах отоп-
леюlЯ зданий и сооружений в отдаленных районах, не
имеющих друrих источников теплоты, а отсутствие про-
дуктов сrорания в эколоrически чистых зонах.
К недостаткам электрическоrо отопления относят высо.
кую температуру rреющих элементов, повышенную пожар-
ную опасность. Распространение электрическоrо отоп-
ления в стране сдерживается неэкономичным использова-
нием топлива, а также оrраниченным уровнем выработки
электроэнерrии. Отпускная стоимость энерrии высокая
из-за значительных капитальных вложений в электро-
станции и линии передач, потерь при транспортировании.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
142 Электрические отопительные приборы 5SJ
Полное электроотопление зданий требует значитель-
Horo расхода электроэнерrии. rодовой расход электроэнер-
rии для отопления 100 м 2 площади rражданскоrо здания
колеблется от 35 на юrе страны до 125 r Дж на севере.
Для уменьшения расхода топлива целесообразно при-
менЯТЬ отопительные установки с использованием тепло
вых насосов. Так, если принять расход топлива на ТЭЦ
мощностью 150 МВт за единицу, то на тепловЫХ станциях
расходуется топлива: районных 1,25, домовых 1,42;
для электрическоrо отопления с приборами прямоrо пре-
образования в теплоту требуется затратить топлива 1,б
2,3, а при электрическом отоплении с тепловыми Haco
сами Bcero 1,08.
Целесообразность применения электрическоrо отопле-
ния в конкретном случае определяют путем сравнения тех-
нико-экономических показателей различных вариантов отоп-
ления здания. При сравнении исходят из стоимости топ-
лива или электроэнерrии с учетом их транспортирования и
потерь при этом, коэффициента использования ТОПЛИВCt,
стоимости сооружения и эксплуатации систем отопления
и теплоснабжения. Принимают также во внимание возмож-
ность реrулирования теплоотдачи приборов и понижения
температуры помещения в нерабочее время. Оценивают
улучшение социально-rиrиенических условий при приме-
нени и электроотоплен ия.
В современных условиях применение электрическоrо
отопления экономически целесообразно в районах распо-
ложения крупных rидростанций, а также при отсутствии
MeCTIJOrO топлива (отдаленные районы Восточной Сибири,
Краинеrо Севера). В будущем следует ожидать использо-
вания электроэнерrии для отопления рассредоточенных
потребителей сельских районов страны.
14.1. Электрические отопитепьные при60РЫ
Электрические приборы с прямым преобразованием
элею рической энерrии в тепловую, как и обычные отопи-
тельные приборы (см. rл. 4), подразделяют по преобладаю-
щему способу теплоотдачи на радиационные, конвективные
и радиационно-конвективные. При температуре rреющей
поверхности ниже 70 ос ИХ относят к низкотемпературным,
выше 100 ос к высокотемпературным.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&-8'4 rAaea 14. ЭАекmрuческое отопАение
о)
о
D) (4
2 ] 1f.
!i
6)
t;.
fj
Рис. 14.1. rреющиЙ кабель в перек.
рытиях здаиий
а замоиоличеииый; 6 в ВОdДУШ,
ноЙ прослоЙке; в замонолнченныЙ
под воздушноЙ прослоЙкоЙ; 1 по.
крытие пола; 2 стяжка толщиноЙ
20 30 мм; 3 замонолнчивающий
слоЙ толщнноЙ40 50 мм; 4 rрею-
щиЙ кабель; 5 звуко-теплоизоля-
цня; 6 несущая железобетонная
плита; 7 воздушная прослоЙка
толщиноЙ 40 50 мм; 8 лаrа 50Х
Х50 мм; 9 настил ПОЛа толщиной
20 мм; 10 замоноличивающий слой
толщиноЙ 20 мм; 1 1 воздуШиая
прослойка толщиной 30 мм
Электроотопительные приборы MorYT быть стационар-
ными и переносными (напольными, настольными, настен-
ными, потолочными); безынерционными и с аккумуляцией
теплоты; нереrулируемыми и со ступенчатым, бесступенча-
тым и автоматическим реrулированием. В зависимости от
конструкции электрические отопительные приборы назы-
вают электроконвекторами, электрокалориферами, эле кт-
ротепловентиляторами. Выпускают также электрические
печи, подвесные панели, rреющие обои, панели с rреющим
кабелем.
Панели электрическоrо отопления с rреющим кабелем
делают совмещенными со строительными консТрукциями
и приставными к ним (см. rл. 11). В панми закладывают
rреющие провода или кабели диаметром 2 6 мм. Провода
обоrревательные с полиэтиленовой (ПОСХП) или полив и-
иилхлоридной (ПОСХВ) изоляцией выполняют из оцин-
кованной стальной проволоки диаметром 1,1 или 1,4 мм.
Кабели наrревательные с маrнезиальной изоляцией и сталь-
ной оболочкой (КНМС) выпускают с токопроводящими
жилами из нержавеющей стали (С), никеля (Н) и нихрома
(НХ). Применяют также провода и кабели друrоrо типа с
никелевой жилой диаметром 1 и 1,2 мм. Электрическое
сопротивление изоляции проводов и кабелей изменяется
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
so 14.2. ЭАектРUЧ8Ci<uе отопительные приборы 51>5
от 1 до 60 ТОм. м *, а термическое сопротивление от
0,6 до 1,2 0 C'M 2 /BT. Минимально допустимые радиусы из-
rиба 5 7,5 диаметров кабеля. Напряжение, на которое
рассчитана изоляция, 380 В и выше. Монтаж кабелей про-
изводят при температуре не ниже 15 ос.
За рубежом известны rреющие кабели, в которых токо-
пр.оводящая жила выполнена из сплавов, обладающих
низким температурным коэффициентом сопротивления, что
значительно упрощает тепловые расчеты. В настоящее
вреМЯ разрабатывают принципиально новую конструкцию
кабелей, теплоотдача которых опр еляется только напря-
жением питания. При таких кабелях необходимая плот-
ность тепловоrо потока будет достиrаться варьированием
шаrа их раскладки.
Наибольшее распространение получили потолоЧно-на-
польные системы электроотопления, при которых кабель
или провод закладывается в междуэтажное перекрытие.
При значительных теплопотерях дополнительные HarpeBa-
тельные панели размещают в нижней зоне вертикальных
оrраждений (высотой до 0,5 м) помещения.
На рис. 14.1 показаны варианты заложения rреющих
кабелей в междуэтажные перекрытия, предложенные Пром-
стройниипроектом.
В общественных зданиях применяют замоноличивание
rреющеrо кабеля в конструкцию пола (рис. 14.1, а). Для
помещений, rде возможно увлажнение пола, над rреющим
кабелем пр усматривают укладку экранирующей сетки,
которая предотвращает вынос электрическоrо напряжения
на поверхность пола. Термическое сопротивление слоев.
расположенных между кабелем и покрытием пола, прини-
мают в пр елах 0,045 O,2 Ос,м 2 /Вт.
В жилыIx зданиях, а также в детских учреждениях
rреющий кабель раСПOJIаrают в воздушной прослойке
(рис. 14.1, б) для выравнивания температуры поверхности
пола; при этом менее вероятно местное переrревание ка-
беля. Для интенсификации конвективноrо теплообмена в
воздушной прослойке в уrлах помещения оставляют вен-
тнляционные отверстня, перекрытые решетками. Недостат-
ком конструкции является перерасход кабеля Из-за умень-
шения ero теплоотдачи.
* ТОм'м (тераом'метр/: едииица удельиоrо электрическоrо
сопротивлеиия, равиая 102 Ом'м
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
686 rлава 14 Электрическое отопление
В жилых зданиях применяют также замоноличиваНие
кабеля и устройство воздушной прослойки над замоно.1И.
чивающим слоем (рис. 14.1, в). Такая ){онструкция совме.
щает в себе преимущества первых двух: увеличенную теп.
лоотдачу и предотвращение MecTHoro переrревания кабеля,
Расчетная температура токопроводящих жил кабелей
по условиям пожарной безопасности не должна превышать
70 ОС, а при применении проводов с поливинилхлоридной
изоляцией 60 ос.
Реrулирование теплоотдачи панели электрическоrо отоп.
ления выполняют двухпозиционно по отклонению темпе-
ратуры воздуха в помещении от заданноrо значения. В ка.
Честве датчиков используют термореrуляторы с чувстви-
!ТельнЫМ элементом в виде биметаллической пластинки *.
Все большее распространение находят rреющие панели,
Часто используемые как rреющие обои. В них наrреватель-
ный элемент замоноличен в теплопроводную и электроизо-
ляционную массу. К таким панелям относятся rреющая
резина (выпускается в Курске), пластины из токопрово-
дящей пластмассы (в Ташкенте), наrревательные элементы
Слотерм (в Ленинrраде). Листы rреющей резины состоят
из электродов (медная сетка), заложенных в термопровод-
ную резину и покрытых защитным слоем резины толщиной
1,5 2 мм. Элементы Слотерм представляют собой листовой
СЛОИСl ыЙ пластик с внутренним токопроводящим слоем из
карболоволокнистой бумаrи с заделанным электрическим
сопротивлением. rреющие панели применяют для локал
Horo обоrревания рабочих мест в холодных производствеll
ных помещениях. Температура поверхности панели H
превышает 45 0 с.
Для отопления производственных помещений большоrо
объема применяют подвесные электропанели. Тепловую
мощность подвесных панелей рассчитывают по балансам
теплоты в верхней (над панелью) и нижней (под панелью)
частях помещения. При этом считают, что теплопотери верх-
ней зоны компенсируются теплоотдачей панели вверх, а
!Теплопотери нижней зоны теплоотдачей вниз. На рис. 14.2
дана схеМа конструкции подвесной панели (разработана в
Красноярске). При изолированном кабеле плотность теп-
* Более подробно см. Орлов В. А., Квач И. К., Кротов ю. r.
Электроотопление зданий на CeBepe. п.: Строй издат, 1981.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.2. Электрические отопительные при(Юры 1187
2
Рис. 14.2. Подвесная па нель с 9J1ектрообоrревом изолироваииым кабеJlем
1 стальной кожух; 2 теплонзоляцня нз пенопласта; 3 наrреват8ЛЬ
I 2
825
ППDППОППОП
Рис. 14.3. Лечь 9лектронатревательиая ЛЭТ (боковой вид)
1 трубчатые злектронаrревателя; 2 стальной кожух; 9 КрЫШIШ; 4
болт заземления; 5 перемычки; 6 токоведУЩне шпильки; 7 дио; 8 .... ОТ-
верстне d 20 мм для ВВОДа злектропитаняя
Рис. 14.4. ЭJlектрокамии со сферическим от-
ражателем
1 защитиая декоративная решетка; 2
наrревательный элемент; 13 сфернческиii
отражатель; 4 патрон; 5 шнур элект-
Ропитання; 6 кронштеiiн; 7 поворот-
ный винт; 8 подставка
j
ловоrо потока в них составляет 465 Вт/м 2 (теплоотдача вниз
85%), при неизолированном кабеле 840 Вт/м 2 (теплоот-
дача вниз около 88%).
Для отопления отдельных помещений используют
электронаrревательные печи ПЭТ (рис. 14.3). В печи под
перфорированным кожухом помещены на фарфоровых ко-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1188 I'Aala 14. Эдекmрuческое отопАение
лодках трубчатые электронаrревательные элементы (ТЭН)
мощностью O,5 1 кВт. Температура поверхности ТЭН
на 130 150 ос выше температуры окружающеrо воздуха
При монтаже печи как в rоризонтальном, так и вертикаль-
ном положении (с электропитанием снизу) к болту зазем-
ления присоединяют заземляющий провод.
Ilереносные электроотопительные приборы применяют
для дополнительноrо отопления ЖИлых и общественных i
зданий, садовых домиков. В нашей стране ежеrодно выпу-;
сКаЮТ около 2 млн. электроприборов 30 типоразмеров.
Распространенным электроотопительным прибором яв ,
ляется электрокамин, который по исполнению может быть
настенным, напольным, универсальным. Наrревательные
элементы бывают сосредоточенными или линейными с тем-
пературой 750 8000C.
Выпускают электрокамины чисто функциональные, пред-
назначенные только для отопления, и декоративно-функ-
циональные, являющиеся, кроме Toro, частью интерьера.
На рис. 14.4 показана конструкция функционалыюrо
электрокамина со сферическим отражателем. Для изме-
нения направления радиационноrо тепловоrо потока OTpa
жатель может поворачиваться. В декоративно-функцио-
налыюм электрокамине (рис. 14.5) имитируется rорение
дров. Теплый воздух вращает вертушку с прорезями, и
на панель и экран падают блики света от красной лампы_
Электрорадиаторы делают напольными (с промежуточ-
IIЫМ теплоносителем минеральным маслом) мощностью
0,5 1 ,25 кВт. Они бывают панельными (рис. 14.6) и ceK
ционными, коrда корпус собирается из отдельных секций,
сваренных между собоЙ.
Теплоотдача электрорадиатора излучением составляет
50% общеrо тепловоrо ПОТОКа. Максимальная температура
поверхности радиатора достиrает 110 ос, а средняя 85
95 0 с. ЭлеI<трорадиаторы, как правило, имеют TepMoor-
раничитель, отключающий прибор при достижении темпе-
ратуры 130 ос па корпусе. Выносной термореrулятор, 1<0-
торым укомплектовано большинство электрорадиаторов,
позволяет поддерживать необходимую температуру в обо
rpeBaeMoM помещении.
В электроконвекторах теплоотдача осуществляется пре-
имущественно (90%) естественной конвекцией. Наиболее
распространенной является наПОЛьная модель (рис. 14.7).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.2. Электрические отопительные приборы 58!!.
а)
о)
f
2
.5
б
7
8
9
1/1
11
f
Рис. 14.5. Декоративно-фуикциональный электрокамин
а вид спереди: б вид сбоку; 1 деревяииый корпус; 2 металлический
корпус; 3 па нель имитации дров; 4 декоративио-защитиая решетка. 5
1l000упрозрачиый экран; б вертушка; 7 I<роиштеfiи с иrлой; 8 красная
лампа: 9 отражаТeJ1Ь; 10 патрон; 11 наrреваТeJJьиые элементы
Рис. 14.6. 3лектрораднатор
naHeJlbHorO типа
1 rеРМеТиЧиыЙ корпус, за-
полненный маслом; 2 pe
rулятор температуры; 3
Шнур питаиня; 4 ТЭН
't
z
Электроконвектор мощностью O,75 1,25 кВт представляет
собой корпус, внутри KOToporo расположены наrреватель-
ные элементы спираль из сплава BbIcoKoro сопротив-
ления (как правило, нихрома) или трубчатый электрона-
rреватель. Температура открытой спирали 600 900 ос,
трубчатоrо наrревателя 450 500 ос. Температура вы-
ХОдящеrо из конвектора воздуха не превышает температуры
окружающеrо воздуха более чем на 85 ос. Новые конст-
руКции конвекторов оснащают термореrуляторами.
Электротепловентилятор отопительный прибор с теп-
ЛООТдачей при вынужденной конвекции, создаваемой встро-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.10 ТАма 14. Эмкmрuческос отопАен.ие
1
Рис. 14.7. ЭлеКТРОКОlIвектор
I корпус прибора; 2
lIаrреиательиый элемент иэ
стальных пластин; 3 пык"
lIючатели; 4 шнур
2
енным вентилятором. Наrревательньrе элементы в электро-
тепловентиляторах такие л(е, как в электроконвекторах.
Приборы имеют ступени реrулирования мощности и, как
правило, две частоты вращения вентилятора. Для защиты
от переrрева в цепь наrревательиых элементов включают
!fepMOOrpa ничитель.
Выпускают также комбинированные электроприборы:
электрокамины конвекторы и электрокамины радиаторы.
В основе расчетов тепловой мощности Q, ВТ, отопитель
ных приборов с прямым преобразованием электрической
энерrии в тепловую лежит закон Джоуля Ленца, при-
менительно к переменному току имеющий следующее
выражен не
Q == [ 2 , ==- U J k== U 2 k 2 fr,
(14.1)
rAe J сила тока, проходящеrо по проводнику. А; , активное
сопротивление ПрОВОДННКа, Ом; и напряжение, подаваемое на
проводник, В; k коэффициент мощности проводника (при Ча
CТQTe тока 50 [ц k изменяется от 0,96 до 0,98 11 ero приравнивают
к еДИНице, но вводят иеКОtорый запас мощиости).
В расчетах количества теплоты, выдеЛяемой rреющим
кабелем, учитывают зависимость аКТИВНQrо сопротивления
проводника от ero температуры. Для металли.ческих (из
стали, алюминия, меди) токопроводящих жил rреющих
кабелей сопротивление 't, Ом, при температуре до 100 ос
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
составляет
fj 14 2. ЭАектрuческuе ornoпuтeAbH/JUI при60ры 51.
Ро1к
't == (1 +cчtпр),
а
(14.2)
тде Ро удельное Э.'lектрическое сопротивление провода или ка-
беля, Ом ,м, при температуре О ос; 1м длина rреющеrо элемеита,
м; а площадь ПОПеречноrо сечеиия пgовода или кабеля, м 2 ;
t пр температура rреющеrо элемента, с; (хо температурный
коэффициент сопротнвления прн О ос, 1/ О С.
Расчет теплоотдачи панели при шаrе раскладки кабелей
O,04 O, 15 м выполняют в предположении равномерности
температурноrо поля на поверхностн. Прн этом для панели
площадью А пзн , м 2 , С шаrом раскладки кабеля 5, м, длину
rреющеrо кабеля 1 н , м, определяют по формуле
1 к == Апзн/s. (14.3)
После подстановки (14.2) и (14.3) в (14.1) получим урав-
нение с двумя неизвестными 5 и t пр' Поэтому в расчетах
используют уравнение, в котором на основе эксперимен-
тальных данных температура на поверхности изоляции
кабеля t н связывается с шаrом раскладки кабеля 5 и теп-
лоотдачей 1 м 2 rреющей панели q н.
Теплоотдачу qH, Вт/м 2 , складывают из теплоотдачи ли-
цевой qЛИЦ и тыльной qтыл сторон
qк==qлиц+qтыл, (14.4)
При проектировании rреющей панели электрическоro
лучистоrо отопления может быть принят следующий по--
рядок расчета.
1. Назначают площадь отопительной панели А пзи , м 2 ,
И по заданной тепловой наrрузке определяют требуемую
плотность тепловоrо потока qлиц, Вт/м 2 , панели в сторону
расчетноrо помещения.
2. Вычисляют температуру лицевой поверхности панели
'П,ЛИЦ С проверкой допустимости ее как для панели водяноro
отопления (см. пример 11.1) и коэффициенты лучистоrо
ал,лиц и конвективноrо (Х,к.ЛИЦ теплообмена.
3. Находят требуемую среднюю температуру 'ер, ос,
на оси заложения rреющеrо провода или кабеля
tcp==t B . лиц+Rлицqлиц (14.5)
и плотность тепловоrо потока qтыл, Вт/м 2 , с тыльной CTO
роны панели
qтыл == (t ер i в. Tbl;J/ R тыл'
( 14.6)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
$"92 rЛQ8(J Н. ЭАеf(три"ееf(О oтOll"'"
rде t в ..1ИЦ. tB.T JI температура воздуха С uицевой 11 тыльной ето-
рон панели, с; R Jlиц , RrLlJl сопротивлеиия теплопередаче от
оси источников к воздуху с лицевой н тыльной сторен панелн,
"с ,м 2 /Вт.
4. ПО вычисленному значению qTblll рассчитывают тем-
пературу поверхности панели с тыльной стороны t а . тыл и
плотность тепловоrо потока панели q К, Вт/м 2 .
5. Определяют шаr раСК.lJадки кабеля s и температуру на
поверхности изоляции кабеля t к, используя уравнение
(14.1), а также некоторые эмпирические зависимости.
6. Если ' к оказалась ниже предельно допустимой, а s
больше минимально В03можноrо [(10+ 15)D KJ, то по фор-
муле (14.3) находят длину кабеля. В противном случае
делают перерасчет.
t t4.3. Электрическое аккумуляционное отопление
Электротеплоаккумулирующие приборы потребляют
электроэнерrию только в периоды снижения друrих элект-
рических наrрузок. Такие приборы, выравнивающие су-
точное потребление электроэнерrllИ, повышают эффектив-
иость работы энерrосистем.
Общий суточный цикл работы электротеплоаккумули-
рующеrо прибора включает в себя период «З81JЯДКИ» (обыч-
НО ночной), в течение KOToporo наrревательные элементы
подключены к электрической сети, и период «разрядки»,
Коrда наrревательные элементы от сети отключены.
Наибольшее распространение получили теилоаККУМУJlИ
рующие печи. Для аккумуляции теплоты в печах имее1СЯ
сердечник из теплоемкоrо, теплопроводноrо, взрывобезо-
пасноrо дешевоrо материала без запаха (табл. 14.1). ЭффеК-
тивным материалом считается маrнезит.
В бытовых электротеплоаккумулирующих печах тем-
пература сердечника не превышает 600 ос. Для увеличения
продолжительности разряда и оrраничения те1\fпературы
кожуха 100 ос применяют тепловую изоляцию сердечника.
Э.lJектротеплоаккумулирующие печи с твердым теплоак-
кумулирующим материалом подразделяют на три типа
(рис. 14.8):
1) нереrулируемые (рис. 14.8, а) наиболее простые и
дешевые; при ИХ применении возникают наибольшие ко-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 14 3 Электрическое aJCКJUlJlмщft()l(ное ОflЮfluние 51"
Таблица 14.1. Технические показатели
иекоторых аккумулирующих материалов
Рабочая Удельная Накопленная Объемная
теплоем- накоплеlfна.я.
Материал температура, кость. тепnота. теПЛ0'l'8,
ос кДж/(кr,ОС) кДж/кr кДж/дм'
Бетон 100 400 0,88 264 582
Шамот 1 OO 400 0,92 461 921
Маrнезит 70 600 1,13 603 1745
Чуrун 50 500 0,54 243 1758
лебания температуры помещения. Теплоту они отдают за
счет излучения и конвекции примерно в равных долях;
2) аккумулирующие конвекторы (рис. 14.8, б); BHYT
ренний конвективный канал и реrулирующий клапан по
зволяют поддерживать более ровную температуру поме
щения в течение суток;
3) динамические теплоаккумуляторы (рис. 14.8, в)
наиболее совершенные, со встроенным двухскорестным
вентилятором и реrулирующим клапаном. Основной спо
соб теплоотдачи вынужденная конвекция. Высокотем-
пературный воздух, прошедший через П-образный канал,
смешивается с воздухом помещения, что обеспечивает дo
пустимую (обычно 40 50 ОС) температуру на выходе из
решетки. Сиrнал на включение и выключение вентилятора
поступает от датчика температуры, устанавливаемоrо в
помещении.
В настоящее время в Литве rотовятся к серий
ному выпуску печи TpeTbero типа мощностью 1 и 2 кВт,
рассчитанные на 8 ч зарядки.
На рис. 14.9 показана схема управления сист мой эле кт-
роаккумуляционноrо отопления одноквартирноrо дома с
зарядкой приборов в ночное время, продолжительность
которой реrулируется в зависимости от температуры на-
ружноrо воздуха и остаточной теплоты в приборах.
В южных районах страны электротеплоаккумуляцион-
ное отопление может быть обеспечено применением не
только печей, но и панелей с rреющим электрическим кa
белем.
Так как при зарядке создается запас тепловой энерrии.
то установленная мощность аккумулирующеrо прибора
38 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&94 rAOВQ 14. ЭAllCтриЧIClCое отопАение
О)
1)
1 2
3 q
3 4 5
6)
Рис. 14.8. Электрические теплоаККУl\IYляциоииые печи различиых типов
1 наrревательные элементы; 2 теПJIоаккумулирующий слой; 3 теплоизо_
ляционный слой; 4 воздушный канал; 5 клапан; 6 решетка; 7 клапаны
ДЛЯ байпасирования воздуха; 8 вентилятор
..
*
J
Рис. 14.9. Схема 9лектротеплоакку,
муляциониoi! систеМы отоПлеиия од.
иоквартирноrо дома
1 датчик температуры наружноrо
воздуха; 2 силовой кабель; 3
электротеплоаккумуляционный при-
бор; 4 датчик-реrулятор темпера-
туры внутрениеrо воздуха; 5 ка-
бель управлени я; 6 блок автома-
тикн; 7 трехфазный ВВОД
Qи.з должна быть больше мощности Q ПоМ постоянно рабо-
!fающеrо прибора. Мощность QИ,9 увеличивают во столько
раз, во сколько продолжительность периода зарядки т
меньше продолжительности полноrо цикла Т;
т
Qн.э==Qпом m . (14.7)
При повышении мощности электроаккумулирующих
приборов соответственно увеличивают площадь попереч-
Horo сечения проводов ввода и внутридомовой электриче-
скоЙ сети.
Теплоотдача от встроенных наrревательных элементов
в толще прибора имеe'f прерывистый характер (рис. 14.10, а).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.3. ЭАектрuческое аККlJмулqцuонное отопленщ 595
а}
Q/(8
Q= (}н.э
т
т
т п
(j=O
ь)
(j3JKBT
{} З,О
В)
t 'С
8,
t s . o
3
{j 9
12 11} 10 21 2Н
Рис. 14.10. Изменен не тепловоrо потока от Нd.ревательных элементов (а), тепло-
поступленнЙ от наружной повер"ности теплоаккумулнрующеrо прнбора (6). тем-
перат) ры воздуха при 8-часовой зарядке (8)
Теплоотдача наrревательных элементов Qн.э постоянна в
течение периода зарядки т. Тепловой поток от HarpeBa-
тельных элементов к наружной поверхности печи проходит
через аккумулирующий и изоляционный слои, которые
являются своеобразным rармоническим тепловым фильт-
ром. ПрlI этом тепловой поток из прерывистоrо трансфор-
мируется в неправильный периодический (рис. 14.10, б).
В качестве сравнительноrо показателя теплоинерцион-
ных свойств электротеплоаккумулирующих приборов при-
нято затухание "э тепловой волны в приборе при суточном
периоде эксплуатации. Чем больше значение "э, тем рав-
номернее передается теплота в помещение.
При известной мощности электроаккумулирующей печи
Qи.э и ПРОДОЛЖительности периода зарядки т тепловой
38.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Slэ
698 rлаеа /4, Электричеекое отопление
,
0,03
о
-{}, 09
J U
3
15"
f8
11
2Н
G
12
g
ЧАСЫ поспЕ НАЧАЛА теПЛОПЕРЕДАЧИ
Рис. 14.11. Расчетные зНачения показателя Qэ при периоде зарядки аккумуJlИ-
рующей печи, равном 8 ч (кривые J. 2) и 8 + 2 ч (3, 4); ДJlЯ приборов с 'l'a"'"
7,9 (J, 3) и 10 (2,4)
У rroм / А пом
5
2
"
O
5;0
1 D
20,0
2 O QН.Э/Лfll ОС
Рис. 14.12. rрафик /YIЯ подбора тепаоаккумуаирующих отоrrительных Ilрllборов
'. 4 "B 7.9; 2. 5 "в IO; 3. 6 lэ 12,8; 1, 2, 3 зарядка 8 ч; 4, 5.
6 зарядка 8 + 2 ч
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 14 3 Элеl>трuчеСl>ое аl>I>умuллцuонное отопленuе 597
поток Q, на поверхности прибора в каждый момент време-
ни определяют по формуле
Qэ==Qн, ( ; )+Qн.эQз, (148)
rде О, коэффициент прерывистости тепловоrо потока (см. 29)
иа поверхности прибора для каждоrо часа суток в зависимости от
т/Т и v..
На рнс. 14.11 показано изменение коэффициента преры-
вистости Q, для теплоаккумулирующих приборов с раз-
личным показателем '\', при продолжительности периода
зарядки m==8 ч, а также для случая дополнительной днев-
ноЙ 2-часовой подзарядки после 6-часовоrо перерыва (ли-
нии 3 и 4). Видно, что дневная подзарядка выравнивает
теплоотдачу прибора.
На рис. 14.12 приведен rрафик для подбора электро-
теплоаккумулирующеrо прибора при оrраничении f1t n ===
=== + 2 ос. При подборе исходят из теплоустойчивости по-
мещения (см. Э 2.9) и заданноrо rрафика электропитания,
Зная nоказатели теплоусвоения помещения У пом , ин-
тенсивности конвективноrо теплообмена на поверхностях
помещения Апом [формула (19,9)], а также мощность при-
бора Q",э, по рисунку подбирают прибор, который в поме-
щении обеспечит необходимую температуру, причем коле-
бания ее не превысят допустимых, Каждый электротепло-
аккумулирующий прибор характеризуется показателем
затухания тепловой волны '\',.
По рис, 14.12 можно выбрать один из двух режимов
эксплуатации прибора: при зарядке 8 ч и при дополни-
тельной дневной подзарядке продолжительностью 2 ч.
Каждая кривая на рисунке соответствует условию
f1tn.MaKc===2 ОС. в левом секторе от кривой находятся соче-
тания У ПОМ / Апом и Qн.э/ А пом , для которых обеспечивается
условие Ып.макс<2 ОС при применении заданной кривой
типа прибора. Например, в помещении с Qи э/ Апом ===
=== 15,0 ос и У пом / Апом === 1,8 электротеплоаккумулирующая
печь с показателем затухания тепловой волны '\'э==7,9, ра-
ботающая в режиме только 8-часовой зарядки, непримени-
ма, Эта печь может быть использована при дополнитель-
ноЙ дневной подзарядке. Печи с показателем '\'э 10 мож-
но применять как при дневной подзарядке, так и без нее.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
1198 r лава 14. Электрическое отопление
t 14.4. Электрическое отопление с помощьЮ
TennoBoro насоса
Тепловым насосом называют установку, предназначен-
ную для передачи теплоты от низкотемпературноrо источ-
ника к среде с более высокой температурой. При мени-
тельно к электрическому отоплению тепловой насос «пере-
качивает» энерrию от среды с более НИЗКим тепловым
потенциалом к среде с более высоким потенциалом, на-
правляя ее для отопления зданий. Теоретически тепловым
насосом является всякая холодильная машина, потому что
наряду с холодом она неизменно вырабатывает и теплоту.
Но тепловым насосом холодильную машину называют
лишь в том случае, коrда она специально предназначена
для получения теплоты. При этом тепловой насос, как
правило, действует при более высоких нижнем и верхнем
уровнях температуры, чем холодильная машина.
В системах отопления в основном применяlOТСЯ тепло-
вые насосы парокомпрессионноrо типа. Принцип работы
компрессионноrо тепловоrо насоса установлен Кельвином
в 1852 r.
На рис. 14.13 изображена принципиальная схема паро-
компрессионной теплонасосной установки. В компрес-
соре 1 при подводе механической энерrии сжимается пар
хладаrента, при этом повышается ero температура. Про-
ходя через конденсатор (теплообменник) 2, пар, превра-
щаясь в жидкость, отдает наrреваемой среде (воздуху по-
мещения или промежуточному теплоносителю) теплоту
neperpeBa и конденсации. Жидкий хладаrент поступает к
дроссельному вентилю 3, лос.л KOToporo он при понижен-
ном давлении переходит в парообразное состояние. Затем
в испарителе 4 при неизменных давлении и температуре
пар расширяется, отбирая теплоту от низкотемпературной
среды. После этоrо получившийся влажный пар вновь
поступает в компрессор, и процесс повторяется.
Перспективным для отопления может стать тепловой
насос, использующий термоэлектрический эффект Пельтье
(1834 r.). Сущность эффекта заключается в ВЫделении или
поrлощении теплоты при прохождении тока через !юнтакт
(спай) двух разных проводников, причем количество теп-
лоты пропорционально силе тока. Академик А. Ф. Иоффе
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
144 Эмктрuческое отоnмние с помощью тerиoвoeo насоса 599
IIСТОЧНИК
rJПЛ ОТЫ
<::::>
({ ,\
\ \ , , I
""....1--" /
....
2
СИСТЕМА
ОТОПЛЕНИА
Рис. 14.13. Схема парокомпрессиоиноrо TenJlOBoro насоса
1 компрессор; 2 конденсатор; 3 реrулируюший вентнль; 4 исПаритель
17)
9
8)
ItJ
8
7
б
Рис. 14.14. Тепловой насос на полупроводниках (а), отопление помещения drpera-
rjroM типа СВО3дУх воздух_ (6) и типа своздух вода- (в)
1 полупроводннк; 2 теплонзоляцнонный матервал; 8 оре6ренне rарячнк
спаев; 4 оребрение холодных спаев, 5 патрубок с решеткой для входа на-
rpeBaeMoro воздуха; б вентилятор для перемещения виутреннеrо воздуха;
7, 8 решетки для входа 11 выхода наружноrо воздуха; 9 венТИЛЯТОР для
перемещення наРУЖНQrо воздуха; 10 патрубок с решеткой для выхода Harpe-
lI'ото воздуха; 11. 12 патрубки для подачи и отвода ннзкотемпературной воды
в 1949 r. предложил использовать цепь Пельтье для отоп-
ления помещений. В 1957 r. в МЭИ были разработаны полу-
проводниковые отопительно-охлаДительные arperaTbl, в Ко-
торых теплота выделялась в месте спая полупроводника с
дырчатой (положительной) проводимостью и полупровод-
ника с электронной (отрицательной) проводимостью при
протекании через спай постоянноrо тока. Теплота выде--
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
800 rЛ04й 14. Электрическое отопление
ляется при протекании электрическоrо тока от положи-
тельноrо полупроводника к отрицательному и поrлощается
при движении тока в обратном направлении.
Термоэлектрическую батарею, состоящую из большоrо
числа спаев, устраивают так, чтобы спаи, поrлощающие и
выделяющие теплоту, были разделены и находились в
изолированных друr от друrа каналах. В одном канале
происходит охлаждение среды, в друrом наrревание
(рис. 14.14, а), Наrретую среду используют для отопле-
ния помещений, применяя схему «воздух воздух»
(рис. 14.14, б) или «воздух вода» (рис. 14.14, в).
Показателем э ктивности теплсвоrо насоса является
коэффициент преобразования энерrии '1'] п. называемый
также отопительным коэффициентом. Коэффициент пре-
образования равен отношению количества теплоты QT'
получаемоrо для отопления, к количеству теплоты Qэ,
эквивалентному затратам энерrии на приведение установки
в действие:
т]п == Qт/Qэ.
(14 9)
Теплота Qэ в компрессионных установках эквивалентна
количеству электроэнерrии, затрачиваемой на работу ком-
прессора; в термоэлектрических количеству электроэнер-
rии, подведенной к полупроводниковой батарее. Теплота
QT помимо теплоты Qэ включает теплоту Qx, отбираемую
тепловым насосом от низкотемпературной среды, но умень-
шается за счет неизбежных теплопотерь Q ПОТ в контуре
установки, т. е. Qт==Qэ+Qх Qпот. Таким образом, ото-
пительный коэффициент равен
llп Qэ+Qх QПОТ I+ Qх Qпот (14.10)
Qa Qa .
Отопительный коэффициент '1'] п будет больше единицы
в тех случаях, коrда теплопотери Qпот меньше теплоты Qx.
Следовательно, в тепловом насосе может вырабатываться
теплоты больше, чем затрачивается энерrии на ero привод.
При компрессионных 'Iепловых иасосах с использова-
нием в качестве источника низкопотенциальной теплоты
природных сред (воздуха, воды, rpYHTa) значения отопи-
тельноrо коэффициента 'YJ п> 1 получают, если температура
среды, наrреваемой в конденсаторе, Не превышает 55
65 ос.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
14.5 Электрокомбuнuрованное отоnленuе 60\
Отопительный коэффициент 11 п термоэлектрическоrо теп-
ловоrо насоса при применяемых полупроводниковых ма-
териалах (висмут-теллур и висмут-селен) доходит до 2,5
3. Достоинства этоrо тепловоrо насоса отсутствие ком-
прессоров, компактность, малошумность, Долrовечность,
простота обслуживания и реrулирования.
Приняв среднесезонное значение отопительноrо коэф-
фициента 11 п==2,5, получим, что расход электроэнерrии на
отопление с помощью тепловоrо насоса составит 40 45 %
расхода в системе отопления с прямым преобразованием
электричества в теплоту. Тем не менее широкое применение
тепловых насосов для отоплення зданий в средней полосе
страны потребует значительноrо (пятикратноrо) повыше-
ния пропускной способности электросетей и существенноrо
увеличения мощности reHepaTopoB электроэнерrии. Затраты
на электроrенераторы MorYT быть сокращены при аккуму-
ляции теплоты для отопления в часы провала суточноrо
rрафика электронаrрузки ( 14.3). Однако в этом случае
должны возрасти мощности тепловых насосов, которые
будут вырабатывать суточное количество теплоты на отоп-
ление за 6 8 ч.
Экономичность теплонасосноrо отопления может быть
повышена при использовании тепловоrо насоса в системах
комбинированноrо отопления.
14.5. Комбинированное отопление
с использоаанием электрической энерrии
Известны разнообразные комбинированные системы ото-
пления с использованием электрической энерrии: централь-
ное водяное отопление с электрокотлами; электровоздуш-
ное отопление с электрокалориферами; базовое электро-
ОТОП.'Iение панелями, теплоаккумулирующими печами при
доrревающем водяном или воздушном отоплении; доrре-
вающее отопление электрическими приборами при базовой
системе воздушноrо или водяноrо отопления.
Электрокотлы применяют в системах отопления зданий
раЗличноrо назначения в ряде районов Сибири и северной
зоны. В электрокотельных, сооружаемых при наличии из-
быточной электроэнерrии, уменьшается масса оборудова-
ния, снижается трудоемкость эксплуатации (электрокотель-
ные работают без дежурноrо персонала). Однако остается
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
002 rлава /4. Электрuческсs oтonAet<u<J
.
Рис. 14.15. Схема ЭJlеКТРОКОТJlа
/ корпус; 2 пакет диэлектрических
пластии; 3 пакет электродов; 4 пат_
рубок дли входа иаrреваемой воды; 5
вводы электропитания; 6 патрубок для
выхода иаrретой воды
, основной недостаток электричес-
6 Koro отопления перерасход
первичноrо топлива.
2 В отопительных системах
применяют водоrрейные элект-
родные котлы, работа которых
основана на прямом наrревании
воды электрическим током. Ток
протекает через движущуюся
в котле воду, представляющую
собой активное сопротивление.
Цилиндрический корпус котла
(рис. 14.15), выполняемый из
специальных сталей, имеет вход-
ной и выходной патрубки для
воды. Вода движется между
пластинчатыми или цилиндри-
ческими электродами, связанны-
ми в один пакет. В корпусе по-
мещено устройство для реrули-
рования мощности котла в виде
пакета диэлектрических пластин или цилиндров, входящих
в зазоры между электродами и перемещающихся вдоль
них. Котлы изrотовляют номинальной мощностью от 9 кВт
до 1 МВт (низкоrо напряжения) пот 1 до 10 МВт (высо-
Koro напряжения) для работы на переменном токе. При
высоком напряжении (6------1 О кВ) их устанавливают в
специальном помещении, а при низком напряжении (0,4
кВ) непосредственно в обоrреваемом здании.
Мощность электрокотлов зависит от удельноrо элект-
рическоrо сопротивления наrреваемой воды. Поэтому в
паспорте котла указывают расчетное электросопротив-
пение воды R расч при 20 ос, которому соответствует номи-
нальная мощность N но м котла. При работе на воде с дру-
rим удельным электросопротивлением при 20 ос Rso МОЩ-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/4,5. Э.tектРОКОAlбuнuроеанное OпUJnAeHиe 603
насть котла N и, кВт, измеИИ-j'СЯ
R расч
Nк==NИОМ R .
20
(14.11)
Удельиое электросопротивлеиие природиых вод изме-
няетсЯ от 5000 2000 в озерах и реках Севера страны до
500 3000 Ом,см в артезианских скважииах.
Расход воды Он, кr/ч, в электрокотле мощностью N н.
кВт, рассчитывают по формуле
G 3600N K
K С (tr to)'
(14.12)
rде с удельная теплоемкость воды [4,187 кДж/(кr .oq); t o , t r
расчетная температура воды, входящей н выходящей из котла. ос.
Выпускаемые водоrрейиые электродиые котлы рассчи-
таны на иаrреваиие воды от 70 до 95, 130, 150 0 c.
Для иадежности отопления устанавливают не менее
двух котлов (один резервиый). Каждый котел сблокиро-
ваи с циркуляциониым иасосом котел отключается при
остановке иасоса. Обеспечивается также автоматическое
включеиие резервноrо иасоса при остановке работающеrо.
Прииципиальная схема теплопроводов местной водо-
rрейной электрокотельной практически не отличается от
приведеииой в rл. 6 (см. рис. 6.8).
В системах воздушноrо отопления сельскохозяйствеи-
ных и промышлениых зданий применяют электрокалорифе-
ры. Выпускаются электрокалорпферы марки СФО мощ-
ностью 25 250 кВт для наrревания 2150 18 700 кr/ч
воздуха от 20 до 100 ОС. Электрокалорифер работает от
сети напряжением 380 В, при этом на трубчатых HarpeBa-
телях, соединенных по схеме «звезда», поддерживается
220 В. Электрокалорифер должеи устанавливаться в за-
крытом помещении.
Электрокалорифер состоит из кожуха, оребренных
трубчатых электронаrревателей, выводов и шин. Кожух
изrотовляlOТ из листовой стали на сварке. Трубчатые
электронаrреватели установлены внутри кожуха в три
ряда в шахматном порядке. Каждый вертикальный ряд
представляет собой самостоятельную тепловую и электри-
ческую секцию, что позволяет работать на ступеиях 100,
66,7 и 33,3% установочной мощности.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
'04 r 1IОllа 14 Электрическое отоплеНUе
При включении установки в сеть электрокалорифер
работает на 100%-ной мощности. При повышении темпе
ратуры воздуха в отапливаемом помещении выше ycтaHOB
ленноrо значения отключается одна секция, при дальнейшем
повышении температуры еще одна секция. Третья сек-
ция может автоматически отключаться при повышении
температуры на поверхности оребрения выше 190 ос.
При доrревающем электроотоплении понижается об-
щий расход первичноrо топлива на отопление зданий и
уменьшается установленная мощность электроотопитель
ных приборов. В комбинированной системе, например,
общественноrо здания с центральным базовым водяным
или воздушным отоплением, обеспечивающим поддержа-
ние в течение отопительноrо сезона температуры 12
14 ос, и электроотопительными приборами, повышающими
температуру помещений в рабочее время, сочетаются
преимущества автоматическоrо поддержания требуемой
температуры BHyтpeHHero воздуха с экономичностью цент-
ральноrо отопления от ТЭЦ и крупных тепловых станций.
Увеличение капитальных затрат на установку доводчи-
ков или друrих дополнительных электроотопительных
приборов частично компенсируется экономией от снижения
тепловой мощности базовой системы отопления. Экономия
первичноrо топлива в условиях автоматическоrо поддержа-
ния необходимой температуры в течение суток составляет
не менее 5 %, а при отключении дополнительной системы
в нерабочий период времени увеличивается до 15 % .
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
145 ЭлекmРQком6инировлНff,Оf отопление еоз
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Какие виды электрическоrо отопления экоиомически оправ
да!lНЫ в южных районах, в северной зоне, на Урале и в европейской
часТИ страны?
2 Перечислнте составляющие приведеиных затрат иа системы
отоплення от домовой электрокотельиой н котельной Hd твердом
топливе. Как будут отличаться эти составляющие для Мирноrо
(Якутской АССР), Красноярска, Москвы, небольшоrо поселка в
300 км 01' rорода в Белоруссии?
3 Какой электробытовой отопительиый прнбор Вы преДПОЧЛlI
бы для быстроrо обоrреваиия комнаты на даче при KpaTKOBpel\1eHHOM
пребываиии в ней
4. Какой электробытовой отопительный прибор ЛУЧll.lе исполь-
зовать для сушки свежепобелеиных потолков ДllЯ отопления вы-
сокнх (4 м) помещений
5. Что определяет экономическую эффективность ЭJlектротеп
лоаккумуляциоиноrо отопления? Направлен ли этот вид электри-
ческоrо отоплення на экономию первичноrо топлива?
6. Почему электротеплоаккумулирующие приборы лучше ис-
пользовать для базовоrо отопления, чем для полноrо
7. Почему для сельскохозяйственных животноводческих зда-
ний электроотоплениеэкономнчески более оправданно, чем для rраж-
данских?
8. Предложнте конструкцню комбннированноrо отоплеиия с
примеиением электроэнерrни.
9. Предложите конструкции систем отопления с тепловыми
насосами,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е Л У.. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
ЦЕНТРАльноrо ОТОПЛЕНИЯ
r л А В А f5. СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Каждая из систем отопления предназначена для дости-
жения общей цели подачи в обоrреваемые помещения
необходимоrо количества теплоты в любой период отопи-
тельноrо сезона. При выборе той или иной системы, имея
в виду эту цель, сравнивают эqxpeктивность различных
систем отопления.
Эффективность системы отопления (см. 7.5) рассмат-
ривают при этом как комплексное понятие, выражающее
'J'ехническое совершенство и надежность при принятой
обеспеченности внутренних условий.
Техническое совершенство системы отопления на достиr-
нутом уровне техники характеризуется свойствами: ре-
жимной управляемостью, живучестью (противостоянием
возмущениям) и безопасностью для людей и окружающей
среды.
Надежность системьr отопления выражается такими
свойствами, как безотказность (сохр ние работоспособ-
ности в течение заданноrо периода времени) и ремонтопри-
rодность (приспособленность к предупреждению и устра-
нению повреждений).
Наиболее эффективной считают систему отопления, при
которой в определенных условиях функционирования можно
обеспечить cTporoe соответствие теплоподачи в помещения
расчетным предположениям в течение длительноrо срока
эксплуатации.
При сравнении и выборе различных систем отопления
помимо технических показателей принимают во внимание
еще и показатели экономические. Рассмотрим подробнее
сравнительные технические и экономические показатели
основных систем отопления (водяноrо, паровоrо, воздуШ-
Horo).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
151 Технические nокаэатели систеА< отопления 607
15.1. Технические показатепи систем отоппения
При выборе той или иной системы отопления учитывают
особенности теПЛО80rо режима помещений (см. Э 3.9). Для
достижения тепловоrо комфорта в помещениях необходимо
равномерное наrревание оrраждений, коrДа устраняются
усиленные (вредные для здоровья людей) радиационное
охлаждение и движение холодноrо воздуха у пола.
При обычном водяном и воздушном отоплении, не ro-
воря уже о паровом, достичь paBHoMepHoro наrреваниЯ
оrраждений затруднительно. Степень равномерности на-
rpевания оrраждений при этих системах отопления можно
косвенно оценить по изменению температуры воздуха 8
помещении. Если принять температуру на высоте 1,5 м
от поверхности пола помещения одинаковой при различных
системах отопления, то по мере приближения к поверх-
ностям пола и потолка она не останется постоянной и будет
изменяться с различной интенсивностью (см. рис. 3.7).
Наивысшая температура воздуха в верхней зоне отме-
чается при воздушном отоплении с подачей rорячеrо воз-
духа под потолком помещения. При этом повышается тем-
пература поверхности потолка и возрастают теплопотери
наружу, однако увеличивается блаrоприятное излучение
с поверхности потолка. Температура воздуха становится
более равномерной по высоте помещения при подаче Harpe-
Toro воздуха снизу вдоль вертикальных наружных or-
раждений. В этом случае хотя и увеличиваются теплопо-
тери через эти оrраждения вследствие возрастания тем-
пературы их поверхности, ослабляются радиационное ох-
лаждение людей и потоки охлажденноrо воздуха в поме-
щении.
При водяном отоплении наблюдается более равномерная
температура воздуха по высоте помещений, че при воз-
душном, причем равномерность температуры зависит от
места расположения и вида отопительных приборов.
Наrретая водой или паром поверхность вертикальных
отопительных приборов, расположенных вдоль световых
проемов, ослабляет и даже предупреждает радиационное
переохлаждение людей, а струи теплоrо воздуха над ними
отклоняют ниспадающие холодные потоки воздуха от
НИжней рабочей зоны помещений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.08 r A(UJa 15 Cp(UJHeHue fJCНОВIШX eutmeM отопления
Длительное работоспособное состояние системы Отопле. 1
ния обеспечивается при наличии ее тепловой УСТойчиво..;
сти свойства пропорционально изменять теплоподачу;
в помещения при изменении общеrо расхода и температуры
теплоносителя. Тепловая устойчивость различных систем
отопления не одинакова, она обусловлена конструкцией
систем, способами создания циркуляции теплоносителя и
управления работой.
Практически в любой центральной системе отопле!IИЯ
мноrоэтажноrо здания наблюдается отклонение 0'1 условия
тепловой устойчивости тепловое разреrулирование. по-
казателем тепловоrо разреrулирования является отноше-
ние действительной теплоподачи в помещение к требуемой
по расчету. Разреrулирование может быть rоризонталь-
ным (по длине системы) и вертикальным, может вызывать
недоrревание и переrревание помещений. Причинами теп-
ловоrо разреrулирования служат неточности, допущен-
ные при проектных и монтажных работах. Вертикальное
разреrулирование систем водяноrо и воздушноrо отопления
происходит также под неравномерным воздействием силы
rравитации, однако более устойчивой является система B<r
дяноrо отопления.
В системе паровоrо roПЛениЯ МОЖНО')/J.обиться устой-
чивоrо распределения теплоносителя по отопительным при-
борам, но как раз это вызывает (при постоянных парамет-
рах пара) тепловое разреrулирование в теплые периоды
отопительноrо сезона.
При выборе эффективной по различным свойствам и по-
казателям системы отопления учитывают возможность по-
вышения ее тепловой устойчивости, например, путем час-
тичноrо использования при rидравлическом расчете на-
сосной системы водяноrо отопления возникающеrо естест-
BeHHoro циркуляционноrо давления или повышения аэро-
динамическоrо сопротивления воздуховыпускных насад.
ков.
Большей эффективностью, которая обусловлена срав-
нительной безотказностью, живучестью и долrовечностью,
обладает система водяноrо отопления, простая и удобная
в эксплуатации. Близко к ней подходит система MecTHoro
воздушноrо отопления при водяном теплоснабжении, дей-
ствие которой леrко автоматизируется, Хотя надежность ее
и понижается при увеличении числа побудителей циркуля.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
9 16.1. ТехнuчесRtl4 покаэатеди систем отопАеНuя 609
U,ИИ воздуха вентиляторов. Менее эффективна система
napoBoro отопления, как более сложная по конструкции
и в обслуживании, имеющая сокращенный срок амортиза
U,ии, подверженная тепловому разреrулированию. ПО
lJИжена также эффективность системы центральноrо воз-
душноrо отопления из за ее усложнения и возможноrо Ha
рушения распределения воздуха по помещениям, так как
воздуховоды из кровельной и тонколистовой стали недолrо--
вечНЫ, а из неметаллических материалов (кирпича, блоков,
плит, листов) недостаточно плотны. Правда, решающими
факторами при выборе MorYT оказаться попутное обеспече
ние вентиляции и устранение отопительных приборов из
помещений.
Необходимые rиrиенические и акустические показатели
MorYT быть достиrнуты при использовании систем водяноrо
и Центральноro воздушноrо отопления. Это, однако, свя
зано с оrраничениями температуры и скорости движения
теплоносителя, отражающимися на экономических показа
телях систем. Применение паровой и местной воздушной
(при высокотемпературном первичном теплоносителе) си
стем сопровождается понижением rиrиенических и аку-
стических показателей отопления.
Радиус действия систем различен: при воздушном отоп
лении он оrраничен вследствие малой теплоемкости тепло-
носителя; при водяном отоплении допустима значительная
rоризонтальная протяженность, но по вертикали он также
оrраничен из за возрастания rидростатическоrо давления;
при паровом отоплении возможна значительная протя
женность не только rоризонтальная, но и вертикальная.
Система водяноrо отопления обладает значительной теп
ловой инерцией, особенно при массивных (бетонные пане-
ли) или водоемких (чуrунные радиаторы) отопительных
приборах. При этом ухудшается режимная управляемость,
но повышается живучесть системы при аварийном наруше
нии теплоснабжения (некоторое время поддерживается
отопление помещений). Системы паровоrо и воздушноrо
отопления обладают малой тепловой инерцией. Это их свой-
ство может оказаться важным и даже предопределяющим
выбор системы.
39 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
61 О r Aйilй 15. Cpa иeHae ОСН/Jtol<Ш cucтeJМ отОnАеl<UЯ
! 15.2. Экономические показатели систем отопленv.я
Экономичность системы отопления обусловлена стои-
мостью материалов и оборудования, изrотовления и сбор-
ки, а также эксплуатации. Показателями экономичности
являклся технолоrичность КОNСТРУКЦИИ, масса элементов,
затраты труда и сроки изrотовления и монтажа, расходы
на наладку, управление и ремонт *.
Технолоrичность Конструкции включает такпе реаль-
ные мероприятия, как упрощение схемы, унификация и
уменьшение числа деталей, применение нормалей, удоб.-
ство сборки, которые обеспечивают изrотовление и монтаж
с минимальными затратами времени, средств и труда.
Создание экономичной системы отопления невозможно
без модернизадии и внедрения новой техники. В настоя-
щее время испытывают новые отопительные установки
(например, rазовоздушные теплообменники, рассмотрен-
ные в 13.5), применяют малометалльные отопительные
приборы и arperaTbI, используют тонкостенные трубы и
воздуховоды. Систему отопления расчленяют на ряд по-
вторяющихся монтажных узлов, состоящих из нормализо-
ванных деталей. Унификация УЗЛОIr rfовы шает степень
индустриаЛьности при изrотовленнИ, снижает стоИмость и
продолжительность монтажа сlltтем.
Экономический эффект выявляется при проведении
технико-экономическоrо сравнения различных проектных
решений. Сравнение позволяет выбрать систему отопления,
наиболее экономичную в данных конкретных условиях.
При экономическом сравнении вариантов применяют
следующие показатели: капитальные вложения К, экс-
плуатационные затраты И, продолжительность монтаж-
ных работ и эксплуатации системы отопления. Обычно ис-
пользукл часть этих показателей. Самым простым является
сравнение систем отопления с раЗЛИЧНblJ\fИ приборами, но с
одним видом теплоносителя и с одной схемой, так как оно
делается только по капитальным вложениям. Чаще Bcero
сопоставляют системы по Капитальным вложениям и экс-
плуатационным затратам. Реже учитывают еще сроки мон-
тажа и службы систем, наличие трудовых резервов.
* Боrусланский JJ. д. и др. Экономика теnлоrаЗОСt,абжеиия и
веитиляции: Учеб. для BY30B. З-е изд. М.: СТРОЙllздат, 1988.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15.2. ЭКOI омuч ск:uе покаэатеАU систем отОnАеНUя 6! I
Наиболее экономичен вариант, имеющий минимальные
суммарные капитальные вложения и эксплуатационные
ватраты. Обычно приходится сравнивать два варианта,
один из которых имеет меньшие капитальные вложения,
друrой меньшие эксплуатационные затраты. Так, при
уменьшении диаметра труб насосноЙ водяной системы отоп,
ления капитальные вложения уменьшаются, но увеличи-
вается расход электроэнерrии; автоматизация системы
увеличивает капитальные вложения, по уменьшает экс-
плуатационные затраты. Экономически более эффективныЙ
вариант выявляют в подобных случаях в зависимости от
срока z, лет, окупаемости дополнительных капитальных
вложений
К 1 K2
z== И2 Иl .
(15.1 )
Если этот срок Z ZИ нормативноrо срока окупае-
мости дополнительных капитальных вложений за счет ани-
жени я эксплуатационных затрат, то целесообразноосущеат-
вить вариант с большими капитальными вложениями Ki и
меньшими средними rодовыми эксплуатационными затра-
тами И 1 . Если Z>ZH' то целесообразен вариант G меньшими
капитальными вложениями К 2 и большеЙ среднеЙ стои-
мостью эксплуатации И 2 В течение rода. Нормативный срок
ZH окупаемости вложепии в систему отопления принят рав-
ным 8,33 [ода (12,5 [ода для новоЙ техники и энерrосбере-
rающих мероприятий) независимо от вида здания.
При экономическом сопоставлении нескольких систем
или вариантов системы для каждоrо из них находят при-
веденные затраты
к
3== +И,
ZH
(15.2)
и более эффективным считают вариант, имеющий наимень-
шие приведенные затраты за нормативный срок окупае-
мости.
Пример 15.1. Сравним затраты на монтаж и эксплуатацию
двух систем отопления здания: 1 цеитральной воздушиой при
каПитальных вложениях 21 ТЫС. руб. и среднеrодовых эксплуата-
ЦИонных затратах 6,4 тЫс. руб. в rод; 2 водяной при затратах
СОответственно 28 и 5 тыс. руб.
31==(21:8,33)+6,4==8,92 тЫс. руб.;
32== (28: 8,33) + 5 == 8,36 ТЫс. руб.
39*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
6 J 2 r лава 15 Сра.нение основных систем отопления
Так как 32<31, то система Бодяноrо отоплеиия даиноrо здания
экономически выrоднее центральной системы воэдушиоrо отопле-
ния
Капитальные вложения в систему отопления осуществ-
ляются, как правило, в течение одноrо rода. Эксплуата-
ционные затраты ежеrодно изменяются; кроме Toro, они
зависят от срока службы !<ак системы, так и отдельных ее
элеl4ентов.
rbдoBble эксплуатационные затраты состоят из прямых
расходов на обслуживание системы отопления и амортиза-
ционных расходов
И==Ипр+А, (15.3)
rде И пр прямые эксплуатационные расходы, склздывающиеся
из rодовых затрат на получаемую тепловую эиерrию (топливо),
электроэнерrию, заработную плату обслуживающеrо персоиала,
управление системой и текущнй ремонт; А амортизациоиные
aexoды, включающие rодовые затраты на капитальный ремонт
системы и отчисления иа полное восстановлеиие капитальиых
вложений.
Chчисления на восстановление капитальных вложений
связаны с нормативным CPOI{OM службы системы, опреде-
ляемым исходя из сроков физическоrо износа ее элементов:
радиаторов (40 лет), водоводов (30 лет), паропроводов,
центробежных насосов, клапанов (10 лет), вентиляторов,
калориферов, отопительных arperaToB (8 лет), фильтров
(6 лет), конденсатопроводов (4 rода).
Срок службы определяется не только физическим, но и
моральным износом системы отопления, причем моральным
износом считают потерю способности померживать темпе-
ратуру во всех обслуживаемых помещениях на требуемом
у ровне. Нормативный срок службы распространенных сис-
тем водяноrо отопления в настоящее время принимается
равным 30 35 rодам (меньший срок для конвекторов).
При определении экономически более целесообразноrо
варианта системы отопления часто сопоставляют системы
(или элементы систем), имеющие разные сроки службы (см.
пример 15.1). В этих случаях для уточнения расчетов не-
обходимо добавлять капитальные вложения будущих лет
на демонтаж и замену вышедших из строя элементов. Кро-
ме Toro, ВОЗможны изменения во времени эксплуатацион-
ных затрат.
Изменения во времени величин и сроков осуществления
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15 2 ЭКОflОВluческuе rtоказате.4U систем тoп <тuя 618
капитальных вложений и эксплуатационных затрат учи-
тывают путем введения в формулу (15.2) коэффициентов
при веденИЯ * разновременных затрат к rоду ввода систем
отоплениЯ в действие, имеющих общий вид,
сх == (1 + Е и. п) a, (15.4)
rде Е Н.П норМатив для приведения дополнительных вложений н
измененных затрат, равный 0,08; d число лет, отделяющих до-
полнительные вложения и затраты от rода ввода системы отопле-
ния в действие.
При сопоставлении различных систем отопления ею-
блюдают равные или хотя бы близкие эксплуатационны
показатели для всех вариантов: системы должны обеспечи-
BaTb выполнение санитарно-rиrиенических, противопожар-
ных и противовзрывных требований, а также должны обла-
дать равноценной эффективностью.
Эффективность какоЙ-либо системы отопления может
быть повышен" за счет применения дополнительных авто-
матических приборов, насосов и арматуры. Это требует
дополнительных капитальных вложений Kдon==K2 K!,
но дает возможность сократить расход тепловой энерr!lll
(И 2<Ид. rодовой экономическиЙ эффект приблизителыю
может быть найден по формуле (без учета коэффициентов
приведения а)
ЭФ==(Иl И2)
K2 Kf
Zи
(15.5)
rде Иi И 2 средняя rодовая экономия эксплуатационных за-
трат по сравниваемым вариантам, руб/rод.
Пример 15.2. Определим rодовой экономический эффект приме-
нения водяноrо отопления вместо центральиоrо ВОЗДУШ!lоrо по усло-
Виям примера 15.1.
По формуле (15.5) находим
28 21
Эф==(6,4 5,0) 833==I,4 0,84==О,56 тыс. руб.
,
По истечеиин нормативноrо срока окупаемости ежеrодная эко-
номия будет равна 1,4 тыс. руб.
Местная система воздушноrо отопления с использова-
нием высокотемпературноrо первичноro теплоносителя име-
ет преимущество по капитальНым вложениям перед друrи-
* Боrуславский Л. д. Сиижение расхода энерrии при работе
СИстем отопления И вентиляции. 2-е ИЭД. М.\ Стройиэдат. 1985.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
614 ТАава 15 CpQ8HeHue ()(;'Ю6НЫХ систем отопАения
ми системами. В системе napOBoro отопления в равных рас-
четных условиях, учитывая уменьшение площади отопи-
тельных приборов И диаметра конденсатопроводов, расхо-
дуется меньше металла и первоначальная ее СТОИ'vlOсть не-
сколько ниже, чем системы водяноrо отопления. Стоимость
устройства центральной системы воздушноrо отопления
бл изка к капитальным затратам на создание системы водя-
Horo отопления, а расход металла в связи с возможностью
изrотовления воздуховодов из строительных материалов
часто оказывается даже ниже, чем в системе napoBoro
отопления_
Срок службы систем водяноrо отопления, как уже из-
вестно, наибольшиЙ. Блаrодаря уменьшению амортиза-
ционных расходов при этом, ЭКОНОМ!1I! электрической и
тепловой энерrии сокращаются стоимость эксплуатации,
а следовательно, и приведенные затраты. ПОЭТОl\lУ система
водяноrо отопления обычно становится эконОМически более
эqxpективной, чем система napoBoro отопления.
Различие в тепловом комфорте, создаваемом в помеще-
ниях при сравниваемых системах отопления, учитывают
изменением срока службы и степени использования площа-
ди помещений. Для системы, обеспечивающей более ком-
фортные уСЛовия, увеличивают расчетный срок службы
на 5 10 лет (считаясь с меньшим моральным износом).
Кроме Toro, учитывают использование рабочей площади
помещений в холодное время rода (за счет изменения раз-
меров зоны дискомфорта), добавляя часть затрат на строи-
тельные работы по обесцененной площади к сметной стои-
мости друrой системы.
Все же rлавным показателем экономичности системы
отопления являются теплозатраты в процессе ее эксплуата-
ции. Известно, что только rодовЫе затраты на эксплуата-
цию превышают половину стоимости устройства системы.
И основная часть затрат приходится на оплату расходуемой
теплоты. 1'еплозатраты на отопление при паровой или
центральной воздушной системе превышают расход теп-
лоты в системе ВОДяноrо отопления вследствие возрастания
попутных теплопотерь через стенки паропроводов и возду-
ховодов, бесполезных для обоrрева рабочих помещений.
Вместе с тем при рассмотрении различных вариантов
системы отопления решающими для выбора возможно ока-
жутся такие дополнительные, но важные в конкретных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15 а ОБАаcmu прuмененuя СlJстем отопАтuя 615
услоВИЯХ факторы, как наличие оборудования, оrраниче-
иие срока монтажных работ, необходимость частичноrо
ввода системы в эксплуатацию, недостаток квалифицирован-
иоrо персонала и т. п.
9 15.3. Области примеиения систем отопления
Тепловой режим помещений определяется назначением,
конструкцией и условиями эксплуатации зданий. Особен-
ности тепловоrо режима отражаются на конструкции,
параметрах и режиме действия систем отопления. Техни-
ческие и экономические показатели центральных систем
отопления, а также свойства теплоносителей (см. 1.3)
определяют общие области их применения.
Системы водяноrо отопления, надежные и rиrиенически
приемлемые, получившие широкое распространение в усло-
виях теплофикации rородов и поселков, применяют в rраж-
данских и производственных зданиях.
Системы паровоrо отопления из-за санитарно-rиrиени-
ческих и эксплуатационных недостатков запрещено приме-
нять в rражданских зданиях. Паровое отопление можно
устраивать в производственных зданиях, в лестничных
клетках, пешеходных переходах и вестибюлях, ero реко-
мендуют для прерывистоrо или дежурноrо (в нерабочее
время) отопления ПО\1ещений.
Возможность сочетания отопления и вентиляции способ-
ствует распространению воздушноrо отопления; централь-
ное воздушное отопление применяют в первую очередь в
производственных, а также rражданских зданиях с меха-
нической приточной вентиляцией. Системы MecTHoro воз-
душноrо отопления используют для прерывистоrо или де-
журноrо обоrревания помещений производственных и об-
щественных зданий.
В сельскохозяйственных зданиях (животноводческих,
Птицеводческих, культивационных) применяют централь-
ное воздушное, местное воздушное и водяное отопление в
зависимости от задаваемоrо тепловоrо режима, наличия и
режима действия приточной вентиляции.
Рассмотрим выбор предпочтительноrо вида отопления и
расчетной температуры теплоносителя в зависимости от
строительно-технолоrических особенностей зданий (по по-
ложениям, принятым в СССР).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
616 r Аава 15. Сравнение основных систеМ отопЛения
Тепловой режим помещений одних зданий поддерживают
неизменным в течение Bcero отопительноrо сезона, друrих
зданий изменяют для экономии тепловой энерrии с су-
точной и недельной периодичностью, в праздничные дни,
во время каникул, проведения наладочныХ, ремонтных и
друrих работ.
Здания с постоянным и переменным тепловыми режима-
ми можно разделить в зависимости от санитарно-rиrиени.
ческих и технолоrических требований на отдельные rруппы.
В зданиях и помещениях с постоянным тепловым режи-
мом в течение отопительноrо сезона применяют следующие
системы отопления (с предельной температурой теплоносите.
ля t T или теплоотдающей поверхности t поn ):
1) в больницах и стационарах (кроме психиатрических
и нарколоrическнх) системы водяноrо отопления с ра.
диаторами и панелями при t T ==85 ос * (металлические при-
боры) и 95 ос (бетонные приборы) с тем, чтобы средняя тем-
пература поверхности отопительных приборов не пр евы-
шала 75 ос;
2) в детских дошкольных учреждениях, жилых домах,
общежитиях, rостиницах, домах отдыха, санаториях, пан-
сионатах и пионерских лаrерях, поликлиниках, амбула-
ториях, аптеках, здравпунктах, психиатрических и нарко-
лоrических больницах, банях и душевых павильонах, му-
зеях, выставках, книrохранилищах, архивах, библиот
ках, административно-бытовых зданиях при непрерывном
производственном процессе системы водяноrо отопле-
ния с радиаторами и конвекторами (в больницах, банях и
душевых павильонах только с радиаторами) при t T ==<
==95 ос (105 ос для однотрубных систем в перечислен-
ных зданиях, кроме больниц, детских учреждений, бань и
душевых павильонов, и до 130 ос для однотрубных сис-
тем при конвекторах с кожухом, если они допустимы в ука-
занныХ зданиях, за исключением жилых домов и детских
учрежден ий).
В перечисленных зданИях возможно применение элект-
рическоrо отопления (кроме зданий детских учреждений,
бань и душевых павильонов), rазовоrо отопления (исключая
* Предельная температура теплоносителя здесь и далее ука-
зана для вертикальных отопительных приборов, расположенНЫJl
н а высоте не более 1 м от поверхиости пола.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15 8 Об.мсти приМРнения систем оmоп.feния 617
еще и здания больниц) при i T ==95 ос, а также воздушноrо
отопления (кроме зданий больниц и детских учреждений);
3) в вокзалах, аэропортах, плавательных бассейнах,
лестничных клетках, пешеходных переходах, вестибюлях
зданий системы воздушноrо отопления; водяноrо отоп
ления с радиаторами и конвекторами (в бассейнах еще и с
r ладкими трубами) при t T == 150 ос; электрическоrо (кроме
лесТНИЧНЫХ клеток, переходов и вестибюлей) и rазовоrо
отопления ,в плавательных бассейнах при t ПОВ== 150 ос;
паровоrо отопления в лестничных клетках, переходах и
вестибюлях при t T == 130 ос;
4) в производственных помещениях Катеrорий А, Б и В
при непрерывном технолоrическом процессе без выделения
пыли и аэрозолей системы воздушноrо отопления; BO
дяноrо отопления с радиаторами и rладкими трубами при
t T == 150 ос; Паровоrо отопления при t T == 130 ос.
В помещениях катеrории В допустимо применение элект
рическоrо и rазовоrо отопления при t ПОВ== 110 ос.
При выделении пыли и аэрозолей в помещениях катето-
рии А и Б предельную температуру теплоносителя прини-
мают 110 ос, в помещениях катеrории В 130 Ос.
Водяное и паровое отопление не устраивают в помеще-
нияХ катеrорий А и Б в тех случаях, коrда в них хранят или
применяют вещества, образующие при контакте с водой
или водяными парами взрывоопасные смеси, или вещества,
способные к самовозrоранию или взрыву при взаимодей-
ствии с водой.
Кроме Toro, температуру теплоносителя в системах отоп-
ления с местными отопительными приборами в помещениях
катеrорий А, Б и В и для калориферов рециркуляционных
Воздушных завес, размещаемых в этих помещениях, при-
Нимают не менее чем на 20% ниже температуры самовос-
пламенения rазов, паров, пыли или аэрозолей, выделяю
щихся в помещениях;
5) в производственных помещениях катеrорий r и Д
при непрерывном технолоrическом процессе:
а) без выделения пыли и аэрозолей системы воздуш-
ното отопления; водяноrо отопления с' ребристыми труба-
ми, радиаторами и конвекторами при t T == 150 ос; паровото
Отопления при t T == 130 ос; электрическоrо и rазовоrо OTO
плени я с высокотемпературными темными излучателями;
б) при повышенных требованиях к чистоте воздуха
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f 18 r Ааеа 16 Сравнение OCH08HЬtIC системы omIJflАения
системы воздушноrо отопления; Бодяноrо отопления с pa
диаторами, панелями и rладкими трубами при t T == 150 ос;
в) при выделении неrорючих пьтей и аэрозолей систе
мы воздушноrо отоплечия; водяноrо отопления с радиато-
рами при t T == 150 ос; паровоrо отопления при t T == lЗ0 0 С;
электрическоrо и ra30Boro отопления при t пов== 150 ос;
[) при выделении rорючих пылей и аэрозолей систе'\1Ы
воздушноrо отопления; водяноrо отопления с радиаторами
и rладкими трубами при t T == 130 ос; Паровоrо отопления при
t T == 110 ос;
д) при значительных влаrовыделениях системы воз-
душноrо отопления; водяноrо отопления с радиаторами и
ребристыми трубами при t T == 150 ос; паровоrо отопления
при t T == 130 ос; ra30Boro отопления при t пов== 150 ос.
В производственных помещениях с выделением возrо-
няемыХ ядовитых веществ систему отопления выбирают по
специальным нормативным документам.
Во всех перечисленных зданиях и помещениях, кроме
производственных помещений катеrорий А, Б и В, MorYT
быть применены системы водяноrо отопления со встроен-
ными в строительные конструкции наrревательными эле
ментами. Предельно допусrимая средняя температура теп-
лоотдающей поверхности строительных конструкций для
этих случаев приведена в 11.7.
В зданиях и помещениях с nepeMt'HHbIM топловым режи-
МОМ В течение суток применяют системы отопления (с пре-
дельной температурой теплоносителя ' т или теплоотдаю-
щей поверхности t пав):
1) в школах и друrих учебных заведениях, зданиях уп-
равлений, научных и проектных учреждений, конструк-
торских бюро, читальных залах, на предприятиях связи и,
обслуживания населения (при работе сидя близ световых
проемов), в адм.инистративно-бытовых зданиях системы'
водяноrо отопления с радиаторами и конвекторами (кон-
векторы в школах во вспомоrательных помещениях) при
t 1==95 ос для двухтрубных систем, 105 ос для однотрубных
систем (до 130 ос для однотрубных систем при конвекто-
рах с кожухом с изоляцией труб, имеющих температуру
выше 105 ос); ВОЗДУшноrо отопления; электрическоrо и [а-
зовоrо при t пов==95 ос;
2) в театрах, кинотеатрах, клубах, зрительных залах,
ресторанах системы водяноrо отопления с радиаторами
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
}5 3 Области примененtIЛ систем отопления 619
и конвекторами при t T == 115 ОС (до 130 ОС дЛЯ однотруб-
ных систем при конвекторах с кожухом с изоляцией труб,
имеющих температуру выше 115 ОС); воздушноrо отопле-
ния; электрическоrо при t пов== 115 ОС,
Системы водяноrо и электрическоrо отопления должны
обеспечивать понижение теплоотдачи в помещения в He
рабочее время; системы воздушноrо отопления работу
с рециркуляцией Воздуха для дежурноrо отопления;
3) в маrазинах, столовых (кроме ресторанов), кафе, 6y
фетах и закусочных, прачечных, в спортивных сооруж
ниях (кроме плавательных бассейнов) системы водяноrо
отопления с радиаторами, конвекторами (кроме прачечных)
и rладкими трубами при t T == 150 ОС; В03душноrо отопления;
электрическоrо и rазовоrо отопления (кроме прачечных)
при t пов== 150 ОС.
В неутепленных и полуоткрытых зданиях и помещениях
маrазинов и предприятий общественноrо питания может быть
применено электрическое и rазовое отопление с BЫCOKOTeM
пературными (до 250 ОС) темными излучателями;
4) в производственных помещениях катеrорий А, Б, В,
r и Д при работе в одну или две смены применяют системы
отопления, указанные для аналоrичных помещений с по
стоянным тепловым режимом. Системы водяноrо отопле-
ния ДОЛЖIIЫ обеспечивать понижение теплоотдачи в поме-
щения в нерабочее время. Системы воздушноrо отопления
рекомендуется устраивать центральными, совмещенными
с приточной вентиляцией основных крупных помещений, с
применением их для дежурноrо отопления в нерабочее время;
местными с отопительными аrреrатами для дежурноrо
отопления при отсутствии или невозможности использо
вать центральные системы приточной вентиляции.
Для отопления складских помещений и зданий принп-
мают системы отопления как для производственных поме-
щений с учетом противопожарных и санитарных требова-
ний в зависимости от ВИда хранимых в них изделии и Ma
териалов;
5) в отдельных помещениях (кроме помещений катеrорий
А и Б) и на рабочих местах в неотапливаемых зданиях или
в помещениях при пониженной температуре устраивают
системы rазовоrо и электричесl<оrо отопления, в том числе
с высокотемпературными (до 250 ОС) излучателями (в по-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
620 Тлава 15. Оравнение оСновных систем отопАения
мещениях КатеrориИ В при t пов<110 ОС); воздушноrо отоп
ления со струйной подачей HarpeToro воздуха.
В перечисленных зданиях и помещениях (кроме клуб-
ных и зрелищных предприятий, ресторанов и производст
венных помещений катеrорий А, Б и В) MorYT быть выпол-
нены также системы водяноrо отопления со встроенными в
строительные конструкции наrревательными элементами.
Дежурное отопление предуСМ31ривают в нерабочее время
или во время перерывов в использовании помещений, коrда
по условиям технолоrии производства и эксплуатации обо-
рудования, приборов и коммуникаций можно поддерживать
температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5 ос.
При этом обеспечивают восстановление нормируемой тем-
пературы к началу использования помещения или к началу
работы без увеличения приведенных затрат.
Дежурноrо отопления не устраивают совсем при высокой
расчетной температуре наружноrо воздуха для проекти
рования отопления (выше 5 ОС).
В районах с расчетной температурой наружноrо возду
ха 40 ОС и нИже предусматривают наrревание поверх
ностИ полов жилых помещений, расположенных над хо-
лодными подпольями, а также помещений в общественных,
административно бытовых и производственных зданиях,
предназначенных для постоянноrо пребывания людей.
у дверей rлавных входов, ворот, наружных теХнолоrи-
ческих проемов при частом их открывании применяют MeCT
ные воздушные отопительные установки периодическоrо
действия для создания воздушно-тепловых завес в открытых
проемах. Воздушно-тепловые завесы в открываемых прое-
мах устраивают также при КОНДИционировании воздуха,
недопустимости снижения температуры или значительных
влаrовыделениях (плавательные бассейны и др.) в помеще
ниях.
Отопительные установки для создания воздушно-теп
ловых завес предусматривают в производственных зданиях
у наружных ворот (при отсутствии тамбуров или шлюзов),
открываемых чаще чем 5 раз или не менее чем на 40 мин
в смену, а также у открытых технолоrических проемов при
расчетной температуре наружноrо воздуха для проекти-
рования отопления (k об ==0,92) минус 15 ОС и ниже. ИХ
проектируют у входных дверей, через которые (через один
тамбур) проходят 400 чел/ч и более при расчетной темпера-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
15.4. Условия выбора системы отОnЛe/lия 62 I
туре от 15 до 25 ос, 250 чел/ч и более при температуре
от 26 до 45 ос и 100 чел/ч и более при температуре ниже
45 ос. В частности, воздушно-тепловые завесы преду-
сматривают в тамбурах входов для посетителей в предприя-
тиях общественноrо питания с числом мест в залах 100 и
более, в маrазинах с торrовыМи залами общей площадью
150 м 2 и более.
15.4. Условия выбора системы отопления
При выборе системы отопления для обеспечения задан-
Horo тепловоrо режима отапливаемых помещений кроме
технических и экономических показателей ( 15.3) учиты-
вают также конструктивные и эксплуатационные условия
и оrраничения, установленные на основании опыта проек-
тирования и эксплуатации здания *.
в системах отопления здания, сооружения, жилоrо райо-
на или промышленной площадки принимают единый вид
теплоносителя для унификации оборудования, приборов и
материалов. Давление теплоносителя устанавливают в со-
ответствии с механической прочностью (допустимым рабо-
чим давлением) выбранных элементов системы в зависимости
от расчетной температуры теплоносителя.
В зданиях, включающих отдельные помещения иноrо
назначения (например, пункт бытовоrо обслуживания насе-
ления в жилом доме), предусматривают одну общую систему
отопления. Крупные помещения или комплексы помещений
специальноrо назначения при основном здании (например,
маrазин, пристроенный к жилому дому; административно-
бытовые помещения производственноrо здания) оборудуюr
отдельными системами отопления.
В зданиях устраивают отдельные системы или ответв-
ления от общих систем отопления для обоrревания помеще-
ний, различно ориентированных по сторонам rоризонта,
имеющих различные технолоrические режимы или с резко
изменяющейся теплопотребностью, либо предназначенных
для периодическоrо пребывания и работы людей. Это дела-
ют с целью уменьшения (в случае необходимости) тепло-
подачи или даже частичноrо выключения отопления.
* Для сооружений аrропромышленноrо комплекса см. Ска-
нави А. Н. Отопление; Учеб. для техникумов. 2-е изд. М.:
Стройиздат, 1988.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
622 r,щва 15. Сравнение основных систем отопАения
Теплопроводы постоянно деЙствующих систем ОТОПле.
ния с местными приборами прокладывают в зданиях, на.
чииая от распределительных коллекторов, отдельно 01
теплопроводов систем прерывистоrо отопления и тепло-
проводов для периодически работающих воздухонаrрева-
телеЙ систем Боздушноrо отопления и воздушно тепловЬ!}(
завес.
В производственных зданиях и помещениях, оборудо-
ванных централизованноЙ приточноЙ вентиляцией, приме-
няют rлавным образом воздушное отопление (при крат-
ности воздухообмена, превышающеЙ единицу в 1 ч). ЧИСЛО
и мощность центральных систем воздушноrо отопления
опредev'1ЯIOТ в зависимости от деления на системы и трас-
сировки воздуховодов приточной вентиляции. Отопитель-
ные приборы небольших вспомоrательных помещениЙ в це-
хах (например, помещения мастера, ОТК, кладовоЙ) при-
соединяют последовательно (по однотрубноЙ схеме) к тепло-
проводам для воздухонаrревателей систем воздушноrо
отопления.
В системах водяноrо отопления отдают предпочтение
однотрубноЙ и бифилярноЙ схемам соединения отопитель-
ных при боров и искусственному (насосному) побуждению
циркуляции воды. Тепловую мощность и протяженность
системы отопления находят, исходя из тепловоЙ наrрузки
отдельных стояков в вертикальноЙ системе или поэтажных
ветвеЙ в rоризонтальноЙ системе и располаrае оrо цирку-
ляционноrо давления.
Максимальная тепловая мощность стояков и поэтажных
ветвей диаметром 10, 15 и 20 мы, подсчитанная при пре-
дельно допустимой по СНиП скорости движения воды для
помещениЙ rражданских зданий (1,5 м/с), дана в табл. 15.1.
В случаях, коrда допустима более высокая скорость дви-
жения воды в трубах и отопительных приборах (в админист-
ративно-бытовых и производственных зданиях), тепловая
МОIll.ность стояков и поэтажных ветвей, указанная в табли-
це, может быть превышена при условии достаточности
циркуляционноrо давления.
При выборе диаметра стояков и поэтажных ветвеЙ име-
ют в виду, что при высокоЙ (но допустимоЙ) скорости дви-
жения воды потери давления в них MorYT быть слишком
велики для водоструЙных элеваторов или местных цирку- ,
ляционных насосов, развивающих сравнительно небольшое
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!} 154. Условия выбора систем", отопления 623
Таблица 15.1. Максимальна и тепловая мощность стояков
и поэтаJhНЫХ ветвей
(ItCTeM ВО)l.яноrо отоплеиия rраждаиских здаиий
(при скорости движения воды 1,5 м/с)
расчетный перепад
темпераVlЫ воды.
Тепловая мощность, кВт. прн внутреннем
днаметре труб d B . мм
12.6
15.7
21,2
85
95 70
105 70
115 70
150 70
15,2
18,8
26,2
33,4
57,4
23,5
29,2
40,6
51,8
89,2
42,9
53,3
74,1
94,5
162,6
давление. Вместе с тем увеличение потерь давления в стоя-
ках и поэтажных ветвях желательно при наличии значи-
тельноrо перепада давления в наружных теплопроводаХ j
вводимых в здание.
В системах водяноrо отопления зданий, возводимых из
сборных строительных конструкций, применяют HarpeBa-
тельные элементы, встроенные в наружные стены, пере-
крытия и полы (см. rл. 11).
Высоту систем водяноrо отопления оrраничивают исходя
из допустимоrо (рабочеrо) rидростатическоrо давления для
выбранных элементов систем (приборов, арматуры, насосов,
теплообменников и т. д.). Высота систем не должна превы-
тать (с некоторым запасом) 55 м при использовании чуrун
ных и стальных приборов и 90 м для приборов со стальными
rреющими трубами.
Высоту систем воздушноrо отопления оrраничивают для
уменьшения попутноrо охлаждения воздуха в вертикаль-
ных каналах.
Для высоты двухтрубных систем водяноrо отопления и
канальных систем воздушноrо отопления устанавливают
предел также во избежание чрезмерноrо нарушения расчет-
Horo тепловоrо режима (тепловоrо разреrу.ТIИрования)
Вследствие непропорциональной теплоподачи в помещения
под влиянием изменяющеrося eCTecTBeHHoro циркуляцион-
Horo давления. Этот предел составляет приблизительно 25 м
при водяном и 15 м при воздушном отоплении.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
824 r Л<J8а 15 Сравнeltие основных систем отоплен',я
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Перечислите свойства системы отопления, опредеЛЯЮЩИе
понятие «эффективность системы».
2. Выведите формулу для определения всех видов затрат при
эксплуатации системы отоплення в 1ечение roAa [в развитие Формулы
(15.3) ].
3. Напишите формулу для вычисления коэффициента приведе-
ния а, в случае выполнения монтажных работ в течение нескольки;
лет. '
4. Составьте формулу приведенных затрат на систему отопл
пия с учетом Замены отдельных ее элементов и измеиения величищ
эксплуатационных затрат в течение срока службы системы.
5. Какова ПрИЧИна принятия в равных технолоrических усл(j
БЛЯХ более низкой допустнмой температуры теплоноснтеля пар
чем допустимая температура теплоносителя воды?
6. Рассчнтайте по образцу табл. 15.1 максимальную теплову)
мощность стояков и ветвей систем водяноrО отоплеиия ПрОИЗВОДС1
венных зданий.
r л А В А 16. РАЗРАБОТКА СИСТЕМbI ОТОПЛЕНИS;
16.1. Процесс проектнровання; состав проекта
отоплення
Проектированне системы центральноrо отопления ест"
процесс разработки технической документации, определяю-
щей тепловую мощность и теплоноситель, конструкцию
системы и тепловоrо пункта, диаметры теплопроводов, раз-
меры приборов и параметры оборудования, стоимость систе-
мы и друrие технико-экономические показатели.
Различают типовые, экспериментальные и индивидуа,1lЬ-
ные проекты отопления.
Типовые проекты выполняют обезличенно (см. 16.5);
индивидуальные и экспериментальные проекты разрабаты-
ваются для конкретных условий строительства зданий и со-
оружений.
К экспериментальным относят проекты ранее не приме-
нявшихся систем отопления, систем с новыми нетрадициоН-
ными узлами и деталями. Такие проекты составляют длЯ,
последующеrо исследования работы систем отопления в на- I
TypHыx условиях и проверки их технико-экономических
показателей.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16.1. Процесс провктщювания; состав проекта отопления 625
При индивидуальном проектировании применяют, как
правилО, технические решения, проверенные На практике.
ИнДивидуальные проекты называют проектами Повторноrо
применения, если эти проекты используются при повторном
строительстве однотипных объектов.
К индивидуальным относят также проекты peKOHCTpYK
циИ существующих систем отопления. Существующие систе-
мы MorYT не только реконструироваться, что обычно делают
при перестройке зданий и сооружений. Возможно проведе-
ние капитальноrо ремонта без изменения структуры систе-
мы, возможна и модернизация отдельных устаревших узлов
и деталей (например, замена водоструйноrо элеватора авто-
матизированным). Все это требует составления проек-
тов.
Выполняют такие ИНДИВидуальные проекты после тех-
нической экспертизы. В отчет об экспертизе включают тех-
нические показатели обследованной системы отопления,
ее первоначальные чертежи (а в случае их отсутствия
обмерные чертежи). Определяют физический и моральный
износ системы и составляют технико экономическое обос-
нование необходимости ремонта, реконструкции, модерни-
зации или замены ее принципиально новой.
Процесс проектирования систе 1.ы отопления в полном
объеме включает три стадии операций по выбору, конструи-
рованию и расчету: технико-экономические расчеты, проект,
рабочая документация. Часто, особенно при ПОВТОРНО\1: ис-
пользовании имеющеrося проекта и применении типовоrо
проекта, отдельные стадии проектирования объединяют.
На стадии технико экономических расчетов (ТЭР) опре-
деляют для крупных объектов ориентировочную тепловую
мощность системы отопления, устанавливают источник
теплоснабжения, вид и параметры теплоносителя, режим
действия и принципы управления системой, виды оборудо-
вания и отопительных приборов, использование научно-
технических достижений, связь с друrими системами ин-
женерноrо оборудования и конструктивным решением зда-
ния и особые условия строительства (сейсмичность, вечная
меРЗлота и т. п.).
На стадии проекта (п) проводят основные расчетно-rра-
фические работы. Законченный технический проект состоит
из поэтажных планов, схем, расчетно-пояснительной запис-
Ки со спецификациями и смет.
40- 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
626 rлйва 16 Раsрабоmка системы отonления
На стадии рабочей документации (Р Д) разрабатывают
узлы и детали тепловоrо пункта, маrистралей, ветвей, стоя-
ков и подводок, приборов И arperaToB. Составляют техни-
ческие условия изrотовления нестандартноrо оборудования,
указания по эксплуатации системы.
Выполняют заrлавный лист проекта, внося в Hero состав
и основные положения проекта, технико-экономические по-
казатели, ссылки на СНиП, СН и ТП, типовые чертежи
элементов и установок, указания по производству монтаж-
ных работ.
По техническому проекту и рабочим чертежам для ин-
дустриализации заrотовительно-монтажных работ иноrда
для крупных объектов выполняют монтажный "роект, пре-
дусматривающий унификацию элементов, включающую
укрупнение и сокращение числа типоразмеров, применение
типовых узлов и нормализованных деталей.
16.2. Нормы и правила проектирования отопления
Системы центральноrо отопления в нашей стране про-
ектируют в специализированных отделах проектных инс-
титутов, основываясь на строительных нормах и правилаХ j
каталожно-справочной литературе, при обязательном со-
блюдении rосударственных стандартов.
Специалисты-проектировщики обязаны использовать ПО-
следние достижения в области отопительной техники для
обеспечения э ктивной и вместе с тем экономичной ра-
боты проектируемых систем отопления. При этом они ру-
ководствуются решениями о всемерной экономии как за-
трат труда и материальных ресурсов при монтажных рабо-
тах, так и энерrозатрат в процессе эксплуатации зданий и
сооружений.
В основу проектирования положены нормативные доку-
менты: общесоюзные, ведомственные и республиканские.
В общесоюзные документы внесены требования к проектам,
нормы проектирования, правила орrанизации, производ-
ства и приемки работ, методы определения стоимости объ-
ектов, требования к их эксплуатации. Ведомственные (ВСН)
и республиканские (РСН) строительные нормы дополняют
общесоюзные строительные нормы и правила (СНиП), от-
ражая особенности проектирования в условиях отрасли на-
родноrо хозяйства страны и союзной республИIШ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16 2 Норм", и правила проеlCтироваllия отмлеllUЯ 627
Эти нормативные документы, равно как и rосударствен-
ные стандарты (rOCT), постоянно совершенствуют (один
раз в rод MorYT быть внесены дополнения и изменения) и
обновлЯЮТ (примерно один раз в десять лет).
Перечень действующих нормативных документов перио-
дически утверждает rосударственный строительный коми-
тет (rосстрой СССР) дЛЯ обязательноrо применения при
проектировании.
К таким основным документам для проектирования
отопления относятся:
rосударственные стандарты (rOCT), разрабатываемые,
например, на стальные трубы, отопительные приборы, на
оформление рабочих чертежей проектов отопления;
строительные нормы и правила (СНиП), состоящие из
общей rлавы по проектированию отопления, вентиляции и
кондиционирования, отдельных rлав по видам зданий и со-
оружений с конкретными нормами, учитывающими осо-
бенности отопления этих сооружений, а также rл ав по
строительной теплотехнике, КЛИ'l1атолоrии и reофизике;
строительные нормы (СН) и технические правила (ТП)
для повсеместноrо применения (например, СН 528-80 «Пе-
речень единиц физических величин, подлежащих примене-
нию в строительстве», ТП 101-81 «Технические правила по
экономному расходованию основных строительных мате-
риалов»);
строительные каталоrи (СК) оборудования.
Для ускорения и облеrчения работы проектировщики
используют вспомоrательные материалы пособия и ру-
Ководства по проектированию систем отопления, справоч-
ники, альбомы типовых деталей и узлов (например, средства
крепления труб и приборов). Выполняют машинизирован-
ные расчеты отдельных разделов проекта (например, с по-
мощью ЭВМ проводят расчет теплопотерь помещениями,
rидравлический расчет систем отопления, тепловой расчет
отопительных приборов). Разрабатывают и внедряют сквоз-
ную систему автоматнческоrо проектирования (САПР)
отопления, особенно при типовом проектировании зданий.
40.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
628 rAaвa 16 Раэра60тка системы отопАения
t 16.3. Последовательность проектнровання отопления
Исходными данными для проектирования системы оТоп-
ления являются: источник теплоснабжения; назначение,
планировка и строительные конструкции здания; техноло-
rический проект и режим эксплуатации основных помеще-
ний; положеиие здания на участке строительства; климато-
лоrия местности.
Показатели климата в районе строительства здания УСТа-
навливают по rлаве СНиП «Строительная климатолоrия и
rеофизика». Конкретное значение расчетной температуры
наружноrо воздуха ' н , при которой определяют тепловую
мощность системы отопления, принимают по параметрам Б
для холодноrо периода rода, приведенным в rлаве СНиП
«Отопление, венТIlЛЯЦИЯ и кондиционирование». Там же
указана расчетная скорость ветра.
Операции по проектированию состоят из четырех основ-
ных разделов: расчет тепловой мощности, выбор, конструи-
рование и теплоrидравлический расчет системы отопления.
Завершается проектирование составлением расчетно-пояс-
нительной записки со спецификациями и сметы.
Расчет тепловой мощности системы отопления начинают
с выбора расчетных значений температуры и влажности
воздуха в помещениях по rлаве норм проектирования, со-
ответствующей назначению этих помещений (например,
для помещений rостиницы по rлаве СНиП «rостиницы»).
На основании теплотехнических расчетов наружных оrраж-
дений (по rлаве СНиП «Строительная теплотехника») опре-
деляют коэффициенты теплопередачи и теплопотери через
оrраждения. Вычисляют теплозатраты на наrревание ин-
фильтрующеrося воздуха (с использованием rлав СНиП
«Отопление, вентиляция и кондиционирование» и «Строи-
тельная теплотехника»), а также поступающих в помещение
снаружи материалов.
После расчета теплопоступлений от людей, технолоrи-
ческоrо оборудования, электрических приборов и освеще-
ния, HarpeTbIx материалов, а иноrда и солнечной радиациИ
составляют тепловой баланс и выявляют дефицит или тепло-
избытки в помещениях. На этом основании устанавливают
теплопотребности помещений тепловые наrрузки ото-
пительных установок в течение расчетноrо часа рабочеro
и нерабочеrо периодов суток.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/63 Последовател.ЬНQсть пflOBKmupOeaHUJJ отопАеНUЯ 629
Тепловые наrрузки, определяющие мощность отопи
тельных установок, MorYT в зависимости от режима ис-
пользования помещений значительно превышать среднюю
теплопотребность в течение суток. В таких С,1учаях COCTaB
ляют суточный И недельный rрафики использования теп
лово й l\!ОЩНОСТИ системы.
Выбор системы отопления зависит от источника теп IТO
снабжения, вида и параметров теплоносителя, вида и типов
приборов и оборудования. Выбор делают в соответствии с
указаниями норм проектирования (в первую очередь по
rлаве СНиП «Отопление, вентиляция и КОНДиционирова
ние»), а также с учетом технико экономических показателей
и конструктивно эксплуатационных оrраничений (см.
rл. 15). Определяют возможность непосредственноrо ис-
пользования теплоносителя в отопительных установках и
приборах, возможность устройства отопления, совмещенно-
ro с вентиляцией.
Схему системы отопления выбирают в соответствии с
планировочными, КОНСТРУКТIIВНЫМИ и технолоrическими
особенностями здания. Устанавливают режим действия и
принципы управления работой системы, целесообразность
отдельноrо дежурноrо отопления.
Конструирование системы отопления начинают с раз-
мещения тепловоrо центра, теплопроводов (труб и возду
ховодов), отопительноrо оборудования в здании. Разделяют
систему на обособленные зоны и части постоянноrо и пе-
риодическоrо действия с учетом отдельноrо отключения и
реrулирования. Учитывают также катеrории пожаровзры.
воопасности помещений.
При размещении труб принимают решения по направ-
лению и величине уклона, компенсации удлинения и теп
ловой изоляции, орrанизации движения, сбора и удаления
Воздуха, спуску и наполнению водой системы, выбору и
расположению арматуры.
На планах подвальноrо и чердачноrо (технических) по
мещений показывают основное оборудование с технической
характеристикой, маrистрали с указанием ДIfаl\Iетра и укло-
на, стояки с номерами, ввод наружных теплопроводов, за
Порную арматуру, компенсаторы, неПОДlшжные опоры,
участки с тепловой изоляцией.
На неповторяющиеся поэтажные I]ланы наносят стояки
с номерами; отопительные приборы с указанием марки,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
630 rла.а 16 Ра3{JаБО'11ка састемы отОnАеНиЯ
числа и ДЛИНЫ элементов; отопительные arperaTbI с техни-
ческой характеристикой; транзитные трубы и ПОДВОдки к
приборам и arperaTaM.
Составляют схемы труб и оборудования тепловоrо цент-
ра и системы отопления. Разрабатывают узлы установки
теплообменников, приборов, arperaTOB, насосов, баков и
прочеrо оборудоваНIIЯ, детали прокладки, подвески и креп-
ления труб и воздуховодов, размещения реrулирующей ар-
матуры и воздуховыпускных устройств.
Схемы маrистралей и тепловоrо пункта вычерчивают в
аксонометричЕ!ёкой проекции, причем стояки часто изо-
бражают отделыю в виде разверток по стенам здания (при
взrляде изнутри).
На схемах показывают оборудование, коллекторы с
КОНТРОЛЬНО IIЗlVlерительными приборами, трубы с запорно-
реrУЛИРУlOщеЙ арматурой, отопительные приборы и кало-
риферы оrопительных arperaToB, воздухосборники, воз
душные и спускные краны, rрязевики, компенсаторы и не-
подвижные опоры. На схе'\1ах наносят: уклон труб, номера
стояков, тепловую наrрузку и диаметр участков маrистра
лей и стояков, расход воды в стояках, тепловую наrрузку и
расчетную площадь приборов и калориферов, помещают
техническую характеристику приборов, оборудования и
системы.
Теплоrидравлический расчет системы отопления вклю-
чает определение температуры, давления и расхода тепло-
носителя, диа\1етра теплопроводов, типоразмера оборудо-
вани я.
Тепловой и rидравлический (или аэродинамический)
расчеты взаимно связаны и, cTporo rоворя, требуется MHoro-
кратное их повторение для выявления действительно не-
обходимых параметров теплоносителя, размеров тепло-
проводов и оборудования Поэтому наиболее точным яв-
ляется расчет системы с помощью ЭВМ
Расчет вручную повторяют 1 2 раза, причем тепловой
и rидравлический расчеты выполняют в различной очеред-
ности.
Тепловой расчет предшествует rидравлическому, KorAa
размеры rреющих элементов (труб, воздухонаrревателей)
значительно влияют на давление и расход теплоносителя
в системе. Например, при использовании конвекторов в
системе водяноrо отопления длину приборов определяют до
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16 4 Проеl(тuро анuр отопмнuя с пОАIОЩЬЮ ЭВМ 63 t
rидравлическоrо расчета, а после уточнения параметров
теплоносителя вносят поправки в размеры приборов.
rJ1дравлический расчет выполняют до тепловоrо, коrда
размеры rреющих элементов практически не влияют на
rпдравлическое сопротивление системы. В результате rид-
равлическоrо расчета определяют диаметр теплопроводов
11 параметры теплоносителя, а затем размеры rреющих эле-
ментов. Так поступают, например, при использовании ко-
лончатЫХ радиаторов в системе водяноrо отопления.
Работы по перечислеННЫvl четырем разделам проводят
последовательно, но с различной степенью детализации на
отдельных стадиях проектирования системы отопления.
Расчетно пояснительная записка включает обычно четы-
ре раздела: общую часть, тепловой пункт, систему отопле-
ния, спецификации. В общей части кратко описывают зда-
ние и участок строительства, запроектированные тепловой
пункт и систему, климатические данные и метеОРОЛО1'иче-
ские условия в основных помещениях. В следующие два
раздела поV!ещают основные расчетные материалы с обос-
нованиеVl выбора констрУКТИВJ-IЫХ элементов, описанием
особенностей системы и оборудования тепловоrо пункта,
ссылками на нормативную и каталожно-справочную лите-
ратуру. Спецификации как основание для составления
сметы состоят из перечней, технических характеристик и
количества необходимых материалов, приборов и обору-
дования со ссылками на rCX:T и Строительные каталоrи.
16.4. Проектнрованне отоппення с помощью ЭВМ
В 4.8 описано применение ЭВМ дЛЯ тепловоrо расчета
одноro из элементов центральных систем водяноrо и парово-
1'0 отопления отопительных приборов. Подробно рас-
смотрены вводимые в ЭВМ исходные данные и этапы после-
довательноrо выполнения расчетов.
Существуют проrраммы расчета с помощью ЭВМ дру-
rих эле\fентов систем отопления. Разрабатывают общую
систему автоматизированиоrо проектирования (САПР)
отопления, предназначенную не только для YCKopeHHoro
Выполнения расчетов, но для маШИНIlзации Bcero процесса
проектирования отоплен и я.
САПР отопления состоит из ряда подсистем, обеспе-
чивающих выполнение следующих работ:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
632 rлава 16 Разра60тка системы отопления
1) получение справочно технической информации;
2) расчет тепловой мощности системы отопления;
3) выбор системы отопления с вариантными техник
экономическими расчетами;
4) конструирование системы отопления с выполненш
чертежей;
5) теплоrидравлические расчеты системы отопления
б) составление расчетно пояснительной записки, спещ, "
фикаций, технико экономических показателей системы отоп-
ления;
7) определение сметной стоимости системы отопления.
Рассмотрим на примере практикуемое применение ЭВМ
типа ЕС дЛЯ теплоrидравлических расчетов распростра-
ненных однотрубных систем водяноrо отопления (по про-
rpaMMe «Поток» *).
Проrрамма расчетов составлена применительно к Вер-
тикальным и rоризонтальным системам, присоединенным
к наружным теплопроводам по зависимой схеме с приме-
нением водоструйноrо элеватора. Проrрамма предусмат-
ривает rидравлический расчет систем с равными и нерав-
ными перепадами температуры воды в стояках; тепловой
расчет отопительных приборов; выбор реrулирующих кла.
панов, контрольно измерительных приборов (КИП), pery-
лятора давления; подбор элеватора; составление специфи-
каций на трубы, арматуру, отопительные приборы, КИП.
Проrрамма предусматривает верхнюю и нижнюю раз-
водку маrистралей с тупиковым и попутным движением
воды в них; вертикальную, rоризонтальную и бифилярную
схемы соединения отопительных приборов различных ти
пов; примене IИе разных приборных узлов проточных,
проточно реrулируемых, реrулируемых с замыкающими
участками, с редукционными вставками.
Предварительно разрабатывают и вычерчивают в масш-
табе расчетную схему системы отопления. На схеме указы-
вают тепловую наrрузку каждоrо отопительноrо прибора.
температуру воздуха в каждом помещении, параметры теп-
лоносителя для системы в целом, располаrаемую разность
давления в месте ввода наружных теплопроводов в здание.
* Иванников В. И. и др. Проектироваиие систем отоплеииЯ,
теплоснабжения калориферов, вып. VI 64. М.: ЦНИИпроект,
1983.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
164 Проектuрованuе отопления с ПОМощЬЮ .эвм 633
основные исходные данные, вводимые в ЭВМ дЛЯ расче-
тов, составлены в виде пяти таблиц (снабженных поясне.
ниями дЛЯ правильноrо их заполнения). В первую таблицу
записывают общие сведения о системе; во вторую харак-
теристиКУ приборных узлов с указанием условий установ-
ки отопительных приборов в помещениях; в третью ха-
рактеристику стояков с разбивкой их на этажестояки и узлы
присоединения к маrистралям; в четвертую характерис-
тику маrистралей с информацией о каждом участке; в пя-
тую характеристику rоловных участков маrистралей,
начиная от ввода по направлению движения теплоносителя.
Алrоритм проектирования основан на способе rидрав-
лическоrо расчета по удельным линейным потерям давле-
ния с учетом eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления,
В03никающеrо при охлаждении воды в системе. Для полу-
чения оптима.1ьноrо варианта проектноrо решения пр име-
нен меrод динамическоrо проrраммирования. За критерий
оптимизации расчетов принято максимальное использова-
ние разности давления в подающем и обратном наружных
теплопроводах в месте ввода их в отапливаемое здание.
При определении общих потерь давления в системе отопле.
ния применен способ характеристик rидравлическоrо со-
противления.
Диаметр любоrо участка может быть задан либо опреде-
лен расчетом. При подборе диаметра маrистралеЙ преду-
смотрено соблюдение условия «телескопичности» после-
довательноrо плавноrо их нзменения. Предусмотрена также
возможность дросселирования rруппы стояков шайбой или
вставкой из трубы меньшеrо диаметра на маrистрали с вы-
явлением при этом экономии металла.
Тепловой расчет стояков заключается в определении
охлаждения воды в трубах при движении теплоносителя до
каждоrо отопительноrо прибора с выявлением ПОЛезной
теплоотдачи в помещения и дополнительных теплопотерь
через наружные оrраждения в местах проклаДIШ труб.
При тепловом расчете отопительных приборов находят ох-
лаждение воды в приборах при принятой к установке их
ПЛощади и дополнительные теплопотери через наружные
оrраждения в местах их установки.
При расчетах используют справочно-техническую ин-
формацию: сортамент стальных труб, теплотехнические по-
казатели отопительных приборов, технические данные за-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
634 rИ6а lб Ра1работ"а системы отопления
порно-реrулирующей арматуры, клапанов, КИП. ина сфор.
мирована автономно (за пределами проrраммы) в виде БИБ.
лиотеки информации, к которой можно обращаться по меРе
неоБХОДИ\1:0СТИ и в которую вносят поправки при появлении
новых изде.'lИЙ и материалов.
На печать выводятся сводные таб.'lИЦЫ с исходными дан-
ными, характеристикой отопительных приборов, стояков
u '
маrистралеи, системы. Даются спецификации отопитель_
ных приборов и друrих материалов и оборудования, а так-
же теХНИJ{о экономические показатели системы отопления.
К этим показателям отнесены: средняя плотностЬ тепЛоотда-
чи отопите,1]ЬНЫХ приборов (Вт/м 2 ), расход труб (Kr!1000 Вт),
расход теплоносителя воды (кr/ч), тепловая мощность сис-
темы (Вт), потери давления в системе (Па), относитеЛЬные
потери давления в стояках (% общих потерь в системе).
Условием оптимизации теплоrидравлических расчетов
может быть также минимизация приведенных затрат (см.
15.2) при заданной тепловой мощности и возможных поте-
рях давления в системе отопления, схема КОТОРОЙ уже опре-
делена. При таких расчетах вертикальных однотрубных
систем водяноrо отопления ПРИНИ\fают во внимание требо-
вание СНиП, чтобы потери давления в стояках составляли
Не менее 70% общих потерь давления в цирку.1JЯЦИОННЫХ
кольцах (без потерь давления в rоловных участках систем).
16.5. Типовые проекты отоппения, их применение
Типовыми называют проекты систем отопления, разра-
ботанные на основе типизации элементов и предназначен-
ные для MHoroKpaTHoro повторения n СТРОИlельстве. При
разработке проводят унификацию элементов (узлов и дета-
лей), выбирая лучшие и экономичные решения с минималь-
ным числом типоразмеров
Разработке типовых проектов предшествуют экспери-
м нтаЛЫIOе проектирование, монтаж и натурные наблюде-
ния для проверки теХНИКО-ЭКОНО\fических показателей и
эксплуатационноrо качества систем. В типовых проектах
используют проrрессивные конструктивные решения, преду-
с:,штривающие индустриальность заrотовительно монтаж-
IIЫХ работ и эффективность действия систем.
Создается сортамент эле\ ентов, обеспечивающий необ-
ходимое число вариантов типовых проектов и изrотовление
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
16 5 Типовые про!кты отопления, их приА<енение 635
сборНЫХ узлов на специализированных заводах. Типовые
nрое КТЫ разрабатывают в ведущих проектных орrанизаци-
ях.
Типовые проекты позволяют в короткие сроки обеспе-
чиваТЬ строительство проектной документацией, включаю--
i1I.ей элементы заводскоrо изrотовления. В жилищном
строительстве, например, в настоящее время u по типовым
I1роектам строится подаВЛЯЮщее число здании.
Типовые проекты обновляются через lO лет с учетом
техническоrо проrресса в строительстве и вследствие по--
выlенияя требований к уровню комфорта в зданиях.
В нашей стране с ее rрО'v!адной rерриторией и различи
eVJ природно климатнческих условий установлено около
ЗА проектно строите.1]ЬНЫХ районов В отдельных союзных
республиках выделены два три и даже четыре (РСФСР)
района. Типовые проекты для этих районов отличаются
rеплоВОЙ мощностью систем и их конструктивно-техниче.-
скими характеристиками.
Для каждоrо проектно строительноrо района разраба-
тывают с учетом наличия отопительноrо оборудования
варианты типовых проектов систем, рассчитанные при раз-
личной температуре наружноrо воздуха (параметры Б по
СНиЩ с интервалом 5 СС (например, при 20, 25 ос и
т д.). Вариант типовоrо проекта системы отопления BЫ
бирают так: если здание строится в местности, rде расчет-
ная температура наружноrо воздуха имеет промежуточ-
ное значение, принимают проект, разработанный для бли
жайшей более низкой температуры (например, для 25 ос
в местности с расчетной температурой 22 ОС).
Выбранный вариант типовоrо проекта «привязывают»
(корректируют) применительно к местным условиям строи
тельства здания и теплоснабжения системы отопления.
При привязке проекта учитывают изменения, внесенные в
Нижнюю часть здания, обусловленные использованием
рельефа участка строительства и уточнением планировки
подвальноrо, а иноrда и первоrо этажей В объем работ
по привязке входят изменения и дополнения типовоrо
IIроекта тепловоrо пункта и системы отопления. Проекти-
руют также наружные теплопроводы до ввода их в здание
и внутреннюю их прокладку до тепловоrо пункта.
Привязку типовоrо проекта обычно осуществляют в одну
СТадию (техно-рабочи й проект), выполняя ее в рамках про--
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
686 [.пва 16 Разра60тка системы отопАения
ектно строительноrо объещшения (ПСО) , и только Прl
привязке проекта в условиях ИЗменения технолоrичеСКоl
части здания делают в ДВе стадии.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Напишите характеристику конвекторов по [ОСТ 20849
с изменением от 17 ноября 1986 r.
2. Установите по rлаве СНнП 2.04.05 86 нормативные поло
жения, отражающиеся на тепловой мощности системы отопления:
3. Составьте перечень действующих строительных иорм (СН
и технических правил (ТП) по вопросам отопления зданий.
4. Сделайте выборки нз rлавы СНиП 2.01.07 85 «Наrрузки !I
воздействия», характеризующие изменение скорости ветра по высо-
те над поверхностью земли, а также обдувание зданий ветром.
5. ОпишиТе технические решения систеМы ОТопления здания
общеобразовательной школы, возводимоrо по ТИПовому проекту 8
Вашем rороде.
6. Установите состав типовоrо проекта снстемы Отопления
например, здания детскоrо сада, строящеrося В Вашем rороде,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
рАЗ Д Е Л VII. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
r Л А В А 17. РЕЖИМ РА60ТЬ! И РЕrУЛИРОВАНИЕ
СИСТЕМbI ОТОПЛЕНИЯ
17.1. Режим работы системы отопления
Размеры конструктивных элементов системы отопления
здания или сооружения (диаметр труб, воздуховодов, пло
щаДЬ теплообменников и отопительных приборов) опреде
ляют для конкретных расчетных условий. Поддержание
расчетных параметров теплоносителя (температура, расход)
в этом случае обеспечивает максимально возможную тепло-
подачу системы, соответствующую теплопотребности обо
треваемых помещений при расчетных условиях наружноrо
климата (температура воздуха, скорость ветра, интенсив-
ность солнечной радиации). Подобные условия на терри-
тории нашей страны наблюдаются в течение KopoTKoro пе-
риода времени (см. рис. 1). Большую часть отопительноrо
сезона климатические условия характеризуются показа.
телями, при которых теплопотребность для отопления ниже
расчетной.
Влияние отдельных факторов по-разному сказывается
как на величине, так и на характере изменения теплопо-
требности каждоrо помещения. Не однозначно это влияние
и для различно расположенных однотипных помещений
здаНИ!1 (например, на верхних и нижних этажах или разно
ориентированных по сторонам rоризонта). Переменный xa
рактер теплопотребности здания в течение отопительноrо
сезона предопределяет необходимость изменения тепло
ПОДачи системы отопления для поддержания расчетной
температуры обоrреваемых помещений.
Таким образом, режим работы системы отопления в те-
чение отопительноrо сезона должен быть связан с пере-
менным значением недостатка теплоты, определяемым из.
\1енением отдельных составляющих тепловоrо баланса по
меЩений ( 3.1).
Среди этих составляющих теплопотери через наружные
оrраждающие конструкции Qorp вследствие постоянства их
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
038 rЛа8Q 17. РеЖ:UAI работы и рееулирование СШlтеAlЫ отоплени.
коэффициента теплопередачи можно считать изменяющн_
мися пропорционально разности температуры внутренне.
ro и наружноrо воздуха
, t; tJf 1
Qоrр==Qоrр .,............-, (7.1)
tB tH
rAe Q rp теплопотери через оrраждающие конструкции при
расчетной теыпературе наружноrо воздуха; t и t расчетная
температура соответственио BHYTpeHHero и иаружноrо ВОЗДУХа;
t и текущая температура наружиоrо поздуха.
Сложнее характер изменения теплопотерь, связанных с
наrреванием ПQCтупающеrо в помещение наружноrо поз;J.У-
ха, QH' Помимо изменения температуры ' н изменяется и
расход воздуха Он, зависящий от мноrих факторов и.
прежде Bcero, от разности давления воздуха снаружи и
внутри помещения.
Расход воздуха связан с воздушным режимом здания
в целом. Например, в мноrоэтажных жилых зданиях отме-
чают значительное различие в количестве воздуха, ПРОНИ-
кающеrо через окна помещений, расположенных на разных
этажах. В общем виде изменение теплопотерь на наrреIЫ-
lIие поступающеrо в помещение наружноrо воздуха опред -
ляют по формуле
Q Q '(j t tH
И Н и I l'
tB tH
rAe а ==аIIЮ относительный расход наружиоrо воздуха, по
ступающеrо в поыещеllие (отношение расхода прн текущей темпеJ
ратуре наружноrо воздуха к расходу при расчетной температуреji
Характер изменения величины Qи для зданий различно.
этажности показан на рис. 17.1.
Теплопоступления от технолоrическоrо оборудования
друrих внутренних источников QTexn обычно считают в T
чение отопительноrо сезона постоянными (в ПРОИЗВОДСТ1
венных зданиях их устанавливают для часа с минимальным
тепловыделени ями).
Теплопоступления от солнечной радиации Qc.P' K j
правило, не учитывают в расчетах по определению мощ
насти системы отопления. Однако солнечная радиаци
может существенно изменить температурную обстановку
помещениях, особенно в теплый период отопителыюrо с
зона. Изменение значения Qc.P оценивают по данным о"
(172)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.1 РеЖUAl ра6опш сucтеAlЫ отonленuл 839
jC 11.1. Измененне теllЛОlIотреб- Qи /(/
r. с и на наrревание lIоступающеrо
tI ружноrо вosдуха в однотипны е по-
н ещения мноrоэтажноrо жилоrо зда-
"ия расположенные иа нижних эта.
:ах' 5 12-этажноrо здаllИЯ (1), lIа
верхи их этажах 5 12-8тажноrо (2) и
J 6 22-этажноrо (8) здания. в тече-
lIие отопитеJlьиоrо сезона
Рис. 17.2. Изменение теПЛОlIотреб-
'ЮСТИ з.цавив . те1Jение оrопитель..
Horo сезона без учета (1) и с учетом
(2) теХИОJЮrи..еских и внутренних
теплопоступлении и солнечной радиа-
ции
t H1 'С
ОТО IQ .
fl;5
о
t t Я1 'с
интенсивности прямой, рассеянной и отраженной солнеч-
ной радиации.
Как известно, начало и конец отопительноrо сезона от-
носят к устойчиво установившейся среднесуточной темпе-
ратуре наружноrо воздуха t H ==8 ос. На рис. 17.2 показано
изменение теплопотребности здания без учета и с учетом
технолоrических и внутренних теплопоступлений и сол-
нечной радиации. Видно, что учет Qтехя И Qc.P может при-
вести к значительной экономии тепловой энерrии (заштри-
хованная область на rрафике).
Текущая теплопотребность Q.r.n на отопление помещений
в общем виде составляет
QT. п== Qorp+ Qи Qтехн Qс. р'
(17.3)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
640 rла.а 17 Режим работы и Р132улиРО8ание системы отопления
Поддержание внутренней температуры воздуха в поме
щении на расчетном уровне в течение Bcero отопительноrо
сезона обеспечивается при выполнении условия
Qп==Qт. п. (17.4)
rде Qп текущая теплоотдача элемеитов системы отоплеиия в
помещение.
Изменение теплоотдачи элементов постоянно действую
щей системы отопления обеспечивают прежде Bcero путем
централизованноrо изменения параметров теплоносителя
(температуры, расхода). Реже это достиrают при прерывис-
том отоплении, при переходе к применению друrой отопи-
тельной установки (дежурное отопление) или за счет изме-
нения интенсивности теплоотдачи отопительных приборов
(например, при использовании воздушноrо клапана 'в кон-
векторе с кожухом). Иноrда используют несколько факто-
ров, вызывающих изменение теплоподачи в помещения.
Реrулирование разветвленной системы отопления долж-
но сопровождаться равномерным изменением теплоотдачи
всех элементов системы. Такое свойство системы пропор-
ционально изменять теплоотдачу элементов при изменении
какоrо-либо параметра или их сочетания называют тепловой
устойчивостью системы отопления.
Часто тепловую устойчивость связывают с rидравличс
ской устойчивостью свойством пропорционально изме-
Иять расход теплоносИтеля во всех элементах системы отоп-
ления при централизованном изменении ero количества.
Полной взаимосвязи во всех системах отопления между
rидравлической и тепловой устойчивостью не наблюдается.
Связано это с непостоянством коэффициента теплопередачи
иаrревательных элементов системы при изменении в ней
температуры и расхода теплоносителя.
Рассмотрим переменный тепловой режим элемента сис-
темы на примере участка системы водяноrо отопления.
Теплоотдача участка системы сопровождается изменением
температуры воды на выходе из элемента /0 при известных
значениях температуры воды на входе /р и расхода воды G
по известному выражению
Q==Gc(tl' to), (17.5)
rAe с удельная массовая теплоемкость воды.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.1. Режам работы системы отопления 641
Температура t o может быть определена с использованием
так называемой тепловой характеристики элемента Т *.
Тепловая характеристика предложена при решении диф
ференциальноrо уравнения теплопередачи при движении
наrретой жидкости через участок системы отопления
( мср ) n ( G ) Р
Oc dt == т 70 Q,1 Мср dA,
. tr+t o
rде ,-,tСР== tв,
L\t cp средняя разность температуры, ос; G расход воды, Kr/c;
т, n, Р показатели, Входящие В формулу (4.15).
(176)
После преобразований получим выражения для вычис
ления текущей средней разности температуры теПЛОНОСJ1
теля и окружающеrо элемент воздуха
L\t [ n(tr to) ] lfl+n
cp (to tB) n (tr tB) n ' (17.7)
а также тепловой характеристики элемента Т, определяю
щей процесс теплопередачи элемента системы отопления,
Т== (70)n [и о tB) nn (tr t n ) n) (17 8)
Уравнения (17.7) и (17.8) совместно приводят к формуле
для определения температуры на выходе из теплоотдающе
ro элемента системы при расходе воды, равном расчетному
[см. формулу (4.36)]:
tO==tB+[ (tr tn)n + (70;nТ (1fп. (17.9)
Переменный тепловой режим работы системы водяноrо
отопления характеризуется также возможным изменением
расхода теплоносителя а. Изменение расхода может про
исходить вследствие количественноrо реrулирования или
воздействия eCTecTBeHHoro циркуляционноrо давления.
В этом случае значение тепловой характеристики элемента
т уточняют по формуле
Т==ТI(ЩО/)l р. (17.10)
rде Т' тепловая характеристика элемента, полученная при под.
становке в формулу (I7.8) расчетных температур ных параметров
* Константинова В. Е. Надежность систем центральноrо во-
дяноrо отопления в зданнях повыеннойй этажности. М.: Строй-
издат, 1976.
41 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
042 rлава 17 Режим работы и Рei'улирова1tие системы отопления
Пример 17.1. Определим степеиь уменьшения теплоотдачи ото-
пительноrо прибора конвектора «Универсал-20» В системе водя-
иоrо отоплення при сокращении расхода воды в нем от а'==350 до
а==З00 кr/ч и понижении температуры на входе в прибор от t;== 105
до t['==80 ос, еслн задана t B == t == 18 ос; t == 103 ос. Для конвеКТОра
«Универсал-20» n==0,35, р==0,07.
1. Тепловая характернстнка прибора в расчетных уСловиях
по формуле (17.8)
Т' 0,35 4621
== (70)0.з& 1(103 18) 0'3& (105 18) O,з&} ,.
2. Тепловая характеристика прнбора при измененном раСходе
БОДЫ по формуле (17.10)
Т == 46,21 (300: 350)1 0,07 == 40,03.
3. Температура воды на выходе нз конвектора внерасчетных
условиях по формуле (17.9)
[ 1 О 35 ] 1/0,35
t o == 18+ (80 18)0,з& + (70)0';5.40,03 ==78,54 ос.
4. Теплоотдача прибора в расчетных условиях по формуле
(17.5)
Q ' 350.4187(105 103) 815 В
пр 3600 т.
5. Теплоотдача прибора при измененных параметрах теплоно-
сителя
Q 300.4187 (80 78,54) 510 В
пр 3600 т.
6. Степень уменьшення теплоотдачи отопительноrо прнбора
при измененных температуре и расходе теПлоНосителя воды
Q пр ( 51 О )
l Qпр==I .......,....==l 815 ==0,374.
Qпр
17.2. Реrулирование системы отопления
Под реrулированием системы отопления понимают комп-
лекс мероприятий, направленных на максимальное при-
бл ижение теплоотдачи ее элементов к текущей переменной
теплопотребности отапливаемых помещений в течение ото-
пительноrо сезона для выдерживания расчетной температу-
ры помещений.
Различают пусковое и эксплуатационное реrулирование
системы. Эти виды реrулирования имеют свои особеиностJf
для водяной, воздушной и паровой систем отопления. Рас-
смотрим реrулирование систем центральиоrо отоплениЯ.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17 2. Ре?улuроваnuе системы оrnоrr,tenuя 643
При пуске системы отопления rруппы зданий, присо-
единенноЙ к теплопроводам централизованноrо теплоснаб.
»<ения, обеспечивают распределение теплоносител!' по от.
делЬНЫМ зданиям пропорционально их расчетнои тепло.
потребносТИ. Обычно такое реrулирование проводят в
u.ентральныХ тепловых пунктах (ЦТП) и во внутриквар-
тальных тепловых сетях. Способы реrулирования, как при
зависимом, так и при независимом присоединении системы
отопления к теплопроводам, рассматриваются в ДИСЦИПЛИНt!
«Теплоснабжение» .
Незавнсимо от ПРИ\1еняемоrо в системе отопления тепло.
носителя необходимость пусковоrо реrулирования объ-
ясняется тем, что в смонтированной системе может не обес.
nечиваться требуемая теплоотдача наrревательных элемен-
тов. Происходит ЭТо вследствие HeKoToporo отличия факти-
чесКИХ теплотехнических и rидравлических характеристик
элементов от расчетных, неточности rидравлическоro рас-
чета, отклонений от расчетных размеров теплопроводов,
допущенных при монтажных работах.
При пуске систе.МЬ! водян.оео отоnлен.uя здания устанав-
ливают соответствие расхода и температуры теплоносителя
в индивидуальном (местном) тепловом пункте расчетным
показателям при данной температуре наружноrо воздуха.
R процессе пуска указанные параметры контролируют по
оказаниям контрольно-измернтельных приборов (термо-
етров, манометров, тепломера) в местном тепловом пункте
2М. рис. 6.9 6.11). На практике при отсутствии тепломера
ли даже расходомера в тепловом пункте с водоструйным
JleBaTOpoM расход высокотемпературной воды в ero сопле
01 определяют расчетным путем при известных разности
давления в теплопроводах ДРт и диаметре сопла элеватора
d c из формулы (6.18).
Устойчивость работы системы водяноrо отопления в це-
Лом оценивают, как и для любоrо элемеНТа системы, по
температуре воды t o , возвращающейся из системы. Повышен-
Ное значение этой температуры свидетельствует о преуве-
ЛИченни ее суммарной теплоподачп в здание и, следователь-
Но, о переrреве отапливаемых помещений, и наоборот.
Необходимую температуру подаваемоrо в систему отоп-
Ления теплоносите.пя устанаВЛИВaIОТ путем изменения диа-
метра сопла элеватора, расхода охлажденной воды в под-
мешивающей перемычке при смесительном насосе (зави.
41"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
644 rлава 17. Режим работы и рееулирова1lие системы оmопле1lUЯ
симое присоединение системы отопления к тепловой сети)
или расхода высокотемпературной воды в теплообменнике
с помощью реrулирующей арматуры (независимое присоеди-
нение).
Пусковое реrулирование элементов и узлов системы
отопления связано с обеспечением в них расчетноrо расхода
теплоносителя. В однотрубной системе, выполняемой, как
правило, с тупиковым движением воды в маrистралях, это
достиrается при значительном увеличении потерь давления
в стояках по сравнению с потерями давления в разводящих
(без rоловных участков) маrистралях (рекомендуемое COOT
ношение по СНиП 70 и 30%). Особо тщательным должно
быть реrулирование двухтрубной системы водяноrо отопле-
ния, rде переменное действие eCTecTBeHHoro циркуляцион-
Horo давления приводит к существенному перераспределе-
нию потоков теплоносителя, поступающеrо в отопительные
приборы, по высоте стояков.
Требуемое распределение теплоносителя осуществляют
при помощи запорно-реrулирующей арматуры, установ-
ленной на стояках и отдельных ответвлениях системы. Ре-
rулирование распределения теплоносителя в стояках двух-
трубной системы проводят путем повышения потерь давле-
ния в подводках к отопительным приборам. Потери давле-
ния повышают, реrулируя степень открытия крана двойной
реrулировки (см. рис. 5.11) в системе отопления малоэтаж-
ных зданий или применяя реrулирующие краны с дроссе-
лирующим устройством (см. рис. 5.13) в системах отопле-
ния мноrоэтажных зданий ( 18.2).
Пусковое реrулирование осложняется трудностями:
контроля расхода воды в отдельных элементах системы.',
Косвенно результат реrулирования оценивают по темпера';
туре воды, выходящей из какоro-либо элемента системы.
При соблюдении расчетноrо расхода температура воды t Oi
при известных теплотехнических характеристиках эле-.j
мента, текущих и расчетных температурных условиях долж-:
на быть близка к полученной расчетным путем по формуле:
(17.9). О температуре воды в расчетной точке системы с до-
статочной точностью ( + 2 ОС) судят по температуре поверх-
ности трубы, измеряя ее переносным электротермометром
(ЭТП) или ручным одноточечным потенциометром (ПП-63) с
термопарой в качестве датчика. При этом считают, что тем-
пература поверхности тонкостенной неИЗ0лированной сталь-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.2. Рl!2улuровшще систе.I!Ы отопле"uя 6 45
ной трубы незначительно отличается от температуры воды в
измеряемой точке.
Пусковое реrулирование местноео воздушноео отоnле
ния (с отопительными аrреrатами) связано с обеспечением не-
обходимоrо распределения теплоносителя (воды или пара) по
калориферам arperaToB (в водовоздушных калориферах
результат реrулирования можно контролировать по Te:V1-
пературе ) с проверкой расчетной подачи вентиляторов.
Струйная подача воздуха в помещение может привести к
превышению допустимых температуры и скорости движе-
ния воздуха в рабочей зоне. Проверка этих параметров в ходе
испытания предопределяет выбор способа подачи воздуха
(наклонной или сосредоточенной струей).
Наладка рециркуляционноrо воздухонаrревателя за-
ключается в обеспечении требуемоrо количества циркули-
рующеrо воздуха. Способ реrулирования наrревателя зави-
сит от применяемоrо теплоносителя (вода или пар).
В ходе реrулирования воздушно-тепловых завес Прове-
ряют соответствие подачи вентилятора проектному значе
нию, скорость и температуру воздушной струи, а также
уровень шума от работающеrо arperaTa.
Реrулирование центральной системы воздушное о oтon
ления в оСНовном связано с обеспечением проектноrо расхо-
да воздуха в ответвлениях системы и воздухораздаЮЩI!Х
устройствах и наладкой воздухонаrревателей. Методы про-
ведения этой работы и используемые при Этом измеритель-
ные приборы рассматриваются в дисциплине «Вентиляция».
В ходе пусковой проверки такой системы следует убе-
диться, что охлаждение воздуха при ero движении по ка-
налам и воздуховодам находится в допустимых пределах.
Систему nаровоео отопления после окончания монтажных
работ тщательно промывают и продувают паром. Перед
пуеком системы отопления необходимо проверить работу
редукционных клапанов, предохранительных устройств, кон-
денсатоотвоДЧИКОВ. Пуск системы паровоrо отопления (осо-
бенно BblcoKoro давления) начинают с обеспечения расчет-
Horo давления пара путем соответствующей установки ре-
дукционноrо клапана. Теплоотдачу отопительных приборов
при низком давлении реrулируют при открытой пробке
тройника на конденсатной подводке с помощью вентиля
на паровой подводке к прибору до тех пор, пока поступле-
ние пара через конденсатопровод не прекратится.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
848 ['Аава 17 Режим работы и ре2УАирование системы стопмния
Реrулирование расхода пара в отдельных ответвлениях и
частях системы паровоrо отопления проводят с помощью
вентилей или путем установки дросселирующих шайб
( 9.6), обеспечивая полную конденсацию пара в отопи-
тельных приборах.
Эксплуатационное реrулирование системы отопления
ПрОБОДЯТ с целью обеспечения теплоподачи в отапливаемые
помещения соответствующей текущей теплопотребности.
Способы реrулирования различаются также в зависимости
от применяемоrо в системе теплоносителя. В зависимости
от места проведения реrулирования в системе теплоснаб
жения различают центральное, rрупповое, местное и инди-
видуальное реrулирование ( 4.9).
В системе водян.оео menлосн.абжеНtlя центральное pery-
лирование осуществляют на тепловой станции (ТЭЦ, ко-
тельной) по так называемому отопительному rрафику,
устанавливающему связь между параметрами теплоноси
теля (температура при качественном или расход при коли-
чественном реrулировании) и температурой наружноrо
воздуха как OCHoBHoro фактора, определяющеrо перемен
ный характер составляющих тепловоro баланса здания в те-
чение отопительноrо сезона (рис. 17.3). Построение rрафика
ориентировано на обезличенное здание в районе действия
тепловой станции при расчетной температуре BHYTpeHHero
воздуха + 18 ос.
Центральное реrулирование на тепловой станции при
теплоснабжении различных по назначению зданий (жилые,
общественные, производственные и др.) и режиму тепло- !
потребления их инженерных систем (отопление, rорячее
водоснабжение, вентиляция и др.) не может обеспечить ус-
тойчивой работы систем отопления.
Устойчивость работы повышается при приближении
места проведения реrулирования к теплопотребителю за
счет более полноrо учета различных факторов, определяю-
щих теплопотребность помещений отапливаемых зданий.
Так, при rрупповом реrулировании в ЦТП появляется
возможность распределять теплоту по уточненным темпе
ратурным rрафикам, что способствует повышению эконо
мичности отопления каждоrо здания. При местном реrули
ровании в тепловом пуикте здания учитывают особенности
режима ero эксплуатации, ориентацию по сторонам rори-
зонта, действие ветра и солнечной радиации.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17 2 Рееулирован.ие системы отоплен.ия 647
ис. 17.3. Схема rрафика реrу.llИ- t 1,0 С r;
/о8Аиия 'Rмпературы t и расхода
']1'еп.аоносителя в системе ВОДЯ.. i ' {]J
101"0 теП.llосиабжеиия в течение 1
01'ОПИ1'ельноrо сеЗ0на
t1 C"'J/f
70 /
/
18
IIJ 8 t' t Ht 'с
Н
При индивидуальном реrулировании у каждоrо отопи
тельноrо прибора можно независимо и наиболее 10ЧНО реа-
rировать на изменение температурной обстановки в отдель
ных помещениях.
Большой экономический эффект достиrают при пре
рывистом отоплении ( 19.5) зданий с переменным режимом
работы ( 15.3) со снижением температуры BHYTpeHHero
воздуха в нерабочий период времени (например, в учебны,<
зданиях) или в ночные часы (в жилых зданиях). Реrулиро
вание при этом осуществляют, используя одну систему
отопления или две системы (например, водяную и воздуш-
ную), коrда одна из них действует постоянно, а друrую вы-
ключают периодически ( 18.4).
Способы реrулирования систем водяноrо отопления от-
личаются параметром, по которому оценивают требуемую
теплоподачу в систему. Чаще Bcero таким пара\1:етром ЯВ
ляется температура наружноrо воздуха (реrулирование
«по возмущению»). Индивидуальное реrулирование прово-
дят, контролируя температуру BHyтpeHHero воздуха в
отапливаемом помещении (реrулирование (НЮ отклонению»).
Местное (пофасадное) реrулирование осуществляют с при
менением Toro и друrоrо способов. Возможен также способ
изменения теплоподачи в систему отопления в зависимости
от температуры теплоносителя, возвращающеrося из ' асти
системы или системы в целом. Как известно, эта температу
ра показатель изменения температурной обстановки в
отапливаемых помещениях и он может быть заранее pac
Считан.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
648 Т..ава 17 Режим работы и реzулироsание системы отопления
При эксплуатации систем воздушное о отопления, как
правило, используют качественное реrулирование, осуще
ствляемое путем изменения температуры подаваемоrо в по-
мещение воздуха при переменном тепловом режиме работы
наrревающеrо устройства. Достиrается это путем измене
ния расхода теплоносителя через калорифер с помощью
реrулирующих устройств или запорно реrулирующей арма-
турь!.
Uентралъное реrулирование систем паровоео отопления
из за невозможности изменения в широком диапазоне дав-
ления пара, а значит, и ero температуры, осуществляют
пропусками. Вследствие TaKoro реrулирования может быть
значительная неравномерность температуры воздуха в отап-
ливаемЫХ помещениях, что во мноrих случаях недопусти-
мо по rиrиеническим соображениям.
В системе паровоrо отопления при незначительном дав-
лении пара перед отопительным прибором (около 2000 Па)
эфj!eктивным может быть индивидуальное реrулирование
с помощью установленных у приборов вентилей.
17.3. Управление работой системы отопления
В зданиях и сооружениях в зависимости от их назначе-
ния поддерживаlОТ постоянный или переменный тепловой
режим ( 15.3). В зданиях с постоянным тепловым режимом
системы отопления работают круrлосуточно, с переменным
режимом прерывисто.
Поддержание необходимых температурных условий в те-
чение суток, недели, отопительноrо сезона обеспечивают пу-
тем изменения теплоподачи в помещения. Работа системы
отопления эффективна ( 19.2), коrда теплоподача соответ-
ствует теплопотребности в каждый момент времени. Для
этоrо система отопления должна обладать достаточной
тепловоЙ мощностью и способностью изменять теплоподачу
в помещения в широких пределах. Работа такой системы
нуждается в управлении ручном или автоматическом.
Для управления работой систему отопления снабжают
контрольно-измерительными приборами, сиrнальными YCT
ройствами, централизуют управление запорно-реrулирую-
щей ар\1атурой и Оfопительными установками.
I(онтрольно-измерительные приборы (КИП) позволяют
измерять и устанавливать соответствие работы систем дей-
СIВИ1ельным потребностям. Дистанционная сиrнализация
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!i 17 3 Управление работой системы отопления 849
обеспечивает передачу ПОКазаний КИП в центр }правления
(диспетчерский пункт), rде происходят обработка данных
наблюдений и принятие решений по проведению реrулиро-
ваниЯ. Из диспетчерскоrо пункта осуществляют управле-
ние исполнительными механиЗмами реrулирующими ор-
rзнами для необходимоrо изменения работы отдельных при-
боров, узлов и частей системы отопления.
Наиболее совершенным решением является система ав-
томатическоrо управления (АСУ) отоплением здания по за-
данной проrрамме. При применении АСУ уменьшается чис-
ленность обслуживающеrо персонала, улучшаются усло-
вия ero работы, снижаются энерrозатраты на отопле-
ние.
В крупных зданиях и сооружениях принято проектиро-
вать автоматизацию и диспетчеризацию работы систем отоп-
ления, основанные на следующих принципах:
а) автоматичеСКое реrулирование для узлов, в кото-
рых требуются постоянное в данный момент времени под-
держание реrулируемой величинЫ (температуры, давления),
а также автоматическая защита от аварии (например, при
возможности превышения рабочеrо давления для отопи-
тельных приборов);
б) дистанционное управление из диспетчерскоrо пунк-
та для удаленных отопительных установок;
в) ручное управление (пуск, остановка, переключе-
ние) в местах нахождения обслуживающеrо персонала
или редко переключаемых узлов (сетевые задвижКИ, кра-
ны).
р ядом с тепловым пунктом здания размещают диспет-
черский пункт, куда переДaIОТСЯ сиrналы (в том числе све-
том и звуком), rде они обрабатываются и откуда осуществля-
ются управление узлами, аrреrатами и установками, а так-
же общая координация работы инженерноro оборудования
здания.
Наиболее полно реализуются перечисленные принципы
при автоматизации работы систем водяноrо отопления и,
прежде Bcero, с целью экономии тепловой энерrии. Системы
проект ируют с автоматическим реrулированием тепловоro
потока при расходе теплоты за отопительный сезон 1000 rдж
и более. Реrулирование делают по зданию в целом, или по
каждому фасаду, или по крупным помещениям G неравно-
мерным поступлением в них теплоты.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
850 r лава 17. Режа", рабатw и реауларованuе сtlCf!lе"'Ы Оf!lопле"llЯ
Кроме Toro, предусматривают контроль и автоматиза-
цию работы следующих основных узлов систем отопления
(применительно к водяному теплоснабжению зданий):
1) измерения и реrистрации температуры воды в основ-
ных маrистралях системы отопления, температуры воздуха
в контрольных помещениях;
2) измерения и реrистрации теплозатрат на отопление;
3) контроля и реrулирования давления воды в наруж-
ных теплопроводах;
4) управления работой циркуляционных и подпиточ-
ных насосов;
5) сиrвализации на щит диспетчера работы насосов, ar-
peraToB ВОЗДУШIЮl'О отоплеНIIЯ, воздушно-тепловых завес,
уровня воды в расширительном баке.
Автоматическое управление работой arperaToB воздуш-
Horo отопление и воздушно-тепловых завес у ворот и вход-
ных дверей делают индивидуальным в зависимости от тем-
пературы воздуха в обслуживаемых помещениях (см.
рис. 10.7).
В зданиях с переменным тепловым режимом дополни-
тельно предусматривают проrраммное управление работой
системы оrопления в течение суто1\.. Если какую-либо систе-
му проектируют состоящей из двух частей (постоянно и пе-
риодически действующих), то автоматизируют действие
части системы, осуществляющей натоп помещений. Эта
часть системы отопления должна работать по проrрамме,
обеспечивающей наrревание помещений перед началом
работы (<<натоп»), а также поддержание в них минимально
допустимой температуры в нерабочий период времени
( 19.5).
В здаииях с постоянным тепловым режимом введение
пофасадноrо автоматическоrо реrулирования работы систем
ВОДЯНоrо отопления позволяет устранять воздействие на
температуру воздуха в помещении изменений направления
и скорости ветра, солнечной радиации, температуры на-
ружноro воздуха. Поэтому современные системы водяноrо
отопления разделяют, еCJ!И это возможно, на пофасадные
части, предусматривая автоматическое реrулирование тем-
пературы воды, например по схеме на рис. 17.4, коrда тем-
пература воды, направляемой в северо-восточную часть
системы, реrулируется по «возмущению», а в юro-западНую
часть по «отклонению».
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
J 7 4. Особенности работы и рееулuрOtЮНUЯ систеJII отопАеНUя 6б 1
Си
t
......
......
i/< i
Т1 IOЗ
41
{ о '
72 IOз
,
t r <: t r
t r
поДВОД
ТЕПIIOllOй
ЭНЕРrии
i 1
2
{ 2
1
{ о
Рис. 17.4. Прииципиальиая схема автоматическоrо реrулироваиия температуры
ВОДЫ, направляемоil В северо восточную и юrо-западную части системы отоп.nения
1 теплообменник; 2 реrулятор температуры по «возмущениlO»; 3 peTY
лятор температуры по «отклонению». 4 смесительный насос; 5 цнркуля-
ционный насос
Индивидуальное автоматическое реrулирование, как до-
роrостоящее, в настоящее время широко не применяют ,
хотя при нем наиболее заметно можно сократить расход
теплоты на отопление. Индивидуальное реrулирование,
как уже сказано, предусматривают лишь для управления
работой отопительных arperaToB.
t 17.4. Особенности режима работы
и реrупирования разпичных систем отоппения
Режим работы систем водяноrо отопления. Изменение
температуры воды (качественное реrулирование) проводят
для системы Б целом или ее частей. Такое изменение плани-
руют заранее, что при достаточной тепловой устойчивости
системы обеспечивает необходимое пропорциональное из-
менение теплоотдачи отопительных приборов. В системе
отопления в течение отопителыюrо сезона MorYT происхо
дить незапланированные изменения (чаще Bcero понижение)
температуры теплоносителя из-за нарушениЙ теплоснаб-
жения (несоблюдения rрафика качествеНlIоrо реrулирова-
ния, излишние теплопотери в тепловой сети и др.).
Изменение расхода теплоносителя воды в системе отоп-
ления связано прежде Bcero с применяемым способом pery-
лирования. Оно может быт», как и изменение температуры,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
652 rлава 17 Режим рабottzы и рееулирова1lие системЫ отопления
планируемым при проведении количественноrо или сме-
шанноrо (качественно-количественноrо) реrулирования.
Может быть и внеплановым, коrда изменяется режим работы
сетевых насосов, происходит аварийная утечка rреющей
воды, неравномерно воздействует естественное циркуля-
ционное давление, а также нарушается структура самой
системы.
Естественное циркуляционное давление I1Ре ( 7.3 и
7.4) зависит, как известно, от плотности воды в вертикаль-
ных участках системы, а также от взаимноrо расположения
участков с различной плотностью. Плотность воды изме-
няется с изменением температуры теплоносителя в рас-
сматриваемых элементах, а их взаимное расположение за-
висит от конструкции системы водяноrо отопления. Сте-
пень влияния величины I1Ре на режим работы насосноЙ
системы зависит и от ero доли в расчетном циркуляцион-
ном давлении ( 7 .5).
Для установления связи между расходом воды в элемен-
те системы и естественным циркуляционным давлением
воспользуемся так называемым показателем rидравличе-
ской характеристики системы отопления
r 8. p
8.Рн + 8.p .
rде 8.p расчетное для системы отопления естественное цирку-
ляционное давление; 8.Рн насосное циркуляционное давление.
(17 11)
Показатель r выражает существующее в расчетных ус-
ловиях соотношение ecтecTBeHHoro и cYMMapHoro циркуля-
ционноrо давления, обеспечивающеrо движение воды в сис-
теме отопления. Этот показатель в различных системах отоп-
ления может изменяться от О (в rоризонтальной однотруб-
ной системе одноэтажноrо здания) до 1 (в системе с естест-
венной циркуляцией). Например, в насосной однотрубной
системе 5- тажноrо здания при I1рн=:: 10 кПа, расчетной
температуре воды t == 105 ос и t;=::70 ос rидравлическая
характеристика составляет около 0,15. С увеличением вы-
соты здания показатель r (при незначительном изменении
I1ри) растет, что объясняется повышением условноrо cpek
Hero центра охлаждения в однотрубной системе отопления
над центром наrревания.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17 4 Особенности работы и рееулuрования систем отопления 653
Степень изменения расхода G==GЮ' в насосной системе
отопления под влиянием ecтeCТBeHHoro ЦИРI{уляционноrо
давления определяют по формуле
[ ( Ар )J O'&
а== I r 1 I':1p! .
(17.12)
Выразим соотношение текущеrо АРе и расчетноrо Ap
значений ecтeCТBeHHoro циркуляционноrо давления в систе-
ме через температуру теплоносителя
I':1Pe f:\ (tr to)
Ap '(t; t ) ,
(17.13)
, p p;
[де == t' t' среднее увеличение плотности воды в расчет.
r о
ных условиях при поиижении температуры теплоносителя на 1 ос,
Kr/ (м 3 .ос) ( 7.4).
Текущую температуру воды t r и t o для различных эле-
ментов системы можно найти, используя показатель тепло-
вой характеристики системы Т ( 17.1).
Относительное изменение расхода воды G под действием
температурных факторов должно свидетельствовать о до-
статочности rидравлической устойчивости системы отоп-
ления, т. е. о неподверженности ее rидравлическому раз-
реrулированию (рис. 17.5) под влиянием АРе'
Следовательно, при выборе конструкции системы отоп-
ления в здании необходимо учитывать влияние внутрен-
них факторов на предстоящий тепловой и rидравлический
режим ее работы. Поясним это положение примером.
Пример 17.2. Определим изменение расхода воды в вертикал ь-
ной однотрубной системе водяноrо отопления с насосной цирку-
ляцией при понижении температуры теплоносителя до t r == 50°с.
Расчетные характеристики системы: I':1Ри== 1,0 кПа, I':1p ==5,5 кПа,
(;== 105 ос, ( в == ( == 18 ос, п==0,35 (отопительные приборы кон-
векторы «Универсал-20»).
Относительная разность температуры
( ) 50 18
tr tB 105 18 0.37.
По формуле (17.11) находим
5500
r== 10000+5 500 0,35.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
8&4 Тлава 17 Режим работы и рееулироrйние систе.мы отопления
(;
"О (=01
0;9 0,2
03
8
"11. 7
. /
O,
0,9
0,7
0,0
o,f
O,!f
0,"5
0,2
0/
f
0/'
tJ,OS'
1
Рис. 17 5 HOMorpaMMa для определення показателя rндравлическоrо разр rулиро-
ваНия системы водяноrо отопления
По рис 175 определяем (ход решения по стрелке) ff==O,86.
Это означает, что в данной системе при значительном сниженин
температуры расход БОДЫ уменьшится на 14%
Вертикальные однотрубные системы 80дяноrо отопления.
В однотрубных системах отопления с их последовательны'v1
соединением отопительных приборов изменение те'v1перату-
ры и расхода по-разному сказывается на теплоотдаче пер-
вых и последних приборов по ходу движения воды в стоя-
ках. В однотрубной системе с верхней разводкой и насосной
циркуляцией (показатель r мал) понижение температуры
воды сопровождается относительны'v1: рОСТО\1 теплопередачи
отопительных приборов на нижних этажах по сравнеН1I10
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 17 4 Осо6еншн;ти работы u рееулuрованuя систем стопления 656
с верхними приборами (ДО 40%). Это необходимо учитывать
при выборе способа реrулирования таких систем.
Снижение расхода воды в стояке прежде Bcero сказы-
вается на снижении теплоотдачи нижних приборов. Ска-
занное свидетельствует о том, что для paBHoMepHoro изме-
нения теплоотдачи всех отопительных приборов однотруб-
Horo стояка требуется проведение смешанноrо (количест-
венно качественноrо) реrулирования (см. рис. 7 25)
В системе с естественной циркуляцией (Т== 1) одновре-
менно с понижением температуры уменьшаются расход
воды в стояках и относительная теплоотдача приборов на
нижних этажах (до 30%). Опасность недоrрева помещений
нижних этажей возникает в стояках с высоко расположен-
ными (например, при разной высоте стояков или при суще-
ственной неравномерности распределения между ними теп-
ловой наrрузки) центрами охлаждения и увеличенным по
сравнению с принятым для системы температурным пере-
падом
В насосной системе с верхней подачеЙ воды допускается
снижение расхода до 11 38% при допустимом снижении
теплоотдачи приборов соответственно до 2,5 11 % Для та-
кой системы, особенно с высоким значением Т, характерно
явление саl\lореrулирования ( 6 7), коrда при снижении по
какой-либо причине температуры воздуха около одноrо или
несколы{их отопительных приборов из за HeKoToporo уве-
личения их теплоотдачи и снижения температуры воды на
выходе из стояка повышается ее плотность, растет естест-
венное циркуляционное давление и расход воды в стояке.
Эт(), в свою очередь, приводит к еще большему увеличению
теплоотдачи и частичному восстановлению температурной
обстановки в обоrреваемых помещениях.
При повышении температуры воздуха явление caMopery-
лирования протекает в обратном порядке, но с тем же ре-
зультатом. В таких системах применимо пофасадно-верти-
кальное реrулирование при изменении температуры 4 до
110 ос и расхода воды в системе 0,5 б<1 9 Однако в стоя-
ках такой системы с пониженным ueHrpoM охлаждения и
малым температурным перепадом возникает опасность су-
щественноrо снижения теплоотдачи приборов нижних эта-
жей при уменьшении расхода, особенно при больших зна-
чениях Т.
в однотрубной системе отопления с нижней разводкой
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
656 rла8а 17 Режим работы и ре2улирование системы отопления
обеих маrистралей при расположении отопительных при
боров как на подъемной, так и на ОПУСI<НОЙ частях стояка
в рядом расположенных помещениях из за указанноrо выше
различия в теплоотдаче первых и последних в стояке прибо
ров может создаваться неравномерный тепловой режим.
Допустимо снижение расхода воды, как и в системе с верх-
ней разводкой, за исключением стояков с замыкающими
участками из-за ухудшения проrревания отопительных
приборов на подъемной части стояков. Пофасадно-верти
кальное реrулирование практически неосуществимо. яв-
ление самореrулирования аналоrично системе с верхней
разводкой, но протекает менее интенсивно.
В однотрубной системе отопления с «опрокинутой» на-
сосной циркуляцией (показатель r мал) понижение темпера
туры воды приводит К увеличению до 40% относительной
теплоотдачи отопительных приборов на верхних этажах.
В такой системе недопустимы естественная циркуляция воды
из-за возможноrо прекращения циркуляции в отдельных
стояках, а также применение приборных узлов с замыкаю-
щими участками. Допустимое снижение расхода такое же,
как и в системе с верхней разводкой. Применение пофасад-
Horo реrулирования определяется возможностью изменения
температуры воды до 110 ос и относительноrо расхода в пре-
делах 0,3< 0< 2,8.
Для бифилярной системы отопления характерно про
порциональное изменение суммарной теплоотдачи приборов,
обслуживающих помещения на разных этажах, при ИЗ\fе
не нии температуры подаваемой воды. Допустимы большие
колебания расхода, чем в друrих однотрубных системах
(18 52%). Самореrулирующее влияние eCTeCТBeHHoro цир-
куляционноrо давления такое я(е, как и в однотрубиой
системе отопления. Допустимо пофасадное реrулирование,
но вертикальное реrулирование практически неосуществи-
мо.
В rОРИЗ0нтальной однотрубной системе с насосной цир-
куляцией при малом значении показателя r снижение TeM
пературы t r сопровождается относительным увеличением
теплоотдачи последних по ходу ВОДЫ приборов (до 40%).
При естественной циркуляции в системе l\Iноrоэтажноrо
здания одновременно со снижением температуры теплоноси-
теля снижается и расход воды, что приводит К уменьшению
относительной теплоотдачи последиих по ходу воды прибо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 17 4 Особенности работы и рееулирования систем отопления 657
ров (до 30%). Допустимое понижение расхода и caMopery
лирующее влияние ecтeCТBeHHoro циркуляционноrо давле
ния такие же, как в вертикальной однотрубной системе.
Допустимо пофасадное реrулирование системы.
В вертикальной двухтрубной системе водяноrо отопле.-
ния при равных расчетных перепадах температуры в при
борах понижение температуры воды t r сопровождается зна
чительно БОльшим снижением теПЛОО1lдачи отопительных
приборов на верхних этажах по сравнению с теплоотдачей
приборов на нижних. Исключение составляет крайний слу-
чай при Т== 1 (система с естественной циркуляцией воды),
коrда происходит пропорциональное изменение теплоотда-
чи приборов. Понижение расхода воды в двухтрубной Bep
тикальной системе вызывает существенное уменьшение
теплоотдачи приборов на нижних этажах.
Нарушение структуры системы заметно сказывается на
изменении теплоотдачи приборов в однотрубной (в отличие
от двухтрубной) системе. Относится это, прежде Bcero, к
приборам, непосредственно расположенным после прибора
с умышленно увеличенной площадью теплоотдающей по-
верхности (после прибора понижается t o ) или с уменьшен
ным расходом воды при реrулировании краном на подвод-
ке (повышение t o )' В системе водяноrо отопления с тупико-
вым движением воды в маrистралях отключение отдельных
стояков заметно изменяет расход воды по друrим стоякам.
Однако, чем больше стояков в тупиковой ветви системы, тем
больше ее rидравлическая устойчивость при таких Mepo
приятиях в процессе эксплуатации системы.
В системе MeCTHoro воздушноrо отопления эксплуата
ционное реrулирование осуществляется достаточно леrко
рассмотренными выше способами. Системы центральноrо
воздушноrо отопления мноrоэтажных здании также ПОk
вержены тепловому и аэродинамическому разреrулирова-
нию. Как и в системе водяноrо отопления, это объясняется
действием переменноrо eCTecTBeHHoro циркуляционноrо дaB
ления. Высокая температура воздуха в воздушной системе
определяет высокую долю этоrо давления в общем цирку
ляционном давлении.
Добиться стабильности работы системы в течение Bcero
отопительноrо сезона, особенно в разветвленной MHoroKa
нальной сети, достаточно сложно. Достиrается это обычно
значительным увеличением потерь давления в воздухо-
42 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
658 J лаю 17. Режим работы и рееулирование системы отопления
раздающих устройствах ( 10.10). Эффекта можно достичь
при использовании ступенчатоrо наrревания, коrда темпе
ратура воздуха в каналах системы близка к температуре
воздуха в помещениях, а до нужной температуры воздух
доrревается в специальных доводчиках, установленных
непосредственно в обоrреваемых помещениях ( 18.3).
Особенности работы систем парО80rо отопления опре-
деляются, как уже отмечалось, невозможностью качествен-
ното реrулирования систем и необходимостью осуществлять
реrулирование «пропусками» ( 17.2).
Пусконаладочные работы в системах отопления прово-
дят при cTporoM соблюдении обеспечивающих безопасность
правил. Особенно опасаются воздействия на работающих
высокотемпературноrо теплоносителя, находящеrосЯ под
высоким давлением в оборудовании, арматуре и трубах сис-
тем. TaKoro воздействия следует ожидать, прежде Bcero,
в тепловых пунктах систем с их оборудованием, запор но-
реrулирующей арматурой, контролыю измерительными
приборами, имеющими резьбовые и фланцевые соединения.
Под особым контролем осуществляют заполнение и пуск
систем водяноrо отопления с зависимым присоединением
к тепловой сети. В такие системы теплоноситель подают
постепенно путем плавноrо открывания первой со стороны
тепловоЙ сети задвижки на обратном теплопроводе. Воз-
душные краны в верхних точках держат открытыми до за-
полнения системы водой. Orкрывают краны на импульс-
ных линиях автоматических реrуляторов. Только после это-
ro открывают входную задвижку на наружном подающем
теплопроводе для создания циркуляции воды. После пуска
системы автоматические реrуляторы настраивают на под-
держание расчетных параметров.
Тщательно следят за исправностью контрольно-изме-
рительных приборов, прежде Bcero, манометров. Осторожно
обращаются о приборами, в которых в качестве рабочей
жидкости используется ртуть (термометры, дифманомет-
ры).
Ремонтно-восстановительные работы проводят только
после отключения части или системы отопления в целом и
полноrо спуска теплоносителя. После монтажных и ремонт-
ных работ системы отопления 4юпрессовывают», т. е. запол-
няют водой и выдерживают под определенным давлением в
течение задзнноrо времени. При опреССОВКе части системы
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
17.4. Особенности работы и ре2УАирования систем отопАеllflЯ 859
(например, труб и оборудования тепловоrо пункта) отклю
чение дополняют заrлушками, устанавливаемыми между
фланцами задвижек. Давление при испытании системы за
висит от рабочеrо давления, установленноrо для элементов
систем отопления (например, для отопительных приборов).
Система или ее часть считается выдержавшей испытания,
если в течение не менее 15 мин падение давления не превы
тает 0,01 0,02 .мПа.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Объясните причины различия теплопотерь на Harp еваRпе
поступающеrо наружноrо воздуха в однотипные помещеиия, находя-
щпеся на нижних I! верхних этажах мноrоэтажных зданий.
2. Выведите фОр IУЛУ для определеНI!Я тепловой характери
стики элемента (см. формулу (17.8)] применительно к системе паРОБО-
то отопления.
3. Используя исходные данные примера 17.1, решите обратиую
задачу: на сколько должен быть сокращен расход воды в отопитель-
ном приборе для снижения ero теплоотдачи на 25%.
4. Определите текущее теплопотребление здания при зависимом
присоеднненни системы водяноrо отопления к тепловоЙ сети с по-
мощью водоструЙноrо элеватора, если разность давления воды в
наружных теплопроводах 100 КПа, температура воды в подающеЙ и
обратной маrистралях снстемы отопления соответственно 82 и
48 ос, диаметр СОПла элеватора 11 мм.
5. Какие факторы, влияющие На теплопотребность системы
водяноrо отопления здания, можно будет учесть при переходе от
rрупповоrо в ЦТП к пофасадному реrулированию?
6. Объясните связь между температуроЙ BHYTpeHHero воздуха
в отапливае rых помещениях и температурой теплоноситеЛII на
выходе из системы отоплеюш.
7. Изобразите принципиальную технолоrическую схему автома-
тическоrо реrулирования тепловоrо потока, поступающеrо в систе-
му ВОДlIиоrо отопления здания в течеиие отопительноrо сезона.
8. Предложите схему системы водяноrо отоплеиия с автомати-
ческим реrулированием тепловоrо потока для крупноrо помещения,
работа в котором характеризуется неравномерным поступлеиием
теплоты.
9. Перечнслнте факторы, вызывающие rидравлuческое и тепло-
вое разреrулирование насосных систем водяноrо отопления миоrо-
этажных зданий.
10. "Укажите призиаки вертикальноrо разреrулироваНИII OДHO
трубноЙ н двухтрубноЙ иасосных систем водяноrо отопления MHoro-
этажноrо здания.
11. Назовите мероприятия по повышению вертикальной устой-
чивости деЙствия центральноЙ системы воздушноrо отопления MHoro
этажиоrо здання.
12. Дайте определение свойству системы отоплеНИII rидрав-
лическая устойчивость системы.
42*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
660 rлава 18. СО6ершеl<ствованuе системы центраЛЬНО20 отопления
r л А В А 18. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ
ЦЕНТРАльноrо ОТОПЛЕНИЯ
18.1. Реконструкция системы отопления
Реконструкция системы отопления, т. е. частичная или
полная замена ее элементов, их конструктивная модерни
зация, осуществляется в связи с физическим износом систе-
мы, различноrо рода технолоrическими изменениями, BЫ
званными назначением и объемом здания или условиями
работы системы, ее моральным старением и друrими причи-
нами.
Износ систеМbI водяноrо и паровоrо отопления при дли-
тельной эксплуатации происходит под воздействием BHYT
рен ней, а иноrда и внешней коррозии. Вследствие отложе
ния взвешенных частиц и образования накипи повышается
rидравлическое сопротивление теплопроводов, отопитель-
ных приборов, ухудшаются их теплотехнические свойства.
Этим же процессам подвержены оборудование систем (теп-
лообменники, баки, воздухосборники, rрязевики и пр.) и
запорно реrулирующая арматура.
Исследованиями систем водяноrо отопления, проведен-
ными в условиях эксплуатации их в Москве *, установлено
заметное различие в изменении потерь давления в системах
в течение мноrолетней эксплуатации в зависимости от ка-
чества теплоносителя. Оценить это изменение можно по
формуле
Llрz/LlР р ==0,6+аzО'З8, (18.1)
[де Llpz, I':1P p потери давлеиия в системе отоплеиия соответст-
венно через z лет эксплуатации и расчетные; а коэффициент,
зависящий от качества теплоносителя (а==О, 17 для деаэрироваииой
воды при содержании кислорода в ней до 0,1 Мr/л и а==О,65 для
недеаэрированноЙ и смешаииой воды при содержаиии кислорода
10 мr/л).
В начале эксплуатации потери давления в новой системе
водяноrо отопления составляют около 60% расчетных. Рас-
четные потери давления достиrаются в системах, питаемых
недеаэрированной водой, практичесКИ в первый [од экс-
* Варфоломеева А. П. Надежность систем ВОДЯllоrо отопления
зданиЙ: "Учеб. пособие. М.: МИСИ, 1981.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj /8./. Реконструкция системы отопления 661
.
плуатации, а в системах, работаюiЦИХ на деаэрированной
воде, через 8 lO лет эксплуатации.
Повышение потерь давления в системе приводит к умень-
шению расхода теплоносителя (см. рис. 6.13), к rидравли
ческой и тепловой разреrулировке системы отопления и
снижению теплоотдачи ее элементов.
Срок службы отдельных элементов системы отопления
не одинаков ( 15.2). Долrовечность систем зависит от вида
и Качества используемоrо теплоносителя, условий их рабо
ты. Срок службы систем водяноrо отопления возрастает при
их теплоснабжении от ТЭЦ и тепловых станций, коrда про
водятся умяrчение и деаэрация воды, по сравнению с тепло-
снабжением от местных котельных. Особенности работы
системы паровоrо отопления, более интенсивные процессы
коррозии, ПРОИСХОДЯiЦие в ней, ставят ее на последнее Mec
то по долrовечности среди друrих систем. Наиболее долrо
вечной считают систему воздушноrо отопления (за исклю-
чением воздухонаrревателей).
Срок службы системы отопления зависит и от материала,
из KOToporo сделаны ее элементы, ero качества. Например,
коррозионные процессы, особенно в стальных отопитель-
ных приборах и деталях, быстро понижают их прочность.
Важно и качество изrотовления самих элементов, прове
дения сборочных и монтажных работ.
Решение о частичной или полной замене элементов систе-
мы отопления принимают после специальноrо обследования,
в ходе KOToporo проводят rидраВЛIIческое и тепловое испы
тания системы, определяют расход теплоносителя в системе
в целом и ее отдельных узлах, соответствие теплоотдачи
элементоI3 расчетной. Состояние металла в системе оцени
вают путем исследования обраЗllОВ, извлеченных путем
частичной разборки или вырезки.
Проектируя реконструкцию системы отопления, CTpe
мятся сохранить те ее элементы, которые мало изменили
свои свойства в процессе эксплуатации. К ним относятся
чуrунные радиаторы и ребристые трубы, которые при Ka
чествеНIIОЙ ежеrодной промывке практически не подвер
жены коррозии. Относительно долrо служат и те элементы
системы, которые выполнены из неметаллических материа-
лов (керамические отопительные приборы, стеклянные
трубы в бетонных отопительных панелях и пр.).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
662 F Аава 18 Совершенствование системы центраАЬН020 отопАения
При реконструкции систем отопления с использованием
существующих стальных труб эквивалентную шерохова-
тость их внутренней поверхности принимают: для воды и
пара 0,5, конденсата 1,0 мм.
Реконструкцию системы отопления часто проводят по
причинам, не связанным непосредственно с ее состоянием.
Таи, полную замену системы осуществляют при капиталь-
ном ремонте, связанном с перепланировкой здания. При
этом иноrда принимают принципиально новое схемное реше-
ние системы с заменой устаревших конструкций, использо-
ваllием HOBoro оборудования, обеспечением автоматизации.
Перепроектирование проводят с учетом изменения тепло-
затрат на отопление помещений.
В производственных и коммунальных зданиях конструк-
ция системы отопления может изменяться вследствие изме-
нения технолоrических процессов, тепловоrо режима поме-
щениЙ, а также назначения здания в целом.
Полное перепроектирование системы отопления тре-
буется при замене теплоносителя, например, при переходе
от пара к воде.
Изменение условий теплоснабжения здания (изменение
температуры, давления теплоносителя) вызывает реконст-
рукцию тепловоrо ввода и MecTHoro тепловоrо пункта.
Больших затрат требует, в частности, перевод системы во-
дяноrо отопления с зависимой на независимую схему при-
соединения к тепловой сети ( 6.1). При этом дополнительно
устанавливают теплообменники, циркуляционные и под-
питочные насосы, расширительный бак, новые контрольно-
измерительные приборы, приборы автоматизации, запорно-
реrулирующую арматуру. Каких-либо дополнительных из-
менений непосредственно в системе отопления обычно не
требуется.
ПОВЬ1шение требований к тепловому комфорту в зда-
ниях, качеству работы инженерноrо оборудования со сни-
жением эксплуатационных затрат, в том числе экономией
тепловой энерrии, также вызывает реконструкцию системы
отопления.
Неспособность системы отопления удовлетворять воз-
росшим требованиям называют ее моральным старением.
Качество устаревшей системы повышают путем частичной
модернизации отдельных узлов и деталей, оснащения ее
средствами управления и диспетчерскоrо контроля.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g /8./ РеlCонструкция системы отОf!АеНUЯ 663
ОДНОЙ из ПРИЧИН реконструкции может быть изменение
условий эксплуатации системы отопления. Например,
переход от постоянноrо тепловоrо реЖИ\1а помещений зда-
ния к переменному с прерывистым отоплением. При этом
изменяют мощность системы отопления, ее конструкцию,
схемное решение, вводят новое оборудование.
Новую систему отопления в настоящее время проекти-
руют, предусматривая возможность ее реконструкции или
модернизации в будущем. Например, разделяют систему
ВОДяноrо отопления на пофасадные части для оснащения
в будущем приборами автоматическоrо реrулирования;
предусматривают возможность замены обычноrо элеватора
элеватором с реrулируемым соплом И"lИ смесительным на-
сосом, перехода к независимой схеме присоединения к теп-
ловой сети.
В системах воздушноrо отопления автоматизируют дей-
ствие отопительных arperaToB и воздушно-тепловых завес,
центральных систем, в том числе реrулирование распре-
деления воздуха по каналам и воздуховодам.
В зданиях старой постройки реконструкция системы
отопления, как правило, связана с конструктивными изме-
нениями (например, с перекладкой маrистральных труб).
Учет этих затрат, а также стоимости HOBoro автоматизиро-
BaHHoro оборудования часто приводит к выводу об эконо-
мической нецелесообразности реконструкции морально
устаревшей системы. Окончательное решение и выбор ва-
рианта реконструкции в этом случае увязывают с экономи-
ческой целесообразностью реконструкции Bcero здания в
целом.
Частичную реконструкцию системы отопления может
вызвать какой-либо внуТреННИЙ дефект, который нельзя
устранить путем ремонта. Например, при выходе из строя
замоноличенных в строительные конструкции rреющих
элементов приходится устанавливать новые отопительные
приборы непосредственно в обоrреваемых помещениях,
присоединяя их к существующей системе.
В редких случаях, в условиях особенно суровых зим (на-
пример, зимой 1978/79 rr.), реконструкция вызывается
последствиями аварий, особенно при неправильной экс-
плуатации систем отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
664 Fлава 18 Совершенствование системы центраЛЬН020 отопления
t 18.2. Двухтрубная система водяноrо отопления
повыwенной тепловой устойчивости
Распространенная однотрубная насосная система водя
Horo отопления не лишена недостатков. При эксплуатации
однотрубной системы тепловой режим в отдельных помеще
ниях отклоняется от заданноrо вследствие нарушений
расчетных условий в системе, вызываемых несоответствием
фактической площади наrревательной поверхности прибо
ров расчетной площади и непланомерным изменением TeM
пературы и расхода воды. Эти нарушения усуrубляются
своеобразной цепной реакцией, возникающей при продви
жении воды через последовательно соединенные приборы
каждоrо стояка или ветви. В результате при эксплуатации
вынужденно проводят центральное pery лирование темпе
ратуры rорячей воды, ориентируясь на помещения, нахо-
дящиеся в неблаrоприятных тепловых условиях. Это вызы-
вает переrревание большинства помещений и перерасход
теплоты на обоrревание зданий.
Тепловой комфорт во всех помещениях и экономия теп
лоты, расходуемой на отопление, скорее MorYT быть обес
печены при независимой теплоподаче в каждый отопитель-
ный прибор. При этом упрощается индивидуальное реrули-
рование теплоотдачи приборов с учетом теплопоступлений
f3 помещения от друrих источников. Возможно даже ис-
пользование приборов для охлаждения помещений в летнее
время. Таким образом, по эксплуатационным соображениям
систему отопления желательно выполнять по схеме не толь-
ко с двухтрубными маrистралями, но и с двухтрубными
стояками.
Двухтрубная система водяноrо отопления была заменена
в нашей стране однотрубной в целях экономии металла на
теплопроводах, уменьшения затрат труда при производстве
заrотовительных и монтажных работ, устранения пуско-
наладочноrо реrулирования, т. е. для улучшения заrото
вительно-монтажных показателей. При этом была также
достиrнута повышенная эксплуатационная rидравлическая
устойчивость.
Следовательно, если систему отопления для придания ей
дополнительных эксплуатационных достоинств нужно сде-
лать двухтрубной, то такая система прежде Bcero должна
быть равноценна однотрубной по достиrнутым показателям.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 182 Система отоnJtенUЯ повышенной теnАовой устойчивости 66
Равноценность может быть обеспечена при использовании
двухтрубных стояков в системе с нижней разводкой. В та-
ких стояках увеличение ecтecTBeHHoro циркуляционноrо
давления вследствие охлаждения воды в трубах и приборах
сопровождается увеличением длины циркуляционных ко-
лец. Двухтрубная система с верхним расположением по-
дающей маrистрали для этой цели неприrодна.
Традиционная вертикальная двухтрубная СИстема отоп-
ления (даже с нижней разводкой) отличается при эксплуата-
ции от однотрубной неустойчивостью распределения тепло-
носителя воды между отопительными приборами по высоте
стояков. Неустойчивость распределения воды под воздей-
ствием непропорционально изменяющеrося eCTecTBeHHoro
циркуляционноrо давления приводит к значительному вер-
тикальному тепловому разреrулированию в течение отопи-
тельноrо сезона. Этот недостаток насосной двухтрубной
системы уже отмечался: в теплый период отопительноrо се-
зона переrреваются помещения на нижних этажах за счет
верхних; в холодный период, наоборот, переrреваются по-
мещения на верхних этажах и недоrреваются нижние
помещеНИя.
Для преодоления этоrо недостатка в двухтрубной системе
мноrоэтажноrо здания необходимо повысить потери давле-
ния в подводках к отопительным приборам путем установки
на них дроссельных кранов повышенноrо rидравлическоrо
сопротивления типа КРП с дросселирующим устройством
(см. рис. 5.13). Исследованиями, проведенныМи в МИСИ,
установлено, что потери давления в таких кранах I':1РИР
должны быть не меньше максимальноrо eCTecTBeHHoro цир-
куляционноrо давления, возникающеrо вследствие охлаж-
дения воды, протекающей через отопительные приборы на
верхнем этаже обоrреваемоrо здания:
6.Ркр:;о, 6.Ре, макс'
(18.2)
rде 6.р е.макс максимальное естественное циркуляционное дав-
ление в двухтрубном стояке, Па, определяемое по формуле (7 35).
При выполнении этоrо условия двухтрубная система с
дроссельными кранами у приборов будет действовать в тече-
ние отопительноrо сезона устойчиво без значительноrо
вертикальноrо тепловоrо разреrулирования.
Диаметр дросселирующей диафраrмы d д , мм, в кране
можно выбрать как средний после проведения оценочных
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
.66 Рлма 18 Совершенствоваlше системы центраЛЬНО20 отопления
расчетов по известной формуле
d д == 3,54 (O p/ l!Рир)О,25. (18.3)
rде G пр расход воды, кr/ч, в отопительном приборе; определяют
по тепловым иаrрузкам приборов, находящихся в средней зоие (по
высоте) трех характерных для системы стояков.
Желате.1ЬНО для всех дроссельных кранов системы при-
нимать один и тот же диаметр диафраrмы. Однако при вы-
боре ее диаметра учитывают возможность возникновения
шума при протекании через краН воды, хотя для улучше-
ния акустической характеристики дросселирующую диаф-
parMY делают конусной (со скошенной кромкой отверстия).
Диаметр диафраrмы выбирают по расчету в пределах
6 мм и проверяют скорость движения воды W, м/с, в подводке
перед дроссельным краном вентильноrо типа по эмпириче-
ской формуле
Wj ==O,054N1,45/ f,535. (18.4)
rде N иомер предельноrо спектра (пq звуковоrо давлеиия,
допустимоrо для помещения; ! КМС диафраrмы в краие, отие-
сенный к скорости Wj.
Как уже указывалось ( 5.6), для жилorо помещения
(ПС-25) при диаметре диафраrмы в кране 3 мм скорость
движения воды в подводке Dv15 должна составлять 0,1 м/с.
Для получения такой скороСти, вычисленной по формуле
(18.4), тепловая наrрузка отопительноrо прибора при пере-
паде температуры воды в нем 25 ос не должна превышать
2000 Вт.
Исходя из оrраничений в выборе диаметра диафраrмы в
кранах установлено: при конструировании двухтрубной
системы повышенной тепловой устойчивости тепловые на-
rрузки отопительных приборов должны по возможности вы-
равниваться; система может применяться в мноrоэтажных
здаииях, имеющих не более восьми Этажей.
При использовании дроссельных краиов повышенноrо
rидравлическоrо сопротивления мноrОЭтажные стояки мож-
но, в отличие от обычной двухтрубной системы, ВЫПОЛНЯТh
из труб малоrо диаметра. В 3 5-этажных зданиях допус-
тим единый диаметр труб Dy15 по всей высоте стояков, в
8-этажных зданиях составные стояки из труб Dy15
и 20 мм с тем, чтобы скорость движения воды при макси-
мальном расходе в основании стояков не превышала пре-
дельно допустимой. При такой унификации диаметров
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f 18.2. Система отопления п06ЫШенной тепловой устойчивости 667
стОЯКОВ не только сокращается расход металла, но И ycт
раняется еще один существенный недостаток ТраДИЦИОННОЙ
двухтрубной системы «телескопическое» строение стоя
ков из труб различноrо диаметра, в том числе значительно
увеличенноrо в нижней их части (см. пример 8.8). Подобное
строение стояков получается вследствие применения обыч
Horo способа их rидравлическоrо расчета, фактически ори
ентированноrо на естественную циркуляцию воды в стоя-
ках.
rидравлический расчет двухтрубной системы повышен-
ной тепловой устойчивости начинают с трех характерных
для нее стояков (дальнеrо, среДНеrо и ближнеrо к тепловому
пункту), причем проводят расчет сверху вниз, начиная с
подводок к верхним отопительным приборам. Расчет вы-
полняют по способу характеристик сопротивления ( 8.4 и
пример 8.15) с учетом изменения eCTeCТBeHHoro циркуля-
ционноrо давления. Потери давления в подводках к при
борам определяют по потерям давления в диафраrмах дрос-
сельных кранов. При этом характеристику сопротивления
диафраrмы в кране Sд, Па/ (кr/ч)2, вычисляют по формуле
Sд== 157jdj,
(18.5)
rде d д выбранный диаметр отверстия диафраrмы в реrулирую
щем кране, мм.
в результате rидравлическоrо расчета стояков получа
ют расход и перепаДЫ температуры воды в отопительных
приборах. Перепады температуры воды характеризуются
постепенным их уменьшением сверху вниз в каждом стояке.
Находят также разность HacocHoro давления в основании
стояков как исходную величину для продолжения rидрав-
лическоrо расчета участков маrистралей между рассчитан
ными стояками и затем промежуточных стояков.
Тепловой расчет отопительных приборов выполняют
после rидравлическоrо расчета исходя из полученной сред-
ней температуры воды в приборах.
К достоинствам двухтрубной системы водяноrо отопле
ния повышенной тепловой устойчивости относится также
возможность ее включения в работу после окончания монта-
жа без проведения специальноrо пусконаладочноrо pery
лирования, xapaKTepHoro для традиционной двухтрубной
системы. Реrулирующие краны с дросселирующей диаф-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
888 rлasа /8. Соqершенствование системы центрйАЬНоео отоп/ltНия
раrмой используют, как и в однотрубной системе, только
для эксплуатационноrо (индивидуальноrо) реrулирования
теплоотдачи оТопительных приборов.
t f8.3. Однотрубная снстема водяноrо отоплення
с термоснфоннымн отопнтельнымн приборамн
в массовом rражданском строительстве в конце текущеrо
столетия стали сооружать здания повышенной этажности,
Имеющие десять этажей и более. В Москве поставлено на по-
ток сооружение 22-этажных жилых зданий. Проектируются
еще более высокие здания.
Для отопления в зданиях повышенной этажности уст-
раивают вертикальную однотрубную cflcTeMY отопления с
конвекторами и «опрокинутой» циркуляцией теплоносителя
воды (см. рис. 6.4). Этажестояки системы делают цельно-
сварными, а для реrулирования теплоотдачи отопитель-
ных приборов используют вместо реrулирующих кранов
воздушные клапаны в кожухе конвекторов.
Высота таких систем водяноrо отопления оrраничена
величиной рабочеrо давления, допустимоrо для отопитель-
ных приборов. При примененни конвекторов, рассчитан-
ных на рабочее давление 1,0 МПа, предельно допустимая
высота системы водяноrо отопления составляет 90 м (см.
6.8).
Для систем водяноrо отопления высотой более 90 м мож-
но разработать конвектор, рассчитанный на рабочее дав-
ление воды более 1,0 МПа. ПО расходу металла с конвекто-
ром может конкурировать стальной панельный радиатор,
обладающий более высоким (примерно в 2 раза) коэффи-
циентом теплопередачи (см. рис. 4.16.)
Однако известно, что выпускаемый стальной радиатор
рассчитан на rидростатическое давление, не превышающее
0,6 МПа, подвержен внутренней коррозии, оrраничивающей
срок ero службы. Следовательно, конструкция стальноrо
радиатора для применения в системе водяноrо отопления
высотных зданий должна быть принципиально изменена.
Таким стальным панельным радиатором может быть отопи-
тельный прибор с фаЗО8ЫМ превращением промежуточноrо
теплоносителя, в котором rидростатическое давление в тру-
бах системы не передается на стенки прибора.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
/8 3 Система отопления с термосифонными отопительнымИ при60рами 669
Отопительный прибор с фазовым превращением проме-
жуточноrо теплоносителя, работающий по принципу термо-
сифона, разработан и испытан в институте эксперименталь-
Horo проектирования в Ташкенте.
Термосифонный отопительный прибор имеет отвакууми-
рованный при изrотовлении плоский корпус со змеевиком
D у 15 или 20 мм, через который пропускается rреющая вода
системы отопления. Наружная поверхность змеевика, по-
мещенноrо в нижней части корпуса, соприкасается с про-
межуточным теплоносителем (этиловым спиртом), находЯ'
щимся в приборе в количестве 1,0 1,5% BHYTpeHHero объ-
ема корпуса. Промежуточный теплоноситель при этом ис-
паряется, ero пары, конденсируясь затем на внутренней
поверхности корпуса, передают теплоту конденсации стен-
кам и далее через стенки прибора помещению. Змеевик по-
крыт стальной сеткой для поrашения шума, возникающеrо
при испарении промежуточноrо теплоносителя на ero по-
верхности.
]Lавление в корпусе термосифонноrо прибора при тем-
пературе первичноrо теплоносителя 105 ос не превышает
О, 10 0, 12 МПа, поэтому прибор может изrотовляться из
листовоЙ стали толщиной 0,5 O,8 мм. Внутренняя корро-
зия не развиваетСя из-за отсутствия воздуха в корпусе.
Оптимальной по затрате металла является высота термо-
сифонноrо прибора около 1 м, но она может быть оrраниче-
на традиционным размером 0,6 м. При этом теплоотдача
прибора уменьшается только на 5%. При теплотехнических
испытаниях прибора установлены номинальная плот-
ность тепловоrо потока 652 Вт/м 2 , приближающаяся к но-
минальной плотности стальных радиаторов типа pcr (см.
4.6), а также заметная зависимость теплопередачи от рас-
хода воды в змеевике. Получена одинаковая теплоотдача
прибора при направлении движения теплоносителя воды в
змеевике как сверху вниз, так и снизу вверх. Следователь-
но, термосифонные отопительные приборы целесообразно
применять в системах отопления с «опрокинутой» цирку-
ляцией при расходе rреющей воды, знач ительно превышаю-
щем номинальные 360 кr/ч, т. е. в однотрубных системах
отопления высотных зданий.
]Lостоинства термосифонноrо отопительноrо прибора в
сравнении с выпускаемыми: rладкая поверхность, облеr-
чающая очистку ее от пыли; уменьшенная масса прибора
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
670 rлава /8. Совершенствооание системы централЬН020 отопления
(на 50% по сравнению с массой радиатора PCr-2), при кото-
рой тепловое напряжение металла возрастает до
1,7 BT/(Kr.oC); малая тепловая инерция. Недостатком при-
бора является сложность изrотовления, связанная с необ-
ходимостью вакуумирования и заправки корпуса проме-
жуточным теплоносителем. Затруднительно реrулирование
теплоотдачи прибора, заключающееся в изменении площа-
ди змеевика-испарителя путем осушения части ero поверх-
ности.
t 18.4. Комбинированное отопление
Комбинированными принято называть системы цент-
ральноrо отопления с двумя теплоносителями, коrда пер-
вичный теплоноситель (вода, пар) и пользуют для HarpeBa-
ния вторичноrо (воды, воздуха). В связи с широким рас-
пространением в нашей стране централизованноrо водяноrо
теплоснабжения большинство систем центральноrо отоп-
ления фактически стали комбинированными водо-во-
дяными ИЛИ водовоздушными .
В настоящее время под комбинированным отоплением
стали понимать сочетание двух режимов работы системы
или двух систем для отопления одноrо и Toro же помещения
с переменным тепловым режимом ( 15.3). Проводится
также совершеиствование работы и устройства систем отоп-
ления для улучшения теп.повоrо режима помещений и со-
кращения теп.позатрат на отопление зданий. Конструктив-
но похожее решение встречалось и рапее, коrда для отоп-
ления периодически используемоrо производственноrо по-
мещения предусматривались две системы отопления раз-
личной мощности: одна для рабочеrо периода времени,
друrая (дежурная) для нерабочеrо.
Различают комбинированное отопление двухрежимное,
двухкомпонентное, с прерывистым режимом.
Двухрежимным называют отопление, работающее при
, различной температуре одноrо и Toro же теплоносителя в
разное время суток. Двухрежимной является система во-
дяноrо отопления, в которой в рабочий период времени
циркулирует вода при пониженной температуре (для по-
лезноrо использования внутреННИх тепловыделений), а в
нерабочий период при повышенной (или наоборот). Для
понижения температуры включают смесительный насос,
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
184. l(O,u(JUHupoeaHHoe отопление 87)
для повышения применяют прямоточную подачу тепло-
носителя из наружноrо теплопровода без подмешивания
охлажденной воды.
Двухрежимной может быть также система воздушноrо
отопления, совмещенная с приточной вентиляцией в рабо-
1JИЙ период времени, и рециркуляционная внерабочий
период. Температура подаваемоrо воздуха в первый пери-
од ниже, чем во второй.
Двухкомпонентным считают отопление двумя систе-
мами, дополняющими одна друrую для обеспечения необ-
ходимой теплоподачи в помещения. Первую систему, обыч-
но водяноrо отопления, называемую фоновой или базисной,
устраивают пониженной мощности (например, 30% расчет-
ной теплопотребности рядовых помещений) для постоянноrо
нереrулируемоrо действия в течение Bcero отопительноrо
сезона. Задача этой системы выравнивать дефицит теп-
, лоты, приходящейся на единицу площади или объема ря-
довых и уrловых, нижних и верхних однотипных ПО\1ещений
здания (искусственно создавать одинаковые удельные теп-
ловые характеристики основных помещений).
Вторую систему водяноrо, воздушноrо, rазовоrо или
электрическоrо отопления, называемую досревающей, пре-
дусматривают дополнительной мощности для поддержания
необходимой температуры воздуха как в рабочий, так и не-
рабочий периоды времени. Действие доrревающей системы
автоматизируют для работы по заданной проrрамме.
Комбинированное отопление может действовать с пере-
рывами, и тоrда тепловой режим помещений характеризует-
ся тремя состояниями: постоянства температуры в течение
рабочеrо времени, свободноrо понижения температуры при
выключенной доrревающей системе 11 натопа помещений
перед началом работы или в праздничные дни (о преры-
вистом ОТОШlении см. 19.5). Возможны также раЗЛИЧНblе
сочетания перечисленных видов Iюмбинированноrо отоп-
ления, коrда предусматривают двух режимную рабоrу од-
ной или обеих систем двухкомпонентноrо отопления.
Для примера остановимся на использовании принципов
комбинированноrо отопления в системе центральноrо воз.
душноrо отопления мноrоэтажноrо здания.
Основными недостатками центральноrо воздушноrо отоп-
ления ЯВЛЯЮТСЯ значительные площади поперечноrо сече-
ния и поверхности воздуховодов, занимающих определен-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
872 rла8а 18. СО8ершенст808ание системы центра.ьноео отопления
ный объем в здании. Из за этоrо увеличиваются расход
металла и стоимость системы, наrретый воздух охлаждается
по пути движения, возникает вертикальное тепловое раз-
реrулирование под влиянием ecтecTBeHHoro давления. Сис
тема нуждается в совершенствовании еще и потому, ЧТО в
различные помещения подается воздух одинаковой тем-
пературы.
Можно ИСЮIЮЧИТЬ попутное охлаждение HarpeToro воз
духа и ослабить влияние силы rравитации на перемещение
воздуха, если при центральной обработке наружноrо воз
духа HarpeBaTb ero лишь до температуры помещений. В этом
случае центральный подоrреватель дополняют местными
наrревателями для rруппы или для каждоrо помещения.
На рис. 18.1, а дана схема использования rрупповоrо
наrревателя 3, снабжаемоrо воздухом, центрально подоrре-
тым до t B == 15 20 ОС, через ответвление 2 от распредели-
тельноrо воздуховода 1. Воздух, дополнительно наrретый '
максимально до 60 ОС, выпускают под потолком каждоrо
помещения через реrулятор подачи воздуха 5 с шумоrлу
шителем 4. В такой системе обеспечивают rрупповое качест-
венное и индивидуальное количественное реrулирование.
На рис. 18.1, б показан rрупповой наrреватель 3 для вы-
пуска rорячеrо воздуха под окнами помещений через под-
польные или подвесные воздуховоды 6 и реrуляторы подачи
воздуха 7.
Систему центральноrо воздушноrо отопления можно еще
усовершенствовать, если применить индивидуальные водя
ные или электрические наrреватели 8 доводчики темпе
ратуры и влажности воздуха (рис. 18.1, в), размещая их
под окнами помещений. В такой системе значительно по-
вышают скорость движения воздуха (до 20 25 м/с) для
сокращения площади поперечноrо сечения воздуховодов.
Индивидуальные наrреватели-доводчики делают с высоким
аэродинамическим сопротивлением (до 250 300 Па) и
снабжают шумоrлушителями и автоматическими реrулято
рами. Это придает системе аэродинамическую устойчивость
и способствует тепловому комфорту в помещениях.
В здании с переменным тепловым режимом (например,
административном) такую систему центральноrо воздуш
Horo отопления эксплуатируют только в рабочее время, а
для обоrревания помещений в перабочие периоды времени
используют индивидуальные наrреватели (8 на рис. 18.1, в)
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
184. КомБUlЩРО8ситое отопЛelluе 673
а}
3
!i
"
о)
t
8)
Рис. 18.1. Схемы комбиннрованноrо отопления мноrоэтажных зданий С централи-
зованной подачей подосретосо ВОЗдУха и местным ДОПОЛНН1ельным наrреванием
а в rpYnnOBOM наrревателе для выпуска воздуха под потолком помещеннй че-
рез шумоrлушитель и реrулятор подачи воздуха, б то же. для выпуска возду-
ха под окнами помещений через подпольныЙ воздуховод и реrулятор подачи воз-
духа; 8 в индивидуальиом наrревателе-доводчике под окном каждоrо поме-
щеиии
(1)
о}
2
f
t 1 7
9- 6' r
; . t 7
6' r?
t 8 7
1V1X
3
Рис. 18.2. Схемы высокоскоростных систем комбинированиоrо воздушноrо отоп-
ления с доводчиками мноrоэтажныx зданий
а вертикальная систеМа с rОрИЗ0нтальноii камерой стаТичесКоrо давления,
б rоризонтальная система с вертикальной распределительной Шахтой
как конвекторы системы водяноrо или электрическоrо
отопления.
Схемы системы центральноrо воздушноrо отопления с
индивидуальными наrревателями- доводчиками изображены
на рис. 18.2. Система состоит из центральноrо arperaTa 1
для очистки, увлажнения и подоrревания воздуха, допол-
HeHHoro rоловным шумоrлушителем 2 для снижения уров-
ня звуковоrо давления, создаваемоrо центральным венти-
лятором 3. Маrистральный воздуховод 4 может быть rори-
зонтальной Ka'\fepOII постоянноrо статическоrо давления
(рис. 18.2, а), находящейся в подвальном или техническом
43 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&74 rЛЩJа 18. Совершенствование системЬ! централЬНО20 отопленuл
этаже здания, или вертикальной шахтой (рис. 18.2, 6).
Распределительные воздуховоды 5 и ответвления 6 к довод-
чикам 7 (соответственно вертикальные или rоризонталь-
вые) раз.\1ещают в зависимости от конструкции здания близ
колонн, над подвесным потолком и дополняют вертикаль-
ным противодымным затвором (петлей) по высоте одноrо
этажа.
Подобная система превращается в одноканальную систе-
му кондиционирования воздуха при охлаждении приточноrо
воздуха в летнее время.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Укажите перечень прнчин, вызывающих реконструкцню
систем отоплення зданий и сооружений.
2. Составьте таблнцу срока службы отдельных элементов раз-
личных систем отопления.
3. Исследуйте отклонение теплоотдачи отопительных приборов
в двухтрубной системе водяноrо отопления повышенной тепловой
устойчивостн от расчетных показателей в теченне отопнтельноrо
сезоиа при выполнении условия (18.2).
4. Опншите физические процессы, протекающие в термоснфон-
ных отопительных приборах.
5. ИСCJIедуйте измеиение теплоотдачи отопительиых приборов
при двухрежимной работе однотрубной системы водяноrо отопления
мноrоэтажноrо обществеиноrо здания, прнсоединенной по зависимой
схеме со смешением воды в тепловой сети (ti== 150 ОС).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
РАЗ Д Е п VIII. ЭНЕРrОС6ЕРЕЖЕНИЕ в СИСТЕМАХ
ОТОПЛЕНИЯ
r ЛА В А f9. ЭКОНОМИЯ ТЕПЛОТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ
i t 9. t. Сннженне энерrопотре6ностн отоплення здання
Основным путем экономии энерrии в строительстве яв-
ляется возведение зданий с эффективным использованием
энерrии (ЗЭИЭ). ЗЭИЭ это такое здание, в котором
предусмотрены оптимальные на перспективу инженерные
методы и средства по эффективному использованию и эко-
номии энерrии, применению нетрадиционных теПЛОlfсТОЧ-
ников.
Отопление обеспечивает необходимый тепловой режим
зданий в зимний период rода с затратой около 25% энер-
rии в балансе страны. Поэтому в реrионах с суровым и
продолжительным отопительным сезоном, типичным для
большей части территории нашеЙ страны, эффективное ис-
пользование энерrии для отопления является определяю-
щим моментом экономии ее для теплообеспечения зданий.
Реализация Энерrетической проrрамм:ы страны, направ-
ленная на эффективное использование и экономию энерrии,
в большей мере определяется энерrоэкономпчностью реше-
ний систем отопления.
Последовательность проектирования оптимальноrо отоп-
ления Лоrически соответствует алrоритму последова-
тельности проектирования при создании cOBpeMeHHoro
ЗЭИЭ.
После выбора расчетных внутренних и наружных клима-
тических условий (см. rл. 2) существенным является выбор
энерrетически рациональных rрадостроительных, объемно-
планировочных и конструктивных решений здания.
Прежде Bcero необходимо стремиться, чтобы здание j ero
защитные свойства были бы в энерrетическом отношении
наилучшими. Нет смысла бороться за эффективное исполь-
зование энерrии на отопление в здании, которое имеет не-
достаточную теплозащиту, плохо rерметизировано. Расчеты
и опыт эксплуатации здания показывают, что выrоднее в
43*
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
676 Тлава 19 Экономия теплоты На отопление
2 раза дополнительно утеплить и rерметизировать здание,
чем пытаться в плохо защищенном здании достичь TaKoro же
результата за счет совершенствования эффективности толь-
ко системы отопления. Есть такое выражение, что самой де-
шевой является энерrия, которую не надо расходовать.
Рассмотрим, в чем должна заключаться оптимизация
rрадостроительных, объемно-планировочных и конструк-
ТIIВНЫХ решений здания с позиции экономии энерrии для
отопления.
rрадостроительные решения применительно к рассмат-
риваемому вопросу связаны прежде Bcero с выбором формы
и компактности застройки, а также места расположения
источника теплоснабжения. Повышение плотности жилой
застройки на 10% обеспечивает снижение суммарной тепло-
потребности на 5 7% по сравнению со стандартной за-
стройкой. Рациональное размещение потребителей Тепло-
ты относительно источника, при KOTOpOI\1 наблюдается про-
порциональное снижение наrрузок по мере удаления от ис-
точника, дополнительно обеспечивает снижение бесполез-
ных потерь еще на 15 20%.
Энерrоэкономический эффект, достиrаемый только за
счет отмеченных rрадостроительных решений, оказывается
существенным; при этом обеспечиваются дополнительные
экономические и технолоrические преимущества, например,
на 2 3 % снижается материалоемкость, а также повышает-
ся надежность системы энерrообеспечения за счет сокраще-
ния ее общей протяженности.
Существенное сокращение потерь теплоты на отопле-
ние обеспечивает рациональная аэродинамика застройки.
В частности, при уменьшении скорости ветра в зоне за-
стройки можно сократить в 2 3 раза инфильтрационные
теплопотери зданиями, что равноценно экономии 0,1 Kr
условноrо топлива на 1 м 2 В rод. В этих целях MorYT быть
использованы специальные ветроломные щиты в виде лесо-
насаждений, рациональное строительное зонирование за-
строЙки по этажности со снижением обдуваемости отдель-
ных зданий и друrие приемы. rрадостроительные решения
применительно к рассматриваемому вопросу связаны так-
же с выбором ориентации здания по сторонам rоризонта и
ero положения в застройке. На юrе предпочтительна ши-
ротная, на севере меридиональная ориентация зданиЙ
с целью использования теплоты солнечной радиации для
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 1 СItI.l.Жение анереоnотребности отопления здания 677
отопления и во избежание переrрева зданий в летнее время.
Считается, что переход от одноЙ ориентации к друrой при-
ходится на широту, rде продолжительность отопительноrо
сезона около 200 сут.
Выбор положения здания в застройке с точки зрения
энерrоэффективности связан с направлением доминирую
щих ветров зимой, косыми осадками на вертикальные
оrраждения, экранирующим действием и затенением сол-
нечной радиации рядом расположенными зданиями, раз-
рывами между ними.
Объемио планировочные решения существенно влияют
на энерrопотребности отопления здания. Форма здания
должна быть компактной, надо стремиться к минимальному
отношению площади наружных оrраждений к объему по-
мещения. Идеальной формой является сфера, хорошей
куб или широкий параллелепипед, хуже узкие и длин-
ные здания или в виде ВЫСокой башни. Фасады здания не
должны быть изрезанными, не жеJ1ательны встроенные за-
rлубленные лоджии и эркеры.
Экономию энерrии обеспечивает блокировка различных
цехов и помещений в одном корпусе. Блокировка промыш-
ленных цехов может давать экономию теплоты до 30 40 % .
Предпочтительным является сблокированное здание с ши-
роким корпусом, мноrоэтажное, снеизрезанными, rладки-
ми фасадами.
При планировке здания важно правильно расположить
помещения различноrо назначения в зависимости от ориен-
тации фасадов. Основные помещения, как правило, целе-
сообразно размещать со стороны южноrо фасада, второсте-
пенные ceBepHoro. С точки зрения комфор rности микро-
климата желательно увеличивать высоту помещений, пред-
назначенных для постоянноrо пребывания людей.
К объемно планировочным мероприятиям относится ор-
rанизация аэрации здания. Возможно устройство квартир
с односторонней ориентацией или квартир со сквозным
проветриванием при ДBYX и трехсторонней ориентации.
Необходима защита входных дверей и вестибюлей здания от
врывания холодноrо наружноrо воздуха. Целесообразно
использоваrь лестничные клетки, лифтовые холлы, кори-
доры для орrанизованноrо перетекания воздуха в здании
с целью утилизации теплоты. Возможно устройство спе-
циальных аэрационных шахт и проемов. В последнее время
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
&78 FЛG8а 19. Экономия теплоты На отОllAенив
в зданиях применяются атриумы, которые используются
как воздушные резервуары для снижения воздухообмена,
орrанизации перетекания воздуха, а также как накопители
для утилизации теплоты с помощью тепловых насосов, ак-
кумуляторов и др. Аэрационный режим может быть во Вре-
мени непрерывным, прерывистым с дневным или ночным
проветриванием.
Основную роль в формировании тепловоrо режима зда-
ния иrрают конструктивные средства. Оrраждения должны
обладать высокими теплозащитными свойствами, rерметич-
ностью, их внутренние поверхности свойством сорбиро-
вать и десорбировать пары и rазы. Основные теплозащит-
ные свойства определяются сопротивлением теплопередаче
Ro и теплоустойчивостью D, которые принимаются в за-
висимости от назначения здания и способа ero отопления.
Фундаментальные здания должны иметь теплоустойчи-
вые оrраждения с высоким сопротивлением теплопередаче.
Здания для непродолжительной эксплуатации MorYT иметь
оrраждения с минимальным сопротивлением теплопередаче
и малой тепловой инерцией. Здания с эффективным ис-
пользованием энерrии должны иметь повышенную тепло-
изоляцию, т. е. быть «зданием-термосом» с теплоустойчи-
выми внутренними слоями оrраждений, обращенными в по-
мещение.
В энерrоэкономичных зданиях ко ициент теплопере-
дачи стен и перекрытий должен быть уменьшен по сравне-
нию с обычными решениями в 3 4 раза, т. е. до 0,3
0,4 Вт! (м 2 .ОС). Окна по возможности должны быть со стек-
лопакетами, заполненными инертным rазом, с селективными
покрытиями стекол, препятствующими пропусканию длин-
новолновоrо излучения из помещения, оконные перепле-
ты с двойным (тройным) уплотнением. Следовательно,
коэффициент теплопередачи окон может быть уменьшен в
2 3 раза, т. е. до 1,5 Вт!(м 2 .ОС) и ниже.
Теплоустойчивые внутренние слои должны выполнять
функцию аккумуляторов теплоты при различных решени-
ях реrенерации теплоты в помещении. Кроме Toro, функ-
цпи рекуператоров теплоты MorYT выполнять окна и оrраж-
дения с вентилируемыми воздушными прослойками, венти-
лпруемые чердаки. Для реrенерации теплоты MorYT также
исщщьзоваться перекрытия, подполья и [рунт под здани-
ем. С этой же целью начинают проектировать здания в обо-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.1. Снижение ЭllеР Оllотребности отОIlAl!НUЯ здания 679
лочке-футляре. ПерспеI{ТИВНОЙ является конструкция на-
ружных оrраждений с термоэлектрическими элементами в
толще и развитыми теплообменными поверхностями с на-
ружной и внутренней стороны. Они работают как термо-
электрические тепловые насосы, утилизирующие энерrИlО
окружающей среды. Рациональны конструкции наруж-
ных оrраждений в виде солнечных коллекторов и абсорбе-
РОВ (см. 920.2). Наружные поверхности оrраждений долж.
ны иметь такие радиационные свойства, чтобы зимой ак-
тивно поr лощать коротковолновую солнечную радиацию
и слабо отдавать длинноволновую радиацию в окружаю.
щую среду.
Основные теплопотери в здании приходятся на окна, по-
этому большую роль иrрает степень остекленности фасадов
зданий. Обычно ее стремятся сократитьдоминимальной по
условию допустимой естественной или смешанной (естест-
венно-искусственной) освещенности помещений. Однако
при хорошей теплозащите окон и их экранировании от воз-
действия солнца летом оптимальная остекленность с уче-
том использования солнечной энерrии для отопления, осо-
бенно в весенне-осенние периоды, может заметно превос-
ходить минимально допустимую по условию освещенности.
Следует также использовать мноrослойное остекление с
применением селективных, отражающих, поrлощающих
и утепленных стекол, а также постоянных и временных
теплозащитных экранов в виде монопанелей, ставней и др.
Рациональное применение совокупности рассмотрен-
ных rрадостроительных, объемно-планировочных и конст-
руктивных мер может значительно (в 1 ,5 2 раза) снизить
потребность энерrии для отопления зданий.
Перспективными с точки зрения экономии энерrии яв-
ляются наружные оrраждения с переменным сопротивле-
нием теплопередаче. Сопротивление можно варьировать В
зависимости от наружных климатических воздействий.
Теоретически возможно оrраждение, в котором сопротив-
ление теплопередаче может изменяться от нуля до беско-
нечности. В большинстве случаев вполне достаточно обес-
печить такое изменение теплозащитных свойств, при кото-
ром на внутренней поверхности оrраждения поддерживает-
ся допустимая температура в любой момент времени. При-
мером TaKoro оrраждения может служить конструкция
двойноrо окна, межстекольное пространство KOToporo ночью
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
680 rлаеа 19. Экономия теплоты На отопление
заполняется с помощью вакуум-насоса элементами из
пенополистирола. В дневные часы дополнительная тепло-
изоляция удаляется, и солнечная радиация свободно про-
никает в помещение. Подобный эффект достиrается путем
вентилирования межстекольноrо пространства внутрен-
ним воздухом, расход KOToporo реrулируется в зависимости
от наружных условий.
Реrулирование теплозащитных свойстВ оrраждения воз-
можно также путем изменения лучистой и конвективной со-
ставляющих тепловоrо потока на ero внутренней поверх-
ности. В первом случае необходимый эффект достиrается
облученпем конструкции потоком требуемой интенсивности,
например, с помощью rорелок инфракрасноrо излучения.
При этом исходное сопротивление теплопередаче конструк-
ции может быть принято HaMHoro меньше требуемоrо, что
существенно снижает капитальные затраты. Такое решение
экономически оправданно для зданий сезонноrо действия.
Во втором случае реrулирование конвективноrо тепловоrо
потока на внутренней поверхности обеспечивается с по-
мощью тепловоздушных завес в виде плоских полуоrрани-
ченных струй.
Активное реrулирование тепловоrо потока через оrраж-
дение можно обеспечить путем ero пороrовоrо проветрива-
ния. При этом наблюдается рекуперация тепловоrо потока
через оrраждение, интенсивность которой реrулируется
потоком фильтрующеrося воздуха. Такое решение целе-
сообразно для вентилируемых зданий, оно позволяет сни-
.ihaTb расходы теплоты на отопление на 40 60 % .
Конструкция наружноrо оrраждения может быть вы-
полнена с тепловым экраном. Тепловой экран, располо-
женный ближе к наружной поверхности оrраждения, обес-
печивает в плоскости расположения повышенную темпера-
туру за счет циркуляции низкотемпературноrо теплоносите-
ля (например, rрунтовой воды). Теплопотери через экра-
нированное оrраждение снижаются до 2 3 раз, а цирку-
ляция теплоносителя возможна за счет rравитационных сил.
Применение этих мероприятий особенно необходимо
в ЗЭИЭ, rде их использование совместно с солнечными кол..
лекторами или абсорберами, суточными, недельными и се-
зонными аккумуляторами теплоты и тепловыми насосами
(см. 19.3) может снизить потребность в подводимой извне
энерrии для целей отопления в 3 4 раза.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
f$ 19 2 Повыщение эффективности отопления здания 68 I
Существенное снижение энерrопотребности на отопле
ние зданий может быть достиrнуто при использовании aBTO
матической системы управления (АСУ) работой инженерно
[о оборудования здания. Структурная схема АСУ работой
инженерноrо оборудования здания состоит из нескольких
взаимосвязанных блоков: измерительноrо, включающеrо
датчики реrулируе\1ЫХ и нереrулируе:VIЫХ параметров, YCT
ройства преобразования сиrналов и сиrнализаторы их зна
чений; пульта управления, ЭВМ и коммутаторов, служа
щих для сбора, обработки данных наблюдений и подачи
команд; исполнительноrо блока, управляющеrо работоЙ,
в том числе системы отопления.
Работа АСУ тепловым режиvl.ОМ на ряде объектов общест
BeHHoro и промышленноrо назначения в Москве показала
их высокую эффективность, обеспечивающую экономию
энерrии до 20% при окупаеrvrости дополнительных капи
тальных вложений в течение около одноrо [ода.
19.2. Повыwение эффективности отопления здания
Заключительным этапом алrоритма разработки здания
с эффективным использованием энерrии является оценка
эффективности принятоrо способа отопления как составной
части СКМ здания. На это направлены рассмотренные в
данном разделе инженерные приемы.
Комплексное свойство СКМ здания эффективно выпол
пять свои функции является обычно вероятностной xapaK
теристикой. Эффективность системы отопления (см. также
7.5, rл. 15) определяется тре'rfЯ основнЫ\ш свойствами:
надежностью, управляемостью (или устойчивостью) при
функционировании, обеспеченностью.
Надежность вероятностное обеспечение безотказной
работы механической части системы отопления, ее KOHCTPYI{
тивных узлов И элеrvrентов при эксплуатации в пределах
расчетных сроков и условий.
Управляемость вероятностное выдерживание задан-
ных отклонений в работе отдельных частей и зон системы
отопления в процессе управления и при эксплуатации в те-
чение отопительноrо сезона.
Обеспеченность принятое в проекте выдерЖНВание
с допустимой вероятностью отклонений расчетных внут-
ренних условий в зданин.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
682 r..ала 19. Экономия тепАоты на отопление
Друrие свойства системы отопления, влияющие на эф-
фективность ее работы, MorYT быть учтены при рассмотре-
нии указанных основных свойств.
Имеются оrраниченные сведения о надежности как пока-
зателе безотказной работы узлов и элементов системы отоп-
ления. Имеются данные о rидравлической и тепловой ус-
тойчивости системы отопления и ее управляемости в про-
цессе эксплуатации.
Обеспеченность расчетных условий в здании зависит от
Toro, с каким коэффициентом обеспеченности рассчитаны и
запроектированы система отопления и защитные свойства
здания.
Теория эффективности позволяет определить лоrически
очевидные вероятностные показатели выдерживания за-
данных условий в здании, установить число случаев и об-
щую продолжительность отклонений, а также наиболее не-
выrодное (наибольшее) разовое отклонение внутренних
условий от расчетных.
Отдельные составляющие комплексноrо свойства эффек-
тивности MorYT быть получены расчетом или по экспери-
ментальным данным, натурным наблюдениям. Они должны
быть определены вероятностными показателями К, которые
учитывают или число случаев п, или общую продолжи-
тельность во времени отклонения условий в помещении от
расчетных Дz, в единой форме записи (в одном масштабе
отнесения) в виде
N n z tJ.z
Kп== или Kz== , (19.1)
rде N и z общее число случаев или общая Продолжительность
рассматриваемоrо периода работы системы отопления (отопитель-
ный сезон, 50-летний период работы и т. д.).
Комплексное свойство эффективности К эd " как сово-
купность вероятностных показателей свойств надежности
К Над' управляемости К упр и обеспеченности К Об (см.
2.2), учитывая их относительную независимость, можно
определить в виде
КеФ==КпаI1.КулрКоб. (19.2)
Показатель эффективности К эф в зависимости от функ-
циональноrо назначения здания определяет социальный и
производственный ущерб за счет невыдерживания требуе-
мых внутренних условий в помещениях. В связи с этим
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 3 ТеплонаСОСl<",е ycтal<08KtJ дАЛ отопления 683
эффективность является не только совокупным качествен-
ным свойством системы, но она прямым образом связана
с технико экономическими, в том числе энерrетическими ее
показателями. Чем меньше К аф , тем ниже качество отоп-
ления и больше социально производственный ущерб.
Поэтому, проводя технико-экономическое сравнение ва-
риантов и выбор оптимальноrо решения по приведенным
затратам (см. 15.2): необходимо наряду с капитальными
вложениями К и эксплуатационными затратами И учиты
вать также эффективность отопления в форме ущерба У.
Тоrда приведенные затраты З, определяющие оптимальный
вариант системы отопления, должны рассчитываться по
формуле [см. формулу (15.2)]
з==!5...+ и +У. (19.3)
Zи
Минимальное значение Змии определяется из уравнения
[формула (2.51)]
дЗ/дМ == О,
(19.4)
(например,
rде М принятый показатель отнесения всех затрат
единицы продукцни, площади, объема здания).
Учет эффективности различных решений системы отоп-
ления при определении приведенных затрат позволяет про-
водить теХНl!ко экономическую оценку и сопоставление
возможных вариантов, не равнозначных по своим качест-
венным показателям, что значительно расширяет область
поиска оптимальноrо решения. Важно оценивать эконо-
мичность отопления не только в денежном выражении, но и
совокупным энерrетическим показателем, включающим
оценку материалов, трудовых, транспортных и друrих про
изводственных затрат на заrотовку, монтаж и эксплуатацию
всех элементов системы отопления здания.
19.3. Теплонасосные установки для отопления
J(ля рациональноrо использования энерrии в системах
отопления зданий целесообразно, как и при электрическом
отоплении (см. 14.4), применять тепловой насос. Предпо
сылкой эффективноrо использования теплонасосных YCTa
новок (ТНУ) является всесторонний учет всех внутрен-
них и внешних условий протекания процесса отопления
здания.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
684 rлава 19 Экtтомия теплоты '<а отопление
Энерrетическая эффективность тепловоrо насоса оце-
нивается с помощью коэффициента преобразования '11 п
энерrии [формулы (14.9) и (14.10)].
Коэффициент использования '11 и энерrии тепловых Ha
сосных установок зависит от разности температуры Д Т===
===Т I\ ТИ (Т 1\ температура конденсации, Т и испа
рения) и совершенства конструкции установки:
'lJи == (3р 8 е, (19.5)
rде ее коэффициент преобразования идеальноrо термодинамиче-
CKoro цикла Карно
Т К
ее == Т Т ;
K И
(19.6)
p степень теРМОДl!.намическоrо совериеиства реальноrо про-
цесса в теплонасоснои установке.
На рис. 19.1 представлены приблизительные соотноше
ния коэффициентов идеальноrо цикла Карно и '11 и' дей-
ствующих теплонасосных установок.
Тепловые насосы (компрессионные. сорбционные, термо-
электрические, rазовые, струйные, комбинированные) pa
ботают на различных источниках энерrии, поэтому базой
для сравнения их энерrетической эффективности может слу-
жить первичная энерrия, полученная в установках на ор-
rаничЕ'СКОМ или ядерном топливе.
Коэффициент использования первичной энерrии '!;I П.
находят как отношение полезной энерrии, поступающей в
распоряжение потребителя, к подведенной первичной энер-
rии, не подверженной никаким энерrетическим преобразо-
ваниям,
'lJn. ==YJиl'jк, (19.7)
rде 'lJ1\ коэффициент полезноrо действия электростанции, котла
или друrоrо устройства для получения первичной энерrии.
Например, коэффициент использования первичной энер
rии компрессионными и сорбционными тепловыми насосами
будет в двух случаях приблизительно равен 0,9, если в пер-
вом случае '11 и===3 на базе электростанции ('11 1\==0,3), а во
втором 'I1и===I,4 при кпд котла 'I1H===0,65.
В целях экономии энерrии следует применять в систе-
мах отопления ТНУ, обеспечивающие высокую степень ис-
пользования первичной энерrии '11 П. . В табл. 19.1 приве
дены минимальные значения :rI П. дЛЯ некоторых видов
отопления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 193. Теплонасосные установки для отопления 685
iиjё е
1;0
2
,
,
[11=JO"c- л t "'БООС
' .И
" "" и 2
"
r........ .......... .... I
:---....... ,.... .
-.........: :, ........... "'
tJ1=fi[J'C"V.. /)O
( "
.
.............. , .-
''':: .
"-
I ...,;: :\
i 200[./
Н ..."
I ,
'"
JO
.20
15
}О
lJ
7
i
.5"
1;
J
1
10
90 30 РР 70 80 fPO
L1t=tx tJ1
Рис. 19.1. Зависимость ко ффициеита использования (1) реальных теплоиасосиых
устаиовок и коэффициеита преобразования (2) идеальноrо термодинамичеСКОJО
цнкла 8с от разностн температуры t;.t в конденсаторе ( к и Jfспарнтеле ( н
[
;р 25" ЗО
Сезонный расход первичной энерrии при эксплуатации
отопительной системы равен
Qп ==Qот/l'jп. , (19.8)
rAe QOT сеЗОнная потребность системы отоплениЯ в тепловой
внерrии.
Коэффициент использования, превышающий единицу,
может быть достиrнут в системе отопления только с по-
мощью тепловоrо насоса.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
886 пава 19 ЭК;ОЖlмия теплоты 'ю отопление
Таблица 19.1. Значения коэффициента использования
первичноА энерrии для некоторых видов отопления
'lJп.8 И 'IJ ин
ВИД отопления
"п.8
,,:нн
Электрическое отопление
Отопление от котлоаrреrата на ro-
радском (искусственном) rазе
То же, с уrольной (бурый уrоль)
топкой
То же, с уrольной топкой мощностью
более 10 мВт
0,28
0,35
0,56
0,28/0,28== 1
0,35/0,28== 1,25
0,56/0,28==2
0,7/0,28==2,5
0,7
Высокая эффективность использования первьчной энер-
[нн в отопленин с ТНУ достнrается тоrда, коrда коэффн-
цнент !l и превышает минимальные значення, приведенные
в табл. 19.1. Из рис. 19.1 видно, что коэффициент преоб-
разовання реально действующнх теплонасосных установок
превышает мнннмальные значення по табл. 19.1 прн /1Т
60 70 ос. Прн пониженнн /). Т значения 'Il и заметно воз-
растают.
Температура нспарения Т и завнснт от температуры нс-
точннка окружающей среды, а температура конденсацин
т н определяется рабочей температурой у потребнтеля (на-
прнмер, температурой теплоноснтеля в подающей лннии
снстемы отоплення). Такнм образом, нспользование теп-
лоты окружающей среды с помощью тепловоrо насоса прн
небольшой разностн температуры /1 Т (50 60 ос н ннже)-
не требует большоrо расхода перВИЧlfОЙ энерrнн.
Источннком теплоты для тепловых насосов является
окружающая среда, энерrетический уровень которой раз-
лнчен в завнснмостн от места расположения объекта н вре-
мени суток и [ода. Это определяется действием солнечной
радиацнн, rеотермальной энерrней, энерrией [равнтацн-
oHHoro поля н вращення Землн, а также энерrней отходя-
щей теплоты энерrетических н технолоrнческнх установок.
Поэтому энерrню окружающей среды необходнмо нсполь-
зовать только в определенных местах н в определенные пе-
риоды временн (рнс. 19.2). Это MorYT быть местные со срав-
нительно высокой температурой источннкн энерrнн: поч-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 19 3 Теплонасосные устаНО8КИ для отопАеНUЯ 687
*
..........
x
1
/!)
-\'
Рис. 19.2. Окружающая среда источиик тешювоii энерrин для тепловоrо насоса
1 солиечиые лучи; 2 rравитация; 3 вращеиие Земли; 4 rеотермальная
почва; 5 rpymOBble воды; 6 поверхиостные воды и водоемы; 7 бытовые
СТОЧИ6Jе воды; 8 внутренннй воздух; 9 отходящая, использованная теплота
энерrетических и технолоrнческнх устаиовок; х место целесообразноrо забора
низкопотенциальной Энерrии для 'lепловоrо насоса
в
--
'1./
3
:q,
з
4
g
/,У у
fl '
Рнс. 19.8. Сопряжение потоков энерrни различных сред внутрн н вне здания
1, l' отапливаемые, конднционнруеМ6Jе и вентнлнруемые помещения; 2, 2'
прочне потребители теплоты и холода; 8 солнечные лучи. 4 внуorренний
удаляемый воздух; 5 бытовые и технолоrическне воды; 6 rpYHToBNe воды;
7 rеотермаЛЬН6Jе источннки; 8 водоемы; 9 наружный воздух: J(J хо-
лодильная машина и тепловой насос; 11 pereHepaTopbl. рекуператоры н дру-
rие теплоутилизаторы. 12 смеснтелн; 13 солнечные коллекторы и абсорберы
вы, rpYHTOBbIe и поверхностные воды, окружающий воз-
дух, а также потоки энерrии перед выравниванием их тем-
пературы с температурой окружающей среды (солнечная
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
688 r Аава J 9 Экономия теплоты на отопление
энерrия, отработавшая теплота промышленных установок,
отработавший воздух, сточные воды). Кроме Toro, источ-
ником может быть и аккумулированная низкотемператур-
ная теплота, используемая периодически или после акку-
МУJ:\ЯЦИИ.
Температура в помещении может незначительно отли-
чаться от температуры источников окружающей среды,
поэтому низкотемпературные системы отопления ( 20.1)
являются особенно подходящими объектами для исполь-
зования ТНУ. При соответствующем расчете и технико-
экономическом обосновании в низкотемпературных систе-
мах отопления MorYT использоваться практически все виды
отопитеJIЬНЫХ приборов, а также arperaTbI воздушноrо
отопления. Подходящими для низкотемпературных систем
являioтся панельно-лучистые приборы, совмещенные с or-
раждающими конструкциями.
В системах отопления здания необходимо целенаправ-
ленное распределение потоков энерrии с применением раз-
личноrо вида энерrетических сопряжений. Они MorYT быть
в виде последовательноrо и параллельноrо соединения, с
помощью смесителей, теплообменников и посредстВом теп-
ловоrо насоса. На рис. 19.3 показаны возможности сопря-
жения потоков энерrии различных сред внутри и вне зда-
ния. Блаrодаря действию тепловоrо насоса эффективность
системы отопления возрастает при снижении поступления
энерrии извне. Следует иметь в виду, что тепловые насосы
требуют комплексноrо территориальноrо использования с
возможно большей продолжительностью работы в течение
rода. Целесообразное размещение тепло- и холодопотреби-
телей и их присоединение в системе с тепловыми насосами и
холодильными машинами позволяют получить значитель-
ный экономический эффект.
Наряду с оценкой энерrетической целесообразности
определяют также общий экономический народнохозяй-
ственный эффект от перехода к отоплению с ТНУ. Для этоrо
наряду с эксплуатационными (в основном энерrетическими)
затратами устанавливают дополнительные капитальные за-
траты на устройство ТНУ и оценивают общий экономиче-
ский эффект сроком окупаемости дополнительных первич-
ных капитальных вложений за счет экономии энерrии в
процессе эксплуатации системы. Расчеты показывают, что
срок окупаемости ТНУ всеrда мал (1,5 3 rода) и ниже
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.8. ТепЛОl<аСОСl<bU! gС!f'/.Йl<М/Щ для отоплеl<UЯ 689
Рис. 19.4. Схема цеитрализован-
80'['0 охлаждения ВОДЫ системы
отоплення в обратном теплопро
воде цеитральиоrо теплоснаб",е
НИИ с ПОМОU\ЬЮ те[Jловоrо насоса
Рис. 19.5. Схема децеитралнзо-
взииоrо отбора теплоты из об-
ратиой маrнстрали системы цент-
ральноrо отопления (теплоснаб
lIIеиия) с помощью теПЛОвОlО из
соса
Y: r " 10'(,
t' -1'С
11
'c 95'c
со
lJ=7!J'C
t r = 70.С
са
to=JO'c
нормативноrо срока окупаемости, принятоrо для систем
отопления.
В существующих системах центральноrо теплоснабже-
ния, особенно при их вынужденном расширении, отмечают
рост затрат на транспортирование тепловой энерrии. Зна
чительно увеличиваются удельные затраты на теплопрово-
ды относительно среднеrодовой стоимости тепловой энер-
rии. В связи с этим целесообразно повышение удельной
пропускной способности тепловых сетей, в том числе путем
снижения температуры воды в обратных маrистралях. Это
может быть достиrнуто за счет прямоrо использования воды
из обратных линий в низкотемпературных системах отоп
ления, работающих снетрадиционными параметрами. При
этом неизбежно потребуются увеличение площади отопи-
тельных приборов, дополнительные мероприятия по по-
вышению теплозащиты зданий, что не везде обеспечит эко
номичность решения.
В этих условиях с экономической точки зрения целесооб-
разным может оказаться использование тепЛОвых насосов
для централизованноrо (рис. 19.4) и децентрализованноrо
(рис. 19.5) понижения температуры в обратных линиях теп-
ловых сетей. Для этой цели предпочтительными оказывают-
44 7()5
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
690 РАйва 19. ЭКОНОМия тепАоты На отопАенае
ся сорбционные тепловые насосы, в которых используется
тепловая энерrия системы теплоснабжения.
При проектировании новых систем центральноrо тепло
снабжения возможно использование комбинированных схем
с тепловыми насосами. Целесообразным в этом случае яв-
ляется не только понижение температуры обратной воды,
но и общее понижение температурноrо уровня, например,
с традиционноrо 150 70 до 120 20 ос и ниже.
При энерrоснабжении от теплоэлектроцентралей приме-
нение компрессионных тепловых насосов с дополнительным
подводом электрической энерrии часто оказывается эконо-
мически невыrодным.
Целесообразной будет система центральноrо отопления,
в которой разновременно или в параллельном режиме ис-
пользуются тепловой насос и энерrоаккумуляционная сис
тема. В период пиковой наrрузки в электросети тепловой
насос отключается. В это время отопление полностью обес-
печивается энерrией от аккумулятора_ В остальное время
работает тепловой насос, а при большом расходе тепло-
ты тепловой насос в сочетании с энерrоаккумуляционной
системой.
В качестве источника теплоты для теплоснабжения MorYT
использоваться rеотермальные воды из скважин ( 20.3).
В этом случае целесообразна двухступенчатая схема, коrда
на первой ступени отбор теплоты происходит непосредст-
венно, и только на второй ступени, коrда температура ста-
новится примерно равной температуре в обратной линии
системы отопления, отбор теплоты осуществляется с по
мощью тепловоrо насоса.
Тепловые насосы MorYT успешно применяться для отоп-
ления одноквартирныХ отдельно стоящих домов. Обяза
тельными условиями их успешноrо применения являются
низкотемпературная система отопления и значительное
(примерно в 2 раза) усиление теплозащиты для снижения
теплопотерь здания. В качестве источников низкопотен-
циальной теплоты MorYT использоваться все выше пере-
численные носители энерrии окружающей среды. В идеаль-
ном случае при дополнительной усиленной теплоизоляции,
использовании солнечных коллекторов и аккумуляторов в
схеме с тепловым насосом расход первичной энерrии по
сравнению с традиционным решением может быть сокращен
в 3-----4 раза.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
g 194 Экономия тепАоты при lИтоматиэации работы систем отопАения 8111
i 19.4. Экономия теппоты при автоматизации работы
системы отоппения
При работе распространенных систем водяноrо и воз
дуШноrо отопления централизованные теплозатраты на
отопление можно сократить, если использовать для обоrрева-
ния помещений дополнительные местные теплопоступления.
Существенной экономии теплозатрат достиrают, применяя
автоматическое реrулирование тепловоrо потока, посту-
пающеrо в систему отопления. Такое реrулирование по
действующим нормам устраивают в системах отопления
крупных зданий (при расходе тепловой энерrии за отопи-
те,1JЬНЫЙ сезон 1000 rдж и более). В таких зданиях блоки
автоматизации действия системы отопления включают в об-
щую автоматизированную систему управления (АСУ) ра-
ботой инженерноrо оборудования (см. 19.1).
Теплопоступления от различных дополнительных источ-
ников можно считать избыточными, если они вызывают по-
вышение температуры воздуха в рабочей (обслуживаемой)
зоне сверх средней оптимальной, установленной по назна-
чению помещения (например, сверх 21 ос в обслуживаемой
зоне жилых, общественных и административно-бытовых
помещений, коrда люди находятся в них более 2 ч непре-
рывно).
В отапливаемых жилых зданиях к дополнительным теп-
лопоступлениям относятся: часть теплопоступлений от
систем водяноrо отопления при температуре наружноrо
воздуха выше температуры точки излома rрафика реrули-
рования температуры теплоносителя воды в теплофика-
ционных сетях (см. рис. 17.3); часть бытовых тепловыделений ,
вызывающих повышение температуры воздуха в жилых
комнатах сверх 21 ос (обычно при температуре наружноrо
воздуха выше расчетной для проектирования отопления);
теплопоступления от солнечной радиации.
В основных помещениях общественных зданий вместо
бытовых тепловыделений имеются периодические тепло-
поступления от работающих людей и электрическоrо осве-
щения. В помещения производственных зданий в рабочее
время поступает также теплота от электрическоrо оборудо-
вания и технолоrических процессов. Мощность этих ДОПОk
нительных теплоисточников изменяется во времени, пони-
жаясь до минимальноrо значения в ночное инерабочее вре-
44.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
692 ТАава 19 ЭКОНОАfUЯ тепАоты На отоtlАение
мя. При нестационарном характере теплопоступлений часть
теплоизбытков поrлощают наружные и внутренние оrраж-
дения, а также оборудование помещений. Чем больше теп-
лоемкость оrраждений помещений, тем больше они поrло-
щают теплоизбытков, что уменьшает амплитуду колебания
температуры воздуха. При этом, как следствие, роль авто-
матическоrо реrулирования теплоподачи в систему отоп-
ления снижается.
Как известно, реrулирование теплоподачи в систему
отопления можно осуществлять в системе здания в целом,
в пофасадных частях системы, в rоризонтальных поэтаж-
ных ветвях или путем индивидуальноrо реrулирования теп-
лоотдачи отделЬнЫХ отопительных приборов и arperaToB.
Автоматизированное реrулирование теплоподачи в сис-
тему водяноrо отопления здания в целом, осуществляемое
в тепловом пункте при вводе наружных водяных теплопро-
ВОДОВ, позволяет «исправлять» rрафик центральноrо качест-
BeHHoro реrулирования (см. рис. 17.3) и частично учиты-
вать теплопоступлення от солнечной радиации. Исследова-
ния, проведенные в системе водяноrо отопления 16-этаж-
Horo жилоrо здания в Москве, показали, что теплоподача
по скорректированному rрафику качественноrо реrулиро-
вания позволяет экономить 4,3% расхода теплоты за четыре
последних месяца отоПительноrо сезона. За весь сезои в
условиях Москвы экономия при этом доходит до 6 8%.
Автоматизированное пофасадное реrулирование частей
сиСтемы отопления сопровождается дальнейшим сокраще-
нием теплозатрат (ДО 12 %) по сравнению степлозатратами
при обычном центральном качественном реrулировании.
Об этом свидетельствуют результаты натурных наблюде-
ний. В Москве обследована аВТО 1атизированная СИстема
водяноrо отопления 16-этажноrо жилоrо здания. В сол-
нечный день при температуре наружноrо воздуха около
4 ос теплоподача в помещения юrо-восточноrо фасада
здания уменьшалась в 2,5 раза по сравнению с теплопода-
чей при центральном изменении температуры теплоносите-
ля. Суточный расХод теплоты сокращался на 25%.
При пофасадном реrулировании контроль работы час-
тей системы отопления проводят по трем четырем не-
блаrоприятно расположенным (обычно недоrревающимся)
помещениям. Это вызывает переrревание друrих помеще-
ний.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 5. ПреРЫ8uстое отминие sданuй 693
Более эффективно в отношении экономии тепловой энер
rии автоматическое реrулирование теплоподачи в отдель
ные крупные помещения rоризонтальными поэтажными вет-
вями системы водяноrо отопления. При таком поэтажном
реrулировании температура воздуха в обслуживаемых по
мещениях поддерживается на заданном уровне с помощью
реrуляторов прямоrо действия с точностью + 1,5 ос.
Аналоrично по эффективности автоматическое реrули
рование теплоподачи ИНДИвидуальнымИ реrуляторами,
устанавливаемыми на теплопроводах отопительных прибо
ров или arperaToB (см. 4.9). При таком способе реrу,тIИ
рования полезно используются (в отношении экономии
теплозатрат на отопление) теплопоступления в помещения
от Людей, бытовых приборов, солнечной радиации, элект
рическоrо освещения и оборудования и друrих источников,
а также учитывается неблаrоприятное воздействие ветра.
Особенно существенная экономия теплоты достиrается
при прерывистом отоплении зданий с переменным режимом
работы.
19.5. Прерывистое отоппение эданиjf
В зданиях и сооружениях с пер \i!енным тепловым режи
мом (см. 15.3) прибеrают к понижению температуры поме--
щений в нерабочие периоды суток. Для этоrо применяют
прерывистое отопление с понижеНИ \i! или полным от.
ключением теплоподачи.
При сокращении теплопоступлений от системы отоПле
ния по сравнению с теплоподачей в рабочий период суток
в помещениях наблюдаются колебания температуры Воз
духа и радиационной Т \i!пературы. Охлаждение помещений
при отключении отопления рассмотрено в 2.9.
В сухих производственных помещениях возможно по.
нижение температуры в нерабочий период до 5 ос. В поме--
щениях общественных зданий можно также допустить в не--
рабочий период суток понижение температуры, но до TaKoro
уровня, чтобы избежать конденсации водяноrо пара воз
духа на внутренней поверхности наружных оrраждающих
конструкций (за исключеНИ \i! световых проемов).
Будем считать, что к концу рабочеrо дня относительная
вл1fжность воздуха в помещениях при температуре 20 ос
составляет 40% (в соответствии с требованием СНиП).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
894 rлава 19 Экономия теплоты на оrrwплеlШе
Исходя из этоrо найдем, что понижение температуры поме
щений в нерабочий период времени возможно до 8 10 ос.
Примем (с запасом) минимально допустимую температуру
таких помещений равной 12 ос.
Для Пере\1.енноrо тепловоrо режима рабочих помещений
характерна суточная периодичность. В течение суток BЫ
делим рабочий период, коrда внутренние теплопоступления
(например, от людей, оборудования) в той или иной мере
возмещают теплопотери и требуется r лавным образом BeH
тиляция помещений (в помещениях преобладает режим
вентилирования). Нерабочий период разделим на период
eCTecTBeHHoro охлаждения помещений, коrда отопление
отключено и отсутствуют какие либо теплопоступления
(режим охлаждения), и период усиленноrо наrревания по
мещений перед началом работы (режим наrревания или,
как rоворят, «наТОПа»). Продолжительность этих периодов
различна. Если режим вентилирования длится 8 или ]6 ч
(две смены), то продолжительность режима натопа зависит
от температуры наружноrо воздуха и тепловой мощности
системы отопления. Соответственно увеличивается или
уменьшается продолжительность периода охлаждения.
Устанавливается также недельная периодичность теп-
ловоrо режима, связанная с субботне воскресным (или
только воскресным) Перерывом в работе. Недельная перио-
дичность нарушается только в дни праздников.
На рис. 19.6 показано изменение тепловыделений QIIыI.''
температуры воздуха t B и радиационной температуры t п
помещенИЯ, в котором работают от 9 до 18 ч пять дней в He
делю, при условно постоянных теплопотерях QnoT' При
нято, что теплопоступления несколько меньше теплопотерь
(Q"blJI<QnoT)' Поэтому на рисунке изображено, что в Te
чение рабочеrо периода (в режиме вентилирования без из-
менения температуры приточноrо воздуха) температура
воздуха помещения понижается при возрастании радиа
ционной температуры t п . Показано также, что отопитель
ная установка мощностью QOT, значительно превышающей
величину теплопотерь помещения, включается до начала
работы (режим натопа). Отопительная установка включает
ся также в промежутке между последним рабочим днем не-
дели (пятница) и первым рабочим днем новой недеЛИ (поне
дельник), коrда температура помещения t n понижается до
установленн@rо минимальноrо уровня (t MBH на рисунке).
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 5 Преры истое отOnАение зданий 6115
и}
llor
Oпof
08ы
о)
ПЯТНИЦА
СУББОТА
ВОСКРЕСЕНЬЕ
-Ьп
I
t'у"щ
.
18 2'1 Р.9 /8 21f 21{. 2'1 4 9. tj
Рис. 111.6. Изменение теп.попоступлений Q(a), температуры (6) воздуха t B (сплош.
ные.llИНИИ) н радиационной температуры t R (пунктирныелииии) рабочеrо помеще-
ния в течеиие четырех дней иеделн в зимнее время
ПРQдолжительность наrревания помещения отличается в
рабочие дни и после воскресенья, так как исходная тем-
пература помещения различна.
Прерывистая теплоподача вызывает периодические из-
менения температуры помещения, зависящие от теплотех-
нических свойств ero оrраждений, величины и продолжи-
тельности теплопоступлений. Конвективная теплота от
отопительной установки поступает в воздух помещения и
от Hero передается внутренней поверхности оrраждений.
Температура воздуха и радиационная температура не-
сколько отличаются; их изменения не совпадают во времени
(см. рис. 19.6, б).
Для расчета изменения температуры воздуха и радиа-
ционной температуры оrраждений помещения определяют
показатели теплоусвоения У лом и теплопоrлощения Р лом
помещения.
Показатель теплоусвоения помещения У "ОМ' в TloC, ха-
рактеризующий изменение температуры внутренней по
верхности всех оrраждений, находят по формуле (2.64)
в зависимости от коэффициента теплоусвоения Уl'
Вт/ (м 2 . ОС), дЛЯ поверхности отдельных оrраждений.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
696 ТАаоа 19 Экономия тепАОты на отопАение
Показатель теплопоrлощения оrраждений P orp , BTrC,
выражающий изменение температуры воздуха помещения,
вычисляют по формуле (2.68) с учетом коэффициента тепло
поr лощения для каждоrо оrраждения, а также коэффициента
прерывистости тепловоrо потока Q ( 2.9). Коэффициент
прерывистости определяют в зависимости от отношения
продолжительности наrревания (нато па) к общей продол-
жительности нерабочеrо периода (например, 16 ч при одно-
сменной работе).
В формулу (2.68) входит также величина А пом , BTfC
показатель интенсивности конвективноrо теплообмена на
всей Площади поверхности оrраждений помещения, BЫ
числяемый по формуле
л'пом == а к . ер:ЕА,. (19.9)
rде а н . ер осредненный по поверхности всех оrраждений коэф-
фициент конвективноrо теплообмена [в злмиих условиях 4,0
Вт/ (м 2 .ОС)}.
Таким образом, теплоустойчивость помещения можно
характеризовать отношением показателей .у ПО1\! И А пом ,
входящих В уравнение (2.68). Установим возможные значе-
ния показателя теплоустойчивости помещения У пом/А пом
Таблица 19.2. Материал оrраждеиий
и показатель теплоустойчивости помещения
Материал со стороны помещения .
о
-:
1::
.,
....=
...... :I!
,, с>
.. наружиых внутренннх C
= оштукату- потолка попа D'
.. стен
= ренных стен .."" :I!
о. :< о с>
.. о.... '"
111 t:: ;:..
1 Шлакобетон Желез обе- Линолеум rипсобетон 3,05
(р == тон
==2100 Kr/M 3 )
2 Кирпич То же " Кирпич 2,65
3 » » » Сухая шту- 1,95
катурка
4 Леrкий бе- Фибролит Паркет То же 1,15
тои == (р ==
== 80 Kr /м 3 ) == 300 Kr/M S )
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{} 19.5. ПреРЫ8истое отопление зданий 697
Рнс. 19.7. Зависимость минима.пьной
температуры воздуха пос.пе ночноrо ох- -t-g,"c
.паждения (без отоп.,ення) от теплоустой- 1
ЧИВ()СТИ помещений, имеющих окна с
двойным (сп.поwная лнния) и тройиым 12
(пуиктирная ЛИния) остеклением, ври
tH 20 ос. 10
J
6
1;
2
110 1/3
............,
103
7/ ./ /' ,........ то
........
./ 7J ,4
{;
I
115" 195" 2б'J 305"'
1
z
3
'1
У""
Jriim
при ero оrраждающих конструкциях из различных рас-
пространенных материалов (табл. 19.2).
При прерывистом отоплении минимальная температура
помещения, которая устанавливается к концу периода от-
ключения отопления (режима охлаждения), зависит от
теплоустойчивости, а также теплозащитных свойств наруж-
ных оrраждений этоrо помещения.
На рис. 19.7 даны обобщенные результаты расчетов ми-
нимальной температуры воздуха в четырех помещениях
площадью около 50 м 2 С тремя окнами (с двойным и тройным
остеклением) и оrраждениями, выполненными по вариантам,
приведенным в табл. 19.2. При расчетах принято: темпера-
тура наружноrо воздуха tH== 20 ос, работа в помещениях
односменная, помещения рядовые на среднем этаже зда-
ния, отопление помещений отключено в конце работы.
Видно, что минимальная температура воздуха после
прекращения отопления в течение 16 ч существенно зависит
как от теплоустойчивости помещений, так и их утеплен-
ности. По мере возрастания этих показателей повышается
и минимальная температура воздуха, т. е. замедляется
охлаждение помещений. Можно также установить, что для
обеспечения в режиме охлаждения минимальной темпера-
туры 12 ос следует стремиться к повышению теплоустой-
чиВОСти и теплозащитных свойств оrраждений помещений.
С друrой стороны, при повышении теплоустойчивости
помещений экономия теплоты в условиях прерывистоrо
отопления будет уменьшаться. Это объясняется сохране-
нием в режиме охлаждения повышенноrо уровня тепло-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
898 rлава 19. Экономия теплоты на отопленuе
потерь через оrраждения вследствие более высокой тем-
пературы помещений. Кроме Toro, при повышении тепло-
устойчивости (увеличении показателя У пом/ л пом ) придется
прибеrать к более продолжительному наrреванию помеще-
ний перед началом работы с соответствующим сокращением
продолжительности периода охлаждения. Расчеты показы
вают, что при прерывистом отоплении помещений повышен-
ной теплоустойчивости теплозатраты возрастут на 4 5 % по
сравнению с затратами на отопление помещений понижен-
ной теплоустойчивости.
Экономия теплоты, получаемая при переменном тепло-
вом режиме, зависит не только от теплозащитных свойств
оrраЖдающих конструкций помещений, но и от тепловой
мощности системы отопления. При енение переменноrо теп-
ловоrо режима при повышенных теплозащитных свойствах
оrраждений обеспечивает дополнительную экономию теп-
лоты вследствие сокращения продолжительности натопов
и даже устранения промежуточных натопов (см. рис. 19.6)
в условиях длительноrо охлаждения помещений в BOCK
ресные и праздничные дни. Продолжительность периода
охлаждения может быть в этих случаях увеличена вслед-
ствие относительноrо повышения минимальной температу-
ры воздуха в помещениях (на рис. 19.7 на 2,5 3 ОС).
Повышение тепловой мощности системы прерывистоrо
отопления (по сравнению с мощностью постоянно действую
щей системы отопления) при прочих равных условиях поз-
воляет в еще большей мере экономить теплоту. Расчеты
для крупноrо административноrо здания в климатических
условиях Москвы показывают, что при увеличении тепло-
вой мощности системы отопления (коэффициента натопа)
от 1,3 до 1,7 раза сокращается продолжительность натопа
и экономия теплоты в rод повышается соответственно от
15,4 до 19%.
Дополнительные затраты на увеличение тепловой мощ
ности системы прерывистоrо отопления окупаются за счет
уменьшения эксплуатационных расходов достаточно быст
ро, особенно при повышенной стоимости тепловой энерrии
и продолжительном отопительном сезоне.
Коэффициент натопа целесообразно увеличивать до
2 2,2 и выше, оrраничивая ero величину располаrаемой
мощностью тепловоrо ввода в здание, рассчитанной на по-
КрblТие теплозатрат как на отопление, так и на вентиляцию
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.5. Прерывистое OтOпAel/lle вданий 699
в рабочее время. При этом мощность теплоисточника ocтa
нется без изменения. Изменится лишь суточный rрафик от-
пуска теплоты с общей экономией ее в течение отопительно-
ro сезона. Общая экономия теплоты в течение отопительноrо
сезона при прерывистом отоплении различных зданий со-
ставляет, по данным ЦНИИЭП инженерноrо оборудования,
20 30% по сравнению с теплозатратами на постоянное
отопление.
Система прерывистоrо отопления может быть чисто воз-
душной, коrда установки приточной вентиляции исполь-
зуются в предрабочий период времени для натопа в рецир-
куляционном режиме. Более rибкой в эксплуатации яв-
ляется двухкомпонентная система комбинированноrо отоп
ления (см. 18.4). Такая система состоит из базисной (фо
новой) части в виде водяноrо отопления (особенно при рас-
положении рабочих мест близ световых проемов) и доrре-
вающей части воздушноrо отопления для натопа. Водя-
ное нереrулируемое отопление предназначено для постоя н-
Horo использования с выравниванием теплонедостатка в
различно расположенных помещениях здания. Воздушное
отопление осуществляется установкой приточной вентиля
ции в рециркуляционном режиме, что оrраничивает ее теп-
ловую мощность при натопе.
Расчет двухкомпонентной системы прерывистоrо отоп-
ления заключается не только в определении тепловой мощ-
ности ее частей, но и в выявлении расчетноrо режима ее
работы. Такой расчет проводят в суточном разрезе при
различной температуре (через 5 ОС) наружноrо воздуха в
течение отопительноrо сезона.
Работу доrревающей части системы отопления автомати-
зируют с проrраммным управлением для выдерживания
расчетноrо режима. На случай неожиданноrо резкоrо по-
нижения температуры наружнorо воздуха в контрольных
помещениях устанавливают датчики «минимальной» тем-
пературы. По сиrналу от них включается доrревающая
часть системы отопления в дополнительный режим натопа
помещений (например, на 10 ОС). Эти же датчики исполь-
зуются в воскресные и праздничные дни.
Для примера приведем расчетные режимы работы двух
различных по мощности комбинированных водовоздушных
систем отопления учебноrо здания (при тройном остекле-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
700 rAa8a 19. Экономия тепАоты На отопмние
нии окон и показателе теплоустойчивости учебных помеще-
ний У пом/ л пом == 1 ,95).
l-я система с коэффициентом натопа 1,5: базисная (во-
дяная) часть системы отопления работает только при отри-
цательной температуре наружноrо воздуха; доrревающая
(воздушная) часть с коэффициентом натопа 1,5 включается
ежедневно при tи== 20 ос на 5 ч (на 13 ч после воскресенья),
а при tи==О ос на 1 ч (на 3 ч после воскресенья).
2-я система с коэффициентом натопа 3,0: базисная (водя-
ная) часть системы работает только при tи== 10 ос и ниже;
доrревающая (воздушная) часть включается ежедневно
при tи== 20 ос на 2 ч (на 6 ч после воскресенья), при t и ==
== 11,5 ос на 1 ч (на 4 ч после воскресенья), при t и ==
==0 ос и отключенной базисной части на 2 ч (на 5 ч после
воскресенья) .
19.6. Нормирование отопления жилых зданий
Жилые здания в rородах страны являются одним из ос-
новных потребителей теплоты в системах централизованноrо
теплоснабжения. Важной технико-экономичсской и со-
циальной задачей становится нормирование теплозатрат
на отопление этих зданий при обеспечении тепловоrо ком-
форта в помещениях.
Нормирование теплоподачи в жилые здания делают с
целью упорядочения расхода теплоты на отопление и обес-
печения экономии теплоты в течение отопительноrо сезона
путем сокращения бесполезных теплопотерь. Нормирова-
ние можно проводить на основе существующей структуры
управления жилищным хозяйством rородов, используя ее
основные элементы: информационно-вычислительный центр,
центральный, районные и оперативные диспетчерские пунк-
ты жилых микрорайонов.
При проведении нормирования теплоподачи сравнивают
фактическое теплопотребление на отопление жилых зданий
за некоторый установленный предшествующий период вре-
мени с расчетной теплопотребностью зданий. Сравнение де-
лают с учетом действительных климатических условий в те-
чение контрольноrо периода времени и теплотехнических
особенностей жилых зданий в микрорайоне. При этом вы-
являют и устраняют причины несоrласования фактических
теплозатрат и нормы теплопотребления.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19.6. Нормирование отопления ?lCилых вданий 701
Расчет нормы теплопотребления за контрольный пе-
РИОД отопительноrо сезона (не менее месяца) для rруппы
жилых домов, обслуживаемых одним центральным тепло-
вым пунктом (ЦТП), выполняют в информационно-вычис-
лите.fJЬНОМ центре (ИВЦ). При этом используют данные об
обоrреваемом объеме жилых зданий, числе людей, прожи-
вающих в этих зданиях. расчетной мощности системы rоря-
чеrо водоснабжения, времени работы нежилых объектов в
микрорайоне и др., а также о фактических климатических
условиях.
Норма теплопотребления складывается из расходов теп-
лоты на отопление и rорячее водоснабжение. Норму тепло-
подачи на отопление зданий устанавливают исходя из су-
точной нормы, определяемой по формуле
QeYT == [ (qOT. NV N) J ив. onT tH. ер), (19.10)
rде N число rрупп жилых зданий с отличающимися теплотех
ническими характеристиками; qOT.N удельиый показатель теп
лоззтрат на отоплеиие данной rруппы зданий, кДж/(сут ,м в .oc ;
V N общий отапливаемый объем зданий данной rруппы, м;
t B . OOT оптимальная температура BHYTpeHHero воздуха в жилых
зданиях, принимаемая по rлаве снип «Отопление. вентиляция и
кондиционирование»; (н.ер среднесуточная температура нзруж
Horo воздуха по данным срочных измерений на ближайшей к ЦТП
rородской метеостанции, ос.
Показатель QOT.N, кДж! (сут' м 3 , ОС), учитывает отдель-
ные составляющие тепловоrо баланса здания
QOT. N==Qo. N+Qи. N Qб. N, (19.11)
rде Qo.N, QH.N удельные показатели теплопотерь через оrраж
дающие конструкцни зданий и на наrревание инфилырующеrося
воздуха через окна и двери здания; Qб.N дельный покззатель
теплопоступленнй от внутренннх бытовых теплоисточн иков.
Составляющие формулы (19.11) рассчитывают по зави-
симостям, получаемым с учетом теплотехнических свойств и
особенностей воздушно-тепловоrо режима зданий, входя
щих В разные rруппы.
Фактические теплозатраты зданий за контрольный пе-
риод времени определяют по показателям теплосчетчиков
(тепломеров), установленных на вводах rородских тепло-
проводов в ЦТП. Контрольный период выбирают в начале
отопительноrо сезона при температуре наружноrо воздуха
выше расчетной для отопления. Проведению измерений
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7&2 rAC14a 19. Экономия meпАоты на отOnА8ние
должна предшествовать тщательная наладка системы отоп
ления в ходе подrотовки зданий к работе в условиях OTO
пительноrо сезона.
При недоиспользовании расчетной нормы теплопотреб
ления (при отсутствии жалоб населения на недоrревание
помещений) устанавливают источники дополнительной эко-
номии теплоты. Опыт экономной эксплуатации может быть
распространен на друrие жилые микрорайоны.
Превышение фактических теплозатрат за контрольный
период времени над расчетной нормой теплопотребления
будет свидетельствовать о перерасходе теплоты и имею-
щихся в жилых зданиях скрытых резервах для ее экономии.
Тоrда на основании обследований и последующеrо анализа
состояния наружных оrраждений, тепловыделяющеrо и
теплопотребляющеrо оборудования составляют перечень
мероприятий по сокращению теплозатрат на отопление зда-
ний микрорайона.
В ходе обследования зданий устанавливают состояние
оборудования ЦТП, внутриквартальных тепловых сетей,
индивидуальных тепловых пунктов, тепловой изоляции в
зданиях, их оrраждающих конструкций (стен, окон, пере
крытий), входных дверей и лестничных клеток.
При обследовании систем отопления зданий после их
приведения в проектное состояние необходимо проверить:
исправность реrу.ТIятора расхода теплоносителя на тепло-
вом вводе;
состояние тепловой изоляции труб в технических под.
валах и на чердаках;
размеры rорловины и сопла элеватора;
исправность действия реrулирующей арматуры у oтo
пительных приборов;
наличие самовольно установленных жителями дополни-
тельных отопительных приборов;
технические показатели циркуляционных насосов;
удаление воздуха из верхних маrистралей и отопитель-
ных приборов;
плотность соединений в оборудовании, арматуре и фа-
сонных частях труб;
уровень температуры возвращаемой из системы отопле-
ния воды (см. 17.2):
наличие rоризонтальной и вертикальной разреrулиров-
ки системы;
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
19 6. НормиР08ание отопления жилых зданий 703
недоrревание и переrревание отдельных помещений пу
тем MaccoBoro термоrрафирования BHYTpeHHero воздуха в
квартирах. При этом учитывают, что перерасход теплоты
может сопровождаться сверхнормативным снижением TeM
пературы в отдельных помещениях, причинами чеrо может
быть вертикальная и rоризонтальная разреrулировка систем
отопления.
Подтверждением эффективности мероприятий, проводи
мых эксплуатирующими орrанизациями по сокращению
бесполезных теплопотерь, служит последовательное COKpa
щение фактических теплозатрат по сравнению с нормируе
мой теплоподачей на отопление зданий.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Роль экономни теплоты иа отопленне зданнй в решении
Энерrетической проrраммы страны.
2. Какие rрадоустронтельные приемы снижают затраты На
отопленне здания?
3. Как изменением объемно-плаиировочноrо решения здаиия
можно сэкономить тепловую энерrню?
4. Какнмн мерамн можно уменьшить теплопотери через наруж-
ные стены, окна, перекрытня здания?
5. В чем смысл тепловоrо экрана в наружном оrражденни?
Предложнте возможные CXf'Mbl решения.
6. В чем сущность оптнмизацин вариаитов отопления здання
с учетом эффектнвностн системы?
7. Что такое АСУ тепловоrо режима здання';>
8. Изобразите принцнпиальные схемы реrулнровання темпе-
ратуры воды, поступающей в систему отоплення «по возмущеННЮ:t
и «по отклонению».
9. Перечнслите факторы, способствующие экономии теплоты
при проведении прерывнстоrо отопления зданнй.
r Л А В А 20. УТИЛИЗАЦИЯ ПРИРОДНОR И С5РОСНОА
ТЕПЛОТЫ в СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ
20.1. Системы низкотемпературноrо отопления
Низкотемпературными называются системы отопления,
температура теплоносителя на входе в которые не превы-
тает 70 ос. В таких системах MorYT использоваться как
традиционные, так инетрадиционные теплоисточники, cpe
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
704 rлава 20 Утилизация природной и сбросной теплоты
ди которых MOrYT быть солнечная радиация, теплота уходя-
щих rазов и воздуха, низкопотенциальных сред (воды, воз-
духа).
Низкотемпературные системы отопления до сих пор щи-
окоrо распространения не получили, несмотря на их эко-
номические преимущества. Препятствием для распростра-
нения является увеличенный расход металла вследствие
развития площади наrревательных поверхностей. В настоя-
щее время ведутся экспериментальные разработки и в бу-
дущем следует ожидать расширения области применения
таких систем.
Системы низкотеvшературноrо отопления подразделяют
в зависимости от способа наrревания теплоносителя На
однокомпонентные, имеющие однотипные теплоприrотови-
тельные установки, и комбинирова ные ( 18.4), имеющие
две разнотипные теплоприrотовительные установки (на-
пример, солнечная теплонасосная установка и электриче-
ский теплообменник).
Системы низкотемпературноrо отопления по виду при-
меняемоrо теплоносителя MorYT быть водяными, паровыми
и воздушными.
Низкотемпературные системы водяноrо отопления вы-
полняют, как правило, насосными из-за незначительности
действующеrо rравитационноrо давления. По своей кон-
струкции они не отличаются от обычных систем водяноrо
отопления. Из-за малоrо перепада температуры воды низко-
температурные системы водяноrо отопления устраивают,
как правило, только двухтрубными и желательно с откры-
тым расширительным баком, который хорошо изолируют
и снабжают циркуляционной линией (см. рис. 6.21). При
отсутствии чердака возможна также установка закрытоrо
расширительноrо бака (см. рис. 6.22). Для удаления возду-
ха из СИС1ем с нижней разводкой предусматривают воздуш-
ную линию (см. рис. 6.5, 6) или воздушные краны непосред-
ственно у приборов (см. рис. 5.19).
При использовании нетрадиционных теплоисточников
периодическоrо действия (солнечная энерrия, сбросная теп-
лота технолоrическоrо процесса) в систему низкотемпера-
TypHoro водяноrо отопления включают теплоаккумуляторы
с жидкими и твердыми заполнителями, а также теплоак-
кумуляторы, использующие теплоту фазовых превращений,
или термохимические. В теплоаккумуляторах Q жидкими
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20 1 СистеАlЫ ни'котемпературно'о отопЛellUfl 705
и твердыми заполнителями (вода, пеза'vfерзающие жидко-
сти водный раствор этиленrликоля, rлизантин, твердое
тело rравий и др.) теПЛО1а накапливается за счет тепло-
емкости материала заполнителя. В фазовых теплоаккуму-
ляторах накопление теплоты происходит при плавлении
или изменении кристаллической структуры заполнителя,
а высвобождение при ero твердении. В терМохимических
аккумуляторах теплота накапливается при прохождении
эндотермических реакций и высвобождается при экзотер-
мических.
В систему низкотемпературноrо водяноrо отопления
теплоаккумуляторы включают по зависимой (рис. 20.1) и
независимой (рис. 20.2) схемам. Конструктивно теплоак-
кумуляторы выполняют в виде металлических емкостей,
йспользуя серийно выпускаемые аккумуляторы систем ro-
рячеrо водоснабжения или расширительные баки систем
отопления.
В случае значительной сезонной неравномерности в по-
ступлении теплоты от нетрадиционных теплоисточников
(солнечная энерrия, атмосферный воздух и др.) можно ис-
пользовать rpyHToBbIe, скальные сезонные теплоаккумуля-
торы, подземные озера. rpYHToBbIe теплоаккумуляторы
устраивают путем закладки в rpYHT rоризонтальных труб-
ных реrистров с шаrом труб 1 ,5 2 м. В скальный массив
теплоту подают по трубам в скважины, пробуренные верти-
кально или наклонно на rлубину lO 50 м. В подземные
озера или заполненные водой ropHbIe выработки теплоту
подают через rладкотрубные реrистры, помещаемые на
дне, а отбирают через аналоrичные по конструкции тепло-
обменники вблизи поверхности.
В системах низкотемпературноrо паровоrо отопления
используют теплоту конденсации паров теплоносителя, что,
как известно, способствует уменьшению площади отопи-
тельных приборов.
В квартирной системе отопления с одним отопительным
прибором возможно использование ero в качестве конден-
сатора тепловоrо насоса (рис. 20.3), что уменьшает беспо-
лезные теплопотери.
С увеличением тепловоЙ мощности системы и числа ото-
пительных приборов (особенно отключаемых) затрудняется
отвод конденсата. В качестве теплоносителя используют
пары низкокипящих жидкостей, так как при водяном паре
4S 765
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
706 ТАава 20 УmlfАlfэация прurюдной и с6росноЙ mепАа/1,Ь/
а)
о)
Рис. 20. J. Зависимое включени€' lепл(}ак
кумулятора в контур системы оrОПJit'НИЯ
с зависимым 110ДКJШJ.qеНl1ем rрt'ющеrо
контура (а) и с н('зависимым (6)
/ rр('ющиЙ коитур: 2 контур сис-
темы отопления
i
Рис. 20.2. Н('зависимое вклюqN-fие
еПJlоаККУМУJlятора в KOH YP сис-
темы отопления с зависимым ПОД'"
клюqением rреющ('rо контура (а)
и снезависимым (6)
/ rреющиЙ коитур: 2 кон'
yp сист('мы отоnлеиия
/
в ПСМЕЩЕНИЕ
Рис. 20.3. НеБОJlьшая система низкотемператур-
Horo отопления с теплообменником в виде кои-
денсатора теПJlовоrо насоса
/ цнркуляциоиныЙ насос: 2 исПаритель
I'епловоrо иасоса; [1 компрессор; 4 вен-
I'илятор системы воздушноrо отоплеиия; 5
..еплообмеииик Itондеисатор Ten, OBoro иасо-
са; 6 ДрОСсельиый веитиль
\.
?
;1
и ередней температуре 30 ос давление в системе потребо-
валось бы снизить до 0,0043 МПа, что технически сложно.
Используют пары хладонов, теплофизические свойства
которых приведены в табл.20.2, особенно хладона R114,
который не rорюч, не взрывоопасен, не ядовит и не имеет
запаха. Низкая температура твердения хладонов исклю-
чает замерзание теплоносителя в системе. Кроме Toro,
хладон R114 химически устойчив и не вызывает коррозии
металлов.
В низкотемпературных системах паровоrо отопления
реrулирование теплоотдачи приборов осуществляют воз
действием на давление пара, причем расчет ведется на дав-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
* 20./. Системы IЩ1/(отемперamgрпО20 отоплепuл 707
ление, соответствующее максимально возможной темпера
туре.
Конденсат из приборов без конденсатоотводчиков само-
теком возвращается в испаритель под воздействием под-
пора в мокрых конденсатопроводах.
Низкотемпературные системы паровоrо отопления уст-
раивают двухтрубными rоризонтальными и вертикальными,
с верхней и нижней разводками (см. 9.1).
Принцип присоединения приборов в rоризонтальной сис-
теме представлен на рис. 20.4. Для реrулирования тепло
отдачи отопительных приборов применяют паровые мемб-
ранные или иrольчатые вентили.
Применение низкотемпературных систем воздушноrо
отопления малоэффективно при незначительном перепаде
температуры теплоносителя, который к тому же обладает
малой теплоемкостью. Для одинаковой теплопередачи ПЛо
щадь теплообмена приходится увеличивать в 2 2,5 раза
по сравнению с традиционными системами. Поэтому низко
температурные системы ВОЗДУШIIоrо отопления применяют
только с искусственным побуждением движения воздуха
и при малых мощности и протяженности систем. Их исполь-
зуют в основном для отопления одноквартирных ДO OB;
причем устраивают централизованное или местное HarpeBa
ние воздуха для rрупп помещений или одноrо большоrо по-
мещения
При малом перепаде температуры воздуха основным спо-
собом реrулирования теплоподачи в помещение является
количественное реrулирование. В системах низкотемпера
TypHoro воздушноrо отопления применяют теплоаккуму
ляторы с твердыми заполнителями rравием или rаль-
кой, обращая серьезное внимание на их антисептическую
обработку, предотвращающую развитие микробов на их
поверхности. В настоящее время ведутся эксперименталь-
ные разработки по применению в системах низкотемпера
TypHoro воздушноrо отопления теплоаккумулирующих на-
садок, использующих теплоту фазовых переходов, что зна
чительно сократит объем теплоаккумулятора, и в будущем
следует ожидать расширения области применения таких
теплоаккумуляторов.
В том случае, если температура теплоисточника ниже
температуры обслуживаемоrо помещения, а также для
снижения расхода металла на HarpeBaтeЛbHble поверхно-
45'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
708 rлава 20 Утилизация п!'иродflОU u сбрrсной mеnл'mы
то
Рис. 20.4. fоризоитаJlьная двухтрубная низкотемпературная система паровоrо
отопления
сти, В низкотемпературные системы отопления включают
тепловой насос. Применяют тепловые насосы практически
всех типов (см. 14.4 и 19.2), однако наибольшее распро-
странение получили компрессионные тепловые насосы, ра-
ботающие на хладонах R12, R114, РС 318, что позволяет
получить температуру конденсации 60 80 ОС. ДЛЯ полу-
чения более высокой температуры используют смеси хладо-
нов R12/R11, R12/R113, R22/R114.
При использовании в низкотемпературных системах
отопления с тепловыми насосами теплоисточников перио-
дическоrо действия теплоаккумуляторы устанавливают,
как правило, в контур испарителя тепловоrо насоса, что
стабилизирует температуру испарения и способствует более
эффективной работе тепловоrо насоса. Тепловую мощность
системы при этом реrулируют, изменяя теПЛООТДачу теп-
ловоrо насоса. В системах, работающих от теплоисточни-
ков со стабильными параметрами (rеотермальные воды),
теплоаккумуляторы устанавливают в контуре конденсатора
тепловоrо насоса.
Использование Toro или иноrо теплоисточника вносит
специфику в конструкцию низкотемпературных систем
отопления. В связи с этим рассмотрим подробнее особен-
ности использования наиболее распространенных нетра-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20.2 Системы СО4неЧН(J80 отоплен,," 709
диционных И rлавным образом возобновляемых нсточников
тепловой энерrии, учитывая расширение в будущем облас-
ти их применения.
20.2. Системы солнечноrо отопления
Системами солнечноrо отопления называются системы,
использующие в качестве теплоисточника энерrию солнеч-
ной радиации. ИХ характерным отличием от друrих систем
низкотемпературноrо отопления является применение спе-
циальноrо элемента rелиоприемника, предназначенноrо
для улавливания солнечной радиации и преобразования ее
в тепловую энерrию.
По способу использования солнечной радиации системы
солнечноrо низкотемпературноrо отопления подразделяют
на пассивные и активные.
Пассивными называются системы солнечноrо отопления,
в которых в качестве элемента, воспринимающеrо солнеч-
ную радиацию и преобразующеrо ее в теплоту, служат само
здание или ero отдельные оrраждения (здание коллек-
тор, стена коллектор рис. 20.5, кровля коллек-
тор и т. п.).
В пассивной системе солнечноrо низкотемпературноrо
отопления «здание коллектор» солнечная радиация, про-
никая через световые проемы в помещение, попадает как бы
в тепловую ловушку. Коротковолновое солнечное излуче-
ние свободно проходит через оконное стекло (коэффициент
пропускания 0,85 1,0) и, попадая на внутренние оrраж-
дения помещения и мебель, преобразуется в теплоту. Тем-
пература поверхностей повышается, и теплота отдается
воздуху и необлученным поверхностям помещения конвек-
цией и излучением. Собственное излучение поверхностей
при этом происходит в Длинноволновом диапазоне и плохо
пропускается оконным стеклом (коэффициент пропуска-
ния 0,1 0,15), которое отражает ero внутрь помещения.
Таким образом, почти вся солнечная радиация, попавшая в
помещение, преобразуется в нем в теплоту и способна час-
тично или полностью (в зависимости от rеоrрафических и
климатических условий, архитектур но-планировочных ре-
шений) компенсировать ero тепловые потери. Массивные
внутренние оrраждения способны аккумулировать часть
теплоты, образовавшейся на их поверхности, и отдавать ее
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7 J О r AQlla 20. УтUЛUlJацил природпой u сброспой тепЛоты
Рис. 20.5. Пассивиая ИИЗКО
температурная система соn-
иеqиоrо отопления CCTeHa
КOJInектор»
1 солнечиые лучи; 2
лучепрозрачнЫй экран; 3
воздуШная заслонка; 4
наrретый воздух, подаваемыll
в помещение; 5 охлажден'
ныll воздух из помещення;
6 собствеНllое дли ниовол-
новое тепловое излучение
массива стены: 7 черная
Jlучевосприиимающая поверх-
ИОСТЬ стены; 8 жаnюзи
J
,
OJ
Рис. 20.6. Коицентрирующие rелиоприемиики
а Пdраболический концентратор; б параБОЛОЦИJlИl!Дрический концентра-
..ор: 1 СОJlнечные JlУЧИ; 2 теПJlовосприиимающнй ЭJlемент (солнечиый котел);
3 зеркаJlО; 4 мехаиизм привода систеМЫ CJIежеиия; 5 трубопроводы, под.
водящие и отводящие теплоиосите.%
помещению постепенно, даже спустя 8 ч после прекра-
щения воздействия на них солнечной радиации.
Для повышения эффективности работы системы «зда-
ние коллектор» световые проемы большой площади по-
мещают на южном фасаде, снабжая их жалюзи, которые при
закрытии должны препятствовать в темное время суток по-
терям с противоизлучением, а в жарский период в сочета-
ни и с друrими солнцезащитными устройствами переrре-
ву помещения. Внутренние поверхности окрашивают в тем-
ные ТОНа.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20 2 Системы СОAlичноео omOf!AeHUR 711
Задачей расчета при данном способе обоrрева является
определение минимально необходимой площади световых
проемов для пропускання в помещение потока солнечнои
радиации, необходимоrо с учетом аккумулирования для
компенсации тепловых потерь. Как правило, мощности
ПаССИВНОЙ системы «здание коллектор» (особенно в хо-
лодный период) оказывается недостаточно, и в здании уста-
навливают дополнительный традиционный или нетради-
ционный теплоисточник, превращая систему в комбиниро-
ванную (см. 20.1). Расчетом при этом определяют эконо-
мически целесообразные площади световых проемов и мощ-
ность дополнительноrо теплоисточника.
Пассивная солнечная система воздушноrо низкотемпера-
TypHoro отопления «стена коллектор» включает мас-
сивную наружную стену, перед которой на небольшом рас-
стоянии устанавливают лучепрозрачный экран с жалюзи.
у пола и под потолком в стене устраивают щелевидные от-
верстия с клапанами. Солнечные лучи, пройдя через луче-
прозрачныЙ экран, поr лощаются поверхностью массивной
стены и преобразуются в теплоту, которая конвекцией пере-
дается воздуху, находящемуся в пространстве между экра-
ном и стеной. Воздух наrревается и поднимается вверх,
попадая через щелевое отверстие под потолком в обслужи-
ваемое помещение, а ero место занимает остывший воздух
из помещения, проникающий в пространство между стеной
и экраном через щелевое отверстие у пола помещения. по-
дачу HarpeToro воздуха в помещение реrулируют открытием
клапана. Если клапан закрыт, происходит аккумуляция
теплоты массивом стены. Эту теплоту можно отобрать кон-
вективным потоком воздуха, открывая клапан в ночное
время или в пасмурную поrоду.
При расчете системы пассивноrо низкотемпературноrо
солнечноrо Боздушноrо отопления со стеной коллекто-
ром определяют необходимую площадь поверхности стены.
Саму стену коллектор рассчитывают обычно как венти-
лируемую воздушную прослойку С лучепрозрачным экра-
ном. Данную систему, как правило, дублируют дополни-
тельным источником теплоты.
Активными называются системы солнечноrо низкотем-
пературноrо отопления, в которых reлиоприемник (в отли-
чие от пассивных систем) является самостоятельным от-
дельным устройством, не относящимся к зданию. В на.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
7 j 2 rлава 20. УтUАuэацuя прuродной u с6росной теплоты
стоящее время для активных систем солнечноrо отопления
применяют rеЛ1юприемники двух типов: концентрирующие
и плоские.
Концентрирующие rелиоприемиики представляют собой
сферические или параболические зеркала, параболоцил нд-
ры (рис. 20.6), выполненные из полированноrо металла, в
Ф u I
окус которых помещают тепловоспринимающии элемент
(солнечный котел), заполненный теплоносителем. В качест-
ве теплоносителя используют воду или незамерзаIt:!щие
жидкости. При использовании в качестве теплоносителя
воды в ночные часы и в холодный период систему обяза-
тельно опорожняют для предотвращения ее замерзания.
Для обеспечения высокой эффективности процесса улав-
ливания и преобразования солнечной радиации концентри-
рующий rелиоприемник должен быть постоянно направлен
cTporo на Солнце. С этой целью rелиоприемник снабжают
системой с.'1ежения, включающей датчик направления на
Солнце, электронный блок преобразования сиrналов, элект-
родвиrатель с редуктором для поворота конструкции rелио-
приемника в двух плоскостях.
На рис. 20.7 представлена принципиальная схема жид-
костной комбинированной двух контурной низкотемператур-
ной системы солнечноrо отопления с параболоцилиндриче-
ским концентратором и жидкостным теплоаккумулятором.
В контуре rелиоприемника в качестве теплоносителя при-
менен антифриз, а в контуре системы отопления вода.
Преимуществом систем с концентрирующими reлио-
приемниками является способность выработки теплоты с от-
носительно высокой температурой (40 80 ОС) и даже пара.
К недостаткам следует отнести высокую стоимость конст-
рукции, работу только в светлое время суток, а следова-
тельно, потребность в аккумуляторах большоrо объема j
большие энерrозатраты на привод системы слежения за Хо-
дом Солнца, соизмеримые с вырабатываемой энерrией. Эти
недостатки сдерживают широкое применение активных
низкотемпературных систем солнечноrо отопления с кон-
центрирующими rелиоприемниками. В последнее время
наиболее часто для солнечных низкотемпературных систем
отопления применяют плоские rелиоприемники.
Плоские rелиоприемиики бывают двух видов: плоские
коллекторы и плоские абсорберы.
Плоские коллекторы (рис. 20.8) изrотовляют в виде пЛас-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
fj 20.2. Системы СОЛнеЧНОёО отопления 7 j 3
о
J'
2
.5
x
7
Рис. 20.7. Жидкостная комбиниров аииая ДВУХКОlIтурная ннзкотемпературная си-
стема отопления с параболоuилиндрическим концентратором и ЖИДКОСТНЫМ теПJЮ'"
аккумулятором
1 пзрзболоцилиндрический концеllтратор; 2 жидкостIlыl1 теплоаккумуля-
'l'op; 3 дополнительныЙ теПЛОИСТОЧННI{; 4 TepMO\ieTp; 5 контур системы
отопления; б реrулнрующий веит.!ль; 7 циркуляционный насос
Рис. 20.8. Плоский солнечный коллектор
1 солнечные лучи; 2 остекление; 3 корпус; 4 тепловосприннмающая
пластина; 5 теплоизоляция; 6 уплотнение; 7 собственное ДЛl\нноволновое
излучени е <rепловоспринимающей пласти ны
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
714 r АМа 20 УтUАUзацuя прuродной u сбросной теплоты
тины с каналами для транспорта теплоносителя, помещае
мой в металличе кий или пластмассовый корпус, которую
для предотвращения собственноrо длинноволновоrо излу
чения в окружающее пространство, а также для снижения
конвективных теплопотерь покрывают с наружной cтo
роны одним или несколькими слоями остекления на pac
стоянии 30 50 мм от пластины и между слоями, а с обрат-
ной стороны теплоизолируют. В качестве теплоносителя
используют воду, антифризы ( 20.1), воздух. Выпускае-
мые в нашей стране коллекторы размером 1450 Х 700 мм
обладают достаточно высокой мrновенной эффективностью
(Чмrи,==0,9), т. е. отношением падающей на поверхность
rелиоприемпика солнечной радиации к полезно усвоенной
1еплоте, но относительно низкой суточной (Чсут'==0,5) и
rодовой (Чrод==0,25) эффективностью.
Для лучшеrо поr лощения солнечной радиации коллек-
торы устанавливают зимой под уrлом 80 900 к rоризонту,
летом 20 300, а при круrлоrодичной эксплуатации ПОД
уrлом, равным широте местности, на кровле здания ил!!
рядом с ним. Коллекторы позволяют HarpeBaTb теПЛОНОСI!-
тель максимально ДО 90 ос.
ДЛЯ повышения эффективности коллекторов поверх-
ность теплопоrJ10щающей пластины покрывают спектраль-
но-селективными слоями, хорошо пропускающими KOpOT
коволновое излучение и препятствующими собственному
длинноволновому излучению, а также вакуумируют меж-
стекольное пространство.
На рис. 20.9 представлена принципиальная схема водя-
ной низкотемпературной системы солнечноrо отопления с
солнечными коллекторами, в которой предусмотрен автома-
тический дренаж коллекторов при прекращении воздей.
ствия солнечной радиации.
В условиях СССР применение системы отопления с сол
нечными коллекторами, рассчитанной на покрытие тепло-
потреблени я в течение Bcero отопительноrо сезона на основе
существующих схем, экономически невыrодно. Поэтому
такие системы дублируют традиционными теплоисточни-
ками, а также включают в схему системы тепловой насос
(рис. 20.10). На долю rелиоконтура оставляют примерно
30 50% теплопотребностей обслуживаемоrо объекта.
Плоские абсорберы (в отличие от плоских коллекторов)
не имеют остекления, а часто и теплоизоляции с обратной
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
20.2. Системы солн.ечн.оео отоплен.uя 715
1
Рис:. 20.9. Схема водяиоii низкотемпературной системы солнечноrо отопления
с плоскими коллекторами и их автоматическим дРеиажем при прекращении цирку
ляции
1 солнечные плоские коллекторы; 2 расширите.пьиый бак; 3 дополни
тельный теплоисТGЧИНК; 4 теплообмениик; 5 отопнте.пьные приборы; 6,
8 циркуляционные насосы; 7 бак,теплоаккумулятор
1$
Рис. 20. j О. Жидкостная двухкоитуриая комбинироваиная низкотемпературная
система СО..'lНечноrо ОТОПJIеНия с плоскими КОЛJIекторами, теПЛОВblМ насосом и дву-
МЯ жидкостными теПJ10аккумуляторами
1 солиечные коллекторы; 2 воздухосборник; 3 низкотемпературный
!Жидкостный теплоаккумулятор; 4 испаритель тепловоrо насоса; 5 компрес
сор; 6 дроссе.пьиый веитиль; 7 высокотемпературиый жидкостной тепло-
аккумулятор; 8 кондеисатор тепловоrо насоса. 9 дополнительный тепло'
источник; 1 О маrнитиыЙ вентиль; 11 датчи!{ температуры; 12 отопнте.пь.
ные приборы; 13 циркуляцнонный насо(>
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
716 r лtJaй 20 Уmuлuэацuя прuр?дllПЙ u сбросной теплоты
стороны. В них подают теплоноситель с температурой па
3 50 ниже темуературы окружающеrо воздуха. За счет
этоrо не только сводятся к минимуму бесполезные потери
теплоты в окружающую среду, но и дополнительно усваи-
вается теплота атмосферноrо воздуха, осадков, а также фа-
зовых превращений при конденсации и инееобразовании на
поверхности абсорбера. Это дополнительное количество теп-
лоты, например для условий Москвы, примерно равно коли-
Чес'l'ВУ теплоты, получаемому от солнечной радиации.
В качестве абсорберов используют различные конструк-
ции типа лист-труба, штампованные алюминиевые или
стальные радиаторы (например, типа РСВ). Теплоносителем
для ниХ служит rлизантин (см. 20.1). Плоские абсорберы
в 5 раз леrче и в 8 раз дешевле коллекторов. Они обладают
более высокой суточной (ll cyT =o=O,7) И rодовой (1ll'од==о,85)
эффективностью, не требуют ОЧIIСТКИ от пыли.
В зарубежной практике абсорберы широко используют
в качестве элементов наружных оrраждений покрытия
кровли, облицовки фасадов, балконных оrраждений, эле-
ментов оrрады. Абсорберы устанавливают под yr лом, близ-
ким к 900, к rоризонту, так как максимум теплопотребления
приходится на зимние месяцы. Вертикальное положение
способствует также удалению конденсата, инея и cHera с их
поверхности.
Единственным недостатком абсорберов является НИЗкий
уровень температуры HarpeBaeMoro теплоносителя, что тре-
бует при их применении обязательноrо включения в схему
системы отопления тепловоrо насоса (рис. 20.11).
Pery лирование тепловой мощности систем солнечноrо
низкотемпературноrо отопления с плоскими абсорберами и
тепловым насосом осуществляют отключением части абсор-
беров или части цилиндров компрессора, дросселированием
потока хладаrента (при применении реrулируемоrо др ос-
сельноrо вентиля), сбросом избыточной теплоты в тепло-
аккуму ляторы.
20.3. Системы rеотермальноrо отопления
В качестве теплоисточника низкотемпературных систем
отопления может использоваться теплота подземных Harpe-
тых вод или [орных пород. Такое отопление называют [ео-
термальным.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
{i 20.3. Системы ееоmерЛlaЛЬНО20 отопЛения 717
Наша страна имеет большие запасы rеотермальных вод,
температура которых значительно выше температуры воз
духа. Вместе с тем rеотермальные воды содержат большое
количество растворенных минеральных солей, вызывающих
IЮррОЗИЮ металлов, а также зарастание труб и аппаратов,
что обусловливает особеНности конструирования и экс
плуатации систем отопления, использующих такую воду.
По степени минерализации rеотермальные воды разде
ляют на две rруппы: с низкой минерализацией (до
10 r/л) и высокой (свыше 10 r/л). По данным специа-
листов, запасы HarpeTbIx вод оцениваются как эквивалент
ные в rод 4 5 млн. тонн условноrо топлива (т у.т.) при
фонтанной добыче, 30 40 при насосном водозаборе и
130 140 млн. т у.Т. при возвращении отработавшей воды
для поддержания внутрипластовоrо давления.
При подаче rеотермальной наrретой воды из скважины в
тепловую сеть системы отопления присоединяют к сети в oc
новном по двум схемам зависимой инезависимой. Неза-
висимую схему присоединения применяют при высокой CTe
пени минерализации rеотермальной воды, при этом качест
во rеотермальной воды не влияет на выбор и эксплуатацию
систем отопления.
fеотермальные воды со степенью минерализации до
10 r/л можно использоватЬ непосредственно в системах
отопления и rорячеrо водоснабжения. В этом случае систе-
мы отопления присоединяют к тепловым сетям rеотермаль
ных вод по зависимой схеме с центральным реrулированием
температуры воды, а также со смешением в тепловых пунк-
тах зданий, если температура воды в сети выше, чем тре-
буется для системы отопления. Охлажденную в системах
отопления воду, как правило, сбрасывают или закачивают
обратно в пласт.
При зависимом присоединении систем отопления к ce
тям rеотермальноrо теплоснабжения срок их службы сни
жается до 15 лет. Учитывая образование накипи, peKOMeH
дуется при расчете принимать заниженные на 30 % коэф-
фициенты теплопередачи отопительных приборов и труб.
Ес.'IИ температура rеотермальной воды недостаточна для
наrревания воды в системе отопления, то систему НИЗКОтем
пературноrо отопления устраивают комбинированной
( 20.1). При этом дополнительное «пиковое» наrревание ис-
пользуют как в rеотермальной теплосети, так и непосред-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
718 rАtШJ 10. VтUАuэация прuродной u сбросной теплотbl
/
к СИСТЕМЕ rОРRЧЕrа
JJOДОСНАБЖЕНИR
Рис. 20 11. Бесслнвная комбннированная rеотермальная система теплоснабження
с «IJИ"ОВЫМ» доrреВОМ
1 скважина; 2 ДОПОlJННТeJ!ЬНЫЙ теплоисточннк (котельная); 8 смеситель-
ный вентнль; 4 реrУЛЯ10Р lемпературы; 5 водоструilный элеватор; 6 ото.
пительные прнборы; 7 ЦIIРI{УЛЯЦНОННЫЙ насос; 8 бак'аккумулятор отрабо-
тавшеi! воды
L L:
5
Рис 20.12. Схема rеотермальной теплосети с централнзованным повышением тем-
перll1"УРЫ теплоносителя с Помощью теПlЮвоrо иасоса и закачкой отработавшеА
воды в пласт
1 скважнна; 2 1'епловоi! насос; 3 потребнтели теплоты; 4 rеотермаль-
ная 1'еплосеть; 5 цнркуляционные иасосы
ственно в системе отопления. L(ополнительное наrревание
rеотермальных вод осуществляют в периодически дей.
ствующих паровыХ котлах с пароводяными теплообменни-
ками, в водоrрейных котлах, электрических теплообмен-
никах.
Наиболее экономична бессливная система теплоснабже-
ния с rеотермальными водами и «пиковым» доrреванием
(рис. 20.11). В систему включен бак-аккумулятор отрабо-
тавшей ВОДЫ, откуда она забирается для смешения с rоря-
чей водой при центральном реrулировании температуры.
Вместимость бака-аккумулятора устанавливается в зави-
симости от дебита скважины, температуры наrретоЙ reo-
термальной воды, требуемой температуры воды в подающем
трубопроводе системы отопления. Баки-аккумуляторы вы-
полняют в виде железобетонных резервуаров, заrлублен-
ных в землю.
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
!у 2r 4 Системы отопАеllUЯ С ucпОАьэовОlluем с6РОСNОЙ теплоты 719
Повышение температуры rеотермальных вод с помощью
тепловых насосов ( 14.4, 19.2 и 20.1) возможно по двум
схемам: централизованноrо повышения те'\шературы воды
для всей rеотермалыюй теплосети (рис. 20.12) и MecTHoro
повышения температуры воды для отдельных потребителеi-I.
Вторую схему применяют обычно при присоединении к
тепловой сети различных по назначению и параметрам си
стем (например, коrда температура rеотермальных вод
достаточна для системы rорячеrо водоснабжения, но
недостаточна для системы отопления).
Работа тепловых насосов на rеотерм8.ЛЬНОЙ воде высоко
эффективна, так как температура HarpeTbIx вод постоянна в
течение Bcero отопительноrо сезона. Реrулирование тепло-
вой мощности, а также температуры наrретой воды может
осуществляться дроссельным вентилем тепловоrо насоса
путем подмешивания обратной воды из системы отопления
к подаваемой и ступенчатоrо отключения rрупп цилиндров
у компрессора тепловоrо насоса.
20.4. Системы отопления с использованием
сбросной теплоты
Сбросной называют теплоту, отводимую в атмосферу или
водоемы от различных технолоrических установок. При
ежеrодном потреблении в нашей стране около 2 млрд. Т у.т.
сбрасывается до 1,5 млрд. rдж теплоты. Использование это
ro колоссальноrо количества теплоты экономически BbIro
но, так как капитальные затраты на утилизацию значи-
тельно меньше, чем на выработку TaKoro же количества теп-
лоты.
Источником сбросной теплоты (ее относят к так называе-
мым ВЭР вторичным энерrоресурсам) MorYT быть:
1) отработавший (<<мятый») пар;
2) сбросная вода, использованная для охлаждения ма-
шин, рабочих тел, промывки продукции и т. п.;
3) уходящие rазы технолоrическоrо ТОШIИвоиспользую-
щеrо оборудования, удаляемый наrретый воздух;
При использовании теплоты отработавшеrо пара при-
меняют системы паровоrо, водяноrо и воздушноrо отопле-
ния.
Сбросную воду в качестве теплоисточника для систем
водяноrо отопления используют по двум схемам:
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
720 rлава 20 'тUЛU8ацuя прщю81l0(J u r6rJOСllОЙ теплоты
а) по зависимоЙ или независимой схеме, коrда наrретая
сбросная вода подается непосредственно в систему отопле-
ния (см. рис. 6.1, е) или отдает свою теплоту в теплообмен
нике воде системы отопления (см. рис. 6.1, 6);
б) по схеме с дополнительным наrреванием с помощью
тепловоrо насоса, если температура воды недостаточна для
непосредственноrо использования в системе отопления
( 20.1).
Теплота УХОДЯЩИХ rазов может использоваться в rазо-
водяных теплообменниках-экономайзерах для наrревания
воды системы отопления или ее предварительноrо подоrре-
ва, а также в rазовоздушных теплообменниках для подо-
rpeBa наружноrо воздуха, поступающеrо к ВОЗДУШНО-ОlОI}И-
тельным arperaTaM.
Перспективным считают использование теплообменни-
ков-утилизаторов с промежуточным теплоносителем, из-
меняющим свое arperaTHoe состояние, так называемых тер-
мосифонов. В качестве промежуточноrо теплоносителя
можно применить низкокипящие жидкости (хладоны)
(920.1). Преимущества таких систем отсутствие пере-
качивающих насосов и незамерзаемость теплоносителя.
В теплообменнике, находящемся в потоке удаляемоrо
воздуха, будет происходить вскипание хладона, пары кото-
poro будут подниматься в теплообменник предварите.'Iьноrо
наrревания воздуха для системы воздушноrо отопления,
rде будут про исходить их конденсация и отбор теплоты.
Конденсат самотеком будет возвращаться в теплообменник-
испаритель. В настоящее время такие системы находятся
в стадии разработки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ
1. Определите место установки теплоаккумулятора в схеме
системы низкотемпературноrо отопления с тепловым насосом при
использовании теплоисточников периодическоrо деЙствия и со
стабильными параметрами.
2. Выбер ите тип иизкотемператур иой системы отоплеиия для
случая, коrда мощность нетрадициоииоrо теплоисточника при низ-
кой температуре иаРУJКиоrо воздуха иедостаточна и требуется до-
полнительиое (<<пиковое») доrреваиие теплоносителя.
3. Перечислите способы повышения эффективности пассивной
солнечной низкотемпературиой системы отоплеиия «зданне-коллек-
тор».
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
....
""
::!
;,:
с
":
::!
Q.
t:::
.::
'"
:r
'"
с
:а
::
ОА
о;:
..
::
с
Q
111
Q
:.:
:::
:::
'"
:::
о;:
с
Q
«s
..
:r
u
«s
CI.
01
:i
:::
о;:
..
'"
'"
Q
t:
46 7&5
.W/.LH ,.L 11/.LO
gмича:ииuо.l gW q,90 .Jииаж
"нdш н am:H'IIfUal. аоиqU',э'11'j\
010 'хеЯИНJО[1'О}{ в IQd080dI..1
w 'еаИIl'lIОl. I\;}ои;,
It11H еи;)[qQ иеmqнаl\ПВН
dЯ/.W .07
'tНJИIП10L J}{ 1 HHHeJ
-иж;) иW \![ql\и!tОХ90ан ИЯ;)
-аЬИ.Lяеdu 'вхл!tвов I\a'L90
IЧ,и;)ц
евюruо.L нои;) енит!fОL
(.W'Ь)/JЯ .d g
ИЯJ.<}mаd \!ОQОЯПН;)О!fОЯ
аипажиduен aOHq!faD'
::>0 '1
И!lнаdОJ вdЛ.Lеdаш\аL
.W/J}!
'd евиипо.L q.L;)OH.LO!f!J
JЯ/Ж'[tя ' o
иинеdОJ;) B.LO!fua.L иеmвин
"
"'
'"
о;
"
g
«
'"
щ
0000
0000
0000
11)000
OI!)'"1'
'"1'('f')"<t"
11)11)11)0
C"J C"<""
*
11)11)11:)0 000
'"1' C'\')Ц) \!':)
0000
III I
1I)1l')1.Q!t)
C"<(1") (I')
0000
0...........0 c'H......
....................... ..................
*
""'''"' о
"'''"' '"
o1f)Q
I 1"": I
11)11)00
"'''' '"
.... ё
00
0000
11)0000
C'I C'\4"'"
0000
QOOt--.
orooCn
0000
0'<1"11)0
1I)C"<
0000
оюоо
Фt....,?ООф
С-It-...ф
'"
'"
3
12 !iI
.й ...
'
'" 0.3",
* "':>. @ ::>::
Q)t:( :а
IЦ 8 1::>::
4;
.::)11)00..0..0 О;>.С'3
C'<1I) ;:;t::\O
000
000
000
0""'0
...."''''
.....,.""'
"",о::>
"' ')
000
1 I I
000
....,'"
000
""'00
"''''
000
1 I I
,","о
oo
000
0"",0
<--оо,..
000
000
," '
о
о
ооФ
0"",1
t--t--o
о
ею
0010
0000
ФОО
.....C"\Iф
...... Il')
""
п РUАаженuе 721
00
00
III
""'о
""'....
о о
.' ""
J, I I J
о
....
O
II 1"": I
<=> 00
'" ""'
о
Фt-.фt'--О
..............................
о ,,",о
'" "'....
I
I . I 1
юс 11)11)
'"
о
о
l' f I 1
о
'"
00000
00000
"".......... Il')M 00
........................
о
'"
gggg"j
cr)O':IOO
o
000010000
000000000
C'jС'\')rJ)CDОФФ (I')
t-... ф.....о!.QC'j С'1 00 .....
C'j" C'\')0......"",, ......
;;;
:о
[
'"
'"
""
:а '"
'" '"
.й ...
t:;
о " '"
;. о
g o.
::;::tJ:::х:::зС'3
и :;
5 -g
:.: :I:<U
o o
000
000
""'00
о"",ф
'" '" '"
I
о о о
t-- .... о()
<=> о
1 I I
""' о
о> ....
с;; о
;:1'"
о
'"
1 11
""'
00
о
о
It-- o
It--
t--
'"
о о
Ig
,;;
'"
i
t:{
'"
о
о
'"
'"
gl;;
'"
л
"-"'
Q'
'"
о.
"
"'",
":о
"'",
[00:0
'" "''''
о: 0.",
О"',,
""'о:
« "'''
О",,,,
" '"
,,'" '"
.."'12
g.
O:;U'-'
"
'"
'"
'>
"
о
...
"'
О
о:
u
"
"'
'"
в-
о:
l
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
722 Прuлrxж:енuе
п РlllOженuе 2
Показатели для расчета rа30ХОДОВ отопительных печей
Плотность тепловоrо потока q, Вт/м", температура I r ,
ос, скорость V r , м/с, движения ra30B
.
первый nромежу- последни!!
топ" точ.ные дымовая
кол- rазоход rазоходы, rаЗОХОДJ труба.
ЛИВ- пак vr=I,5 vr=I,5
Вид иик vr=O,5 V r " 2 м/с
топлива 4 м/с 2 м/с 2 м/с
'" '" I A . T
"" u u
"" с> с>
'" 01 .;; ..:' о:: " о:: '"
<> <> "'" "'"
Дрова Б.'Iаж- 7000 3500 5200 700 2670 500 2670 160 130
ностью 25%
Торф:
кусковой 6400 3250 4650 550 2300 350 2300 150 130
брикетный 7000 3250 4850 600 2550 400 2550 160 130
Уrоль:
подмосков- 5800 2900 4050 500 2300 320 2300 140 120
иый
бурый 5800 2900 4050 550 2300 360 2300 140 120
каменный 6400 3250 4650 480 2300 300 2300 120 110
антрацит 5200 2900 3700 500 2300 320 2300 120 110
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
список ЛИТЕРАТУРЫ
Андреевский А. К. Отопление: Учеб. пособие для вузов. 2 e
изд. Минск: Высш. шк., 1982. 432 с.
Боrословский В. Н. Строительная теплофизика: Учеб. для вузов.
2 e иэд. М.: Высш. шк., 1982. 415 с.
Боrуславский Л. д. и др. Экономика теплоrазоснабжения и венти-
ляции: Учеб. для вузов. 3-е изд. М.: Стройнздат, 1988. 351 с,
rрудзинский М. М., Ливчак В. И., Поз М. Я. ОТОПИ1ельно-венrи-
ляционные системы зданИЙ повышенной этажности. М.I Строй-
издат, 1982. 256 с.
Ионин А. А. и др. Теплоснабжеllне: Учеб. для вузов. М.: Строй-
издат, 1982. 336 с.
Калмаков А. А. и др. Автоматика и автоматизация систем тепло.
rазоснабжении и вентиляции: Уче6. дли вузов/Под ред. В. Н. Во-
rословскоrо. М.: С1ройиздат, 1986. 479 с.
Крафт r. Снстены низкотемпературноrо отопления I Пер. с ием.
М.: Стройиздат, ]983. 108 с.
ЛИ8чак И. Ф. Квартнрное ОТОПllение. М. Стройиздат. 1982.
240 с.
Мачкаши А., Баихнди Л. Лучистое отопление I Пер. с BeHr. М.I
Стройиздат, 1985. 464 с.
Одельский Э. Х. и др. Методнка и примеры расчета на ЭВМ систем
центральноrо отопления: Учеб. пособие дли вузов. Мннск: Высш
ШК, 1979. 304 с.
Родин А. К. rазовое лучистое отоплеиие. Л.: Недра, 1987.
127 с.
Сборник 8адач по расчету снстем кондиционировання микроклимата
здания I Под ред. Э. В. Сазоиова. Учеб. пособие для вузов. Во-
ронеж: изд. Bry, 1988. 296 с.
Селнванов Н. П. и др. Энерrоактивные зда!lИЯ. М.: Стройнздат,
1988. 376 с.
Сканави А. Н. Отопление: Учеб. для техникумов. М.: Стройиздат.
1988. 416 с.
Скан ав и А. Н. Конструирован не и расчет систем водяноrо и воз-
душноrо отопления здаинй. М.: Стройиздат, 1983. 304 с.
Соснин Ю. П., Бухаркин Е. Н. Бытовые печи, камины н водонаrре-
ватели. М.: Стройнздат, 1989. 512 с.
Справочник проектировщНка. Внутреннне саНИ1арно-техннческне
стройства. Ч. I. Отоплеиие / Под ред. И. r. Староверова и
Ю. И. Шиллера. М.! Стройнздат, 1990.
Ткачук А. Я. Проектнрование снстем водяноrо отоплення. Киев:
Вища школа, 1989.
Туркин В. П. и др. Автоматнческое 1iправленИ( отоплен нем жилых
зданий. М.: Стройиздат, 1987. 192 с.
Хайнрих r. и др. Теплонасосные устанонки для отопления и rоря-
чеrо водоснабжеиня / Пер. с HeM. М.: Стройиздат, 1985. 351 с.
Чистовнч С. А. и др. Автоматизнронанные системы теплоснабженни
и отоплении. Л.: Строй нз дат, 1987. 250 с.
Эффективные системы отоплеиия зданий / В. Е. Минин, в. К.
Анерьянов, Е. А. Велинкий и дp. Л.: Стройиздат, 1988. 216 с.
46'"
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
А
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматизация подпитки си.
стемы ВОДЯ!lоrо отопления 229,
250
работы отопительноrо arpe-
raTa 445
системы отопления 649,
692
реrулирования температуры
воды, поступающей в систему
отопления 229, 241, 246
ArperaT отопительный 435
Аккумулятор теплоты 704 706
Амортизатор виброизо.'lИРУЮ-
щиЙ 210
Амплитуда колебания темпе-
ратуры воздуха в помещении
75, 559, 563
Арматура запорно-реrулирую-
щая 192, 198, 199
Б
Бак конденсатный 208, 393, 399
расширительный 214, 221,
248, 249
закрытый 252 254
открытый 207, 229, 250
252
сепаратор 399, 400
Баланс тепловой помещеиия
85, 86
в
Ветвь системы отоплсния 173,
182
Внды систем водяноrо Отопле.
ния 26 28
воздушноrо отопления 30
паровоrо отопления 28,
29
отопительных приборов 126,
494
Вода rеотермальная 717
как теплоноситель 22, 25
Водонаrреватель rазовый 570
Водоотделитель 394
Воздух атмосферный как теп.
лоноситель 22, 26
Воздухонаrреватель рецирку-
ляционный 435, 447
Воздухоотводчик (вантуз) 204,
205
Воздухопроницаемость оrраж-
дениЙ здания 60
Воздухораспределитель 459,
461
Воздухосборник 204, 205
Вставка виброизолирующая
210, 239, 240
Выбор отопительных приборов
118, 137
системы отоплеиия 120,
621 623
циркуляционноrо насоса
236 239
r
fазоходы отопительНЫХ печей
540, 541
fазы в системе водяноrо ото-
пления 200 204
дымовые как теплоноснтель
21, 22
rеЛIlоприемиик 713 715
f ладкотрубный отопительный
прибор 132 133
fорелка инфракрасноrо излу-
чения 578
Д
Давление rидравлическое в
системе водяноrо отопления
269, 270
естественное циркуляцион-
ное 276
B однотрубной системе
водяноrо отопления верти-
кальной 304, 310, 312
rоризон-
тальной 316
в двухтрубной систе-
ме водяноrо отопления 314
при охлаждеиии воды
в малом кольце 309
в отопительных
приборах 307, 308, 314
в теплопрово-
дах 302, 303
воздуха в здании избыточ-
ное 104
пара начальное 29, 404, 405
рабочее 125, 136
циркуляционное насосное
234 236
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ПТJeдметflЫй ука1атель 725
располаrаемое 336
расчетное 318, 319
Дальнобойность воздушной
струи 440, 443
Динамика давления в системе
водяноrо отопления без рас-
щирительноrо бака 291 293
с двумя расши-
рительными баками 294 300
с расширитель-
ным баком rравитационной
273 276
насосной
277 286
районноЙ
286 290
Длина отопительных приборов
161 163
3
Завеса воздушная тепловая
471, 620
Задвижка 198, 199
Закон rенри 201
Джоуля-Ленца 590
Ламберта 480
Затвор rидравлический 199,
389, 390, 396
Затраты на систему отопления
610 614
Зона влажности территории
страны 62
системы водяноrо отопле-
ния всасывания 277, 278
наrнетания 277,
278
по высоте здания
261, 262
и
Изменение давления при дви-
жении воды в rоризонтальныJCi
трубах 271, 272
в вертикальных
трубах 272, 273
Изоляция виброзвуковая 210,
211
тепловая 209
Инерция тепловая оrраждаю-
щей конструкции 43, 58
отопительноrо прибора
128, 129 172, 499
Инфильтрация воздуха 98 103
в помещения одноэтаж-
ных зданий 99, 100
мноrоэтажных зда-
ниЙ 101 103
Использование тепловой мощ-
ности системы отопления 115
История водяноrо отопления
в России 10 14
1(
Калорифер 136, 137
Камин 557, 558
rазовыЙ 573
электрнческий 588
Клапан воздушный в кожухе
конвектора 132, 171
обратный 200, 239, 240
предохраннтельныЙ 253,
392, 401
редукционныЙ 394, 395
Классификация отопнтельных
печеЙ 531
при боров 126
систем отопления 18 21
водяноrо отопления 2
28
воздушноrо отопления
30, 31
паровоrо отопления 28
30, 387
электрическоrо отопле-
ния 582
Кольцо циркуляционное в си-
стеме водяноrо отопления 325
второстепенное
335
малое 309, 341
основное 332
Компенсация удлинения теп-
JlОПРОВОДОВ 179 181, 184
Конвектор без кожуха 134
с кожухом 133, 134
электрический 588
Конденсатоотводчнк 199, 395
398
Конденсатопровод 29,30, 388
двухфазный 414
Конденсат попутныЙ 384, 389
Контрольно- измеритель ные
приборы (КИП) 643
Коэффициент воздух ораспреде-
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
726 Предметный указатеАЬ
лите ля скоростной 440, 458, 461
температурныЙ 440, 458,
461
rидравлнческоrо трения 327
затекания воды 340, 341.
343, 359, 360
MecTHOro сопротивления
327, 328, 343 345
отопительных прибо-
ров 374
неравномерности теплоот-
дачи отопитеЛьНОrо прибора
73, 74, 76, 527
обеспеченности 39, 40
облученности 46, 48, 484,
485, 489, 491
смешения воды 241
теплообмена конвективиоrо
46, 47, 492
лучистоrо 48, 491
на поверхиости 46, 49
теплопередачи оrраждаю-
щей КОllСТрУКЦИИ 94
отопнтельноrо прибора
H5 153
теплоусвоения поверхности
оrражденИЯ 56, 57
шероховатости труб 327
экономайзерноrоэффекта 103
эффективности отопитель-
HorO прнбора 109
Кран воздушный 206, 207
двойной реrулнровкн (КР Д)
188, 193, 194
запорный проходной (про-
бочный) 181, 198
реrулнрующнй с дроссели-
рующим устройством 195
проходноIi (КРП) 187,
195, 196
трехходовой (КРТ) 188,
195 197
м
Маrистраль сНстемы централь-
Horo отоплеJIНЯ 173, 174, 182
184
Матернал отопнтельных при-
боров 127
Мероприятия протнвопожар-
ные прн проектнровании печ-
llOro отоплення 560
Метр квадратный эквивалент-
ный 160
Мощиость тепловая отопитель.
прибора 159
системы отоплеиия 17
Н
Наrрузка тепловая отопитель-
Horo прибора 123, 325
системы отопления 326
стояка (ветви) 306
участка 325
Надежность системы отопле-
ния 320, 606, 681
Направленне двнжения тепло-
носителя в маrнстралях 173
Насос конденсатный 393, 401
подпнточный 215, 229, 238
тепловоЙ 598, 683, 709
смесительиый 216, 242 244
циркуляционыЙ 210, 214,
228, 232 234, 236
Натоп помещения 73 76. 671,
700
Нормирование отопления жи-
лых зданий 700 703
О
Обеспеченность расчетных теп-
ловых условий в помещении
38 40
Области применения систем
отоплення 385, 615 621
Обмер площадей оrраждений
помещений 91, 92
Объем активиый отопительной
печИ 532
Окраска отопительных прибо-
ров 155
Отопительные приборы 16,
129 137
Отопленне 5
Отопление воздушное местное
30, 426, 434
цеитральное 31, 426,547
rазовое 564
дежурное 427, 457, 620
зданнй с переменным тепло-
вым режимом 73, 74, 61в........620
с постоянным тепловым
режимом 616 618
квартнрное 379, 445
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
п редметн ьul указатель 727
комбинироваН!lое 425, 601,
670
конвективное 16
лучистое 16, 478, 576
rазовое 578 80
панельно-лучистое 478,
584 586
печное 527
прерывисrое 693
сельскохозяйственных зда-
ний 615
солнечное 710 717
теплонаСОСlIое 583, 598, 683,
709
электрическое 582
аккумуляционное 592
n
Паllель излучающая 126
, отопительная бетонная 131,
481, 496, 499 504
металлическая 130, 481,
495
Параметры наружноrо КЛ!lма-
та 40 4
теплоносителя 24, 27, 29, 30
Пар водяной как теПJrоносн-
тель 22, 26
вторичноrо вскипания 393.
419. 420
Паропровод 29, 388
Печь ОТОllИтельная 530
rазовая 565
электронаrревательная 587
электротеплоаккумулирую-
щая 592
Плотность основных теплоно-
снтелей 22
тепловоrо потока отопи-
тельноrо прнбора 138, 144,
156----158
номинальная 158
Площадь наrревательной по-
верхности отопительноrо прн-
бора 123, 159
оrраждающей конструкцни
расчетная 91, 92
Подача HarpeToro воздуха на-
клоннаи 437, 439
сосредоточенная 437.
442
Подводка к отопительному
прибору 178, 187 191
Показатели затухания н за-
паздывания температурных ко-
лебаниЙ 58, 59, 595
микроклимата помещений
35
Показатель теПЛ080rо напри-
ження металла отопительноrо
прибора 125
Потери давления линейные
275, 328
местные 275, 329
при эксплуатацин систем
водяноrо отоплення 279
у дельные 328
ПОТОК теп, овой номинальиый
157
Применеrше тнповых проектов
отОпления 634
Примеры расчета отопитель-
ных приборов 163 165
Присоединен ие теплоп рово дов
к отопительным приборам
186 191
Проводимость стояка 331
участка теплопровода 330
Проектированне системы ото-
пле!llIЯ 624
Проект отопления последо-
вательность разработкн 628
разработка с помощью
ЭВМ 631
Пункт днспетчерский 649
тепловой системы отопле-
ння 228, 231
Пуск системы отопления 658
р
Радиатор секционный 129, 130
стальноЙ панельный 130, 131
электрнческнй 588
Размещенне отопительныXl
приборов в помещеннн 118,
119, 139, 140
теплопроводов в зданни
177 184
Разность давления воздуха 1I0
обе стороны оrраждеllИЯ 104
Разреrу ли рование rндраВЛllче-
ское пертикальное 322, 468,657
rоризонтальное 337
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
728 ПредМfтНbJй ука,атель
тепловое 608
Распределение температуры в
оrраждении помещения 53
Расход воды в системе отопле-
ния 233, 326
отопительном прибо-
ре относительный 153
в стояке (ветви) 305
на участке системы ото-
пления 325
металла на отопительные
приборы 25
теплопроводы 24
HarpeToro воздуха 431, 432
теплоты на отопление 116,
117
Расчет rидравлическнй конден-
сатопроводов 411 414
двухфазных 414
напорных 413
сухих и мокрых без-
напорных 411, 412
паропроводов 405 411
BbIcoKoro давления
409, 410
нИзкоrо
давления
406, 407
системы водяноrо
отопления 328 332
вертикальноЙ
однотрубноЙ 341 346
с унифи-
цированными стояками 375
377
rоризонтальной
однотрубной 354 356
двухтрубной
346 352
малоrо цирку-
ляционноrо кольца 341, 345,346
по удельным
линейным потерям давления
332 335
характерис-
тикам сопротивления 356 367
паровоrо отоплеиИя
415 419
стояков 336, 339, 345,
352 354
проводимости однотруБИЫJli
стояков системы Водяноrо ото-
пления 360, 361
системы воздушноrо отопле.
ния 444, 459
центральной 460
теплоаэродинамический ra.
зоходов отопительной печи
542, 543
тепловой бетонной отопи.
тельной панели вертикальио
515, 516
rоризонтально
513
отопительных приборOI
159 163
на ЭВМ 165 168
теплопроводов 380, 466
теплоrидравлический ре.
циркуляционноrо воздухона.
rревателя 451 453
теплопотерь через пол по.
мещений 90, 91
топливника отопительно
печи 538, 539
Реrулирование системы отоп,
ления качественное 169, 646,
651
количественное 170.
646, 651
пусковое 643
эксплуатационное 23,
169, 646
теплопередачи отопитель.
ных приборов 23, 16g.......172, 64i
автоматическое 17(
ручное 171
Pery лятор подачи воздуха 67
Режим влажностный оrражде.
ния помещения 61, 71
движения жидкости лами.
нарный 327
турбулентныЙ 327
здания воздушный 98
тепловоЙ 32, 79, 607
помещения нестационарный
72, 527
работы системы отопления
637, 6Ы
тепловой элемента системы
отопления 640
Рекомендации по проектиро.
ванию системы отопления 523,
607. 610
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
Предметный указатель 729
Реконструкция системы отоп-
ления 660
Ремонт системы отопления 658
С
Самореrулирование системы
отопления 257, 449, 655
Сезон отопительныЙ 6
Секция радиатора 129, 130
Система конднционнровання
микроклимата (СКМ) 32
отопления 16
вакуумпаровая 403
водяная бнфнлярная 28,
174, 225, 226
вертикальная 27, 174,
218 224
высотных
зданнЙ
262 264
rеотермальная 716
rоризонтальная 27,
174, 225
rравитационная 27,
256 259
двухтрубная 28, 222
224, 506, 664
децентралнзованная
265 268, 423
квартирная, 260, 261,
379 381
насосная 27, 214
однотрубная 28, 218
222, 224, 225
воздушная 425
местная 18, 19, 426, 479
низкотемпературная 704
паровая замкнутая 28,
388, 389
раЗОМКНУ1ая 29, 392
субатмосферная 403
пароводяная 421
прерывистая 699
раЙонная 18
солнечная активная 713
пассивная 710
теплонасосная 690
центральная 18
воздушная 457
панельно-лучнстая 479
Скорость ветра 43
внтания 203
движения воды 211
конденсата 413
HarpeToro воздуха 452
пара 211,410
Соединение трубопроводов 177
Сопротивление оrраждения
воздухопроницанию 103
теплообмену на поверхнос-
ти внутренней 50, 51, 145
147
наружноЙ 50, 51,
148, 149
теплопередаче оrраждения
51, 52
оrраждения прнведен-
ное 68
требуемое 63 66
экономически целесо-
образное 63, 67
CBeTOBoro проема н две-
рн 70
стенкн отопнтельноrо
прибора 145
Состав проекта отопления 625
Способы rидравлнческоrо рас-
чета снстем отопления 328
332, 409, 410
Сравнение снстем отоплення
607, 610
Стояк системы отоплення 173,
180, 181
уннфнцированныЙ
375 377
Схема присоединения отопи-
тельных прнборов к теплопро-
водам 154, 186 191
системы водяноrо отоп-
ления к наружным теплопро-
водам завнсимая прямоточная
214, 216
зависнмая
со смешением 214, 215
незавнси.
мая 214, 215
расчетная система водяно-
ro отопления вертнкальной
однотрубной 305, 310, 311
rорнзонтальной
однотрубной 317
двухтрубноЙ 315
системы водяноrо отопле-
ния 217 226
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
730 Предметный указатель
nОЗДУШНоrо отопления
428
паровоrо отоплеНИfl 388,
392
Т
Таблипа rидравлическоrо рас-
чета напорных конденсатопро
подов 416
систем водяноrо ото-
плення 344. 349........351, 371
паропроводов высо-
Koro давлення 418
низкоrО Д:lвлеНIIЯ
407
Температура внутренней по-
верхиости оrраждения 52, 60
воздуха BHYTpeHHero 16, 36,
37, 484
HarpeToro 30, 432, 442,
452, 458, 460
наружноrо 41 43
наrретой поверхности в по-
мещении допустимая 37, 38,
485, 487
охлажденной поверхности 37
поверхностн оrраждения в
помещении расчетная 52, 60
помещення 35, 36, 487
радиационная 16, 36, 484
теплоносителя 20, 27, 29, 30
в однотрубном стояке
(ветви) системы водяноrо ото-
пления 306
средняя в отопнтельном
прнборе 156, 157
теплообменнике 230
Тепловыделения в помещении
бытовые 110
Теплоемкость воды массовая
удельная 124
материала объемная 108
отопнтельной печи 532
Теплозатраты на наrревание
воздуха 104
материалов 107
отопление текущие 17
Теплонсточник 16
Теплоноситель системы отоп-
ления 17, 21, 25, 505
Теплообмен на поверхности в
помещении 45 48
наружной 49
ТеплообмЕ'ННИК водо водяной
214, 229, 230
rазовоздушный 574, 575
Теплоотдача отопительных
приборов 159
бесполезная 110
теплопроводов 160
бесполезная 110
человека 34, 107
Теплопередача нестационар-
иая 79
стационарная 50 52
Теплопоступлеиия в помеще-
н ие от электрическоrо обору-
дования 108
HarpeTbIx материа-
лов 108
Теплопотери здания по укруп-
ненным измерителям 113, 114
помещения 86, 89
добавочные 92, 93
через оrраждения помеще-
ния 87, 90
Теплопровод 16, 173
Теплота конденсации пара
у дельнан 29, 124
Теплоусвоение пола помеще-
ния 70
Теплоустойчивость оrраждаю-
щеЙ конструкцни 55 59
помещения 72, 74
Топливник отопительноЙ печи
535
Тополоrня системы отоплення
217
Точка постоянноrо давления
в системе водяноrо отопления
276
Требования к системе отопле-
ния 18
к ОТОпнтельным приборам
124, 125
Труба воэдущная 207, 208,
224, 391
дренажная 199
дымовая отопительной печи
544 546
ребристая 134, 135
теплоизлучаю[Цая 576
Трубы для системы ОТОпления
175, 176
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
у
Предметный укйайтеАЬ 181
Увязка при rидравличеСКИJt
расчетах 336
Удаление воздуха из системы
водяноrо отопления 204------208
napoBoro отопления
208
Удлинение теплопроводов 178
Уклои теплопроводов 184 186
Управление работой системы
отопления 648
Уравнение fей-Люссака 251
тепловоrо баланса поверх-
ности 45, 488, 490
Условия температурной ком-
фортиости в помещениИ 36, 37
Установка смесительная 240
У стойчивость системы отопле-
иия rидравлическая 322, 339,
640
тепловая 320 322,
468, 608, 640, 681
Устройство предохранитель-
ное 389
Утка 179
Участок системы отопления 25
Учет влажности материала при
расчете теплопередачи 61, 72
Ф
Фактор формы элемента оrраж-
дения помещения 68, 69
Фасонные частИ труб 327
Фильтрация воздуха через
оrраждение 60, 61, 71
Формула Дарси-Вейсбаха 326
Колбрука 327
Пуазайля 327
Х
Характеристика зданИя тепло-
вая удельная 111, 112
rеометрическая воздушной
струи 438
rидравлическая системы
отопления 652
rидравлическоrо сопротив-
леиия участка системы отоп-
ления 330
удельная 357
узла участков систе-
мы отопления 330
тепловая элемента системы
отопления 641
Ц
Центр наrревания в СИстеме
отопления 302
охлаждения в системе ото-
пления 302
ч
Число Био 509
Рейнольдса 327
Ш
Шайба дроссеЛИРУЮЩ8Я (,циа-
фраrма) 401, 407, 408
Шум в системе отоплеиия 2JO,
211, 235
э
Экоиомичность системы отоп-
ления БJО БJ4
Экономия теплоты на отопле-
н ие 675
Элеватор водоструйный 2J6,
23J, 244 247
Электрокалорифер 603
Электрокамин В88
Электроконвектор 589
Электрокотел 60]
Электрорадиатор 588
Электротепловентилятор 589
Эпюра давления rидростатиче--
cKoro в насосной системе во-
дяноrо отопления 278, 292
циркуляционноrо в си-
стеме водяноrо отопления 334,
338, 352
Эффект Пельтье 598
Эффективность отопления зда-
ния 319
системы отопления 606
609, 681
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
оrЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . .. ............. 3
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Раз д е л 1. Общие сведения об отоплении 16
rлава 1. Характеристика систем отопления 16
9 1.1. Система отопления .. ..... 16
9 1.2. Классификация систем отопления . 18
9 1.3. Теплоносители в системах отопления 21
1.4. Основные виды систем отопления. . 26
rлава 2. Тепловой режим отаnливаеl>tоео здания . . . .. 32
Э 2.1. Тепловая: обстановка и условия: комфортности для
человека в помещении .. .............. 35
9 2.2. Обеспеченность расчетных условий ..... 38
9 2.3. Характеристики наружноrо климата холодноrо
периода rода . .. ................. 41
9 2.4. Теплообмен на наrретой и охлажденной поверх-
ностях в помещении и на наружной поверхности оrражде-
ния здания . .. .................. 45
9 2.5. Стацнонарная передача теплоты через наружные
оrраждения . .. ............... 50
2.6. Теплоустойчивость оrраждений . . . . . . . 55
9 2.7. Влияние воздухопроницания и влажности мате-
риалов на теплопередачу через оrраждение 60
9 2.8. Защитные свойства наружных оrраждеНIIЙ 62
9 2.9. Нестационарный тепловой режим, теплоустойчи-
вость помещения . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72
9 2.10. Реrулярный тепловой режим; остывание н Harpe-
вание помещения . " ........... 79
rлава 3. Тепловая мощность системы отопления . . . 85
9 3.1. Тепловой баланс помещения ........ 85
9 3.2. Потери тепЛоты через отдельные оrраждения в
помещенин . " .................. 87
9 3.3. Расчетные основные теплопотери помещения . .. 89
9 3.4. Потери теплоты на наrревание наружноrо возду-
!Ка при инфильтрации через наружные оrраждения 98
9 3.5. Затраты теплоты на наrревание холодных материа-
лов, тепловыделения в помещении . . . . . . . . .. 107
9 3.6. Тепловая эффективность отопительноrо устройства
в помещении 11 выбор установочной тепловой мощности
системы отопления . .. ............... 109
9 3.7. Удельная: тепловая характеристика здания и расчет
потребности в теплоте на отопление по укрупненным из-
мерителям .... . . . . . . . . . . . . . . . 111
9 3.8. Использование тепловой мощности системы отоп,
леиия и rодовые затраты теплоты на отопление . . .. 114
9 3.9. Учет особенностей тепловоrо режима здания при
выборе ero системы отопления ., .......... 117
Раз Д е л 11. Элементы систем центральноrо отоплении.. 123
r лава 4. Отопительные при60РЫ . . . . . . . . . . . .. 123
9 4.1. Требования, предъявляемые к отопительным при-
борам . . . . . . . . . . . . , 123
9 4.2, Классификация отопительных приборов 126
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
ОZAавление 738
4.3. Описание отопительных приборов . ...... 129
4.4. Выбор и размещение отопительных приборов. . 137
4.5. Коэффициент теплопередачи отопительноrо при-
бора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 144
4.6. Плотность тепловоrо потока отопительноrо прибора 15б
4.7. ТепловоЙ расчет отопительных приборов 159
4.8. Тепловой расчет отопительных приборов с помо-
щЬЮ ЭВМ . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . " 165
4.9. Реrулирование теплопередачи отопительных прибо-
ров . .. ...,.............. lб9
F лава 5. Теплопроводы системы отопления 173
5.1. Классификация: и матернал теплопроводов 173
5.2. Размещение теплопроводов в зданин . . . 177
5.3. Присоединение теплопроводов к отопительным при-
борам . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18б
5.4. Размещение запорно-реrулнрующеЙ арыатуры 192
5.5. Удаление воздуха из системы отопления: 200
5.6. Изоля:ция: теплопроводов . . 208
Раздел IH. Водяное отопление. . ...... . 213
Fлава б. Система водяноео отопления ...... 213
б.l. Теплоснабжение системы водя:ноrо отоплепия: 213
б.2. Схемы системы HacocHoro водя:ноrо отопления: 217
6.3. ТепловоЙ пункт систеllЫ водя:ноrо отопления:. 227
б.4. Циркуляционный насос системы водя:ноrо отопле-
ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
б.5. Смесительная: установка систе1lЫ водяноrо отопле-
ния: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
6.б. РасщирительныЙ бак снстемы водя:ноrо отоплення: 248
б.7. Система отопления: с естественной ЦИРКУJlяциеЙ
воды . .. ..................... 255
6.8. Система водя:ноrо отопления: высотных зданиЙ. 261
6.9. Децентрализованная: система водо водя:ноrо отоп-
ления . .. .................... 265
Fлава 7. Расчет давления в системе водяноео отопления.. 269
7.1. Изменение давленпя: при движении воды в трубах 269
7.2. Динамика давлення: в системе водя:ноrо отопления 273
7.3. Естественное циркуля:цнонНое давление . . .. 300
7.4. Расчет естественното ЦИрКУЛяционноrо давления
в систеllе водяноrо отоплення:. ........... 304
7.5. Расчетное циркуля:ционное давление в насосной
системе водя:ноrо отопления .. ........... 318
Fлава 8. Fидравлический расчет системы водяною отопления 324
8.1. Основные положения: rидравлическоrо расчета
сИстемы водя:ноrо отопления:. .,......... 324
8.2. Способы rидравлическоrо расчета систеllЫ водя:ноrо
отопления: . ., .......,.......... 328
8.3. fидравлический расчет системы водяноrо отопления
по удельной линеЙной потере давленпя: . . . . . .. 332
8.4. fидравлический расчет системы водя:ноrо отопления
по характеристнкам сопротивлення: и проводимостя:м 356
8.5. Особенности rидравлическоrо расчета системы
отопления: с приборами из труб . . . . . . . . . .. 373
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
734 ОzлаВАСнuе
8.6. Особенности rидравличetкоrо расчета системы
отоплеиия со стояками уиифицированной коиструкции
8.7. Особениости rидравлическоrо расчета системы
отоплеиия с естественной цпркуляцией воды .....
Раз Д 8 11 IV. Паровое, воздушное и панельно лучнстое
отопление . . . . ... . . . . .. .. . . . .. I . . . .
r лава 9. Паровое отопление . . . . . . . . .
9.1. Система паровоrо отопления .........
9.2. Схемы и устройство системы паровоrо отоплеиня
9.3. Оборудование системы ПароВоrо отопления . .
9.4. Системы вакуум паровоrо и субатмосферноrо отоп-
ления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5. Выбор начальноrо давления пара в системе . .
9.6. rидравлический расчет паропроводов низкоrо дав-
ления . .. ....................
9.7. rндравлический расчет паропроводов BbIcoKoro
давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8. rндравлический расчет коиденсатопроводов
9.9. Последовательность расчета системы Паровоrо
отопления . .. .............,..
9.10. Использованне пара вторичноrо вскнпаНIIЯ
9.11. Система Пароводяиоrо отопления
r/latJa 10. Воздушное отопление . .......
10.1. Система воздуШНоrо отоплеиия .
10.2. Схемы системы воэдушиоrо отоплеиия ....
10.3. Количество и температура воздуха для отоплеиия
10.4. Местное воздушное отопление ........
10.5. Отопительные arperaTbI .. ..........
10.6. Расчет подачи воэдуха, HarpeToro в отопительиом
arperaTe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7. Квартирная система воэдушиоrо отоплення . .
10.8. Рециркуляциоиные воздухонаrреватели
10.9. Центральное воздушиое отопление
10.10. Особенности расчета воздуховодов цеитраль-
Horo воэдушноrо отоплеиия .. .....
10.11. Смесительные воэдушно-тепловые завесы
rAaaa 11. Панельно лучистое отопление.. ...
11.1. Система панельно,лучистоrо отопления ...
11.2. Температурная обстановка в помещении при па-
нельно-лучистом отопленни .. .........
11.3. Теплообмен в помещении при панельно'лучистом
отоплении . , . " . . . . . . .. . .. . .. .. .. . .. " .. ..
11.4. Конструкция отопнтельных паиелеft .....
11.5. Описание бетонных отопительных паиелей
11.6. Теплоносители и схемы системы панельноrо отопле-
375
378
иия . . . . .. .. . . .. . .. .. .. .. .. . . .. .. .. .. .. . .. .. .
11.7.. Площадь и температура поверхностн отопитеЛьНЫJQ
лаиеЛеи . . ." ........................
11.8. Расчет теплопередачи отопителЬИБIх па нелей. .
11.9. Особенности проектироваиия снстемы паиельноrо
отопления . .. ......
Р а а Д е л У. Местное отопление . . . . . . . . . . . .
384
384
384
386
394
402
404
404
410
411
415
419
421
425
425
428
431
434
435
439
445
447
457
465
471
478
478
483
487
494
499
505
508
566
533
527
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
02/tавлenuе 7Зli
[лава 12. Печное отопление ........ 527
121.1. Характеристика печиоrо отопления 527
12.2. Общее описание отопительных печей 530
12.3. Классификация отопительных печей ..,.. 531
12.4. Конструирование и расчет топливников тепло-
емких печей . . . . . . . . . . . . . . .. 535
12.5. Коиструирование и расчет rаэоходов теплоемких
печей . ., ............... 540
12.6. Коиструирование дымовых труб для печеil 544
12.7. Современные теплоемкие отопительные печи 546
12.8. Нетеплоемкие отопительные печи 555
12.9. Проектирование печиоrо отопления 558
[лава 13. r азовое отопление 564
13.1. Общие сведения . . 564
13.2. fазовые отопительные печи . 565
13.3. fазовые водонаrреватели .. ... .. 569
13.4. fазовые нетеплоемкие отопительные приборы 571
13.5. fазовоздушные теплообменники . . 573
13.6, fазовоздушное лучистое отопление 576
13.7. fазовое лучистое отопленне 578
[лава 14. Электрическое отопление 582
* 14.1. Общие сведения . . . 582
* 14.2. Электрические отопительные приборы 583
14.3. Электрическое аккумуляцИоиное отопление .. 592
* 14.4. Элеl<трическое отопление с помощью тепловоrо
насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 598
14.5. Комбинированное отопление с использованием
электрической энерrии ........... 6Ы
Р а э Д е л VI. Проектирование системы центральноrо отоп-
ления . . . . " . . .. . . . " . . . " . . . . . .. . 606
rлава 15. Сравнение OCHO€JHЫX систем отопления " 606
15.1. Технические покаЗатели систем отопления 607
15.2. Экономические покаэатели систем отоплення 610
9 15.3. Области применения систем отопления 615
15.4. Условия выбора системы оТопления 621
r лава 16. Разработка системы отопления 624
16.1. Процесс проектирования; состав проекта отоп-
ления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 624
16.2. Нормы и правила проектпрования отопления. 626
16.3. Последовательность проектирования отопления 628
* 16.4. Проектирование отопления с помощью ЭВМ " 31
16.5. Типовые проеК1Ы отопления, их применсние .. 634
Р а s Д е л VH. Повышение эффективиости системы отопления 637
[лава 17. Режи!>1 работы и рееулированuе системы отоnле.
ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637
17.1. Режим работы системы отопления 637
17.2. Реrулирование системы отопления 642
* 17.3. Управление работой системы отопления ... 648
17.4. Особенности режима работы и реrулирования раз-
личных систем отопЛения ., ............ 651
r лава 18. Совер шенствование системы центра.llЬНОео опwnления 660
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/
73 r. О,лавленuе
18.1. Реконструкция системы отопления
18.2. Двухтрубная система водяноrо отопления повы-
шенноЙ тепловой устойчивости ........
18.3. Однотрубная система водяноrо отопления с термо-
сифонными отопительными приборами .......
18.4. Комбинированное отопление .. .......
Раз Д е л VIII. Энерrосбережение в системах отопления
r лава 19. ЭКОНО.l!ия теплоты на отопление .......
19.1. Снижение энерrопотребностн отопления здания
19.2. Повышение эффективности отопления здания
19.3. Теплонасосные установкн для отоплення
19.4. Экономия теплоты при автоматизации работы
системы отопления . .. ...........
19.5. Прерывистое отопление зданий .....
19.6. Нормирование отопления жилых зданий .
rлава 20. Утилизация природной и сбросной f71Enлоты в си-
стемах отопления . . . . . . . . . . . . . . . .
20.1. Системы низкотемпературноrо отопления
20.2. Системы солнечноrо отопления ..,
20.3. Системы rеотермальноrо отопления .....
20.4. Системы отопления с использованием сбросной теп-
лоты. . . . . . . .
Список литературы . .
Предметный указатель
660
664
668
670
675
675
675
681
683
691
693
700
703
703
709
718
721
723
724
J'ЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Боrословский вЯЧЕСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ,
СКАНАВИ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ
ОТОПЛЕНИЕ
Художественный редактор Л. Ф. EropeHKO
Технический редактор Ю. Л. Циханкова
Корректор Н. А. Маликова
ИБ Н. 4643
Сдано в набор 20.06.90. Подписано в печать 22.01.91.
Формат 84Х 108'/... Бумаrа тип. ,N', 1. rариитура ЛитературнаЯJ.
П чать высокая. Усл. печ. л 38.64. Уел. kp.-о1Т. 38.64. Уч.-иад. л. 39.32.
Тираж 43 000 эка. Иад. ,N', А 1 219 9 Закаа,N', 765. Цена 3 руб.
СтройиадаТ. 1 О 1442 Москва. Каляевская, 23а
Ордена Октябрьской Революцнн и ордена Трудовоro KpacHoro Знамени МПО
сПервая Образцовая типоrрафия» rосударственноro комнтета СССР по печати.
113054. Москва. Валовая. 28
Отпечатано с матрнц во Владимирской тнпоrраФии rоскомитета СССР по печаТи
600000. r. Владнмир, Октябрьскнй пр. д. 7
Электронная библиотека http://tgv.khstи.rи/