Справочник по теплу

Название	Справочник по теплу
Дата конвертации	08.08.2012
Размер	143,79 Kb.
Тип	Справочник
	скачать >>>

Справочник по теплу

Биологические основы

Любой человек представляет собой нагревательный элемент, который, например, при работе в конторе должен для поддержания постоянной температуры тела 37 С. расходовать 100 Вт.

Тело взрослого человека при такой работе и температуре в помещении +20 С. выделяет тепло в следующих пропорциях:

43% путем излучения

31% путем конвекции

22% за счет испарения

4% при дыхании

Одежда, температура воздуха, скорость движения воздуха, температура стен окружающего помещения – все эти факторы влияют на тепловой баланс человека и окружающей его среды.

Конвекция и тепловое излучение

Тепловая энергия передается главным образом путем:

Тепловое излучение
Конвекция

Тепловое излучение проходит через воздух, не нагревая его.

Стены, люди и предметы, на которые попадает излучение, нагреваются сами и таким образом передают тепло окружающему воздуху. Для увеличения теплового излучения следует применять радиаторы с относительно большой площадью поверхности. Если желательна установка радиаторов меньших размеров, но поддерживающих температуру поверхности на том же уровне, тепло следует получать путем конвекции.

Конвекцию организуют следующим образом, в верхней и нижней частях установки делают отверстия, через которые проходит воздух, непосредственно соприкасающийся с нагретой поверхностью отопительного прибора.

Таким образом, холодный воздух нагревается, под влиянием выходящего из установки теплого воздуха происходит циркуляция, что изменяет температуру окружающего воздуха. (Ярким примером могут служить конвекторы фирмы « ИЗОТЕРМ » Санкт – Петербург.)

Идеальным методом отопления является комбинация этих двух основных способов передачи тепла приблизительно в равной пропорции. Слишком сильное тепловое излучение неприятно, а слишком высокая доля конвекции вызывает слишком большие скорости движения воздуха.

Доля теплового излучения любого типа установки зависит (кроме площади поверхности) от: температуры поверхности установки, температуры воздуха и стен, размеров отапливаемого помещения и расположения установки.

Теплопередача

1000 – ваттная отопительная установка при постоянном номинальном напряжении сети и независимо от конструкции аппарата может передать в окружающую среду не более 1000 – ватт.

Единственное различие между отопительными установками обусловлено методом тепловыделения, т.е. тем каким путем тепло распределяется в помещении и влияет на находящихся там людей.

Влажность воздуха

В рекламных проспектах производителей тех или иных типов отопительного оборудования часто приходится читать буквально следующее: «Неоспоримое достоинство ….. фирмы …… - эффективность их работы даже при относительно низкой температуре теплоносителя (40 – 50 С). Это дает не только экономию топлива, но и исключает излишнюю сухость воздуха и связанные с этим недомогания: першение в горле и дыхательных путях, раздражение и преждевременное старение кожи, аллергические реакции, повышенное артериальное давление».

Если с экономией топлива можно согласиться, то все остальные преимущества не более чем рекламный трюк.

Относительная влажность воздуха в помещении зависит не от системы отопления и типа применяемых отопительных приборов, а только от объема проникающего в помещение холодного воздуха с низкой влажностью.

В противоположность теплому воздуху, в холодном содержится мало влаги. Из–за плохой терморегуляции и, следовательно, высокой температуры воздуха, комнату приходится периодически проветривать. Попадающий в нее холодный воздух с малым содержанием влаги уменьшает относительную влажность.

Этого можно избежать с помощью правильного расчета, монтажа и регулировки отопительной системы. То есть дополнительно к регулировкам, имеющимся в электрокотлах «ЭКОН-20» (три ступени мощности, поддержание заданной температуры воздуха в

梇

помещении или заданной температуры теплоносителя) желательно применение специальных конструктивных решений по регулированию теплоотдачи каждого отопительного прибора. (Более подробно эти решения будут рассмотрены далее). Так же возможно применение увлажнителей воздуха, либо радиаторов со встроенными увлажнителями.

Пояснения к графикам.

Воздух при температуре -20С. содержит 1 г. влаги в 1м.³. Относительная влажность воздуха составляет в этом случае 100%. Когда воздух с абсолютной влажностью 1г. в 1м³ нагревается, относительная влажность снижается со 100% до приблизительно 5% при температуре +20С.

Размещение отопительных приборов

От каждого закрытого окна поступает внутрь помещения некоторое количество наружного воздуха. Когда температура наружного воздуха падает, увеличиваются теплопотери через окно.

Основная доля теплопотерь помещения состоит из:

Холодного сквозняка снизу
Холодного сквозняка из-за
Теплопотери человеческого тела, предметов, стен за счет теплового излучения в сторону холодного окна.

Рис.1 Холод проникает через окно внутрь

из-за неплотности оконных рам.

Отопительные приборы нельзя монтировать на внутренних стенах т.к. это усиливает сквозняки см. Рис.2

Рис.2 Неправильное расположение отопительных

приборов, влияние сквозняка усиливается.

ри размещении отопительных приборов под окнами сквозняк компенсируется, что обеспечивает хорошее распределение теплого воздуха по помещению.

Одновременно нейтрализуются теплопотери от людей, стен, мебели направленные в сторону холодных оконных стекол.

Поэтому рекомендуется, чтобы длина отопительных приборов равнялась ширине окон.

Рис.3 Правильное размещение отопительных приборов.

Влияние сквозняка прекращается.

Теперь, когда мы поговорили об основах теплопередачи и влажности воздуха, узнали, где и почему лучше размещать отопительные приборы перейдем непосредственно к расчетам. Сразу хочу предупредить, данные расчеты не рекомендуется использовать как окончательные, т.к. в них учитываются лишь основные величины, соответствующие верхним границам норвежского стандарта.

Однако разброс данных между расчетом по данной методике и полным расчетом с использованием принятых в России коэффициентов теплопередачи строительных элементов не превышает 10-15%. Поэтому его можно рекомендовать как предварительный.

Расчет потребности в тепле

Основной задачей отопления является компенсация потерь тепла в окружающую среду. В целом потеря тепла складывается из

Qn – потери в целом

Qt - потери через конструкции здания путем теплопередачи

Ql - потери от сквозняков.

Для точного расчета необходимо знать степень изоляции и расчетные температуры строительных элементов.

Нормы изоляции (значения К)

Коэффициент теплопередачи К является одной из характеристик строительного элемента и определяется как поток тепла, отнесенный к 1 м² и 1К (Вт/м² К).

(разность температур 1С = 1К)

(соответствующие значения для отдельных строительных элементов см. в таблице, верхние пределы

коэффициента К соответствуют норвежскому стандарту)

Строительный элемент	Значение К (Вт/м² К)
Наружная стена	0,25
Окно (застекленная дверь)	2,1
Потолок	0,23
Пол (непосредственно на земле)	0,2
Подвал	0,8
Наружная дверь	2,0

Определяющие температуры

Теплопередача через различные строительные элементы рассчитывается на основе разности (dT) между требуемой температурой помещения (Tr) и минимальной, встречающейся в данном месте наружной температурой (Ta) см. таблицу.

Месяц	Санкт – Петербург
Январь	741
Февраль	672
Март	617
Апрель	418
Май	168
Июнь	20
Июль	5
Август	27
Сентябрь	181
Октябрь	358
Ноябрь	504
Декабрь	655
Итого	4366
Минимальная температура наружного воздуха	-26С. (Ta)
Средняя разность температур	+5С.

dT = Tr-Ta

Пример: Tr = 20С.

Ta =-18С.

dT= 20 – (-18) = 38С = 38K.

Расчет потерь тепла через теплопередачу

Расчет потерь тепла путем теплопередачи через отдельные строительные элементы производится на основе следующего уравнения

Qt = kSdT

Где:

Qt = Требуемая мощность в ваттах (Вт)

K = коэффициент теплопередачи строительного элемента (Вт/м² К)

S = общая поверхность строительного элемента (м²⁾

dT = разность температур (K)

Пример расчета тепловых потерь

Tr = +20C Ta = -15C dT = 35K

Площадь помещения (пол/потолок): 100 м²

Площадь стен (без учета окон): 86 м²

Площадь окон: 19 м²

Высота стены: 2,4 м.

Подвал (без отопления) Та _пола = 4С.

Строительный элемент	Значение К (Вт/м² К)	Площадь М²	dT К	Требуемая мощность (Вт.)
Потолок	0,3	100	35	1050
Стены	0,32	86	35	963
Окна	2,1	19	35	1397
Пол	0,3	100	16	480

Потери через теплопередачу Qt 3890

Потери тепла с вентиляцией

Потери тепла с вентиляцией рассчитываются по следующему уравнению:

Ql = 0.35 * n * V * dT

Ql – мощность (Вт.), требуемая для компенсации тепловых потерь с вентиляцией.

0.35 – удельная теплоемкость воздуха (Вт-ч/м³ К)

V – кубатура помещения (м³)

n – кратность воздухообмена в час (без механической вентиляции принимается обычно = 0,5)

dT – разность температур

Ql = 0.35 * 0.5 * 220 * 35 = 1348 Вт.

Потери в целом = Qn = Qt + Ql = 3890 + 1348 = 5238 Вт.

Расчеты нужно производить для каждого помещения в отдельности, это позволит выяснить, какое количество отопительных приборов необходимо установить в данном помещении.

Установленная мощность электрокотла должна превосходить потери в целом на 5 – 10 % .

Установленная мощность отопительных приборов (радиаторы, конвекторы, регистры и т.д.) должна превосходить установленную мощность электрокотла на 5 – 10%.

Приведенная выше методика позволит Вам быстро рассчитать необходимую мощность электрокотла, мощность и количество отопительных приборов выбранного Вами типа для каждого помещения.

Но это только начало, теперь давайте поговорим о возможных вариантах конструкций отопительной системы.

Конструкции отопительных систем.

Принцип действия и устройство системы отопления с естественной циркуляцией.

Данная система водяного отопления является наиболее простой и традиционно применяется в небольших жилых домах на всей территории России.

Принципиальная схема системы водяного отопления с естественной циркуляцией показана на рисунке. Вода от котла к отопительным приборам и обратно движется под действием гидростатического напора, возникающего благодаря различной плотности охлажденной и горячей воды.

Поскольку плотность охлажденной воды больше, чем плотность нагретой, общий вес правого вертикального столба воды в циркуляционном кольце больше веса левого вертикального столба.

Разница весов этих столбов и есть движущий циркуляционный напор. Величина циркуляционного напора зависит от разности уровней отопительных приборов и электрокотла. Чем ниже по отношению к отопительным приборам расположен котел, тем больше величина располагаемого напора. С уменьшением высоты здания, величина располагаемого гравитационного напора также снижается, естественно, что в одноэтажных домах это значение минимально.

При отсутствии подвала, электрокотел в индивидуальном доме обычно не заглубляется. При этом случается, что высота, на которой находятся отопительные приборы и котел, примерно одинакова. Казалось бы, что в этом случае гидростатический напор не должен возникать и теплоноситель в системе циркулировать не будет. Тем не менее и в этом случае будет образовываться гидростатический напор из-за охлаждения воды в трубопроводах, подводящих горячую воду к отопительным приборам, а также отводящих охлажденную воду от приборов к котлу.

Это охлаждение полезно для создания гидростатического напора, поэтому, указанные трубопроводы прокладывают открыто и не изолируют.

Напротив, охлаждение воды в подъемном трубопроводе нагретой воды вредно, ибо приводит к повышению плотности и уменьшению гидростатического напора. В связи с этим подъемный стояк от котла необходимо изолировать.

Отопительная система представляет собой в целом герметичную конструкцию, хотя в верхней точке посредством расширительного бака она соединяется с атмосферой. Это необходимо для того, чтобы в системе не создавалось повышенного давления при расширении нагретой воды.

Систему с расширительным сосудом заполняют водопроводной водой. Для контроля уровня воды при заливе и в процессе эксплуатации сосуд можно оборудовать водоуказателем. Также расширительный сосуд необходимо оборудовать переливной трубкой.

Расширительный сосуд служит для сбора дополнительного объема воды, образующегося вследствие расширения при нагревании, а также сбора воздуха, выделяющегося из воды при ее нагревании в котле. Воздух в систему попадает с водопроводной водой, в которой при комнатной температуре его растворено примерно 40 мг/л. При нагревании до максимальной расчетной температуры отопления 85С растворимость воздуха в воде уменьшается примерно до 4 мг/л. Выделившиеся воздушные пузырьки всплывают в водяном потоке по главному стояку в расширительный сосуд, из которого удаляются в атмосферу. При отсутствии потерь воды из системы отопления выделение воздуха из воды совершается однократно, до завершения дегазации залитого в систему объема воды. Однако, если имеют место утечки воды, ее приходится подпитывать свежей водой, с которой в трубопроводы заносятся новые порции воздуха.

Достоинства системы отопления с естественной циркуляцией:

Отсутствие циркуляционного насоса.
Простота исполнения
Низкий уровень затрат на сооружение т.к. не требуется специальная сантехническая арматура.

Недостатки системы отопления с естественной циркуляцией:

Медленный «разгон» системы отопления.
Жесткие требованию к конфигурации системы отопления в пространстве и к уклонам труб.
Необходимость применять трубы большого диаметра для ускорения циркуляции.
Не эстетичность т.к. для улучшения циркуляции и увеличения теплоотдачи в помещение требуется прокладка открытых не изолируемых подводящих и отводящих трубопроводов.

До того как мы перейдем к рассмотрению системы отопления с принудительной циркуляцией, рассмотрим варианты совместной работы твердотопливного котла и электрокотла «ЭКОН-20».

Варианты совместной работы котлов для систем отопления с естественной циркуляцией и систем с принудительной циркуляцией практически идентичны. Единственное, что их отличает, отсутствие либо наличие циркуляционного насоса.

Как Вы видите, при любом положении электрокотла «ЭКОН-20» он подключается параллельно твердотопливному котлу. В обратные линии обоих котлов врезаны вентили. Параллельное подключение делается для устранения потерь тепла при прохождении нагретой воды через твердотопливный котел. Вентили в обратных линиях котлов необходимы для устранения циркуляции через не работающий в данный момент котел. Установка вентилей особенно актуальна при использовании циркуляционного насоса. (На нижнем рисунке, в обратной линии твердотопливного котла вентиль условно не показан). Т.к. в данной системе отопления подъемный стояк является одновременно и расширительным трубопроводом, то согласно п.11.8.7. «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов»

«….. Установка запорной арматуры на этом трубопроводе запрещается»

Принцип действия и устройство системы отопления с принудительной циркуляцией.

На данном рисунке изображена система отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя при помощи циркуляционного насоса, установленного в обратной трубе системы отопления, непосредственно перед входом в электрокотел. Далее, между котлом и циркуляционным насосом установлен демпфирующий расширительный сосуд. Нагретая в полости котла вода поступает на т.н. «гребенку» на которой установлены:

Предохранительный клапан на 2,5 кг/см2, воздушный клапан, служащий для удаления воздуха из системы отопления, термометр, для контроля температуры исходящего теплоносителя. Туда же подходят стояки системы. В верхней точке системы рекомендуется установить дополнительный воздушный клапан. На входе каждого отопительного прибора установлен терморегулятор служащий для поддержания оптимальной температуры воздуха в помещениях, путем изменения расхода теплоносителя, подаваемого на отопительные приборы. Охлажденная вода из системы отопления собирается на второй «гребенке» и далее цикл повторяется. В нижнюю на рисунке «гребенку» врезана линия подпитки. Для ограничения давления в системе отопления применяется регулятор давления с выходным давлением 2,0 кг/см2. В эту же линию устанавливается обратный клапан, служащий для предотвращения слива теплоносителя из системы отопления в случае исчезновения воды в линии подпитки.

Достоинства системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Быстрый «разгон» системы.
Низкая металлоемкость, т.к. можно применять трубы малого диаметра.
Удобство регулировки теплораспределения как по стоякам, так и по каждому отопительному прибору.
Возможность скрытой прокладки трубопроводов без соблюдения уклонов.
Возможность монтажа элеваторного узла, расширительного сосуда, линии подпитки и электрокотла в одном помещении, без соблюдения разницы высот.

Недостатки системы отопления с принудительной циркуляцией.

Невозможность работы в случае выхода из строя циркуляционного насоса.
Высокая стоимость как самого насоса, так и дополнительной арматуры.

Ну вот и все. Теперь вы имеете общее представление о системах отопления, можете самостоятельно рассчитать необходимую мощность электрокотла и отопительных приборов. И что самое главное сможете почти на равных разговаривать со специалистами которые будут вести монтаж Вашей системы.

Еще раз напоминаю, что все изложенное в этом документе нельзя воспринимать как догму, каждая отопительная система имеет индивидуальную конструкцию и особенности, обусловленные местными условиями. Поэтому Вашей основной задачей является выбор фирмы, которая будет производить проектирование и монтаж Вашей системы отопления.

С уважением и надеждой на сотрудничество

«METAKC»

При работе над данным опусом была использована литература:

«Справочник по теплу» AO “NOBO” Норвегия
Ю.П. Соснин, Е.Н. Бухаркин «Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома» Москва «Стройиздат» 1993 г.

Нажми чтобы узнать.

	Ю. Ю. Елисеев Психосоматические заболевания Справочник Приведены данные, касающиеся психосоматических заболеваний у детей, рассмотрены средства их лечения. Справочник рассчитан на врачей...		Справочник по электротехнике и электрооборудованию Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб пособие для вузов / И. И. Алиев. Изд. 4-е,стер. М.: Высш шк., 2005. 255...
	Справочник докторантура и аспирантура в научных организациях, подведомственных Российской академии наук Издание второе, переработанное и дополненное ...		Справочник должностей руководителей, специалистов и других служащих Справочник рекомендован для применения на предприятиях, в учреждениях и организациях различных отраслей экономики независимо от форм...
	Справочник должностей руководителей, специалистов и других служащих Справочник рекомендован для применения на предприятиях, в учреждениях и организациях различных отраслей экономики независимо от форм...		Справочник должностей руководителей, специалистов и других служащих Квалификационный справочник рекомендован для применения на предприятиях, в учреждениях и организациях различных отраслей экономики...
	Справочник по электрическим конденсаторам. Под общей ред. Четверткова И. И. М.: Радио и связь, 1983 Краткий справочник конструктора рэа. Под ред. Варламова Р. Г. М.: Сов радио, 1982		«Справочник по клиентуре городского банка» Задача на курсовое проектирование: разработать программу «Справочник по клиентуре городского банка» с использованием двухсвязного...
	Квалификационный справочник должностей руководителей, специалистов и других служащих Квалификационный справочник рекомендован для применения на предприятиях, в учреждениях и организациях различных отраслей экономики...		Министерство здравоохранения и социального развития Справочник предназначен для использования в учебном процессе. Понятия, включенные в словарь-справочник, являются основными и необходимыми...

Справочник по теплу